JP3077307B2 - 露光用照明装置 - Google Patents
露光用照明装置Info
- Publication number
- JP3077307B2 JP3077307B2 JP03271502A JP27150291A JP3077307B2 JP 3077307 B2 JP3077307 B2 JP 3077307B2 JP 03271502 A JP03271502 A JP 03271502A JP 27150291 A JP27150291 A JP 27150291A JP 3077307 B2 JP3077307 B2 JP 3077307B2
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Classifications
-
- 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]
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は露光用照明装置に係り，
特に投影露光装置用の照明光学系に関する。近年，半導
体装置の高集積化に伴い，位相シフトマスクやフレック
ス法等のパターン微細化技術において，投影露光装置の
空間的干渉度（σ値）が可変となるような照明系が要求
されている。
特に投影露光装置用の照明光学系に関する。近年，半導
体装置の高集積化に伴い，位相シフトマスクやフレック
ス法等のパターン微細化技術において，投影露光装置の
空間的干渉度（σ値）が可変となるような照明系が要求
されている。
【０００２】
【従来の技術】従来の投影露光装置用の照明光学系は，
装置メーカにより多少の相違があるが，σ値は 0.5〜0.
6 の間の一定値を有するものであった。
装置メーカにより多少の相違があるが，σ値は 0.5〜0.
6 の間の一定値を有するものであった。
【０００３】図５は従来例による照明光学系の構成図で
ある。図において，１は楕円鏡，２はコリメータレン
ズ，３はエタロン等の波長選択フィルタ，４は光束変更
レンズ，５はフライアイレンズ群，６はσ絞り，７はコ
ンデンサレンズ，８はレチクル，９は投影光学系，10は
投影光学系の瞳, 11はウエハである。
ある。図において，１は楕円鏡，２はコリメータレン
ズ，３はエタロン等の波長選択フィルタ，４は光束変更
レンズ，５はフライアイレンズ群，６はσ絞り，７はコ
ンデンサレンズ，８はレチクル，９は投影光学系，10は
投影光学系の瞳, 11はウエハである。
【０００４】フライアイレンズ群５は光源像内の照明の
均一性を向上するために用いられる複眼レンズである。
また, , は楕円鏡１の２つの焦点の位置で，は水
銀灯等の光源位置，はフライアイレンズへの入射位
置，はσ絞り位置（フライアイレンズの出射位置），
はレチクルの位置，は投影光学系の入射瞳の位置で
ある。
均一性を向上するために用いられる複眼レンズである。
また, , は楕円鏡１の２つの焦点の位置で，は水
銀灯等の光源位置，はフライアイレンズへの入射位
置，はσ絞り位置（フライアイレンズの出射位置），
はレチクルの位置，は投影光学系の入射瞳の位置で
ある。
【０００５】この場合，物体と像の関係は，次の４つの
共役関係を持つ。 (1) 水銀灯発光点と焦点 (2) 焦点とσ絞り位置 (3） σ絞り位置と入射瞳位置 (4） フライアイレンズへの入射位置とレチクル面 次に，σ値と解像力の一般的な関係について説明する。
共役関係を持つ。 (1) 水銀灯発光点と焦点 (2) 焦点とσ絞り位置 (3） σ絞り位置と入射瞳位置 (4） フライアイレンズへの入射位置とレチクル面 次に，σ値と解像力の一般的な関係について説明する。
【０００６】σ値はσ絞りの半径ｒと入射瞳の半径Ｒの
比で表される，すなわち， σ＝ｒ／Ｒ． ここで，ｒはレチクルのパターンにσ絞りより光が照射
された場合，投影光学系９のFourier 変換レンズで変換
された光のスペクトルの０次の光の幅を表し，光源像の
大きさに対応している。
比で表される，すなわち， σ＝ｒ／Ｒ． ここで，ｒはレチクルのパターンにσ絞りより光が照射
された場合，投影光学系９のFourier 変換レンズで変換
された光のスペクトルの０次の光の幅を表し，光源像の
大きさに対応している。
【０００７】ここで入射瞳の開口数(NA)が小さいと，０
次光のみ含むため解像度が落ち，開口数が大きいと高次
の光まで含まれるため光の解像度は増す。一般にレンズ
の解像力Ｒe は，光の波長をλ，開口数をNAとすると, Ｒe ＝Ｋλ／NA． で表される。ここにＫは定数で例えば0.8 である。
