JP3376043B2 - 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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- 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
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
ンを照明領域の形状に応じて効率的に照明するようにし
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
ンを照明領域の形状に応じて効率的に照明するようにし
た照明装置及びそれを用いた投影露光装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来よりＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子製
造用には高解像力、高スループット化が比較的容易な投
影露光装置（アライナー）が多く用いられている。この
投影露光装置では１回の露光によりウエハ面全体にパタ
ーン像を形成する一括露光方式に比べ、１回の露光が終
了する毎にウエハを移動しながら他の領域を露光し、こ
のような露光を順次複数回繰り返すことにより、ウエハ
面全体にパターン像を形成していくステップアンドリピ
ート露光方式が多く用いられている。
造用には高解像力、高スループット化が比較的容易な投
影露光装置（アライナー）が多く用いられている。この
投影露光装置では１回の露光によりウエハ面全体にパタ
ーン像を形成する一括露光方式に比べ、１回の露光が終
了する毎にウエハを移動しながら他の領域を露光し、こ
のような露光を順次複数回繰り返すことにより、ウエハ
面全体にパターン像を形成していくステップアンドリピ
ート露光方式が多く用いられている。
【０００３】このとき投影光学系はレチクル面上の電子
回路パターンをウエハ面上に所定の投影倍率、例えば１
／５又は１／１０で縮小投影している。
回路パターンをウエハ面上に所定の投影倍率、例えば１
／５又は１／１０で縮小投影している。
【０００４】このような電子回路パターンが必要とする
寸法に比べ、ｍ倍に拡大して形成したレチクルを被写体
として用い、該レチクルを投影光学系によりウエハ面上
に１／ｍ倍に縮小投影する縮小型の投影露光装置が比較
的高い解像度が容易に得られる為、現在最も注目されて
いる。
寸法に比べ、ｍ倍に拡大して形成したレチクルを被写体
として用い、該レチクルを投影光学系によりウエハ面上
に１／ｍ倍に縮小投影する縮小型の投影露光装置が比較
的高い解像度が容易に得られる為、現在最も注目されて
いる。
【０００５】この電子回路パターンが形成されているレ
チクルは一般に四角形をしており、又ウエハ面上の投影
露光範囲は数ミリ〜数十ミリ程度の四角形であり、この
範囲中に１〜数チップの素子が配置されている。
チクルは一般に四角形をしており、又ウエハ面上の投影
露光範囲は数ミリ〜数十ミリ程度の四角形であり、この
範囲中に１〜数チップの素子が配置されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】縮小型の投影露光装置
において、レチクル面を照明する照明装置を構成する照
明光学系の有効照明範囲は一般に円形をしている。そし
てウエハ面に投影露光する際には有効照明範囲の一部を
マスキング機構等で遮光し、レチクル形状と同様の四角
形状とし、この四角形内の光束のみを使用するようにし
ている。
において、レチクル面を照明する照明装置を構成する照
明光学系の有効照明範囲は一般に円形をしている。そし
てウエハ面に投影露光する際には有効照明範囲の一部を
マスキング機構等で遮光し、レチクル形状と同様の四角
形状とし、この四角形内の光束のみを使用するようにし
ている。
【０００７】又使用する露光範囲は仕様によって、まち
まちである。この為、照明光学系の有効照明範囲よりも
小さな露光範囲で使用する場合には不使用の光束が多く
なり、照明効率が低下してくるという問題点があった。
まちである。この為、照明光学系の有効照明範囲よりも
小さな露光範囲で使用する場合には不使用の光束が多く
なり、照明効率が低下してくるという問題点があった。
【０００８】このような問題点は縮小型の投影露光装置
に限らず、電子回路パターンが形成されているマスクを
直接ウエハに重ね合わせて焼き付けるコンタクト方式や
マスクとウエハを所定量離して焼き付けるプロキシミテ
ィ方式を用いる半導体製造装置においても同様であっ
た。
に限らず、電子回路パターンが形成されているマスクを
直接ウエハに重ね合わせて焼き付けるコンタクト方式や
マスクとウエハを所定量離して焼き付けるプロキシミテ
ィ方式を用いる半導体製造装置においても同様であっ
た。
【０００９】本発明は照明光学系の各要素を適切に構成
することにより、レチクル面上の照明領域の大きさが有
効照明範囲よりも小さい場合であっても該照明領域を照
明効率の低下を最少限に抑え、効率的に照明することの
できる半導体素子製造に好適な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。
することにより、レチクル面上の照明領域の大きさが有
効照明範囲よりも小さい場合であっても該照明領域を照
明効率の低下を最少限に抑え、効率的に照明することの
できる半導体素子製造に好適な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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の照明装
