JP3491212B2 - 露光装置、照明光学装置、照明光学系の設計方法及び露光方法 - Google Patents
露光装置、照明光学装置、照明光学系の設計方法及び露光方法Info
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- JP3491212B2 JP3491212B2 JP15781295A JP15781295A JP3491212B2 JP 3491212 B2 JP3491212 B2 JP 3491212B2 JP 15781295 A JP15781295 A JP 15781295A JP 15781295 A JP15781295 A JP 15781295A JP 3491212 B2 JP3491212 B2 JP 3491212B2
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- 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
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- 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、所定のマスクパターン
を感光性基板上に転写する露光装置、該露光装置に用い
る照明光学装置、照明光学系の設計方法及び露光方法に
関するものであり、特に、半導体製造に好適な紫外域の
光源を用いた露光装置、該露光装置に用いる照明光学装
置、照明光学系の設計方法及び露光方法に関するもので
ある。
を感光性基板上に転写する露光装置、該露光装置に用い
る照明光学装置、照明光学系の設計方法及び露光方法に
関するものであり、特に、半導体製造に好適な紫外域の
光源を用いた露光装置、該露光装置に用いる照明光学装
置、照明光学系の設計方法及び露光方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来においては、例えば、図３に示す如
き半導体製造用の露光装置が知られている。図３の
（ａ）に示す如く、水銀アーク灯等の光源１からの光束
は楕円鏡２により集光された後、コリメータレンズ３に
より平行光束に変換される。そして、この平行光束は、
図３の（ｂ）に示す如く、断面が四角形のレンズ素子４
ａの集合体よりなるフライアイレンズ４を通過すること
により、これの射出側に複数の光源像が形成される。こ
の光源像位置には、円形状の開口部を有する開口絞り５
が設けられている。この複数の光源像からの光束はコン
デンサーレンズ６によって集光され、被照射物体として
のマスクＭを重畳的に均一照明する。
き半導体製造用の露光装置が知られている。図３の
（ａ）に示す如く、水銀アーク灯等の光源１からの光束
は楕円鏡２により集光された後、コリメータレンズ３に
より平行光束に変換される。そして、この平行光束は、
図３の（ｂ）に示す如く、断面が四角形のレンズ素子４
ａの集合体よりなるフライアイレンズ４を通過すること
により、これの射出側に複数の光源像が形成される。こ
の光源像位置には、円形状の開口部を有する開口絞り５
が設けられている。この複数の光源像からの光束はコン
デンサーレンズ６によって集光され、被照射物体として
のマスクＭを重畳的に均一照明する。
【０００３】以上の照明光学装置によりマスクＭ上の回
路パターンは、レンズ７１及び７２よりなる投影光学系
７によって、レジストが塗布されたウエハＷ上に転写さ
れる。このウエハＷは２次元的に移動するウエハステー
ジＷＳ上に載置されており、図５の露光装置では、ウエ
ハ上での１ショット領域の露光が完了すると、次のショ
ット領域への露光のために、順次、ウエハステージを２
次元移動させる所謂ステップアンドリピート方式の露光
が行われる。
路パターンは、レンズ７１及び７２よりなる投影光学系
７によって、レジストが塗布されたウエハＷ上に転写さ
れる。このウエハＷは２次元的に移動するウエハステー
ジＷＳ上に載置されており、図５の露光装置では、ウエ
ハ上での１ショット領域の露光が完了すると、次のショ
ット領域への露光のために、順次、ウエハステージを２
次元移動させる所謂ステップアンドリピート方式の露光
が行われる。
【０００４】また、近年においては、マスクＭに対し長
方形状又は円弧状の光束を照射し、投影光学系に関して
共役に配置されたマスクＭとウエハＷとを一定方向に走
査することにより、高いスループットのもとでマスクＭ
の回路パターンのウエハ上への転写しようとする走査露
光方式が提案されている。
方形状又は円弧状の光束を照射し、投影光学系に関して
共役に配置されたマスクＭとウエハＷとを一定方向に走
査することにより、高いスループットのもとでマスクＭ
の回路パターンのウエハ上への転写しようとする走査露
光方式が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】近年においては、ウエ
ハ面上により微細なマスクパターン像を転写するため
に、露光用の光源の出力波長を短波長化することが行わ
れている。例えば、マスクパターンを投影光学系を介し
てレジストが塗布されたウエハ上に転写する、所謂投影
型露光装置では、露光用の光源の出力波長を短波長化す
ることによって投影光学系の解像力を向上させることが
できる。
ハ面上により微細なマスクパターン像を転写するため
に、露光用の光源の出力波長を短波長化することが行わ
れている。例えば、マスクパターンを投影光学系を介し
てレジストが塗布されたウエハ上に転写する、所謂投影
型露光装置では、露光用の光源の出力波長を短波長化す
ることによって投影光学系の解像力を向上させることが
できる。
【０００６】しかしながら、より短波長の露光光を出力
する光源、例えば紫外線を発振する紫外域のパルス光源
を用いた場合には、光の波長が紫外域であることから、
紫外線を透過させる光学硝子材料（以下、ガラス材料と
称する。）としては、可視域の光を通過させるガラス材
料と同じように加工が容易であるという理由から石英ガ
ラスが一般的に用いられている。
する光源、例えば紫外線を発振する紫外域のパルス光源
を用いた場合には、光の波長が紫外域であることから、
紫外線を透過させる光学硝子材料（以下、ガラス材料と
称する。）としては、可視域の光を通過させるガラス材
料と同じように加工が容易であるという理由から石英ガ
ラスが一般的に用いられている。
【０００７】しかしながら、紫外光のパルス発振光源等
の紫外域の光を発する光源は、高出力であり、特に、光
源からの光束をマスクまで導く露光装置の照明光学系に
おいては、光束径が小さくなる箇所が存在し、その箇所
でのエネルギー密度が高くなって、照明光学系を構成す
る石英ガラスに与えられるダメージは相当のものがあ
る。さらに光源の波長が短くなるに従ってエネルギーは
さらにあがり、石英ガラスに与えるダメージはより大き
くなり、石英ガラスの耐久性の点で問題がある。
の紫外域の光を発する光源は、高出力であり、特に、光
源からの光束をマスクまで導く露光装置の照明光学系に
おいては、光束径が小さくなる箇所が存在し、その箇所
でのエネルギー密度が高くなって、照明光学系を構成す
る石英ガラスに与えられるダメージは相当のものがあ
る。さらに光源の波長が短くなるに従ってエネルギーは
さらにあがり、石英ガラスに与えるダメージはより大き
くなり、石英ガラスの耐久性の点で問題がある。
【０００８】また、露光装置においてはウエハ等の基板
の１時間当たりの処理枚数を向上させること、即ちスル
ープットを向上させることが望まれており、ウエハ等の
基板上での照度を上げるために光源のパワーをより強く
する事が有効な手段であるが、照明光学系中での光束径
が小さくなる箇所に存在する石英ガラスに対するエネル
ギー密度が益々高くなり、この石英ガラスの耐久性に関
してより問題がより深刻化する。
の１時間当たりの処理枚数を向上させること、即ちスル
ープットを向上させることが望まれており、ウエハ等の
