JP3044778B2 - 投影露光装置および投影露光方法 - Google Patents

投影露光装置および投影露光方法

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JP3044778B2
JP3044778B2 JP2307977A JP30797790A JP3044778B2 JP 3044778 B2 JP3044778 B2 JP 3044778B2 JP 2307977 A JP2307977 A JP 2307977A JP 30797790 A JP30797790 A JP 30797790A JP 3044778 B2 JP3044778 B2 JP 3044778B2
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • 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
    • G03F7/70216Mask projection systems

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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

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体等回路パターン転写に使用される投影
型露光装置に関し、特に、ホールパターンの転写に好適
な投影型露光装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来のこの種の投影露光装置の1つとして、照明光学
系の瞳面で輪帯状の照明光量分布とするか、又は投影光
学系の瞳面付近に輪帯状の透過部を有する空間フィルタ
ーを使用する装置が特開平2−166717号公報等で提案さ
れている。
ここで投影光学系の瞳面(絞り面)付近に、輪帯状の
透過部を有する空間フィルターを設けた場合の効果につ
いて、第8図、第9図を用いて簡単に説明する。
第8図(a)は、瞳に空間フィルターを持たない投影
光学系の略図であって、フォトマスク9に描画されたホ
ールパターン10からの回折光は、投影光学系11の瞳面12
a上で、L82に示す如き、光量分布を示す。このとき、ウ
エハー13上に生じるホールパターン10の像は回折光L82
の振幅分布のフーリエ変換の2乗で表わされるが、ホー
ルパターン10の径がほぼ投影光学径の解像限界程度以下
であると、第8図(b)に示す光量分布L84がウェハ13
上での光量分布となる。
この光量分布はいわゆる第1種ベッセル関数の2乗と
なっており、光量のピークから暗点までの距離αは1.22
×λ/(2×N.A)(λは露光波長、N.Aは投影光学系の
開口数)である。
第9図(a)は投影光学系の瞳面に輪帯状の透過部を
持つ空間フィルター12を設けた光学系の略図である。こ
のとき、輪帯の外側の径は、瞳の径と同一としてある。
第9図(b)はこのときの、ウェハ13上での微小ホール
パターン10の像を表わす。
第9図(a)の空間フィルター12を設けることによ
り、像のピークから暗点までの距離が短くなる、すなわ
ち、像の分布の広さが小さくなる。このことは、アポダ
イゼーションとして広く知られている。
また、このとき、同時に焦点深度の増大の効果も得ら
れる。
また、露光中に、露光されるべきウェハを、投影光学
系の光軸方向の複数位置に移動して多重露光すること
で、特にホールパターンにおいて実用上の焦点深度を増
大させる露光装置も提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら従来の如き装置では、光の回折現象及び
焦点深度等の関係で、0.7λ/N.A(λは露光波長、NAは
投影光学系の開口数)の大きさのパターンが、実用的な
最小パターンサイズとなっていた。
照明光量を、照明光学系中の瞳で輪帯とした装置にお
いてもこの最小パターンサイズは改善されない。
投影光学系の瞳面に輪帯状透過部を持つ空間フィルタ
ーを有する装置においては、この最小パターンサイズを
より微細化することは可能であるが、一方、フォトマス
ク上のパターンサイズと、投影されたウェハ上のパター
ンサイズ(光量)のリニアリティーが悪くなる等の問題
