JP3290631B2 - 光学ユニット、光学ユニットの製造方法、光学ユニットを用いた光学系、光学ユニットを用いた露光装置及びこの露光装置を用いたデバイスの製造方法 - Google Patents
光学ユニット、光学ユニットの製造方法、光学ユニットを用いた光学系、光学ユニットを用いた露光装置及びこの露光装置を用いたデバイスの製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回折光学素子など
の光学素子を備えた光学ユニットに関し、特に、ＩＣや
ＬＳＩ等を製作する際に好適な光学ユニットに関するも
のである。
の光学素子を備えた光学ユニットに関し、特に、ＩＣや
ＬＳＩ等を製作する際に好適な光学ユニットに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体素子の製造技術の進展は目
覚ましく、それに伴う微細加工技術の進展も著しい。特
に、近年はサブミクロンの解像力を有する微小投影露光
装置、通称ステッパーを用いて微細加工を行うことが主
流であり、さらなる解像力向上にむけて光学系の開口数
（ＮＡ）の拡大や、露光波長の短波長化、また新しい光
学素子の導入も盛んに研究されている。
覚ましく、それに伴う微細加工技術の進展も著しい。特
に、近年はサブミクロンの解像力を有する微小投影露光
装置、通称ステッパーを用いて微細加工を行うことが主
流であり、さらなる解像力向上にむけて光学系の開口数
（ＮＡ）の拡大や、露光波長の短波長化、また新しい光
学素子の導入も盛んに研究されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来、露光装置におい
て、例えば色収差の補正に用いる回折素子（回折光学素
子）のような光学素子を複数用いることが提案されてい
る。
て、例えば色収差の補正に用いる回折素子（回折光学素
子）のような光学素子を複数用いることが提案されてい
る。
【０００４】しかし、回折素子同士を接合する場合、接
合する回折素子同士の位置決めを精度良く行うことがで
きないと、装置の光学性能が劣化する。
合する回折素子同士の位置決めを精度良く行うことがで
きないと、装置の光学性能が劣化する。
【０００５】本発明は、このような問題に鑑みて成され
たものであり、光学素子同士の位置決めが精度良く行わ
れて、当該光学素子同士が接合された所望の光学性能を
有する光学ユニットを構成することにある。
たものであり、光学素子同士の位置決めが精度良く行わ
れて、当該光学素子同士が接合された所望の光学性能を
有する光学ユニットを構成することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の光学ユニット
は、光線が回折して透過する第１の回折光学素子と光線
が回折して透過する第２の回折光学素子の組合せで所定
のレンズ効果を示す光学ユニットであって、前記第１の
回折光学素子の凸部と前記第２の回折光学素子の凹部が
嵌合することによって前記第１の回折光学素子と前記第
２の回折光学素子間の位置合わせが成されている。
は、光線が回折して透過する第１の回折光学素子と光線
が回折して透過する第２の回折光学素子の組合せで所定
のレンズ効果を示す光学ユニットであって、前記第１の
回折光学素子の凸部と前記第２の回折光学素子の凹部が
嵌合することによって前記第１の回折光学素子と前記第
２の回折光学素子間の位置合わせが成されている。
【０００７】本発明の光学ユニットは、光線が回折して
透過する第１の回折光学素子と光線が回折して透過する
第２の回折光学素子を有する光学ユニットであって、前
記第1と第2の回折光学素子はそれぞれ光軸に関して回転
対称な回折格子を有し、前記第１の回折光学素子の凸部
と前記第２の回折光学素子の凹部が嵌合することによっ
て前記第１の回折光学素子と前記第２の回折光学素子間
の位置合わせが成されている。
透過する第１の回折光学素子と光線が回折して透過する
第２の回折光学素子を有する光学ユニットであって、前
記第1と第2の回折光学素子はそれぞれ光軸に関して回転
対称な回折格子を有し、前記第１の回折光学素子の凸部
と前記第２の回折光学素子の凹部が嵌合することによっ
て前記第１の回折光学素子と前記第２の回折光学素子間
の位置合わせが成されている。
【０００８】本発明の光学ユニットの一態様例におい
て、光軸方向に階段状（Binary grating）に形成された
回折格子を有する。
て、光軸方向に階段状（Binary grating）に形成された
回折格子を有する。
【０００９】本発明の光学ユニットの一態様例におい
て、前記回折光学素子はキノフォーム形状（ブレーズド
形状）の回折格子を有する。
て、前記回折光学素子はキノフォーム形状（ブレーズド
形状）の回折格子を有する。
【００１０】本発明の光学ユニットの一態様例において
は、前記凸部と前記凹部が、前記第１及び第２の素子の
回折格子面に形成されている。
は、前記凸部と前記凹部が、前記第１及び第２の素子の
回折格子面に形成されている。
【００１１】本発明の光学ユニットの一態様例において
は、前記凸部と前記凹部が、前記第１及び第２の素子の
回折格子面の外側に形成されている。
は、前記凸部と前記凹部が、前記第１及び第２の素子の
回折格子面の外側に形成されている。
【００１２】本発明の光学ユニットの一態様例において
は、前記凸部と前記凹部が、前記第１及び前記第２の素
子の中心に形成されている。
は、前記凸部と前記凹部が、前記第１及び前記第２の素
子の中心に形成されている。
【００１３】本発明の光学ユニットの一態様例におい
て、前記凸部は複数箇所に形成されており、前記凸部の
位置に対応して前記凹部が複数箇所に形成されている。
て、前記凸部は複数箇所に形成されており、前記凸部の
位置に対応して前記凹部が複数箇所に形成されている。
【００１４】本発明の光学ユニットの一態様例において
は、前記第１の素子と前記第２の素子は所定の間隔をお
いて接合されており、前記間隔に対して、光線が前記凸
部を透過したときの光路長と前記凸部以外を透過したと
きの光路長との差が該光線の波長の整数倍とされてい
る。
は、前記第１の素子と前記第２の素子は所定の間隔をお
いて接合されており、前記間隔に対して、光線が前記凸
部を透過したときの光路長と前記凸部以外を透過したと
きの光路長との差が該光線の波長の整数倍とされてい
る。
【００１５】本発明の光学ユニットの一態様例におい
て、前記第１の素子と前記第２の素子は異なる媒質から
なり、前記凸部の先端と前記凹部の底の間に空間が形成
されており、該空間と前記凸部、前記凹部の構造で与え
られる光路長が透過する光線の波長の整数倍とされてい
る。
て、前記第１の素子と前記第２の素子は異なる媒質から
なり、前記凸部の先端と前記凹部の底の間に空間が形成
されており、該空間と前記凸部、前記凹部の構造で与え
られる光路長が透過する光線の波長の整数倍とされてい
る。
【００１６】本発明の光学ユニットの製造方法は、前記
光学ユニットを製造する方法であって、前記第１の回折
光学素子となる第１の基板の所定領域を選択的に除去す
ることにより、表面を階段状に加工するとともに、該表
面に少なくとも１つの凸部を形成する工程と、前記第２
の回折光学素子となる第２の基板上の所定領域を選択的
に除去することにより、表面を階段状に加工するととも
に、該表面に凹部を形成する工程と、前記凸部と前記凹
部を嵌合させることにより、前記第１の基板と前記第２
の基板を相対的に位置決めし、前記第１の基板と前記第
２の基板を結合する工程とを有する。
光学ユニットを製造する方法であって、前記第１の回折
光学素子となる第１の基板の所定領域を選択的に除去す
ることにより、表面を階段状に加工するとともに、該表
面に少なくとも１つの凸部を形成する工程と、前記第２
の回折光学素子となる第２の基板上の所定領域を選択的
に除去することにより、表面を階段状に加工するととも
に、該表面に凹部を形成する工程と、前記凸部と前記凹
部を嵌合させることにより、前記第１の基板と前記第２
の基板を相対的に位置決めし、前記第１の基板と前記第
２の基板を結合する工程とを有する。
【００１７】本発明の光学ユニットの製造方法の一態様
例において、前記第１の基板と前記第２の基板は異なる
媒質からなり、前記凸部の突出量を前記凹部の深さより
も小さく形成する。
例において、前記第１の基板と前記第２の基板は異なる
媒質からなり、前記凸部の突出量を前記凹部の深さより
も小さく形成する。
【００１８】本発明の光学系は、上記光学ユニットと光
学レンズを備えている。
学レンズを備えている。
【００１９】本発明の露光装置は、上記光学系を備え、
被露光面にマスクパターンを投影し露光を行う。
被露光面にマスクパターンを投影し露光を行う。
【００２０】本発明のデバイスの製造方法は、上記露光
装置を用いて、前記感光材料が塗布された被露光体をデ
バイスパターンで露光するステップと、前記露光が行わ
れた前記被露光体を現像するステップとを備える。
