JP2002110502A - Illumination device and exposure device - Google Patents
Illumination device and exposure deviceInfo
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- JP2002110502A JP2002110502A JP2000292827A JP2000292827A JP2002110502A JP 2002110502 A JP2002110502 A JP 2002110502A JP 2000292827 A JP2000292827 A JP 2000292827A JP 2000292827 A JP2000292827 A JP 2000292827A JP 2002110502 A JP2002110502 A JP 2002110502A
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、輪帯照明を使用する従来の照明装
置において、矩形状のマスク面等の照明領域を均一かつ
効果的に(即ち、所望の照度で)照明する照明装置を提
供する。
【解決手段】 光源から出射した光束を用いて縦横比が
1でない被照明面を照明する照明装置であって、前記光
源と前記被照明面との間に配置され、前記被照明面を均
一に照明するためのライトインテグレータと、前記光源
と前記ライトインテグレータとの間に配置され、断面形
状の一部に円弧を含み、かつ断面形状の縦横比が前記照
明領域の縦横比と近似する第1の光学ロッドとを有す
る。
(57) Abstract: An object of the present invention is to illuminate an illumination area such as a rectangular mask surface uniformly and effectively (that is, at a desired illuminance) in a conventional illumination apparatus using annular illumination. A lighting device is provided. An illumination device for illuminating an illuminated surface having an aspect ratio not equal to 1 using a light beam emitted from a light source, the illumination device being arranged between the light source and the illuminated surface to uniformly illuminate the illuminated surface. A light integrator for illuminating, a first integrator disposed between the light source and the light integrator, including a circular arc in a part of a cross-sectional shape, and an aspect ratio of the cross-sectional shape approximates an aspect ratio of the illumination region; An optical rod.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、照明装
置及び露光装置に関し、特に、半導体ウェハ用の単結晶
基板、液晶ディスプレイ(LCD)用のガラス基板など
の被処理体を露光するのに使用される照明装置、及び露
光装置に関する。本発明は、例えば、フォトリソグラフ
ィ工程において半導体ウェハ用の単結晶基板をステップ
・アンド・スキャン投影方式によって露光する露光装置
用の照明装置に好適である。但し、本発明の照明装置の
用途は露光装置に限定されず、写真製版、投影検査、映
写機、プロジェクタなどの光学機器に広く適用すること
ができる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to an illuminating device and an exposing device, and more particularly, to exposing an object to be processed such as a single crystal substrate for a semiconductor wafer and a glass substrate for a liquid crystal display (LCD). The present invention relates to an illumination device used and an exposure device. The present invention is suitable for, for example, an illumination device for an exposure apparatus that exposes a single crystal substrate for a semiconductor wafer by a step-and-scan projection method in a photolithography process. However, the application of the illumination device of the present invention is not limited to an exposure device, and can be widely applied to optical equipment such as photolithography, projection inspection, a projector, and a projector.
【0002】ここで、「ステップ・アンド・スキャン投
影方式」は、マスク又はレチクル(なお、特に断らない
限り、本出願では「マスク」はこれらを総括するものと
する。)に対してウェハを連続的にスキャンさせてマス
クのパターンをウェハに露光すると共に、1ショットの
露光終了後ウェハをステップ移動させて、次のショット
の露光領域に移動させる投影露光法である。[0002] Here, the "step-and-scan projection system" refers to a method in which a wafer is continuous with respect to a mask or a reticle (in the present application, "mask" collectively refers to these) unless otherwise specified. This is a projection exposure method in which a mask pattern is exposed on a wafer by scanning the wafer, and after the exposure of one shot is completed, the wafer is step-moved to an exposure area of the next shot.
【0003】[0003]
【従来の技術】近年の電子機器の小型及び薄型化の要請
から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要
求はますます高くなっている。例えば、ライン・アンド
・スペースは0.15μmをきり、今後益々小さくなる
ことが予想される。ライン・アンド・スペースは露光に
おいてラインとスペースの幅が等しい状態でウェハ上に
投影された像をいい、露光の解像度を示す尺度である。
露光では、解像度、重ね合わせ精度、スループットの3
つのパラメータが重要である。解像度は正確に転写でき
る最小寸法、重ね合わせ精度は被処理体にパターンを幾
つか重ね合わせる際の精度、スループットは単位時間当
たり処理される枚数である。2. Description of the Related Art In recent years, demands for miniaturization and thinning of electronic devices have increased the demand for miniaturization of semiconductor elements mounted on electronic devices. For example, the line and space is less than 0.15 μm, and it is expected that the line and space will be further reduced in the future. Line-and-space refers to an image projected on a wafer with the widths of lines and spaces being equal in exposure, and is a measure of exposure resolution.
In exposure, resolution, overlay accuracy, and throughput
One parameter is important. The resolution is the minimum dimension that can be transferred accurately, the overlay accuracy is the accuracy when several patterns are overlaid on the workpiece, and the throughput is the number of sheets processed per unit time.
【0004】露光法は基本的に等倍転写法と投影法の二
種類を有する。等倍転写は、マスクと被処理体を接触さ
せる密着法と僅かに離間させる近接法とを含む。しか
し、密着法は高解像度が得られるもののごみやシリコン
のかけらがマスクに圧入されてされてマスクの破損や被
処理体の傷、欠陥をもたらす。近接法はかかる問題を改
善しているがごみ粒子の最大寸法よりもマスクと被処理
体の間隔が小さくなると同様にマスクの破損が生じ得
る。[0004] Basically, there are two types of exposure methods: a 1: 1 transfer method and a projection method. The equal-size transfer includes a close contact method in which a mask is brought into contact with an object to be processed and a close method in which the mask is slightly separated. However, although the close contact method can provide high resolution, dust and fragments of silicon are pressed into the mask, resulting in damage to the mask, scratches and defects on the object to be processed. The proximity method has solved such a problem, but if the distance between the mask and the object to be processed becomes smaller than the maximum size of the dust particles, the mask may be damaged as well.
【0005】そこで、マスクと被処理体との距離を更に
離間させる投影法が提案されている。投影法の中でも解
像度を改善するため、そして露光領域の拡大のためにマ
スクの一部ずつを露光し、ウェハを連続的又は断続的に
掃引(スキャン)するスキャン露光方式が知られてい
る。かかる方式を採用する露光装置を特に走査型投影露
光装置と称する場合がある。Therefore, a projection method for further increasing the distance between the mask and the object has been proposed. Among the projection methods, there is known a scan exposure method in which a part of a mask is exposed to improve resolution and to enlarge an exposure area, and a wafer is continuously or intermittently scanned. An exposure apparatus employing such a method may be particularly referred to as a scanning projection exposure apparatus.
【0006】投影露光装置は、一般に、マスクを照明す
る照明光学系とマスクと被処理体との間に配置される投
影光学系とを有する。照明光学系においては、均一な照
明領域を得るために光源からの光束を複数のロッドレン
ズから構成されるハエの目レンズなどのライトインテグ
レータに導入し、ライトインテグレータ射出面を2次光
源面としてコンデンサーレンズでマスク面をケーラー照
明する。[0006] The projection exposure apparatus generally has an illumination optical system for illuminating the mask and a projection optical system arranged between the mask and the object to be processed. In the illumination optical system, in order to obtain a uniform illumination area, the light flux from the light source is introduced into a light integrator such as a fly-eye lens composed of a plurality of rod lenses, and the light integrator exit surface is used as a secondary light source surface for a condenser. Koehler illumination of the mask surface with a lens.
【0007】投影露光装置の解像度Rは、露光光源の波
長λと露光装置の開口数(NA)を用いて次式で与えら
れる。The resolution R of the projection exposure apparatus is given by the following equation using the wavelength λ of the exposure light source and the numerical aperture (NA) of the exposure apparatus.
【0008】[0008]
【数1】 (Equation 1)
【0009】従って、波長を短くすればするほど、及
び、NAを上げれば上げるほど、解像度は良くなる。近
年では、露光光源の波長はKrFエキシマレーザー(波
長約248nm)からArFエキシマレーザー(波長約
193nm)に、開口数は約0.6から約0.75になろ
うとしている。Therefore, the shorter the wavelength and the higher the NA, the better the resolution. In recent years, the wavelength of the exposure light source is going to be from KrF excimer laser (wavelength: about 248 nm) to ArF excimer laser (wavelength: about 193 nm), and the numerical aperture is going to be about 0.6 to about 0.75.
【0010】一方、一定の結像性能を維持できる焦点範
囲を焦点深度といい、焦点深度DOFは次式で与えられ
る。On the other hand, a focal range in which a certain imaging performance can be maintained is called a depth of focus, and the depth of focus DOF is given by the following equation.
【0011】[0011]
【数2】 (Equation 2)
【0012】従って、波長を短くすればするほど、及
び、NAを上げれば上げるほど、焦点深度は小さくな
る。焦点深度は小さくなるとフォーカス合せが難しくな
り、基板のフラットネス(平坦度)やフォーカス精度を
上げることが要求されるため、基本的に大きい方が好ま
しい。Therefore, the shorter the wavelength and the higher the NA, the smaller the depth of focus. As the depth of focus becomes smaller, focusing becomes difficult, and it is required to increase the flatness (flatness) and focus accuracy of the substrate.
【0013】両式から、より一層の微細化の為に波長を
短くして開口数を上げたいが、焦点深度が小さくなるの
で実現できないという問題がある。そこで、比例定数k
1の値を小さくすることにより微細化を図る超解像技術
(RET:Resolution Euhanced
Tecnology)が近年提案されている。RETの
1つに変形照明法(又は斜入射照明法)と呼ばれるもの
がある。変形照明法としては、光学系の光軸上に遮光板
のある開口絞りをライトインテグレータの出射面近傍に
配置して、マスクに露光光束を斜めに入射させる方法が
一般的である。開口絞りの形状により、輪帯照明、4重
極照明などがある。例えば、特開平5−21312号公
報は輪帯照明用の開口絞りを使用する露光方法を開示し
ている。同公報の方法によれば,通常は0.5以上であ
るk1を0.3程度にまで小さくすることができる。From both formulas, it is desired to increase the numerical aperture by shortening the wavelength for further miniaturization, but there is a problem that this cannot be realized because the depth of focus becomes small. Therefore, the proportional constant k
Super-resolution technology for miniaturization by reducing the value of 1 (RET: Resolution Enhanced)
Tecology) has recently been proposed. One of the RETs is called a modified illumination method (or an oblique incidence illumination method). As a modified illumination method, a method is generally used in which an aperture stop having a light-shielding plate on the optical axis of an optical system is disposed near the exit surface of a light integrator, and an exposure light beam is obliquely incident on a mask. Depending on the shape of the aperture stop, there are annular illumination, quadrupole illumination, and the like. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-21312 discloses an exposure method using an aperture stop for annular illumination. According to the method disclosed in the publication, k 1 , which is usually 0.5 or more, can be reduced to about 0.3.
