JP3246099B2 - 照明装置及びそれを用いた投影露光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【０００３】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。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】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、波長を短くしたした分だけ焦点深度は深
くなる。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】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。

【００１１】（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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】同公報では投影光学系の瞳面に形成される
有効光源像の光強度分布を種々と変形させている。具体
的には瞳面上の中心部と同心円状の領域で高い照度の光
強度分布を有する所謂リング照明法や、瞳面上の十字方
向の所定領域に各々高い照度の領域が形成されるよう
な、所謂４重極照明方法を用いている。

【００１５】

【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。

【００１６】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。

【００１７】特に投影パターンに応じてその都度適切な
る照明方法が迅速にしかも容易に切換えることができる
機能を有した照明装置が要望されている。

【００１８】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ため、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。

【００１９】請求項１の発明の投影露光装置は、光源か
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物体のパターンを
照明し、該パターンを投影光学系により第２物体上に投
影する投影露光装置において、該光源と該第１物体との
間の光路中の該投影光学系の瞳面と略共役な位置に、複
数の遮光板を動かすことで開口形状が可変で、かつ光軸
を中心に回転可能な絞り部材を配置し、該絞り部材の該
開口形状を変えることにより、該略共役な位置における
光強度分布が該光軸外に比べて該光軸上で高い第１の状
態と、該光強度分布が該光軸上に比べて該光軸外で高い
第２の状態とに形成可能であり、かつ該絞り部材を該光
軸を中心に回転させることにより該第２の状態における
光強度分布が可変であることを特徴としている。請求項
２の発明は請求項１の発明において、前記複数の遮光板
の一部は、他の遮光板に対して前記光軸方向にずれて配
置されていることを特徴としている。請求項３の発明は
請求項１又は２の発明において、前記複数の遮光板の各
々は、他の遮光板に対して互いに前記光軸方向にずれて
配置されていることを特徴としている。請求項４の発明
は請求項１、２又は３の発明において、前記複数の遮光
板は４枚であって、前記第２の状態の光強度分布は十字
方向以外で強度が高い分布を有することを特徴としてい
る。

【００２０】請求項５の発明の投影露光装置は、楕円鏡
の第１焦点近傍に光源の発光部を配置し、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物体上に投影する投影露光
装置において、該光源と該第１物体との間の光路中の該
投影光学系の瞳面と略共役な位置に、複数の遮光板を動
かすことで開口形状が可変で、かつ光軸を中心に回転可
能な絞り部材を配置し、該絞り部材の該開口形状を変え
ることにより、該略共役な位置における光強度分布が該
光軸外に比べて該光軸上で高い第１の状態と、該光強度
分布が該光軸上に比べて該光軸外で高い第２の状態とに
形成可能であり、かつ該絞り部材を該光軸を中心に回転
させることにより該第２の状態における光強度分布が可
変であることを特徴としている。

【００２１】請求項６の発明の照明装置は、光源からの
光束で順に斜面を全反射面として用いた全反射プリズム
と複数の微小レンズを２次元的に配列したオプティカル
インテグレータとを介して被照射面を照明する際、該全
反射プリズムの斜面に光吸収部材を圧着又は離脱させる
ことにより該被照射面の照明状態を調整していることを
特徴としている。

【００２２】請求項７の発明の投影露光装置は、光源か
らの光束で順に斜面を全反射面として用いた全反射プリ
ズムと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物体のパターンを照明
し、該パターンを投影光学系により第２物体上に投影す
る際、該全反射プリズムの斜面に光吸収部材を圧着又は
離脱させることにより該投影光学系の瞳面上の光強度分
布を調整することを特徴としている。請求項８の発明は
請求項７の発明において、前記第１物体のパターンの形
状に応じて異った光吸収分布を有する複数の光吸収部材
のうちから１つを選択的に用いていることを特徴として
いる。請求項９の発明は請求項７の発明において、前記
光吸収部材はマトリックス状の複数の領域を有し、各々
の領域には独立したアクチュエーターが設けられている
ことを特徴としている。請求項１０の発明は請求項９の
発明において、前記アクチュエーターはエアシリンダー
又はピエゾ素子又は微細管中の液体を加熱して発生する
気泡により液体が押し出される押圧力を利用しているこ
とを特徴としている。