があった。以下にその理由を示す。
第4〜7図は前述の第8図と同様に瞳面に、輪帯状の
透過部を設けた投影光学系の例である。
第4図、及び第6図は、フォトマスク9上のホールパ
ターン10は、十分小さく、従ってホールパターン10によ
る回折光L41、L61の広がり角は大きい。
第5図及び第7図はフォトマスク9上のホールパター
ン10は十分大きく、従ってホールパターン10による回折
光L51、L71の広がり角は小さい。
回折光の広がりはホールパターンの径(又は幅)をd
とすると、ほぼ±λ/d〔rad〕で与えられる。
第4図及び第5図は、いわゆるσ値(投影光学系の瞳
の大きさに対する光源像の大きさで、通常、0<σ≦で
表される)の小さな照明系からの照明光(L40、L50)に
よってマスク9を照明した場合であり、ホールパターン
10による回折光L41、L51はそれぞれ、ホールパターン10
の大きさに応じた広がり角で広がる。投影光学系11の瞳
におかれた空間フィルター12上での回折光の強度分布
は、それぞれL42、及びL52となる。これより明らかなよ
うに、小さなホールパターンの像は暗いながらウェハ13
に投影されるが、大きなホールパターンの像は、回折光
がほとどすべて空間フィルター12で遮光されるため、ウ
ェハ13に投影されることがない。従って、輪帯状の透明
部をもつ空間フィルターを投影光学系11の瞳面に設けた
場合、微細なホールパターンの転写には向くが、それと
同時に大きなホールパターンを転写することはできない
ことがわかる。
第6図及び第7図は、照明光学系中の瞳面にできる光
源像を輪帯状にしたときに得られる照明光(L60、L70)
によってマスク9を照明した場合である。第7図に示す
大きなホールパターンの場合、投影レンズ11の瞳面にお
ける回折光の強度分布L72は、空間フィルター12の輪帯
状の開口部とほぼ一致し、従ってウェハ13上には大きな
ホールパターンの像が転写される。
一方、第6図に示す小さなホールパターンの場合、回
折光は投影レンズ11の瞳面で大きく広がった強度分布L6
2となり、空間フィルター12の輪帯部を透過する光量は
きわめて少なく、もたウェハ13に到達する光束の実質的
な開口数も小さくなるため、ウェハ13上には、本来投影
されるべきパターンより、ボヤけた(広がった)、且つ
きわめて暗い像が転写されることとなってしまう。この
様子を第10図に示す。第10図中、L100は一様な照明光、
L102は瞳面における強度分布、L103はウェハ13への結像
に寄与する光束、L104は像の強度分布を表す。
また、もしこの両者を同時に満たす照明、即ちσ値が
1に近い様な照明を行なった場合にも、、微細ホールパ
ターンの像はきわめて暗く(強度が小さく)、大きなホ
ールパターンの像は明るい(強度が大きい)という問題
は、同様に発生してしまう。
このときウェハ13上に塗布されたポジ型フォトレジス
トでは大きなホールパターンに合わせて露光量を決める
と大きなホールパターンのみが形成され、小さなホール
パターンは光量不足のため形成されない。また小さなホ
ールパターンに合わせ露光量を増せば、大きなパターン
の径(幅)は光量の増大に伴なってさらに大きくなって
しまう。
また、露光中に、ウェハを光軸方向の複数位置に移動
させては同一パターンを多重露光する装置では、特にホ
ールパターンの焦点深度を増大する効果はあっても、最
小パターンサイズをより微細化する、すなわち、解像度
を向上させることは原理的に不可能であった。
本発明はこの様は従来の技術に鑑みてなされたもの
で、特にホールパターンの転写について、解像度の高
い、かつ焦点深度の大きい投影型露光装置の実現を目的
とする。
〔課題を解決する為の手段〕
上記目的の為に、本発明の請求項1に記載した第1の
投影露光装置では、マスク(9)に照明光を照射する照
明光学系(3〜8)と、マスクに形成されたパターンの
像を基板(13)上に投影するための投影光学系(11)
と、照明光学系中のマスクのパターンに対するフーリエ
変換面(照明光学系の瞳面)、もしくはその近傍の面内
における照明項の光量分布を、照明光学系の光軸を中心
とする半径rのほぼ円形の内側の第1領域(5c)と、
光軸を中心とする半径rのほぼ円形と半径r(但し
≦r<r)のほぼ円形とで囲まれたほぼ輪帯状
の第2領域(5e)とで強くするとともに、第1領域内の
光量を第2領域内の光量に対してほぼ2倍程度以上大き
