JP3000502B2 - 照明装置及びそれを用いた投影露光装置 - Google Patents
照明装置及びそれを用いた投影露光装置Info
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- JP3000502B2 JP3000502B2 JP4361591A JP36159192A JP3000502B2 JP 3000502 B2 JP3000502 B2 JP 3000502B2 JP 4361591 A JP4361591 A JP 4361591A JP 36159192 A JP36159192 A JP 36159192A JP 3000502 B2 JP3000502 B2 JP 3000502B2
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は照明装置及びそれを用い
た投影露光装置に関し、具体的には半導体素子の製造装
置である所謂ステッパーにおいて、レチクル面上のパタ
ーンを適切に照明し、高い解像力が容易に得られるよう
にした照明装置及びそれを用いた投影露光装置に関する
ものである。
た投影露光装置に関し、具体的には半導体素子の製造装
置である所謂ステッパーにおいて、レチクル面上のパタ
ーンを適切に照明し、高い解像力が容易に得られるよう
にした照明装置及びそれを用いた投影露光装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】最近の半導体素子の製造技術の進展は目
覚ましく、又それに伴う微細加工技術の進展も著しい。
特に光加工技術は１ＭＤＲＡＭの半導体素子の製造を境
にサブミクロンの解像力を有する微細加工の技術まで達
している。解像力を向上させる手段としてこれまで多く
の場合、露光波長を固定して、光学系のＮＡ（開口数）
を大きくしていく方法を用いていた。しかし最近では露
光波長をｇ線からｉ線に変えて、超高圧水銀灯を用いた
露光法により解像力を向上させる試みも種々と行なわれ
ている。
覚ましく、又それに伴う微細加工技術の進展も著しい。
特に光加工技術は１ＭＤＲＡＭの半導体素子の製造を境
にサブミクロンの解像力を有する微細加工の技術まで達
している。解像力を向上させる手段としてこれまで多く
の場合、露光波長を固定して、光学系のＮＡ（開口数）
を大きくしていく方法を用いていた。しかし最近では露
光波長をｇ線からｉ線に変えて、超高圧水銀灯を用いた
露光法により解像力を向上させる試みも種々と行なわれ
ている。
【０００３】露光波長としてｇ線やｉ線を用いる方法の
発展と共にレジストプロセスも同様に発展したきた。こ
の光学系とプロセスの両者が相まって、光リソグラフィ
が急激に進歩してきた。
発展と共にレジストプロセスも同様に発展したきた。こ
の光学系とプロセスの両者が相まって、光リソグラフィ
が急激に進歩してきた。
【０００４】一般にステッパーの焦点深度はＮＡの２乗
に反比例することが知られている。この為サブミクロン
の解像力を得ようとすると、それと共に焦点深度が浅く
なってくるという問題点が生じてくる。
に反比例することが知られている。この為サブミクロン
の解像力を得ようとすると、それと共に焦点深度が浅く
なってくるという問題点が生じてくる。
【０００５】これに対してエキシマレーザーに代表され
る更に短い波長の光を用いることにより解像力の向上を
図る方法が種々と提案されている。短波長の光を用いる
効果は一般に波長に反比例する効果をもっていることが
知られており、波長を短くした分だけ焦点深度は深くな
る。
る更に短い波長の光を用いることにより解像力の向上を
図る方法が種々と提案されている。短波長の光を用いる
効果は一般に波長に反比例する効果をもっていることが
知られており、波長を短くした分だけ焦点深度は深くな
る。
【０００６】短波長化の光を用いる他に解像力を向上さ
せる方法として位相シフトマスクを用いる方法（位相シ
フト法）が種々と提案されている。この方法は従来のマ
スクの一部に、他の部分とは通過光に対して１８０度の
位相差を与える薄膜を形成し、解像力を向上させようと
するものであり、ＩＢＭ社（米国）のＬｅｖｅｎｓｏｎ
らにより提案されている。解像力ＲＰは波長をλ、パラ
メータをｋ1 、開口数をＮＡとすると、一般に式 ＲＰ＝ｋ1 λ／ＮＡ で示される。通常０．７〜０．８が実用域とされるパラ
メータｋ1 は、位相シフト法によれば０．３５ぐらい迄
大幅に改善できることが知られている。
せる方法として位相シフトマスクを用いる方法（位相シ
フト法）が種々と提案されている。この方法は従来のマ
スクの一部に、他の部分とは通過光に対して１８０度の
位相差を与える薄膜を形成し、解像力を向上させようと
するものであり、ＩＢＭ社（米国）のＬｅｖｅｎｓｏｎ
らにより提案されている。解像力ＲＰは波長をλ、パラ
メータをｋ1 、開口数をＮＡとすると、一般に式 ＲＰ＝ｋ1 λ／ＮＡ で示される。通常０．７〜０．８が実用域とされるパラ
メータｋ1 は、位相シフト法によれば０．３５ぐらい迄
大幅に改善できることが知られている。