【0014】更に、走査型投影露光装置は、マスクを基
板上に投影する投影レンズの収差を小さくすることがで
きるために好ましいという特徴も有する。ここで、収差
とは、レンズの物体面にある点を投影した際の、像面に
おける共役な点でのボケ具合を示し、収差が大きいレン
ズは収差が小さいレンズに比べて解像力がない。レンズ
の設計は開口数が上がるにつれて困難になり、収差は開
口数と関係している。例えば、球面収差は3次収差論に
おいて,開口数の3次に比例する。よって,開口数が上
がるとレンズの設計が非常に難しくなる。また,開口数
以外に画角(投影レンズの投影可能な領域)も収差に関係
している。例えば歪曲収差は3次収差論において,画角
の3次に比例している。よって、画角が大きくなっても
レンズの設計が非常に難しくなる。よって、露光領域に
比べて画角の小さい走査型投影露光装置の投影レンズ
は、露光領域を画角が等しい一括型投影露光装置の投影
レンズに比べ、設計が容易で、収差を小さくすることが
できる。Further, the scanning projection exposure apparatus has a feature that it is preferable because aberration of a projection lens for projecting a mask onto a substrate can be reduced. Here, the aberration indicates a degree of blur at a conjugate point on the image plane when a point on the object plane of the lens is projected, and a lens having a large aberration has less resolving power than a lens having a small aberration. Lens design becomes more difficult as the numerical aperture increases, and aberrations are related to numerical aperture. For example, spherical aberration is proportional to the third order of the numerical aperture in the third order aberration theory. Therefore, as the numerical aperture increases, it becomes very difficult to design a lens. In addition to the numerical aperture, the angle of view (the area in which the projection lens can project) is also related to the aberration. For example, distortion is third-order proportional to the angle of view in the third-order aberration theory. Therefore, even if the angle of view becomes large, it becomes very difficult to design a lens. Therefore, the projection lens of the scanning projection exposure apparatus having a smaller angle of view than the exposure area is easier to design and reduces aberrations than the projection lens of the collective projection exposure apparatus having the same angle of view in the exposure area. it can.
【0015】[0015]
【発明が解決しようとする課題】不均一な照明はレジス
トへのパターン転写が不十分になり高品位な半導体ウェ
ハ、LCD、薄膜磁気ヘッドなどが提供できなくなくな
ってしまう。したがって、一般に矩形状のマスク面等の
照明領域を均一かつ効果的に(即ち、所望の照度で)照
明する必要がある。また、高照度で照明できなければス
ループットが低下する。Non-uniform illumination causes insufficient pattern transfer to a resist, and makes it impossible to provide high-quality semiconductor wafers, LCDs, thin-film magnetic heads, and the like. Therefore, it is necessary to uniformly and effectively illuminate an illumination area such as a generally rectangular mask surface (that is, at a desired illuminance). In addition, if illumination cannot be performed with high illuminance, the throughput decreases.
【0016】しかしながら、輪帯照明を使用する従来の
照明装置では、均一な照明の要請からライトインテグレ
ータの出射面に輪帯照明用の開口絞りを配置している。
しかし、単に開口絞りを配置するだけでは一部の光を遮
光することになるため照度が低下してしまいスループッ
トが低下する。例えば、外側開口径と内側開口径の比が
2:1である1/2輪帯照明用の開口絞りの場合で25
%、外側開口径と内側開口径の比が3:2である2/3
輪帯照明用の開口絞りの場合は44%の光が開口絞りに
よってケラレてしまう。そのため従来から、開口絞りに
よるケラレを減らして光利用効率を高め、高照度を達成
する照明装置がいくつか提案されてきた。However, in a conventional illumination device using annular illumination, an aperture stop for annular illumination is arranged on the exit surface of the light integrator due to a demand for uniform illumination.
However, simply arranging the aperture stop blocks some light, so that the illuminance is reduced and the throughput is reduced. For example, in the case of an aperture stop for 1/2 annular illumination in which the ratio of the outer opening diameter to the inner opening diameter is 2: 1, 25 is used.
%, And the ratio of the outer opening diameter to the inner opening diameter is 3: 2, 2/3.
In the case of an aperture stop for annular illumination, 44% of the light is vignetted by the aperture stop. Therefore, conventionally, some illumination devices have been proposed that reduce vignetting due to an aperture stop, increase light use efficiency, and achieve high illuminance.
【0017】特開平5−283317号公報は、プリズ
ムをハエの目レンズより光源側に配置し、開口絞りでケ
ラレる光線を減らす方法を用いた照明装置が提案されて
いる。プリズムに入射する光線が平行光と見なせる場合
には、この方法で光利用効率の向上を期待することがで
きる。しかし、プリズムに入射する光線と光軸のなす角
が大きく、平行光とみなせない場合には、プリズムによ
って光線を所望に方向に曲げることができず、光利用効
率はそれほど上がらなくなってしまう。一方、平行光と
みなせる場合でも、光源がレーザーである場合、レーザ
ーと照明光学系の間に振動が生じて、両者の位置がずれ
ると輪帯状の有効光源の光量重心がずれてしまい、軸対
称な有効光源とはならず均一な照明が実現できない。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-283317 proposes an illuminating device using a method in which a prism is arranged closer to a light source than a fly-eye lens, and the vignetting light is reduced by an aperture stop. If the light rays incident on the prism can be regarded as parallel light, this method can be expected to improve the light use efficiency. However, when the angle between the light beam incident on the prism and the optical axis is large and cannot be regarded as parallel light, the light beam cannot be bent in a desired direction by the prism, and the light use efficiency does not increase so much. On the other hand, even if it can be regarded as parallel light, if the light source is a laser, vibration occurs between the laser and the illumination optical system, and if the positions are shifted, the center of light quantity of the annular effective light source is shifted, resulting in axial symmetry. It does not provide an effective light source and cannot achieve uniform illumination.
【0018】特開平11−54426号公報は、振動に
よる問題を防止するために、光源とプリズムの間にハエ
の目レンズや内面反射部材を挿入することを教示してい
る。しかし、この方法では、プリズムに入射する光線が
平行光とみなせなくなるので、上述したように光利用効
率はさほど上がらなくなってしまう。Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-54426 teaches that a fly-eye lens or an internal reflection member is inserted between a light source and a prism in order to prevent a problem due to vibration. However, in this method, the light incident on the prism cannot be regarded as parallel light, so that the light use efficiency does not increase much as described above.
【0019】特開平4−225514号公報は、回折光
学素子を用いて光利用効率を上げる方法が提案してい
る。しかし、平行光を回折光学素子に入射させなければ
前述のプリズムの場合と同様に光線を所望の方向に曲げ
ることができず、光利用効率はさほど上がらなくなって
しまう。また、回折光学素子は素子の段数によって回折
効率が決定されるが、現状の加工方法では100パーセ
ントの回折効率を得ることは難しい。このことによって
も光利用効率がさほど上がらなくなってしまう。Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-225514 proposes a method of increasing the light use efficiency by using a diffractive optical element. However, if the parallel light is not incident on the diffractive optical element, the light beam cannot be bent in a desired direction as in the case of the above-described prism, and the light use efficiency does not increase much. The diffraction efficiency of the diffractive optical element is determined by the number of stages of the element, but it is difficult to obtain a diffraction efficiency of 100% by the current processing method. This also does not significantly increase the light use efficiency.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】そこで、このような従来
の課題を解決する新規かつ有用な照明装置及び露光装置
を提供することを本発明の概括的目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is a general object of the present invention to provide a new and useful illuminating device and exposure device which solve such conventional problems.
【0021】より特定的には、本発明は、輪帯照明を使
用する従来の照明装置において、矩形状のマスク面等の
照明領域を均一かつ効果的に(即ち、所望の照度で)照
明する照明装置を提供することを例示的目的とする。More specifically, the present invention illuminates an illumination area, such as a rectangular mask surface, uniformly and effectively (ie, with a desired illuminance) in a conventional illumination device that uses annular illumination. It is an exemplary purpose to provide a lighting device.
【0022】また、本発明は、均一かつ高照度で照明す
る照明装置を使用して高品質の半導体、LCD、CC
D、薄膜磁気ヘッドなどのデバイスを所望のスループッ
トで露光する露光装置を提供することを別の例示的目的
とする。Also, the present invention provides a high-quality semiconductor, LCD, CC using an illuminating device for illuminating uniformly and with high illuminance.
D, Another exemplary object is to provide an exposure apparatus that exposes a device such as a thin-film magnetic head at a desired throughput.
【0023】上記目的を達成するために、本発明の例示
的一態様としての照明装置は、光源から出射した光束を
用いて縦横比が1でない被照明面を照明する照明装置で
あって、前記光源と前記被照明面との間に配置され、前
記被照明面を均一に照明するためのライトインテグレー
タと、前記光源と前記ライトインテグレータとの間に配
置され、断面形状の一部に円弧を含み、かつ断面形状の
縦横比が前記照明領域の縦横比と近似する第1の光学ロ
ッドとを有する。かかる照明装置は、円弧状の第1の光
学ロッドを使用するので光源と照明光学系の光軸がずれ
てもライトインテグレータの入射面を照明するための有
効光源の形状が変化しないので光源と照明装置の光軸が
ずれても有効光源の光量重心がずれない。また、第1の
光学ロッドの断面形状の縦横比をライトインテグレータ
の縦横比とほぼ等しくするようにすることによって、ラ
イトインテグレータによってケラレる光量を減らして光
利用効率を高めることができる。更に、第1の光学ロッ
ドによりライトインテグレータの後段に開口絞りを設け
たような輪帯照明を実現することができ解像度の向上に
寄与する。In order to achieve the above object, an illuminating device as an exemplary embodiment of the present invention is an illuminating device for illuminating a surface to be illuminated having an aspect ratio other than 1 using a light beam emitted from a light source, A light integrator arranged between the light source and the illuminated surface to uniformly illuminate the illuminated surface, and arranged between the light source and the light integrator, includes a circular arc in a part of the cross-sectional shape. And a first optical rod whose cross-sectional shape has an aspect ratio that approximates the aspect ratio of the illumination area. Such an illuminating device uses an arc-shaped first optical rod, so that the shape of the effective light source for illuminating the incident surface of the light integrator does not change even if the optical axis of the illuminating optical system deviates from the light source. Even if the optical axis of the device shifts, the center of gravity of the effective light source does not shift. Further, by setting the aspect ratio of the cross-sectional shape of the first optical rod to be substantially equal to the aspect ratio of the light integrator, the amount of vignetting by the light integrator can be reduced and the light use efficiency can be increased. Further, the first optical rod can realize annular illumination in which an aperture stop is provided downstream of the light integrator, thereby contributing to an improvement in resolution.