くする光学部材(5)と、投影光学系中のマスクのパタ
ーンに対するフーリエ変換面(投影光学系の瞳面)、も
しくはその近傍の面に配置された、輪帯状の透過部を持
つ空間フィルター(12)とを設けることとした。
さらに、第1の投影露光装置では、照明光学系中のフ
ーリエ変換面(瞳面)と投影光学系中のフーリエ変換面
(瞳面)とは結像関係にあって、その結像倍率をM、空
間フィルター(12)の輪帯状の透過部の内径をra、外径
をrbとすると、第2領域(5e)の半径r、rを、r
=ra/M、r=rb/Mなる関係に定めることが望まし
い。また、空間フィルター(12)はその輪帯状の透過部
の内径(ra)が、外径(rb)の0.5〜0.8倍程度に定めら
れていることが望ましい。さらに、空間フィルター(1
2)を冷却あるいは温調するために、その空間フィルタ
ーに温度制御された流体を供給する供給手段(12h)を
設けるようにしてもよい。
また、本発明の請求項5に記載した第2の投影露光装
置では、照明光を発生する光源(1)と、この光源から
の照明光をマスク(9)に照射するとともに、マスクの
パターン面、のフーリエ変換面(瞳塩)もしくはその近
傍面における照明光の強度(光量分布)を、光軸を中心
とするほぼ輪帯状の領域(内径r、外径r)内で弱
くする照明光学系(3〜8)と、マスクのパターンの像
を基板(13)上に投影するための投影光学系(11)と、
投影光学系内のマスクのパターン面に対するフーリエ変
換面(投影光学系の瞳面)もしくはその近傍に配置さ
れ、ほぼ円形状の遮光部を持つ空間フィルター(12)と
を設けることとした。
さらに、第2の投影露光装置では、照明光学系内のフ
ーリエ変換面(瞳面)もしくはその近傍に配置され、内
径r、外径rの輪帯状の遮光部、又は半透過部(例
えば、照明光が通る透過部(5e)の透過率の1/2程度以
下)を持つ空間フィルター(5)を設けるようにしても
よい。また、投影光学系(11)内の空間フィルター(1
2)は、円形状の遮光部の半径(ra)がその外側の透過
部の半径(rb)の0.5〜0.8倍程度に定められていること
が望ましい。
また、本発明の請求項11に記載した第3の投影露光装
置は、マスク(9)に形成されたホールパターンの像を
基板(13)上に投影することによってその基板を露光す
るものである。そして、この第3の投影露光装置では、
ホールパターンが形成されたマスクに照明光を照射する
ための照明光学系(3〜8)と、ホールパターンの像を
基板上に投影するための投影光学系(11)と、投影光学
系内のマスクのパターン面に対するフーリエ変換面(瞳
面)もしくはその近傍面に配置され、投影光学系の光軸
を含むその光軸近傍の所定領域(例えば半径raの円形領
域)で基板への光を制限するとともに、その所定領域の
半径が、所定領域の外側で照明光が透過する外側領域
(例えば内径ra、外径rbの輪帯領域)の外径の0.5〜0.8
倍程度に定められる空間フィルター(12)とを設け、基
板上へのホールパターン像の投影中に、空間フィルター
(12)により投影光学系内のマスクのパターン面に対す
るフーリエ変換面(瞳面)もしくはその近傍面内の所定
領域で基板への光を制限するとともに、投影光学系の光
軸方向に投影光学系の結像面と基板とを相対移動するこ
ととした。
さらに、第3の投影露光装置では、空間フィルター
(12)はその外側領域の外径(rb)がホールパターンの
サイズに応じて決定されることが望ましい。なお、その
外側領域の外径が投影光学系の瞳面の半径と一致してい
てもよい。また、空間フィルター(12)を冷却あるいは
温調するために、その空間フィルターに温度制御された
流体を供給する供給手段(12h)を設けるようにしても
よい。さらに、マスクと基板とを投影光学系に対して走
査するステップスキャン方式で基板の露光を行う投影露
光装置であってもよい。
また、本発明の請求項8に記載した投影露光方法は、
照明光学系(3〜8)からの照明光によりマスク(9)
を照明するとともに、マスクに形成されたホールパター
ンの像を投影光学系(11)を介して基板(13)上に投影
することによってその基板を露光するものである。そし
て、基板上へのホールパターン像の投影中に、投影光学
系内のマスクのパターン面に対するフーリエ変換面(瞳
面)もしくはその近傍面内の、投影光学系の項軸を含む
その光軸近傍の所定領域(例えば半径raの円形領域)で