【０００７】位相シフト法には種々のものが知られてお
り、それらは例えば日経マイクロデバイス１９９０年７
月号１０８ページ以降の福田等の論文に詳しく記載され
ている。
り、それらは例えば日経マイクロデバイス１９９０年７
月号１０８ページ以降の福田等の論文に詳しく記載され
ている。
【０００８】しかしながら実際に空間周波数変調型の位
相シフトマスクを用いて解像力を向上させるためには未
だ多くの問題点が残っている。例えば現状で問題点とな
っているものとして以下のものがある。 （イ）．位相シフト膜を形成する技術が未確立。 （ロ）．位相シフト膜用の最適なＣＡＤの開発が未確
立。 （ハ）．位相シフト膜を付けれないパターンの存在。 （ニ）．（ハ）に関連してネガ型レジストを使用せざる
をえないこと。 （ホ）．検査、修正技術が未確立。
相シフトマスクを用いて解像力を向上させるためには未
だ多くの問題点が残っている。例えば現状で問題点とな
っているものとして以下のものがある。 （イ）．位相シフト膜を形成する技術が未確立。 （ロ）．位相シフト膜用の最適なＣＡＤの開発が未確
立。 （ハ）．位相シフト膜を付けれないパターンの存在。 （ニ）．（ハ）に関連してネガ型レジストを使用せざる
をえないこと。 （ホ）．検査、修正技術が未確立。
【０００９】このため実際に、この位相シフトマスクを
利用して半導体素子を製造するには様々な障害があり、
現在のところ大変困難である。
利用して半導体素子を製造するには様々な障害があり、
現在のところ大変困難である。
【００１０】これに対して本出願人は照明装置を適切に
構成することにより、より解像力を高めた露光方法及び
それを用いた露光装置を特願平３−２８６３１号（平成
３年２月２２日出願）で提案している。
構成することにより、より解像力を高めた露光方法及び
それを用いた露光装置を特願平３−２８６３１号（平成
３年２月２２日出願）で提案している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本出願人が先に提案し
た露光装置においては主としてｋ1 ファクターが０．５
付近の空間周波数が高い領域に注目した照明系を用いて
いる。この照明系は空間周波数が高いところでは焦点深
度が深い。
た露光装置においては主としてｋ1 ファクターが０．５
付近の空間周波数が高い領域に注目した照明系を用いて
いる。この照明系は空間周波数が高いところでは焦点深
度が深い。
【００１２】実際の半導体集積回路の製造工程はパター
ンの高い解像性能が必要とされる工程、それほどパター
ンの解像性能は必要とされない工程と種々様々である。
従って現在求められているのは各工程独自に求められる
解像性能への要求に対応できる投影露光装置である。
ンの高い解像性能が必要とされる工程、それほどパター
ンの解像性能は必要とされない工程と種々様々である。
従って現在求められているのは各工程独自に求められる
解像性能への要求に対応できる投影露光装置である。
【００１３】本発明は投影焼き付けを行なう対象とする
パターン形状及び解像線幅に応じて適切なる照明方法
を、例えば光束の有効利用と像性能を両立させたい場
合、光束の有効利用を重視させたい場合、そして像性能
を重視したい場合等、目的とする照明方法をその都度、
手動又は自動的に適切に切換えて選択するようにした照
明装置及びそれを用いた投影露光装置の提供を目的とす
る。
パターン形状及び解像線幅に応じて適切なる照明方法
を、例えば光束の有効利用と像性能を両立させたい場
合、光束の有効利用を重視させたい場合、そして像性能
を重視したい場合等、目的とする照明方法をその都度、
手動又は自動的に適切に切換えて選択するようにした照
明装置及びそれを用いた投影露光装置の提供を目的とす
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の照明装置は、楕
円鏡の第１焦点近傍に発光部を配置し、該発光部からの
光束で該楕円鏡を介して該楕円鏡の第２焦点近傍に該発
光部の像を形成し、該発光部の像からの光束で複数の微
小レンズを２次元的に配列したオプティカルインテグレ
ータを介して被照射面を照明する際、該楕円鏡とオプテ
ィカルインテグレータとの間に入射光束を所定方向に偏
向させる光路中より挿脱可能な光学素子と、該発光部の
像を該オプティカルインテグレータの入射面に異った倍
率で切換え可能に結像させる結像系と、該オプティカル
インテグレータの入射面又は射出面近傍に挿脱可能な絞
り部材とを配置し、該被照射面上のパターンに応じて該
光学素子、結像系、そして絞り部材を選択的に切換え
て、該オプティカルインテグレータの射出面に形成され
る光強度分布を変更して使用するようにしたことを特徴
としている。
円鏡の第１焦点近傍に発光部を配置し、該発光部からの
光束で該楕円鏡を介して該楕円鏡の第２焦点近傍に該発
光部の像を形成し、該発光部の像からの光束で複数の微
小レンズを２次元的に配列したオプティカルインテグレ
ータを介して被照射面を照明する際、該楕円鏡とオプテ
ィカルインテグレータとの間に入射光束を所定方向に偏
