JP2005150541A - Illumination optical apparatus, aligner, and method for exposure - Google Patents

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To independently adjust the positional deviation and angular deviation of a luminous flux reaching the entrance of the main body of an aligner from, for example, an excimer laser light source without using any parallel flat plate as a halving. <P>SOLUTION: Illumination optical apparatus is provided with a relaying optical system (5) disposed in the optical path between a light source (1) and a prescribed surface (7a); a first reflecting member (4) which is positioned at an intermediate position (P1) which is optically conjugated with the prescribed surface (7a) with respect to the relaying optical system (5) or its vicinity, and can rotate around a prescribed axial line; and a second reflecting member (2) which is positioned separately from the conjugated position (1a) of the intermediate position (P1) by a prescribed distance in the optical path between the intermediate position (P1) and light source (1), and can rotate around the prescribed axial line. The device is also provided with a second relaying optical system (3) which is used for arranging the intermediate position (P1) and light source (1) in an almost optically conjugated state. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、照明光学装置、露光装置および露光方法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に関する。   The present invention relates to an illumination optical apparatus, an exposure apparatus, and an exposure method, and more particularly to an exposure apparatus for manufacturing a microdevice such as a semiconductor element, an imaging element, a liquid crystal display element, and a thin film magnetic head in a lithography process.

この種の露光装置の本体は、全体的にかなり大きな装置であり、設置のための所要床面積は大きい。また、露光装置の光源として、たとえばＫｒＦエキシマレーザ光源やＡｒＦエキシマレーザ光源が用いられるが、エキシマレーザ光源もかなり大きな装置である。したがって、特にエキシマレーザ光源を用いる露光装置では、光源装置を露光装置本体からある程度離間させて配置することが多い。   The main body of this type of exposure apparatus is a considerably large apparatus as a whole, and requires a large floor area for installation. For example, a KrF excimer laser light source or an ArF excimer laser light source is used as the light source of the exposure apparatus, but the excimer laser light source is also a considerably large apparatus. Therefore, particularly in an exposure apparatus that uses an excimer laser light source, the light source apparatus is often arranged at a certain distance from the exposure apparatus body.

そこで、エキシマレーザ光源から供給される矩形状の平行光束を露光装置本体の入口（入射位置）まで導くための送光系としての照明光学装置が必要になる。ここで、露光装置本体の入口に達する光束の中心位置と露光装置本体の入口の中心位置とがほぼ一致するとともに、露光装置本体の入口に達する光束の中心軸線と照明光学装置の光軸とがほぼ一致しなければならない。   Therefore, an illumination optical device as a light transmission system for guiding the rectangular parallel light beam supplied from the excimer laser light source to the entrance (incident position) of the exposure apparatus main body is required. Here, the center position of the light beam reaching the entrance of the exposure apparatus body and the center position of the entrance of the exposure apparatus body substantially coincide, and the center axis of the light beam reaching the entrance of the exposure apparatus body and the optical axis of the illumination optical device are Must almost match.

しかしながら、光源から射出される光束の光軸に対する角度が経時的に変動する場合がある。この場合、露光装置本体の入口に達する光束の中心が露光装置本体の入口の中心から位置ずれし、且つ露光装置本体の入口に達する光束の中心軸線が光軸に対して角度ずれすることになる。そこで、従来技術では、光路中に配置された平行平面板を所定の軸線廻りに回転させることにより光束を平行移動させて、露光装置本体の入口に達する光束の位置ずれを調整している。   However, the angle of the light beam emitted from the light source with respect to the optical axis may vary over time. In this case, the center of the light beam reaching the entrance of the exposure apparatus body is displaced from the center of the entrance of the exposure apparatus body, and the center axis of the light beam reaching the entrance of the exposure apparatus body is angularly shifted with respect to the optical axis. . Therefore, in the prior art, the light beam reaching the entrance of the exposure apparatus main body is adjusted by translating the light beam by rotating a plane-parallel plate disposed in the optical path around a predetermined axis.

また、光路中に配置された反射部材を所定の軸線廻りに回転させることにより、露光装置本体の入口に達する光束の位置ずれおよび角度ずれを調整している。すなわち、所定の軸線廻りに回転可能な平行平面板（ハービング）と所定の軸線廻りに回転可能な反射部材との協働作用により、露光装置本体の入口に達する光束の位置ずれと角度ずれとを独立的に調整している。   Further, the positional deviation and the angular deviation of the light beam reaching the entrance of the exposure apparatus main body are adjusted by rotating the reflecting member disposed in the optical path around a predetermined axis. In other words, due to the cooperative action of a parallel flat plate (harving) that can rotate around a predetermined axis and a reflecting member that can rotate around a predetermined axis, the positional deviation and angular deviation of the light beam reaching the entrance of the exposure apparatus main body can be reduced. It is adjusted independently.

しかしながら、上述の従来技術では、露光装置本体の入口に達する光束の位置ずれを調整するのに必要な平行平面板の厚さが大きくなる傾向がある。その結果、ハービングとしての平行平面板を透過する際に、光の吸収に起因して光量損失が発生し易いという不都合があった。   However, in the above-described prior art, there is a tendency that the thickness of the plane parallel plate necessary for adjusting the positional deviation of the light beam reaching the entrance of the exposure apparatus main body increases. As a result, there is a disadvantage that light quantity loss is likely to occur due to light absorption when transmitting through a plane parallel plate as a herb.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、ハービングとしての平行平面板を用いることなく、たとえばエキシマレーザ光源から露光装置本体の入口に達する光束の位置ずれと角度ずれとを独立的に調整することのできる照明光学装置を提供することを目的とする。また、本発明は、たとえばエキシマレーザ光源から露光装置本体の入口に達する光束の位置ずれと角度ずれとを独立的に調整する照明光学装置を用いて、所望の照明に基づいて良好な露光を行うことのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems. For example, the positional deviation and the angular deviation of the light beam reaching the entrance of the exposure apparatus main body from the excimer laser light source can be independently performed without using a parallel plane plate as a herb. An object of the present invention is to provide an illumination optical device that can be adjusted to the above. Further, the present invention uses the illumination optical device that independently adjusts the positional deviation and angular deviation of the light beam reaching the entrance of the exposure apparatus body from, for example, an excimer laser light source, and performs good exposure based on desired illumination. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus and an exposure method that can perform the same.

前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、光源から射出されたほぼ平行光束を所定面まで導く照明光学装置において、
前記光源と前記所定面との間の光路中に配置されたリレー光学系と、
前記リレー光学系に関して前記所定面と光学的に共役な中間位置またはその近傍に配置されて所定の軸線廻りに回転可能な第１反射部材と、
前記中間位置と前記光源との間の光路中において前記中間位置またはその共役位置から所定距離だけ間隔を隔てて配置されて所定の軸線廻りに回転可能な第２反射部材とを備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。 In order to solve the above problems, in the first embodiment of the present invention, in the illumination optical device that guides the substantially parallel light beam emitted from the light source to a predetermined surface,
A relay optical system disposed in an optical path between the light source and the predetermined surface;
A first reflecting member disposed at or near an intermediate position optically conjugate with the predetermined surface with respect to the relay optical system, and rotatable about a predetermined axis;
A second reflecting member disposed at a predetermined distance from the intermediate position or a conjugate position thereof in the optical path between the intermediate position and the light source, and capable of rotating around a predetermined axis. An illumination optical device is provided.