置は光源からの光をオプティカルインテグレータに照射
する光学系と、前記オプティカルインテグレータが形成
する２次光源からの複数の光束を被照射面に照射する光
学系とを有する照明装置において、前記オプティカルイ
ンテグレータと切り替えて使用される、前記オプティカ
ルインテグレータとは前記２次光源からの光束の射出角
が異なる他のオプティカルインテグレータを有し、前記
オプティカルインテグレータと前記他のオプティカルイ
ンテグレータは、夫々の射出面に配置された前記被照射
面における照度分布を補正する照度ムラ補正板と対で切
り替えられ、該切り替えによっても前記２次光源の光軸
方向位置は一定に維持されることを特徴としている。
置は光源からの光をオプティカルインテグレータに照射
する光学系と、前記オプティカルインテグレータが形成
する２次光源からの複数の光束を被照射面に照射する光
学系とを有する照明装置において、前記オプティカルイ
ンテグレータと切り替えて使用される、前記オプティカ
ルインテグレータとは前記２次光源からの光束の射出角
が異なる他のオプティカルインテグレータを有し、前記
オプティカルインテグレータと前記他のオプティカルイ
ンテグレータは、夫々の射出面に配置された前記被照射
面における照度分布を補正する照度ムラ補正板と対で切
り替えられ、該切り替えによっても前記２次光源の光軸
方向位置は一定に維持されることを特徴としている。
【００１１】請求項２の発明は請求項１の発明において
前記オプティカルインテグレータを構成する複数のレン
ズの焦点距離と、前記他のオプティカルインテグレータ
を構成する複数のレンズの焦点距離は、互いに略一致し
ており、前記オプティカルインテグレータを構成する複
数のレンズの断面の形状や寸法と、前記他のオプティカ
ルインテグレータを構成する複数のレンズの断面の形状
や寸法は、互いに異なることを特徴としている。
前記オプティカルインテグレータを構成する複数のレン
ズの焦点距離と、前記他のオプティカルインテグレータ
を構成する複数のレンズの焦点距離は、互いに略一致し
ており、前記オプティカルインテグレータを構成する複
数のレンズの断面の形状や寸法と、前記他のオプティカ
ルインテグレータを構成する複数のレンズの断面の形状
や寸法は、互いに異なることを特徴としている。
【００１２】請求項３の発明は請求項１の発明において
前記被照射面の照明領域の形状に応じて、前記オプティ
カルインテグレータと前記他のオプティカルインテグレ
ータを切り替えて使用することを特徴としている。
前記被照射面の照明領域の形状に応じて、前記オプティ
カルインテグレータと前記他のオプティカルインテグレ
ータを切り替えて使用することを特徴としている。
【００１３】請求項４の発明は請求項１の発明において
前記オプティカルインテグレータと前記他のオプティカ
ルインテグレータの切り替えに応じて前記被照射面の照
度分布を補正する光軸方向に移動可能な複数のレンズを
有することを特徴としている。
前記オプティカルインテグレータと前記他のオプティカ
ルインテグレータの切り替えに応じて前記被照射面の照
度分布を補正する光軸方向に移動可能な複数のレンズを
有することを特徴としている。
【００１４】請求項５の発明は請求項１の発明において
前記照度ムラ補正板は、光束の入射角度によって透過率
の異なるコーティングを施した光学素子であることを特
徴としている。を切り替えて使用することを特徴として
いる。
前記照度ムラ補正板は、光束の入射角度によって透過率
の異なるコーティングを施した光学素子であることを特
徴としている。を切り替えて使用することを特徴として
いる。
【００１５】請求項６の発明は請求項４の発明において
前記照度分布補正手段は、光軸方向に移動可能な複数の
レンズであることを特徴としている。
前記照度分布補正手段は、光軸方向に移動可能な複数の
レンズであることを特徴としている。
【００１６】請求項７の発明のデバイスの製造装置は、
請求項６の露光装置を用いて第１物体のパターンを第２
物体に露光する段階と、該第２物体を現像する段階とを
有することを特徴としている。
請求項６の露光装置を用いて第１物体のパターンを第２
物体に露光する段階と、該第２物体を現像する段階とを
有することを特徴としている。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【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。
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。
【００２１】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。
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。
【００２２】３は光学手段であり、ターレット型に複数
のオプティカルインテグレータ（３ａ，３ｂ・・・）を有
している。オプティカルインテグレータ（３ａ，３ｂ・・
・）は複数の微小レンズを２次元的に配置した構成より
成り、その入射面（３ａ１）が楕円ミラー２の第２焦点
１ｂ近傍に位置するようにしている。
のオプティカルインテグレータ（３ａ，３ｂ・・・）を有
している。オプティカルインテグレータ（３ａ，３ｂ・・
・）は複数の微小レンズを２次元的に配置した構成より
成り、その入射面（３ａ１）が楕円ミラー２の第２焦点
１ｂ近傍に位置するようにしている。
【００２３】４は切り替え装置であり、複数のオプティ