装置を用いて、前記感光材料が塗布された被露光体をデ
バイスパターンで露光するステップと、前記露光が行わ
れた前記被露光体を現像するステップとを備える。
【００２１】
【作用】本発明においては、第１の素子の凸部と第２の
素子の凹部が嵌合しているため、光軸と垂直方向の相対
位置を高精度に位置決めすることができる。また、本発
明の一形態によれば、凸部の先端と凹部の底の間に光線
の波長の整数倍に相当する光路長の空間を設けることに
より、第１の素子と第２の素子の媒質が異なり、屈折率
が異なる場合でも、凹部、凸部が光学ユニット全体に与
える光学性能への影響を抑制することが可能となる。
素子の凹部が嵌合しているため、光軸と垂直方向の相対
位置を高精度に位置決めすることができる。また、本発
明の一形態によれば、凸部の先端と凹部の底の間に光線
の波長の整数倍に相当する光路長の空間を設けることに
より、第１の素子と第２の素子の媒質が異なり、屈折率
が異なる場合でも、凹部、凸部が光学ユニット全体に与
える光学性能への影響を抑制することが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態） 以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明す
る。図１は第１の実施形態に係る光学ユニットを用いた
ステッパー（縮小投影露光装置）の全体構成を示す図で
ある。図２は、図１に示すステッパーにおける投影光学
系の一部を示す概略断面図である。また、図３は図２の
光学系における光学ユニットを示す分解斜視図である。
そして、図４は図２の光学系における光学ユニットの、
光軸を含む断面を示す概略断面図である。
る。図１は第１の実施形態に係る光学ユニットを用いた
ステッパー（縮小投影露光装置）の全体構成を示す図で
ある。図２は、図１に示すステッパーにおける投影光学
系の一部を示す概略断面図である。また、図３は図２の
光学系における光学ユニットを示す分解斜視図である。
そして、図４は図２の光学系における光学ユニットの、
光軸を含む断面を示す概略断面図である。
【００２３】先ず、第１の実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態のステッパーの主要構成を示す
模式図である。このステッパーは、回路パターンが描か
れたレチクル１１に照明光を照射するための照明光学系
１０と、レチクル１１を通過した光を用いて当該レチク
ル１１のパターンをウェハ１３の表面に縮小投影するた
めの投影光学系１２と、ウェハ１３が載置固定されるウ
ェハチャック１４と、ウェハチャック１４が固定される
ウェハステージ１５とを有している。
図１は、第１の実施形態のステッパーの主要構成を示す
模式図である。このステッパーは、回路パターンが描か
れたレチクル１１に照明光を照射するための照明光学系
１０と、レチクル１１を通過した光を用いて当該レチク
ル１１のパターンをウェハ１３の表面に縮小投影するた
めの投影光学系１２と、ウェハ１３が載置固定されるウ
ェハチャック１４と、ウェハチャック１４が固定される
ウェハステージ１５とを有している。
【００２４】前記光学系は、紫外線や遠紫外線等の短波
長光、ここでは照明光としての高輝度のＡｒＦエキシマ
レーザー光を発する光源１と、光源１からの照明光を所
望の光束形状に変換するビーム形状変換手段２と、複数
のシリンドリカルレンズや微小レンズを２次元的に配置
されてなるオプティカルインテグレータ３と、不図示の
切替手段により任意の絞りに切替可能とされ、オプティ
カルインテグレータ３により形成された２次光源の位置
近傍に配置された絞り部材４と、絞り部材４を通過した
照明光を集光するコンデンサーレンズ５と、例えば４枚
の可変ブレードにより構成され、レチクル１１の共役面
に配置されてレチクル１１の表面での照明範囲を任意に
決定するブラインド７と、ブラインド７で所定形状に決
定された照明光をレチクル１１の表面に投影するための
結像レンズ８と、結像レンズ８からの照明光をレチクル
１１の方向へ反射させる折り曲げミラー９とを有してい
る。
長光、ここでは照明光としての高輝度のＡｒＦエキシマ
レーザー光を発する光源１と、光源１からの照明光を所
望の光束形状に変換するビーム形状変換手段２と、複数
のシリンドリカルレンズや微小レンズを２次元的に配置
されてなるオプティカルインテグレータ３と、不図示の
切替手段により任意の絞りに切替可能とされ、オプティ
カルインテグレータ３により形成された２次光源の位置
近傍に配置された絞り部材４と、絞り部材４を通過した
照明光を集光するコンデンサーレンズ５と、例えば４枚
の可変ブレードにより構成され、レチクル１１の共役面
に配置されてレチクル１１の表面での照明範囲を任意に
決定するブラインド７と、ブラインド７で所定形状に決
定された照明光をレチクル１１の表面に投影するための
結像レンズ８と、結像レンズ８からの照明光をレチクル
１１の方向へ反射させる折り曲げミラー９とを有してい
る。
【００２５】以上のように構成されたステッパーを用
い、レチクル１１のパターンをウェハ１３の表面に縮小
投影する動作について説明する。
い、レチクル１１のパターンをウェハ１３の表面に縮小
投影する動作について説明する。
【００２６】先ず、光源１から発した照明光は、ビーム
形状変換手段２で所定形状に変換された後、オプティカ
ルインテグレータ３に指向される。このとき、その射出
面近傍に複数の２次光源が形成される。この２次光源か
らの照明光が、絞り部材４を介してコンデンサーレンズ
５で集光され、ブラインド７で所定形状に決定された後
に結像レンズ８を介して折り曲げミラー９で反射し、レ
チクル１１のパターンを通過して投影光学系１２に入射
する。そして、投影光学系１２を通過して前記パターン
が所定寸法に縮小されてウェハ１３の表面に投影され、
露光が施される。
形状変換手段２で所定形状に変換された後、オプティカ
ルインテグレータ３に指向される。このとき、その射出
面近傍に複数の２次光源が形成される。この２次光源か
らの照明光が、絞り部材４を介してコンデンサーレンズ
５で集光され、ブラインド７で所定形状に決定された後
に結像レンズ８を介して折り曲げミラー９で反射し、レ
チクル１１のパターンを通過して投影光学系１２に入射
する。そして、投影光学系１２を通過して前記パターン
が所定寸法に縮小されてウェハ１３の表面に投影され、
露光が施される。
【００２７】次に、第１の実施形態における光学ユニッ
ト２２を備えた投影光学系１２の構成を説明する。図２
は、図１における投影光学系１２の一部を示す断面図で
ある。鏡筒２１の内部に光学ユニット２２が固定されて
おり、光学ユニット２２の上側と下側にレンズ２３，２
４が固定されている。
ト２２を備えた投影光学系１２の構成を説明する。図２
は、図１における投影光学系１２の一部を示す断面図で
ある。鏡筒２１の内部に光学ユニット２２が固定されて
おり、光学ユニット２２の上側と下側にレンズ２３，２
４が固定されている。
【００２８】光学ユニット２２は、単体でレンズを複数
枚重ねたものと同等の効果を有するユニットであり、投
影光学系１２における収差、特に色収差を抑えることが
可能である。
枚重ねたものと同等の効果を有するユニットであり、投
影光学系１２における収差、特に色収差を抑えることが
可能である。
【００２９】すなわち、投影光学系１２に光学ユニット
２２を挿入することにより、投影光学系１２の光学レン
ズの枚数を少なくして、収差の発生を最小限に抑えるこ
とが可能である。
２２を挿入することにより、投影光学系１２の光学レン
ズの枚数を少なくして、収差の発生を最小限に抑えるこ
とが可能である。
【００３０】図３は光学ユニット２２を分解した状態で
の斜視図を示している。光学ユニット２２は、第１の回
折光学素子２５と第２の回折光学素子２６から構成され
ている。第１及び第２の回折光学素子２５，２６の片面
には回折格子面２５ｂ，２６ｂが形成されている。これ
らの回折格子面２５ａ，２６ａは互いに向き合うように
配置される。
の斜視図を示している。光学ユニット２２は、第１の回
折光学素子２５と第２の回折光学素子２６から構成され
ている。第１及び第２の回折光学素子２５，２６の片面
には回折格子面２５ｂ，２６ｂが形成されている。これ
らの回折格子面２５ａ，２６ａは互いに向き合うように
配置される。
【００３１】第１の回折光学素子２５と第２の回折光学
素子２６は、主に石英からなる素材に微小な段差を形成
することにより回折格子面２５ｂ，２６ｂを形成したバ
イナリー型光学素子であって、この微小な段差により入
射する光線を所望の偏向角で回折させることができる。
素子２６は、主に石英からなる素材に微小な段差を形成
することにより回折格子面２５ｂ，２６ｂを形成したバ
イナリー型光学素子であって、この微小な段差により入
射する光線を所望の偏向角で回折させることができる。
【００３２】第１の回折光学素子２５及び第２の回折光