第１形態の好ましい態様によれば、前記中間位置と前記光源とを光学的にほぼ共役に配置するための第２リレー光学系をさらに備えている。また、前記光源と前記所定面との間の光路中に配置されて、入射したほぼ平行光束の断面を一方向に拡大または縮小してほぼ平行光束の状態で射出するための第１整形光学系と、前記第１整形光学系と前記所定面との間の光路中に配置されて、入射したほぼ平行光束の断面を一方向に拡大または縮小してほぼ平行光束の状態で射出するための第２整形光学系とをさらに備え、前記第１整形光学系および前記第２整形光学系のうちの少なくとも一方は、前記照明光学装置の光軸を中心として回転可能に構成されていることが好ましい。   According to a preferred aspect of the first aspect, the optical system further includes a second relay optical system for optically arranging the intermediate position and the light source in an optically conjugate manner. Also, a first shaping optical system disposed in the optical path between the light source and the predetermined surface, for enlarging or reducing the cross section of the incident substantially parallel light beam in one direction and emitting it in a substantially parallel light beam state And an optical path disposed in the optical path between the first shaping optical system and the predetermined surface, for enlarging or reducing the cross-section of the incident substantially parallel light beam in one direction and emitting it in a substantially parallel light beam state. It is preferable that at least one of the first shaping optical system and the second shaping optical system is configured to be rotatable about the optical axis of the illumination optical device.

この場合、前記第１整形光学系および前記第２整形光学系のうちの少なくとも一方は、光路に対して挿脱自在に構成されている。また、前記第１整形光学系および前記第２整形光学系は、正の屈折力を有するシリンドリカルレンズと負の屈折力を有するシリンドリカルレンズとをそれぞれ有することが好ましい。また、前記第１整形光学系は、前記光源と前記第２リレー光学系との間の光路中に配置されて拡大倍率を有し、前記第２整形光学系は、前記第２リレー光学系と前記リレー光学系との間の光路中に配置されて縮小倍率を有することが好ましい。あるいは、前記第１整形光学系は、前記光源と前記第２リレー光学系との間の光路中に配置されて拡大倍率を有し、前記第２整形光学系は、前記第１整形光学系と前記第２リレー光学系との間の光路中に配置されて拡大倍率を有することが好ましい。   In this case, at least one of the first shaping optical system and the second shaping optical system is configured to be detachable with respect to the optical path. The first shaping optical system and the second shaping optical system preferably each include a cylindrical lens having a positive refractive power and a cylindrical lens having a negative refractive power. The first shaping optical system is disposed in an optical path between the light source and the second relay optical system and has an enlargement magnification, and the second shaping optical system includes the second relay optical system and the second relay optical system. It is preferable that the zoom lens is disposed in an optical path between the relay optical system and has a reduction magnification. Alternatively, the first shaping optical system is disposed in an optical path between the light source and the second relay optical system and has an enlargement magnification, and the second shaping optical system includes the first shaping optical system and the first shaping optical system. It is preferable that the zoom lens is disposed in an optical path between the second relay optical system and has a magnification.

本発明の第２形態では、露光光を供給するための光源と、第１形態の照明光学装置とを備え、該照明光学装置を介した光でマスクを照明し、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置を提供する。   In the second embodiment of the present invention, a light source for supplying exposure light and the illumination optical device of the first embodiment are provided, and a mask is illuminated with light via the illumination optical device, and the pattern of the mask is photosensitive. Provided is an exposure apparatus for performing exposure on a substrate.

本発明の第３形態では、第１形態の照明光学装置を介した光源からの光でマスクを照明し、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法を提供する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure method characterized by illuminating a mask with light from a light source via the illumination optical device according to the first aspect, and exposing a pattern of the mask onto a photosensitive substrate. .

本発明の照明光学装置では、第１反射部材を回転駆動することにより、たとえば所定面としての露光装置本体の入口に達する平行光束の中心軸線の光軸に対する角度変化だけが発生する。一方、第２反射部材を回転駆動することにより、露光装置本体の入口に達する平行光束の中心の入口の中心に対する位置変化および露光装置本体の入口に達する平行光束の中心軸線の光軸に対する角度変化が発生する。すなわち、第１反射部材と第２反射部材との協働作用により、露光装置本体の入口に達する平行光束の位置ずれ角度ずれとを独立的に調整することができる。   In the illumination optical apparatus of the present invention, by rotating the first reflecting member, for example, only an angle change with respect to the optical axis of the central axis of the parallel light beam reaching the entrance of the exposure apparatus main body as a predetermined surface is generated. On the other hand, by rotating the second reflecting member, the position change of the center of the parallel light beam reaching the entrance of the exposure apparatus main body with respect to the center of the entrance and the angle change of the central axis of the parallel light beam reaching the entrance of the exposure apparatus body with respect to the optical axis. Will occur. That is, by the cooperative action of the first reflecting member and the second reflecting member, it is possible to independently adjust the positional deviation angle deviation of the parallel light beam reaching the entrance of the exposure apparatus main body.

こうして、本発明の照明光学装置では、ハービングとしての平行平面板を用いることなく、たとえばエキシマレーザ光源から露光装置本体の入口に達する光束の位置ずれと角度ずれとを独立的に調整することができる。また、本発明の露光装置および露光方法では、ハービングとしての平行平面板を用いることなく、たとえばエキシマレーザ光源から露光装置本体の入口に達する光束の位置ずれと角度ずれとを独立的に調整する照明光学装置を用いているので、所望の照明に基づいて良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。   Thus, in the illumination optical apparatus of the present invention, for example, the positional deviation and the angular deviation of the light beam reaching the entrance of the exposure apparatus main body from the excimer laser light source can be adjusted independently without using a plane parallel plate as a herb. . Further, in the exposure apparatus and exposure method of the present invention, for example, illumination that independently adjusts the positional deviation and angular deviation of the light beam reaching the entrance of the exposure apparatus main body from the excimer laser light source without using a parallel flat plate as a herb. Since the optical apparatus is used, good exposure can be performed based on desired illumination, and thus a good device can be manufactured.

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図１を参照すると、本実施形態の露光装置は、露光光（照明光）を供給するための光源１として、たとえば２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源または１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源を備えている。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the exposure apparatus of the present embodiment supplies, for example, a KrF excimer laser light source that supplies light of a wavelength of 248 nm or light of a wavelength of 193 nm as a light source 1 for supplying exposure light (illumination light). An ArF excimer laser light source is provided.

光源１から−Ｙ方向に沿って射出された矩形状（Ｘ方向に沿った一辺およびＺ方向に沿った他辺を有する矩形状）の断面を有するほぼ平行光束は、反射部材２に入射する。反射部材２により−Ｚ方向に反射（偏向）された平行光束は、リレー光学系３を介して、反射部材４に入射する。また、反射部材４により＋Ｘ方向に反射された平行光束は、リレー光学系５を介して、反射部材６に入射する。さらに、反射部材６により＋Ｚ方向に反射された平行光束は、露光装置本体７の入口７ａに達する。   A substantially parallel light beam having a cross section of a rectangular shape (a rectangular shape having one side along the X direction and the other side along the Z direction) emitted from the light source 1 along the −Y direction is incident on the reflecting member 2. The parallel light beam reflected (deflected) in the −Z direction by the reflecting member 2 enters the reflecting member 4 through the relay optical system 3. The parallel light beam reflected in the + X direction by the reflecting member 4 enters the reflecting member 6 via the relay optical system 5. Further, the parallel light beam reflected in the + Z direction by the reflecting member 6 reaches the entrance 7 a of the exposure apparatus body 7.