カルインテグレータ（３ａ，３ｂ・・・）を保持するター
レット板を回動し、１つのオプティカルインテグレータ
が光路中に位置するようにしている。
カルインテグレータ（３ａ，３ｂ・・・）を保持するター
レット板を回動し、１つのオプティカルインテグレータ
が光路中に位置するようにしている。
【００２４】オプティカルインテグレータ（３ａ，３ｂ
・・・）はそれを構成する複数の微小レンズからの射出光
束の射出角が複数のオプティカルインテグレータ（３
ａ，３ｂ・・・）間において互いに異なるように互いに微
小レンズの断面形状や寸法を変えて構成している。
・・・）はそれを構成する複数の微小レンズからの射出光
束の射出角が複数のオプティカルインテグレータ（３
ａ，３ｂ・・・）間において互いに異なるように互いに微
小レンズの断面形状や寸法を変えて構成している。
【００２５】又、各オプティカルインテグレータを構成
する微小レンズの焦点距離や各オプティカルインテグレ
ータの外径は全てのオプティカルインテグレータで略一
致させている。尚、以下の説明ではオプティカルインテ
グレータ３ａを中心に説明するが他のオプティカルイン
テグレータについても同様である。
する微小レンズの焦点距離や各オプティカルインテグレ
ータの外径は全てのオプティカルインテグレータで略一
致させている。尚、以下の説明ではオプティカルインテ
グレータ３ａを中心に説明するが他のオプティカルイン
テグレータについても同様である。
【００２６】光源１の発光部１ａより発した光束は楕円
ミラー２によって集光され、オプティカルインテグレー
タ（３ａ）の入射面（３ａ１）に集光している。そして
オプティカルインテグレータ（３ａ）の射出面（３ａ
２）には入射面（３ａ１）の光強度分布に対応した２次
光源が形成している。９は絞りであり、２次光源の大き
さを制限している。
ミラー２によって集光され、オプティカルインテグレー
タ（３ａ）の入射面（３ａ１）に集光している。そして
オプティカルインテグレータ（３ａ）の射出面（３ａ
２）には入射面（３ａ１）の光強度分布に対応した２次
光源が形成している。９は絞りであり、２次光源の大き
さを制限している。
【００２７】５はレンズ系（コンデンサーレンズ）であ
り、オプティカルインテグレータ（３ａ）の射出面（３
ａ２）からの光束を集光し、レチクルステージ６ａに載
置した被照射面であるレチクル（第１物体）６の照射面
６ｂを均一照明している。
り、オプティカルインテグレータ（３ａ）の射出面（３
ａ２）からの光束を集光し、レチクルステージ６ａに載
置した被照射面であるレチクル（第１物体）６の照射面
６ｂを均一照明している。
【００２８】７は投影光学系であり、レチクル６に描か
れたパターンをウエハチャック１０に載置したウエハ８
面上に縮小投影している。１１はウエハステージであ
り、ウエハチャック１０を載置している。
れたパターンをウエハチャック１０に載置したウエハ８
面上に縮小投影している。１１はウエハステージであ
り、ウエハチャック１０を載置している。
【００２９】図１において各要素１〜５は照明装置の一
要素を構成し、各要素１〜８は投影露光装置の一要素を
構成している。尚図１において照明装置を半導体素子製
造装置としてコンタクト方式やプロキシミティ方式を用
いた露光装置に適用した場合は投影光学系７は不要であ
り、又被照射面であるマスク（レチクル）６とウエハ８
は直接密着若しくは所定量の間隔を隔てて配置される。
要素を構成し、各要素１〜８は投影露光装置の一要素を
構成している。尚図１において照明装置を半導体素子製
造装置としてコンタクト方式やプロキシミティ方式を用
いた露光装置に適用した場合は投影光学系７は不要であ
り、又被照射面であるマスク（レチクル）６とウエハ８
は直接密着若しくは所定量の間隔を隔てて配置される。
【００３０】オプティカルインテグレータ３ａの射出面
３ａ２と投影光学系７の入射瞳とは略共役となってい
る。
３ａ２と投影光学系７の入射瞳とは略共役となってい
る。
【００３１】オプティカルインテグレータ３ａを構成す
る各微小レンズの入射面（３ａ１）とレチクル６は光学
的に略共役であり、各微小レンズの入射面の形状がレチ
クル面における最大の照明形状となる。
る各微小レンズの入射面（３ａ１）とレチクル６は光学
的に略共役であり、各微小レンズの入射面の形状がレチ
クル面における最大の照明形状となる。
【００３２】そこで本実施例では後述するように入射面
の形状が異なる複数の微小レンズにより成るオプティカ
ルインテグレータを複数個用いてオプティカルインテグ
レータを交換することによりレチクル面上の照明範囲を
種々と変化させている。
の形状が異なる複数の微小レンズにより成るオプティカ
ルインテグレータを複数個用いてオプティカルインテグ
レータを交換することによりレチクル面上の照明範囲を
種々と変化させている。
【００３３】図２はレチクル面上への照明範囲とそのと
き用いるオプティカルインテグレータを構成する微小レ
ンズの入射面形状の説明図である。
き用いるオプティカルインテグレータを構成する微小レ
ンズの入射面形状の説明図である。
【００３４】一般にコンデンサーレンズ５からの光束に
よる有効照明範囲２１は図２（Ａ）に示すように円形で
ある。この有効照明範囲２１をすべてケラレなく照明
し、且つ照明効率を最大限良くする為にはオプティカル
インテグレータを構成する各微小レンズの入射面の形状
は図２（Ａ１）のような六角形状となる。
よる有効照明範囲２１は図２（Ａ）に示すように円形で
ある。この有効照明範囲２１をすべてケラレなく照明
し、且つ照明効率を最大限良くする為にはオプティカル
インテグレータを構成する各微小レンズの入射面の形状