【００２３】請求項１１の発明の投影露光装置は、楕円
鏡の第１焦点近傍に光源の発光部を配置し、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、該発光部の像を結像系により複
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
テグレータの入射面に結像させ、該オプティカルインテ
グレータの射出面からの光束で第１物体のパターンを照
明し、該パターンを投影光学系を介して第２物体上に投
影する際、該光源と該オプティカルインテグレータとの
間の光路中に斜面を全反射面として用いた全反射プリズ
ムを設け、該斜面に光吸収部材を圧着又は離脱させるこ
とにより、該投影光学系の瞳面上の光強度分布を調整す
ることを特徴としている。

【００２４】請求項１２の発明の半導体素子の製造方法
は、請求項１乃至５および７乃至１１記載のいずれか１
項の投影露光装置を用いて、前記第１物体のパターンを
第２物体上に投影露光する工程を有することを特徴とし
ている。

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【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。

【００２８】図２，図３は各々図１の一部分の拡大説明
図である。

【００２９】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２の第１焦点近傍に配置している。

【００３０】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４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。

【００３１】５はレンズ系であり、第２焦点近傍４に形
成した発光部像１ｂからの光束を集光しオプティカルイ
ンテグレータ６の入射面６ａに入射している。

【００３２】オプティカルインテグレータ６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６ｂ近傍に２次光源６ｃを形成している。

【００３３】ＳＰは開口形状可変でかつ光軸中心に回動
可能な絞り部材であり、オプティカルインテグレータ６
の射出面６ｂ近傍に配置している。絞り部材ＳＰは後述
するように独立に可動な４つの遮光板１３，１４，１
５，１６を用いて開口形状が可変の開口部を形成してい
る。

【００３４】７はレンズ系であり、絞り部材ＳＰの開口
部を通過した光束を集光し、ミラー８に導光している。
９はレンズ系でありミラー８で反射した光束を集光し、
レチクルステージ１０ａに載置した被照射面であるレチ
クル１０を照明している。

【００３５】１１は投影光学系であり、レチクル１０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
２面上に縮小投影している。

【００３６】本実施例ではオプティカルインテグレータ
６の射出面６ｂ近傍の２次光源６ｃはレンズ系７，９に
より投影光学系１１の瞳１１ａ近傍に形成されている。

【００３７】本実施例ではレチクル１０のパターンの方
向性及び解像線巾等に応じて、絞り部材ＳＰの開口形状
を種々と変化させている。これにより投影光学系１１の
瞳面１１ａ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。

【００３８】次に本実施例において絞り部材ＳＰの４つ
の遮光板１３〜１６を利用し、開口形状を種々と変化さ
せることにより投影光学系１１の瞳面１１ａ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。

【００３９】図２において遮光板１３，１４はガイド１
７に沿って、又遮光板１５，１６はガイド１８に沿って
各々摺動可能となっている。

【００４０】１９は遮光板１３及び１４の送りネジ、２
０は遮光板１５及び１６の送りネジで、いずれもネジ中
央部から右ネジと左ネジにネジ方向が変わっており、こ
れが一方向に回転すると、遮光板１３と１４、あるいは
遮光板１５と１６は互いに反対方向にスライドする。２
１及び２２は各々歯車であり、送りネジ１９と送りネジ
２０を連動させている。

【００４１】本実施例ではエンコーダ付きモーター２３
を駆動すると遮光板１３，１４，１５，１６はすべて連
動する機構となっている。２４ａ，２４ｂは各々送りネ
ジ１９及び２０の軸受けである。２５は上記機構のベー
スで、軸受２６を介してオプティカルインテグレータ６
の保持部材２７に取着され、歯車２８を介してエンコー
ダ付きモータ２９の小歯車３０によって光軸Ｓａを中心
として矢印の如く回転可能となっている。

【００４２】図２では遮光板１３〜１６は全て光軸の中
央寄りに位置しており、これらの遮光板１３〜１６によ
りｘ，ｙ方向の光軸外の周辺の４カ所の領域３１だけ光
束が通過するようにしている。

【００４３】これにより投影光学系１１の瞳面１１ａ上
で光軸を中心に十字方向（ｘ，ｙ方向）に沿った領域で
照度が低く、それ以外の所定領域で高い照度の光強度分
布を有するようにして、高解像度の照明が可能な、同図
では４重極照明の状態（第２の状態）としている。

【００４４】尚、本実施例において光通過領域を４カ所
以上となるように複数の遮光板を用いて構成しても良
い。

【００４５】この第２の状態から光軸外に比べて光軸上
で高い照度の光強度分布（ガウス分布）を有する従来と
同様の高解像度をあまり必要とせず、焦点深度を深くし
た投影を行う照明方法（第１の状態）に切換えるときに
はモータ２３を矢印方向に回転させ遮光板１３〜１６を
各々領域３１の外側まで移動させる。