学素子２６は、上述した石英を主とする素材を半導体製
造プロセスにおいて使用されるフォトリソグラフィー及
びドライエッチング技術によって微細加工したものであ
り、図６に一点鎖線で示す理想の素子形状（ブレーズド
形状、即ちキノフォーム（kinoform））を階段状に近似
した形状に形成されている。ここで、階段状断面の１段
の高さは４０ｎｍ〜６０ｎｍ程度である。
学素子２６は、上述した石英を主とする素材を半導体製
造プロセスにおいて使用されるフォトリソグラフィー及
びドライエッチング技術によって微細加工したものであ
り、図６に一点鎖線で示す理想の素子形状（ブレーズド
形状、即ちキノフォーム（kinoform））を階段状に近似
した形状に形成されている。ここで、階段状断面の１段
の高さは４０ｎｍ〜６０ｎｍ程度である。
【００３３】回折格子面２５ｂ，２６ｂの回折パターン
を形成するには、円盤状の基板の表面にフォトリソグラ
フィー及びドライエッチングを施すことによりパターニ
ングして形成するが、図６に示すように回折パターンを
階段状に形成するには、その段数に応じた回数のパター
ニングが必要である。図６に示す如く、回折パターンを
４段状に形成する場合には、２回のパターニングが必要
となる。ここで、第１及び第２の回折光学素子２５，２
６の素材となる円盤状基板が比較的大きい場合には、１
回の露光で全範囲を露光することができないため、素子
面を同心円状に分割してそれぞれの領域毎に２回のパタ
ーニングを行うことになる。
を形成するには、円盤状の基板の表面にフォトリソグラ
フィー及びドライエッチングを施すことによりパターニ
ングして形成するが、図６に示すように回折パターンを
階段状に形成するには、その段数に応じた回数のパター
ニングが必要である。図６に示す如く、回折パターンを
４段状に形成する場合には、２回のパターニングが必要
となる。ここで、第１及び第２の回折光学素子２５，２
６の素材となる円盤状基板が比較的大きい場合には、１
回の露光で全範囲を露光することができないため、素子
面を同心円状に分割してそれぞれの領域毎に２回のパタ
ーニングを行うことになる。
【００３４】図４は第１及び第２の回折光学素子２５，
２６の、光軸を含む断面を示している。第１の実施形態
に係る光学ユニットは、図４（ａ）に示す第１の回折光
学素子２５と第２の回折光学素子２６を、図４（ｂ）に
示すように回折格子面２５ａ，２６ａを向かい合わせた
状態で張り合わせることによって構成される。
２６の、光軸を含む断面を示している。第１の実施形態
に係る光学ユニットは、図４（ａ）に示す第１の回折光
学素子２５と第２の回折光学素子２６を、図４（ｂ）に
示すように回折格子面２５ａ，２６ａを向かい合わせた
状態で張り合わせることによって構成される。
【００３５】このように、回折格子面２５ｂ，２６ｂを
向かい合わせて張り合わせることにより、回折格子面２
５ｂ，２６ｂにキズ等が生じることを抑止することがで
き、また、回折格子面２５ｂ，２６ｂへのゴミ、有機物
が付着することを防止することが可能である。
向かい合わせて張り合わせることにより、回折格子面２
５ｂ，２６ｂにキズ等が生じることを抑止することがで
き、また、回折格子面２５ｂ，２６ｂへのゴミ、有機物
が付着することを防止することが可能である。
【００３６】また、第１の回折光学素子２５と第２の回
折光学素子２６を張り合わせて一体とすることにより、
光学ユニット２２の機能を第１、第２の回折光学素子２
５，２６の回折格子面２５ｂ，２６ｂのそれぞれに分割
することができる。すなわち、回折格子面２５ｂ及び回
折格子面２６ｂのそれぞれのピッチを粗くすることが可
能となる。従って、回折格子面２５ｂ，２６ｂの形状を
単純化することができ、例えばエッチングの回数を減ら
すことにより製造工程を簡略化することができる。
折光学素子２６を張り合わせて一体とすることにより、
光学ユニット２２の機能を第１、第２の回折光学素子２
５，２６の回折格子面２５ｂ，２６ｂのそれぞれに分割
することができる。すなわち、回折格子面２５ｂ及び回
折格子面２６ｂのそれぞれのピッチを粗くすることが可
能となる。従って、回折格子面２５ｂ，２６ｂの形状を
単純化することができ、例えばエッチングの回数を減ら
すことにより製造工程を簡略化することができる。
【００３７】図３及び図４に示すように、第１の回折光
学素子２５の回折格子面２５ｂの中心の光軸位置には凹
部２５ａが、第２の回折光学素子２６の回折格子面２６
ｂの中心の光軸位置には凸部２６ａが形成されている。
凹部２５ａ、凸部２６ａの幅（あるいは直径）は１０μ
ｍ程度に形成されている。ここで、凹部２５ａの深さ
と、凸部２６ａの突出量とは等しくなるように両者を形
成しておく。
学素子２５の回折格子面２５ｂの中心の光軸位置には凹
部２５ａが、第２の回折光学素子２６の回折格子面２６
ｂの中心の光軸位置には凸部２６ａが形成されている。
凹部２５ａ、凸部２６ａの幅（あるいは直径）は１０μ
ｍ程度に形成されている。ここで、凹部２５ａの深さ
と、凸部２６ａの突出量とは等しくなるように両者を形
成しておく。
【００３８】図４（ｂ）に示すように、第１の回折光学
素子２５と第２の回折光学素子２６を接合することによ
り、凹部２５ａと凸部２６ａが嵌合する。図５は、これ
らの凹部２５ａと凸部２６ａの嵌合状態を拡大して示す
断面図である。このように、凹部２５ａと凸部２６ａを
嵌合させることによって、第１の回折光学素子２５と第
２の回折光学素子２６の光軸と垂直な方向の相対的な位
置決めを確実に行うことができる。
素子２５と第２の回折光学素子２６を接合することによ
り、凹部２５ａと凸部２６ａが嵌合する。図５は、これ
らの凹部２５ａと凸部２６ａの嵌合状態を拡大して示す
断面図である。このように、凹部２５ａと凸部２６ａを
嵌合させることによって、第１の回折光学素子２５と第
２の回折光学素子２６の光軸と垂直な方向の相対的な位
置決めを確実に行うことができる。
【００３９】第１及び第２の回折光学素子２５，２６の
回折格子面２５ｂ，２６ｂは、ともに光軸を中心として
回転対称に形成されている。従って、凹部２５ａと凸部
２６ａは光軸位置にそれぞれ１ケ所設けることにより、
光軸と垂直方向の位置決めをすることが可能である。
回折格子面２５ｂ，２６ｂは、ともに光軸を中心として
回転対称に形成されている。従って、凹部２５ａと凸部
２６ａは光軸位置にそれぞれ１ケ所設けることにより、
光軸と垂直方向の位置決めをすることが可能である。
【００４０】第１及び第２の回折光学素子２５，２６は
同一媒質からなり、屈折率が等しいもの同士で構成され
ている。凹部２５ａの深さと凸部２６ａの突出量を等し
くすることにより、図５に示すように、凹部２５ａに凸
部２６ａを嵌合させると、凹部２５ａの底２５ｃと凸部
２６ａの上面２６ｃが当接することになる。これによ
り、凹部２５ａと凸部２５ａを同一の媒質として完全に
一体化することができ、また、凹部２５ａ、凸部２６ａ
は幅が１０μｍ程度の微小形状であるため、この部位に
おいて透過する光線に及ぼす悪影響はない。
同一媒質からなり、屈折率が等しいもの同士で構成され
ている。凹部２５ａの深さと凸部２６ａの突出量を等し
くすることにより、図５に示すように、凹部２５ａに凸
部２６ａを嵌合させると、凹部２５ａの底２５ｃと凸部
２６ａの上面２６ｃが当接することになる。これによ
り、凹部２５ａと凸部２５ａを同一の媒質として完全に
一体化することができ、また、凹部２５ａ、凸部２６ａ
は幅が１０μｍ程度の微小形状であるため、この部位に
おいて透過する光線に及ぼす悪影響はない。
【００４１】上述したように、第１及び第２の回折光学
素子２５，２６の回折格子面２５ｂ，２５ｂはフォトリ
ソグラフィー及びドライエッチングにより形成されるた
め、凹部２５ａ及び凸部２５ａも回折格子面２５ｂ，２
６ｂの形成と同時に形成することができ、回折格子面２
５ｂ，２６ｂの回折パターンと、凹部２５ａあるいは凸
部２６ａの相対的位置は高い精度で形成することができ
る。また、回折格子面２５ｂ，２６ｂと同時に形成する
ことができるため、凹部２５ａ及び凸部２６ａを形成す
るために特に工程を増やす必要はない。なお、凸部２５
ａはデポジットにより形成することも可能であり、例え
ば半導体製造工程における通常のＣＶＤ（Chemical Vap
or Deposition)法により形成してもよい。
素子２５，２６の回折格子面２５ｂ，２５ｂはフォトリ
ソグラフィー及びドライエッチングにより形成されるた
め、凹部２５ａ及び凸部２５ａも回折格子面２５ｂ，２
６ｂの形成と同時に形成することができ、回折格子面２
５ｂ，２６ｂの回折パターンと、凹部２５ａあるいは凸
部２６ａの相対的位置は高い精度で形成することができ
る。また、回折格子面２５ｂ，２６ｂと同時に形成する
ことができるため、凹部２５ａ及び凸部２６ａを形成す
るために特に工程を増やす必要はない。なお、凸部２５
ａはデポジットにより形成することも可能であり、例え
ば半導体製造工程における通常のＣＶＤ（Chemical Vap