は図２（Ａ１）のような六角形状となる。
【００３５】しかしながら実際には各種の仕様条件によ
り同図（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）のように焼き付け範囲
（必要照明範囲）２０が有効照明範囲２１に比べて小さ
い場合がある。このようなときには不使用の照明光束が
多くなり、照明効率が低下してくる。
り同図（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）のように焼き付け範囲
（必要照明範囲）２０が有効照明範囲２１に比べて小さ
い場合がある。このようなときには不使用の照明光束が
多くなり、照明効率が低下してくる。
【００３６】そこで本実施例ではレチクル６面上の照射
面として例えば図２（Ｂ）のような照明範囲が必要な場
合には形状がレチクル６面上の照射面と似ている図２
（Ｂ１）のような入射面（射出面）を持つ複数の微小レ
ンズから構成されるオプティカルインテグレータを用い
るようにしている。
面として例えば図２（Ｂ）のような照明範囲が必要な場
合には形状がレチクル６面上の照射面と似ている図２
（Ｂ１）のような入射面（射出面）を持つ複数の微小レ
ンズから構成されるオプティカルインテグレータを用い
るようにしている。
【００３７】同様に図２（Ｃ），（Ｄ）のような照明範
囲が必要な場合には図２（Ｃ１），（Ｄ１）のような入
射面（射出面）を持つ複数の微小レンズから構成される
オプティカルインテグレータを用いている。
囲が必要な場合には図２（Ｃ１），（Ｄ１）のような入
射面（射出面）を持つ複数の微小レンズから構成される
オプティカルインテグレータを用いている。
【００３８】このように本実施例では入射面形状が異な
る複数の微小レンズより成るオプティカルインテグレー
タを複数個用いて、レチクル面上の所望の照明範囲に最
適なオプティカルインテグレータを選択及び切り替えす
ることにより照明範囲を変化させたときの不使用の光束
を減らし、照明効率の向上を図っている。
る複数の微小レンズより成るオプティカルインテグレー
タを複数個用いて、レチクル面上の所望の照明範囲に最
適なオプティカルインテグレータを選択及び切り替えす
ることにより照明範囲を変化させたときの不使用の光束
を減らし、照明効率の向上を図っている。
【００３９】又、このとき各オプティカルインテグレー
タの射出面近傍に形成される２次光源面は常に照明光学
系の一定位置に配置されるように切り替えられ、例えば
２次光源の結像位置が投影光学系７の瞳位置からズレな
いように設定している。
タの射出面近傍に形成される２次光源面は常に照明光学
系の一定位置に配置されるように切り替えられ、例えば
２次光源の結像位置が投影光学系７の瞳位置からズレな
いように設定している。
【００４０】図３はオプティカルインテグレータ３ａか
ら射出する光束のうち２つの光束の射出角α，α′に対
するレチクル６面上の照射面６ｂの有効照明範囲との関
係を示す説明図である。同図において射出角α，α′の
ときその光束はレチクル６面上の中心から距離Ｒ，Ｒ′
の位置を照明する。
ら射出する光束のうち２つの光束の射出角α，α′に対
するレチクル６面上の照射面６ｂの有効照明範囲との関
係を示す説明図である。同図において射出角α，α′の
ときその光束はレチクル６面上の中心から距離Ｒ，Ｒ′
の位置を照明する。
【００４１】ここで同図より明らかのようにα′／α＝
Ｒ′／Ｒの関係がある。そして、オプティカルインテグ
レータの複数の微小レンズの入射面の形状（寸法）に依
存して射出角α，α′が決まる。
Ｒ′／Ｒの関係がある。そして、オプティカルインテグ
レータの複数の微小レンズの入射面の形状（寸法）に依
存して射出角α，α′が決まる。
【００４２】本実施例ではこのときの関係を利用して光
束の射出角が異なる複数のオプティカルインテグレータ
（ある方向の射出角が同じでも、それと垂直な方向の射
出角が違うものを含む）を用意し、照明範囲に応じて最
適なオプティカルインテグレータを選択することにより
照射面６ｂ上の照明範囲を種々と変えている。
束の射出角が異なる複数のオプティカルインテグレータ
（ある方向の射出角が同じでも、それと垂直な方向の射
出角が違うものを含む）を用意し、照明範囲に応じて最
適なオプティカルインテグレータを選択することにより
照射面６ｂ上の照明範囲を種々と変えている。
【００４３】尚、この場合レチクル６面上への入射光束
の入射角度βは投影解像力に影響する値であるが、この
角度βはオプティカルインテグレータの切り替えによっ
て直接変化しない量であり、２次光源の大きさ、即ち絞
り９の開口径によって決定される。これは露光装置とし
てコンタクト方式やプロキシミティ方式を用いた場合で
も同様である。
の入射角度βは投影解像力に影響する値であるが、この
角度βはオプティカルインテグレータの切り替えによっ
て直接変化しない量であり、２次光源の大きさ、即ち絞
り９の開口径によって決定される。これは露光装置とし
てコンタクト方式やプロキシミティ方式を用いた場合で
も同様である。
【００４４】本実施例においてレチクル６の照射面の照
射範囲を小さくしたときの照度アップの度合いはオプテ
ィカルインテグレータを構成する各微小レンズの射出面
近傍に形成される２次光源の光強度分布に依存する。
射範囲を小さくしたときの照度アップの度合いはオプテ
ィカルインテグレータを構成する各微小レンズの射出面
近傍に形成される２次光源の光強度分布に依存する。
【００４５】図４は各微小レンズの射出面近傍に形成さ
れる２次光源の光強度分布とレチクル６の照射面の照射
範囲を小さくしたときの照度アップの度合いを説明する
為の説明図である。