基板への光を制限するとともに、投影光学系の光軸方向
に投影光学系の結像面と基板とを相対移動し、かつその
所定領域の半径を、所定領域の外側で照明光が通過する
外側領域(例えば内径ra、外径rbの輪帯領域)の外径の
0.5〜0.8倍程度に定めるものである。
さらに、本発明の投影露光方法では、ホールパターン
の大きさに応じてその外側領域の外径(rb)を定めるこ
とが望ましい。また、マスクと基板とを投影光学系に対
して走査するステップスキャン方式で基板の露光を行う
ようにしてもよい。
[作用] 本発明による投影露光装置では、照明光学系内のフー
リエ変換面(瞳面)もしくはその近傍での照明光量の分
布は、前述のσ値が小さい照明系(半径r内のほぼ円
形の第1領域)と、輪帯状の照明系(半径rからr
の輪帯状の第2領域)とを同時に誓ったときの和として
表される。但し、輪帯状の照明系からの照明光量は、σ
値の小さな照明系からの照明光量に比べ半分以下であ
る。
このため、特に微細なホールパターンと大きなホール
パターンとが形成されるマスクを用いて基板(ウェハ)
の露光を行っても、σ値の小さな照明系を使ったときと
等価な半径r内のほぼ円形部からの照明光により、微
細なホールパターンの像が基板上に投影され、輪帯状の
照明系を使ったときと等価な半径r〜rのほぼ輪帯
部からの照明光により、大きなホールパターンの像が基
板上に投影される。さらに、半径rのほぼ円形部から
の照明光量は、半径r〜rのほぼ輪帯部からの照明
光量に比べて少なくとも2倍以上であり、従来のσ値が
1に近い露光装置で問題となっていた微細パターンと大
きなパターンとの光量比の相違は解消される。
また、前述の通り投影光学系内のフーリエ変換面(瞳
面)もしくはその近傍に設けた輪帯状の空間フィルター
により、解像度が向上し、焦点深度が増大する効果は本
発明においても同様に得られる。
また、本発明による別の投影露光装置では、投影光学
系を介してホールパターンの像を基板上に転写するため
に、投影光学系内のフーリエ変換面(瞳面)もしくはそ
の近傍面内の、投影光学系の光軸を含むその光軸近傍の
所定領域で基板への光を制限するとともに、所定領域の
半径raをその外側領域の外径rbの0.5〜0.8倍程度に定め
る。これは、半径raが外径rbに対して0.5以下である
と、ホールパターンの解像度向上、及び焦点深度増大の
効果が減少し、0.8以上であると、本来のホールパーン
の周囲で、回折によるサブピークが増大してホールパタ
ーンの像質を劣化させるためである。このため、ホール
パターンの高解像度、かつ大焦点深度で基板上に転写す
ることができる。さらに、基板上へのホールパターン像
の投影中に、投影光学系の光軸方向に結像面と基板とを
相対移動するので、焦点深度の更なる増大を図ることが
できる。
〔実施例〕
第1図は本発明の実施例による投影露光装置の構成を
示す略図であって、水銀ランプ1より発する照明光は、
楕円鏡2、ミラー3により反射され、リレーレンズ4に
至る。リレーレンズ4を透過した照明光は、照明光学系
4〜8中の、フォトマスク9のフーリエ変換面に設けら
れた空間フィルター5により一部遮光される。第2図
は、空間フィルター5を光軸方向から見た図であり、中
心0(光軸が通る点)から半径rの円内5cと、中心0
から半径rとrまでの間の輪帯部5eは透過部となっ
ており、他の部分は遮光部(斜線部)である。このと
き、中心の円内5cからの透過光量が、輪帯部5eからの透
過光量に比べて、少なくとも2倍以上である様に、両者
の面積比を決定する。
あるいは第1図に示す如く、輪帯部5eには、減光部材
(NDフィルター等)5fを設けて、輪帯部5eからの透過光
量を減少させても良い。
また、空間フィルター5の遮光部は、遮光部材5fを含
めた輪帯部5eの透過率の1/2程度以下であれば透過率を
有していても良い。
空間フィルター5を透過した照明光は、ゴンデンサー
レンズ6,8、ミラー7によりフォトマスク9に照射され
る。
フォトマクク9を透過した光(回折光)は、片側、又
は両側テレセントリックな投影光学系11により、ウェハ
13上に集光され、フォトマスク9上のパターンはウェハ
13上に塗布されたレジストを感光させる。
投影光学系11の瞳面(絞りの位置)には輪帯状の透過
部を有する空間フィルター12が設けられており、この空
間フィルター12の位置は、照明光学系中の空間フィルタ