基板上での照度を上げるために光源のパワーをより強く
する事が有効な手段であるが、照明光学系中での光束径
が小さくなる箇所に存在する石英ガラスに対するエネル
ギー密度が益々高くなり、この石英ガラスの耐久性に関
してより問題がより深刻化する。
【０００９】 そこで、本発明は、マスクに対して長期
にわたって露光光の照射を行なっても、照明光学系中の
光学部材の劣化を防ぐことができ、長期にわたって安定
した露光を実現し得る露光装置、該露光装置に用いる照
明光学装置、照明光学系の設計方法及び露光方法を提供
することを目的としている。
にわたって露光光の照射を行なっても、照明光学系中の
光学部材の劣化を防ぐことができ、長期にわたって安定
した露光を実現し得る露光装置、該露光装置に用いる照
明光学装置、照明光学系の設計方法及び露光方法を提供
することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の露光装置
は、所定の波長の光を供給する光源手段と、該光源手段
からの光を所定のパターンが形成されたマスク上へ導く
照明光学系とを備え、前記マスクのパターンを感光性基
板上に露光する露光装置において、前記照明光学系は、
前記光源手段からの光を透過させる複数の透過性光学部
材を含み、前記透過性光学部材の少なくとも１つは、蛍
石で構成され、前記蛍石で構成される透過性光学部材
は、耐久性に関して問題となる光のエネルギー密度の高
い位置に配置されることを特徴とする。
は、所定の波長の光を供給する光源手段と、該光源手段
からの光を所定のパターンが形成されたマスク上へ導く
照明光学系とを備え、前記マスクのパターンを感光性基
板上に露光する露光装置において、前記照明光学系は、
前記光源手段からの光を透過させる複数の透過性光学部
材を含み、前記透過性光学部材の少なくとも１つは、蛍
石で構成され、前記蛍石で構成される透過性光学部材
は、耐久性に関して問題となる光のエネルギー密度の高
い位置に配置されることを特徴とする。
【００１１】 また、請求項２記載の露光装置は、前記
蛍石で構成される透過性光学部材が光束断面の面積が小
さい位置に配置されることを特徴とする。
蛍石で構成される透過性光学部材が光束断面の面積が小
さい位置に配置されることを特徴とする。
【００１２】 また、請求項３記載の露光装置は、前記
照明光学系が、オプティカルインテグレータと、前記マ
スクを照明するために前記オプティカルインテグレータ
からの光を前記マスクに導く光学系と、前記光源手段か
らの光を前記オプティカルインテグレータへ導く導光光
学系とを含むことを特徴とする。
照明光学系が、オプティカルインテグレータと、前記マ
スクを照明するために前記オプティカルインテグレータ
からの光を前記マスクに導く光学系と、前記光源手段か
らの光を前記オプティカルインテグレータへ導く導光光
学系とを含むことを特徴とする。
【００１３】 また、請求項４記載の露光装置は、前記
光源手段はパルス光を発振する光源を有することを特徴
とする。また、請求項５記載の露光装置は、前記光源手
段から供給されるパルス光が前記蛍石で構成される透過
性光学部材に入射する時の１パルス当たりの光エネルギ
ーをES(mJ)、前記蛍石で構成される透過性光学部材を通
過する光束の断面積をAB(cm2)とするとき、 AB＜ES／［25(mJ/cm2)］ の関係を満足することを特徴とする。また、請求項６記
載の露光装置は、前記光源手段はエキシマレーザーを有
することを特徴とする。また、請求項７記載の露光装置
は、前記蛍石で構成される透過性光学部材が集光点近傍
に配置されることを特徴とする。また、請求項８記載の
露光装置は、前記蛍石で構成される透過性光学部材が光
束が小さくなる位置に配置されることを特徴とする。ま
た、請求項９記載の露光装置は、前記蛍石で構成される
透過性光学部材が正レンズを有することを特徴とする。
また、請求項１０記載の露光装置は、所定の波長の光を
供給する光源手段と、該光源手段からの光を所定のパタ
ーンが形成されたマスク上へ導く照明光学系とを備え、
前記マスクのパターンを感光性基板上に露光する露光装
置において、前記照明光学系は、前記光源手段からの光
を透過させる蛍石で構成される透過性光学部材を含み、
前記蛍石で構成される透過性光学部材は、耐久性に関し
て問題となる光のエネルギー密度の高い位置に配置され
ることを特徴とする。また、請求項１１記載の露光装置
は、所定の波長の光を供給する光源手段と、該光源手段
からの光を所定のパターンが形成されたマスク上へ導く
照明光学系とを備え、前記マスクのパターンを感光性基
板上に露光する露光装置において、前記照明光学系は、
前記光源手段からの光を透過させる蛍石で構成される透
過性光学部材を含み、前記蛍石で構成される透過性光学
部材は、光のエネルギー密度の高い位置であると共に集
光点近傍に配置されることを特徴とする。また、請求項
１２記載の露光装置は、所定の波長の光を供給する光源
手段と、該光源手段からの光を所定のパターンが形成さ
れたマスク上へ導く照明光学系とを備え、前記マスクの
パターンを感光性基板上に露光する露光装置において、
前記照明光学系は、前記光源手段からの光を透過させる
蛍石で構成される透過性光学部材を含み、前記蛍石で構
成される透過性光学部材は、光のエネルギー密度の高い
位置であると共に光束が小さくなる位置に配置されるこ
とを特徴とする。また、請求項１３記載の露光装置は、
所定の波長の光を供給する光源手段と、該光源手段から
の光を所定のパターンが形成されたマスク上へ導く照明
光学系とを備え、前記マスクのパターンを感光性基板上
に露光する露光装置において、前記照明光学系は、前記
光源手段からの光を透過させる蛍石で構成される透過性
光学部材を含み、前記蛍石で構成される透過性光学部材
は、光のエネルギー密度の高い位置であると共に入射光
束の光束断面の面積が小さい位置に配置されることを特
徴とする。また、請求項１４記載の露光装置は、前記照
明光学系がオプティカルインテグレータと、前記マスク
を照明するために前記オプティカルインテグレータから
の光を前記マスクに導く光学系と、前記光源手段からの
光を前記オプティカルインテグレータへ導く導光光学系
とを含むことを特徴とする。また、請求項１５記載の露
光装置は、前記オプティカルインテグレータが全体とし
て長方形状の断面を有することを特徴とする。また、請
求項１６記載の露光装置は、前記蛍石で構成される透過
性光学部材が正レンズを有することを特徴とする。ま
た、請求項１７記載の露光装置は、前記導光光学系が前
記蛍石で構成される透過性光学部材を含むことを特徴と
する。また、請求項１８記載の露光装置は、前記光源手
段が250nm以下の波長の光を供給することを特徴とす
る。また、請求項１９記載の露光装置は、前記マスクの
パターンの像を前記感光性基板に投影する投影光学系
と、前記マスクを載置するマスクステージと、前記感光
性基板を載置する基板ステージと、をさらに有し、前記
マスクステージと前記基板ステージとを移動させて、前
記マスクのパターンを前記感光性基板に転写することを
特徴とする。また、請求項２０記載の露光装置は、前記
光のエネルギー密度の高い位置が予め見出された位置で
あることを特徴とする。また、請求項２１記載の露光方
法は、請求項１乃至請求項２０の何れか一項に記載の露
光装置を用いて前記マスクのパターンを前記感光性基板
に露光することを特徴とする。また、請求項２２記載の
照明光学装置は、所定の波長の光を供給する光源手段
と、該光源手段からの光を被照明物体へ導く照明光学系
とを備えた照明光学装置において、前記照明光学系は、
前記光源手段からの光を透過させる蛍石で構成される透
過性光学部材を含み、前記蛍石で構成される透過性光学
部材は、耐久性に関して問題となる光のエネルギー密度
の高い位置に配置されることを特徴とする。また、請求
項２３記載の照明光学装置は、前記光源手段が 250nm 以
下の波長の光を供給することを特徴とする。また、請求
項２４記載の照明光学装置は、前記光源手段がパルス光