れる２次光源の光強度分布とレチクル６の照射面の照射
範囲を小さくしたときの照度アップの度合いを説明する
為の説明図である。
【００４６】図中３０は各微小レンズによる２次光源、
３１は各微小レンズの入射面形状である。ここでは簡単
の為に、照射範囲は円形のまま大きさを変えるとして説
明する。
３１は各微小レンズの入射面形状である。ここでは簡単
の為に、照射範囲は円形のまま大きさを変えるとして説
明する。
【００４７】図４（Ａ）のように各２次光源が厳密に点
光源の場合、照射面積をどんなに小さくしても、２次光
源の大きさは変わらない。従って各微小レンズへの入射
光束は各微小レンズにケラレることなく射出される。こ
のとき、照射面における照度は照射面積に反比例する。
光源の場合、照射面積をどんなに小さくしても、２次光
源の大きさは変わらない。従って各微小レンズへの入射
光束は各微小レンズにケラレることなく射出される。こ
のとき、照射面における照度は照射面積に反比例する。
【００４８】図４（Ｂ）のように各微小レンズの射出面
の径ｂに対して２次光源がある大きさａの均一分布であ
る場合は、照射径が小さくなるに従って２次光源の大き
さが射出面に対して相対的に大きくなってくる。
の径ｂに対して２次光源がある大きさａの均一分布であ
る場合は、照射径が小さくなるに従って２次光源の大き
さが射出面に対して相対的に大きくなってくる。
【００４９】そして照射径が図４（Ｂ）に示す状態のａ
／ｂ倍よりも小さくなると２次光源が射出面よりも大き
くなることになり、その分は全て微小レンズにケラレて
しまいさえぎられてしまう。
／ｂ倍よりも小さくなると２次光源が射出面よりも大き
くなることになり、その分は全て微小レンズにケラレて
しまいさえぎられてしまう。
【００５０】従って照射径が図４（Ｂ）に示す状態から
ａ／ｂ倍になるまでは照射面における照度は照射面積に
反比例するが、それ以上小さくしても照度は変わらない
ことになる。
ａ／ｂ倍になるまでは照射面における照度は照射面積に
反比例するが、それ以上小さくしても照度は変わらない
ことになる。
【００５１】図５は図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の状態
の照度をそれぞれ１としたとき、照射面積を小さくする
に従ってどのように照度が変わってゆくかを表した説明
図である。
の照度をそれぞれ１としたとき、照射面積を小さくする
に従ってどのように照度が変わってゆくかを表した説明
図である。
【００５２】以上説明したように、レチクル６の照射面
の照射範囲を小さくしたときの照度アップの度合いはオ
プティカルインテグレータを構成する各微小レンズの射
出面近傍に形成される２次光源の光強度分布に依存す
る。オプティカルインテグレータの選択及び切り替えは
ショットレイアウトをコンソールから入力する際に自動
的に行っても良い。
の照射範囲を小さくしたときの照度アップの度合いはオ
プティカルインテグレータを構成する各微小レンズの射
出面近傍に形成される２次光源の光強度分布に依存す
る。オプティカルインテグレータの選択及び切り替えは
ショットレイアウトをコンソールから入力する際に自動
的に行っても良い。
【００５３】即ち、ショットレイアウトからレチクル面
上の照明範囲をコンピュータにより計算し、その値に基
づいて１つのオプティカルインテグレータを選択し、光
路中に自動的に切り替えても良い。勿論、オプティカル
インテグレータを１つのみ照明装置内に構成し、必要に
応じて手で交換しても良い。
上の照明範囲をコンピュータにより計算し、その値に基
づいて１つのオプティカルインテグレータを選択し、光
路中に自動的に切り替えても良い。勿論、オプティカル
インテグレータを１つのみ照明装置内に構成し、必要に
応じて手で交換しても良い。
【００５４】上記実施例においては水銀ランプ等の発光
部を楕円ミラーの第１焦点に配置して第２焦点近傍にオ
プティカルインテグレータの入射面を配置しているが、
本実施例はこのような構成に限定されるものではない。
部を楕円ミラーの第１焦点に配置して第２焦点近傍にオ
プティカルインテグレータの入射面を配置しているが、
本実施例はこのような構成に限定されるものではない。
【００５５】例えば楕円ミラーとオプティカルインテグ
レータの間に光学素子を配置し、この光学素子を介して
楕円ミラーからの光束をオプティカルインテグレータに
集光しても良い。又光源はエキシマレーザー等の指向性
の強い光源でも良く、光源からの光束を最終的にオプテ
ィカルインテグレータの入射面に指向すれば良い。
レータの間に光学素子を配置し、この光学素子を介して
楕円ミラーからの光束をオプティカルインテグレータに
集光しても良い。又光源はエキシマレーザー等の指向性
の強い光源でも良く、光源からの光束を最終的にオプテ
ィカルインテグレータの入射面に指向すれば良い。
【００５６】尚、以上述べてきた実施例はそのままコン
タクト方式やプロキシミティ方式、又走査型露光方式の
照明光学系にも良好に適用することができる。
タクト方式やプロキシミティ方式、又走査型露光方式の
照明光学系にも良好に適用することができる。
【００５７】本実施例では以上のような構成によりレチ
クル６面上のパターンをウエハ８面上に投影露光し、そ
の後所定の現像処理過程を経て半導体素子を製造してい
る。
クル６面上のパターンをウエハ８面上に投影露光し、そ
の後所定の現像処理過程を経て半導体素子を製造してい
る。
【００５８】図６は図１の実施例１の一部分を改良した
ときの他の実施例の要部説明図である。
ときの他の実施例の要部説明図である。
【００５９】本実施例は図１の実施例１に比べて複数の