次光のみ含むため解像度が落ち，開口数が大きいと高次
の光まで含まれるため光の解像度は増す。一般にレンズ
の解像力Ｒe は，光の波長をλ，開口数をNAとすると, Ｒe ＝Ｋλ／NA． で表される。ここにＫは定数で例えば0.8 である。
【０００８】いま，NA＝0.54, λ＝0.365 μｍ(i線) と
すると, Ｒe ＝0.54μｍとなる。パターンが細かくなる
ほど, 入射瞳面上のスペクトルの間隔は広がり, 入射瞳
内に高次の光が含まれなくなるため，σ値を小さくする
必要がある。
すると, Ｒe ＝0.54μｍとなる。パターンが細かくなる
ほど, 入射瞳面上のスペクトルの間隔は広がり, 入射瞳
内に高次の光が含まれなくなるため，σ値を小さくする
必要がある。
【０００９】この後，Fourier 変換された光は投影光学
系９で逆Fourier 変換されてウエハ11上に照射される。
図６は従来のフライアイレンズとσ絞りの平面図であ
る。
系９で逆Fourier 変換されてウエハ11上に照射される。
図６は従来のフライアイレンズとσ絞りの平面図であ
る。
【００１０】図において，斜線部がσ絞り６で，フライ
アイレンズ群５は断面が正方形の個々のフライアイレン
ズで構成される。σ絞り６は，σ値が 0.5〜0.6 の間で
一定値となるような円形の開口を有している。この開口
に大きさ一定の個々のフライアイレンズが集束されて構
成されている。
アイレンズ群５は断面が正方形の個々のフライアイレン
ズで構成される。σ絞り６は，σ値が 0.5〜0.6 の間で
一定値となるような円形の開口を有している。この開口
に大きさ一定の個々のフライアイレンズが集束されて構
成されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では，おおよ
そσ値が一定であるため可変σ技術を用いなければなら
ない微細化技術に対応することができなかった。また,
仮にσ値を変えようとすると，従来はσ絞りの開口径を
変えるだけでフライアイレンズの大きさは一定であった
ため，開口径を小さくした場合開口内のフライアイレン
ズの数は減り，その結果照明の均一性が不十分であっ
た。
そσ値が一定であるため可変σ技術を用いなければなら
ない微細化技術に対応することができなかった。また,
仮にσ値を変えようとすると，従来はσ絞りの開口径を
変えるだけでフライアイレンズの大きさは一定であった
ため，開口径を小さくした場合開口内のフライアイレン
ズの数は減り，その結果照明の均一性が不十分であっ
た。
【００１２】本発明は，σ値を可変にする際に，σ絞り
の開口径を小さくする場合に照明の均一性が阻害されな
いようにし，且つσ値の変更が容易に行えることを目的
とする。
の開口径を小さくする場合に照明の均一性が阻害されな
いようにし，且つσ値の変更が容易に行えることを目的
とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は，１）
照明系の空間的干渉度（σ値）を決定するσ絞りと，該
σ絞りの開口部に集束して配列されたフライアイレンズ
群との組を複数組有し，開口径の小さいσ絞りに対する
個々のフライアイレンズの断面は，開口径の大きいσ絞
りに対する個々のフライアイレンズの断面より小さい露
光用照明装置，あるいは２）前記σ絞りとフライアイレ
ンズ群との組が複数組円周上に配列され，且つ各組が照
明装置の光軸と一致するように所定量だけ移動できる前
記１）記載の露光用照明装置，あるいは３）前記σ絞り
とフライアイレンズ群との組が複数組直線上に配列さ
れ，且つ各組が照明装置の光軸と一致するように所定量
だけ移動できる前記１）記載の露光用照明装置により達
成される。
照明系の空間的干渉度（σ値）を決定するσ絞りと，該
σ絞りの開口部に集束して配列されたフライアイレンズ
群との組を複数組有し，開口径の小さいσ絞りに対する
個々のフライアイレンズの断面は，開口径の大きいσ絞
りに対する個々のフライアイレンズの断面より小さい露
光用照明装置，あるいは２）前記σ絞りとフライアイレ
ンズ群との組が複数組円周上に配列され，且つ各組が照
明装置の光軸と一致するように所定量だけ移動できる前
記１）記載の露光用照明装置，あるいは３）前記σ絞り
とフライアイレンズ群との組が複数組直線上に配列さ
れ，且つ各組が照明装置の光軸と一致するように所定量
だけ移動できる前記１）記載の露光用照明装置により達
成される。
【００１４】
【作用】本発明はσ値を可変にする際，開口径の小さい
σ絞りに対する個々のフライアイレンズの断面を，開口
径の大きいσ絞りに対する個々のフライアイレンズの断