を供給することを特徴とする。また、請求項２５記載の
照明光学装置は、所定の波長のパルス光を供給する光源
手段と、該光源手段からの光を被照明物体へ導く照明光
学系とを備えた照明光学装置において、前記照明光学系
は、前記光源手段からの光を透過させる複数の透過性光
学部材を含み、前記透過性光学部材の少なくとも１つ
は、蛍石で構成され、前記パルス光が前記蛍石で構成さ
れる透過性光学部材に入射する時の１パルス当たりの光
エネルギーを E S (mJ) 、前記蛍石で構成される透過性光学
部材を通過する光束の断面積を A B (cm 2 ) とするとき、 A B ＜ E S ／［ 25(mJ/cm 2 ) ］ の関係を満足することを特徴とする。 また、請求項２６
記載の照明光学装置は、前記照明光学系が、オプティカ
ルインテグレータと、前記被照明物体を照明するために
前記オプティカルインテグレータからの光を前記被照明
物体に導く光学系と、前記光源手段からの光を前記オプ
ティカルインテグレータへ導く導光光学系とを含むこと
を特徴とする。また、請求項２７記載の照明光学装置
は、前記光のエネルギー密度の高い位置が予め見出され
た位置であることを特徴とする。また、請求項２８記載
の露光装置は、前記被照明物体としてのマスクを照明す
る請求項２２乃至請求項２７の何れか一項に記載の照明
光学装置と、前記マスクを感光性基板に投影する投影光
学系とを備えたことを特徴とする。また、請求項２９記
載の露光装置は、前記マスクを載置するマスクステージ
と、前記感光性基板を載置する基板ステージと、をさら
に有し、前記マスクステージと前記基板ステージとを移
動させて、前記マスクのパターンを前記感光性基板に転
写することを特徴とする。また、請求項３０記載の露光
方法は、請求項２８または請求項２９に記載の露光装置
を用いて前記マスクのパターンを前記感光性基板に露光
することを特徴とする。また、請求項３１記載の照明光
学系の設計方法は、照明光学系を構成する光学部材にお
ける光束のエネルギー密度を計算する工程と、エネルギ
ー密度が高くなる所に位置する前記光学部材を蛍石とす
る工程と、を有することを特徴とする。また、請求項３
２記載の照明光学系の設計方法は、前記光束のエネルギ
ーが 250nm 以下の波長の光のエネルギーであることを特
徴とする。また、請求項３３記載の露光装置は、請求項
３１または請求項３２に記載の方法により設計された照
明光学系と、前記照明光学系により照明されたマスクの
パターンを感光性基板に投影する投影光学系とを備える
ことを特徴とする。また、請求項３４記載の露光方法
は、請求項３３に記載の露光装置を用いて前記マスク の
パターンを前記感光性基板に露光することを特徴とす
る。
光源手段はパルス光を発振する光源を有することを特徴
とする。また、請求項５記載の露光装置は、前記光源手
段から供給されるパルス光が前記蛍石で構成される透過
性光学部材に入射する時の１パルス当たりの光エネルギ
ーをES(mJ)、前記蛍石で構成される透過性光学部材を通
過する光束の断面積をAB(cm2)とするとき、 AB＜ES／［25(mJ/cm2)］ の関係を満足することを特徴とする。また、請求項６記
載の露光装置は、前記光源手段はエキシマレーザーを有
することを特徴とする。また、請求項７記載の露光装置
は、前記蛍石で構成される透過性光学部材が集光点近傍
に配置されることを特徴とする。また、請求項８記載の
露光装置は、前記蛍石で構成される透過性光学部材が光
束が小さくなる位置に配置されることを特徴とする。ま
た、請求項９記載の露光装置は、前記蛍石で構成される
透過性光学部材が正レンズを有することを特徴とする。
また、請求項１０記載の露光装置は、所定の波長の光を
供給する光源手段と、該光源手段からの光を所定のパタ
ーンが形成されたマスク上へ導く照明光学系とを備え、
前記マスクのパターンを感光性基板上に露光する露光装
置において、前記照明光学系は、前記光源手段からの光
を透過させる蛍石で構成される透過性光学部材を含み、
前記蛍石で構成される透過性光学部材は、耐久性に関し
て問題となる光のエネルギー密度の高い位置に配置され
ることを特徴とする。また、請求項１１記載の露光装置
は、所定の波長の光を供給する光源手段と、該光源手段
からの光を所定のパターンが形成されたマスク上へ導く
照明光学系とを備え、前記マスクのパターンを感光性基
板上に露光する露光装置において、前記照明光学系は、
前記光源手段からの光を透過させる蛍石で構成される透
過性光学部材を含み、前記蛍石で構成される透過性光学
部材は、光のエネルギー密度の高い位置であると共に集
光点近傍に配置されることを特徴とする。また、請求項
１２記載の露光装置は、所定の波長の光を供給する光源
手段と、該光源手段からの光を所定のパターンが形成さ
れたマスク上へ導く照明光学系とを備え、前記マスクの
パターンを感光性基板上に露光する露光装置において、
前記照明光学系は、前記光源手段からの光を透過させる
蛍石で構成される透過性光学部材を含み、前記蛍石で構
成される透過性光学部材は、光のエネルギー密度の高い
位置であると共に光束が小さくなる位置に配置されるこ
とを特徴とする。また、請求項１３記載の露光装置は、
所定の波長の光を供給する光源手段と、該光源手段から
の光を所定のパターンが形成されたマスク上へ導く照明
光学系とを備え、前記マスクのパターンを感光性基板上
に露光する露光装置において、前記照明光学系は、前記
光源手段からの光を透過させる蛍石で構成される透過性
光学部材を含み、前記蛍石で構成される透過性光学部材
は、光のエネルギー密度の高い位置であると共に入射光
束の光束断面の面積が小さい位置に配置されることを特
徴とする。また、請求項１４記載の露光装置は、前記照
明光学系がオプティカルインテグレータと、前記マスク
を照明するために前記オプティカルインテグレータから
の光を前記マスクに導く光学系と、前記光源手段からの
光を前記オプティカルインテグレータへ導く導光光学系
とを含むことを特徴とする。また、請求項１５記載の露
光装置は、前記オプティカルインテグレータが全体とし
て長方形状の断面を有することを特徴とする。また、請
求項１６記載の露光装置は、前記蛍石で構成される透過
性光学部材が正レンズを有することを特徴とする。ま
た、請求項１７記載の露光装置は、前記導光光学系が前
記蛍石で構成される透過性光学部材を含むことを特徴と
する。また、請求項１８記載の露光装置は、前記光源手
段が250nm以下の波長の光を供給することを特徴とす
る。また、請求項１９記載の露光装置は、前記マスクの
パターンの像を前記感光性基板に投影する投影光学系
と、前記マスクを載置するマスクステージと、前記感光
性基板を載置する基板ステージと、をさらに有し、前記
マスクステージと前記基板ステージとを移動させて、前
記マスクのパターンを前記感光性基板に転写することを
特徴とする。また、請求項２０記載の露光装置は、前記
光のエネルギー密度の高い位置が予め見出された位置で
あることを特徴とする。また、請求項２１記載の露光方
法は、請求項１乃至請求項２０の何れか一項に記載の露
光装置を用いて前記マスクのパターンを前記感光性基板
に露光することを特徴とする。また、請求項２２記載の
照明光学装置は、所定の波長の光を供給する光源手段
と、該光源手段からの光を被照明物体へ導く照明光学系
とを備えた照明光学装置において、前記照明光学系は、
前記光源手段からの光を透過させる蛍石で構成される透
過性光学部材を含み、前記蛍石で構成される透過性光学
部材は、耐久性に関して問題となる光のエネルギー密度
の高い位置に配置されることを特徴とする。また、請求
項２３記載の照明光学装置は、前記光源手段が 250nm 以
下の波長の光を供給することを特徴とする。また、請求
項２４記載の照明光学装置は、前記光源手段がパルス光
を供給することを特徴とする。また、請求項２５記載の
照明光学装置は、所定の波長のパルス光を供給する光源
手段と、該光源手段からの光を被照明物体へ導く照明光
学系とを備えた照明光学装置において、前記照明光学系