or Deposition)法により形成してもよい。
【００４２】第１の回折光学素子２５と第２の回折光学
素子２６は、凹部２５ａと凸部２５ａによって位置合わ
せした後、例えば周縁部２５ｄ，２６ｄに接着剤を塗布
してを接着することにより、両者を固定して一体化す
る。また、第１の回折光学素子２５と第２の回折光学素
子２６の周縁部２５ｄ，２６ｄの表面の面精度を高めた
状態で両者を密着させて、オプティカルコンタクトによ
り接合してもよい。
素子２６は、凹部２５ａと凸部２５ａによって位置合わ
せした後、例えば周縁部２５ｄ，２６ｄに接着剤を塗布
してを接着することにより、両者を固定して一体化す
る。また、第１の回折光学素子２５と第２の回折光学素
子２６の周縁部２５ｄ，２６ｄの表面の面精度を高めた
状態で両者を密着させて、オプティカルコンタクトによ
り接合してもよい。
【００４３】なお、凹部２５ａ、凸部２６ａは、上述し
たように第１及び第２の回折光学素子２５，２６の光軸
（中心）位置に形成しているため、第１及び第２の回折
光学素子２５，２６に回折格子面２５ｂ，２６ｂを形成
する際、あるいは他の工程において、装置に対する位置
合わせの基準としても使用することができる。この場
合、凹部２５ａの深さを光学ユニット２２を透過する光
線の波長λの整数倍としておくことにより、位置合わせ
の際、凹部２５ａ、凸部２６ａの形状に起因する光学的
な影響を抑えることができる。
たように第１及び第２の回折光学素子２５，２６の光軸
（中心）位置に形成しているため、第１及び第２の回折
光学素子２５，２６に回折格子面２５ｂ，２６ｂを形成
する際、あるいは他の工程において、装置に対する位置
合わせの基準としても使用することができる。この場
合、凹部２５ａの深さを光学ユニット２２を透過する光
線の波長λの整数倍としておくことにより、位置合わせ
の際、凹部２５ａ、凸部２６ａの形状に起因する光学的
な影響を抑えることができる。
【００４４】以上説明したように、本発明の第１の実施
形態においては、光学ユニット２２を第１及び第２の回
折光学素子２５，２６から構成し、両者を接合する際に
第１の回折光学素子２５に形成した凹部２５ａと、第２
の回折光学素子２６に形成した凸部２６ａを嵌合させて
位置決めをするため、光軸と垂直な方向への第１の回折
光学素子２５と第２の回折光学素子２６の相対的な位置
ズレの発生を抑止することができる。これにより、両者
を張り合わせて一体の光学ユニット２２を構成した際の
光学性能の劣化を最小限に抑えることができ、所望の性
能を有する光学ユニットを構成することが可能となる。
形態においては、光学ユニット２２を第１及び第２の回
折光学素子２５，２６から構成し、両者を接合する際に
第１の回折光学素子２５に形成した凹部２５ａと、第２
の回折光学素子２６に形成した凸部２６ａを嵌合させて
位置決めをするため、光軸と垂直な方向への第１の回折
光学素子２５と第２の回折光学素子２６の相対的な位置
ズレの発生を抑止することができる。これにより、両者
を張り合わせて一体の光学ユニット２２を構成した際の
光学性能の劣化を最小限に抑えることができ、所望の性
能を有する光学ユニットを構成することが可能となる。
【００４５】また、第１の回折光学素子２５と第２の回
折光学素子２６を張り合わせて一体とすることにより、
光学ユニット２２の機能を第１、第２の回折光学素子２
５，２６の回折格子面２５ｂ，２６ｂのそれぞれに分割
することができる。従って、回折格子面２５ｂ及び回折
格子面２６ｂのそれぞれのピッチを粗くすることが可能
となり、回折格子面２５ｂ，２６ｂの形状を単純化する
ことができるため、例えばエッチングの回数を減らすこ
とにより製造工程を簡略化することができる。
折光学素子２６を張り合わせて一体とすることにより、
光学ユニット２２の機能を第１、第２の回折光学素子２
５，２６の回折格子面２５ｂ，２６ｂのそれぞれに分割
することができる。従って、回折格子面２５ｂ及び回折
格子面２６ｂのそれぞれのピッチを粗くすることが可能
となり、回折格子面２５ｂ，２６ｂの形状を単純化する
ことができるため、例えばエッチングの回数を減らすこ
とにより製造工程を簡略化することができる。
【００４６】そして、回折格子面２５ｂ，２６ｂを向か
い合わせて接合することにより、回折格子面２５ｂ，２
６ｂを確実に保護することができ、回折格子面２５ｂ，
２６ｂへのゴミ、有機物の付着を抑止することができ
る。
い合わせて接合することにより、回折格子面２５ｂ，２
６ｂを確実に保護することができ、回折格子面２５ｂ，
２６ｂへのゴミ、有機物の付着を抑止することができ
る。
【００４７】しかも、凹部２５ａ及び凸部２６ａは、回
折格子面２５ｂ，２６ｂを形成する工程において同時に
形成することができるため、工程を煩雑化させることな
く回折格子面２５ｂ，２６ｂの回折パターンとともに形
成することができる。
折格子面２５ｂ，２６ｂを形成する工程において同時に
形成することができるため、工程を煩雑化させることな
く回折格子面２５ｂ，２６ｂの回折パターンとともに形
成することができる。
【００４８】また、上述した第１及び第２の実施形態に
おいて、第１の回折光学素子２５と第２の回折光学素子
２６の間の空間に積極的に気体を封入してもよい。この
場合には、ステッパーの光源の波長と空間２７に封入さ
れた気体の種類、圧力を適当に設定することによって、
効果的に光線を回折させることが可能である。この場
合、ネオン（Ｎｅ）、窒素（Ｎ2 ）等の不活性ガスを光
源１の光線の波長に応じて選択することができる。
おいて、第１の回折光学素子２５と第２の回折光学素子
２６の間の空間に積極的に気体を封入してもよい。この
場合には、ステッパーの光源の波長と空間２７に封入さ
れた気体の種類、圧力を適当に設定することによって、
効果的に光線を回折させることが可能である。この場
合、ネオン（Ｎｅ）、窒素（Ｎ2 ）等の不活性ガスを光
源１の光線の波長に応じて選択することができる。
【００４９】なお、第１の実施形態において、より確実
な位置合わせを行うために、図７に示すように、第１の
回折光学素子２５と第２の回折光学素子２６の周縁部に
凹部２５Ａ、凸部２６Ａを設けてもよい。これにより、
光学ユニット２２の性能に悪影響を与えることなく、凹
部、凸部を形成することができる。
な位置合わせを行うために、図７に示すように、第１の
回折光学素子２５と第２の回折光学素子２６の周縁部に
凹部２５Ａ、凸部２６Ａを設けてもよい。これにより、
光学ユニット２２の性能に悪影響を与えることなく、凹
部、凸部を形成することができる。
【００５０】（第２の実施形態） 次に、本発明の第２の実施形態を図面に基づいて説明す
る。第２の実施形態においても本発明に係る光学ユニッ
トを用いた装置としてステッパーを例示する。第２の実
施形態におけるステッパーの主要構成は、第１の実施形
態におけるステッパーの主要構成と同一であるため、説
明は省略する。なお、第２の実施形態を説明する図８〜
図１０において、第１の実施形態と実質的に同一の構成
部材等については第１の実施形態と同一の符号を記す。
る。第２の実施形態においても本発明に係る光学ユニッ
トを用いた装置としてステッパーを例示する。第２の実
施形態におけるステッパーの主要構成は、第１の実施形
態におけるステッパーの主要構成と同一であるため、説
明は省略する。なお、第２の実施形態を説明する図８〜
図１０において、第１の実施形態と実質的に同一の構成
部材等については第１の実施形態と同一の符号を記す。
【００５１】第２の実施形態における光学ユニット２２
は、第１の実施形態と同様に２つの回折光学素子の張り
合わせによって構成されている。第２の実施形態は、こ
れらの２つの回折光学素子を異なる媒質により構成し、
且つ位置決めのための凹部、凸部を複数箇所設けている
点が第１の実施形態と異なっている。
は、第１の実施形態と同様に２つの回折光学素子の張り
合わせによって構成されている。第２の実施形態は、こ
れらの２つの回折光学素子を異なる媒質により構成し、
且つ位置決めのための凹部、凸部を複数箇所設けている
点が第１の実施形態と異なっている。
【００５２】図８は光学ユニット２２を分解した状態で
の斜視図を示している。第１の実施形態と同様、光学ユ
ニット２２は第１の回折光学素子２５と第２の回折光学
素子２６から構成されている。そして、第１及び第２の
回折光学素子２５，２６の片面には回折格子面２５ｂ，
２６ｂが形成されている。これらの回折格子面２５ａ，
２６ａは互いに向き合うように配置される。
の斜視図を示している。第１の実施形態と同様、光学ユ
ニット２２は第１の回折光学素子２５と第２の回折光学
素子２６から構成されている。そして、第１及び第２の
回折光学素子２５，２６の片面には回折格子面２５ｂ，
２６ｂが形成されている。これらの回折格子面２５ａ，
２６ａは互いに向き合うように配置される。
【００５３】図９は、第２の実施形態における第１及び
第２の回折光学素子２５，２６の光軸を含む断面を示し