このように、反射部材２、リレー光学系３、反射部材４、リレー光学系５、および反射部材６は、光源１から射出されたほぼ平行光束を露光装置本体７の入口７ａまで導くための送光系としての照明光学装置を構成している。なお、反射部材２、反射部材４および反射部材６は、たとえば平面反射鏡または裏面反射鏡としての直角プリズムにより構成されている。また、反射部材２および反射部材４は、後述するように、所定の軸線廻りに回転可能にそれぞれ構成されている。   As described above, the reflecting member 2, the relay optical system 3, the reflecting member 4, the relay optical system 5, and the reflecting member 6 transmit a substantially parallel light beam emitted from the light source 1 to the entrance 7 a of the exposure apparatus body 7. An illumination optical device as an optical system is configured. In addition, the reflecting member 2, the reflecting member 4, and the reflecting member 6 are comprised by the right angle prism as a plane reflecting mirror or a back surface reflecting mirror, for example. Moreover, the reflecting member 2 and the reflecting member 4 are each configured to be rotatable around a predetermined axis, as will be described later.

また、リレー光学系５（以下、「第１リレー光学系５」という）は、露光装置本体７の入口７ａと中間点Ｐ１とを光学的に共役に配置している。そして、この中間点Ｐ１の位置に、反射部材４（以下、「第１反射部材４」という）の反射面が配置されている。また、リレー光学系３（以下、「第２リレー光学系３」という）は、光源１の出力部（レーザ射出面）１ａと中間点Ｐ１とを光学的にほぼ共役に配置している。   The relay optical system 5 (hereinafter referred to as “first relay optical system 5”) optically conjugates the entrance 7a of the exposure apparatus body 7 and the intermediate point P1. The reflection surface of the reflection member 4 (hereinafter referred to as “first reflection member 4”) is arranged at the position of the intermediate point P1. The relay optical system 3 (hereinafter referred to as “second relay optical system 3”) optically arranges the output portion (laser emission surface) 1a of the light source 1 and the intermediate point P1 optically in a conjugate manner.

露光装置本体７の内部へ導かれた光束は、照明光学系７ｂを介して、マスクＭを照明する。照明光学系７ｂは、たとえば露光光の照度分布を均一化するためのオプティカルインテグレータ、マスクＭ上の照明領域を規定するための可変視野絞り（マスクブラインド）、オプティカルインテグレータを介して形成された二次光源からの光を集光して可変視野絞りへ導くためのコンデンサレンズ系などにより構成されている。   The light beam guided into the exposure apparatus body 7 illuminates the mask M via the illumination optical system 7b. The illumination optical system 7b includes, for example, an optical integrator for uniformizing the illuminance distribution of exposure light, a variable field stop (mask blind) for defining an illumination area on the mask M, and a secondary formed via the optical integrator. It is composed of a condenser lens system for condensing light from the light source and guiding it to the variable field stop.

マスクＭのパターンを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウェハＷ上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系ＰＬの光軸と直交する平面（ＸＹ平面）内においてウェハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウェハＷの各露光領域にはマスクＭのパターンが逐次露光される。   The light beam that has passed through the pattern of the mask M forms an image of the mask pattern on the wafer W, which is a photosensitive substrate, via the projection optical system PL. Thus, by performing batch exposure or scan exposure while two-dimensionally driving and controlling the wafer W in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis of the projection optical system PL, each exposure region of the wafer W is masked with the mask M. These patterns are sequentially exposed.

本実施形態では、所定の軸線廻りに回転可能な第１反射部材４および所定の軸線廻りに回転可能な反射部材２（以下、「第２反射部材２」という）をそれぞれ回転駆動することにより、露光装置本体７の入口７ａに達する平行光束の中心の入口７ａの中心に対する位置ずれと、露光装置本体７の入口７ａに達する平行光束の中心軸線の光軸に対する角度ずれとを独立的に調整する。   In the present embodiment, the first reflecting member 4 that can rotate around a predetermined axis and the reflecting member 2 that can rotate around a predetermined axis (hereinafter referred to as “second reflecting member 2”) are driven to rotate. The position shift of the center of the parallel light beam reaching the entrance 7a of the exposure apparatus body 7 with respect to the center of the entrance 7a and the angle shift of the central axis of the parallel light beam reaching the entrance 7a of the exposure apparatus body 7 with respect to the optical axis are independently adjusted. .

図２は、本実施形態における光束の位置ずれおよび角度ずれの調整作用を説明する図である。図２では、図中破線で示す面Ａが第１反射部材４の反射面（すなわち中間点Ｐ１）に対応し、図中破線で示す面Ｂが露光装置本体７の入口７ａに対応している。したがって、第１反射部材４の反射面に対応する面Ａと露光装置本体７の入口７ａに対応する面Ｂとは、第１リレー光学系５を介して光学的に共役に配置されていることになる。   FIG. 2 is a diagram for explaining the adjustment operation of the positional deviation and the angular deviation of the light beam in the present embodiment. In FIG. 2, a surface A indicated by a broken line in the drawing corresponds to the reflecting surface of the first reflecting member 4 (that is, the intermediate point P1), and a surface B indicated by a broken line in the drawing corresponds to the entrance 7a of the exposure apparatus main body 7. . Therefore, the surface A corresponding to the reflecting surface of the first reflecting member 4 and the surface B corresponding to the entrance 7a of the exposure apparatus body 7 are optically conjugate via the first relay optical system 5. become.

図２（ａ）を参照すると、第１反射部材４の反射面を所定の軸線廻りに回転させて光軸ＡＸに対する光線の角度をθ１だけ変化させると、露光装置本体７の入口７ａに達する光線の位置は不変であるが、露光装置本体７の入口７ａに達する光線の光軸ＡＸに対する光線の角度はθ３だけ変化することがわかる。ここで、第１リレー光学系５の倍率をｍとすると、角度変化量θ１と角度変化量θ３との間には次の式（１）に示す関係が成立する。
θ３＝θ１／ｍ （１） Referring to FIG. 2A, when the reflecting surface of the first reflecting member 4 is rotated around a predetermined axis and the angle of the light beam with respect to the optical axis AX is changed by θ1, the light beam reaching the entrance 7a of the exposure apparatus body 7 is obtained. It is understood that the angle of the light beam with respect to the optical axis AX of the light beam reaching the entrance 7a of the exposure apparatus body 7 changes by θ3. Here, if the magnification of the first relay optical system 5 is m, the relationship shown in the following equation (1) is established between the angle change amount θ1 and the angle change amount θ3.
θ3 = θ1 / m (1)

一方、図２（ｂ）を参照すると、第１反射部材４の反射面に対応する面Ａから距離ｄだけ間隔を隔てた面Ａ’に位置する反射面を所定の軸線廻りに回転させて光軸ＡＸに対する光線の角度をθ２だけ変化させると、露光装置本体７の入口７ａに達する光線の光軸ＡＸに対する光線の角度が変化するだけでなく、露光装置本体７の入口７ａに達する光線の位置もｙ３だけ変化することがわかる。ここで、位置変化量ｙ３と角度変化量θ２との間には次の式（２）に示す関係が成立する。なお、式（２）において、ｙ１は、面Ａ’における光線の角度変化量θ２に起因して面Ａにおいて発生する光線の位置変化量である。
ｙ３＝ｍ・ｙ１≒ｍ・ｄ・θ２ （２） On the other hand, referring to FIG. 2 (b), the reflecting surface located on the surface A ′ spaced by a distance d from the surface A corresponding to the reflecting surface of the first reflecting member 4 is rotated around a predetermined axis to generate light. When the angle of the light beam with respect to the axis AX is changed by θ2, not only the angle of the light beam with respect to the optical axis AX of the light beam reaching the entrance 7a of the exposure apparatus body 7 but also the position of the light beam reaching the entrance 7a of the exposure apparatus body 7 It can be seen that also changes by y3. Here, the relationship shown in the following equation (2) is established between the position change amount y3 and the angle change amount θ2. In equation (2), y1 is the position change amount of the light beam generated on the surface A due to the angle change amount θ2 of the light beam on the surface A ′.
y3 = m · y1≈m · d · θ2 (2)

