JP3102076B2 - 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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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination 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
【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を技術まで達
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を技術まで達
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てきた。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てきた。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持っていることが
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持っていることが
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
スクの一部分に、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Ｌｅｖｅｎｓｏ
ｎ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
スクの一部分に、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Ｌｅｖｅｎｓｏ
ｎ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
その都度適用し、即ち最大２０を越える工程数を有する
集積回路製造工程に対応する為、従来型の照明系と高解
像型の照明系を目的に応じて光束の有効利用を図りつつ
容易に切り替えることができ、高い解像力が容易に得ら
れる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
その都度適用し、即ち最大２０を越える工程数を有する
集積回路製造工程に対応する為、従来型の照明系と高解
像型の照明系を目的に応じて光束の有効利用を図りつつ
容易に切り替えることができ、高い解像力が容易に得ら
れる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、放
射源と、該放射源からの単一のコヒーレントビームを複
数のビームに振幅分割し該複数のビーム間に該コヒーレ
ントビームの可干渉距離以上の光路長差を付与するイン
コヒーレント化光学系と、該インコヒーレント化光学系
からの前記複数のビームを受けて２次光源を形成する光
学式インテグレーターと、該光学式インテグレーターが
形成する２次光源からの２次ビームを被照明面へ向ける
集光光学系とを有し、前記インコヒーレント化光学系に
より、前記複数のビームの各中心ビームの入射位置が前
記光学式インテグレーターの光軸に関して互いにほぼ対
称になるよう前記複数のビームを前記光学式インテグレ
ーターに入射せしめる照明装置において、前記放射源と
前記インコヒーレント化光学系の間にアフォーカル系を
設け、該アフォーカル系の角倍率を変えることにより前
記光学式インテグレーター上に入射する前記複数のビー
ムの個々の断面を変化させ、前記２次光源の強度分布を
調整することを特徴としている。
射源と、該放射源からの単一のコヒーレントビームを複
数のビームに振幅分割し該複数のビーム間に該コヒーレ
ントビームの可干渉距離以上の光路長差を付与するイン
コヒーレント化光学系と、該インコヒーレント化光学系
からの前記複数のビームを受けて２次光源を形成する光
学式インテグレーターと、該光学式インテグレーターが
形成する２次光源からの２次ビームを被照明面へ向ける
集光光学系とを有し、前記インコヒーレント化光学系に
より、前記複数のビームの各中心ビームの入射位置が前
記光学式インテグレーターの光軸に関して互いにほぼ対
称になるよう前記複数のビームを前記光学式インテグレ
ーターに入射せしめる照明装置において、前記放射源と
前記インコヒーレント化光学系の間にアフォーカル系を
設け、該アフォーカル系の角倍率を変えることにより前
記光学式インテグレーター上に入射する前記複数のビー
ムの個々の断面を変化させ、前記２次光源の強度分布を
調整することを特徴としている。
【００１５】又該照明装置を用いた投影露光装置は、放
射源と、該放射源からの単一のコヒーレントビームを複
数のビームに振幅分割し該複数のビーム間に該コヒーレ
ントビームの可干渉距離以上の光路長差を付与するイン
コヒーレント化光学系と、該インコヒーレント化光学系
からの前記複数のビームを受けて２次光源を形成する光
学式インテグレーターと、該光学式インテグレーターが
形成する２次光源からの２次ビームでレチクルを照明す
る集光光学系と、該２次ビームで照明されたレチクルの
回路パターンの像をウエハー上に投影する投影光学系と
を有し、前記インコヒーレント化光学系により、前記複
数のビームの各中心ビームの入射位置が前記光学式イン
テグレーターの光軸に関して互いにほぼ対称になるよう
前記複数のビームを前記光学式インテグレーターに入射
せしめる投影露光装置において、前記放射源と前記イン
コヒーレント化光学系の間にアフォーカル系を設け、該
アフォーカル系の角倍率を変えることにより前記光学式
インテグレーター上に入射する前記複数のビームの個々
の断面形状を変化させ、前記２次光源の強度分布を調整
することを特徴としている。
射源と、該放射源からの単一のコヒーレントビームを複
数のビームに振幅分割し該複数のビーム間に該コヒーレ
ントビームの可干渉距離以上の光路長差を付与するイン
コヒーレント化光学系と、該インコヒーレント化光学系
からの前記複数のビームを受けて２次光源を形成する光
学式インテグレーターと、該光学式インテグレーターが
形成する２次光源からの２次ビームでレチクルを照明す
る集光光学系と、該２次ビームで照明されたレチクルの
回路パターンの像をウエハー上に投影する投影光学系と