は、前記光源手段からの光を透過させる複数の透過性光
学部材を含み、前記透過性光学部材の少なくとも１つ
は、蛍石で構成され、前記パルス光が前記蛍石で構成さ
れる透過性光学部材に入射する時の１パルス当たりの光
エネルギーを E S (mJ) 、前記蛍石で構成される透過性光学
部材を通過する光束の断面積を A B (cm 2 ) とするとき、 A B ＜ E S ／［ 25(mJ/cm 2 ) ］ の関係を満足することを特徴とする。 また、請求項２６
記載の照明光学装置は、前記照明光学系が、オプティカ
ルインテグレータと、前記被照明物体を照明するために
前記オプティカルインテグレータからの光を前記被照明
物体に導く光学系と、前記光源手段からの光を前記オプ
ティカルインテグレータへ導く導光光学系とを含むこと
を特徴とする。また、請求項２７記載の照明光学装置
は、前記光のエネルギー密度の高い位置が予め見出され
た位置であることを特徴とする。また、請求項２８記載
の露光装置は、前記被照明物体としてのマスクを照明す
る請求項２２乃至請求項２７の何れか一項に記載の照明
光学装置と、前記マスクを感光性基板に投影する投影光
学系とを備えたことを特徴とする。また、請求項２９記
載の露光装置は、前記マスクを載置するマスクステージ
と、前記感光性基板を載置する基板ステージと、をさら
に有し、前記マスクステージと前記基板ステージとを移
動させて、前記マスクのパターンを前記感光性基板に転
写することを特徴とする。また、請求項３０記載の露光
方法は、請求項２８または請求項２９に記載の露光装置
を用いて前記マスクのパターンを前記感光性基板に露光
することを特徴とする。また、請求項３１記載の照明光
学系の設計方法は、照明光学系を構成する光学部材にお
ける光束のエネルギー密度を計算する工程と、エネルギ
ー密度が高くなる所に位置する前記光学部材を蛍石とす
る工程と、を有することを特徴とする。また、請求項３
２記載の照明光学系の設計方法は、前記光束のエネルギ
ーが 250nm 以下の波長の光のエネルギーであることを特
徴とする。また、請求項３３記載の露光装置は、請求項
３１または請求項３２に記載の方法により設計された照
明光学系と、前記照明光学系により照明されたマスクの
パターンを感光性基板に投影する投影光学系とを備える
ことを特徴とする。また、請求項３４記載の露光方法
は、請求項３３に記載の露光装置を用いて前記マスク の
パターンを前記感光性基板に露光することを特徴とす
る。
【００１４】
【作 用】本発明では、蛍石が高いエネルギー密度に対
しても耐久性に富んでいるという物理的な特性に着目
し、以上の構成によって、マスクに対して長期にわたっ
て露光光の照射を行なっても、照明光学系中の光学部材
の劣化を防ぐことができ、長期にわたって安定した露光
を実現し得ることを見出したものである。
しても耐久性に富んでいるという物理的な特性に着目
し、以上の構成によって、マスクに対して長期にわたっ
て露光光の照射を行なっても、照明光学系中の光学部材
の劣化を防ぐことができ、長期にわたって安定した露光
を実現し得ることを見出したものである。
【００１５】特に、露光装置の照明光学系における蛍石
化に関する決定手法について述べると、光学部材に照射
される光束の有するエネルギー密度は、もともとの光源
からの光束の面積比で求めることが出来るので、この手
法を用いて照明光学系を設計する段階で、光学部材に照
射される光束のエネルギー密度をあらかじめ計算しても
良い。この場合、蛍石は照射実験を事前に行ない、耐久
性を測っておくことが望ましく、先の計算結果と合計照
射時間の予測とから、エネルギー密度の高いところには
蛍石を用いて照明光学系を設計することがより望まし
い。
化に関する決定手法について述べると、光学部材に照射
される光束の有するエネルギー密度は、もともとの光源
からの光束の面積比で求めることが出来るので、この手
法を用いて照明光学系を設計する段階で、光学部材に照
射される光束のエネルギー密度をあらかじめ計算しても
良い。この場合、蛍石は照射実験を事前に行ない、耐久
性を測っておくことが望ましく、先の計算結果と合計照
射時間の予測とから、エネルギー密度の高いところには
蛍石を用いて照明光学系を設計することがより望まし
い。
【００１６】このような観点から、本願発明者は、パル
ス光を供給する光源を用いて、各種のシュミレーション
及び各種の実験を行った結果、照明光学系を構成する各
光学部材にパルス状の光が入射する時の１パルス当たり
の光エネルギーをＥS (mJ)、照明光学系中の各光学部材
を通過する光束の断面積をＡB (cm2) とするとき、 （１） ＡB ＜ＥS ／〔２５(mJ/cm2)〕 の関係を満足する光束の断面積となる位置に配置されて
いる照明光学系中の光学部材を蛍石で構成する事が好ま
しいことを事を見出した。これにより、露光装置の照明
光学系においては、光束径が小さくなる箇所が存在し、
その箇所でのエネルギー密度が高くなって、照明光学系
を構成する光学部材にダメージを与えるという問題が解
消され、耐久性に優れた装置が保証される。
ス光を供給する光源を用いて、各種のシュミレーション
及び各種の実験を行った結果、照明光学系を構成する各
光学部材にパルス状の光が入射する時の１パルス当たり
の光エネルギーをＥS (mJ)、照明光学系中の各光学部材
を通過する光束の断面積をＡB (cm2) とするとき、 （１） ＡB ＜ＥS ／〔２５(mJ/cm2)〕 の関係を満足する光束の断面積となる位置に配置されて
いる照明光学系中の光学部材を蛍石で構成する事が好ま
しいことを事を見出した。これにより、露光装置の照明
光学系においては、光束径が小さくなる箇所が存在し、
その箇所でのエネルギー密度が高くなって、照明光学系
を構成する光学部材にダメージを与えるという問題が解
消され、耐久性に優れた装置が保証される。
【００１７】なお、露光装置の照明光学系における耐久
性を持たせるためには、上記条件（１）を満足すること
が望ましいが、上記の条件（１）を満足している箇所の
光学部材のみならずそれ以外の箇所の光学部材を蛍石で
構成して、照明系全体を蛍石化すれば、露光装置の照明
光学系の耐久性をより一層高めることができる。
性を持たせるためには、上記条件（１）を満足すること
が望ましいが、上記の条件（１）を満足している箇所の
光学部材のみならずそれ以外の箇所の光学部材を蛍石で
構成して、照明系全体を蛍石化すれば、露光装置の照明
光学系の耐久性をより一層高めることができる。
【００１８】
【実施例】図１は本発明による実施例の半導体製造用の
露光装置の構成を示すものである。図１における（ａ）
は第１実施例の装置を真上から見た時の構成を示す図で
あり、（ｂ）は（ａ）の装置を横方向から見た時の断面
構成を示す図である。以下、この図１を参照しながら実
施例について詳述する。
露光装置の構成を示すものである。図１における（ａ）
は第１実施例の装置を真上から見た時の構成を示す図で
あり、（ｂ）は（ａ）の装置を横方向から見た時の断面
構成を示す図である。以下、この図１を参照しながら実
施例について詳述する。
【００１９】図１に示す如く、エキシマレーザー等の所
定の波長の光を供給する光源１０からは、222nm(KrCl),
248nm(KrF),192nm(ArF) 又は157nm(F2）等の波長を持つ
ほぼ平行な光束が出力され、この時の平行光束の断面形
状は矩形状となっている。この光源１０からの平行光束
は、所定の断面形状の光束に整形する光束整形部として
のビーム整形光学系２０に入射する。このビーム整形光
学系２０は、図１の（ａ）の紙面と垂直方向（図１の
（ｂ）の紙面方向）に屈折力を持つ２つのシリンドリカ
ルレンズ（２０Ａ，２０Ｂ）で構成されており、光源側
のシリンドリカルレンズ２０Ａは、負の屈折力を有し、
図１の（ｂ）の紙面方向の光束を発散させる一方、被照
明面側のシリンドリカルレンズ２０Ｂは、正の屈折力を
有し、光源側のシリンドリカルレンズ２０Ａからの発散
光束を集光して平行光束に変換する。従って、ビーム整