【００４６】このとき各遮光板１３〜１６の移動量はモ
ータ２３に設けたエンコーダでモニターして行ってい
る。

【００４７】これにより光軸上で最も高い照度の光強度
分布となる所謂ガウス型分布としている。

【００４８】本実施例において図１の四重極照明状態を
仮りにレチクル１０のパターンが縦横方向（ｘｙ方向）
の照明であるとすれば、斜めパターンにしたい場合はモ
ーター２９を図示の矢印方向に回転させる。例えば、４
５°パターンならば遮光板を４５°傾くまで回転させ
る。

【００４９】この場合も、回転量はモーター２９のロー
タリーエンコーダーでモニターしている。

【００５０】本実施例では、以上の動作で照明法の切換
え及び四重極照明の方向の設定を行っている。また各モ
ーターの動作は不図示のモータードライバー及びＣＰＵ
によって制御し、自動的に行っている。

【００５１】図１の実施例においては第２の状態である
四重極照明方法の際、投影光学系の瞳面の光が通過する
領域の面積は不変であるが、実際にはレチクル１０のパ
ターンが細い場合は光通過部の面積をより小さく、逆に
比較的パターンが太くかつ従来の照明方法では解像度、
焦点深度が足りない場合は、光通過部の面積をより大き
く設定するのが、より最適な露光状態となるので好まし
い。

【００５２】このような場合には、図３に模式的に示す
ように、遮光板４１，４２，４３，４４を光軸方向に各
々段違いに配置し、互いに重なり合うように構成すれば
良い。

【００５３】以上のように本実施例によれば投影光学系
の瞳面と共役な面の近傍に独立した４枚の遮光板を有す
る絞り部材を配置し、これらの遮光板を連動させて光束
に対し出し入れさせて、遮光しない状態と部分遮光して
四重極照明状態とを切換え、さらに４枚の遮光板すべて
を光軸回りに回転移動して四重極照明の方向を任意に設
定できる機構を有することで、レチクルのパターンに応
じて最適な照明法を短時間で切換え、かつ省スペースで
達成している。

【００５４】図４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２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露光装置に本発明を適
用した例である。

【００５５】図５は図４の一部分の拡大説明図である。

【００５６】図中、図１の実施例１と同じ要素には同符
番を付している。

【００５７】本実施例は図１の実施例１に比べて絞り部
材ＳＰの代わりに斜面を全反射面として用いた全反射プ
リズムＰＭと光吸収部材Ａとを利用して投影光学系１１
の瞳面１１ａに形成される光強度分布を変更している点
が異っており、その他の構成は略同じである。

【００５８】次に、本実施例の構成について図１の実施
例１と一部重複するが順次説明する。

【００５９】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２の第１焦点近傍に配置している。

【００６０】ＰＭは全反射プリズムであり、斜面ＰＭａ
で全反射を利用している。全反射プリズムＰＭは後述す
るレチクル１０と光学的な共役面から外れた位置に配置
している。

【００６１】Ａは光吸収部材であり、後述するように全
反射プリズムＰＭの斜面ＰＭａに圧着（接触）又は離脱
（非接触）することにより斜面ＰＭａで全反射する光束
を制御し、例えば面積的に全反射する領域を制御してい
る。これにより従来の照明法、リング照明そして四重極
照明等の相互の切換えを行っている。

【００６２】光源１より発した光が楕円ミラー２によっ
て集光され、全反射プリズムＰＭの斜面で全反射して楕
円ミラー２の第２焦点近傍４に発光部１ａの像（発光部
像）１ｂを形成している。

【００６３】５はレンズ系であり、第２焦点近傍４に形
成された発光部像１ｂからの光束を集光し、オプティカ
ルインテグレータ６の入射面６ａに入射している。

【００６４】オプティカルインテグレータ６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６ｂ近傍に２次光源６ｃを形成している。

【００６５】７はレンズ系であり、オプティカルインテ
グレータ６の射出面６ｂからの光束を集光し、ミラー８
を介してレンズ系１０に導光している。レンズ系１０は
ミラー８からの光束を集光してレチクルステージ１０ａ
に載置した被照射面であるレチクル１０を照明してい
る。１１は投影光学系であり、レチクル１０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１２面上に
縮小投影している。