オプティカルインテグレータ（３ａ，３ｂ・・・）の各射
出面に、照射面における照度分布を補正する照度分布補
正手段として照度ムラ補正板（４０ａ，４０ｂ・・・）を
配置し、オプティカルインテグレータと対で切り替えて
いる点が異なっており、その他の構成は同じである。
オプティカルインテグレータ（３ａ，３ｂ・・・）の各射
出面に、照射面における照度分布を補正する照度分布補
正手段として照度ムラ補正板（４０ａ，４０ｂ・・・）を
配置し、オプティカルインテグレータと対で切り替えて
いる点が異なっており、その他の構成は同じである。
【００６０】図６においてレチクル６の照射面６ｂにお
ける照度分布は光学系内における透過率差だけではな
く、オプティカルインテグレータ３ａの入射面３ａ１で
の光強度分布及びオプティカルインテグレータ３ａを構
成する各微小レンズの形状（入射面形状，焦点距離，
径）等にも依存する。各微小レンズの入射面３ａ１と照
射面６ｂとは略共役であり、照射面６ｂでの照度分布は
各微小レンズの入射面の光強度分布を積算した分布に依
存する。
ける照度分布は光学系内における透過率差だけではな
く、オプティカルインテグレータ３ａの入射面３ａ１で
の光強度分布及びオプティカルインテグレータ３ａを構
成する各微小レンズの形状（入射面形状，焦点距離，
径）等にも依存する。各微小レンズの入射面３ａ１と照
射面６ｂとは略共役であり、照射面６ｂでの照度分布は
各微小レンズの入射面の光強度分布を積算した分布に依
存する。
【００６１】従ってオプティカルインテグレータを切り
替えることにより照射面における照度分布（特に光軸対
称な分布）が変化してくる。
替えることにより照射面における照度分布（特に光軸対
称な分布）が変化してくる。
【００６２】そこで本実施例では照度ムラ補正板４０
ａ，４０ｂ・・・・を用いてこのときの照度分布の変化を補
正している。
ａ，４０ｂ・・・・を用いてこのときの照度分布の変化を補
正している。
【００６３】図３に示したようにオプティカルインテグ
レータ３ａの射出面３ａ２における光線の射出角αと照
射面６ｂにおける照射位置ＲはＲ≒Ｃα（Ｃは定数）の
関係がある。
レータ３ａの射出面３ａ２における光線の射出角αと照
射面６ｂにおける照射位置ＲはＲ≒Ｃα（Ｃは定数）の
関係がある。
【００６４】そこで本実施例では照度ムラ補正板として
光線の入射角度によって透過率の異なるコーティングを
施した透過板を用い、それをオプティカルインテグレー
タ３ａの射出面３ａ２に配置し、これにより照射面にお
ける照度分布を変えている。
光線の入射角度によって透過率の異なるコーティングを
施した透過板を用い、それをオプティカルインテグレー
タ３ａの射出面３ａ２に配置し、これにより照射面にお
ける照度分布を変えている。
【００６５】図７は本発明に係る照度分布補正手段の他
の実施例の説明図である。
の実施例の説明図である。
【００６６】本実施例では図１のレンズ系（コンデンサ
ーレンズ）５を光軸上移動可能な複数のレンズより成る
照度分布可変レンズ（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）より構
成して、照度分布補正手段としての機能を併用させてい
る。
ーレンズ）５を光軸上移動可能な複数のレンズより成る
照度分布可変レンズ（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）より構
成して、照度分布補正手段としての機能を併用させてい
る。
【００６７】即ち、オプティカルインテグレータ３ａの
射出面３ａ２からの光束を集光し、レチクル６の照射面
６ｂを照射すると共にオプティカルインテグレータを交
換したときの照射面６ｂ上の照度分布の変化を光軸上移
動可能なレンズを移動させて補正している。
射出面３ａ２からの光束を集光し、レチクル６の照射面
６ｂを照射すると共にオプティカルインテグレータを交
換したときの照射面６ｂ上の照度分布の変化を光軸上移
動可能なレンズを移動させて補正している。
【００６８】本実施例の照度分布可変レンズ（５ａ〜５
ｄ）は例えば特開昭６１−２６７７２２号公報で開示さ
れているレンズ系等が適用可能である。
ｄ）は例えば特開昭６１−２６７７２２号公報で開示さ
れているレンズ系等が適用可能である。
【００６９】尚、本実施例においては図６に示す照度ム
ラ補正板と併用しても良い。
ラ補正板と併用しても良い。
【００７０】次に上記説明した投影露光装置を利用した
半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。
半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。
【００７１】図８はデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体
チップ、或は液晶パネルや磁気ヘッドやＣＣＤ等）の製
造のフローを示す。
チップ、或は液晶パネルや磁気ヘッドやＣＣＤ等）の製
造のフローを示す。
【００７２】ステップ１（回路設計）では半導体デバイ
スの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設
計した回路パターンを形成したマスクを製作する。
スの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設
計した回路パターンを形成したマスクを製作する。
【００７３】一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。
【００７４】次のステップ５（組立）は後工程と呼ば
