JP2889074B2 - 照明光学装置 - Google Patents

照明光学装置

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JP2889074B2
JP2889074B2 JP5051228A JP5122893A JP2889074B2 JP 2889074 B2 JP2889074 B2 JP 2889074B2 JP 5051228 A JP5051228 A JP 5051228A JP 5122893 A JP5122893 A JP 5122893A JP 2889074 B2 JP2889074 B2 JP 2889074B2
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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems
    • G03F7/70133Measurement of illumination distribution, in pupil plane or field plane
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    • G03F7/70141Illumination system adjustment, e.g. adjustments during exposure or alignment during assembly of illumination system

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に照明光学装置に
関するものであり、特に半導体露光装置におけるように
照度分布の均一性が要求される照明光学装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体露光装置では、ウエハ面の
照度分布が一定になるようにオプティカルインテグレー
タが配置され、また照明光学系のレンズも照度分布が一
定になるように設計されている。そして、現在のように
微細化されたパターンの線幅の再現性を良くするには、
照度のむらを最小限にすることが必要であるが、実際の
装置の照度むらは、レンズの設計以外に、製作や組立て
の誤差にも起因する。このため、装置毎に照度のむらを
最小とする調整が必要である。また、場合によっては装
置の使用の際に、照度のむらを故意に発生させて所望の
照度分布を作り使用することもある。これらのことか
ら、照明光学系の機能として照度分布を可変にできるこ
とが必要となるが、この要請に対しては、場所によって
透過率の異なるフィルタを挿入する方法がある。しかし
この方法では照射面での絶対照度が低下するという欠点
があり、また、照度の分布を連続的に変化させることは
できない。そこでこれらの欠点を補うため、照度分布を
調整するための可動レンズを備えた照明光学装置が提案
されている(特開昭62−52929号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしこの照明光学装
置においては、半導体露光装置毎に照度むらを最小にす
る等の調整がそれほど簡便ではないという問題がある。
また、極間距離の異なるランプを使用する場合やNAを
変えて使用する場合などに照度分布が多少変わる場合が
あるが、そのような場合に、いちいち照度むらを最小と
する調整を行うのは煩雑である。また、照度のむらを故
意に発生させて、所望の照度分布を得る場合も、調整が
煩雑である。
【0004】そこで本発明の目的は、照度分布を調整す
るための可動レンズを備えた照明光学装置において、所
望の照度分布を簡便に得られるようにすることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的は、照明光学装
置に照度分布を連続的に変化させる可動レンズを設置
し、被照射面上の照度分布の計測結果より、所望の照度
分布を得られるような可動レンズの位置を演算して、そ
の位置にレンズを駆動することによって達成される。す
なわち、本発明の照明光学装置は、被照明面における照
度分布を調整するための可動レンズを有する照明光学手
段と、前記照度分布を測定する手段と、前記可動レンズ
の位置を調整する駆動手段と、予め前記可動レンズの複
数位置において前記照度分布測定手段により測定した照
度分布をその複数位置に対応させて記憶する手段と、こ
れに記憶されている照度分布および使用時に前記照度分
布測定手段によって測定された照度分布に基き使用時に
おいて所望の照度分布が得られる前記可動レンズの位置
を求める演算手段とを具備することを特徴とする。ま
た、前記各手段を制御することにより、前記照度分布の
記憶、使用時における照度分布の測定、および可動レン
ズ位置を求めることを行わしめ、かつその求められた位
置に前記可動レンズを位置させる制御手段を備えるのが
好ましい。