形光学系２０を介した光源１からの平行光束は、図１の
（ｂ）の紙面方向の光束幅が拡大されて光束断面が所定
の大きさを持つ長方形状に整形される。なお、ビーム整
形光学系２０としては、正の屈折力を持つシリンドリカ
ルレンズを組み合わせたものでも良く、さらにはアナモ
ルフィックプリズム等でも良い。
定の波長の光を供給する光源１０からは、222nm(KrCl),
248nm(KrF),192nm(ArF) 又は157nm(F2）等の波長を持つ
ほぼ平行な光束が出力され、この時の平行光束の断面形
状は矩形状となっている。この光源１０からの平行光束
は、所定の断面形状の光束に整形する光束整形部として
のビーム整形光学系２０に入射する。このビーム整形光
学系２０は、図１の（ａ）の紙面と垂直方向（図１の
（ｂ）の紙面方向）に屈折力を持つ２つのシリンドリカ
ルレンズ（２０Ａ，２０Ｂ）で構成されており、光源側
のシリンドリカルレンズ２０Ａは、負の屈折力を有し、
図１の（ｂ）の紙面方向の光束を発散させる一方、被照
明面側のシリンドリカルレンズ２０Ｂは、正の屈折力を
有し、光源側のシリンドリカルレンズ２０Ａからの発散
光束を集光して平行光束に変換する。従って、ビーム整
形光学系２０を介した光源１からの平行光束は、図１の
（ｂ）の紙面方向の光束幅が拡大されて光束断面が所定
の大きさを持つ長方形状に整形される。なお、ビーム整
形光学系２０としては、正の屈折力を持つシリンドリカ
ルレンズを組み合わせたものでも良く、さらにはアナモ
ルフィックプリズム等でも良い。
【００２０】さて、ビーム整形光学系２０からの整形さ
れた光束は、第１リレー光学系２１に入射する。ここ
で、第１リレー光学系２１は、２枚の正レンズから成る
正の屈折力の前群（２１Ａ，２１Ｂ）と、２枚の正レン
ズから成る正の屈折力の後群（２１Ｃ，２１Ｄ）とを有
しており、第１リレー光学系２１の前群（２１Ａ，２１
Ｂ）は、この前群のマスクＭ側（後側）の焦点位置に集
光点（光源像）Ｉを形成し、第１リレー光学系２１の後
群（２１Ｃ，２１Ｄ）は、その前群（２１Ａ，２１Ｂ）
の焦点位置に光源側（前側）の焦点位置が一致するよう
に配置されている。そして、この第１リレー光学系２１
は、光源１０の射出面と後述する第１多光源像形成手段
としてのオプティカルインテグレータ３０の入射面とを
共役にする機能を有している。この第１リレー光学系２
１の機能によって、光源１０からの光の角度ずれに伴う
オプティカルインテグレータ３０を照明する光束のずれ
を補正し、光源１０からの光の角度ずれに対する許容度
を大きくしている。なお、光源１０からの光を第１多光
源形成手段へ導く本実施例での導光光学系は、ビーム整
形光学系２０と第１リレー光学系２１とで構成されてい
る。
れた光束は、第１リレー光学系２１に入射する。ここ
で、第１リレー光学系２１は、２枚の正レンズから成る
正の屈折力の前群（２１Ａ，２１Ｂ）と、２枚の正レン
ズから成る正の屈折力の後群（２１Ｃ，２１Ｄ）とを有
しており、第１リレー光学系２１の前群（２１Ａ，２１
Ｂ）は、この前群のマスクＭ側（後側）の焦点位置に集
光点（光源像）Ｉを形成し、第１リレー光学系２１の後
群（２１Ｃ，２１Ｄ）は、その前群（２１Ａ，２１Ｂ）
の焦点位置に光源側（前側）の焦点位置が一致するよう
に配置されている。そして、この第１リレー光学系２１
は、光源１０の射出面と後述する第１多光源像形成手段
としてのオプティカルインテグレータ３０の入射面とを
共役にする機能を有している。この第１リレー光学系２
１の機能によって、光源１０からの光の角度ずれに伴う
オプティカルインテグレータ３０を照明する光束のずれ
を補正し、光源１０からの光の角度ずれに対する許容度
を大きくしている。なお、光源１０からの光を第１多光
源形成手段へ導く本実施例での導光光学系は、ビーム整
形光学系２０と第１リレー光学系２１とで構成されてい
る。
【００２１】第１リレー光学系２１を介した光束は、直
線状に３列配列された複数の光源像を形成する第１多光
源像形成手段としてのオプティカルインテグレータ３０
に入射する。このオプティカルインテグレータ３０は、
図２（ａ）に示す如く、ほぼ正方形状のレンズ断面を有
する複数の両凸形状のレンズ素子３０ａが複数（３列×
９行＝２７個）配置されて構成されており、オプティカ
ルインテグレータ３０全体としては長方形状の断面を有
している。そして、各々の両凸形状のレンズ素子３０ａ
は、図１の（ａ）の紙面方向と図１の（ｂ）の紙面方向
とで互いに等しい曲率（屈折力）を有している。
線状に３列配列された複数の光源像を形成する第１多光
源像形成手段としてのオプティカルインテグレータ３０
に入射する。このオプティカルインテグレータ３０は、
図２（ａ）に示す如く、ほぼ正方形状のレンズ断面を有
する複数の両凸形状のレンズ素子３０ａが複数（３列×
９行＝２７個）配置されて構成されており、オプティカ
ルインテグレータ３０全体としては長方形状の断面を有
している。そして、各々の両凸形状のレンズ素子３０ａ
は、図１の（ａ）の紙面方向と図１の（ｂ）の紙面方向
とで互いに等しい曲率（屈折力）を有している。
【００２２】このため、オプティカルインテグレータ３
０を構成する個々のレンズ素子３０ａを通過する平行光
束は、それぞれ集光されて、各レンズ素子３０ａの射出
側には光源像が形成される。従って、オプティカルイン
テグレータ３０の射出側位置Ａ1 には、レンズ素子３０
ａの数に相当する複数（３列×９行＝２７個）の光源像
が形成され、ここには実質的に２次光源が形成される。
０を構成する個々のレンズ素子３０ａを通過する平行光
束は、それぞれ集光されて、各レンズ素子３０ａの射出
側には光源像が形成される。従って、オプティカルイン
テグレータ３０の射出側位置Ａ1 には、レンズ素子３０
ａの数に相当する複数（３列×９行＝２７個）の光源像
が形成され、ここには実質的に２次光源が形成される。
【００２３】オプティカルインテグレータ３０によって
形成された複数の２次光源からの光束は、第２リレー光
学系４０によって集光されて、さらに複数の光源像を形
成する第２多光源像形成手段としてのオプティカルイン
テグレータ５０に入射する。このオプティカルインテグ
レータ５０は、図２（ｂ）に示す如く、長方形状のレン
ズ断面を有する複数の両凸形状のレンズ素子５０ａが複
数（９列×３行＝２７個）に配置されて構成されてお
り、このレンズ素子５０ａは、この素子５０ａの断面形
状（縦横比）がオプティカルインテグレータ３０の断面
形状（縦横比）と相似となるように構成されている。そ
して、オプティカルインテグレータ５０全体としては正
方形状の断面を有している。また、各々のレンズ素子５
０ａは、図１の（ａ）の紙面方向と図１の（ｂ）の紙面
方向とで互いに等しい曲率（屈折力）を有している。
形成された複数の２次光源からの光束は、第２リレー光
学系４０によって集光されて、さらに複数の光源像を形
成する第２多光源像形成手段としてのオプティカルイン
テグレータ５０に入射する。このオプティカルインテグ
レータ５０は、図２（ｂ）に示す如く、長方形状のレン
ズ断面を有する複数の両凸形状のレンズ素子５０ａが複
数（９列×３行＝２７個）に配置されて構成されてお
り、このレンズ素子５０ａは、この素子５０ａの断面形
状（縦横比）がオプティカルインテグレータ３０の断面
形状（縦横比）と相似となるように構成されている。そ
して、オプティカルインテグレータ５０全体としては正
方形状の断面を有している。また、各々のレンズ素子５
０ａは、図１の（ａ）の紙面方向と図１の（ｂ）の紙面
方向とで互いに等しい曲率（屈折力）を有している。
【００２４】このため、オプティカルインテグレータ５
０を構成する個々のレンズ素子５０ａを通過するオプテ
ィカルインテグレータ３０からの光束は、それぞれ集光
されて、各レンズ素子３０ａの射出側には光源像が形成
される。従って、オプティカルインテグレータ３０の射
出側位置Ａ2 には、正方形状に配列された複数の光源像
が形成され、ここには実質的に３次光源が形成される。