【００６６】本実施例ではオプティカルインテグレータ
６の射出面６ｂ近傍の２次光源６ｃはレンズ系７，９に
より投影光学系１１の瞳１１ａ近傍に形成されている。

【００６７】本実施例ではレチクル１０のパターンの方
向性及び解像線巾等に応じて光吸収部材Ａを全反射プリ
ズムＰＭの斜面（全反射面）に圧着し、又は離脱させる
ことにより全反射する領域を変化させている。

【００６８】これにより投影光学系１１の瞳面１１ａ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。

【００６９】次に本実施例において光吸収部材Ａを利用
することにより投影光学系１１の瞳面１１ａ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図５〜図
７を用いて説明する。

【００７０】全反射条件はガラスと空気の屈折率の違い
を利用している。

【００７１】全反射面ＰＭａの裏面に空気以外の物体が
介在し、しかもその物体が光を吸収するもの、例えば反
射防止処理した金属等が介在すれば、その面では全反射
は起こらなくなる。

【００７２】本発明に係る全反射プリズムＰＭと光吸収
部材Ａは、この現象を利用している。

【００７３】図５において、１２１，１２２は各々光吸
収体、１２３，１２４は前記光吸収体１２１，１２２の
ホルダーであり、各々独立してスライドする。

【００７４】１２５はホルダー１２３と１２４にスライ
ド方向にテンションをかけるバネ、１２６は固定ホルダ
ー、１２７は固定ホルダー１２６に対してホルダー１２
４の回転を規制するキー、１２８は光吸収体１２１，１
２２を全反射面ＰＭａに対して接触または非接触させる
ためにスライドさせる送りネジ、１２９はモーター、１
３０はモーター１２９と送りネジ１２８を連結するカッ
プリング、１３１は送りネジ１２８の軸受け、１３２は
送りネジ１２８のナット、１３３はナット１３２とホル
ダー１２４を連結する弾性体、１３４は本機構全体を覆
うカバーである。１３５はモーター１２９を駆動するド
ライバーでメモリー１３６に記録された値とＣＰＵ１３
７の指令に基づいて動作する。

【００７５】次に図５の機構について具体的な動作につ
いて述べる。

【００７６】まず、全反射面ＰＭａの裏面に対し光吸収
体１２１，１２２がいずれも接触していない場合は、
（光軸上の照度が最も高いガウス分布となる）従来の照
明を行なう第１の状態である。この第１の状態から、第
２の状態のリング照明に切換える場合について述べる。

【００７７】図６に示すように光吸収体１２１は投影光
学系１１の瞳面１１ａ上の中央部に相当する光１３８の
みを吸収するような楕円形状をしている。

【００７８】光束は全反射面ＰＭａ上の光吸収体１２１
の存在しない領域でのみ全反射するようになる。従って
投影光学系１１の瞳面１１ａではリング状に強い照度を
有する光強度分布が形成される（リング照明法）。

【００７９】本実施例においてはモーター１２９を駆動
させると、送りネジ１２８によってホルダー１２３及び
１２４は同時に移動する。このとき光吸収体１２１のみ
が全反射面ＰＭａの裏面に接触した状態になるようにモ
ーター１２９に対してＣＰＵ１３７より指令を与えてい
る。これにより従来の照明法からリング照明法への切換
えを行っている。

【００８０】光吸収体１２１の方は、バネ１２５が作用
しているため、スライド方向の位置は安定して保持され
ている。また、この状態でもモーター１２９の回転方向
の位置はメモリー１３６に記録され、次の動作を待つこ
とになる。

【００８１】次に光吸収部材Ａの光吸収体の形状を変え
ることにより、投影光学系１１の瞳面１１ａ上で、十字
方向の４つの所定領域で強い照度の光強度分布が形成さ
れる。

【００８２】所謂四重極照明法への切換えについて図７
を用いて説明する。

【００８３】図７に示すように光吸収体１２２は投影光
学系１１の瞳面１１ａ上で十字方向の４つの周辺部の所
定領域（１２２ａ〜１２２ｄ）以外に相当する領域で入
射する光束を吸収する形状をしている。即ち４つの領域
１２２ａ〜１２２ｄに入射した光束だけが全反射する。