ー5と共役になっている。従って、投影光学系11による
ウェハ13の露光は、ケーラー照明法によって行われる。
第3図は輪帯状の空間フィルター12を光軸方向から見
た図である。
輪帯状の透過部の内円の半径ra及び外円の半径rbはウ
ェハ13上に転写されるホールパターンの最小サイズによ
り決定する。ホールパターン系が小さい程半径rbを大き
くとり、ホールパターン径が大きい程半径rbを小さくす
ることが望ましい。また、半径raは半径rbの0.5〜0.8倍
程度とする。半径raが半径rbに対して0.5以下である
と、ホールパターンの解像度向上、及び焦点深度増大の
効果は減少する。また、0.8以上であると、本来のホー
ルパターンの周囲の、回折によるサブピークが増大し、
ホールパターンの像質を劣化させる。尚、半径rbは、投
影光学系11の瞳面の半径と一致していても構わない。
ところで照明光学系中の瞳面と、投影光学系中の瞳面
とは結像関係となっている。この結像倍率をMとすると
き、照明光学系の瞳面の空間フィルター5の輪帯状の透
過部5eの内径rと外径rはそれぞれ、 r=ra/M………(1) r=rb/M………(2) 関係にすると良い。
このとき、照明光学系中の瞳面の空間フィルター5の
輪帯状の透過部5eを透過し、且つ、フォトマスク9上の
大きなパターンを透過した回折光はほぼすべて、投影光
学系の瞳面の空間フィルター12を透過できる。
あるいは、先の(1)、(2)式の関係から、径
、rの値を故意にずらすことにより、上記の大き
なパターンを透過した回折光を減少させ、ウェハ13上に
おける大きなホールパターン像と小さなホールパターン
像との光量比を制御しても良い。
照明光学系及び投影光学系中に設ける空間フィルター
5、12は、透明基板上に、金属膜等をパターニングした
ものでも良く、また、金属等の薄板より、透過部分を穴
開けしたものでも良い。
第11図は、空間フィルター12の変形例である。第11図
に示す様に、内径r、外径rの輪帯状の透過部の一
部に、遮光部120A,120B,120C,120Dがあっても本発明の
効果は損なわれることはない。第11図の様な構成とする
と、金属等の薄板より透過部分を穴開けした空間フィル
ターが容易に実現できる。
第12図は、第11図に示した空間フィルターに冷却部材
を設けた例である。
冷却装置12hより送り出される冷却用流体(気体、液
体等)は、冷却パイプ12gにより空間フィルター遮光部
分を冷却する。冷却パイプ12gは、すべて空間フィルタ
ー12の遮光部上にのみ付着しており、透過部へ悪影響を
およぼすことはない。
なお、この様な冷却パイプ12gは、空間フィルター12
の光照射側(光源側)と反対側(ウェハ側)の面に設け
ると良い。
冷却部材により空間フィルター12、または空間フィル
ター5を冷却、あるいは温調することにより、空間フィ
ルター12(又は5)の、光吸収による温度上昇を防止で
きる。従って空間フィルターの温度上昇による投影光学
系各部の温度上昇を防ぐことができ、温度上昇による焦
点位置や、倍率、ディストーション等のずれを防止でき
る。尚、冷却部材としては、空間フィルター12に温度制
御された気体を吹きつけるだけでも良い。
本実施例では、照明光学系の瞳面近傍で、前記の光量
分布を作り出す光学部材として空間フィルター5を使用
したが、他の部材を用いても良い。例えば楕円鏡2の焦
点距離を、中心部と周辺部で異なる様にし、中心からの
反射光束は半径r内に、周辺からの反射光束は半径r
〜rの輪帯部に集光するようにしても良い。その
他、空間フィルター5に達する照明光束の分布をフィル
ター5の半径方向に変化させるように、光源1とフィル
ター5の間に同心状のNDフィルターを別設してもよい。
また、光源として水銀ランプの代わりに他の輝線ラン
プやレーザーを用いても良い。
また、従来報告されている、露光中にウェハを光軸方
向の複数位置に移動する露光方法、あるいは、ウェハを
連続的に光軸方向に移動する露光方法を各実施例に示し
た露光装置に適用し、焦点深度をさらに増大させても良
い。また、本発明はステップアンドリピート方式のステ
ッパー以外に、等倍、又は縮小投影系を備え、マスクと
ウェハとが投影系に対して相対走査されるステップスキ
ャン方式においても同様に応用できる。ところで、マス
ク9とウェハ13とのアライメントのためには、投影光学
系を介してウェハ13上のアライメントマークを検出する