０を構成する個々のレンズ素子５０ａを通過するオプテ
ィカルインテグレータ３０からの光束は、それぞれ集光
されて、各レンズ素子３０ａの射出側には光源像が形成
される。従って、オプティカルインテグレータ３０の射
出側位置Ａ2 には、正方形状に配列された複数の光源像
が形成され、ここには実質的に３次光源が形成される。
【００２５】ここで、オプティカルインテグレータ５０
により形成される正方形状に配列された複数の光源像の
数は、オプティカルインテグレータ３０を構成するレン
ズ素子３０ａの数をＮ個とし、オプティカルインテグレ
ータ５０を構成するレンズ素子５０ａの数をＭ個とする
とき、Ｎ×Ｍ個形成される。すなわち、オプティカルイ
ンテグレータ３０により形成される複数の光源像が、リ
レー光学系４０によってオプティカルインテグレータ５
０を構成する各々のレンズ素子５０ａの光源像位置に形
成されるため、オプティカルインテグレータ５０の射出
側位置Ａ2 には、合計Ｎ×Ｍ個の光源像が形成される。
により形成される正方形状に配列された複数の光源像の
数は、オプティカルインテグレータ３０を構成するレン
ズ素子３０ａの数をＮ個とし、オプティカルインテグレ
ータ５０を構成するレンズ素子５０ａの数をＭ個とする
とき、Ｎ×Ｍ個形成される。すなわち、オプティカルイ
ンテグレータ３０により形成される複数の光源像が、リ
レー光学系４０によってオプティカルインテグレータ５
０を構成する各々のレンズ素子５０ａの光源像位置に形
成されるため、オプティカルインテグレータ５０の射出
側位置Ａ2 には、合計Ｎ×Ｍ個の光源像が形成される。
【００２６】なお、第２リレー光学系４０は、オプティ
カルインテグレータ３０の入射面位置Ｂ1 とオプティカ
ルインテグレータ５０の入射面位置Ｂ2 とを共役にする
と共に、オプティカルインテグレータ３０の射出面位置
Ａ1 とオプティカルインテグレータ５０の射出面位置Ａ
2 とを共役にしている。この３次光源が形成される位置
Ａ2 もしくはその近傍位置には、所定形状の開口部を有
する開口絞りＡＳが設けられており、この開口絞りＡＳ
により円形状に形成された３次光源からの光束は、集光
光学系としてのコンデンサー光学系６０により集光され
て被照明物体としてのマスクＭ上をスリット状（長辺と
短辺を有する長方形状）に均一照明する。
カルインテグレータ３０の入射面位置Ｂ1 とオプティカ
ルインテグレータ５０の入射面位置Ｂ2 とを共役にする
と共に、オプティカルインテグレータ３０の射出面位置
Ａ1 とオプティカルインテグレータ５０の射出面位置Ａ
2 とを共役にしている。この３次光源が形成される位置
Ａ2 もしくはその近傍位置には、所定形状の開口部を有
する開口絞りＡＳが設けられており、この開口絞りＡＳ
により円形状に形成された３次光源からの光束は、集光
光学系としてのコンデンサー光学系６０により集光され
て被照明物体としてのマスクＭ上をスリット状（長辺と
短辺を有する長方形状）に均一照明する。
【００２７】マスクＭは、マスクステージＭＳに保持さ
れ、感光性基板としてのウエハＷはウエハステージに保
持されている。そして、マスクステージＭＳに保持され
たマスクＭとウエハステージＷＳに載置されたウエハＷ
とは投影光学系ＰＬに関して共役に配置されており、ス
リット状に照明されたマスクＭの回路パターン部分が投
影光学系ＰＬによってウエハＷ上に投影される。
れ、感光性基板としてのウエハＷはウエハステージに保
持されている。そして、マスクステージＭＳに保持され
たマスクＭとウエハステージＷＳに載置されたウエハＷ
とは投影光学系ＰＬに関して共役に配置されており、ス
リット状に照明されたマスクＭの回路パターン部分が投
影光学系ＰＬによってウエハＷ上に投影される。
【００２８】以上の構成による実際の露光においては、
マスクステージＭＳとウエハステージＷＳとは図１
（ｂ）に示す如く矢印方向へ互いに反対方向へ移動し
て、レチクル上の回路パターンがウエハＷ上に転写され
る。さて、次に、本実施例による照明光学系のレンズ構
成について詳述する。図１に示した本実施例において、
エキシマレーザ等の光源１０からの光束を引き回す際
に、特に、エネルギー密度がかなり高くなる箇所は、第
１リレー光学系２１中である。その理由として、エネル
ギー密度は光束の断面の面積に反比例するため、光束径
の小さい光が入射するレンズエレメントのエネルギー密
度は高くなる。従って、第１リレー光学系２１は、前群
（２１Ａ，２１Ｂ）と後群（２１Ｃ，２１Ｄ）との間の
光路中に、光源１０からの全光束の集光点（光源像）Ｉ
を形成するため、光束断面の面積が小さくなる第１リレ
ー光学系２１における前群の正レンズ２１Ｂ及び後群の
正レンズ２１Ｃでのエネルギー密度がかなり高くなる。
マスクステージＭＳとウエハステージＷＳとは図１
（ｂ）に示す如く矢印方向へ互いに反対方向へ移動し
て、レチクル上の回路パターンがウエハＷ上に転写され
る。さて、次に、本実施例による照明光学系のレンズ構
成について詳述する。図１に示した本実施例において、
エキシマレーザ等の光源１０からの光束を引き回す際
に、特に、エネルギー密度がかなり高くなる箇所は、第
１リレー光学系２１中である。その理由として、エネル
ギー密度は光束の断面の面積に反比例するため、光束径
の小さい光が入射するレンズエレメントのエネルギー密
度は高くなる。従って、第１リレー光学系２１は、前群
（２１Ａ，２１Ｂ）と後群（２１Ｃ，２１Ｄ）との間の
光路中に、光源１０からの全光束の集光点（光源像）Ｉ
を形成するため、光束断面の面積が小さくなる第１リレ
ー光学系２１における前群の正レンズ２１Ｂ及び後群の
正レンズ２１Ｃでのエネルギー密度がかなり高くなる。
【００２９】そこで、具体的に数値例を挙げて本実施例
を説明すると、光源１０は、出力光の光断面積が1.25cm
2 で１パルス当たりの光エネルギーＥS が１０mJの光を
供給し、ビーム整形光学系２０は1.６倍の拡大倍率を有
し、第１リレー光学系２１における前群（２１Ａ，２１
Ｂ）の焦点距離と第１リレー光学系２１における後群
（２１Ｃ，２１Ｄ）の焦点距離はともに100mm であり、
第１リレー光学系２１は等倍系で構成されている。そし
て、正レンズ２１Ｂは、第１リレー光学系２１の前群
（２１Ａ，２１Ｂ）により形成される光源像Ｉの位置か
ら光源側に43.6mmの位置に配置され、正レンズ２１Ｃ
は、第１リレー光学系２１の前群（２１Ａ，２１Ｂ）に
より形成される光源像Ｉの位置からマスク側に43.6mmの
位置に配置されている。この場合には、ビーム整形光学
系２０を通過した光束の断面積は2.0 cm 2 となり、正レ
ンズ２１Ｂを通過する光束の断面積ＡB1は0.38cm2 、正
レンズ２１Ｃを通過する光束の断面積ＡB2は0.38cm2 で
ある。ここで、ビーム整形光学系２０及び第１リレー光
学系２１を通過する光源１０からの光の光量損失は殆ど
ないため、正レンズ２１Ｂ及び正レンズ２１Ｃに入射す
る時の光エネルギーＥS はともに１０mJとなる。従っ
て、以上の数値例から、第１リレー光学系２１における
前群の正レンズ２１Ｂ及び後群の正レンズ２１Ｃとも上
記条件（１）を満足していることが理解される。よっ
て、本実施例では、上記条件（１）を満足する箇所の光
束断面積となる正レンズ２１Ｂ及び正レンズ２１Ｃを蛍
石で構成しているため、耐久性に優れた構成となってい
る。
を説明すると、光源１０は、出力光の光断面積が1.25cm
2 で１パルス当たりの光エネルギーＥS が１０mJの光を
供給し、ビーム整形光学系２０は1.６倍の拡大倍率を有
し、第１リレー光学系２１における前群（２１Ａ，２１
Ｂ）の焦点距離と第１リレー光学系２１における後群
（２１Ｃ，２１Ｄ）の焦点距離はともに100mm であり、
第１リレー光学系２１は等倍系で構成されている。そし
て、正レンズ２１Ｂは、第１リレー光学系２１の前群
（２１Ａ，２１Ｂ）により形成される光源像Ｉの位置か
ら光源側に43.6mmの位置に配置され、正レンズ２１Ｃ
は、第１リレー光学系２１の前群（２１Ａ，２１Ｂ）に