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。
【００７５】ステップ６（検査）ではステップ５で作製
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷（ステップ７）される。
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００７６】図９は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。
を示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。
【００７７】ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
【００７８】ステップ１７（現像）では露光したウエハ
を現像する。ステップ１８（エッチング）では現像した
レジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジ
スト剥離）ではエッチングがすんで不要となったレジス
トを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうこと
によってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
を現像する。ステップ１８（エッチング）では現像した
レジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジ
スト剥離）ではエッチングがすんで不要となったレジス
トを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうこと
によってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００７９】本実施例では以上のようにして半導体デバ
イスを製造している。
イスを製造している。
【００８０】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、照明光学
系の各要素を適切に構成することにより、レチクル面上
の照明領域の大きさが有効照明範囲よりも小さい場合で
あっても該照明領域を照明効率の低下を最少限に抑え、
効率的に照明することのできる半導体素子製造に好適な
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。
系の各要素を適切に構成することにより、レチクル面上
の照明領域の大きさが有効照明範囲よりも小さい場合で
あっても該照明領域を照明効率の低下を最少限に抑え、
効率的に照明することのできる半導体素子製造に好適な
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。
【００８１】特に本発明によれば光線の射出角が異なる
複数のオプティカルインテグレータを用意し、被照射面
の有効画面寸法に応じて最適なオプティカルインテグレ
ータを選択し、照明範囲を変えることにより、光束の損
失の少ない、常に効率的な照明が可能である。
複数のオプティカルインテグレータを用意し、被照射面
の有効画面寸法に応じて最適なオプティカルインテグレ
ータを選択し、照明範囲を変えることにより、光束の損
失の少ない、常に効率的な照明が可能である。
【００８２】又各オプティカルインテグレータ切り替え
時に発生する照度分布の変化を照度分布補正手段により
補正することにより照度ムラの小さい露光を行うことが
できる。
時に発生する照度分布の変化を照度分布補正手段により
補正することにより照度ムラの小さい露光を行うことが
できる。
【図１】 本発明の照明装置を縮小投影露光装置に適
用したときの一実施例の光学系の概略図
用したときの一実施例の光学系の概略図
【図２】 被照射面の形状とオプティカルインテグレ
ータを構成する微小レンズの入射出面の形状の関係を示
す図
ータを構成する微小レンズの入射出面の形状の関係を示
す図
【図３】 オプティカルインテグレータから射出する
光束の２つの射出核α，α′に対するレチクル面上の有
効照明範囲との関係を示す説明図
光束の２つの射出核α，α′に対するレチクル面上の有
効照明範囲との関係を示す説明図
【図４】 オプティカルインテグレータを構成する各
微小レンズの射出面に形成される２次光源を表した図
微小レンズの射出面に形成される２次光源を表した図
【図５】 図４に示した２次光源のとき照射面積を小
さくしたときの照射面積と照度の関係図
さくしたときの照射面積と照度の関係図
【図６】 オプティカルインテグレータ切り替え時に
照度ムラを発生させない為の光学系の例
照度ムラを発生させない為の光学系の例
【図７】 オプティカルインテグレータ切り替え時に
照度ムラを発生させない為の光学系の例
照度ムラを発生させない為の光学系の例
【図８】 本発明に係る半導体デバイスの製造方法の
フローチャート
フローチャート
【図９】 本発明に係る半導体デバイスの製造方法の
フローチャート
フローチャート
１ 光源
２ 楕円ミラー
３ 光学手段
３ａ，３ｂ・・・ オプティカルインテグレータ
４ ターレット板
５ レンズ系
６ レチクル
７ 投影光学系
８ ウエハ
９ 絞り
４０ａ，４０ｂ・・・ 照度分布補正手段