向させる光路中より挿脱可能な光学素子と、該発光部の
像を該オプティカルインテグレータの入射面に異った倍
率で切換え可能に結像させる結像系と、該オプティカル
インテグレータの入射面又は射出面近傍に挿脱可能な絞
り部材とを配置し、該被照射面上のパターンに応じて該
光学素子、結像系、そして絞り部材を選択的に切換え
て、該オプティカルインテグレータの射出面に形成され
る光強度分布を変更して使用するようにしたことを特徴
としている。
【００１５】特に前記光学素子、結像系、そして絞り部
材を選択的に切換えて、該オプティカルインテグレータ
の入射面の光強度が中心部分が強い回転対称の第２の状
態と、中心部分に比べて周辺部分に強い領域を有する第
１の状態とを選択するようにしたことを特徴としてい
る。
材を選択的に切換えて、該オプティカルインテグレータ
の入射面の光強度が中心部分が強い回転対称の第２の状
態と、中心部分に比べて周辺部分に強い領域を有する第
１の状態とを選択するようにしたことを特徴としてい
る。
【００１６】又本発明の投影露光装置は、楕円鏡の第１
焦点近傍に発光部を配置し、該発光部からの光束で該楕
円鏡を介して該楕円鏡の第２焦点近傍に該発光部の像を
形成し、該発光部の像からの光束で複数の微小レンズを
２次元的に配列したオプティカルインテグレータを介し
て第１物体面上のパターンを照明し、該パターンを投影
光学系を介して第２物体面上に投影露光する際、該楕円
鏡とオプティカルインテグレータとの間に入射光束を所
定方向に偏向させる光路中より挿脱可能な光学素子と、
該発光部の像を該オプティカルインテグレータの入射面
に異った倍率で切換え可能に結像させる結像系と、該オ
プティカルインテグレータの入射面又は射出面近傍に挿
脱可能な絞り部材とを配置し、該被照射面上のパターン
に応じて該光学素子、結像系、そして絞り部材を選択的
に切換えて、該オプティカルインテグレータの入射面の
光強度分布を変更し、該投影光学系の瞳面上の光強度分
布を調整したことを特徴としている。
焦点近傍に発光部を配置し、該発光部からの光束で該楕
円鏡を介して該楕円鏡の第２焦点近傍に該発光部の像を
形成し、該発光部の像からの光束で複数の微小レンズを
２次元的に配列したオプティカルインテグレータを介し
て第１物体面上のパターンを照明し、該パターンを投影
光学系を介して第２物体面上に投影露光する際、該楕円
鏡とオプティカルインテグレータとの間に入射光束を所
定方向に偏向させる光路中より挿脱可能な光学素子と、
該発光部の像を該オプティカルインテグレータの入射面
に異った倍率で切換え可能に結像させる結像系と、該オ
プティカルインテグレータの入射面又は射出面近傍に挿
脱可能な絞り部材とを配置し、該被照射面上のパターン
に応じて該光学素子、結像系、そして絞り部材を選択的
に切換えて、該オプティカルインテグレータの入射面の
光強度分布を変更し、該投影光学系の瞳面上の光強度分
布を調整したことを特徴としている。
【００１７】特に前記光学素子、結像系、そして絞り部
材を選択的に切換えて、該オプティカルインテグレータ
の入射面の光強度分布を変更し、該投影光学系の瞳面上
の光強度が中心部分が強い回転対称の第２の状態と中心
部分に比べて周辺部分に強い領域を有する第１の状態と
を選択するようにしたことを特徴としている。又、本発
明の半導体素子の製造方法は前述の投影露光装置を用い
ていることを特徴としている。
材を選択的に切換えて、該オプティカルインテグレータ
の入射面の光強度分布を変更し、該投影光学系の瞳面上
の光強度が中心部分が強い回転対称の第２の状態と中心
部分に比べて周辺部分に強い領域を有する第１の状態と
を選択するようにしたことを特徴としている。又、本発
明の半導体素子の製造方法は前述の投影露光装置を用い
ていることを特徴としている。
【００１８】
【実施例】図１は本発明の照明装置及びそれを用いた投
影露光装置の実施例１を示す概略構成図であり、ステッ
パーと呼称される縮小型の投影型露光装置に本発明を適
用した例である。図２、図３は各々図１の一部分の説明
図である。図２は後述するように高解像度投影を目的と
した照明方法の第１の状態を示し、図３は通常の照明方
法の第２の状態を示している。
影露光装置の実施例１を示す概略構成図であり、ステッ
パーと呼称される縮小型の投影型露光装置に本発明を適
用した例である。図２、図３は各々図１の一部分の説明
図である。図２は後述するように高解像度投影を目的と
した照明方法の第１の状態を示し、図３は通常の照明方
法の第２の状態を示している。
【００１９】図中、１は紫外線や遠紫外線等を放射する
高輝度の超高圧水銀灯等の光源で、その発光部１ａは楕
円ミラーの第１焦点近傍に配置している。
高輝度の超高圧水銀灯等の光源で、その発光部１ａは楕
円ミラーの第１焦点近傍に配置している。
【００２０】光源１より発した光が楕円ミラー２によっ
て集光され、コールドミラー３で反射して楕円ミラー２
の第２焦点近傍に発光部１ａの像（発光部像）１ｂを形
成している。コールドミラー３は多層膜より成り、主に
赤外光を透過させると共に紫外光を反射させている。