【0024】本発明の例示的一態様としての露光装置
は、かかる照明装置と、レチクル又はマスクに形成され
たパターンを被処理体に投影する光学系とを有する。か
かる露光装置は上述の照明装置を利用するので同様な作
用を奏する。An exposure apparatus as one exemplary embodiment of the present invention has such an illuminating apparatus and an optical system for projecting a pattern formed on a reticle or a mask onto an object to be processed. Since such an exposure apparatus uses the above-described illumination device, it has a similar effect.
【0025】本発明の例示的一態様としてのデバイス製
造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を投影露光
する工程と、前記投影露光された被処理体に所定のプロ
セスを行う工程とを有する。上述の照明装置の作用と同
様の作用を奏するデバイス製造方法は、中間及び最終結
果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、か
かるデバイスは、LSIやVLSIなどの半導体チッ
プ、CCD、LCD、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドな
どを含む。A device manufacturing method according to an exemplary aspect of the present invention includes a step of projecting and exposing an object to be processed by using the above-described exposure apparatus, and a step of performing a predetermined process on the object to be exposed and projected. Having. The device manufacturing method having the same operation as that of the above-described lighting apparatus extends to the device itself as an intermediate and final product. Such devices include semiconductor chips such as LSI and VLSI, CCDs, LCDs, magnetic sensors, thin-film magnetic heads, and the like.
【0026】本発明の他の目的及び更なる特徴は、以下
添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって
明らかにされるであろう。[0026] Other objects and further features of the present invention will become apparent from the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.
【0027】[0027]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の例示的な露光装置1及び照明装置100について説
明する。なお、各図において同一の参照符号は同一部材
を表している。ここで、図1は、本発明の例示的な露光
装置1及びその一部である照明装置100の概略構成図
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Exemplary embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals represent the same members. Here, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exemplary exposure apparatus 1 of the present invention and an illumination apparatus 100 as a part thereof.
【0028】露光装置1は、図1に示すように、照明装
置100と、マスク200と、投影光学系300とを有
する。露光装置1は、ステップ・アンド・スキャン投影
露光方式でマスク200に形成されたパターンをプレー
トW上に露光する走査型投影露光装置である。The exposure apparatus 1 has an illumination device 100, a mask 200, and a projection optical system 300, as shown in FIG. The exposure apparatus 1 is a scanning projection exposure apparatus that exposes a pattern formed on a mask 200 onto a plate W by a step-and-scan projection exposure method.
【0029】照明装置100は、転写用パターンが形成
されたマスク200を照明する。照明装置100は、図
1に示すように、光源としてのレーザー110と、照明
光学系とを有する。The illumination device 100 illuminates the mask 200 on which the transfer pattern has been formed. As shown in FIG. 1, the illumination device 100 includes a laser 110 as a light source and an illumination optical system.
【0030】レーザー110は照明光を発光する光源
で、例えば波長約248nmのKrFエキシマレーザー
である。レーザー110は、波長約193nmのArF
エキシマレーザーと置換されても良い。また、光源は、
例えば、一般に500W以上の出力の超高圧水銀ラン
プ、キセノンランプなどを使用してもよい。The laser 110 is a light source for emitting illumination light, for example, a KrF excimer laser having a wavelength of about 248 nm. The laser 110 has an ArF wavelength of about 193 nm.
It may be replaced with an excimer laser. The light source is
For example, an ultra-high pressure mercury lamp, a xenon lamp, or the like generally having an output of 500 W or more may be used.
【0031】レーザーが使用される場合、レーザー光源
からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形
光学系、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレン
ト化するインコヒーレント化光学系を使用してもよい。
光束整形光学系は、例えば、複数のシリンドリカルレン
ズやビームエクスパンダ等を使用することができ、レー
ザー光の断面形状の寸法の縦横比率を所望の値に変換す
る。インコヒーレント化光学系は、例えば特開平3−2
15930号公報の図1に開示されているような、入射
光束を光分割面で少なくとも2つの光束(例えば、p偏
光とs偏光)に分岐した後で一方の光束を光学部材を介
して他方の光束に対してレーザー光のコヒーレンス長以
上の光路長差を与えてから分割面に再誘導して他方の光
束と重ね合わせて射出されるようにした折り返し系を少
なくとも一つ備える光学系を用いることができる。When a laser is used, a light beam shaping optical system for shaping a parallel light beam from a laser light source into a desired beam shape, or an incoherent optical system for making a coherent laser light beam incoherent may be used.
The light beam shaping optical system can use, for example, a plurality of cylindrical lenses, beam expanders, or the like, and converts the aspect ratio of the cross-sectional shape of the laser light into a desired value. The incoherent optical system is disclosed in, for example,
As disclosed in FIG. 1 of Japanese Patent No. 15930, after splitting an incident light beam into at least two light beams (for example, p-polarized light and s-polarized light) at a light splitting surface, one light beam is split via an optical member into the other light beam. Use of an optical system having at least one folding system in which an optical path difference greater than the coherence length of a laser beam is given to a light beam and then re-guided to a split surface so as to be superimposed and emitted with the other light beam Can be.
【0032】また、後述する第1の折り曲げレンズ11
5とレーザー110の間にコリメーターレンズを配置
し、光源から発散して広がるように出射するレーザー光
線を平行光に変換してもよい。Further, a first bent lens 11 which will be described later
A collimator lens may be disposed between the laser beam 5 and the laser 110 to convert a laser beam emitted from the light source so as to diverge and spread to parallel light.
【0033】照明光学系は、マスク200へ光束を照射
する光学系であり、第1の折り曲げミラー115と、プ
リズム120と、光学ロッド125と、第1のコンデン
サーレンズ130と、第2の折り曲げミラー135と、
ハエの目レンズ140と、第2のコンデンサーレンズ1
45と、絞り150と、結像光学系155a及び155
bと、第3の折り曲げミラー160とを有する。The illumination optical system is an optical system for irradiating the mask 200 with a light beam, and includes a first bending mirror 115, a prism 120, an optical rod 125, a first condenser lens 130, and a second bending mirror. 135,
Fly-eye lens 140 and second condenser lens 1
45, the aperture 150, and the imaging optical systems 155a and 155
b and a third bending mirror 160.
【0034】第1折り曲げミラー115は、レーザー1
10から出射した光束L1を後述する光学ロッド125
の長手方向(本明細書においては、軸方向と称すること
もある)と平行するように偏向させる。なお、レーザー
110の出射光線と光学ロッド125の長手方向が予め
平行に配置されているならば、第1の折り曲げミラー1
15は省略することも可能である。しかし、図1を参照
するに、第1の折り曲げミラー115を用いることで、
レーザー110の光線を偏向させ、照明装置100及び
露光装置1の小型化を実現できる。なお、第1の折り曲
げミラー115は、レーザー110からの光束を後方に
位置する構成要素に対し最適な入射がなされるような角
度で偏向するものとする。The first bending mirror 115 is a laser 1
The light beam L1 emitted from the optical rod 125 is transmitted to an optical rod 125 to be described later.
Are deflected so as to be parallel to the longitudinal direction (also referred to as an axial direction in this specification). If the emitted light of the laser 110 and the longitudinal direction of the optical rod 125 are arranged in parallel in advance, the first bending mirror 1
15 can be omitted. However, referring to FIG. 1, by using the first folding mirror 115,
By deflecting the light beam of the laser 110, the size of the illumination device 100 and the exposure device 1 can be reduced. Note that the first bending mirror 115 deflects the light beam from the laser 110 at an angle such that the light beam is optimally incident on a component located behind.
【0035】プリズム120は、第1の折り曲げレンズ
115で偏向された光束L1を後述する光学ロッド12
5の軸方向に対し角度をもって入射させるために用いら
れる。プリズム120は、ガラスなどで成形された多面
体である。プリズム120は、例えば石英又は蛍石から
成形されてもよい。本発明の露光装置1に使用されるプ
リズム120は、三角形状の断面を有する三角柱であ
る。なお、プリズム120は、光束の入射面とそれに対
向する光束の出射面が相対的に傾斜しているであれば、
形状に限定を有するものではない。The prism 120 converts the light beam L1 deflected by the first bending lens 115 into an optical rod 12 to be described later.
5 is used for incidence at an angle to the axial direction. The prism 120 is a polyhedron formed of glass or the like. The prism 120 may be formed from, for example, quartz or fluorite. The prism 120 used in the exposure apparatus 1 of the present invention is a triangular prism having a triangular cross section. Note that the prism 120 has a configuration in which the incident surface of the light beam and the emission surface of the light beam opposed thereto are relatively inclined.
There is no limitation on the shape.
【0036】図2を参照するに、第1の折り曲げミラー
115で偏向された光束L1はプリズム120に対し垂
直に入射する。ここで、図2は図1に示す照明装置10
0に使用されるプリズム120を通過する簡単な光路図
である。プリズム120中を通過する光束L2は、プリ
ズム120の入射面に対し角度e2だけ傾斜した対向す
る面から出射する。このとき光束L2は、光束L2に対
し角度e1だけ屈折した光束L3になる。ここで、光束
L2とL3には、n×sin(e2)=sin(e1+
e2)のような関係があり、nはプリズム120の絶対
屈折率である。すなわち、光束L2に対する光束L3の
角度e1は、プリズム120の絶対屈折率n及び出射す
る面の傾斜角e2に依存する。これにより光束L3は、
光学ロッド125の長手方向に対し角度e1だけ傾斜し
入射することが可能となる。本実施例では、光束L1は
プリズム120の入射面に対し垂直に入射されたため、
光束L1とL2の間に屈折による角度変化は生じていな
い。しかし、光束L1とL2の間に屈折が生じるように
プリズム120を配置させてもよい。更に、プリズム1
20をターレット上に配置し任意に回転可能な構成とす
ることも考えられる。かかる構成により、光学ロッド1
25に入射する光束L3の光学ロッド125の軸方向に
対する角度を任意に変えることができる。なお、光学ロ
ッド125に対する入射角e1は、後述するように要求
される光学ロッド125の出射角に応じて調整されるこ
とが好ましい。Referring to FIG. 2, the light beam L 1 deflected by the first bending mirror 115 is perpendicularly incident on the prism 120. Here, FIG. 2 shows the lighting device 10 shown in FIG.