【0006】
【作用】この構成において、被照明面上の各点につい
て、その点における照度の変化と可動レンズ位置とは光
源の光強度によらず一定の関係を有する。したがって、
予め可動レンズの複数位置において照度分布を測定しそ
の複数位置に対応させて記憶しておけば、装置の使用時
に光源における光強度が変化しているとしても、使用時
におけるある可動レンズ位置での照度分布を得、これを
参照することにより、記憶してある各可動レンズ位置で
の照度分布から、使用時における各可動レンズ位置にお
ける照度分布が得られる。そして、この結果に基き、所
望の照度分布が得られる可動レンズ位置が選択される。
【0007】
【実施例】図1は本発明の一実施例に係る半導体露光装
置へ適用した照明光学装置を示す模式的な断面図であ
る。同図に示すように、この照明光学装置は、半導体ウ
エハ15面における照度分布を調整するための照度分布
可変レンズ4等を有する照明光学手段と、照度分布を測
定する受光素子5と、照度分布可変レンズ4の位置を調
整する駆動モータ7と、予め照度分布可変レンズ4の複
数可変位置において受光素子5により測定した照度分布
をその複数位置に対応させて記憶するとともに、この記
憶した照度分布および使用時に受光素子5によって測定
された照度分布に基き使用時において所望の照度分布が
得られる照度分布可変レンズ4の位置を求める記憶演算
用コンピュータ6とを具備する。記憶演算用コンピュー
タ6はまた、受光素子5、駆動モータ7等を制御するこ
とにより、前記照度分布の記憶、使用時における照度分
布の測定、および照度分布可変レンズ4位置を求めるこ
とを行わしめ、かつその求められた位置に照度分布可変
レンズ4を位置させるものである。
【0008】照明光学手段はさらに、楕円ミラー2、楕
円ミラー2の第1焦点に置かれた光源である水銀ランプ
1、楕円ミラー2の第2焦点に置かれて水銀ランプ1か
らの光が集光され2次光源として作用してその出力光を
照度分布可変レンズ4に入射させるオプティカルインテ
グレータ3、照度分布可変レンズ4によって照明される
絞り9、絞り9の像をレチクル13上に結像させるコン
デンサーレンズ10および12、楕円ミラー2とオプテ
ィカルインテグレータ3との間に配置されたミラー8、
コンデンサーレンズ10および12間に配置されたミラ
ー11を備える。14はレチクル13の像をウエハ15
上に結像させる投影レンズである。
【0009】この構成において、照度分布を調整するた
めにウエハ15面上の有効照明範囲に配置された受光素
子5で照度分布を測定するが、その際、1つの受光素子
5によって、これを有効照明範囲内に格子状に設けた各
計測位置(以下、受光素子計測点という)に移動させて
各受光素子計測点における照度を計測するようにしても
よいし、また複数の受光素子5をあらかじめ各受光素子
計測点に格子状に配置しておき、これらによって各受光
素子計測点における照度を計測するようにしてもよい。
受光素子5で光電変換された各受光素子計測点における
照度に対応する信号は、コンピュータ6に取り込まれ演
算されて照度むらと照度分布可変レンズ4のレンズ位置
が計算される。そしてそれに従ってコンピュータ6は駆
動モータ7を作動し、照度分布可変レンズ4を移動させ
て照度分布を調整する。
【0010】図2は、最適な照度むらとなる照度分布可
変レンズ4の位置を演算するに先立って受光素子5で得
られた照度と照度分布可変レンズ4の位置との相関を得
るための処理のシーケンスを示す流れ図である。この処
理を開始すると、まず初期状態での照度分布可変レンズ
4位置(L1)において、受光素子5を用いて、各受光
素子計測点における照度を計測する(ステップ20
2)。次に、照度分布可変レンズ4位置がn番目の位置
(Ln)か否かを判定し(ステップ203)、n番目の
位置でないので照度分布可変レンズ4を駆動させて次の
照度分布可変レンズ4位置(L2)に位置させ(ステッ
プ204)、再びステップ202において照度を計測す
る。このようにして、ステップ203の操作をn回(n
は1以上の整数)繰り返し、ステップ203においてn
番目の位置と判定されたら、図3に示すような各受光素
子計測点における照度分布可変レンズ4の位置Lと照度
Eとの関係を受光素子計測点毎にコンピュータ6を用い
て記憶する(ステップ205)。また、計測していない
照度分布可変レンズ4の位置(Li+△L)に対応する
照度(Ei+△E)も最小自乗法等を用いて補間できる
ようにする。このようにしてコンピュータ6に1度記憶
させておけば、水銀ランプ1の劣化や交換により照度が
変化しても、照度分布可変レンズ4の位置と各受光素子
計測点における照度の変化との関係は変わらないので、
再度計測し直す必要がない。
【0011】図4は図2のシーケンスでコンピュータ6
に記憶した関係を用いて、照度むらが最小となる位置を
決定する処理シーケンスを示す流れ図である。この処理
を開始すると、まず照度分布可変レンズ4を初期状態位