て集光され、コールドミラー３で反射して楕円ミラー２
の第２焦点近傍に発光部１ａの像（発光部像）１ｂを形
成している。コールドミラー３は多層膜より成り、主に
赤外光を透過させると共に紫外光を反射させている。
【００２１】１０１は結像系であり、２つのレンズ系
５，７を有しており、第２焦点近傍４に形成した発光部
像１ｂを後述する光路中から挿脱可能な光学素子６，８
を介して、又は介さないでオプティカルインテグレータ
９の入射面９ａに結像している。
５，７を有しており、第２焦点近傍４に形成した発光部
像１ｂを後述する光路中から挿脱可能な光学素子６，８
を介して、又は介さないでオプティカルインテグレータ
９の入射面９ａに結像している。
【００２２】光学素子６は入射光束を所定方向に偏向さ
せる四角錐プリズムより成っている。光学素子８は入射
光束を所定方向に偏向させるプリズム（例えば円錐プリ
ズム）より成り、オプティカルインテグレータ９により
光束がケラレないようにオプティカルインテグレータ９
の入射面９ａへの主光線の入射角が小さくなるようにし
ている。
せる四角錐プリズムより成っている。光学素子８は入射
光束を所定方向に偏向させるプリズム（例えば円錐プリ
ズム）より成り、オプティカルインテグレータ９により
光束がケラレないようにオプティカルインテグレータ９
の入射面９ａへの主光線の入射角が小さくなるようにし
ている。
【００２３】２１は保持部材であり、光学素子６を保持
しており、該光学素子６を光路中より退避するようにガ
イド２２に沿って移動する。２３はモータでピニオン２
４とラック２５の連結により保持部材２１をガイド２２
に沿って移動させる。２６，２７は各々位置センサーで
あり、保持部材２１の位置を検出し、光学素子６が光路
中に入っている状態と光路中より退避した状態とを検知
している。
しており、該光学素子６を光路中より退避するようにガ
イド２２に沿って移動する。２３はモータでピニオン２
４とラック２５の連結により保持部材２１をガイド２２
に沿って移動させる。２６，２７は各々位置センサーで
あり、保持部材２１の位置を検出し、光学素子６が光路
中に入っている状態と光路中より退避した状態とを検知
している。
【００２４】２８は保持部材であり、結像系１０１のう
ちのレンズ系７を保持しており、ガイド２９に沿って光
軸上移動することにより、発光部像１ｂのオプティカル
インテグレータ９の入射面９ａへの結像倍率を切り換え
ている。
ちのレンズ系７を保持しており、ガイド２９に沿って光
軸上移動することにより、発光部像１ｂのオプティカル
インテグレータ９の入射面９ａへの結像倍率を切り換え
ている。
【００２５】３０はモータで、ピニオン３１とラック３
２の連結により保持部材２８を光軸上移動させている。
３３，３４は各々位置センサーであり、保持部材２８の
位置を検出し、これにより例えば所定の２種類の結像倍
率の状態を検知している。
２の連結により保持部材２８を光軸上移動させている。
３３，３４は各々位置センサーであり、保持部材２８の
位置を検出し、これにより例えば所定の２種類の結像倍
率の状態を検知している。
【００２６】３５は保持部材であり、光学素子８を保持
しており、該光学素子８を光路中より退避するようにガ
イド３６に沿って移動する。３７はモータでピニオン３
８とラック３９の連結により保持部材３５をガイド３６
に沿って移動させる。４０，４１は各々位置センサーで
あり、保持部材３５の位置を検出し、光学素子８が光路
中に入っている状態と光路中より退避した状態とを検知
している。
しており、該光学素子８を光路中より退避するようにガ
イド３６に沿って移動する。３７はモータでピニオン３
８とラック３９の連結により保持部材３５をガイド３６
に沿って移動させる。４０，４１は各々位置センサーで
あり、保持部材３５の位置を検出し、光学素子８が光路
中に入っている状態と光路中より退避した状態とを検知
している。
【００２７】オプティカルインテグレータ９は複数の微
小レンズを２次元的に配列して構成しており、その射出
面９ｂ近傍に２次光源９ｃを形成している。
小レンズを２次元的に配列して構成しており、その射出
面９ｂ近傍に２次光源９ｃを形成している。
【００２８】１０は絞り部材であり、オプティカルイン
テグレータ９の射出面９ｂ近傍に配置されており、後述
する投影光学系１５の瞳１５ａ近傍に形成される有効光
源形状を設定している。尚、絞り部材１０はオプティカ
ルインテグレータ９の入射面９の側に配置しても良い。
テグレータ９の射出面９ｂ近傍に配置されており、後述
する投影光学系１５の瞳１５ａ近傍に形成される有効光
源形状を設定している。尚、絞り部材１０はオプティカ
ルインテグレータ９の入射面９の側に配置しても良い。
【００２９】絞り部材１０は開口形状の異なった複数の
開口部材１０ａ，１０ｂを有し、その開口形状が光路中
で切り替える機構を有している。
開口部材１０ａ，１０ｂを有し、その開口形状が光路中
で切り替える機構を有している。
【００３０】同図では２つの開口部材１０ａ，１０ｂを