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭63−12135（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−225214（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−267722（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−165023（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−42821（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−3907（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−53953（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/027
G03F 7/20
Claims (7)
- 【請求項１】 光源からの光をオプティカルインテグレ
ータに照射する光学系と、前記オプティカルインテグレ
ータが形成する２次光源からの複数の光束を被照射面に
照射する光学系とを有する照明装置において、 前記オプティカルインテグレータと切り替えて使用され
る、前記オプティカルインテグレータとは前記２次光源
からの光束の射出角が異なる他のオプティカルインテグ
レータを有し、前記オプティカルインテグレータと前記他のオプティカ
ルインテグレータは、夫々の射出面に配置された前記被
照射面における照度分布を補正する照度ムラ補正板と対
で切り替えられ、 該 切り替えによっても前記２次光源の光軸方向位置は一
定に維持されることを特徴とする照明装置。 - 【請求項２】 前記オプティカルインテグレータを構成
する複数のレンズの焦点距離と、前記他のオプティカル
インテグレータを構成する複数のレンズの焦点距離は、
互いに略一致しており、 前記オプティカルインテグレータを構成する複数のレン
ズの断面の形状や寸法と、前記他のオプティカルインテ
グレータを構成する複数のレンズの断面の形状や寸法
は、互いに異なることを特徴とする請求項１記載の照明
装置。 - 【請求項３】 前記被照射面の照明領域の形状に応じ
て、前記オプティカルインテグレータと前記他のオプテ
ィカルインテグレータを切り替えて使用することを特徴
とする請求項１記載の照明装置。 - 【請求項４】 前記オプティカルインテグレータと前記
他のオプティカルインテグレータの切り替えに応じて前
記被照射面の照度分布を補正する光軸方向に移動可能な
複数のレンズを有することを特徴とする請求項１記載の
照明装置。 - 【請求項５】 前記照度ムラ補正板は、光束の入射角度
によって透過率の異なるコーティングを施した光学素子
であることを特徴とする請求項１記載の照明装置。 - 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれかに記載の照明
装置で第１物体のパターンを照明し、該第１物体のパタ
ーンを第２物体に露光することを特徴とする露光装置。 - 【請求項７】 請求項６の露光装置を用いて第１物体の
パターンを第２物体に露光する段階と、該第２物体を現
像する段階とを有することを特徴とするデバイスの製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25648593A JP3376043B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP25648593A JP3376043B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 照明装置及びそれを用いた投影露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0794403A JPH0794403A (ja) | 1995-04-07 |
| JP3376043B2 true JP3376043B2 (ja) | 2003-02-10 |
Family
ID=17293299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25648593A Expired - Fee Related JP3376043B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 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) | JP3376043B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3811923B2 (ja) * | 1995-10-27 | 2006-08-23 | 株式会社ニコン | 照明光学系 |
| JP5035747B2 (ja) * | 2007-03-16 | 2012-09-26 | 株式会社ニコン | オプティカルインテグレータ、照明光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法 |
| JP2018045060A (ja) * | 2016-09-13 | 2018-03-22 | キヤノン株式会社 | 照明装置、露光装置及び物品の製造方法 |
-
1993
- 1993-09-20 JP JP25648593A patent/JP3376043B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0794403A (ja) | 1995-04-07 |
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