必要がある。ウェハ13上のマーク検出には各種の方式が
あるが、露光用の照明光と異なる波長のレーザ光やラン
プ放射光を用いるものが実用化されている。このような
マーク検出系は、アライメントセンサと呼ばれ、非露光
波長の照明光をマーク検出に使う場合、投影レンズ11の
瞳面に設けた空間フィルター12の透過部形状によって
は、アライメント用の照明光やウェハマークからの検出
光が遮光(又は減光)されてしまうことがある。そこで
投影レンズ11の瞳面の空間フィルター12として、薄膜
(誘電体多層膜等)をガラス(石英)板に所望の遮光形
状に合わせて蒸着して、シャープカットフィルターと
し、露光用照明光の波長(短波長)はカットしてアライ
メント用の照明光や検出光の波長(長波長)は全面で高
い透過率を有するようにする。このようにすると、別波
長アライメントセンサの光学的な設計は従来と同じにす
ることができるといった利点がある 〔発明の効果〕 以上の様に本発明によれば、半導体回路パターン、特
にホールパターンの解像度が向上し、焦点深度を増大さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例による投影露光装置の構成を示
す図、第2図は照明光学系中に配置される空間フィルタ
ーの形状を示す平面図、第3図は投影光学系中に配置さ
れる空間フィルターの形状を示す平面図、第4図、第5
図、第6図、第7図は投影光学系内に空間フィルターを
配置して、照明光の入射状態と、レチクル(マスク)上
のパターンサイズとを変えたときの露光の様子を示す
図、第8図、第9図、第10図は従来の技術による投影露
光の様子を示す図、第11図、第12図は本発明の実施例に
好適な空間フィルターの変形例を示す平面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 1……光源、5……空間フィルター、5c……円形透過
部、5e……輪帯状透過部、9……フォトマスク(レチク
ル)、11……投影レンズ、12……空間フィルター、13…
…ウェハ。
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 G03F 7/20

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マスクに照明光を照射する照明光学系と、 前記マスクに形成されたパターンの像を基板上に投影す
    るための投影光学系と、 前記照明光学系中の前記マスクとパターンに対するフー
    リエ変換面、もしくはその近傍の面内における前記照明
    光の光量分布を、前記照明光学系の光軸を中心とする半
    径rのほぼ円形の内側の第1領域と、前記光軸を中心
    とする半径rのほぼ円形と半径r(但しr≦r
    <r)のほぼ円形とで囲まれたほぼ輪帯状の第2領域
    とで強くするとともに、前記第1領域内の光量を前記第
    2領域内の光量に対してほぼ2倍程度以上大きくする光
    学部材と、 前記投影光学系中の前記マスクのパターンに対するフー
    リエ変換面、もしくはその近傍の面に配置された、輪帯
    状の透過部を持つ空間フィルターと、 を備えることを特徴とする投影露光装置。
  2. 【請求項2】前記照明光学系中のフーリエ変換面と前記
    投影光学系中のフーリエ変換面とは結像関係にあって、
    その結像倍率をM、前記空間フィルターの輪帯状の透過
    部の内径をra、外径をrbとすると、前記第2領域の半径
    、rを、 r=ra/M、r=rb/Mなる関係に定めることを特徴と
    する請求項1に記載の投影露光装置。
  3. 【請求項3】前記空間フィルターは、前記輪帯状の透過
    部の内径が、外径の0.5〜0.8倍程度に定められているこ
    とを特徴とする請求項1に記載の投影露光装置。
  4. 【請求項4】前記空間フィルターを冷却あるいは温調す
    るために、前記空間フィルターに温度制御された流体を
    供給する供給手段をさらに備えることを特徴とする請求
    項1に記載の投影露光装置。
  5. 【請求項5】照明光を発生する光源と、 該光源からの照明光をマスクに照射するとともに、前記
    マスクのパターン面のフーリエ変換面もしくはその近傍
    面における前記照明光の強度を光軸を中心とするほぼ輪