用いた場合を示しているが、開口部材の数は２つ以上あ
っても良い。
用いた場合を示しているが、開口部材の数は２つ以上あ
っても良い。
【００３１】４２は保持部材であり、絞り部材１０を保
持しており、該絞り部材１０の開口部材１０ａ，１０ｂ
を選択的に光路中に配置するためにガイド４３に沿って
移動している。４４はモータで、ピニオン４５とラック
４６の連結により保持部材４２を移動させている。４
７，４８は各々位置センサーであり、保持部材４２の位
置を検出し、絞り部材１０の開口部材１０ａ，１０ｂの
うちのどちらが光路中に位置しているかを検知してい
る。
持しており、該絞り部材１０の開口部材１０ａ，１０ｂ
を選択的に光路中に配置するためにガイド４３に沿って
移動している。４４はモータで、ピニオン４５とラック
４６の連結により保持部材４２を移動させている。４
７，４８は各々位置センサーであり、保持部材４２の位
置を検出し、絞り部材１０の開口部材１０ａ，１０ｂの
うちのどちらが光路中に位置しているかを検知してい
る。
【００３２】１１はレンズ系であり、オプティカルイン
テグレータ９の射出面９ｂからの光束を集光し、絞り部
材１０とミラー１２を介してレンズ系１３と共にレチク
ルステージに載置した被照射面であるレチクル１４を照
明している。レンズ系１１とレンズ系１３は集光レンズ
を構成している。
テグレータ９の射出面９ｂからの光束を集光し、絞り部
材１０とミラー１２を介してレンズ系１３と共にレチク
ルステージに載置した被照射面であるレチクル１４を照
明している。レンズ系１１とレンズ系１３は集光レンズ
を構成している。
【００３３】１５は投影光学系であり、レチクル１４に
描かれたパターンをウエハチャックに載置したウエハ１
６面上に縮小投影している。
描かれたパターンをウエハチャックに載置したウエハ１
６面上に縮小投影している。
【００３４】本実施例ではオプティカルインテグレータ
９の射出面９ｂ近傍の２次光源９ｃはレンズ系１１と１
３により投影光学系１５の瞳１５ａ近傍に形成されてい
る。
９の射出面９ｂ近傍の２次光源９ｃはレンズ系１１と１
３により投影光学系１５の瞳１５ａ近傍に形成されてい
る。
【００３５】本実施例ではレチクル１４のパターンの方
向性及び解像線幅等に応じて図２，図３に示すように光
学素子６，８又はレンズ系７を選択的に光路中に切り替
えると共に必要に応じて絞り部材１０の開口形状を変化
させている。これにより投影光学系１５の瞳面１５ａに
形成される２次光源像の光強度分布を変化させて前述の
特願平３−２８６３１号で提案した照明方法と同様にし
て高解像度が可能な投影露光を行なっている。
向性及び解像線幅等に応じて図２，図３に示すように光
学素子６，８又はレンズ系７を選択的に光路中に切り替
えると共に必要に応じて絞り部材１０の開口形状を変化
させている。これにより投影光学系１５の瞳面１５ａに
形成される２次光源像の光強度分布を変化させて前述の
特願平３−２８６３１号で提案した照明方法と同様にし
て高解像度が可能な投影露光を行なっている。
【００３６】次に本実施例において光学素子６，８とレ
ンズ系７とを利用することによりオプティカルインテグ
レータ９の入射面９ａの光強度分布を変更すると共に絞
り部材１０の開口部材１０ａ，１０ｂを用いて投影光学
系１５の瞳面１５ａに形成される２次光源像の光強度分
布の変更方法について説明する。
ンズ系７とを利用することによりオプティカルインテグ
レータ９の入射面９ａの光強度分布を変更すると共に絞
り部材１０の開口部材１０ａ，１０ｂを用いて投影光学
系１５の瞳面１５ａに形成される２次光源像の光強度分
布の変更方法について説明する。
【００３７】図２，図３は各々図１の楕円鏡２から絞り
部材１０に至る光路を展開したときの要部概略図であ
る。図２，図３ではミラー３は省略している。図２，図
３では光学素子６，８とレンズ系７を切り替えてオプテ
ィカルインテグレータ９の入射面９ａの光強度分布を変
更させている場合を示している。
部材１０に至る光路を展開したときの要部概略図であ
る。図２，図３ではミラー３は省略している。図２，図
３では光学素子６，８とレンズ系７を切り替えてオプテ
ィカルインテグレータ９の入射面９ａの光強度分布を変
更させている場合を示している。
【００３８】図２は光学素子６，８を光路中に配置し、
絞り部材１０のうち開口部材１０ａを用いた場合を、図
３では光学素子６，８を除去し、レンズ系７を光軸上移
動し絞り部材１０のうち開口部材１０ｂを用いた場合を
示している。
絞り部材１０のうち開口部材１０ａを用いた場合を、図
３では光学素子６，８を除去し、レンズ系７を光軸上移
動し絞り部材１０のうち開口部材１０ｂを用いた場合を
示している。
【００３９】図３の照明系は主に高解像力をあまり必要
とせず焦点深度を深くした投影を行なう場合（第２の状
態）であり、従来と同じ照明方法である。図２の照明系
は本発明の特徴とする主に高解像力を必要とする投影を
行なう場合（第１の状態）である。
とせず焦点深度を深くした投影を行なう場合（第２の状
態）であり、従来と同じ照明方法である。図２の照明系