ている。第１の実施形態と同様に、光学ユニット２２
は、図９（ａ）に示す第１の回折光学素子２５と第２の
回折光学素子２６を、図９（ｂ）に示すように回折格子
面２５ａ，２６ａを向かい合わせた状態で張り合わせる
ことによって構成される。
第２の回折光学素子２５，２６の光軸を含む断面を示し
ている。第１の実施形態と同様に、光学ユニット２２
は、図９（ａ）に示す第１の回折光学素子２５と第２の
回折光学素子２６を、図９（ｂ）に示すように回折格子
面２５ａ，２６ａを向かい合わせた状態で張り合わせる
ことによって構成される。
【００５４】第２の実施形態に係る第１及び第２の回折
光学素子２５，２６は、第１の実施形態の回折光学素子
とは異なり、光軸に対して非回転対称に形成されてい
る。ただし、光軸に直交する平面座標のＸ方向、Ｙ方向
に関しては、それぞれＸ軸、Ｙ軸に対して対称な回折パ
ターンに形成されている。従って、第２の実施形態にお
ける第１の回折光学素子２５には、複数の凹部２５ａ，
２５ａ’，２５ａ”が設けられている。そして、凹部２
５ａ，２５ａ’，２５ａ”の位置に対応して第２の回折
光学素子２６の所定位置に凸部２６ａ，２６ａ’，２６
ａ”が設けられている。そして、図９（ｂ）に示すよう
に、第１の回折光学素子２５と第２の回折光学素子２６
を張り合わせると、これらの凹部２５ａ，２５ａ’，２
５ａ”と凸部２６ａ，２６ａ’，２６ａ”が嵌合する。
このように、少なくとも２ケ所の凹部、凸部をそれぞれ
の回折光学素子に設けることによって、回折格子面２５
ｂ，２６ｂの回折パターンが光軸に対して回転対称に形
成されていない場合であっても、確実に位置合わせを行
うことができる。
光学素子２５，２６は、第１の実施形態の回折光学素子
とは異なり、光軸に対して非回転対称に形成されてい
る。ただし、光軸に直交する平面座標のＸ方向、Ｙ方向
に関しては、それぞれＸ軸、Ｙ軸に対して対称な回折パ
ターンに形成されている。従って、第２の実施形態にお
ける第１の回折光学素子２５には、複数の凹部２５ａ，
２５ａ’，２５ａ”が設けられている。そして、凹部２
５ａ，２５ａ’，２５ａ”の位置に対応して第２の回折
光学素子２６の所定位置に凸部２６ａ，２６ａ’，２６
ａ”が設けられている。そして、図９（ｂ）に示すよう
に、第１の回折光学素子２５と第２の回折光学素子２６
を張り合わせると、これらの凹部２５ａ，２５ａ’，２
５ａ”と凸部２６ａ，２６ａ’，２６ａ”が嵌合する。
このように、少なくとも２ケ所の凹部、凸部をそれぞれ
の回折光学素子に設けることによって、回折格子面２５
ｂ，２６ｂの回折パターンが光軸に対して回転対称に形
成されていない場合であっても、確実に位置合わせを行
うことができる。
【００５５】また、第２の実施形態における第１及び第
２の回折光学素子２５，２６をバイナリー型回折光学素
子で構成した場合、回折格子面２５ｂ，２６ｂの一部は
平坦に形成されることになる。従って、この平坦面を利
用して凹部２５ａ，２５ａ’，２５ａ”あるいは凸部２
６ａ，２６ａ’，２６ａ”を光軸位置以外の回折格子面
２５ｂ，２６ｂ上に形成することができる。これによ
り、凹部２５ａ，２５ａ’，２５ａ”と凸部２６ａ，２
６ａ’，２６ａ”を形成する位置範囲を拡大することが
できる。また、平坦面に凹部２５ａ，２５ａ’，２５
ａ”と凸部２６ａ，２６ａ’，２６ａ”を形成すること
により、両者の密着性を高めて、より確実に位置決めを
行うことができる。
２の回折光学素子２５，２６をバイナリー型回折光学素
子で構成した場合、回折格子面２５ｂ，２６ｂの一部は
平坦に形成されることになる。従って、この平坦面を利
用して凹部２５ａ，２５ａ’，２５ａ”あるいは凸部２
６ａ，２６ａ’，２６ａ”を光軸位置以外の回折格子面
２５ｂ，２６ｂ上に形成することができる。これによ
り、凹部２５ａ，２５ａ’，２５ａ”と凸部２６ａ，２
６ａ’，２６ａ”を形成する位置範囲を拡大することが
できる。また、平坦面に凹部２５ａ，２５ａ’，２５
ａ”と凸部２６ａ，２６ａ’，２６ａ”を形成すること
により、両者の密着性を高めて、より確実に位置決めを
行うことができる。
【００５６】凹部２５ａ，２５ａ’，２５ａ”と凸部２
６ａ，２６ａ’，２６ａ”の数、形成する位置について
は、光学ユニット２２に要求される光学性能に応じて適
宜設定することができる。
６ａ，２６ａ’，２６ａ”の数、形成する位置について
は、光学ユニット２２に要求される光学性能に応じて適
宜設定することができる。
【００５７】第２の実施形態における第２の回折光学素
子２６は、第１の回折光学素子２５とは異なる媒質によ
って形成されている。従って、第１の回折光学素子２５
と第２の回折光学素子２６のそれぞれに光線を透過させ
た場合、それぞれの屈折率が異なることとなる。
子２６は、第１の回折光学素子２５とは異なる媒質によ
って形成されている。従って、第１の回折光学素子２５
と第２の回折光学素子２６のそれぞれに光線を透過させ
た場合、それぞれの屈折率が異なることとなる。
【００５８】光学ユニット２２を構成する際、このよう
に第１の回折光学素子２５と第２の回折光学素子２６の
屈折率が異なるように両者の材質を変えることにより、
光学ユニット２２の機能を、より効果的に第１の回折光
学素子２５と第２の回折光学素子２６に分散させること
ができる。これにより、光学ユニット２２としての光学
性能の許容範囲を拡大することができ、光学ユニット２
２の光学性能をより向上させることができる。
に第１の回折光学素子２５と第２の回折光学素子２６の
屈折率が異なるように両者の材質を変えることにより、
光学ユニット２２の機能を、より効果的に第１の回折光
学素子２５と第２の回折光学素子２６に分散させること
ができる。これにより、光学ユニット２２としての光学
性能の許容範囲を拡大することができ、光学ユニット２
２の光学性能をより向上させることができる。
【００５９】図１０は、第１の回折光学素子２５と第２
の回折光学素子２６を接合した際の、凹部２５ａと凸部
２６ａの嵌合状態を拡大して示す断面図である。通常、
凸部２６ａと凹部２５ａは１０μｍ程度、あるいはそれ
以下の微小形状であるので、この部位を透過する光線へ
の影響は充分小さく、無視することも可能であるが、第
２の実施形態のように、第１の回折光学素子２５と第２
の回折光学素子２６の媒質が異なる場合には、凹部２５
ａの底２５ｃと凸部２６ａの上面２６ｃに隙間が生じる
ように凹部２５ａの深さと凸部の突出量を設定する。
の回折光学素子２６を接合した際の、凹部２５ａと凸部
２６ａの嵌合状態を拡大して示す断面図である。通常、
凸部２６ａと凹部２５ａは１０μｍ程度、あるいはそれ
以下の微小形状であるので、この部位を透過する光線へ
の影響は充分小さく、無視することも可能であるが、第
２の実施形態のように、第１の回折光学素子２５と第２
の回折光学素子２６の媒質が異なる場合には、凹部２５
ａの底２５ｃと凸部２６ａの上面２６ｃに隙間が生じる
ように凹部２５ａの深さと凸部の突出量を設定する。
【００６０】この場合、凹部２５ａと凸部２６ａの嵌合
部において以下の関係式が成立するようにする。 ｎ1 ×ｄ1 −｛ｎ2 ×ｄ2 ＋ｎ3 ×（ｄ1 −ｄ2 ）｝＝ｍλ ここで、ｎ1 は第１の回折光学素子２５の屈折率、ｎ2
は第２の回折光学素子２６の屈折率、ｎ3 は凹部２５ａ
と凸部２６ａの間隙を満たす媒質の屈折率、ｄ1 は凹部
２５ａの深さ、ｄ2 は凸部２６ａの突出量、λは使用中
心波長、ｍは整数である。この内、ｎ3 については、通
常ｎ3 ＝１と考えてよい。
部において以下の関係式が成立するようにする。 ｎ1 ×ｄ1 −｛ｎ2 ×ｄ2 ＋ｎ3 ×（ｄ1 −ｄ2 ）｝＝ｍλ ここで、ｎ1 は第１の回折光学素子２５の屈折率、ｎ2
は第２の回折光学素子２６の屈折率、ｎ3 は凹部２５ａ
と凸部２６ａの間隙を満たす媒質の屈折率、ｄ1 は凹部
２５ａの深さ、ｄ2 は凸部２６ａの突出量、λは使用中
心波長、ｍは整数である。この内、ｎ3 については、通
常ｎ3 ＝１と考えてよい。
【００６１】このように凹部２５ａの深さ、凸部２６ａ
の突出量を設定することによって、嵌合部位に光線が通
過した際の凹部２５ａと凸部２６ａによる光路長のズレ
の発生を抑えることができ、嵌合部位以外を透過する光
線に対する照度低下を抑止することができる。なお、こ
のことは凹部２５ａ’，２５ａ”、凸部２６ａ’，２６
ａ”の嵌合量についても同様である。
の突出量を設定することによって、嵌合部位に光線が通
過した際の凹部２５ａと凸部２６ａによる光路長のズレ
の発生を抑えることができ、嵌合部位以外を透過する光
線に対する照度低下を抑止することができる。なお、こ
のことは凹部２５ａ’，２５ａ”、凸部２６ａ’，２６
ａ”の嵌合量についても同様である。
【００６２】以上説明したように、本発明の第２の実施
形態においては、第１及び第２の回折光学素子２５，２
６を接合して一体の光学ユニット２２とするに際し、位
置決めのための凹部２５ａ，２５ａ’，２５ａ”と凸部
２６ａ，２６ａ’，２６ａ”をそれぞれ複数箇所に設け