を有し、前記インコヒーレント化光学系により、前記複
数のビームの各中心ビームの入射位置が前記光学式イン
テグレーターの光軸に関して互いにほぼ対称になるよう
前記複数のビームを前記光学式インテグレーターに入射
せしめる投影露光装置において、前記放射源と前記イン
コヒーレント化光学系の間にアフォーカル系を設け、該
アフォーカル系の角倍率を変えることにより前記光学式
インテグレーター上に入射する前記複数のビームの個々
の断面形状を変化させ、前記２次光源の強度分布を調整
することを特徴としている。
【００１６】この他本発明の照明装置を用いた半導体デ
バイスの製造方法としては、前記放射源からの単一のほ
ぼ平行なコヒーレントビームを複数のビームに振幅分割
し該複数のビーム間に該コヒーレントビームの可干渉距
離以上の光路長差を付与し、該複数のビームを該複数の
ビームの各中心ビームの入射位置が光軸に関して互いに
ほぼ対称になるよう２次光源形成部材上に入射させ、該
２次光源形成部材が該複数のビームで形成する２次光源
からの２次ビームで回路パターンを照明し、該回路パタ
ーンの像をウエハー上に投影して該ウエハーに転写する
ことにより半導体デバイスを製造する方法において、最
小線幅が相対的に大きな回路パターンを照明する際と最
小線幅が相対的に小さな回路パターンを照明する際の各
々で、前記２次光源形成部材の光入射面上に中心強度が
周辺強度よりも大きいかほぼ均一な光強度分布を形成す
る第１の状態と前記２次光源形成部材の光入射面上に周
辺強度が中心強度よりも大きな光強度分布を形成する第
２の状態を選択するべく前記単一のコヒーレントビーム
の断面を変えることを特徴としている。
バイスの製造方法としては、前記放射源からの単一のほ
ぼ平行なコヒーレントビームを複数のビームに振幅分割
し該複数のビーム間に該コヒーレントビームの可干渉距
離以上の光路長差を付与し、該複数のビームを該複数の
ビームの各中心ビームの入射位置が光軸に関して互いに
ほぼ対称になるよう２次光源形成部材上に入射させ、該
２次光源形成部材が該複数のビームで形成する２次光源
からの２次ビームで回路パターンを照明し、該回路パタ
ーンの像をウエハー上に投影して該ウエハーに転写する
ことにより半導体デバイスを製造する方法において、最
小線幅が相対的に大きな回路パターンを照明する際と最
小線幅が相対的に小さな回路パターンを照明する際の各
々で、前記２次光源形成部材の光入射面上に中心強度が
周辺強度よりも大きいかほぼ均一な光強度分布を形成す
る第１の状態と前記２次光源形成部材の光入射面上に周
辺強度が中心強度よりも大きな光強度分布を形成する第
２の状態を選択するべく前記単一のコヒーレントビーム
の断面を変えることを特徴としている。
【００１７】
【実施例】図１は本発明の照明装置及びそれを用いた投
影露光装置の一実施例を示す概略構成図であり、ステッ
パーと呼称される縮小投影型露光装置に本発明を適用し
た例である。
影露光装置の一実施例を示す概略構成図であり、ステッ
パーと呼称される縮小投影型露光装置に本発明を適用し
た例である。
【００１８】図１において、１１は光源であり比較的空
間的コヒーレンシィーが小さな（横モードの数が多い）
ＫｒＦエキシマレーザー、から成っている。光源１１か
らはコヒーレントな平行光束が放射されている。
間的コヒーレンシィーが小さな（横モードの数が多い）
ＫｒＦエキシマレーザー、から成っている。光源１１か
らはコヒーレントな平行光束が放射されている。
【００１９】２はビーム断面調整手段であり、アフォー
カル系より成り後述する光学式インテグレーター（オプ
ティカルインテグレーター）２２の光入射面２２ａに入
射する複数のビームの各々の断面形状及び入射位置等を
コントローラー５０１からの信号に基づき調整し、光学
式インテグレーター２２の光射出面２２ｂに形成される
２次光源の強度分布を調整する為のものである。ビーム
断面調整手段２の構成については後で詳述する。
カル系より成り後述する光学式インテグレーター（オプ
ティカルインテグレーター）２２の光入射面２２ａに入
射する複数のビームの各々の断面形状及び入射位置等を
コントローラー５０１からの信号に基づき調整し、光学
式インテグレーター２２の光射出面２２ｂに形成される
２次光源の強度分布を調整する為のものである。ビーム
断面調整手段２の構成については後で詳述する。
【００２０】３は第１のビームスプリッターであり、光
学部材２を通過したコヒーレント光束を反射光と透過光
の２つの光束Ｌａ，Ｌｂに振幅分割している。第１のビ
ームスプリッター３で反射分割された光束Ｌａは第２の
ビームスプリッター４ａで再度反射光と透過光の２つの
光束Ｌａ1 ，Ｌａ2 に振幅分割せしめられる。このうち
反射分割された反射光束Ｌａ1 は４つの楔型プリズム８
ａ1 ，８ａ2 ，８ｂ1，８ｂ2 を有した、複数の入射光
束を屈折偏向させて重ね合わせる第１偏向部材８の１つ
の楔型プリズム８ａ1 に入射する。又、８ｃは４つの楔
型プリズム８ａ1 ，８ａ2 ，８ｂ1 ，８ｂ2 を機械的に
連結する部材である。
学部材２を通過したコヒーレント光束を反射光と透過光
の２つの光束Ｌａ，Ｌｂに振幅分割している。第１のビ
ームスプリッター３で反射分割された光束Ｌａは第２の
ビームスプリッター４ａで再度反射光と透過光の２つの
光束Ｌａ1 ，Ｌａ2 に振幅分割せしめられる。このうち
反射分割された反射光束Ｌａ1 は４つの楔型プリズム８
ａ1 ，８ａ2 ，８ｂ1，８ｂ2 を有した、複数の入射光
束を屈折偏向させて重ね合わせる第１偏向部材８の１つ
の楔型プリズム８ａ1 に入射する。又、８ｃは４つの楔
型プリズム８ａ1 ，８ａ2 ，８ｂ1 ，８ｂ2 を機械的に
連結する部材である。
【００２１】第２のビームスプリッター４ａで透過分割
された透過光束Ｌａ2 は、反射ミラー５ａ，６ａ，７ａ
で順次反射せしめられ、光束Ｌａ1 に対して光束断面に
関して方向を１８０度回転されて第１偏向部材８の１つ
の楔型プリズム８ａ2 に入射する。
された透過光束Ｌａ2 は、反射ミラー５ａ，６ａ，７ａ
で順次反射せしめられ、光束Ｌａ1 に対して光束断面に
関して方向を１８０度回転されて第１偏向部材８の１つ
の楔型プリズム８ａ2 に入射する。
【００２２】一方、第１のビームスプリッター３で透過
分割された透過光束Ｌｂは、反射ミラー３１，３２で反
射した後、第３のビームスプリッター４ｂで、再度反射