置にさせて、受光素子5を用いて各受光素子計測点にお
ける現在の照度を計測し、照度むら値Uも求める(ステ
ップ402)。次に、この各受光素子計測点の新しい照
度に基き、コンピュータ6で記憶した照度分布可変レン
ズ位置に対する照度値の関係を、各受光素子計測点毎に
計算し直す(ステップ403)。さらにこの各受光素子
計測点毎の照度の計算値より、照度分布可変レンズ4の
各位置Lに対応する図5に示すような照度むら値Uをコ
ンピュータ6を用いて計算する(ステップ404)。次
に、求めた照度むら値Uが最小値Uminとなる可変レ
ンズ4の位置Lmを最小自乗法等を用いて決定し(ステ
ップ405)、計測した照度むら値Uが最小自乗法で求
めた照度むらの最小値Uminよりも小さいか否かを判
定し(ステップ407)、小さければ、計測異常値とし
てそれ以上計測を行なわずにエラーメッセージを出力し
て(ステップ408)終了する。小さくなければ、|U
−Umin|で計算される照度むらの改善の度合いが、
あらかじめ設定した許容範囲よりも小さいか否かを判定
し(ステップ409)、小さければ、照度むらが最小と
なる前記位置Lmへ照度分布可変レンズ4を動かして
(ステップ410)終了とし、また大きければ、照度む
らが最小となる前記位置Lmへ照度分布可変レンズ4を
動かしてから(ステップ406)、ステップ402へ戻
り処理を繰り返す。
【0012】なお、このシーケンスは時間に余裕があれ
ば図2のシーケンスと同時に行なってもよく、その際は
現在の照度をとり直す必要がないためステップ402は
省略することができる。また、図4では、照度むらを最
小にするシーケンスを示したが、必ずしも最小にする必
要がない照明光学装置においても、希望する時に可能な
範囲で意図する照度分布に自動的に変更することができ
る。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体露光装置毎に照度むらを最小にする等の調整を簡便
に行なうことが可能となる。また、光源として極間距離
の異なるランプを使用する場合やNAを変えて使用する
場合などに照度分布が多少変わる場合があるが、そのよ
うな場合にも簡単に照度のむらを最小とすることができ
る。また、照度のむらを故意に発生させて、所望の照度
分布を得ることも簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係る半導体露光装置へ適
用した照明光学装置を示す模式的な断面図である。
【図2】 図1の装置における照度と可動レンズとの相
関を求めるシーケンスを示す流れ図である。
【図3】 図2のシーケンスを実行した際に得られるあ
る受光素子計測点での照度と可動レンズ位置との関係を
示すグラフである。
【図4】 図1の装置における照度むらの最小位置に照
度分布可変レンズ4を移動するシーケンスを示す流れ図
である。
【図5】 図4のシーケンスを実行した際に得られる照
度分布可変レンズ位置と照度むらとの関係を示すグラフ
である。
【符号の説明】
1:水銀ランプ、2:楕円ミラー、3:オプティカルイ
ンテグレータ、4:照度分布可変レンズ、5:受光素
子、6:記憶演算用コンピュータ、7:駆動モータ、
8,11:ミラー、9:絞り、10,12:コンデンサ
ーレンズ、13:レチクル、14:投影レンズ、15:
ウエハ面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−52929(JP,A) 特開 昭62−134650(JP,A) 特開 昭63−70419(JP,A) 特開 昭64−61716(JP,A) 特開 平2−25016(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/027

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被照明面における照度分布を調整するた
    めの可動レンズを有する照明光学手段と、前記照度分布
    を測定する手段と、前記可動レンズの位置を調整する駆
    動手段と、予め前記可動レンズの複数位置において前記
    照度分布測定手段により測定した照度分布をその複数位
    置に対応させて記憶する手段と、これに記憶されている
    照度分布および使用時に前記照度分布測定手段によって
    測定された照度分布に基き使用時において所望の照度分
    布が得られる前記可動レンズの位置を求める演算手段と
    を具備することを特徴とする照明光学装置。
  2. 【請求項2】 前記各手段を制御することにより、前記
    照度分布の記憶、使用時における照度分布の測定、およ
    び可動レンズ位置を求めることを行わしめ、かつその求
    められた位置に前記可動レンズを位置させる制御手段を
    備えることを特徴とする請求項1記載の照明光学装置。
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