FIG. 4 is a simple optical path diagram passing through a prism 120 used for zero. The light beam L2 passing through the prism 120 exits from the opposite surface inclined by an angle e2 with respect to the incident surface of the prism 120. At this time, the light beam L2 becomes a light beam L3 refracted by the angle e1 with respect to the light beam L2. Here, luminous fluxes L2 and L3 have n × sin (e2) = sin (e1 +
e2), where n is the absolute refractive index of the prism 120. That is, the angle e1 of the light beam L3 with respect to the light beam L2 depends on the absolute refractive index n of the prism 120 and the inclination angle e2 of the exit surface. Thereby, the light beam L3 is
The light can be incident at an angle e1 with respect to the longitudinal direction of the optical rod 125. In this embodiment, since the light beam L1 is perpendicularly incident on the incident surface of the prism 120,
An angle change due to refraction does not occur between the light beams L1 and L2. However, the prism 120 may be arranged so that refraction occurs between the light beams L1 and L2. Furthermore, prism 1
It is also conceivable to arrange 20 on a turret so as to be freely rotatable. With such a configuration, the optical rod 1
The angle of the light beam L3 incident on the light rod 25 with respect to the axial direction of the optical rod 125 can be arbitrarily changed. In addition, it is preferable that the incident angle e1 with respect to the optical rod 125 be adjusted according to the required exit angle of the optical rod 125 as described later.
【0037】また、図3を参照するに、プリズム120
はプリズム121に置換することも可能である。ここ
で、図3は図1に示す照明装置100に使用されるプリ
ズム120の別の例示的形態を示した図である。プリズ
ム121は、断面が長方形の四角柱を斜めに分割するこ
とでクサビ型にして、上部のプリズム121aを180
度回転させたものである。プリズム121において、プ
リズム121aはプリズム121bより光線の進行方向
に対し下位に位置するように配置される。また、プリズ
ム121bの光束の入射面は入射する光束に対し垂直に
配置されることが好ましいが、本発明はこれに限定され
ない。かかるプリズム121は、プリズム121bに対
するプリズム121aの(a)に示した状態から(b)
に示した状態の間の任意の位置に配置をずらすことによ
って光学ロッド125に入射する光束の入射角を任意に
変えることができる。Further, referring to FIG.
Can be replaced with a prism 121. Here, FIG. 3 is a diagram showing another exemplary form of the prism 120 used in the lighting device 100 shown in FIG. The prism 121 is formed into a wedge shape by diagonally dividing a quadrangular prism having a rectangular cross section, so that the upper prism 121a is
It is rotated by degrees. In the prism 121, the prism 121a is disposed lower than the prism 121b with respect to the traveling direction of the light beam. Further, it is preferable that the incident surface of the light beam of the prism 121b is disposed perpendicular to the incident light beam, but the present invention is not limited to this. The prism 121 is shifted from the state shown in (a) of the prism 121a with respect to the prism 121b (b).
By shifting the arrangement to an arbitrary position between the states shown in (1) and (2), the incident angle of the light beam incident on the optical rod 125 can be arbitrarily changed.
【0038】また、上述した第1の折り曲げミラー11
5を調節し、光学ロッド125の長手方向に対し角度を
もって入射させる構成であってもよい。かかる構成にお
いては、プリズム120を配置する必要はない。折り曲
げミラー115を利用し光学ロッド125に入射させる
か、折り曲げミラー115を調節し光学ロッド125の
長手方向に対し角度を持った光束を入射させるかは、選
択的である。The first folding mirror 11 described above
5 may be adjusted so that the light is incident at an angle to the longitudinal direction of the optical rod 125. In such a configuration, it is not necessary to dispose the prism 120. Whether the light is incident on the optical rod 125 by using the bending mirror 115 or the light flux having an angle with respect to the longitudinal direction of the optical rod 125 by adjusting the bending mirror 115 is optional.
【0039】光学ロッド125は、出射面で光軸に軸対
称な均一な角度分布を有する光束を得るために用いられ
る。まず、光学ロッドの一例としての円柱ロッド500
の一般的な性質を、図13を参照して、説明する。ここ
で、図13は、円柱ロッド500に平行光Lを入れたと
きの単純化した光路図である。このような円柱ロッド5
00は、特許公報第2767235号公報において既に
開示されている。円柱ロッド500は、平行光Lをスキ
ュー反射によってその射出面において光線の角度分布を
光軸に対し軸対称に均一化させる性質を有する。The optical rod 125 is used to obtain a light beam having a uniform angular distribution symmetrical with respect to the optical axis at the light exit surface. First, a cylindrical rod 500 as an example of an optical rod
Will be described with reference to FIG. Here, FIG. 13 is a simplified optical path diagram when the parallel light L is put into the cylindrical rod 500. Such a cylindrical rod 5
00 is already disclosed in Japanese Patent Publication No. 2767235. The cylindrical rod 500 has a property that the parallel light L is made uniform by skew reflection at the exit surface in an axially symmetric manner with respect to the optical axis.
【0040】図13を参照するに、円柱ロッド500の
軸をz軸、それに垂直する方向にx軸とy軸とした軸座
標系(x,y,z)に対し極座標系を(r,θ,φ)と
する。このとき、ロッドの入射端502に入射した光線
L(θ=e、φ=0)は、φ方向成分のみ変化する。こ
のφの変化は、円柱ロッド500の側面にどのように当
たるかで異なる。また、入射する光線に太さがあれば場
所場所で異なった変化をするので、円柱ロッドのz軸方
向に充分長ければ、φは様々な値を持つ。光束Lは、出
射端504においてz軸と角度eを持ち、z軸に対して
軸対称な角度分布を持つ光束L'となる。図13に示す
ように、この出射端504から離れたところにスクリー
ンをおくと、円環状の光分布が観測される。Referring to FIG. 13, the polar coordinate system is (r, θ) with respect to the axial coordinate system (x, y, z) in which the axis of the cylindrical rod 500 is the z axis and the x axis and the y axis are perpendicular to the z axis. , Φ). At this time, the light ray L (θ = e, φ = 0) incident on the incident end 502 of the rod changes only in the φ direction component. This change in φ differs depending on how the rod hits the side surface of the cylindrical rod 500. Also, if the incident light beam has a large thickness, it changes differently from place to place. Therefore, if the columnar rod is sufficiently long in the z-axis direction, φ has various values. The light beam L has an angle e with the z-axis at the emission end 504, and becomes a light beam L 'having an angular distribution symmetrical with respect to the z-axis. As shown in FIG. 13, when the screen is placed at a position distant from the emission end 504, an annular light distribution is observed.
【0041】よって、図14を参照するに、この円柱ロ
ッド500の出射面504を2次光源として、ケーラー
照明法を用いてハエの目レンズ510の入射面を照明す
れば、ハエの目レンズ510の後段に輪帯状の開口絞り
を配置したときと同様に、輪帯状の有効光源分布を得る
ことができる。ここで、図14は、図13に示す円柱ロ
ッド500を使用した光学系の一部を単純化した光路図
である。また、ケーラー照明とは、光源における光の角
度分布を照明面の位置分布に、光源における光の位置分
布を照明面の角度分布に置き換える照明方法である。本
出願では、かかる関係をフーリエ変換の関係と呼ぶ場合
がある。入射光線Lのロッドに入射する位置が上下した
としても、出射面での角度eは変化しない。従って、照
明装置において照明光学系とレーザーの光軸がずれて
も、有効光源の形状は変化しない。この結果、円柱ロッ
ド500は、被照射面に均一な照明を与えることができ
ると共に、振動に強い照明装置を提供することができ
る。Therefore, referring to FIG. 14, if the exit surface 504 of the cylindrical rod 500 is used as a secondary light source to illuminate the entrance surface of the fly-eye lens 510 using the Koehler illumination method, the fly-eye lens 510 As in the case where a ring-shaped aperture stop is arranged at the subsequent stage, a ring-shaped effective light source distribution can be obtained. Here, FIG. 14 is a simplified optical path diagram of a part of an optical system using the cylindrical rod 500 shown in FIG. Further, Koehler illumination is an illumination method in which the angular distribution of light in a light source is replaced by the positional distribution of an illumination surface, and the positional distribution of light in a light source is replaced by the angular distribution of an illumination surface. In the present application, such a relationship may be referred to as a Fourier transform relationship. Even if the position where the incident light beam L enters the rod rises and falls, the angle e on the emission surface does not change. Therefore, the shape of the effective light source does not change even if the optical axis of the illumination optical system deviates from the optical axis of the laser in the illumination device. As a result, the cylindrical rod 500 can provide uniform illumination to the surface to be illuminated, and can provide an illumination device that is resistant to vibration.
【0042】しかし、照明装置100に円柱ロッド50
0を使用すると、有効光源の不均一性と光利用効率が両
立しないという問題が発生する。上述のように、ケーラ
ー照明とは、光源における光の角度分布を照明面の位置
分布に、光源における光の位置分布を照明面の角度分布
に置き換える照明方法である。図14を参照するに、ハ
エの目レンズ510の入射面512における光の角度分
布は円柱ロッドの出射面504の形状、即ち、円状の分
布となっている。However, the cylindrical rod 50 is attached to the lighting device 100.
When 0 is used, there arises a problem that the non-uniformity of the effective light source and the light use efficiency are not compatible. As described above, Koehler illumination is an illumination method in which the angular distribution of light in a light source is replaced by the positional distribution of an illumination surface, and the positional distribution of light in a light source is replaced by the angular distribution of an illumination surface. Referring to FIG. 14, the angle distribution of light on the incident surface 512 of the fly-eye lens 510 has the shape of the exit surface 504 of the cylindrical rod, that is, a circular distribution.