光と透過光の２つの光束Ｌｂ1 ，Ｌｂ2 に振幅分割せし
められる。
分割された透過光束Ｌｂは、反射ミラー３１，３２で反
射した後、第３のビームスプリッター４ｂで、再度反射
光と透過光の２つの光束Ｌｂ1 ，Ｌｂ2 に振幅分割せし
められる。
【００２３】このうち反射分割された反射光束Ｌｂ1
は、第１偏向部材８の１つの楔型プリズム８ｂ1 に入射
する。又、第３のビームスプリッター４ｂで透過分割さ
れた透過光束Ｌｂ2 は、反射ミラー５ｂ，６ｂ，７ｂで
順次反射して、光束Ｌｂ1 に対して光束断面に関して方
向を１８０度回転されて第１偏向部材８の１つの楔型プ
リズム８ｂ2 に入射する。
は、第１偏向部材８の１つの楔型プリズム８ｂ1 に入射
する。又、第３のビームスプリッター４ｂで透過分割さ
れた透過光束Ｌｂ2 は、反射ミラー５ｂ，６ｂ，７ｂで
順次反射して、光束Ｌｂ1 に対して光束断面に関して方
向を１８０度回転されて第１偏向部材８の１つの楔型プ
リズム８ｂ2 に入射する。
【００２４】第１偏向部材８に入射した４つの光束Ｌａ
1 ，Ｌａ2 ，Ｌｂ1 ，Ｌｂ2 は各々、楔型プリズム８ａ
1 ，８ａ2 ，８ｂ1 ，８ｂ2 で屈折偏向して、楔型プリ
ズムより成る第２偏向部材２１を通過し、複数のバーレ
ンズより成るオプティカルインテグレーター（光学式イ
ンテグレーター）２２の光入射面２２ａに、互いに重畳
して入射している。このとき４つの光束Ｌａ1 ，Ｌａ
2 ，Ｌｂ1 ，Ｌｂ2 は後述するように互いにインコヒー
レント光束となっている。尚、第２偏向部材２１は後述
するコンデンサーレンズ２３の光軸を中心に駆動手段５
０３で回転可能となっている。
1 ，Ｌａ2 ，Ｌｂ1 ，Ｌｂ2 は各々、楔型プリズム８ａ
1 ，８ａ2 ，８ｂ1 ，８ｂ2 で屈折偏向して、楔型プリ
ズムより成る第２偏向部材２１を通過し、複数のバーレ
ンズより成るオプティカルインテグレーター（光学式イ
ンテグレーター）２２の光入射面２２ａに、互いに重畳
して入射している。このとき４つの光束Ｌａ1 ，Ｌａ
2 ，Ｌｂ1 ，Ｌｂ2 は後述するように互いにインコヒー
レント光束となっている。尚、第２偏向部材２１は後述
するコンデンサーレンズ２３の光軸を中心に駆動手段５
０３で回転可能となっている。
【００２５】オプティカルインテグレーター２２の光射
出面２２ｂは２次光源面となっており、オプティカルイ
ンテグレーター２２を構成するバーレンズの数とそこに
入射する入射光束の数とでその数が定まる多数個の２次
光源が形成される。オプティカルインテグレーター２２
の光射出面２２ｂからの光束を集光光学系としてのコン
デンサーレンズ２３で集光し該光束で被照射面であるレ
チクルＲを照明している。
出面２２ｂは２次光源面となっており、オプティカルイ
ンテグレーター２２を構成するバーレンズの数とそこに
入射する入射光束の数とでその数が定まる多数個の２次
光源が形成される。オプティカルインテグレーター２２
の光射出面２２ｂからの光束を集光光学系としてのコン
デンサーレンズ２３で集光し該光束で被照射面であるレ
チクルＲを照明している。
【００２６】このときオプティカルインテグレーター２
２の光射出面２２ｂの２次光源が後述する投影光学系
（投影レンズ）２４の瞳面上に形成されるようにしてい
る。そして、投影レンズ系２４によりレチクルＲ面上の
回路パターンをウエハＷ面上に所定倍率で縮小投影して
いる。
２の光射出面２２ｂの２次光源が後述する投影光学系
（投影レンズ）２４の瞳面上に形成されるようにしてい
る。そして、投影レンズ系２４によりレチクルＲ面上の
回路パターンをウエハＷ面上に所定倍率で縮小投影して
いる。
【００２７】本実施例では第１、第２、第３のハーフミ
ラーより成るビームスプリッター３，４ａ，４ｂで振幅
分割する光分割手段を構成し、又第１ビームスプリッタ
ー３から第１偏向部材８に至る光路に沿って配列した各
光学要素でコヒーレント光をインコヒーレント光に変換
する光学手段（インコヒーレント化光学系）２０を構成
している。
ラーより成るビームスプリッター３，４ａ，４ｂで振幅
分割する光分割手段を構成し、又第１ビームスプリッタ
ー３から第１偏向部材８に至る光路に沿って配列した各
光学要素でコヒーレント光をインコヒーレント光に変換
する光学手段（インコヒーレント化光学系）２０を構成
している。
【００２８】第１偏向部材８の各楔型プリズムに入射す
る４つの光束Ｌａ1 ，Ｌａ2 ，Ｌｂ1 ，Ｌｂ2 は各々第
１のビームスプリッター３から第１偏向部材８に至るま
での光路長が互いに異っており、光源１１の波長幅で定
められる時間的コヒーレント長Ｌ以上となるように各要
素が設定されている。
る４つの光束Ｌａ1 ，Ｌａ2 ，Ｌｂ1 ，Ｌｂ2 は各々第
１のビームスプリッター３から第１偏向部材８に至るま
での光路長が互いに異っており、光源１１の波長幅で定
められる時間的コヒーレント長Ｌ以上となるように各要
素が設定されている。
【００２９】本実施例では各光束Ｌａ1 ，Ｌａ2 ，Ｌｂ
1 ，Ｌｂ2 の光路長はＬｂ2 ＞Ｌａ2 ＞Ｌｂ1 ＞Ｌａ1
で、かつ Ｌｂ2 −Ｌａ2 ＝Ｌａ2 −Ｌｂ1 ＝Ｌｂ1 −Ｌａ1 ＝Ｌ となるように構成されている。
1 ，Ｌｂ2 の光路長はＬｂ2 ＞Ｌａ2 ＞Ｌｂ1 ＞Ｌａ1
で、かつ Ｌｂ2 −Ｌａ2 ＝Ｌａ2 −Ｌｂ1 ＝Ｌｂ1 −Ｌａ1 ＝Ｌ となるように構成されている。
【００３０】これにより４つの光束間のインコヒーレン
ト化を図り、４つの光束が互いにオプティカルインテグ
レーター２２の光入射面で重なり合ったとき殆んど干渉
しないようにしている。
ト化を図り、４つの光束が互いにオプティカルインテグ
レーター２２の光入射面で重なり合ったとき殆んど干渉
しないようにしている。
【００３１】図７はビーム断面調整手段２の要部概略図
である。本実施例のビーム断面調整手段２は光源１１か
らのコヒーレント光のビーム断面をＵ方向に連続的に拡
大及び縮小させることができるシリンドリカルレンズ等
を有する光学系２０１とＵ方向と直交するＶ方向にビー
ム断面を連続的に拡大及び縮小させることができるシリ
ンドリカルレンズ等を有する光学系２０２、そして光束
をＵ方向に平行移動させる平行平板２０３とを有してい
る。
である。本実施例のビーム断面調整手段２は光源１１か
らのコヒーレント光のビーム断面をＵ方向に連続的に拡
大及び縮小させることができるシリンドリカルレンズ等
を有する光学系２０１とＵ方向と直交するＶ方向にビー