は本発明の特徴とする主に高解像力を必要とする投影を
行なう場合（第１の状態）である。
【００４０】図２（Ｃ），図３（Ｃ）は、それぞれオプ
ティカルインテグレータ９の入射面９ａにおける光強度
分布を模式的に示している。図中、斜線の部分が他の領
域に比べ光強度が強い領域である。図２（Ｂ），図３
（Ｂ）は、それぞれ図２（Ｃ），図３（Ｃ）に示すＸ軸
方向に沿った光強度Ｉの分布を示した説明図である。
ティカルインテグレータ９の入射面９ａにおける光強度
分布を模式的に示している。図中、斜線の部分が他の領
域に比べ光強度が強い領域である。図２（Ｂ），図３
（Ｂ）は、それぞれ図２（Ｃ），図３（Ｃ）に示すＸ軸
方向に沿った光強度Ｉの分布を示した説明図である。
【００４１】図２（Ａ）では光学素子６，８を光路中に
配置し、楕円鏡２の第２焦点４に形成した発光部像１ｂ
を結像系１０１によりオプティカルインテグレータ９の
入射面９ａに結像させている。このとき図２（Ｂ）に示
すようにオプティカルインテグレータ９の入射面９ａで
のＸ方向の光強度分布は光軸部分が弱く周辺で強いリン
グ状の光強度分布となっている。
配置し、楕円鏡２の第２焦点４に形成した発光部像１ｂ
を結像系１０１によりオプティカルインテグレータ９の
入射面９ａに結像させている。このとき図２（Ｂ）に示
すようにオプティカルインテグレータ９の入射面９ａで
のＸ方向の光強度分布は光軸部分が弱く周辺で強いリン
グ状の光強度分布となっている。
【００４２】図３（Ａ）では光学素子６，８を除去し、
レンズ系７を光軸上移動させて発光部像１ｂを結像系１
０１によりオプティカルインテグレータ９の入射面９ａ
に所定の倍率で結像している。
レンズ系７を光軸上移動させて発光部像１ｂを結像系１
０１によりオプティカルインテグレータ９の入射面９ａ
に所定の倍率で結像している。
【００４３】このときオプティカルインテグレータ９の
入射面９ａでの光強度分布は図３（Ｂ），図３（Ｃ）に
示すように略ガウス型の回転対称となっている。
入射面９ａでの光強度分布は図３（Ｂ），図３（Ｃ）に
示すように略ガウス型の回転対称となっている。
【００４４】本実施例では図１に示したように光学素子
６及び８、レンズ系７、そして遮光板１０の切換えはそ
れぞれ独立して各モータ２３，３７，３０，４４で駆動
している。（尚手動で切換えても良い。）この為、図２
及び図３に示した光学系の構成以外の他の組合せも可能
である。
６及び８、レンズ系７、そして遮光板１０の切換えはそ
れぞれ独立して各モータ２３，３７，３０，４４で駆動
している。（尚手動で切換えても良い。）この為、図２
及び図３に示した光学系の構成以外の他の組合せも可能
である。
【００４５】例えば図２に示す状態から絞り部材１０の
みを光路中より退避させた場合、前述したように縦横パ
ターンの高解像力及び焦点深度を深くした図２の状態
と、従来照明法である図３の状態との中間的な状態に設
定することができる。この場合は図２と図３の中間的な
結像性能をもつ。
みを光路中より退避させた場合、前述したように縦横パ
ターンの高解像力及び焦点深度を深くした図２の状態
と、従来照明法である図３の状態との中間的な状態に設
定することができる。この場合は図２と図３の中間的な
結像性能をもつ。
【００４６】本実施例ではこのように各切換え部の設定
をレチクル１４のパターンの方向性及び線幅に対応して
決めている。
をレチクル１４のパターンの方向性及び線幅に対応して
決めている。
【００４７】例えば図４（Ａ）のように縦及び横のＬ＆
Ｓにより主に構成されている回路パターンの場合は図４
（Ｂ）のような形状の有効光源が望ましい。このときに
は光学素子６を図４（Ｃ）のような四角錐プリズムより
構成し、絞り部材１０を図４（Ｄ）のように４つの開口
部を有したものにするのが良い。
Ｓにより主に構成されている回路パターンの場合は図４
（Ｂ）のような形状の有効光源が望ましい。このときに
は光学素子６を図４（Ｃ）のような四角錐プリズムより
構成し、絞り部材１０を図４（Ｄ）のように４つの開口
部を有したものにするのが良い。
【００４８】又、孤立パターンの解像を重視する場合は
図３のような従来から行なわれている照明法の方が良
い。
図３のような従来から行なわれている照明法の方が良
い。
【００４９】更に本実施例では図２（Ｃ）及び図３
（Ｃ）に示す２種類の光強度分布の照明状態しか示して
いないが、光学素子６の保持部材２１に他のプリズム、
例えば円錐プリズム等を配置すればオプティカルインテ
グレータ９の入射面９ａの光強度分布は輪帯状に強い光
強度を持つ状態にすることができる。これ以外にも光学
素子６の場所に種々の形状のプリズムを配置することで
前述の光強度分布を種々と変更することが可能である。
（Ｃ）に示す２種類の光強度分布の照明状態しか示して
いないが、光学素子６の保持部材２１に他のプリズム、
例えば円錐プリズム等を配置すればオプティカルインテ
グレータ９の入射面９ａの光強度分布は輪帯状に強い光
強度を持つ状態にすることができる。これ以外にも光学
素子６の場所に種々の形状のプリズムを配置することで