【0043】ハエの目レンズ510は、入射光の角度分
布を位置分布に変換して出射するライトインテグレータ
の一種であり、入射面512と出射面514とはフーリ
エ変換の関係になる。ハエの目レンズは互いの焦点位置
がそれと異なるもう一方の面にあるレンズ(レンズ素
子)を複数個並べたものである。円柱ロッド500を用
いた図14のような光学系の場合、ハエの目レンズ51
0の入射面512の光の角度分布は円状になっているの
で、ハエの目レンズの各レンズ素子の出射面514での
光の位置分布は円状になっていることになる。また、ハ
エの目レンズを構成する各レンズ素子の断面形状は、各
レンズ素子のレンズ面が球面である場合、照明装置の照
明領域と略相似である方が照明光の利用効率が高い。こ
れは、ハエの目レンズと照明領域が瞳と像の関係(フー
リエ変換の関係)であるからである。The fly-eye lens 510 is a kind of light integrator that converts an angle distribution of incident light into a position distribution and emits the light, and the incident surface 512 and the emission surface 514 have a Fourier transform relationship. The fly-eye lens is formed by arranging a plurality of lenses (lens elements) on the other surface having different focal positions from each other. In the case of an optical system using the cylindrical rod 500 as shown in FIG.
Since the angle distribution of the light on the zero incidence surface 512 is circular, the position distribution of the light on the emission surface 514 of each lens element of the fly-eye lens is circular. Further, when the cross-sectional shape of each lens element constituting the fly-eye lens is substantially similar to the illumination area of the illumination device when the lens surface of each lens element is spherical, the utilization efficiency of the illumination light is higher. This is because the fly-eye lens and the illumination area have a pupil-image relationship (Fourier transform relationship).
【0044】露光装置1の場合は、マスク200面とし
ての照明領域が例えば26mm×13mmのような矩形
状であることから、ハエの目レンズは縦横比がほぼ2:
1であることが好ましい。上述のように、図14に示す
光学系ではハエの目レンズ510の出射面514での光
の位置分布は円状である。従って、ハエの目レンズ51
0の出射面514での光強度分布は図15又は図16の
ような分布になっている。ここで、図15及び16は、
ハエの目レンズ510の出射面514をマスク側から見
た光強度分布の平面図である。図15では、有効光源分
布を形成する円柱ロッド500の出射面の像がハエの目
レンズ510の各レンズ素子断面に対し小さく、有効光
源は面光源と見なせない。図16では、ハエの目レンズ
510の入射面512から入射しても出射面514から
出射できず、ハエの目レンズ510によってケラレる光
が存在する。In the case of the exposure apparatus 1, since the illumination area as the mask 200 surface is rectangular, for example, 26 mm × 13 mm, the fly-eye lens has an aspect ratio of about 2:
It is preferably 1. As described above, in the optical system shown in FIG. 14, the position distribution of light on the exit surface 514 of the fly-eye lens 510 is circular. Therefore, the fly's eye lens 51
The light intensity distribution on the zero emission surface 514 is as shown in FIG. 15 or FIG. Here, FIGS. 15 and 16
FIG. 7 is a plan view of a light intensity distribution when an emission surface 514 of a fly-eye lens 510 is viewed from a mask side. In FIG. 15, the image of the exit surface of the cylindrical rod 500 forming the effective light source distribution is smaller than the cross section of each lens element of the fly-eye lens 510, and the effective light source cannot be regarded as a surface light source. In FIG. 16, even if the light enters the incident surface 512 of the fly-eye lens 510, it cannot be emitted from the exit surface 514, and there is light vignetting by the fly-eye lens 510.
【0045】そこで、本発明者は、図1に示す後述する
ハエの目レンズ140の出射面が面光源と十分に擬制可
能な有効光源となるようにし、かつ、ハエの目レンズ1
40によってケラレる光量を減らして光利用効率を高め
るように、光学ロッド125の形状を設計している。Therefore, the present inventor has set the fly-eye lens 140 shown in FIG. 1 to be an effective light source that can sufficiently simulate the surface light source, and that the exit surface of the fly-eye lens 140 described later is used.
The shape of the optical rod 125 is designed so that the amount of vignetting is reduced by 40 and the light use efficiency is increased.
【0046】光学ロッド125は透明な柱状の部材によ
り形成される光学素子である。一般的には光学ロッドと
して、ステップインデックス型光ファイバーが使用され
ることもある。図4を参照するに、光学ロッド125は
断面形状が半円であり、かつ断面形状の縦横比がハエの
目レンズ140を構成する各レンズ素子の縦横比、ひい
ては照明領域の縦横比とほぼ等しく形成される。ここ
で、図4は、光学ロッド125の例示的な断面図であ
る。しかし、光学ロッド125はその断面形状の一部が
円弧であり、かつ断面形状の縦横比が照明領域の縦横比
とほぼ等しければよい。光学ロッド125は円弧を備え
た断面形状により図13に示す円柱ロッド500と同様
に輪帯照明を実現することができる。また、光学ロッド
125は、所定の縦横比により好ましい光利用効率を得
ることができる。図5及び6を参照するに、光学ロッド
は、例えば断面形状が円の両側を切断した形状(125
a)、もしくは中心をずらした円の共通部分からなる形
状(125b)であってもよい。ここで、図5及び6
は、別の例示的な光学ロッド125a及び125bの軸
方向に関する断面図である。The optical rod 125 is an optical element formed by a transparent columnar member. Generally, a step index optical fiber may be used as the optical rod. Referring to FIG. 4, the optical rod 125 has a semicircular cross-sectional shape, and the aspect ratio of the cross-sectional shape is substantially equal to the aspect ratio of each lens element constituting the fly-eye lens 140, and thus the aspect ratio of the illumination area. It is formed. Here, FIG. 4 is an exemplary sectional view of the optical rod 125. However, the optical rod 125 only needs to have a part of a circular cross section and an aspect ratio of the cross section substantially equal to an aspect ratio of the illumination area. The optical rod 125 can realize annular illumination similarly to the cylindrical rod 500 shown in FIG. 13 due to the cross-sectional shape including the arc. Further, the optical rod 125 can obtain a preferable light use efficiency with a predetermined aspect ratio. 5 and 6, the optical rod has, for example, a sectional shape obtained by cutting both sides of a circle (125).
a) or a shape (125b) composed of a common portion of a circle whose center is shifted. Here, FIGS. 5 and 6
Is a cross-sectional view of another exemplary optical rod 125a and 125b in the axial direction.
【0047】図9を参照するに、光学ロッド125に入
射する光束L3は、入射面126端部で屈折されロッド
軸に対する角度e3である光束L4となる。ここで、図
9は、図1に示す照明装置100に使用される光学ロッ
ド125を通過する光束の簡単な光路図である。光束L
4は、その内部で数回反射しながら出射端面に向かって
伝播する。このとき、軸方向に関しては、光学ロッド1
25はロッドは平面でありパワーはない。従って、光束
L4は光学ロッドの軸に対する角度e3を保ったまま反
射する。また、出射面127端部では、光束L4は入射
面126端部とは逆の屈折がされる。即ち、出射面12
7から出射した光束L5のロッド軸に対する角度はe1
のままである。一方、光学ロッド125の曲率を有する
部分において、軸方向と垂直な方向には光学ロッド12
5はパワーがある。従って、光学ロッド125に入射し
た光束L4の光学ロッド125軸に垂直な方向の角度は
保存されない。即ち、光束L4はスパイラル方向にミキ
シングされる。これにより、光学ロッド125は、出射
面127で光軸に軸対称な均一な輪帯状の角度分布を有
する光束を得ることが可能となる。また、光学ロッド1
25は、断面形状を照明領域とほほ同じ縦横比としてい
るので、ハエの目レンズ140によってケラレることが
ない。Referring to FIG. 9, the light beam L3 incident on the optical rod 125 is refracted at the end of the incident surface 126 and becomes a light beam L4 having an angle e3 with respect to the rod axis. Here, FIG. 9 is a simple optical path diagram of a light beam passing through the optical rod 125 used in the illumination device 100 shown in FIG. Luminous flux L
4 propagates toward the emission end face while being reflected several times inside. At this time, regarding the axial direction, the optical rod 1
At 25, the rod is flat and has no power. Therefore, the light beam L4 is reflected while maintaining the angle e3 with respect to the axis of the optical rod. At the end of the exit surface 127, the light beam L4 is refracted in the opposite direction to the end of the entrance surface 126. That is, the emission surface 12
The angle of the light beam L5 emitted from 7 with respect to the rod axis is e1
Remains. On the other hand, in the portion of the optical rod 125 having a curvature, the optical rod 12 is perpendicular to the axial direction.
5 has power. Therefore, the angle of the light beam L4 incident on the optical rod 125 in the direction perpendicular to the optical rod 125 axis is not preserved. That is, the light beam L4 is mixed in the spiral direction. Thus, the optical rod 125 can obtain a light flux having a uniform annular zone angle distribution axially symmetric with respect to the optical axis on the light exit surface 127. Optical rod 1
25 has the same cross-sectional shape as the aspect ratio of the illumination area, so that the fly-eye lens 140 does not cause vignetting.
【0048】光束L4は光学ロッド125の内面におい
て全反射されることが好ましい。これは、光束L4が光
学ロッド125内でロッド側面と鋭角に反射するように
光束L3を入射させることで可能となる。また、光学ロ
ッド125の側面に反射膜を形成することで、効果的に
全反射させることも可能である。It is preferable that the light beam L 4 is totally reflected on the inner surface of the optical rod 125. This is made possible by causing the light beam L3 to be incident on the optical rod 125 such that the light beam L4 is reflected at an acute angle with the rod side surface. Further, by forming a reflective film on the side surface of the optical rod 125, total reflection can be effectively performed.
【0049】上述したように、本発明の照明装置100
に使用される光学ロッド125は、断面形状の一部を円
弧とすることで、スキュー反射によって角度分布を光軸
中心に軸対称に均一化することができる。また、光学ロ
ッド125は、断面形状の縦横比をハエの目レンズ14
0を構成する各レンズ素子の断面の縦横比、ひいては照
明領域の縦横比とほぼ等しくするような断面形状にする
ことで、後述するハエの目レンズ140において有効光
源分布を面形状とみなせ、かつ光束がケラレないように
することができる。As described above, the lighting device 100 of the present invention
The optical rod 125 used in the above-mentioned method can make the angular distribution axially symmetric about the optical axis by skew reflection by making a part of the cross-sectional shape an arc. Further, the optical rod 125 has an aspect ratio of the cross-sectional shape of the fly-eye lens 14.