より形成される光源像Ｉの位置からマスク側に43.6mmの
位置に配置されている。この場合には、ビーム整形光学
系２０を通過した光束の断面積は2.0 cm 2 となり、正レ
ンズ２１Ｂを通過する光束の断面積ＡB1は0.38cm2 、正
レンズ２１Ｃを通過する光束の断面積ＡB2は0.38cm2 で
ある。ここで、ビーム整形光学系２０及び第１リレー光
学系２１を通過する光源１０からの光の光量損失は殆ど
ないため、正レンズ２１Ｂ及び正レンズ２１Ｃに入射す
る時の光エネルギーＥS はともに１０mJとなる。従っ
て、以上の数値例から、第１リレー光学系２１における
前群の正レンズ２１Ｂ及び後群の正レンズ２１Ｃとも上
記条件（１）を満足していることが理解される。よっ
て、本実施例では、上記条件（１）を満足する箇所の光
束断面積となる正レンズ２１Ｂ及び正レンズ２１Ｃを蛍
石で構成しているため、耐久性に優れた構成となってい
る。
【００３０】なお、本実施例では、第１リレー光学系２
１における前群の正レンズ２１Ｂ及び後群の正レンズ２
１Ｃを蛍石で構成しているが、より十分なる収差補正を
達成するには、より多数のレンズで第１リレー光学系２
１を構成する事が可能である。この場合には、空間的な
制約からどうしてもエネルギー密度が高くなる集光点Ｉ
近傍に複数のレンズを配置しなければならならないが、
この集光点Ｉ近傍に位置するレンズを全て蛍石で構成す
れば良い。
１における前群の正レンズ２１Ｂ及び後群の正レンズ２
１Ｃを蛍石で構成しているが、より十分なる収差補正を
達成するには、より多数のレンズで第１リレー光学系２
１を構成する事が可能である。この場合には、空間的な
制約からどうしてもエネルギー密度が高くなる集光点Ｉ
近傍に複数のレンズを配置しなければならならないが、
この集光点Ｉ近傍に位置するレンズを全て蛍石で構成す
れば良い。
【００３１】従って、図１では、エネルギー密度がかな
り高く、第１リレー光学系２１における前群の正レンズ
２１Ｂ及び後群の正レンズ２１Ｃでは蛍石で構成してい
るが、上式の条件を満足する箇所のレンズ等の光学部材
に関しては全て蛍石で構成することが好ましい事は言う
までもない。また、第１リレー光学系２１以外にもエネ
ルギーの高い部分例えばオプティカルインテグレータ
（３０，５０）なども蛍石を使用するのが好ましく、さ
らに、光源１０をより高い出力の光を発振するエキシマ
レーザーを用いる場合には照明系全体を蛍石にすること
によってより装置の耐久性を高めることが出来る。
り高く、第１リレー光学系２１における前群の正レンズ
２１Ｂ及び後群の正レンズ２１Ｃでは蛍石で構成してい
るが、上式の条件を満足する箇所のレンズ等の光学部材
に関しては全て蛍石で構成することが好ましい事は言う
までもない。また、第１リレー光学系２１以外にもエネ
ルギーの高い部分例えばオプティカルインテグレータ
（３０，５０）なども蛍石を使用するのが好ましく、さ
らに、光源１０をより高い出力の光を発振するエキシマ
レーザーを用いる場合には照明系全体を蛍石にすること
によってより装置の耐久性を高めることが出来る。
【００３２】また、本発明の実施例では、第１リレー光
学系２１を構成する１部のレンズを蛍石で構成した例を
示したが、本発明は、ビーム整形光学系２０及び第１リ
レー光学系２１を具備しない図３に示した照明光学系の
オプティカルインテグレータ４やコンデンサー光学系６
とを構成するレンズを蛍石で構成しても良い。この場合
にも上記条件（１）を満足することが好ましく、この時
の上記条件（１）の光エネルギーＥS は、オプティカル
インテグレータ４やコンデンサー光学系６に入射するそ
れぞれ光束にけられ等による光量損失がある恐れがある
ため、オプティカルインテグレータ４やコンデンサー光
学系６に入射するそれぞれの光エネルギーとなる。
学系２１を構成する１部のレンズを蛍石で構成した例を
示したが、本発明は、ビーム整形光学系２０及び第１リ
レー光学系２１を具備しない図３に示した照明光学系の
オプティカルインテグレータ４やコンデンサー光学系６
とを構成するレンズを蛍石で構成しても良い。この場合
にも上記条件（１）を満足することが好ましく、この時
の上記条件（１）の光エネルギーＥS は、オプティカル
インテグレータ４やコンデンサー光学系６に入射するそ
れぞれ光束にけられ等による光量損失がある恐れがある
ため、オプティカルインテグレータ４やコンデンサー光
学系６に入射するそれぞれの光エネルギーとなる。
【００３３】本発明の実施例ではステップスキャン型露
光装置の例を示したが、一括露光型の露光装置でもエネ
ルギー密度の高い部分に蛍石を用いることで照明系の耐
久性を増すことが出来るのは言うまでもない。また、本
発明の実施例では光源１０としてエキシマレーザを用い
たが、例えば、固体レーザに高調波を用いて250nm 以下
の波長としたものを光源として利用しても良い。
光装置の例を示したが、一括露光型の露光装置でもエネ
ルギー密度の高い部分に蛍石を用いることで照明系の耐
久性を増すことが出来るのは言うまでもない。また、本
発明の実施例では光源１０としてエキシマレーザを用い
たが、例えば、固体レーザに高調波を用いて250nm 以下
の波長としたものを光源として利用しても良い。
【００３４】
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、被露光体
（マスク）に対し長期にわたって高出力の露光光の照射
を行なっても、露光装置の照明光学系中の光学部材の劣
化を防ぐことができ、長期にわたって安定した露光を実
現し得る耐久性に富んだ露光装置が達成できる。また、
より高出力の光源を用いたとしても、露光装置の照明光
学系中の光学部材の劣化を防ぎならが、高スループット
を維持し得る露光が実現できる。
（マスク）に対し長期にわたって高出力の露光光の照射
を行なっても、露光装置の照明光学系中の光学部材の劣
化を防ぐことができ、長期にわたって安定した露光を実
現し得る耐久性に富んだ露光装置が達成できる。また、
より高出力の光源を用いたとしても、露光装置の照明光
学系中の光学部材の劣化を防ぎならが、高スループット
を維持し得る露光が実現できる。
【図１】（ａ）は本発明による実施例の露光装置の構成
を示す図であり、（ｂ）は（ａ）の露光装置を横方向か
ら見た時の構成を示す図である。
を示す図であり、（ｂ）は（ａ）の露光装置を横方向か
ら見た時の構成を示す図である。
【図２】（ａ）は図１の第１オプティカルインテグレー
タ３０の断面形状の様子を示す図であり、（ｂ）は図１
の第２オプティカルインテグレータ５０の断面形状の様
子を示す図である。
タ３０の断面形状の様子を示す図であり、（ｂ）は図１
の第２オプティカルインテグレータ５０の断面形状の様
子を示す図である。
【図３】従来の露光装置の構成を示す図である。
１０・・・・・ エキシマレーザー
２０・・・・・ ビーム整形光学系
２１・・・・・ 第１リレー光学系
３０，５０・・・・・ オプティカルインテグレータ
４０・・・・・ 第２リレー光学系
６０・・・・・ コンデンサー光学系
ＡＳ・・・・・ 開口絞り
ＰＬ・・・・・ 投影光学系
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G03F 7/20 501
G03F 7/20 505
G03F 7/20 521
G03B 27/16
H01L 21/027
Claims (34)
- 【請求項１】 所定の波長の光を供給する光源手段と、
該光源手段からの光を所定のパターンが形成されたマス
ク上へ導く照明光学系とを備え、前記マスクのパターン
を感光性基板上に露光する露光装置において、 前記照明光学系は、前記光源手段からの光を透過させる
複数の透過性光学部材を含み、 前記透過性光学部材の少なくとも１つは、蛍石で構成さ
れ、 前記蛍石で構成される透過性光学部材は、耐久性に関し
て問題となる光のエネルギー密度の高い位置に配置され
ることを特徴とする露光装置。 - 【請求項２】 前記蛍石で構成される透過性光学部材
は、光束断面の面積が小さい位置に配置されることを特