前述の光強度分布を種々と変更することが可能である。
【００５０】又、本実施例では図１に示すように光学素
子６及び８、絞り部材１０は光路中に入れるか、光路中
から退避するかのいずれかの状態しか設定できないが、
各々に更に別形状の光学素子あるいは絞り部材を複数追
加することで、より多くの照明状態を設定することが可
能となる。
子６及び８、絞り部材１０は光路中に入れるか、光路中
から退避するかのいずれかの状態しか設定できないが、
各々に更に別形状の光学素子あるいは絞り部材を複数追
加することで、より多くの照明状態を設定することが可
能となる。
【００５１】この場合は図１に示す切換え機構を、例え
ば回転円板に複数の光学素子あるいは絞り部材を保持
し、任意の光学素子あるいは絞り部材を光路中に配置す
るようにしても良い。この際も、各光学素子又は絞り部
材の切換えは独立してモータ等のアクチュエータを持っ
ていれば本発明の効果は同様に達成することができる。
ば回転円板に複数の光学素子あるいは絞り部材を保持
し、任意の光学素子あるいは絞り部材を光路中に配置す
るようにしても良い。この際も、各光学素子又は絞り部
材の切換えは独立してモータ等のアクチュエータを持っ
ていれば本発明の効果は同様に達成することができる。
【００５２】又、本発明において最適な照明方法に切換
える場合のレチクルの回路パターンの情報は、例えばレ
チクルに設けたバーコード情報を読み取っても良いし、
又は予めプログラミングしておいても良いし、又はレチ
クルパターンを画像処理することにより行なっても良
い。
える場合のレチクルの回路パターンの情報は、例えばレ
チクルに設けたバーコード情報を読み取っても良いし、
又は予めプログラミングしておいても良いし、又はレチ
クルパターンを画像処理することにより行なっても良
い。
【００５３】
【発明の効果】本発明によれば投影露光するレチクル面
上のパターンの細かさ、方向性等を考慮して、該パター
ンに適合した照明系を選択することによって最適な高解
像力の投影露光が可能な照明装置及びそれを用いた投影
露光装置を達成している。
上のパターンの細かさ、方向性等を考慮して、該パター
ンに適合した照明系を選択することによって最適な高解
像力の投影露光が可能な照明装置及びそれを用いた投影
露光装置を達成している。
【００５４】又、本発明によればそれほど細かくないパ
ターンを露光する場合には従来の照明系そのままで用い
ることができると共に細かいパターンを露光する場合に
は光量の損失が少なく高解像を容易に発揮できる照明装
置を用いて大きな焦点深度が得られるという効果が得ら
れる。
ターンを露光する場合には従来の照明系そのままで用い
ることができると共に細かいパターンを露光する場合に
は光量の損失が少なく高解像を容易に発揮できる照明装
置を用いて大きな焦点深度が得られるという効果が得ら
れる。
【図１】 本発明の実施例１の要部概略図
【図２】 図１の一部分の説明図
【図３】 図１の一部分の説明図
【図４】 図１の一部分の他の実施例の説明図
１ 光源 ２ 楕円ミラー ３ コールドミラー ５，７，１１，１２ レンズ系 ６，８ 光学素子 ９ オプティカルインテグレータ １０ 絞り部材 １４ レチクル １５ 投影光学系 １６ ウエハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−226217（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−283317（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−101148（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−45216（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−369209（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−234848（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 521
Claims (5)
- 【請求項１】 楕円鏡の第１焦点近傍に発光部を配置
し、該発光部からの光束で該楕円鏡を介して該楕円鏡の
第２焦点近傍に該発光部の像を形成し、該発光部の像か
らの光束で複数の微小レンズを２次元的に配列したオプ
ティカルインテグレータを介して被照射面を照明する
際、該楕円鏡とオプティカルインテグレータとの間に入
射光束を所定方向に偏向させる光路中より挿脱可能な光
学素子と、該発光部の像を該オプティカルインテグレー
タの入射面に異った倍率で切換え可能に結像させる結像
系と、該オプティカルインテグレータの入射面又は射出
面近傍に挿脱可能な絞り部材とを配置し、該被照射面上
のパターンに応じて該光学素子、結像系、そして絞り部
材を選択的に切換えて、該オプティカルインテグレータ
の射出面に形成される光強度分布を変更して使用するよ