ム断面を連続的に拡大及び縮小させることができるシリ
ンドリカルレンズ等を有する光学系２０２、そして光束
をＵ方向に平行移動させる平行平板２０３とを有してい
る。
【００３２】光学系２０１と光学系２０２はアフォーカ
ル系を構成し、該アフォーカル系の角倍率を変えること
により入射光束のビーム断面形状を変化させている。又
平行平板の傾斜角を変えて光学式インテグレーター２２
の入射面２２ａへの入射位置を変化させている。これに
より２次光源の強度分布を調整している。
ル系を構成し、該アフォーカル系の角倍率を変えること
により入射光束のビーム断面形状を変化させている。又
平行平板の傾斜角を変えて光学式インテグレーター２２
の入射面２２ａへの入射位置を変化させている。これに
より２次光源の強度分布を調整している。
【００３３】尚、本実施例においてアフォーカル系をズ
ームレンズより構成し、このうち少なくとも１つのレン
ズを移動させて角倍率を変えても良い。又光学系２０
１，２０２としては互いに角倍率が異なる複数のアフォ
ーカル系を用いて、そのうちの１つを選択的に配置して
角倍率を変えるようにしても良い。
ームレンズより構成し、このうち少なくとも１つのレン
ズを移動させて角倍率を変えても良い。又光学系２０
１，２０２としては互いに角倍率が異なる複数のアフォ
ーカル系を用いて、そのうちの１つを選択的に配置して
角倍率を変えるようにしても良い。
【００３４】本実施例では以上のような構成によりレチ
クルＲ面のパターンの必要解像性能及び方向性に応じて
２次光源であるオプティカルインテグレーター２２の光
射出面２２ｂの強度分布を調整しており、これにより高
解像度の照明装置を得ている。
クルＲ面のパターンの必要解像性能及び方向性に応じて
２次光源であるオプティカルインテグレーター２２の光
射出面２２ｂの強度分布を調整しており、これにより高
解像度の照明装置を得ている。
【００３５】次に本実施例の投影光学系２４とオプティ
カルインテグレーター２２との関係について説明する。
カルインテグレーター２２との関係について説明する。
【００３６】図２は投影光学系２４の瞳面２４ａとそこ
に形成されるオプティカルインテグレーター２２の光射
出面（２次光源）２２ｂとの関係を示す概略図である。
に形成されるオプティカルインテグレーター２２の光射
出面（２次光源）２２ｂとの関係を示す概略図である。
【００３７】オプティカルインテグレータ２２の形状は
投影光学系２４の瞳面２４ａに形成される有効光源の形
状に対応している。図２はこの様子を示したもので、投
影光学系２４の瞳面２４ａに形成される光射出面２２ｂ
の有効光源像２２ｃの形状が重ね描きされている。正規
化するため投影光学系２４の瞳２４ａの径を１．０とし
ており、この瞳２４ａ中にオプティカルインテグレータ
２２を構成する複数の微小レンズが結像して有効光源像
２２ｃを形成している。本実施例の場合オプティカルイ
ンテグレータ２２を構成する個々の微小レンズは正方形
の形状をしている。
投影光学系２４の瞳面２４ａに形成される有効光源の形
状に対応している。図２はこの様子を示したもので、投
影光学系２４の瞳面２４ａに形成される光射出面２２ｂ
の有効光源像２２ｃの形状が重ね描きされている。正規
化するため投影光学系２４の瞳２４ａの径を１．０とし
ており、この瞳２４ａ中にオプティカルインテグレータ
２２を構成する複数の微小レンズが結像して有効光源像
２２ｃを形成している。本実施例の場合オプティカルイ
ンテグレータ２２を構成する個々の微小レンズは正方形
の形状をしている。
【００３８】ここで半導体集積回路のパターンを設計す
るときに用いられる主たる方向となる直交軸をｘおよび
ｙ軸に取る。この方向はレチクルＲ上に形成されている
パターンの主たる方向と一致した方向であり、正方形の
形状をしているレチクルＲの外形の方向とほぼ一致して
いる。
るときに用いられる主たる方向となる直交軸をｘおよび
ｙ軸に取る。この方向はレチクルＲ上に形成されている
パターンの主たる方向と一致した方向であり、正方形の
形状をしているレチクルＲの外形の方向とほぼ一致して
いる。
【００３９】高解像力の照明系が威力を発揮するのは先
に述べたｋ1 ファクターが０．５付近の値を取るときで
ある。
に述べたｋ1 ファクターが０．５付近の値を取るときで
ある。
【００４０】そこで本実施例ではビーム断面調整手段２
等の各要素を利用し、オプティカルインテグレータ２２
の光射出面２２ｂの強度分布を変化させている。
等の各要素を利用し、オプティカルインテグレータ２２
の光射出面２２ｂの強度分布を変化させている。
【００４１】図３（Ａ），（Ｂ）は瞳面２４ａ上におけ
るオプティカルインテグレーター２２の光射出面２２ｂ
（２次光源）の強度分布を示す概略図である。同図にお
いて黒く塗りつぶした領域は相対的に光強度が弱い領
域、白い領域は光強度が相対的に強い領域を示してい
る。
るオプティカルインテグレーター２２の光射出面２２ｂ
（２次光源）の強度分布を示す概略図である。同図にお
いて黒く塗りつぶした領域は相対的に光強度が弱い領
域、白い領域は光強度が相対的に強い領域を示してい
る。
【００４２】図３（Ａ）はパターンで解像度が必要とさ
れる方向がｘおよびｙ方向であるときに対する瞳面２４
ａ上の強度分布を示している。瞳面２４ａを表わす円を ｘ2 ＋ｙ2 ＝１ としたとき、次の４つの円を考える。
れる方向がｘおよびｙ方向であるときに対する瞳面２４
ａ上の強度分布を示している。瞳面２４ａを表わす円を ｘ2 ＋ｙ2 ＝１ としたとき、次の４つの円を考える。
【００４３】（ｘー１）2 ＋ｙ2 ＝１ ｘ2 ＋（ｙー１）2 ＝１ （ｘ＋１）2 ＋ｙ2 ＝１ ｘ2 ＋（ｙ＋１）2 ＝１ これらの４つの円によって瞳面２４ａを表わす円は領域
１０１〜１０８までの８つの領域に分解される。
１０１〜１０８までの８つの領域に分解される。
【００４４】本実施例でｘおよびｙ方向に対して高解像
で深度の深い照明系は、これらのうちから偶数の領域、
即ち領域１０２，１０４，１０６，１０８に存在する微
小レンズ群に優先的に光を通すように選択することによ
って達成している。原点であるｘ＝０，ｙ＝０付近の微
小レンズは主として粗いパターンの深度向上に効果が大
きいため、中心付近（光軸付近）の部分の光束を多く選
ぶか否かは焼き付けようとするパターンによって定まる
選択事項である。
で深度の深い照明系は、これらのうちから偶数の領域、