【００８４】今、前記したリング照明状態からさらにモ
ーター１２９を駆動させると、光吸収体１２１は全反射
プリズムＰＭの全反射面ＰＭａに接触したままの状態
で、光吸収体１２２のみが全反射面方向に移動する。光
吸収体１２２が全反射面ＰＭａに接触した直後にモータ
ー１２９の駆動を停止させるが、弾性体１３３の作用に
より、停止精度は比較的低い。これにより全反射プリズ
ムＰＭに入射した光束のうち全反射面ＰＭａの光吸収体
１２１，１２２の存在しない領域（１２２ａ〜１２２
ｄ）でのみ全反射させてリング照明から４重極照明へと
切換えている。

【００８５】尚、本実施例において、さらにリング照明
法あるいは従来の照明法に切換える場合は、前記動作と
逆の手順で行なえば良い。

【００８６】本実施例においては、従来の照明法、リン
グ照明法、そして四重極照明法の３種類の相互の切換え
を行なう場合について述べたが、光吸収体１２２が光吸
収体１２１と相似形の外形を持っていれば、従来照明法
と２種類のリング照明法の３種類の切換えも可能にな
る。

【００８７】また、２種類の形状の光吸収体のみなら
ず、さらに複数の光吸収体及びスライドするホルダーを
前記機構と同様にして構成すれば、さらに多くの照明法
の切換えも可能である。光吸収体の移動量は全反射面の
裏面に対して接触するかしないかの２状態であるため、
非常に微少である。従って全反射している光束内に吸収
体が物理的に何種類配置できるかで切換えの種類は決定
される。

【００８８】本実施例では以上のような構成により投影
光学系の瞳面上の光強度分布を迅速にしかも容易に種々
と切換えて高解像度の投影パターン像を得ている。

【００８９】図８〜図１０は本発明に係る全反射プリズ
ムＰＭと光吸収部材Ａの他の実施例の要部概略図であ
る。

【００９０】本実施例では全反射プリズムＰＭの全反射
面ＰＭａに圧着する光吸収体をマトリックス状に複数の
領域より構成し、これにより切換え可能な照明法を増加
させている。

【００９１】図８において２０１は各々光吸収体であ
り、マトリックス状に複数個、設けている。

【００９２】光吸収体２０１は各々独立してエアシリン
ダー２０２を持っている。エアシリンダー２０２はＣＰ
Ｕ２０３の指令に従ってドライバー２０４を介して電磁
弁２０５をＯＮ／ＯＦＦすることで任意の場所が駆動さ
れる。従って、光吸収体２０１の個数に対応した組合せ
の種類だけ照明法が切換え可能となる。

【００９３】図９は図８の実施例において光吸収体２０
１の分割数をさらに増やした場合である。光吸収体２０
１は各々独立してピエゾ素子２１２に連結されている。
この例では図８の実施例と比較して、より多くの照明法
の切換えが可能になるだけではなく、応答速度が非常に
優れているため、照明系シャッターとしても兼用できる
利点がある。尚、図９において２１３はピエゾドライバ
ー、２１４はＣＰＵである。

【００９４】図１０では図９の実施例においてピエゾ素
子のかわりに液体３０１で満たされた微細管３０２をヒ
ーター３０３で加熱することで気泡３０４を発生させ、
液体３０１が押し出される力を利用して光吸収体３０５
を全反射面ＰＭａの裏面に押し付ける方向である。ヒー
ター３０３の通電を停止すると液体３０１は冷却され、
気泡３０４は消滅するため光吸収体３０５は全反射面の
裏面より離れる。３０６はドライバー、３０７はＣＰＵ
である。本実施例に関しては、即にＯＡ機器のプリンタ
ーにおいて気泡の力を用いてインクを射出する技術が確
立されており、微細管の構造については光リソグラフィ
ー技術を応用して製造する技術が確立されている。

【００９５】本実施例ではこれを応用し、光吸収体３０
５を駆動することを特徴としている。

【００９６】

【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。

【００９７】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。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の要部概略図

【図２】 図１の一部分の拡大説明図

【図３】 図２の他の実施例の説明図

【図４】 本発明の実施例２の要部概略図

【図５】 図４の一部分の拡大説明図

【図６】 図５の説明図

【図７】 図５の説明図

【図８】 本発明の実施例３の一部分の要部概略図

【図９】 図８の一部分を変更した他の実施例の説明図

【図１０】 図８の一部分を変更した他の実施例の説明
図

【符号の説明】

１ 光源 ２ 楕円ミラー ３，８ ミラー ５，７，９ レンズ系 ６ オプティカルインテグレーター １０ レチクル １１ 投影光学系 １１ａ 瞳面 １２ ウエハ ＳＰ 絞り部材 ＰＭ 全反射プリズム ＰＭａ 全反射面 Ａ 光吸収部材