By setting the cross-sectional shape to be substantially equal to the aspect ratio of the cross section of each lens element constituting 0, and thus the aspect ratio of the illumination area, the effective light source distribution can be regarded as a surface shape in the fly-eye lens 140 described below, and The luminous flux can be prevented from vignetting.
【0050】また、光学ロッド125において、光束L
3の入射面126側の端部はロッド軸に対し垂直に形成
されている。しかし、入射側の端部を斜めに傾けて形成
された構成の図7にしめすような光学ロッド125cも
考えられる。図7を参照するに、かかる構成において、
ロッド軸と平行な光束L10を光学ロッド125cに入
射させた場合、当該光束L10は斜めに傾けて形成され
た端部で屈折させられる(L11)。ここで、図7は図
1に示す照明装置100に使用される別の例示的一形態
の光学ロッド125cの側部側からの簡単な光路図を示
した図である。よって、光学ロッドに入射した光束L1
1はロッド軸方向に対し角度を有する。上述の構成はプ
リズムを使用することなしに、上述のプリズム120を
併用する光学ロッド125と同様の効果を得ることがで
きる。In the optical rod 125, the light flux L
3 is formed perpendicular to the rod axis. However, an optical rod 125c having a configuration in which the end on the incident side is obliquely formed as shown in FIG. 7 is also conceivable. Referring to FIG. 7, in such a configuration,
When the light beam L10 parallel to the rod axis is made incident on the optical rod 125c, the light beam L10 is refracted at the end formed obliquely (L11). Here, FIG. 7 is a diagram showing a simple optical path diagram from the side of another exemplary form of the optical rod 125c used in the lighting device 100 shown in FIG. Therefore, the light beam L1 incident on the optical rod
1 has an angle with respect to the rod axis direction. The above-described configuration can obtain the same effect as the optical rod 125 using the above-described prism 120 without using a prism.
【0051】再び図1を参照するに、第1のコンデンサ
ーレンズ130は光学ロッド125の出射面とハエの目
レンズ140の入射面とがフーリエ変換の関係になるよ
うに配置されている。折り曲げミラー135は光束を偏
向する。Referring again to FIG. 1, the first condenser lens 130 is arranged so that the exit surface of the optical rod 125 and the entrance surface of the fly-eye lens 140 have a Fourier transform relationship. The bending mirror 135 deflects the light beam.
【0052】ハエの目レンズ140は、入射光の角度分
布を位置分布に変換して出射するライトインテグレータ
の一種で、入射面と出射面とは光学的にフーリエ変換な
関係になる。但し、後述するように、本発明が使用可能
な(光学的)インテグレータはハエの目レンズに限定さ
れるものではない。ハエの目レンズ140は、本実施例
では断面が長方形のレンズ素子(即ち、微小レンズ)1
37を多数組み合わせて構成されているが、本発明は、
断面円形、四角形、六角形その他の断面形状を有するレ
ンズ素子を排除するものではない。The fly-eye lens 140 is a type of light integrator that converts an angle distribution of incident light into a position distribution and emits the light, and the incident surface and the emission surface have an optical Fourier transform relationship. However, as will be described later, the (optical) integrator that can use the present invention is not limited to the fly-eye lens. In this embodiment, the fly-eye lens 140 is a lens element (that is, a minute lens) 1 having a rectangular cross section.
37, but the present invention
This does not exclude lens elements having a circular, square, hexagonal or other cross-sectional shape.
【0053】ハエの目レンズ140は、図8に示すよう
に、断面長方形のレンズ素子137を縦6段、横3列の
合計18個有している。ここで、図8は、図1に示す照
明装置100に使用されるハエの目レンズ140の出射
面から有効光源を見た平面図である。図8に示すハエの
目レンズ140の各レンズ素子137の半円は光学ロッ
ド125の出射面の像である。このように光学ロッド1
25の断面形状の縦横比を被照明領域の形状に対応させ
たハエの目レンズ140を構成する各レンズ素子の縦横
比に近似させることで、多数の光学ロッド125の出射
面の像が光のケラレなく面光源に近い有効光源とみなせ
マスク200を効率的に均一に照明することができる。As shown in FIG. 8, the fly-eye lens 140 has a total of 18 lens elements 137 having a rectangular cross section, that is, six rows vertically and three rows horizontally. Here, FIG. 8 is a plan view of the effective light source viewed from the exit surface of the fly-eye lens 140 used in the illumination device 100 shown in FIG. The semicircle of each lens element 137 of the fly-eye lens 140 shown in FIG. Thus, the optical rod 1
By approximating the aspect ratio of the cross-sectional shape of the optical lens 125 to the aspect ratio of each lens element constituting the fly-eye lens 140 corresponding to the shape of the illuminated area, the images of the exit surfaces of the many optical rods 125 are The mask 200 can be regarded as an effective light source close to a surface light source without vignetting, and the mask 200 can be efficiently and uniformly illuminated.
【0054】第2のコンデンサーレンズ145はハエの
目レンズ140から出た光束L7をできるだけ多く集め
て絞り150上で重畳的に重ね合わせ絞り150をケー
ラー照明する(L8)。即ち、絞り150とハエの目レ
ンズ140の出射面とはフーリエ変換の関係に配置され
ている。The second condenser lens 145 collects as much of the light beam L7 from the fly-eye lens 140 as possible and superimposes the light beam L7 on the stop 150 so as to illuminate the stop 150 with Koehler illumination (L8). That is, the aperture 150 and the exit surface of the fly-eye lens 140 are arranged in a Fourier transform relationship.
【0055】図1に示す光学系の一部は図10に示す光
学系に置換されてもよい。ここで、図10は図1に示す
露光装置1及びその一部である別な例示的一態様の照明
装置100aの概略構成図である。図10は、図1の露
光装置1の一部である照明装置100の第1のコンデン
サーレンズ130と、第2の折り曲げミラー135と、
ハエの目レンズ140と、第2のコンデンサーレンズ1
45が、第1のコリメーターレンズ170と、第2の折
り曲げミラー175と、第2のコリメーターレンズ18
0と、第2の光学ロッド185とによって置換されてい
る。A part of the optical system shown in FIG. 1 may be replaced with the optical system shown in FIG. Here, FIG. 10 is a schematic configuration diagram of the exposure apparatus 1 shown in FIG. 1 and another example of an illumination apparatus 100a which is a part thereof. FIG. 10 illustrates a first condenser lens 130, a second folding mirror 135, and a second condenser lens 130 of the illumination device 100 that is a part of the exposure device 1 of FIG.
Fly-eye lens 140 and second condenser lens 1
45 is a first collimator lens 170, a second folding mirror 175, and a second collimator lens 18
0 and a second optical rod 185.
【0056】第1のコリメーターレンズ170は、光束
L5を略平行光束L10に変換する。光束L10は第2
の折り曲げミラー175によって偏向され、第2のコリ
メーターレンズに入射する。第2のコリメーターレンズ
180は平行光束L10を第2の光学ロッド185の入
射面端部に集光する集光光束L11に変換している。か
かる構成により、光学ロッド125(以下、図10の実
施形態では便宜上第1の光学ロッドと呼ぶ。)の出射面
と第2の光学ロッド185の入射面を光学的に物体面と
像面の位置関係にある。かかる関係を本出願では共役の
関係とよぶ場合がある。なお、第1の光学ロッド125
と後述する第2の光学ロッド185が直列に配置される
場合は、第1のコリメーターレンズ170、第2の折り
曲げミラー175、及び第2のコリメーターレンズ18
0は省略されてもよい。The first collimator lens 170 converts the light beam L5 into a substantially parallel light beam L10. The light beam L10 is the second
Is deflected by the bending mirror 175 and enters the second collimator lens. The second collimator lens 180 converts the parallel light beam L10 into a condensed light beam L11 that converges on the incident surface end of the second optical rod 185. With this configuration, the exit surface of the optical rod 125 (hereinafter, referred to as a first optical rod for convenience in the embodiment of FIG. 10) and the entrance surface of the second optical rod 185 are optically positioned between the object plane and the image plane. In a relationship. Such a relationship may be referred to as a conjugate relationship in the present application. The first optical rod 125
When the second optical rod 185 described later is arranged in series, the first collimator lens 170, the second bending mirror 175, and the second collimator lens 18
0 may be omitted.
【0057】本実施例では、第1及び第2のコリメータ
ーレンズ170及び180よりなる結像系は、第1の光
学ロッド125の出射面が第1のコリメーターレンズ1
70の焦点位置に、第2の光学ロッド185の入射面が
第2のコリメーターレンズ180の焦点位置にそれぞれ
配置されるように構成されている。このように構成する
ことによって、第1のコリメーターレンズ170を通過
した光束L10はほぼ平行光束となりその後の第2の折
り曲げミラー175を配置する際にその位置が変わって
もミラーが必要する有効径があまり変わらないためミラ
ー配置の設計自由度が大きくなる。In the present embodiment, the image forming system including the first and second collimator lenses 170 and 180 is configured such that the exit surface of the first optical rod 125 is the first collimator lens 1.
At the focal position of 70, the incident surface of the second optical rod 185 is arranged at the focal position of the second collimator lens 180, respectively. With such a configuration, the light beam L10 that has passed through the first collimator lens 170 becomes a substantially parallel light beam, and the effective diameter required by the second bending mirror 175 is required even if the position of the second bending mirror 175 is changed. Does not change much, so the degree of freedom in designing the mirror arrangement increases.
【0058】第2の光学ロッド185は、入射面で不均
一であった照度分布を出射面で均一にする。第2の光学
ロッド185は、ロッド軸と垂直な断面形状が照明領域
とほぼ同一な縦横比を有する矩形である。なお、第2の
光学ロッド185はロッド軸と垂直な断面形状にパワー
があると出射面での照度が均一にならない。従って、第
2の光学ロッド185のロッド軸に垂直な断面形状は直
線のみで形成される多角形である。また、このような構
成を除き上述した光学ロッド125と同一であるため詳
細な説明は省略する。The second optical rod 185 makes the illuminance distribution, which was not uniform on the entrance surface, uniform on the exit surface. The second optical rod 185 is a rectangle whose cross-sectional shape perpendicular to the rod axis has almost the same aspect ratio as the illumination area. If the second optical rod 185 has power in a cross-sectional shape perpendicular to the rod axis, the illuminance on the exit surface is not uniform. Therefore, the cross-sectional shape of the second optical rod 185 perpendicular to the rod axis is a polygon formed by only straight lines. Except for such a configuration, the optical rod 125 is the same as the optical rod 125 described above, and thus a detailed description is omitted.