面より小さくし, フライアイレンズの実効数を多くする
（例えば10個以上) ことにより，照明の均一性を得るよ
うにしたものである。
σ絞りに対する個々のフライアイレンズの断面を，開口
径の大きいσ絞りに対する個々のフライアイレンズの断
面より小さくし, フライアイレンズの実効数を多くする
（例えば10個以上) ことにより，照明の均一性を得るよ
うにしたものである。
【００１５】
【実施例】図１(A),(B) は本発明の実施例１の平面図で
ある。図において，斜線部がσ絞り６で，フライアイレ
ンズ群５は断面が正方形の個々のフライアイレンズで構
成される。
ある。図において，斜線部がσ絞り６で，フライアイレ
ンズ群５は断面が正方形の個々のフライアイレンズで構
成される。
【００１６】この場合, σ絞り６の円形開口が小さい図
１(A) においては，個々のフライアイレンズを小さくす
る。また，逆にσ絞り６の円形開口が大きい図１(B) に
おいては，個々のフライアイレンズを大きくする。
１(A) においては，個々のフライアイレンズを小さくす
る。また，逆にσ絞り６の円形開口が大きい図１(B) に
おいては，個々のフライアイレンズを大きくする。
【００１７】σ絞りの半径をｒ，フライアイレンズの断
面（正方形）の一辺をａとすると，フライアイレンズの
実効的な数Ｎは Ｎ＝πｒ2 ／ａ2 ． で表され，照明の均一性を保つためにはＮ＞10が望まし
い。
面（正方形）の一辺をａとすると，フライアイレンズの
実効的な数Ｎは Ｎ＝πｒ2 ／ａ2 ． で表され，照明の均一性を保つためにはＮ＞10が望まし
い。
【００１８】次に, 図２を用いて，σの可変範囲を決定
する条件について述べる。 σ＝ｒ／Ｒ＝sin θc ／sin θor, いま, 投影倍率を１／Ｍ＝１／５, ウエハ側から見た投
影光学系の開口数, 即ち sin θowを0.5 とすると， sin θor＝（１／Ｍ）sin θow σ＝0.2 〜0.7 をカバーするためには, sin θc ＝0.02〜0.07 にすればよい。
する条件について述べる。 σ＝ｒ／Ｒ＝sin θc ／sin θor, いま, 投影倍率を１／Ｍ＝１／５, ウエハ側から見た投
影光学系の開口数, 即ち sin θowを0.5 とすると， sin θor＝（１／Ｍ）sin θow σ＝0.2 〜0.7 をカバーするためには, sin θc ＝0.02〜0.07 にすればよい。
【００１９】図３は本発明の実施例２の平面図である。
この例は，可変σ値を得るために，実施例１により最適
化された個々のフライアイレンズ群とσ絞りの組が回転
軸の回りに配置された照明光学系である。
この例は，可変σ値を得るために，実施例１により最適
化された個々のフライアイレンズ群とσ絞りの組が回転
軸の回りに配置された照明光学系である。
【００２０】回転円板は，σ＝0.2, 0.3, ・・・0.7 の
開口と, 開口径にほぼ比例した断面のフライアイレンズ
群とから構成される。各開口に対応するピンホールは,
フライアイレンズ群とσ絞りの組が駆動可能な機構を有
し, 且つ光軸と一致するように所定量だけ移動させる際
のセンサとして用いられる。
開口と, 開口径にほぼ比例した断面のフライアイレンズ
群とから構成される。各開口に対応するピンホールは,
フライアイレンズ群とσ絞りの組が駆動可能な機構を有
し, 且つ光軸と一致するように所定量だけ移動させる際
のセンサとして用いられる。
【００２１】図４は本発明の実施例３の平面図である。
この例は，可変σ値を得るために，実施例１により最適
化された個々のフライアイレンズ群とσ絞りの組が直線
状に配置された照明光学系である。
この例は，可変σ値を得るために，実施例１により最適
化された個々のフライアイレンズ群とσ絞りの組が直線
状に配置された照明光学系である。
【００２２】実施例３，４によりσ値の変更が簡単にで
きるようになった。
きるようになった。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれぱ，σ絞りの開口径を小さ
くするとき照明の均一性が阻害されることなくσ値を可
変でき，且つσ値の変更が容易に行えるようになった。
くするとき照明の均一性が阻害されることなくσ値を可
変でき，且つσ値の変更が容易に行えるようになった。
【００２４】この結果，投影露光プロセスの微細化に寄
与することができた。
与することができた。
【図１】 本発明の実施例１の平面図
【図２】 σの可変範囲を決定する条件の説明図
【図３】 本発明の実施例２の平面図
【図４】 本発明の実施例３の平面図