ている。これにより、回折格子面２５ｂ，２６ｂが光軸
に対して回転対称に形成されていない場合における、第
１の回折光学素子２５と第２の回折光学素子２６の位置
合わせを確実に行うとができ、所望の光学性能を有する
光学ユニット２２を構成することができる。
形態においては、第１及び第２の回折光学素子２５，２
６を接合して一体の光学ユニット２２とするに際し、位
置決めのための凹部２５ａ，２５ａ’，２５ａ”と凸部
２６ａ，２６ａ’，２６ａ”をそれぞれ複数箇所に設け
ている。これにより、回折格子面２５ｂ，２６ｂが光軸
に対して回転対称に形成されていない場合における、第
１の回折光学素子２５と第２の回折光学素子２６の位置
合わせを確実に行うとができ、所望の光学性能を有する
光学ユニット２２を構成することができる。
【００６３】また、第１の回折光学素子２５と第２の回
折光学素子２６を異なる媒質とし、光学ユニット２２を
構成することにより、光学ユニット２２の光学的な機能
をより効果的に第１の回折光学素子２５と第２の回折光
学素子２６に分散させることができ、光学ユニット２２
の光学性能を向上させることができる。
折光学素子２６を異なる媒質とし、光学ユニット２２を
構成することにより、光学ユニット２２の光学的な機能
をより効果的に第１の回折光学素子２５と第２の回折光
学素子２６に分散させることができ、光学ユニット２２
の光学性能を向上させることができる。
【００６４】なお、第２の実施形態においても、図７に
おいて説明したように、複数形成された凹部と凸部のう
ちのいくつかを回折格子面２５ｂ，２６ｂの外側に形成
してもよい。これにより、凹部、凸部が光学ユニット２
２の性能に与える影響を更に低減させることができる。
おいて説明したように、複数形成された凹部と凸部のう
ちのいくつかを回折格子面２５ｂ，２６ｂの外側に形成
してもよい。これにより、凹部、凸部が光学ユニット２
２の性能に与える影響を更に低減させることができる。
【００６５】（第３の実施形態） 次に、本発明の第３の実施形態を図面に基づいて説明す
る。第３の実施形態においても本発明に係る光学ユニッ
トを用いた装置としてステッパーを例示する。第３の実
施形態におけるステッパーの主要構成も、第１の実施形
態におけるステッパーの主要構成と同一であるため、説
明は省略する。なお、第３の実施形態を説明する図にお
いて、第１の実施形態と実質的に同一の構成部材等につ
いては第１の実施形態と同一の符号を記す。
る。第３の実施形態においても本発明に係る光学ユニッ
トを用いた装置としてステッパーを例示する。第３の実
施形態におけるステッパーの主要構成も、第１の実施形
態におけるステッパーの主要構成と同一であるため、説
明は省略する。なお、第３の実施形態を説明する図にお
いて、第１の実施形態と実質的に同一の構成部材等につ
いては第１の実施形態と同一の符号を記す。
【００６６】第３の実施形態における光学ユニット２２
は、第１の実施形態と同様に第１の回折光学素子２５と
第２の回折光学素子２６の２つの回折光学素子から構成
されている。図１１は、第２の実施形態における第１及
び第２の回折光学素子２５，２６の、光軸を含む断面を
示している。このように第３の実施形態は、第１の回折
光学素子２５と第２の回折光学素子２６が所定距離だけ
離間して光学ユニット２２を構成している点が特徴であ
る。
は、第１の実施形態と同様に第１の回折光学素子２５と
第２の回折光学素子２６の２つの回折光学素子から構成
されている。図１１は、第２の実施形態における第１及
び第２の回折光学素子２５，２６の、光軸を含む断面を
示している。このように第３の実施形態は、第１の回折
光学素子２５と第２の回折光学素子２６が所定距離だけ
離間して光学ユニット２２を構成している点が特徴であ
る。
【００６７】このとき、第１の回折光学素子２５と第２
の回折光学素子２６の位置決めは、第１の回折光学素子
２５に形成された凹部２５ａ，２５ａ’，２５ａ”と、
第２の回折光学素子２６と一体に形成された軸２６ｅ，
２６ｆ，２６ｇの先端が嵌合することによって行われ
る。
の回折光学素子２６の位置決めは、第１の回折光学素子
２５に形成された凹部２５ａ，２５ａ’，２５ａ”と、
第２の回折光学素子２６と一体に形成された軸２６ｅ，
２６ｆ，２６ｇの先端が嵌合することによって行われ
る。
【００６８】軸２６ｅ，２６ｆ，２６ｇは第２の回折光
学素子２６と同一の素材を加工することにより形成して
もよいし、別部材として形成して第２の回折光学素子２
６と固定して一体化してもよい。
学素子２６と同一の素材を加工することにより形成して
もよいし、別部材として形成して第２の回折光学素子２
６と固定して一体化してもよい。
【００６９】そして、第１の回折光学素子２５と第２の
回折光学素子２６の間隔は、図１１に示すように、光路
長差が透過する光の波長の整数倍（ｍλ）となるのが望
ましい。すなわち、第１の回折光学素子２５と第２の回
折光学素子２６の屈折率をｎ、両者の間を満たしている
媒質の屈折率をｎ’とした場合、間隔をｍλ／（ｎ−
ｎ’）に設定しておく。このように第１の回折光学素子
２５と第２の回折光学素子２６の間隔を設定することに
より、光学ユニット２２を光線が通過した際、嵌合部位
において光路長が変わることによる性能への影響を防ぐ
ことができるとともに、確実な位置合わせを行うことが
できる。
回折光学素子２６の間隔は、図１１に示すように、光路
長差が透過する光の波長の整数倍（ｍλ）となるのが望
ましい。すなわち、第１の回折光学素子２５と第２の回
折光学素子２６の屈折率をｎ、両者の間を満たしている
媒質の屈折率をｎ’とした場合、間隔をｍλ／（ｎ−
ｎ’）に設定しておく。このように第１の回折光学素子
２５と第２の回折光学素子２６の間隔を設定することに
より、光学ユニット２２を光線が通過した際、嵌合部位
において光路長が変わることによる性能への影響を防ぐ
ことができるとともに、確実な位置合わせを行うことが
できる。
【００７０】このように、第３の実施形態においては、
第１の回折光学素子２５と第２の回折光学素子２６を所
定の距離だけ離間させることにより、光学ユニット２２
の光学性能の選択範囲を広げ、所望の性能を有する光学
ユニット２２を構成することができる。
第１の回折光学素子２５と第２の回折光学素子２６を所
定の距離だけ離間させることにより、光学ユニット２２
の光学性能の選択範囲を広げ、所望の性能を有する光学
ユニット２２を構成することができる。
【００７１】なお、上述した第１〜第３の実施形態にお
いては、光軸位置に凹部２５ａ、凸部２６ａを形成した
例を示したが、他の部位に形成した凹部、凸部のよって
確実に位置決めすることができれば、必ずしも光軸位置
に形成しなくてもよい。
いては、光軸位置に凹部２５ａ、凸部２６ａを形成した
例を示したが、他の部位に形成した凹部、凸部のよって
確実に位置決めすることができれば、必ずしも光軸位置
に形成しなくてもよい。
【００７２】また、上述した第１〜第３の実施形態にお
ける第１及び第２の回折光学素子２５，２６は、それぞ
れ片面に回折格子面２５ｂ，２６ｂが形成されている態
様を示したが、両面に回折格子面を形成してもよい。
ける第１及び第２の回折光学素子２５，２６は、それぞ
れ片面に回折格子面２５ｂ，２６ｂが形成されている態
様を示したが、両面に回折格子面を形成してもよい。
【００７３】次に、以上説明したステッパーを利用した
半導体装置（半導体デバイス）の製造方法の一例を説明
する。
半導体装置（半導体デバイス）の製造方法の一例を説明
する。
【００７４】図１２は、半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ
等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の
製造工程のフローを示す。先ず、ステップ１（回路設
計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。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。一方、ステップ３（ウェハ製造）で
はシリコン等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）は前工程と称され、上記の如く
用意したマスクとウェハを用いて、フォトリソグラフィ
ー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。次の
ステップ５（組み立て）は後工程と称され、ステップ４
によって作製されたウェハを用いて半導体チップ化する
工程であり、アッセンプリ工程（ダイシング、ボンディ
ング）、パッケージンク工程（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で作製された
半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検