即ち領域１０２，１０４，１０６，１０８に存在する微
小レンズ群に優先的に光を通すように選択することによ
って達成している。原点であるｘ＝０，ｙ＝０付近の微
小レンズは主として粗いパターンの深度向上に効果が大
きいため、中心付近（光軸付近）の部分の光束を多く選
ぶか否かは焼き付けようとするパターンによって定まる
選択事項である。
【００４５】図３（Ａ）の例では中心付近の微小レンズ
からの光束が少ない例が示してある。尚、オプテイカル
インテグレータ２２の外側の部分は照明系内でインテグ
レータ保持部材（不図示）によって遮光されている。又
図３（Ａ），（Ｂ）では遮光するべき微小レンズと投影
レンズの瞳２４ａとの関係を分かり易くするため瞳２４
ａとオプティカルインテグレータの有効光源像２２ｃが
重ね描きしている。
からの光束が少ない例が示してある。尚、オプテイカル
インテグレータ２２の外側の部分は照明系内でインテグ
レータ保持部材（不図示）によって遮光されている。又
図３（Ａ），（Ｂ）では遮光するべき微小レンズと投影
レンズの瞳２４ａとの関係を分かり易くするため瞳２４
ａとオプティカルインテグレータの有効光源像２２ｃが
重ね描きしている。
【００４６】これに対し図３（Ｂ）は±４５°方向のパ
ターンに対して高解像が必要とされる場合の強度分布を
示す。図３（Ａ）の場合と同じく瞳２４ａとオプティカ
ルインテグレータ２２の有効光源像２２ｃとの関係を図
示している。±４５°パターンの場合には前と同じとし
て
ターンに対して高解像が必要とされる場合の強度分布を
示す。図３（Ａ）の場合と同じく瞳２４ａとオプティカ
ルインテグレータ２２の有効光源像２２ｃとの関係を図
示している。±４５°パターンの場合には前と同じとし
て
【００４７】
【数１】 なる４つの円を、瞳２４ａに対して重ね描きして図３
（Ａ）の場合と同じく瞳２４ａを領域１１１〜１１８の
８つの領域に区分する。この場合±４５°方向のパター
ンの高解像化に寄与するのは今度は奇数で表わされた領
域、即ち領域１１１，１１３，１１５，１１７である。
この領域に存在しているオプティカルインテグレータ２
２の微小レンズからの光束を優先的に選択することによ
り±４５°方向のパターンはｋ1 ファクターが０．５付
近で焦点深度が著しく増大する。
（Ａ）の場合と同じく瞳２４ａを領域１１１〜１１８の
８つの領域に区分する。この場合±４５°方向のパター
ンの高解像化に寄与するのは今度は奇数で表わされた領
域、即ち領域１１１，１１３，１１５，１１７である。
この領域に存在しているオプティカルインテグレータ２
２の微小レンズからの光束を優先的に選択することによ
り±４５°方向のパターンはｋ1 ファクターが０．５付
近で焦点深度が著しく増大する。
【００４８】このように本実施例では前記レチクルの回
路パターンの最小線幅が比較的大きい場合は前記２次光
源を前記光軸近傍に形成し、前記レチクルの回路パター
ンの最小線幅が微小な場合は前記２次光源を前記光軸外
に形成するよう、ビーム断面調整手段２としてのアフォ
ーカル系の角倍率と前記平行平板の傾斜角とを調整して
いる。
路パターンの最小線幅が比較的大きい場合は前記２次光
源を前記光軸近傍に形成し、前記レチクルの回路パター
ンの最小線幅が微小な場合は前記２次光源を前記光軸外
に形成するよう、ビーム断面調整手段２としてのアフォ
ーカル系の角倍率と前記平行平板の傾斜角とを調整して
いる。
【００４９】次に本実施例においてオプティカルインテ
グレーター２２の光射出面の強度分布、即ち２次光源の
強度分布の調整について説明する。
グレーター２２の光射出面の強度分布、即ち２次光源の
強度分布の調整について説明する。
【００５０】光源１１から射出し、ビーム断面調整手段
２でビーム断面（光束断面）形状を変化させた後のＡ面
上における光束断面の基準の向きを図４（Ａ）に示すＬ
とする。このとき楔型プリズム８ａ1 ，８ａ2 ，８ｂ
1 ，８ｂ2 に入射する光束Ｌａ1 ，Ｌａ2 ，Ｌｂ1 ，Ｌ
ｂ2 のＢ断面における向きは図４（Ｂ）に示すように基
準点Ｐ（コンデンサーレンズ２３の光軸上に一致してい
る。）を中心に放射状に配置されるようになっている。
２でビーム断面（光束断面）形状を変化させた後のＡ面
上における光束断面の基準の向きを図４（Ａ）に示すＬ
とする。このとき楔型プリズム８ａ1 ，８ａ2 ，８ｂ
1 ，８ｂ2 に入射する光束Ｌａ1 ，Ｌａ2 ，Ｌｂ1 ，Ｌ
ｂ2 のＢ断面における向きは図４（Ｂ）に示すように基
準点Ｐ（コンデンサーレンズ２３の光軸上に一致してい
る。）を中心に放射状に配置されるようになっている。
【００５１】尚、図４（Ｂ）は第１偏向部材８に入射す
る４つの光束Ｌａ1 ，Ｌａ2 ，Ｌｂ1 ，Ｌｂ2 の向きを
ウエハＷ側から見たときを示している。
る４つの光束Ｌａ1 ，Ｌａ2 ，Ｌｂ1 ，Ｌｂ2 の向きを
ウエハＷ側から見たときを示している。
【００５２】そしてこれらの４つの楔形プリズム８ａ
1 ，８ａ2 ，８ｂ1 ，８ｂ2 で屈折偏向した４つの光束
はオプティカルインテグレーター２２の光入射面２２ａ
（Ｃ面上）に図４（Ｃ）に示すように重ね合わされる。
この結果、光入射面２２ａ上での光強度分布は図４
（Ｄ）で示すようにガウス型の回転対象の分布となる。
1 ，８ａ2 ，８ｂ1 ，８ｂ2 で屈折偏向した４つの光束
はオプティカルインテグレーター２２の光入射面２２ａ
（Ｃ面上）に図４（Ｃ）に示すように重ね合わされる。
この結果、光入射面２２ａ上での光強度分布は図４
（Ｄ）で示すようにガウス型の回転対象の分布となる。
【００５３】先にＸ，Ｙ方向に焦点深度を向上させる２
次光源の形状を図３（Ａ）に示したが、今通常の投影露
光のときの２次光源の強度分布を図４（Ｄ）とする。
次光源の形状を図３（Ａ）に示したが、今通常の投影露
光のときの２次光源の強度分布を図４（Ｄ）とする。
【００５４】そこでビーム断面調整手段２により図４
（Ａ）のビーム断面ＬをＵ方向に縮小し、かつ平行平板
２０３でＵ方向に平行移動させるとビーム断面は図５
（Ａ）のようになる。そして楔形プリズム８ａ1 ，８ａ
2 ，８ｂ1 ，８ｂ2 に入射する４つの光束Ｌａ1 ，Ｌａ
2 ，Ｌｂ1 ，Ｌｂ2 のＢ断面の状態は図５（Ｂ）に示す
ようになる。
（Ａ）のビーム断面ＬをＵ方向に縮小し、かつ平行平板
２０３でＵ方向に平行移動させるとビーム断面は図５
（Ａ）のようになる。そして楔形プリズム８ａ1 ，８ａ
2 ，８ｂ1 ，８ｂ2 に入射する４つの光束Ｌａ1 ，Ｌａ