    帯状の領域内で弱くする照明光学系と、 前記マスクのパターンの像を基板上に投影するための投
    影光学系と、 前記投影光学系内の前記マスクのパターン面に対するフ
    ーリエ変換面もしくはその近傍に配置され、ほぼ円形状
    の遮光部を持つ空間フィルターと、 を備えることを特徴とする投影露光装置。
  6. 【請求項6】前記照明光学系は、前記フーリエ変換面も
    しくはその近傍に配置され、輪帯状の遮光部、又は半透
    過部を持つ空間フィルターをさらに有することを特徴と
    する請求項5に記載の投影露光装置。
  7. 【請求項7】前記空間フィルターは、前記円形状の遮光
    部の半径がその外側の透過部の半径の0.5〜0.8倍程度に
    定められていることを特徴とする請求項5に記載の投影
    露光装置。
  8. 【請求項8】照明光学系からの照明光によりマスクを照
    明するとともに、該マスクに形成されたホールパターン
    の像を投影光学系を介して基板上に投影することによっ
    て前記基板を露光する投影露光方法において、 前記ホールパターンが形成されたマスクを照明し、 前記基板上への前記ホールパターン像の投影中に、前記
    投影光学系内の前記マスクのパターン面に対するフーリ
    エ変換面もしくはその近傍面内の、前記投影光学系の光
    軸を含むその光軸近傍の所定領域で前記基板への光を制
    限するとともに、前記投影光学系の光軸方向に前記投影
    光学系の結像面と前記基板とを相対移動し、前記所定領
    域の半径を、前記所定領域の外側で前記照明光が通過す
    る外側領域の外径の0.5〜0.8倍程度に定めることを特徴
    とする投影露光方法。
  9. 【請求項9】前記ホールパターンの大きさに応じて前記
    外側領域の外径を定めることを特徴とする請求項8に記
    載の投影露光方法。
  10. 【請求項10】前記マスクと前記基板とを前記投影光学
    系に対して走査するステップスキャン方式で前記基板の
    露光を行うことを特徴とする請求項8に記載の投影露光
    方法。
  11. 【請求項11】マスクに形成されたホールパターンの像
    を基板上に投影することによって前記基板を露光する投
    影露光装置において、 前記ホールパターンが形成されたマスクに照明光を照射
    するための照明光学系と、 前記ホールパターンの像を前記基板上に投影するための
    投影光学系と、 前記投影光学系内の前記マスクのパターン面に対するフ
    ーリエ変換面もしくはその近傍面に配置され、前記投影
    光学系の光軸を含むその光軸近傍の所定領域で前記基板
    への光を制限するとともに、前記所定領域の半径が、前
    記所定領域の外側で前記照明光が通過する外側領域の外
    径の0.5〜0.8倍程度に定められる空間フィルターとを備
    え、 前記基板上への前記ホールパターン像の投影中に、前記
    空間フィルターにより前記投影光学系内の前記マスクの
    パターン面に対するフーリエ変換面もしくはその近傍面
    内の前記所定領域で前記基板への光を制限するととも
    に、前記投影光学系の光軸方向に前記投影光学系の結像
    面と前記基板とを相対移動することを特徴とする投影露
    光装置。
  12. 【請求項12】前記空間フィルターは、前記外側領域の
    外径が前記ホールパターンのサイズに応じて決定される
    ことを特徴とする請求項11に記載の投影露光装置。
  13. 【請求項13】前記外側領域の外径が前記投影光学系の
    瞳面の半径と一致していることを特徴とする請求項11に
    記載の投影露光装置。
  14. 【請求項14】前記空間フィルターを冷却あるいは温調
    するために、前記空間フィルターに温度制御された流体
    を供給する供給手段をさらに備えることを特徴とする請
    求項11に記載の投影露光装置。
  15. 【請求項15】前記マスクと前記基板とを前記投影光学
    系に対して走査するステップスキャン方式で前記基板の
    露光を行うことを特徴とする請求項11に記載の投影露光
    装置。
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