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。
等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の
製造工程のフローを示す。先ず、ステップ１（回路設
計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。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。一方、ステップ３（ウェハ製造）で
はシリコン等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）は前工程と称され、上記の如く
用意したマスクとウェハを用いて、フォトリソグラフィ
ー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。次の
ステップ５（組み立て）は後工程と称され、ステップ４
によって作製されたウェハを用いて半導体チップ化する
工程であり、アッセンプリ工程（ダイシング、ボンディ
ング）、パッケージンク工程（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で作製された
半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検
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。
【００７５】図１３は上記ウェハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。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
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオ
ン打込み）ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（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）では上記説明したステッパーによっ
てマスクの回路パターンをウェハに焼付露光する。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
ッチングが終了して不要となったレジストを除去する。
これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウェ
ハ上に多重に回路パターンが形成される。
ーを示す。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
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオ
ン打込み）ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（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）では上記説明したステッパーによっ
てマスクの回路パターンをウェハに焼付露光する。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
ッチングが終了して不要となったレジストを除去する。
これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウェ
ハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００７６】この製造方法を用いれば、ステップ１６に
おいて本実施形態のステッパーを用いてその使用形態を
限定されず自由度の高い状態で、ウェハ面に各種光学的
収差の補正された均一な照明光が照射されるので、従来
は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易且
つ確実に製造することができる。なお、この製造方法に
よって、半導体デバイスのみならず回折光学素子２５自
身を製造してもよい。
おいて本実施形態のステッパーを用いてその使用形態を
限定されず自由度の高い状態で、ウェハ面に各種光学的
収差の補正された均一な照明光が照射されるので、従来
は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易且
つ確実に製造することができる。なお、この製造方法に
よって、半導体デバイスのみならず回折光学素子２５自
身を製造してもよい。
【００７７】なお、上述した第１〜第３の実施形態にお
いては、光学ユニット２２を用いた光学装置としてステ
ッパーを例示したが、本発明はこれに限定されるもので
はない。例えば、図１４に示すように、テレビカメラを
構成するレンズの一部として光学ユニットを用いてもよ
い。
いては、光学ユニット２２を用いた光学装置としてステ
ッパーを例示したが、本発明はこれに限定されるもので
はない。例えば、図１４に示すように、テレビカメラを
構成するレンズの一部として光学ユニットを用いてもよ
い。
【００７８】図１４に示すテレビカメラにおいては、光
電変換素子（ＣＣＤ）１０１の前側、すなわち被写体側
にレンズ群１０２〜１０５が構成されている。ここで１
０２はフォーカシングレンズ群であり、１０３はバリエ
ーターレンズ群である。また、１０４はコンペンセータ
レンズ群、１０５はリレーレンズ群である。
電変換素子（ＣＣＤ）１０１の前側、すなわち被写体側
にレンズ群１０２〜１０５が構成されている。ここで１
０２はフォーカシングレンズ群であり、１０３はバリエ
ーターレンズ群である。また、１０４はコンペンセータ
レンズ群、１０５はリレーレンズ群である。
【００７９】フォーカシングレンズ群１０２はフォーカ
シングレンズ鏡筒によって保持され、光軸方向に移動す
るように構成されており、フォーカシングレンズ群１０
２が移動することにより、合焦動作が行われる。バリエ
ーターレンズ群１０３とコンペンセータレンズ群１０４
が移動することにより、ズーミングが行われる。そし
て、被写体の像がリレーレンズ群１０５の後方の光電変
換素子１０１に結像されることにより、画像が形成され
る。
シングレンズ鏡筒によって保持され、光軸方向に移動す
るように構成されており、フォーカシングレンズ群１０
２が移動することにより、合焦動作が行われる。バリエ
ーターレンズ群１０３とコンペンセータレンズ群１０４
が移動することにより、ズーミングが行われる。そし
て、被写体の像がリレーレンズ群１０５の後方の光電変
換素子１０１に結像されることにより、画像が形成され
る。
【００８０】このような構成のテレビカメラにおいて、
本発明に係る光学ユニット２２は例えばコンペンセータ
レンズ群１０４の最前部に固定されている。これによ
り、収差の発生を抑えるために必要とされたレンズ群の
一部を光学ユニット２２によって置き換えることができ
る。そして、光学ユニット２２をテレビカメラの光学系
の中に構成することによって、光学系全体としてのレン
ズ枚数を削減することができ、近時の要請である小型化
を実現でき、簡易な構成でテレビカメラを構成するとと
もに、製造コストを大幅に削減することができる。
本発明に係る光学ユニット２２は例えばコンペンセータ
レンズ群１０４の最前部に固定されている。これによ
り、収差の発生を抑えるために必要とされたレンズ群の
一部を光学ユニット２２によって置き換えることができ
る。そして、光学ユニット２２をテレビカメラの光学系
の中に構成することによって、光学系全体としてのレン
ズ枚数を削減することができ、近時の要請である小型化
を実現でき、簡易な構成でテレビカメラを構成するとと
もに、製造コストを大幅に削減することができる。
【００８１】
【発明の効果】本発明によれば、光学ユニットの複数の
光学素子間の位置合わせが正しく成されるので、光学ユ
ニットの性能を向上させることができる。従って、所望
の光学性能を有する光学ユニットを提供することができ
る。
光学素子間の位置合わせが正しく成されるので、光学ユ
ニットの性能を向上させることができる。従って、所望
の光学性能を有する光学ユニットを提供することができ
る。
【図１】本発明の第１の実施形態に係るステッパーの全
体構成を示す模式図である。
体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る縮小光学系の一
部を示す概略断面図である。
部を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る光学ユニットを
示す分解斜視図である。
示す分解斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る光学ユニットを
示す概略断面図である。