2 ，Ｌｂ1 ，Ｌｂ2 のＢ断面の状態は図５（Ｂ）に示す
ようになる。
【００５５】このとき４つの光束はオプティカルインテ
グレーター２２の光入射面２２ａでは図５（Ｃ）の如く
重ね合わされる。即ち光入射面２２ａでは図５（Ｄ）に
示すようにＸ軸上とＹ軸上での強度が小さい強度分布と
なる。
グレーター２２の光入射面２２ａでは図５（Ｃ）の如く
重ね合わされる。即ち光入射面２２ａでは図５（Ｄ）に
示すようにＸ軸上とＹ軸上での強度が小さい強度分布と
なる。
【００５６】ここで光強度が小さいということは、そこ
のオプティカルインテグレーター２２の縮小レンズを通
過する光が少ないこと、極端に言うと遮光されているこ
とと同等となり、この結果、図３（Ａ），（Ｂ）に示す
強度分布と同等の２次光源が形成されたことになる。
のオプティカルインテグレーター２２の縮小レンズを通
過する光が少ないこと、極端に言うと遮光されているこ
とと同等となり、この結果、図３（Ａ），（Ｂ）に示す
強度分布と同等の２次光源が形成されたことになる。
【００５７】又、４５度方向に焦点深度を向上させる為
の２次光源の強度分布は図３（Ｂ）に示したが、このよ
うな２次光源の強度分布はビーム断面調整手段２により
図４（Ａ）のビーム断面Ｌ１を図６（Ａ）に示すように
Ｖ方向に縮小し、かつＵ方向に平行移動させれば良い。
の２次光源の強度分布は図３（Ｂ）に示したが、このよ
うな２次光源の強度分布はビーム断面調整手段２により
図４（Ａ）のビーム断面Ｌ１を図６（Ａ）に示すように
Ｖ方向に縮小し、かつＵ方向に平行移動させれば良い。
【００５８】図６（Ｂ）は楔形プリズム８ａ1 ，８ａ
2 ，８ｂ1 ，８ｂ2 に入射するＢ断面の４つの光束Ｌａ
1 ，Ｌａ2 ，Ｌｂ1 ，Ｌｂ2 の状態を示し、図６（Ｃ）
はオプティカルインテグレーター２２の光入射面２２ａ
（Ｃ断面）に入射する４つの光束の入射状態を示してい
る。
2 ，８ｂ1 ，８ｂ2 に入射するＢ断面の４つの光束Ｌａ
1 ，Ｌａ2 ，Ｌｂ1 ，Ｌｂ2 の状態を示し、図６（Ｃ）
はオプティカルインテグレーター２２の光入射面２２ａ
（Ｃ断面）に入射する４つの光束の入射状態を示してい
る。
【００５９】尚、本実施例におけるビーム断面調整手段
２はコントローラ５０１により駆動制御し、通過するコ
ヒーレント光のビーム断面形状とオプティカルインテグ
レーター２２の光入射面２２ａへの入射状態を調整して
いる。
２はコントローラ５０１により駆動制御し、通過するコ
ヒーレント光のビーム断面形状とオプティカルインテグ
レーター２２の光入射面２２ａへの入射状態を調整して
いる。
【００６０】本実施例では、例えば図１０に示すように
レチクルＲの一部に設けたバーコード１００１をバーコ
ードリーダー（入力手段）１００２で読み取り、レチク
ルに形成されているパターン形状や解像線等の情報を検
出している。そしてこのパターン情報を操作パネル等か
ら成る入力手段５０２によりコントローラ５０１に入力
している。コントローラ５０１は入力手段５０２からの
パターン情報により、２次光源の強度分布としてどのよ
うな分布が良いかを判断し、それに基づいてビーム断面
調整手段２を駆動制御して例えば図３（Ａ），（Ｂ）で
示す強度分布となるように設定している。
レチクルＲの一部に設けたバーコード１００１をバーコ
ードリーダー（入力手段）１００２で読み取り、レチク
ルに形成されているパターン形状や解像線等の情報を検
出している。そしてこのパターン情報を操作パネル等か
ら成る入力手段５０２によりコントローラ５０１に入力
している。コントローラ５０１は入力手段５０２からの
パターン情報により、２次光源の強度分布としてどのよ
うな分布が良いかを判断し、それに基づいてビーム断面
調整手段２を駆動制御して例えば図３（Ａ），（Ｂ）で
示す強度分布となるように設定している。
【００６１】即ち、本実施例では前記レチクルの回路パ
ターンの内の最小の線幅を持つパターンに関する情報を
バーコードより読み込みコントローラ５０１に入力する
操作パネル等からなる入力手段５０２を備え、該コント
ローラが該情報に基づいてビーム断面調整手段２として
のアフォーカル系の角倍率の制御を行うようにしても良
い。
ターンの内の最小の線幅を持つパターンに関する情報を
バーコードより読み込みコントローラ５０１に入力する
操作パネル等からなる入力手段５０２を備え、該コント
ローラが該情報に基づいてビーム断面調整手段２として
のアフォーカル系の角倍率の制御を行うようにしても良
い。
【００６２】尚、本発明においては次のような構成も前
述の実施例と同様に適用可能である。
述の実施例と同様に適用可能である。
【００６３】（イ）図８に示すようにビーム断面調整手
段２をビーム断面の拡大及び縮小が可能な光学系２０２
と平行平板２０３との間に光束を２分割するダハプリズ
ムより成る光学素子２０４を配置して構成しても良い。
段２をビーム断面の拡大及び縮小が可能な光学系２０２
と平行平板２０３との間に光束を２分割するダハプリズ
ムより成る光学素子２０４を配置して構成しても良い。
【００６４】図９（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は各々図８に
示すビーム断面調整手段２を用いたときのビーム断面Ｌ
と楔形プリズム８ａ1 ，８ａ2，８ｂ1 ，８ｂ2 に入射
する４つの光束Ｌａ1 ，Ｌａ2 ，Ｌｂ1 ，Ｌｂ2 のＢ断
面の入射状態とオプティカルインテグレーター２２の光
入射面２２ａ（Ｃ断面）への入射状態を示している。こ
れによればＸＹ方向の焦点深度をより効果的に向上させ
ることができる。
示すビーム断面調整手段２を用いたときのビーム断面Ｌ
と楔形プリズム８ａ1 ，８ａ2，８ｂ1 ，８ｂ2 に入射
する４つの光束Ｌａ1 ，Ｌａ2 ，Ｌｂ1 ，Ｌｂ2 のＢ断
面の入射状態とオプティカルインテグレーター２２の光
入射面２２ａ（Ｃ断面）への入射状態を示している。こ
れによればＸＹ方向の焦点深度をより効果的に向上させ
ることができる。
【００６５】（ロ）オプティカルインテグレーター２２
の光入射面２２ａの強度分布が例えば円形又は矩形のリ
ング状となるようにビーム断面調整手段２を利用して設
定しても良い。
の光入射面２２ａの強度分布が例えば円形又は矩形のリ
ング状となるようにビーム断面調整手段２を利用して設
定しても良い。
【００６６】（ハ）２次光源の強度分布をより明確にす
る為にオプティカルインテグレーター２２の光入射面又