前述したように、第１反射部材４の反射面が配置されている中間点Ｐ１（面Ａに対応）と光源１の出力部１ａとは、第２リレー光学系３を介して光学的にほぼ共役に配置されている。したがって、中間点Ｐ１に対応する面Ａから距離ｄだけ間隔を隔てた面Ａ’に位置する反射面を所定の軸線廻りに回転させて光軸ＡＸに対する光線の角度をθ２だけ変化させることは、中間点Ｐ１の共役位置（すなわち光源１の出力部１ａまたはその近傍）から距離ｄだけ間隔を隔てて位置する第２反射部材２の反射面を所定の軸線廻りに回転させて光軸ＡＸに対する光線の角度をθ２だけ変化させることと光学的に等価である。   As described above, the intermediate point P1 (corresponding to the surface A) where the reflecting surface of the first reflecting member 4 is disposed and the output unit 1a of the light source 1 are optically almost optically connected via the second relay optical system 3. Arranged in a conjugate. Accordingly, rotating the reflecting surface located on the surface A ′ spaced by the distance d from the surface A corresponding to the intermediate point P1 around the predetermined axis to change the angle of the light beam with respect to the optical axis AX by θ2. A light beam with respect to the optical axis AX is obtained by rotating the reflecting surface of the second reflecting member 2 positioned at a distance d from the conjugate position of the intermediate point P1 (that is, the output portion 1a of the light source 1 or the vicinity thereof) about a predetermined axis. It is optically equivalent to changing the angle of [theta] by [theta] 2.

このように、第１反射部材４を回転駆動することにより、露光装置本体７の入口７ａに達する平行光束の中心軸線の光軸ＡＸに対する角度変化だけが発生する。一方、第２反射部材２を回転駆動することにより、露光装置本体７の入口７ａに達する平行光束の中心の入口７ａの中心に対する位置変化および露光装置本体７の入口７ａに達する平行光束の中心軸線の光軸ＡＸに対する角度変化が発生する。すなわち、第１反射部材４と第２反射部材２との協働作用により、露光装置本体７の入口７ａに達する平行光束の位置ずれ角度ずれとを独立的に調整することができる。   Thus, by rotating the first reflecting member 4, only an angle change of the central axis of the parallel light beam reaching the entrance 7 a of the exposure apparatus body 7 with respect to the optical axis AX occurs. On the other hand, by rotating the second reflecting member 2, the position change of the center of the parallel light beam reaching the entrance 7 a of the exposure apparatus body 7 with respect to the center of the entrance 7 a and the central axis of the parallel light beam reaching the entrance 7 a of the exposure apparatus body 7. Changes with respect to the optical axis AX. That is, by the cooperative action of the first reflecting member 4 and the second reflecting member 2, it is possible to independently adjust the positional deviation angle deviation of the parallel light beam reaching the entrance 7 a of the exposure apparatus body 7.

以上のように、本実施形態の照明光学装置では、ハービングとしての平行平面板を用いることなく、エキシマレーザ光源から露光装置本体の入口に達する光束の位置ずれと角度ずれとを独立的に調整することができる。その結果、本実施形態の照明光学装置では、ハービングにおける光吸収に起因する光量損失を回避することができる。また、本実施形態の露光装置では、ハービングとしての平行平面板を用いることなく、エキシマレーザ光源から露光装置本体の入口に達する光束の位置ずれと角度ずれとを独立的に調整する照明光学装置を用いて、所望の照明に基づいて良好な露光を行うことができる。   As described above, in the illumination optical apparatus of the present embodiment, the positional deviation and the angular deviation of the light beam reaching the entrance of the exposure apparatus main body from the excimer laser light source are independently adjusted without using a parallel plane plate as a herb. be able to. As a result, in the illumination optical device according to the present embodiment, it is possible to avoid a light amount loss due to light absorption during herving. Further, in the exposure apparatus of the present embodiment, an illumination optical apparatus that independently adjusts the positional deviation and the angular deviation of the light beam reaching the entrance of the exposure apparatus main body from the excimer laser light source without using a parallel plane plate as a herbing. And good exposure can be performed based on the desired illumination.

なお、上述の実施形態では、第１反射部材４と光源１とを第２リレー光学系３を介して光学的にほぼ共役に配置している。しかしながら、これに限定されることなく、第２リレー光学系３の配置を省略することもできる。ただし、この場合には、露光装置本体７の入口７ａと光学的に共役な中間点Ｐ１から所要距離ｄだけ間隔を隔てて第２反射部材２の反射面を配置し、光源１と第２反射部材２との間の距離をできるだけ小さく抑えることが望ましい。   In the above-described embodiment, the first reflecting member 4 and the light source 1 are arranged optically almost conjugate via the second relay optical system 3. However, the arrangement of the second relay optical system 3 can be omitted without being limited thereto. However, in this case, the reflecting surface of the second reflecting member 2 is arranged at a distance of a required distance d from the intermediate point P1 optically conjugate with the entrance 7a of the exposure apparatus body 7, and the light source 1 and the second reflecting member are disposed. It is desirable to keep the distance between the members 2 as small as possible.

また、上述の実施形態において、典型的な露光装置の設計例によれば、中間点Ｐ１またはその共役位置（すなわち光源１の出力部１ａの位置またはその近傍）からの第２反射部材２の反射面の距離ｄは、３００ｍｍ以上であることが好ましい。距離ｄが３００ｍｍよりも小さいと、露光装置本体７の入口７ａに達する光束の位置を変化させるのに必要な第２反射部材２の回転駆動量が大きくなり過ぎて、光束の位置ずれの調整制御が困難になってしまう。なお、第２反射部材２による光束の位置ずれの調整制御をさらに容易にするには、距離ｄを５００ｍｍ以上に設定することが好ましい。   In the above-described embodiment, according to the design example of a typical exposure apparatus, the reflection of the second reflecting member 2 from the intermediate point P1 or its conjugate position (that is, the position of the output unit 1a of the light source 1 or its vicinity). The surface distance d is preferably 300 mm or more. If the distance d is smaller than 300 mm, the rotational driving amount of the second reflecting member 2 necessary for changing the position of the light beam reaching the entrance 7a of the exposure apparatus body 7 becomes too large, and adjustment control of the positional deviation of the light beam is performed. Will become difficult. In order to further facilitate the adjustment control of the positional deviation of the light flux by the second reflecting member 2, it is preferable to set the distance d to 500 mm or more.

また、上述の実施形態において、典型的な露光装置の設計例によれば、中間点Ｐ１からの第１反射部材４の反射面の距離ｄ１は、１００ｍｍ以下であることが好ましい。距離ｄ１が１００ｍｍよりも大きいと、第１反射部材４の回転駆動に伴って露光装置本体７の入口７ａに達する光束の角度変化だけでなく位置変化も大きく発生し、光束の位置ずれおよび角度ずれの調整制御が複雑になってしまう。なお、第１反射部材４による光束の位置ずれの発生をさらに小さく抑えるには、距離ｄ１を５０ｍｍ以下に設定することが好ましい。   Further, in the above-described embodiment, according to a typical exposure apparatus design example, the distance d1 of the reflecting surface of the first reflecting member 4 from the intermediate point P1 is preferably 100 mm or less. If the distance d1 is greater than 100 mm, not only the angular change of the light beam reaching the entrance 7a of the exposure apparatus main body 7 but also the positional change greatly occurs as the first reflecting member 4 is driven to rotate. Adjustment control becomes complicated. Note that the distance d1 is preferably set to 50 mm or less in order to further suppress the occurrence of the positional deviation of the light flux by the first reflecting member 4.