示す概略断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る光学ユニットを
構成する回折光学素子の嵌合部を示す断面図である。
構成する回折光学素子の嵌合部を示す断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る回折光学素子の
詳細を示す概略断面図である。
詳細を示す概略断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の変形例に係る光学ユ
ニットを示す概略断面図である。
ニットを示す概略断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る光学ユニットを
示す分解斜視図である。
示す分解斜視図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る光学ユニットを
示す概略断面図である。
示す概略断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る光学ユニット
を構成する回折光学素子の嵌合部を示す断面図である。
を構成する回折光学素子の嵌合部を示す断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る光学ユニット
を示す概略断面図である。
を示す概略断面図である。
【図１２】本発明に係るステッパーを用いた半導体デバ
イスの製造工程を示すフローチャートである。
イスの製造工程を示すフローチャートである。
【図１３】図１２の工程中のウェハプロセスを更に詳細
に示すフローチャートである。
に示すフローチャートである。
【図１４】本発明に係るテレビカメラを示す概略断面図
である。
である。
１ 光源 ２ ビーム形状変換手段 ３ オプティカルインテグレータ ４ 絞り部材 ５ コンデンサーレンズ ７ ブラインド ８ 結像レンズ ９ 折り曲げミラー １０ 照明光学系 １１ レチクル １２ 投影光学系 １３ ウェハ １４ ウェハチャック １５ ウェハステージ ２１ 鏡筒 ２２ 光学ユニット ２３，２４ 光学レンズ ２５ 第１の回折光学素子 ２５ａ，２５ａ’，２５ａ”，２５Ａ 凹部 ２５ｂ，２６ｂ 回折格子面 ２５ｃ 底 ２５ｄ，２６ｄ 周縁部 ２６ 第２の回折光学素子 ２６ａ，２６ａ’，２６ａ”，２６Ａ 凸部 ２６ｃ 上面 ２６ｅ，２６ｆ，２６ｇ 軸 ２７ 空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G02B 7/00
Claims (15)
- 【請求項１】 光線が回折して透過する第１の回折光学
素子と光線が回折して透過する第２の回折光学素子の組
合せで所定のレンズ効果を示す光学ユニットであって、 前記第１の回折光学素子の凸部と前記第２の回折光学素
子の凹部が嵌合することによって前記第１の回折光学素
子と前記第２の回折光学素子間の位置合わせが成されて
いることを特徴とする光学ユニット。 - 【請求項２】 光線が回折して透過する第１の回折光学
素子と光線が回折して透過する第２の回折光学素子を有
する光学ユニットであって、 前記第１と第２の回折光学素子はそれぞれ光軸に関して
回転対称な回折格子を有し、 前記第１の回折光学素子の
凸部と前記第２の回折光学素子の凹部が嵌合することに
よって前記第１の回折光学素子と前記第２の回折光学素
子間の位置合わせが成されていることを特徴とする光学
ユニット。 - 【請求項３】 前記第１と第２の前記回折光学素子はそ
れぞれ光軸方向に階段状に形成された回折格子またはキ
ノフォーム形状の回折格子を有することを特徴とする請
求項１又は２に記載の光学ユニット。 - 【請求項４】 前記第１の回折光学素子の回折格子と前
記第2の回折光学素子の回折格子は対面していることを
特徴とする請求項１又は２に記載の光学ユニット。 - 【請求項５】 前記凸部と前記凹部が、前記第１及び第
２の回折光学素子の回折格子内に形成されていることを
特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学ユ
ニット。 - 【請求項６】 前記凸部と前記凹部が、前記第１及び第
２の回折光学素子の回折格子の外側に形成されているこ
とを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光
学ユニット。 - 【請求項７】 前記凸部と前記凹部が、前記第１及び前
記第２の素子のそれぞれの中心に形成されていることを
特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学ユ
ニット。 - 【請求項８】前記凸部は複数箇所に形成されており、前
記凸部の位置に対応して前記凹部が複数箇所に形成され
ていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に
記載の光学ユニット。 - 【請求項９】 光線が回折して透過する第１の回折光学
素子と、光線が回折して透過する第２の回折光学素子と
が所定の間隔をおいて接合された光学ユニットであっ
て、 前記第１の回折光学素子の凸部と前記第２の回折光学素
子の凹部が嵌合することによって前記第１の回折光学素
子と前記第２の回折光学素子が接合されると共に位置合
わせが成されており、前記間隔に対して、光線が前記凸
部を透過したときの光路長と前記凸部以外を透過したと
きの光路長との差が該光線の波長の整数倍となっている
ことを特徴とする光学ユニット。 - 【請求項１０】光線が回折して透過する第１の回折光学
素子と、光線が回折して透過する第２の回折光学素子と
を有する光学ユニットであって、 前記第１の回折光学素子の凸部と前記第２の回折光学素
子の凹部が嵌合することによって前記第１の回折光学素
子と前記第２の回折光学素子間の位置合わせが成されて
いて、前記第１の回折光学素子と前記第２の回折光学素
子は異なる媒質からなり、前記凸部の先端と前記凹部の
底の間に空間が形成されており、該空間と前記凸部と前
記凹部の構造で与えられる光路長が透過する光線の波長
の整数倍とされていることを特徴とする光学ユニット。 - 【請求項１１】 請求項１又は２に記載の光学ユニット
を製造する方法であって、 前記第１の回折光学素子となる第１の基板の所定領域を
選択的に除去することにより、表面を階段状に加工する
とともに、該表面に少なくとも１つの凸部を形成する工
程と、 前記第２の回折光学素子となる第２の基板上の所定領域
を選択的に除去することにより、表面を階段状に加工す
るとともに、該表面に凹部を形成する工程と、前記凸部
と前記凹部を嵌合させることにより、前記第１の基板と
前記第２の基板を相対的に位置決めし、前記第１の基板
と前記第２の基板を結合する工程とを有することを特徴
とする光学ユニットの製造方法。 - 【請求項１２】 前記第１の基板と前記第２の基板は異
なる媒質からなり、前記凸部の突出量を前記凹部の深さ
よりも小さく形成することを特徴とする請求項１１に記
載の光学ユニットの製造方法。 - 【請求項１３】 請求項１〜１０のいずれか１項に記載
の光学ユニットと、レンズとを備えたことを特徴とする
光学系。 - 【請求項１４】 請求項１３に記載の光学系を備え、被
露光面にマスクパターンを投影して露光を行うことを特
徴とする露光装置。 - 【請求項１５】 請求項１４に記載の露光装置を用い
て、感光材料が塗布された被露光体をデバイスパターン
で露光するステップと、前記露光が行われた前記被露光
体を現像するステップとを備えることを特徴とするデバ
イスの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28129598A JP3290631B2 (ja) | 1998-10-02 | 1998-10-02 | 光学ユニット、光学ユニットの製造方法、光学ユニットを用いた光学系、光学ユニットを用いた露光装置及びこの露光装置を用いたデバイスの製造方法 |
| US09/411,632 US6731431B2 (en) | 1998-10-02 | 1999-10-01 | Optical unit having plural optical elements |
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|---|---|---|---|
| JP28129598A JP3290631B2 (ja) | 1998-10-02 | 1998-10-02 | 光学ユニット、光学ユニットの製造方法、光学ユニットを用いた光学系、光学ユニットを用いた露光装置及びこの露光装置を用いたデバイスの製造方法 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| US (1) | US6731431B2 (ja) |
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