JP2005150541A - 照明光学装置、露光装置および露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 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。
【解決手段】 光源（１）と所定面（７ａ）との間の光路中に配置されたリレー光学系（５）と、リレー光学系に関して所定面と光学的に共役な中間位置（Ｐ１）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（４）と、中間位置と光源との間の光路中において中間位置の共役位置（１ａ）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（２）とを備えている。また、中間位置と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（３）をさらに備えている。
【選択図】 図１

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）

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）

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）

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）

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）

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）

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。

セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。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。

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。

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。 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。 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。 第１整形光学系の内部構成を概略的に示す図である。 第２整形光学系の内部構成を概略的に示す図である。 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。 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。

符号の説明

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

Claims (9)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。

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