ところで、エキシマレーザ光源１から供給される平行光束の断面寸法は、メーカーやモデルにより異なる。一方、露光装置本体７の入口７ａにおいて求められる断面寸法（ビームサイズ）は一定である。したがって、送光系としての照明光学装置では、ビームサイズの異なる複数タイプのエキシマレーザ光源１から供給される矩形状の平行光束を所望の断面寸法の平行光束に整形して露光装置本体７の入口７ａまで導くことが必要になる。   By the way, the cross-sectional dimension of the parallel light beam supplied from the excimer laser light source 1 differs depending on the manufacturer and model. On the other hand, the cross-sectional dimension (beam size) required at the entrance 7a of the exposure apparatus body 7 is constant. Therefore, in an illumination optical apparatus as a light transmission system, rectangular parallel light beams supplied from a plurality of types of excimer laser light sources 1 having different beam sizes are shaped into parallel light beams having desired cross-sectional dimensions, and the entrance of the exposure apparatus main body 7. It is necessary to guide to 7a.

そこで、図３の変形例に示すように、たとえば光源１と第２反射部材２との間の光路中に拡大倍率を有する第１整形光学系８を付設し、第２反射部材２と第１リレー光学系５との間の光路中に縮小倍率を有する第２整形光学系９を付設することが好ましい。図４を参照すると、第１整形光学系８は、その標準状態において、光源側から順に、ＸＹ平面内に負の屈折力を有し且つＹＺ平面内に無屈折力のシリンドリカルレンズ８ａと、ＸＹ平面内に正の屈折力を有し且つＹＺ平面内に無屈折力のシリンドリカルレンズ８ｂとにより構成されている。   Therefore, as shown in the modification of FIG. 3, for example, a first shaping optical system 8 having an enlargement magnification is provided in the optical path between the light source 1 and the second reflecting member 2, and the second reflecting member 2 and the first reflecting member 2. It is preferable to attach a second shaping optical system 9 having a reduction magnification in the optical path to the relay optical system 5. Referring to FIG. 4, in the standard state, the first shaping optical system 8 includes, in order from the light source side, a cylindrical lens 8a having a negative refractive power in the XY plane and a non-refractive power in the YZ plane, and XY. The cylindrical lens 8b has a positive refractive power in the plane and a non-refractive power in the YZ plane.

これらの２つのシリンドリカルレンズ８ａおよび８ｂは、それぞれ光軸ＡＸ方向に固定されている。また、第１整形光学系８は、光軸ＡＸを中心として回転可能に構成され、図４に示す標準状態と、この標準状態から光軸ＡＸを中心として９０度だけ回転された回転状態との間で切換え可能に構成されている。したがって、第１整形光学系８の回転状態では、シリンドリカルレンズ８ａはＹＺ平面内に負の屈折力を有し且つＸＹ平面内に無屈折力になり、シリンドリカルレンズ８ｂはＹＺ平面内に正の屈折力を有し且つＸＹ平面内に無屈折力になる。   These two cylindrical lenses 8a and 8b are respectively fixed in the direction of the optical axis AX. The first shaping optical system 8 is configured to be rotatable about the optical axis AX, and includes a standard state shown in FIG. 4 and a rotational state rotated from the standard state by 90 degrees about the optical axis AX. It can be switched between. Therefore, in the rotation state of the first shaping optical system 8, the cylindrical lens 8a has a negative refractive power in the YZ plane and has no refractive power in the XY plane, and the cylindrical lens 8b has a positive refractive power in the YZ plane. And has no refractive power in the XY plane.

一方、図５を参照すると、第２整形光学系９は、その標準状態において、光源側から順に、ＸＹ平面内に正の屈折力を有し且つＸＺ平面内に無屈折力のシリンドリカルレンズ９ａと、ＸＹ平面内に負の屈折力を有し且つＸＺ平面内に無屈折力のシリンドリカルレンズ９ｂとにより構成されている。これらの２つのシリンドリカルレンズ９ａおよび９ｂは、それぞれ光軸ＡＸ方向に固定されている。また、第２整形光学系９は、光路に対して挿脱自在に構成され、図５に示すように光路中に設定された標準状態と、光路から退避した退避状態との間で切換え可能に構成されている。   On the other hand, referring to FIG. 5, in the standard state, the second shaping optical system 9 includes a cylindrical lens 9a having a positive refractive power in the XY plane and a non-refractive power in the XZ plane in order from the light source side. The cylindrical lens 9b has negative refractive power in the XY plane and no refractive power in the XZ plane. These two cylindrical lenses 9a and 9b are respectively fixed in the direction of the optical axis AX. Further, the second shaping optical system 9 is configured to be detachable with respect to the optical path, and can be switched between a standard state set in the optical path and a retracted state retracted from the optical path as shown in FIG. It is configured.

以下、具体的な数値例にしたがって、第１整形光学系８および第２整形光学系９の作用を具体的に説明する。数値例において、第１タイプのエキシマレーザ光源１Ａ（不図示）から射出される矩形状の平行光束のＸ方向に沿った断面寸法Ｄｘが１８ｍｍであり、Ｚ方向に沿った断面寸法Ｄｚが３ｍｍであるものとする。また、第２タイプのエキシマレーザ光源１Ｂ（不図示）から射出される矩形状の平行光束のＸ方向に沿った断面寸法ＤｘおよびＺ方向に沿った断面寸法Ｄｚがともに１２ｍｍであるものとする。また、第１リレー光学系５および第２リレー光学系３は、ともに等倍系であるものとする。   Hereinafter, the operation of the first shaping optical system 8 and the second shaping optical system 9 will be specifically described according to specific numerical examples. In the numerical example, the cross-sectional dimension Dx along the X direction of the rectangular parallel light beam emitted from the first type excimer laser light source 1A (not shown) is 18 mm, and the cross-sectional dimension Dz along the Z direction is 3 mm. It shall be. It is also assumed that the cross-sectional dimension Dx along the X direction and the cross-sectional dimension Dz along the Z direction of the rectangular parallel light beam emitted from the second type excimer laser light source 1B (not shown) are both 12 mm. Further, both the first relay optical system 5 and the second relay optical system 3 are assumed to be equal magnification systems.

さらに、露光装置本体７の入口７ａのＸ方向に沿った断面寸法ｄｘが１８ｍｍであり、Ｙ方向に沿った断面寸法ｄｙが５ｍｍであるものとする。ここで、エキシマレーザ光源１Ａまたは１Ｂから射出される矩形状の平行光束のＸ方向が露光装置本体７の入口７ａのＸ方向に光学的に対応し、エキシマレーザ光源１Ａまたは１Ｂから射出される矩形状の平行光束のＺ方向が露光装置本体７の入口７ａのＹ方向に光学的に対応している。   Furthermore, it is assumed that the cross-sectional dimension dx along the X direction of the inlet 7a of the exposure apparatus body 7 is 18 mm, and the cross-sectional dimension dy along the Y direction is 5 mm. Here, the X direction of the rectangular parallel light beam emitted from the excimer laser light source 1A or 1B optically corresponds to the X direction of the entrance 7a of the exposure apparatus body 7, and the rectangular light emitted from the excimer laser light source 1A or 1B. The Z direction of the shaped parallel light beam optically corresponds to the Y direction of the entrance 7 a of the exposure apparatus body 7.