【0059】絞り150は、マスク200上の照明領域
を制限する為に用いられる。絞り150は、投影光学系
300がレンズタイプの投影系の場合はほぼ矩形の透光
部を有する。投影光学系300がオフナータイプの反射
ミラー投影系の場合、第2のコンデンサーレンズ145
により均一照明される領域に円弧状の透光部と遮光部と
を有する。絞り150の透光部を透過した光束をマスク
200の照明光として使用される。結像光学系160
は、絞り150の開口像を再度マスク200上に再結像
する。The stop 150 is used to limit the illumination area on the mask 200. The stop 150 has a substantially rectangular light transmitting portion when the projection optical system 300 is a lens type projection system. When the projection optical system 300 is an Offner-type reflection mirror projection system, the second condenser lens 145 is used.
An arc-shaped light transmitting portion and a light shielding portion are provided in a region that is uniformly illuminated. The light beam transmitted through the light transmitting portion of the aperture 150 is used as illumination light for the mask 200. Imaging optical system 160
Re-images the aperture image of the stop 150 on the mask 200 again.
【0060】結像光学系は、図示するように複数の光学
系155a及び155bと第3の折り曲げミラー160
を有する。しかし、マスク200と絞り150が平行に
配置されているのであれば、折り返しミラー160は省
略可能であり光学系155a及び155bはどちらか一
つにしてもよい。As shown, the image forming optical system includes a plurality of optical systems 155a and 155b and a third folding mirror 160.
Having. However, if the mask 200 and the stop 150 are arranged in parallel, the folding mirror 160 can be omitted, and either one of the optical systems 155a and 155b may be used.
【0061】マスク200上にはパターンが形成されて
おり、マスク200から発せられた回折光は投影光学系
300を通りプレートW上にパターン像を形成する。プ
レートWはウェハや液晶基板などの被処理体でありレジ
ストが塗布されているものである。絞り150とマスク
200とは、共役な関係に配置される。ハエの目レンズ
140の出射面とマスク200とはフーリエ変換の関係
にある。また、マスク200とプレートWとは共役の関
係にある。A pattern is formed on the mask 200, and the diffracted light emitted from the mask 200 passes through the projection optical system 300 to form a pattern image on the plate W. The plate W is an object to be processed such as a wafer or a liquid crystal substrate, on which a resist is applied. The stop 150 and the mask 200 are arranged in a conjugate relationship. The exit surface of the fly-eye lens 140 and the mask 200 have a Fourier transform relationship. Further, the mask 200 and the plate W have a conjugate relationship.
【0062】走査型投影露光装置の場合は、マスク20
0とプレートWを走査することによりマスク200のパ
ターンをプレートW上に転写する。なお、ステッパー
(ステップ・アンド・リピート露光方式の露光装置)の
場合はマスク200とプレートWの相対位置を固定(静
止)させた状態で露光が行われる。In the case of a scanning projection exposure apparatus, the mask 20
By scanning 0 and the plate W, the pattern of the mask 200 is transferred onto the plate W. In the case of a stepper (an exposure apparatus of a step-and-repeat exposure method), exposure is performed with the relative position between the mask 200 and the plate W fixed (still).
【0063】投影光学系300は、複数のレンズ素子の
みからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚
の凹面鏡とを有する光学系、複数のレンズ素子と少なく
とも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する
光学系を使用することができる。色収差の補正が必要な
場合には、互いに分散値(アッベ値)の異なるガラス材
からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子
を使用したりする。The projection optical system 300 includes an optical system including only a plurality of lens elements, an optical system including a plurality of lens elements and at least one concave mirror, and a diffractive optical system such as a plurality of lens elements and at least one kinoform. An optical system having an element can be used. When it is necessary to correct chromatic aberration, a plurality of lens elements made of glass materials having different dispersion values (Abbe values) are used, or a diffractive optical element is used.
【0064】プレートWにはフォトレジストが塗布され
ている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性
向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベ
ーク処理とを含む。前処理は洗浄、乾燥などを含む。密
着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着
性を高めるための表面改質(即ち、界面活性剤塗布によ
る疎水性化)処理であり、HMDS(Hexameth
yl−disilazane)などの有機膜をコート又
は蒸気処理する。プリベークはベーキング(焼成)工程
であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去
する。マスク200とプレートWは所定の速度で同期し
て互いに逆方向に移動する。The plate W is coated with a photoresist. The photoresist coating step includes a pretreatment, an adhesion improving agent coating process, a photoresist coating process, and a pre-bake process. Pretreatment includes washing, drying, and the like. The adhesion improver application treatment is a surface modification (that is, making the surface hydrophobic by applying a surfactant) treatment to increase the adhesion between the photoresist and the base, and is applied to HMDS (Hexameth).
An organic film such as yl-disilazane) is coated or steamed. Prebaking is a baking (firing) step, but is softer than that after development, and removes the solvent. The mask 200 and the plate W move in opposite directions synchronously at a predetermined speed.
【0065】露光において、レーザー110から発せら
れた光束は第1の折り曲げミラー115で偏向される。
その後、光束はスリット120で角度を変化させ、光学
ロッド125に対し斜めに入射する。光束は光学ロッド
125でスキュー反射を繰り返すことにより、出射面で
光軸に軸対称な均一な角度分布を得る。かかる光束は第
1のコンデンサーレンズ130で略平行化され、折り曲
げミラー135で偏向され、ハエの目レンズ140の入
射面で合成される。このとき、光学ロッド125からの
出射光は、第2の光学ロッド185で合成されてもよ
い。In the exposure, the light beam emitted from the laser 110 is deflected by the first bending mirror 115.
Thereafter, the light flux changes its angle at the slit 120 and is obliquely incident on the optical rod 125. By repeating the skew reflection of the light beam on the optical rod 125, a uniform angular distribution symmetrical with respect to the optical axis on the exit surface is obtained. Such a light beam is made substantially parallel by the first condenser lens 130, deflected by the bending mirror 135, and combined at the entrance surface of the fly-eye lens 140. At this time, the light emitted from the optical rod 125 may be combined by the second optical rod 185.
【0066】ハエの目レンズ140などを出射した光束
は、第2のコンデンサーレンズ145を通過した後、絞
り150を照明する。絞り150を通過した光束は結像
光学系160を通った後マスク200の照射面を照明す
る。第2のコンデンサーレンズ145は、インテグレー
タから出射した光を用いて絞り150及びマスク200
をケーラー照明により均一に照明する。The light beam emitted from the fly-eye lens 140 and the like passes through the second condenser lens 145, and then illuminates the stop 150. The light beam that has passed through the stop 150 passes through the imaging optical system 160, and then illuminates the irradiation surface of the mask 200. The second condenser lens 145 uses the light emitted from the integrator to stop the aperture 150 and the mask 200.
Is uniformly illuminated by Koehler illumination.
【0067】かかる照明装置100を使用する露光装置
1は均一な有効光源で照明を行えるため、レジストへの
パターン転写を高精度に行って高品位なデバイス(半導
体素子、LCD素子、撮像素子(CCDなど)、薄膜磁
気ヘッドなど)を提供することができる。Since the exposure apparatus 1 using the illumination apparatus 100 can perform illumination with a uniform effective light source, pattern transfer to a resist is performed with high accuracy and high-quality devices (semiconductor element, LCD element, image pickup element (CCD) Etc.), thin film magnetic heads, etc.).
【0068】次に、図11及び図12を参照して、上述
の露光装置1を利用したデバイスの製造方法の実施例を
説明する。図11は、デバイス(ICやLSIなどの半
導体チップ、LCD、CCD等)の製造を説明するため
のフローチャートである。ここでは、半導体チップの製
造を例に説明する。ステップ1(回路設計)ではデバイ
スの回路設計を行う。ステップ2(マスク製作)では、
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ス
テップ3(ウェハ製造)ではシリコンなどの材料を用い
てウェハを製造する。ステップ4(ウェハプロセス)は
前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィ
技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステッ
プ5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ4によっ
て作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程で
あり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディン
グ)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含
む。ステップ6(検査)では、ステップ5で作成された
半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの
検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これが出荷(ステップ7)される。Next, with reference to FIGS. 11 and 12, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus 1 will be described. FIG. 11 is a flowchart for explaining the manufacture of devices (semiconductor chips such as ICs and LSIs, LCDs, CCDs, and the like). Here, the manufacture of a semiconductor chip will be described as an example. In step 1 (circuit design), the circuit of the device is designed. Step 2 (mask fabrication)
A mask on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. In step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is referred to as a preprocess, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the mask and the wafer. Step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer created in step 4, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). . In step 6 (inspection), inspections such as an operation check test and a durability test of the semiconductor device created in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).
【0069】図12は、ステップ4のウェハプロセスの
詳細なフローチャートである。ステップ11(酸化)で
はウェハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)
では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ13
(電極形成)では、ウェハ上に電極を蒸着などによって
形成する。ステップ14(イオン打ち込み)ではウェハ
にイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)で
はウェハに感光剤を塗布する。ステップ16(露光)で
は、露光装置1によってマスクの回路パターンをウェハ
に露光する。ステップ17(現像)では、露光したウェ
ハを現像する。ステップ18(エッチング)では、現像
したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19
(レジスト剥離)では、エッチングが済んで不要となっ
たレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行
うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成さ
れる。本実施例の製造方法によれば従来は製造が難しか
った高品位のデバイスを製造することができる。FIG. 12 is a detailed flowchart of the wafer process in Step 4. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD)
Then, an insulating film is formed on the surface of the wafer. Step 13
In (electrode formation), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition or the like. Step 14 (ion implantation) implants ions into the wafer. In step 15 (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the exposure apparatus 1 to expose a circuit pattern on the mask onto the wafer. Step 17 (development) develops the exposed wafer. Step 18 (etching) removes portions other than the developed resist image. Step 19
In (resist removal), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. According to the manufacturing method of this embodiment, it is possible to manufacture a high-quality device which has conventionally been difficult to manufacture.