は光射出面の少なくとも一方に２次光源の光強度分布に
応じた開口を有する少なくとも１つの絞り部材を挿脱可
能に配置しても良い。
る為にオプティカルインテグレーター２２の光入射面又
は光射出面の少なくとも一方に２次光源の光強度分布に
応じた開口を有する少なくとも１つの絞り部材を挿脱可
能に配置しても良い。
【００６７】これにより前記光軸を原点に直交座標を定
めたとき、前記光軸外に形成される２次光源が該直交座
標の４つの象限の夫々に独立した光源部分を有するよう
にしても良い。又前記絞り部材の開口の形状を、前記２
次光源の強度分布の変更に応じて変える機構を備えるよ
うにしても良い。
めたとき、前記光軸外に形成される２次光源が該直交座
標の４つの象限の夫々に独立した光源部分を有するよう
にしても良い。又前記絞り部材の開口の形状を、前記２
次光源の強度分布の変更に応じて変える機構を備えるよ
うにしても良い。
【００６８】（ニ）特に半導体デバイスを製造するに
は、最小線幅が相対的に大きな回路パターンを照明する
際と最小線幅が相対的に小さな回路パターンを照明する
際の各々で、前記２次光源形成部材の光入射面上に中心
強度が周辺強度よりも大きいかほぼ均一な光強度分布を
形成する第１の状態と前記２次光源形成部材の光入射面
上に周辺強度が中心強度よりも大きな光強度分布を形成
する第２の状態を選択するべく前記単一のコヒーレント
ビームの断面を変えること。
は、最小線幅が相対的に大きな回路パターンを照明する
際と最小線幅が相対的に小さな回路パターンを照明する
際の各々で、前記２次光源形成部材の光入射面上に中心
強度が周辺強度よりも大きいかほぼ均一な光強度分布を
形成する第１の状態と前記２次光源形成部材の光入射面
上に周辺強度が中心強度よりも大きな光強度分布を形成
する第２の状態を選択するべく前記単一のコヒーレント
ビームの断面を変えること。
【００６９】
【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、方向性などを考慮して、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、方向性などを考慮して、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。
【００７０】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
ることができるととも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
ることができるととも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。
【００７１】又、照明系のみの変形で像性能がコントロ
ールでき、投影光学系に対しては制約を加えないため、
ディストーション、像面の特性などの光学系の主要な性
質が照明系で種々変形を加えるのにも変わらず安定して
いるという効果を有した照明装置及びそれを用いた投影
露光装置を達成することができる。
ールでき、投影光学系に対しては制約を加えないため、
ディストーション、像面の特性などの光学系の主要な性
質が照明系で種々変形を加えるのにも変わらず安定して
いるという効果を有した照明装置及びそれを用いた投影
露光装置を達成することができる。
【図１】 本発明の実施例１の要部概略図
【図２】 投影光学系の瞳とオプティカルインテグレ
ータとの関係を示す説明図
ータとの関係を示す説明図
【図３】 投影光学系の瞳面上の２次光源像の強度分
布の説明図
布の説明図
【図４】 図１の各位置におけるビーム断面及び強度
分布の説明図
分布の説明図
【図５】 図１の各位置におけるビーム断面及び強度
分布の説明図
分布の説明図
【図６】 図１の各位置におけるビーム断面及び強度
分布の説明図
分布の説明図
【図７】 図１のビーム断面調整手段の要部概略図
【図８】 図１のビーム断面調整手段の要部概略図
【図９】 図８のビーム断面調整手段を用いたときの
各位置におけるビーム断面の説明図
各位置におけるビーム断面の説明図
【図１０】 レチクル面上のバーコードの読取りを示す
説明図
説明図
１１ 放射源 ２ ビーム断面調整手段 ３，４ａ，４ｂ ビームスプリッター ２０ インコヒーレント化光学系 ２２ 光学式インテグレータ ２３ 集光光学系 ２４ 投影光学系 Ｒ レチクル Ｗ ウエハ ５０１ コントローラ ５０２ 入力手段
Claims (21)
- 【請求項１】 放射源と、該放射源からの単一のコヒー
レントビームを複数のビームに振幅分割し該複数のビー
ム間に該コヒーレントビームの可干渉距離以上の光路長
差を付与するインコヒーレント化光学系と、該インコヒ
ーレント化光学系からの前記複数のビームを受けて２次
光源を形成する光学式インテグレーターと、該光学式イ
ンテグレーターが形成する２次光源からの２次ビームを
被照明面へ向ける集光光学系とを有し、前記インコヒー
レント化光学系により、前記複数のビームの各中心ビー
ムの入射位置が前記光学式インテグレーターの光軸に関
して互いにほぼ対称になるよう前記複数のビームを前記
光学式インテグレーターに入射せしめる照明装置におい
て、前記放射源と前記インコヒーレント化光学系の間に
アフォーカル系を設け、該アフォーカル系の角倍率を変
えることにより前記光学式インテグレーター上に入射す
る前記複数のビームの個々の断面を変化させ、前記２次
光源の強度分布を調整することを特徴とする照明装置。 - 【請求項２】 前記放射源と前記インコヒーレント化光
学系の間に前記コヒーレントビームに対する傾斜角が可
変な平行平板を備え、該平行平板の傾斜角を変えて前記
複数のビームの前記光学式インテグレーター上への入射
位置を変化させ、前記２次光源の強度分布を調整するこ
とを特徴とする請求項１の照明装置。 - 【請求項３】 放射源と、該放射源からの単一のコヒー
レントビームを複数のビームに振幅分割し該複数のビー
ム間に該コヒーレントビームの可干渉距離以上の光路長
差を付与するインコヒーレント化光学系と、該インコヒ
ーレント化光学系からの前記複数のビームを受けて２次
光源を形成する光学式インテグレーターと、該光学式イ
ンテグレーターが形成する２次光源からの２次ビームで
レチクルを照明する集光光学系と、該２次ビームで照明
されたレチクルの回路パターンの像をウエハー上に投影