同様に、第１整形光学系８を介して整形された矩形状の平行光束のＸ方向が露光装置本体７の入口７ａのＸ方向に光学的に対応し、第１整形光学系８を介して整形された矩形状の平行光束のＺ方向が露光装置本体７の入口７ａのＹ方向に光学的に対応している。一方、第２整形光学系９を介して整形された矩形状の平行光束のＺ方向が露光装置本体７の入口７ａのＸ方向に光学的に対応し、第２整形光学系９を介して整形された矩形状の平行光束のＹ方向が露光装置本体７の入口７ａのＹ方向に光学的に対応している。さらに、第１整形光学系８は１．５の拡大倍率を有し、第２整形光学系９は１／（２．４）の縮小倍率を有するものとする。   Similarly, the X direction of the rectangular parallel light beam shaped through the first shaping optical system 8 optically corresponds to the X direction of the entrance 7 a of the exposure apparatus body 7, and the first shaping optical system 8 is used. The Z direction of the shaped rectangular parallel light beam optically corresponds to the Y direction of the entrance 7 a of the exposure apparatus body 7. On the other hand, the Z direction of the rectangular parallel light beam shaped through the second shaping optical system 9 optically corresponds to the X direction of the entrance 7 a of the exposure apparatus body 7, and shaping through the second shaping optical system 9. The Y direction of the rectangular parallel light beam thus optically corresponds optically to the Y direction of the entrance 7 a of the exposure apparatus body 7. Further, the first shaping optical system 8 has an enlargement magnification of 1.5, and the second shaping optical system 9 has a reduction magnification of 1 / (2.4).

数値例では、光源１として第１タイプのエキシマレーザ光源１Ａを用いる場合、第１整形光学系８を回転状態（図４に示す標準状態から光軸ＡＸを中心として９０度だけ回転させた状態）に設定し、第２整形光学系９を光路から退避させた退避状態に設定する。その結果、第１整形光学系８および第２整形光学系９を介して整形されて第１リレー光学系５に入射する平行光束のＺ方向に沿った断面寸法Ｄ’ｚおよびＹ方向に沿った断面寸法Ｄ’ｙは、それぞれ次の式（３）および（４）で表わされる。
Ｄ’ｚ＝Ｄｘ＝１８ｍｍ （３）
Ｄ’ｙ＝Ｄｚ×１．５＝３×１．５＝４．５ｍｍ （４） In the numerical example, when the first type excimer laser light source 1A is used as the light source 1, the first shaping optical system 8 is rotated (a state rotated from the standard state shown in FIG. 4 by 90 degrees about the optical axis AX). And the second shaping optical system 9 is set in a retracted state in which it is retracted from the optical path. As a result, the cross-sectional dimension D′ z along the Z direction and the Y direction of the parallel light beam shaped through the first shaping optical system 8 and the second shaping optical system 9 and incident on the first relay optical system 5 are aligned. The cross-sectional dimension D′ y is expressed by the following equations (3) and (4), respectively.
D'z = Dx = 18 mm (3)
D′ y = Dz × 1.5 = 3 × 1.5 = 4.5 mm (4)

また、光源１として第２タイプのエキシマレーザ光源１Ｂを用いる場合、第１整形光学系８を図４に示す標準状態に設定し、第２整形光学系９を図５に示すように光路中に設定された標準状態に設定する。その結果、第１整形光学系８および第２整形光学系９を介して整形されて第１リレー光学系５に入射する平行光束のＺ方向に沿った断面寸法Ｄ’ｚおよびＹ方向に沿った断面寸法Ｄ’ｙは、それぞれ次の式（５）および（６）で表わされる。
Ｄ’ｚ＝Ｄｘ×１．５＝１２×１．５＝１８ｍｍ （５）
Ｄ’ｙ＝Ｄｚ×１／（２．４）＝１２×１／（２．４）＝５ｍｍ （６） When the second type excimer laser light source 1B is used as the light source 1, the first shaping optical system 8 is set to the standard state shown in FIG. 4, and the second shaping optical system 9 is placed in the optical path as shown in FIG. Set to the set standard state. As a result, the cross-sectional dimension D′ z along the Z direction and the Y direction of the parallel light beam shaped through the first shaping optical system 8 and the second shaping optical system 9 and incident on the first relay optical system 5 are aligned. The cross-sectional dimension D′ y is expressed by the following equations (5) and (6), respectively.
D′ z = Dx × 1.5 = 12 × 1.5 = 18 mm (5)
D′ y = Dz × 1 / (2.4) = 12 × 1 / (2.4) = 5 mm (6)

上述したように、第１リレー光学系５および第２リレー光学系３はともに等倍系であり、第１リレー光学系５に入射する平行光束のＺ方向およびＹ方向が露光装置本体７の入口７ａのＸ方向およびＹ方向にそれぞれ光学的に対応している。したがって、光源１として第１タイプのエキシマレーザ光源１Ａを用いる場合、露光装置本体７の入口７ａに達する平行光束のＸ方向に沿った断面寸法Ｄ”ｘおよびＹ方向に沿った断面寸法Ｄ”ｙは、それぞれ次の式（７）および（８）で表わされる。
Ｄ”ｘ＝Ｄ’ｚ＝１８ｍｍ （７）
Ｄ”ｙ＝Ｄ’ｙ＝４．５ｍｍ （８） As described above, the first relay optical system 5 and the second relay optical system 3 are both equal magnification systems, and the Z direction and the Y direction of the parallel light beams incident on the first relay optical system 5 are the entrances of the exposure apparatus body 7. 7a optically corresponds to the X direction and the Y direction, respectively. Therefore, when the first type excimer laser light source 1A is used as the light source 1, the cross-sectional dimension D ″ x along the X direction and the cross-sectional dimension D ″ y along the Y direction of the parallel light beam reaching the entrance 7a of the exposure apparatus body 7 are used. Are represented by the following equations (7) and (8), respectively.
D ″ x = D′ z = 18 mm (7)
D ″ y = D′ y = 4.5 mm (8)

同様に、光源１として第２タイプのエキシマレーザ光源１Ｂを用いる場合、露光装置本体７の入口７ａに達する平行光束のＸ方向に沿った断面寸法Ｄ”ｘおよびＹ方向に沿った断面寸法Ｄ”ｙは、それぞれ次の式（９）および（１０）で表わされる。
Ｄ”ｘ＝Ｄ’ｚ＝１８ｍｍ （９）
Ｄ”ｙ＝Ｄ’ｙ＝５ｍｍ （１０） Similarly, when the second type excimer laser light source 1B is used as the light source 1, the cross-sectional dimension D ″ x along the X direction and the cross-sectional dimension D ″ along the Y direction of the parallel light flux reaching the entrance 7a of the exposure apparatus body 7 are used. y is represented by the following equations (9) and (10), respectively.
D ″ x = D′ z = 18 mm (9)
D ″ y = D′ y = 5 mm (10)

なお、露光装置本体７の入口７ａに達する平行光束のＸ方向に沿った断面寸法Ｄ”ｘまたはＹ方向に沿った断面寸法Ｄ”ｙが露光装置本体７の入口７ａのＸ方向に沿った断面寸法ｄｘ（＝１８ｍｍ）またはＹ方向に沿った断面寸法ｄｙ（＝５ｍｍ）よりも大きくなると、露光装置本体７の入口７ａにおいて光量損失が発生することになる。また、露光装置本体７の入口７ａに達する平行光束のＸ方向に沿った断面寸法Ｄ”ｘおよびＹ方向に沿った断面寸法Ｄ”ｙが露光装置本体７の入口７ａのＸ方向に沿った断面寸法ｄｘおよびＹ方向に沿った断面寸法ｄｙよりも小さくなり過ぎると、光束のエネルギ密度が大きくなって光学部材がレーザ照射を受けて損傷し易くなる。   Note that the cross-sectional dimension D ″ x along the X direction of the parallel light beam reaching the entrance 7 a of the exposure apparatus body 7 or the cross-sectional dimension D ″ y along the Y direction is a cross section along the X direction of the entrance 7 a of the exposure apparatus body 7. If it becomes larger than the dimension dx (= 18 mm) or the cross-sectional dimension dy (= 5 mm) along the Y direction, a light amount loss occurs at the entrance 7 a of the exposure apparatus body 7. Further, the cross-sectional dimension D ″ x along the X direction and the cross-sectional dimension D ″ y along the Y direction of the parallel light beam reaching the entrance 7a of the exposure apparatus body 7 are cross sections along the X direction of the entrance 7a of the exposure apparatus body 7. If the dimension dx and the cross-sectional dimension dy along the Y direction become too small, the energy density of the light flux increases, and the optical member is easily damaged by being irradiated with the laser.