【図５】 従来例による照明光学系の構成図
【図６】 従来のフライアイレンズとσ絞りの平面図
１ 楕円鏡 ２ コリメータレンズ ３ 波長選択フィルタ ４ 光束変更レンズ ５ フライアイレンズ群 ６ σ絞り ７ コンデンサレンズ ８ レチクル ９ 投影光学系 10 投影光学系の瞳 11 ウエハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−155843（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−180019（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−165023（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−33913（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−305601（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−45217（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−144831（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 521
Claims (3)
- 【請求項１】 照明系の空間的干渉度（σ値）を決定す
るσ絞りと，該σ絞りの開口部に集束して配列されたフ
ライアイレンズ群との組を複数組有し，開口径の小さい
σ絞りに対する個々のフライアイレンズの断面は，開口
径の大きいσ絞りに対する個々のフライアイレンズの断
面より小さいことを特徴とする露光用照明装置。 - 【請求項２】 前記σ絞りとフライアイレンズ群との組
が複数組円周上に配列され，且つ各組が照明装置の光軸
と一致するように所定量だけ移動できることを特徴とす
る請求項１記載の露光用照明装置。 - 【請求項３】 前記σ絞りとフライアイレンズ群との組
が複数組直線上に配列され，且つ各組が照明装置の光軸
と一致するように所定量だけ移動できることを特徴とす
る請求項１記載の露光用照明装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03271502A JP3077307B2 (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 露光用照明装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03271502A JP3077307B2 (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 露光用照明装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05109603A JPH05109603A (ja) | 1993-04-30 |
| JP3077307B2 true JP3077307B2 (ja) | 2000-08-14 |
Family
ID=17500955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03271502A Expired - Fee Related JP3077307B2 (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 露光用照明装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3077307B2 (ja) |
-
1991
- 1991-10-18 JP JP03271502A patent/JP3077307B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05109603A (ja) | 1993-04-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000516 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090616 Year of fee payment: 9 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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