───────────────────────────────────────────────────── 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 7/20 521

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源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物体のパターンを照明し、該パターンを投影光学系
   により第２物体上に投影する投影露光装置において、 該光源と該第１物体との間の光路中の該投影光学系の瞳
   面と略共役な位置に、複数の遮光板を動かすことで開口
   形状が可変で、かつ光軸を中心に回転可能な絞り部材を
   配置し、該絞り部材の該開口形状を変えることにより、
   該略共役な位置における光強度分布が該光軸外に比べて
   該光軸上で高い第１の状態と、該光強度分布が該光軸上
   に比べて該光軸外で高い第２の状態とに形成可能であ
   り、かつ該絞り部材を該光軸を中心に回転させることに
   より該第２の状態における光強度分布が可変であること
   を特徴とする投影露光装置。
2. 【請求項２】 前記複数の遮光板の一部は、他の遮光板
   に対して前記光軸方向にずれて配置されていることを特
   徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
3. 【請求項３】 前記複数の遮光板の各々は、他の遮光板
   に対して互いに前記光軸方向にずれて配置されているこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載の投影露光装置。
4. 【請求項４】 前記複数の遮光板は４枚であって、前記
   第２の状態の光強度分布は十字方向以外で強度が高い分
   布を有することを特徴とする請求項１，２又は３のいず
   れか一項に記載の投影露光装置。
5. 【請求項５】 楕円鏡の第１焦点近傍に光源の発光部を
   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
   上に投影する投影露光装置において、 該光源と該第１物体との間の光路中の該投影光学系の瞳
   面と略共役な位置に、複数の遮光板を動かすことで開口
   形状が可変で、かつ光軸を中心に回転可能な絞り部材を
   配置し、該絞り部材の該開口形状を変えることにより、
   該略共役な位置における光強度分布が該光軸外に比べて
   該光軸上で高い第１の状態と、該光強度分布が該光軸上
   に比べて該光軸外で高い第２の状態とに形成可能であ
   り、かつ該絞り部材を該光軸を中心に回転させることに
   より該第２の状態における光強度分布が可変であること
   を特徴とする投影露光装置。
6. 【請求項６】 光源からの光束で順に斜面を全反射面と
   して用いた全反射プリズムと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とを介して被
   照射面を照明する際、該全反射プリズムの斜面に光吸収
   部材を圧着又は離脱させることにより該被照射面の照明
   状態を調整していることを特徴とする照明装置。
7. 【請求項７】 光源からの光束で順に斜面を全反射面と
   して用いた全反射プリズムと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
   物体のパターンを照明し、該パターンを投影光学系によ
   り第２物体上に投影する際、該全反射プリズムの斜面に
   光吸収部材を圧着又は離脱させることにより該投影光学
   系の瞳面上の光強度分布を調整することを特徴とする投
   影露光装置。
8. 【請求項８】 前記第１物体のパターンの形状に応じて
   異った光吸収分布を有する複数の光吸収部材のうちから
   １つを選択的に用いていることを特徴とする請求項７の
   投影露光装置。
9. 【請求項９】 前記光吸収部材はマトリックス状の複数
   の領域を有し、各々の領域には独立したアクチュエータ
   ーが設けられていることを特徴とする請求項７の投影露
   光装置。
10. 【請求項１０】 前記アクチュエーターはエアシリンダ
    ー又はピエゾ素子又は微細管中の液体を加熱して発生す
    る気泡により液体が押し出される押圧力を利用している
    ことを特徴とする請求項９の投影露光装置。
11. 【請求項１１】 楕円鏡の第１焦点近傍に光源の発光部
    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
    の像を結像系により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の入射面に結像させ、
    該オプティカルインテグレータの射出面からの光束で第
    １物体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物体上に投影する際、該光源と該オプティカ
    ルインテグレータとの間の光路中に斜面を全反射面とし
    て用いた全反射プリズムを設け、該斜面に光吸収部材を
    圧着又は離脱させることにより、該投影光学系の瞳面上
    の光強度分布を調整することを特徴とする投影露光装
    置。
12. 【請求項１２】 請求項１乃至５および７乃至１１記載
    のいずれか１項の投影露光装置を用いて、前記第１物体
    のパターンを第２物体上に投影露光する工程を有するこ
    とを特徴とする半導体素子の製造方法。