したがって、露光装置本体７の入口７ａに達する平行光束の断面寸法Ｄ”ｘおよびＤ”ｙは、露光装置本体７の入口７ａの断面寸法ｄｘおよびｄｙとほぼ一致するか、あるいは断面寸法ｄｘおよびｄｙよりも僅かに小さいことが望ましい。上述の数値例では、第１タイプのエキシマレーザ光源１Ａを用いる場合、光束の断面寸法Ｄ”ｘが入口７ａの断面寸法ｄｘと一致し、光束の断面寸法Ｄ”ｙが入口７ａの断面寸法ｄｙよりも僅かに小さくなっている。また、第２タイプのエキシマレーザ光源１Ｂを用いる場合、光束の断面寸法Ｄ”ｘおよびＤ”ｙが入口７ａの断面寸法ｄｘおよびｄｙと一致している。   Accordingly, the cross-sectional dimensions D ″ x and D ″ y of the parallel light beam reaching the entrance 7a of the exposure apparatus main body 7 substantially coincide with the cross-section dimensions dx and dy of the entrance 7a of the exposure apparatus main body 7, or the cross-section dimensions dx and dy. It is desirable to be slightly smaller than. In the numerical example described above, when the first type excimer laser light source 1A is used, the cross-sectional dimension D ″ x of the light beam coincides with the cross-sectional dimension dx of the entrance 7a, and the cross-sectional dimension D ″ y of the light beam is the cross-sectional dimension dy of the entrance 7a. It is slightly smaller than. When the second type excimer laser light source 1B is used, the cross-sectional dimensions D ″ x and D ″ y of the light beam coincide with the cross-sectional dimensions dx and dy of the entrance 7a.

このように、図３の変形例では、２つの固定シリンドリカルレンズ８ａ，８ｂからなる第１整形光学系８を光軸ＡＸ廻りに回転させたり、２つの固定シリンドリカルレンズ９ａ，９ｂからなる第２整形光学系９を光路に対して挿脱させたりするだけで、ビームサイズの全く異なる２つのタイプのエキシマレーザ光源１Ａ，１Ｂから供給される矩形状の平行光束をほぼ所望の断面寸法の平行光束に整形して露光装置本体７の入口７ａまで導くことができる。   As described above, in the modified example of FIG. 3, the first shaping optical system 8 including the two fixed cylindrical lenses 8a and 8b is rotated around the optical axis AX, or the second shaping including the two fixed cylindrical lenses 9a and 9b. By simply inserting / removing the optical system 9 with respect to the optical path, rectangular parallel light beams supplied from two types of excimer laser light sources 1A and 1B having completely different beam sizes are converted into parallel light beams having substantially desired cross-sectional dimensions. It can be shaped and guided to the entrance 7 a of the exposure apparatus body 7.

なお、上述の変形例では、第１整形光学系８を光軸ＡＸ廻りに回転可能に構成し、第２整形光学系９を光路に対して挿脱可能に構成している。しかしながら、これに限定されることなく、双方の整形光学系を光軸廻りに回転可能に構成したり、少なくとも一方を光路に対して挿脱自在に構成したりすることにより、ビームサイズの可変能力を高めることができる。   In the above-described modification, the first shaping optical system 8 is configured to be rotatable around the optical axis AX, and the second shaping optical system 9 is configured to be insertable / removable with respect to the optical path. However, the present invention is not limited to this, and it is possible to change the beam size by configuring both shaping optical systems so that they can rotate around the optical axis, or by configuring at least one of them to be removable from the optical path. Can be increased.

また、上述の変形例では、第１整形光学系８が拡大倍率を有し、第２整形光学系９が縮小倍率を有するが、これに限定されることなく、各整形光学系の倍率の大きさについては様々な変形例が可能である。ただし、第１整形光学系８が拡大倍率を有し、第２整形光学系９が縮小倍率を有する場合には、図３の変形例に示すように、第１整形光学系８を光源１と第２反射部材２との間の光路中に配置し、第２整形光学系９を第１反射部材４と第１リレー光学系５との間の光路中に配置することが好ましい。この構成により、第２リレー光学系３を通過する光束のエネルギ密度を緩和して第２リレー光学系３中の光学部材のレーザ照射による損傷を抑えることができる。なお、２つの整形光学系がともに拡大倍率を有する場合には、２つの整形光学系を分離することなく、光源１と第２反射部材２との間の光路中に１つの整形部として配置することが好ましい。   In the above-described modification, the first shaping optical system 8 has an enlargement magnification and the second shaping optical system 9 has a reduction magnification. However, the present invention is not limited to this, and the magnification of each shaping optical system is large. Various modifications are possible for the size. However, when the first shaping optical system 8 has an enlargement magnification and the second shaping optical system 9 has a reduction magnification, the first shaping optical system 8 and the light source 1 are used as shown in the modification of FIG. It is preferable to arrange in the optical path between the second reflecting member 2 and the second shaping optical system 9 in the optical path between the first reflecting member 4 and the first relay optical system 5. With this configuration, the energy density of the light beam passing through the second relay optical system 3 can be relaxed, and damage to the optical member in the second relay optical system 3 due to laser irradiation can be suppressed. When the two shaping optical systems both have a magnification, they are arranged as one shaping unit in the optical path between the light source 1 and the second reflecting member 2 without separating the two shaping optical systems. It is preferable.

上述の実施形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってマスク（レチクル）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図６のフローチャートを参照して説明する。   In the exposure apparatus according to the above-described embodiment, the illumination optical device illuminates the mask (reticle) (illumination process), and the projection optical system is used to expose the transfer pattern formed on the mask onto the photosensitive substrate (exposure). Step), a micro device (semiconductor element, imaging element, liquid crystal display element, thin film magnetic head, etc.) can be manufactured. Refer to the flowchart of FIG. 6 for an example 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 above-described embodiment. To explain.

先ず、図６のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、そのｌロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、上述の実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフ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ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。   First, in step 301 of FIG. 6, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step 302, a photoresist is applied on the metal film on the lot of wafers. Thereafter, in step 303, the image of the pattern on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of one lot through the projection optical system using the exposure apparatus of the above-described embodiment. Thereafter, in step 304, the photoresist on the one lot of wafers is developed, and in step 305, the resist pattern is etched on the one lot of wafers to form a pattern on the mask. Corresponding circuit patterns are formed in each shot area on each wafer. Thereafter, a device pattern such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer. According to the semiconductor device manufacturing method described above, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.