うにしたことを特徴とする照明装置。 - 【請求項２】 前記光学素子、結像系、そして絞り部材
を選択的に切換えて、該オプティカルインテグレータの
入射面の光強度が中心部分が強い回転対称の第２の状態
と、中心部分に比べて周辺部分に強い領域を有する第１
の状態とを選択するようにしたことを特徴とする請求項
１の照明装置。 - 【請求項３】 楕円鏡の第１焦点近傍に発光部を配置
し、該発光部からの光束で該楕円鏡を介して該楕円鏡の
第２焦点近傍に該発光部の像を形成し、該発光部の像か
らの光束で複数の微小レンズを２次元的に配列したオプ
ティカルインテグレータを介して第１物体面上のパター
ンを照明し、該パターンを投影光学系を介して第２物体
面上に投影露光する際、該楕円鏡とオプティカルインテ
グレータとの間に入射光束を所定方向に偏向させる光路
中より挿脱可能な光学素子と、該発光部の像を該オプテ
ィカルインテグレータの入射面に異った倍率で切換え可
能に結像させる結像系と、該オプティカルインテグレー
タの入射面又は射出面近傍に挿脱可能な絞り部材とを配
置し、該被照射面上のパターンに応じて該光学素子、結
像系、そして絞り部材を選択的に切換えて、該オプティ
カルインテグレータの入射面の光強度分布を変更し、該
投影光学系の瞳面上の光強度分布を調整したことを特徴
とする投影露光装置。 - 【請求項４】 前記光学素子、結像系、そして絞り部材
を選択的に切換えて、該オプティカルインテグレータの
入射面の光強度分布を変更し、該投影光学系の瞳面上の
光強度が中心部分が強い回転対称の第２の状態と中心部
分に比べて周辺部分に強い領域を有する第１の状態とを
選択するようにしたことを特徴とする請求項３の投影露
光装置。 - 【請求項５】 請求項２または３記載の投影露光装置を
用いて、半導体素子を製造することを特徴とする半導体
素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4361591A JP3000502B2 (ja) | 1992-12-29 | 1992-12-29 | 照明装置及びそれを用いた投影露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4361591A JP3000502B2 (ja) | 1992-12-29 | 1992-12-29 | 照明装置及びそれを用いた投影露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06204114A JPH06204114A (ja) | 1994-07-22 |
| JP3000502B2 true JP3000502B2 (ja) | 2000-01-17 |
Family
ID=18474204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4361591A Expired - Lifetime JP3000502B2 (ja) | 1992-12-29 | 1992-12-29 | 照明装置及びそれを用いた投影露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3000502B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3264224B2 (ja) | 1997-08-04 | 2002-03-11 | キヤノン株式会社 | 照明装置及びそれを用いた投影露光装置 |
| JPH11224839A (ja) | 1998-02-04 | 1999-08-17 | Canon Inc | 露光装置とデバイス製造方法、ならびに該露光装置の光学素子クリーニング方法 |
| JP3832984B2 (ja) | 1998-10-27 | 2006-10-11 | キヤノン株式会社 | 露光装置およびデバイス製造方法 |
| US6392742B1 (en) | 1999-06-01 | 2002-05-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Illumination system and projection exposure apparatus |
| WO2010016288A1 (ja) * | 2008-08-08 | 2010-02-11 | 株式会社ニコン | 照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法 |
| JP6951926B2 (ja) * | 2017-06-06 | 2021-10-20 | 株式会社オーク製作所 | 露光装置 |
-
1992
- 1992-12-29 JP JP4361591A patent/JP3000502B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06204114A (ja) | 1994-07-22 |
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