【0070】以上、本発明の好ましい実施例を説明した
が、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で種
々の変形及び変更が可能である。Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the invention.
【0071】[0071]
【発明の効果】本発明の照明装置及び露光装置によれ
は、円弧を含んだ断面形状の光学ロッドを使用するので
光源と照明光学系の光軸がずれてもライトインテグレー
タの入射面を照明するための有効光源の形状が変化せず
光源と照明装置の光軸がずれても有効光源の光量重心が
ずれない。この結果、照明装置は、光源と照明装置の光
軸がずれても被照射面に均一な照明を与えることができ
る。よって、本発明は、振動に強い照明装置を提供する
ことができる。According to the illumination apparatus and the exposure apparatus of the present invention, the incident surface of the light integrator is illuminated even if the optical axis of the light source and the illumination optical system deviate since the optical rod having a cross section including an arc is used. Therefore, even if the shape of the effective light source does not change and the optical axis of the light source and the illuminating device shift, the center of gravity of the effective light source does not shift. As a result, the illumination device can provide uniform illumination to the surface to be illuminated even if the optical axis of the light source and the illumination device are shifted. Therefore, the present invention can provide a lighting device that is resistant to vibration.
【0072】また、光学ロッドの断面形状の縦横比を被
照明面の縦横比、ひいてはライトインテグレータの断面
形状の縦横比とほぼ等しくするようにすることによっ
て、ライトインテグレータによってケラレる光量を減ら
して光利用効率を高めることができる。この結果、露光
装置は所望のスループットを維持することができる。Further, by making the aspect ratio of the sectional shape of the optical rod approximately equal to the aspect ratio of the surface to be illuminated, and furthermore, the aspect ratio of the sectional shape of the light integrator, the amount of vignetting by the light integrator is reduced and the light is reduced. Usage efficiency can be increased. As a result, the exposure apparatus can maintain a desired throughput.
【0073】更に、光学ロッドによりライトインテグレ
ータの後段に開口絞りを設けたような輪帯照明を実現す
ることができる。この結果、露光装置は、数式1におけ
る比例定数k1をあげて高い解像度を実現することがで
きる。Further, it is possible to realize annular illumination in which an aperture stop is provided downstream of the light integrator by the optical rod. As a result, the exposure apparatus can realize a high resolution by increasing the proportionality constant k 1 in Equation 1.
【0074】また、本発明は回折光学素子等を使用しな
いので比較的に安価な照明装置及び露光装置を提供する
ことができる。Further, since the present invention does not use a diffractive optical element or the like, a relatively inexpensive illumination device and exposure device can be provided.
【図1】 本発明の例示的な露光装置及びその一部であ
る照明装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exemplary exposure apparatus of the present invention and an illumination apparatus that is a part of the exposure apparatus.
【図2】 図1に示す照明装置に使用されるプリズムを
通過する簡単な光路図である。FIG. 2 is a simple optical path diagram passing through a prism used in the lighting device shown in FIG.
【図3】 図1に示す照明装置に使用されるプリズムの
別の例示的形態を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing another exemplary form of a prism used in the illumination device shown in FIG.
【図4】 図1に示す照明装置に使用される光学ロッド
の例示的な断面図である。FIG. 4 is an exemplary sectional view of an optical rod used in the lighting device shown in FIG. 1;
【図5】 図1に示す照明装置に使用される別の例示的
な光学ロッドの垂直断面図である。5 is a vertical cross-sectional view of another exemplary optical rod used in the lighting device shown in FIG.
【図6】 図1に示す照明装置に使用される別の例示的
な光学ロッドの垂直断面図である。6 is a vertical cross-sectional view of another exemplary optical rod used in the lighting device shown in FIG.
【図7】 図1に示す照明装置に使用される別の例示的
な光学ロッドの側部側からの簡単な光路図を示した図で
ある。7 shows a simplified optical path diagram from the side of another exemplary optical rod used in the lighting device shown in FIG. 1;
【図8】 図1に示す照明装置に使用されるハエの目レ
ンズの出射面から有効光源を見た平面図である。FIG. 8 is a plan view of an effective light source viewed from an exit surface of a fly-eye lens used in the illumination device shown in FIG. 1;
【図9】 図1に示す照明装置に使用される光学ロッド
を通過する光束の簡単な光路図である。9 is a simple optical path diagram of a light beam passing through an optical rod used in the lighting device shown in FIG.
【図10】 図1に示す露光装置及びその一部である別
な例示的一態様の照明装置の概略構成図である。10 is a schematic configuration diagram of the exposure apparatus shown in FIG. 1 and a lighting device of another exemplary embodiment which is a part thereof.
【図11】 デバイスの製造を説明するためのフローチ
ャートである。FIG. 11 is a flowchart illustrating the manufacture of a device.
【図12】 図11に示すウェハプロセスの詳細なフロ
ーチャートである。FIG. 12 is a detailed flowchart of a wafer process shown in FIG. 11;
【図13】 図1に示す照明装置の光学ロッドの性質を
説明するための、円柱ロッドに平行光を入れたときの単
純化した光路図である。FIG. 13 is a simplified optical path diagram for explaining the properties of the optical rod of the illumination device shown in FIG. 1 when parallel light is injected into a cylindrical rod.
【図14】 図13に記載の円柱ロッドを使用した光学
系の一部を単純化した光路図である。14 is a simplified optical path diagram of a part of an optical system using the cylindrical rod shown in FIG.
【図15】 ハエの目レンズの出射面をマスク側から見
た光強度分布の平面図である。FIG. 15 is a plan view of the light intensity distribution when the emission surface of the fly-eye lens is viewed from the mask side.
【図16】 ハエの目レンズの出射面をマスク側から見
た光強度分布の平面図である。FIG. 16 is a plan view of the light intensity distribution when the emission surface of the fly-eye lens is viewed from the mask side.
1 露光装置 100 照明装置 110 レーザー 125 光学ロッド 140 ハエの目レンズ 150 絞り 160 結像光学系 185 第2の光学ロッド 200 マスク 300 投影光学系 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exposure apparatus 100 Illumination apparatus 110 Laser 125 Optical rod 140 Fly-eye lens 150 Aperture 160 Imaging optical system 185 Second optical rod 200 Mask 300 Projection optical system
Claims (10)
1でない被照明面を照明する照明装置であって、 前記光源と前記被照明面との間に配置され、前記被照明
面を均一に照明するためのライトインテグレータと、 前記光源と前記ライトインテグレータとの間に配置さ
れ、断面形状の一部に円弧を含み、かつ断面形状の縦横
比が前記照明領域の縦横比と近似する第1の光学ロッド
とを有する照明装置。1. An illumination device for illuminating an illuminated surface having an aspect ratio not equal to 1 using a light beam emitted from a light source, wherein the illuminated device is arranged between the light source and the illuminated surface to make the illuminated surface uniform. A light integrator for illuminating the light source; a light integrator disposed between the light source and the light integrator, the cross sectional shape including a circular arc, and the aspect ratio of the sectional shape approximates the aspect ratio of the illumination area. An illumination device having an optical rod.
円の一部を切り落とした形状である請求項1記載の照明
装置。2. The illumination device according to claim 1, wherein the cross-sectional shape of the first optical rod is a shape obtained by cutting off a part of a circle.
レンズを有する請求項1記載の照明装置。3. The lighting device according to claim 1, wherein the light integrator has a fly-eye lens.
交するように配置された複数のシリンドリカルレンズア
レイを有する請求項1記載の照明装置。4. The lighting device according to claim 1, wherein the light integrator has a plurality of cylindrical lens arrays in which each set is orthogonal.
イトインテグレータの入射面は光学的に瞳と像の関係で
ある請求項1記載の照明装置。5. The illumination device according to claim 1, wherein an exit surface of the first optical rod and an entrance surface of the light integrator have an optical relationship between a pupil and an image.
面と略相似である第2の光学ロッドを更に有し、 前記第1の光学ロッドの出射面と前記第2の光学ロッド
の入射面が光学的に略共役である請求項1記載の照明装
置。6. The illumination device further includes a second optical rod having a cross section substantially similar to the surface to be illuminated, and an exit surface of the first optical rod and an entrance of the second optical rod. The lighting device according to claim 1, wherein the surface is substantially optically conjugate.
ズムを更に有する請求項1記載の照明装置。7. The lighting device according to claim 1, further comprising a prism between the light source and the optical rod.
の照明装置と、 レチクル又はマスクに形成されたパターンを被処理体に
投影する光学系とを有する露光装置。8. An exposure apparatus comprising: the illumination device according to claim 1; and an optical system configured to project a pattern formed on a reticle or a mask onto an object to be processed.
体を投影露光する工程と、 前記投影露光された被処理体に所定のプロセスを行う工
程とを有するデバイス製造方法。9. A device manufacturing method, comprising: a step of projecting and exposing an object to be processed using the exposure apparatus according to claim 8; and a step of performing a predetermined process on the object to be exposed and projected.
露光された被処理体より製造されるデバイス。10. A device manufactured from an object to be projected and exposed by using the exposure apparatus according to claim 8.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000292827A JP2002110502A (en) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | Illumination device and exposure device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000292827A JP2002110502A (en) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | Illumination device and exposure device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002110502A true JP2002110502A (en) | 2002-04-12 |
Family
ID=18775708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000292827A Pending JP2002110502A (en) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | Illumination device and exposure device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002110502A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SG114513A1 (en) * | 2000-11-29 | 2005-09-28 | Nikon Corp | Illumination optical apparatus and exposure apparatus provided with illumination optical apparatus |
| WO2012137842A1 (en) * | 2011-04-04 | 2012-10-11 | 株式会社ニコン | Illumination apparatus, exposure apparatus, device production method, light-guiding optical element, and method for producing light-guiding optical element |
| CN114838916A (en) * | 2022-03-31 | 2022-08-02 | 歌尔股份有限公司 | Test system, method and device for diffractive optical waveguide |
-
2000
- 2000-09-26 JP JP2000292827A patent/JP2002110502A/en active Pending
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| SG114513A1 (en) * | 2000-11-29 | 2005-09-28 | Nikon Corp | Illumination optical apparatus and exposure apparatus provided with illumination optical apparatus |
| WO2012137842A1 (en) * | 2011-04-04 | 2012-10-11 | 株式会社ニコン | Illumination apparatus, exposure apparatus, device production method, light-guiding optical element, and method for producing light-guiding optical element |
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