また、上述の実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図７のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図７において、パターン形成工程４０１では、上述の実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソ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、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。   In the exposure apparatus of the above-described embodiment, 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). Hereinafter, an example of the technique at this time will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 7, in the pattern forming process 401, a so-called photolithography process is performed in which the mask pattern is transferred and exposed to a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist) using the exposure apparatus of the above-described embodiment. . 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 undergoes steps such as a developing step, an etching step, and a resist stripping step, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming step 402.

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。   Next, in the color filter forming step 402, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three of R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning line direction. Then, after the color filter forming step 402, a cell assembly step 403 is executed. 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.

セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。   In the cell assembly step 403, for example, liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401 and the color filter obtained in the color filter formation step 402, and a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is obtained. ). 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 element, a liquid crystal display element having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.

なお、上述の実施形態では、光源としてＫｒＦエキシマレーザ光源やＡｒＦエキシマレーザ光源を用いているが、これに限定されることなく、平行光束を供給する他の適当な光源に対して本発明を適用することもできる。また、上述の実施形態では、光源から供給される平行光束を露光装置本体の入口まで導く照明光学装置を例にとって本発明を説明したが、光源から射出されたほぼ平行光束を所定面まで導くための一般的な照明光学装置に本発明を適用することができることは明らかである。   In the above-described embodiment, a KrF excimer laser light source or an ArF excimer laser light source is used as the light source. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to other appropriate light sources that supply parallel light beams. You can also In the above-described embodiment, the present invention has been described by taking the illumination optical device that guides the parallel light beam supplied from the light source to the entrance of the exposure apparatus main body. However, in order to guide the substantially parallel light beam emitted from the light source to a predetermined surface. It is obvious that the present invention can be applied to the general illumination optical apparatus.

本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus concerning embodiment of this invention. 本実施形態における光束の位置ずれおよび角度ずれの調整作用を説明する図である。It is a figure explaining the adjustment effect | action of the position shift and angle shift | offset | difference of the light beam in this embodiment. 変形例にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus concerning a modification. 第１整形光学系の内部構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the internal structure of a 1st shaping optical system. 第２整形光学系の内部構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the internal structure of a 2nd shaping optical system. 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。It is a flowchart of the method at the time of obtaining the semiconductor device as a microdevice. 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。It is a flowchart of the method at the time of obtaining the liquid crystal display element as a microdevice.

符号の説明Explanation of symbols

１ 光源
２ 第２反射部材
３ 第２リレー光学系
４ 第１反射部材
５ 第１リレー光学系
７ 露光装置本体
７ａ 露光装置本体の入口
７ｂ 照明光学系
８ 第１整形光学系
９ 第２整形光学系
Ｍ マスク
ＰＬ 投影光学系
Ｗ ウェハ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 2nd reflection member 3 2nd relay optical system 4 1st reflection member 5 1st relay optical system 7 Exposure apparatus main body 7a Entrance 7b of exposure apparatus main body Illumination optical system 8 1st shaping optical system 9 2nd shaping optical system M Mask PL Projection optical system W Wafer

Claims (9)

光源から射出されたほぼ平行光束を所定面まで導く照明光学装置において、
前記光源と前記所定面との間の光路中に配置されたリレー光学系と、
前記リレー光学系に関して前記所定面と光学的に共役な中間位置またはその近傍に配置されて所定の軸線廻りに回転可能な第１反射部材と、
前記中間位置と前記光源との間の光路中において前記中間位置またはその共役位置から所定距離だけ間隔を隔てて配置されて所定の軸線廻りに回転可能な第２反射部材とを備えていることを特徴とする照明光学装置。 In an illumination optical device that guides a substantially parallel light beam emitted from a light source to a predetermined surface,
A relay optical system disposed in an optical path between the light source and the predetermined surface;
A first reflecting member disposed at or near an intermediate position optically conjugate with the predetermined surface with respect to the relay optical system, and rotatable about a predetermined axis;
A second reflecting member disposed at a predetermined distance from the intermediate position or a conjugate position thereof in the optical path between the intermediate position and the light source, and capable of rotating around a predetermined axis. Illuminating optical device characterized. 前記中間位置と前記光源とを光学的にほぼ共役に配置するための第２リレー光学系をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。 The illumination optical apparatus according to claim 1, further comprising a second relay optical system for optically arranging the intermediate position and the light source in an optically conjugate manner. 前記光源と前記所定面との間の光路中に配置されて、入射したほぼ平行光束の断面を一方向に拡大または縮小してほぼ平行光束の状態で射出するための第１整形光学系と、前記第１整形光学系と前記所定面との間の光路中に配置されて、入射したほぼ平行光束の断面を一方向に拡大または縮小してほぼ平行光束の状態で射出するための第２整形光学系とをさらに備え、前記第１整形光学系および前記第２整形光学系のうちの少なくとも一方は、前記照明光学装置の光軸を中心として回転可能に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の照明光学装置。 A first shaping optical system that is disposed in an optical path between the light source and the predetermined surface, and expands or contracts a cross section of the substantially parallel light beam incident in one direction and emits the light in a substantially parallel light beam state; A second shaping unit arranged in an optical path between the first shaping optical system and the predetermined surface, for expanding or reducing the cross section of the incident substantially parallel light beam in one direction and emitting it in a substantially parallel light beam state. And an optical system, wherein at least one of the first shaping optical system and the second shaping optical system is configured to be rotatable about the optical axis of the illumination optical device. Item 3. The illumination optical device according to Item 1 or 2. 前記第１整形光学系および前記第２整形光学系のうちの少なくとも一方は、光路に対して挿脱自在に構成されていることを特徴とする請求項３に記載の照明光学装置。 The illumination optical apparatus according to claim 3, wherein at least one of the first shaping optical system and the second shaping optical system is configured to be detachable with respect to an optical path. 前記第１整形光学系および前記第２整形光学系は、正の屈折力を有するシリンドリカルレンズと負の屈折力を有するシリンドリカルレンズとをそれぞれ有することを特徴とする請求項３または４に記載の照明光学装置。 5. The illumination according to claim 3, wherein each of the first shaping optical system and the second shaping optical system includes a cylindrical lens having a positive refractive power and a cylindrical lens having a negative refractive power. Optical device. 前記第１整形光学系は、前記光源と前記第２リレー光学系との間の光路中に配置されて拡大倍率を有し、
前記第２整形光学系は、前記第２リレー光学系と前記リレー光学系との間の光路中に配置されて縮小倍率を有することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の照明光学装置。 The first shaping optical system is disposed in an optical path between the light source and the second relay optical system, and has an enlargement magnification.
The second shaping optical system is disposed in an optical path between the second relay optical system and the relay optical system, and has a reduction magnification. Illumination optical device. 前記第１整形光学系は、前記光源と前記第２リレー光学系との間の光路中に配置されて拡大倍率を有し、
前記第２整形光学系は、前記第１整形光学系と前記第２リレー光学系との間の光路中に配置されて拡大倍率を有することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の照明光学装置。 The first shaping optical system is disposed in an optical path between the light source and the second relay optical system, and has an enlargement magnification.
The second shaping optical system is disposed in an optical path between the first shaping optical system and the second relay optical system and has an enlargement magnification. The illumination optical device according to 1. 露光光を供給するための光源と、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の照明光学装置とを備え、該照明光学装置を介した光でマスクを照明し、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置。 A light source for supplying exposure light and the illumination optical device according to any one of claims 1 to 7, wherein the mask is illuminated with light through the illumination optical device, and the pattern of the mask is exposed. An exposure apparatus for exposing on a conductive substrate. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の照明光学装置を介した光源からの光でマスクを照明し、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法。 An exposure method comprising: illuminating a mask with light from a light source via the illumination optical apparatus according to claim 1, and exposing a pattern of the mask onto a photosensitive substrate.
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