する投影光学系とを有し、前記インコヒーレント化光学
系により、前記複数のビームの各中心ビームの入射位置
が前記光学式インテグレーターの光軸に関して互いにほ
ぼ対称になるよう前記複数のビームを前記光学式インテ
グレーターに入射せしめる投影露光装置において、前記
放射源と前記インコヒーレント化光学系の間にアフォー
カル系を設け、該アフォーカル系の角倍率を変えること
により前記光学式インテグレーター上に入射する前記複
数のビームの個々の断面形状を変化させ、前記２次光源
の強度分布を調整することを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項４】 前記放射源と前記インコヒーレント化光
学系の間に前記コヒーレントビームに対する傾斜角が可
変な平行平板を備え、該平行平板の傾斜角を変えて前記
複数のビームの前記光学式インテグレーター上への入射
位置を変化させ、前記２次光源の強度分布を調整するこ
とを特徴とする請求項３の投影露光装置。 - 【請求項５】 前記アフォーカル系をズームレンズで構
成し、該ズームレンズの少なくとも一部のレンズを動か
すことにより角倍率を変えることを特徴とする請求項３
の投影露光装置。 - 【請求項６】 互いに角倍率が異なる複数のアフォーカ
ル系の一つを選択的に前記放射源と前記インコヒーレン
ト化光学系の間に設けることにより角倍率を変えること
を特徴とする請求項３の投影露光装置。 - 【請求項７】 前記レチクルの回路パターンの最小線幅
を比較的大きい場合は前記２次光源を前記光軸近傍に形
成し、前記レチクルの回路パターンの最小線幅が微小な
場合は前記２次光源を前記光軸外に形成するよう、前記
アフォーカル系の角倍率と前記平行平板の傾斜角とを調
整することを特徴とする請求項４の投影露光装置。 - 【請求項８】 前記光軸外に形成される２次光源がほぼ
円形のリング状を成すことを特徴とする請求項７の投影
露光装置。 - 【請求項９】 前記光軸外に形成される２次光源がほぼ
矩形のリング状を成すことを特徴とする請求項７の投影
露光装置。 - 【請求項１０】 前記光軸を原点に直交座標を定めたと
き、前記光軸外に形成される２次光源が該直交座標の４
つの象限の夫々に独立した光源部分を有することを特徴
とする請求項７の投影露光装置。 - 【請求項１１】 前記直交座標のｘ、ｙ方向と前記レチ
クルの回路パターンを主として形成する縦横パターンの
各方向とがほぼ一致することを特徴とする請求項１０の
投影露光装置。 - 【請求項１２】 前記直交座標のｘ、ｙ方向と前記レチ
クルの回路パターンを主として形成する縦横パターンの
各方向とが互いにほぼ４５度の角度を成すことを特徴と
する請求項１０の投影露光装置。 - 【請求項１３】 前記光学式インテグレーターの入射面
及び射出面の少なくとも一方に、前記光学式インテグレ
ーターに近接させて前記２次光源の強度分布に応じた開
口を備える絞り部材を配置することを特徴とする請求項
３の投影露光装置。 - 【請求項１４】 前記絞り部材の開口の形状を、前記２
次光源の強度分布の変更に応じて変える機構を備えるこ
とを特徴とする請求項１３の投影露光装置。 - 【請求項１５】 前記インコヒーレント化光学系が前記
単一のコヒーレントビームを振幅分割する為に複数の半
透鏡を備えることを特徴とする請求項３の投影露光装
置。 - 【請求項１６】 前記２次光源の像が前記投影光学系の
入射瞳に形成されることを特徴とする請求項３の投影露
光装置。 - 【請求項１７】 前記レチクルの回路パターンの内の最
小の線幅を持つパターンに関する情報を前記装置のコン
トローラーに入力する入力手段を備え、該コントローラ
ーが該情報に基づいて前記アフォーカル系の角倍率の制
御を行うことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一
項記載の投影露光装置。 - 【請求項１８】 前記入力手段が前記レチクルに形成さ
れた前記情報が記録されたバーコードを読み取る手段
（バーコードリーダー）より成ることを特徴とする請求
項１７の投影露光装置。 - 【請求項１９】 前記入力手段が前記投影露光装置の操
作パネルより成ることを特徴とする請求項１７の投影露
光装置。 - 【請求項２０】 前記放射源からの単一のほぼ平行なコ
ヒーレントビームを複数のビームに振幅分割し該複数の
ビーム間に該コヒーレントビームの可干渉距離以上の光
路長差を付与し、該複数のビームを該複数のビームの各
中心ビームの入射位置が光軸に関して互いにほぼ対称に
なるよう２次光源形成部材上に入射させ、該２次光源形
成部材が該複数のビームで形成する２次光源からの２次
ビームで回路パターンを照明し、該回路パターンの像を
ウエハー上に投影して該ウエハーに転写することにより
半導体デバイスを製造する方法において、最小線幅が相
対的に大きな回路パターンを照明する際と最小線幅が相
対的に小さな回路パターンを照明する際の各々で、前記
２次光源形成部材の光入射面上に中心強度が周辺強度よ
りも大きいかほぼ均一な光強度分布を形成する第１の状
態と前記２次光源形成部材の光入射面上に周辺強度が中
心強度よりも大きな光強度分布を形成する第２の状態を
選択するべく前記単一のコヒーレントビームの断面を変
えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項２１】 放射源と、該放射源からの単一のコヒ
ーレントビームを複数のビームに振幅分割し該複数のビ
ーム間に該コヒーレントビームの可干渉距離以上の光路
長差を付与するインコヒーレント化光学系と、該インコ
ヒーレント化光学系からの前記複数のビームを受けて２
次光源を形成する光学式インテグレーターと、該光学式
インテグレーターが形成する２次光源からの２次ビーム
を被照明面へ向ける集光光学系とを有し、前記インコヒ
ーレント化光学系により、前記複数のビームの各中心ビ
ームの入射位置が前記光学式インテグレーターの光軸に
関して互いにほぼ対称になるよう前記複数のビームを前
記光学式インテグレーターに入射せしめる照明装置にお
いて、前記放射源と前記インコヒーレント化光学系の間
に設けたビーム断面調整手段で前記光学式インテグレー
ター上に入射する前記複数のビームの個々の断面を変化
させ、前記２次光源の強度分布を調整することを特徴と
する照明装置。
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