徴とする請求項１記載の露光装置。 - 【請求項３】 前記照明光学系は、オプティカルインテ
グレータと、前記マスクを照明するために前記オプティ
カルインテグレータからの光を前記マスクに導く光学系
と、前記光源手段からの光を前記オプティカルインテグ
レータへ導く導光光学系とを含むことを特徴とする請求
項１または請求項２に記載の露光装置。 - 【請求項４】 前記光源手段はパルス光を発振する光源
を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れ
か一項に記載の露光装置。 - 【請求項５】 前記光源手段から供給されるパルス光が
前記蛍石で構成される透過性光学部材に入射する時の１
パルス当たりの光エネルギーをES(mJ)、前記蛍石で構成
される透過性光学部材を通過する光束の断面積をAB(c
m2)とするとき、 AB＜ES／［25(mJ/cm2)］ の関係を満足することを特徴とする請求項４記載の露光
装置。 - 【請求項６】 前記光源手段はエキシマレーザーを有す
ることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項
に記載の露光装置。 - 【請求項７】 前記蛍石で構成される透過性光学部材
は、集光点近傍に配置されることを特徴とする請求項１
乃至請求項６の何れか一項に記載の露光装置。 - 【請求項８】 前記蛍石で構成される透過性光学部材
は、光束が小さくなる位置に配置されることを特徴とす
る請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の露光装
置。 - 【請求項９】 前記蛍石で構成される透過性光学部材
は、正レンズを有することを特徴とする請求項１乃至請
求項８の何れか一項に記載の露光装置。 - 【請求項１０】 所定の波長の光を供給する光源手段
と、該光源手段からの光を所定のパターンが形成された
マスク上へ導く照明光学系とを備え、前記マスクのパタ
ーンを感光性基板上に露光する露光装置において、 前記照明光学系は、前記光源手段からの光を透過させる
蛍石で構成される透過性光学部材を含み、 前記蛍石で構成される透過性光学部材は、耐久性に関し
て問題となる光のエネルギー密度の高い位置に配置され
ることを特徴とする露光装置。 - 【請求項１１】 所定の波長の光を供給する光源手段
と、該光源手段からの光を所定のパターンが形成された
マスク上へ導く照明光学系とを備え、前記マスクのパタ
ーンを感光性基板上に露光する露光装置において、 前記照明光学系は、前記光源手段からの光を透過させる
蛍石で構成される透過性光学部材を含み、 前記蛍石で構成される透過性光学部材は、光のエネルギ
ー密度の高い位置であると共に集光点近傍に配置される
ことを特徴とする露光装置。 - 【請求項１２】 所定の波長の光を供給する光源手段
と、該光源手段からの光を所定のパターンが形成された
マスク上へ導く照明光学系とを備え、前記マスクのパタ
ーンを感光性基板上に露光する露光装置において、 前記照明光学系は、前記光源手段からの光を透過させる
蛍石で構成される透過性光学部材を含み、 前記蛍石で構成される透過性光学部材は、光のエネルギ
ー密度の高い位置であると共に光束が小さくなる位置に
配置されることを特徴とする露光装置。 - 【請求項１３】 所定の波長の光を供給する光源手段
と、該光源手段からの光を所定のパターンが形成された
マスク上へ導く照明光学系とを備え、前記マスクのパタ
ーンを感光性基板上に露光する露光装置において、 前記照明光学系は、前記光源手段からの光を透過させる
蛍石で構成される透過性光学部材を含み、前記蛍石で構成される透過性光学部材は、光のエネルギ
ー密度の高い位置であると共に入射光束の光束断面の面
積が小さい位置に配置されることを特徴とする露光装
置。 - 【請求項１４】 前記照明光学系は、オプティカルイン
テグレータと、前記マスクを照明するために前記オプテ
ィカルインテグレータからの光を前記マスクに導く光学
系と、前記光源手段からの光を前記オプティカルインテ
グレータへ導く導光光学系とを含むことを特徴とする請
求項１０乃至請求項１３の何れか一項に記載の露光装
置。 - 【請求項１５】 前記オプティカルインテグレータは、
全体として長方形状の断面を有することを特徴とする請
求項１４記載の露光装置。 - 【請求項１６】 前記蛍石で構成される透過性光学部材
は、正レンズを有することを特徴とする請求項１０乃至
請求項１５の何れか一項に記載の露光装置。 - 【請求項１７】 前記導光光学系は、前記蛍石で構成さ
れる透過性光学部材を含むことを特徴とする請求項１４
に記載の露光装置。 - 【請求項１８】 前記光源手段は、250nm以下の波長の
光を供給することを特徴とする請求項１乃至請求項１７
の何れか一項に記載の露光装置。 - 【請求項１９】 前記マスクのパターンの像を前記感光
性基板に投影する投影光学系と、 前記マスクを載置するマスクステージと、 前記感光性基板を載置する基板ステージと、をさらに有
し、 前記マスクステージと前記基板ステージとを移動させ
て、前記マスクのパターンを前記感光性基板に転写する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１８の何れか一項
に記載の露光装置。 - 【請求項２０】 前記光のエネルギー密度の高い位置
は、予め見出された位置であることを特徴とする請求項
1 乃至請求項１９の何れか一項に記載の露光装置。 - 【請求項２１】 請求項１乃至請求項２０の何れか一項
に記載の露光装置を用いて前記マスクのパターンを前記
感光性基板に露光することを特徴とする露光方法。 - 【請求項２２】 所定の波長の光を供給する光源手段
と、該光源手段からの光を被照明物体へ導く照明光学系
とを備えた照明光学装置において、 前記照明光学系は、前記光源手段からの光を透過させる
蛍石で構成される透過性光学部材を含み、 前記蛍石で構成される透過性光学部材は、耐久性に関し
て問題となる光のエネルギー密度の高い位置に配置され
ることを特徴とする照明光学装置。 - 【請求項２３】 前記光源手段は、 250nm 以下の波長の
光を供給することを特徴とする請求項２２に記載の照明
光学装置。 - 【請求項２４】 前記光源手段は、パルス光を供給する
ことを特徴とする請求項２３に記載の照明光学装置。 - 【請求項２５】 所定の波長のパルス光を供給する光源
手段と、該光源手段からの光を被照明物体へ導く照明光
学系とを備えた照明光学装置において、 前記照明光学系は、前記光源手段からの光を透過させる
複数の透過性光学部材を含み、 前記透過性光学部材の少なくとも１つは、蛍石で構成さ
れ、 前記パルス光が前記蛍石で構成される透過性光学部材に
入射する時の１パルス当たりの光エネルギーを E S (mJ) 、
前記蛍石で構成される透過性光学部材を通過する光束の
断面積を A B (cm 2 ) とするとき、 A B ＜ E S ／［ 25(mJ/cm 2 ) ］ の関係を満足することを特徴とする照明光学装置。 - 【請求項２６】 前記照明光学系は、オプティカルイン
テグレータと、前記被照明物 体を照明するために前記オ
プティカルインテグレータからの光を前記被照明物体に
導く光学系と、前記光源手段からの光を前記オプティカ
ルインテグレータへ導く導光光学系とを含むことを特徴
とする請求項２２乃至請求項２５の何れか一項に記載の
照明光学装置。 - 【請求項２７】 前記光のエネルギー密度の高い位置
は、予め見出された位置であることを特徴とする請求項
２２乃至請求項２４及び請求項２６の何れか一項に記載
の照明光学装置。 - 【請求項２８】 前記被照明物体としてのマスクを照明
する請求項２２乃至請求項２７の何れか一項に記載の照
明光学装置と、 前記マスクを感光性基板に投影する投影光学系とを備え
たことを特徴とする露光装置。 - 【請求項２９】 前記マスクを載置するマスクステージ
と、 前記感光性基板を載置する基板ステージと、をさらに有
し、 前記マスクステージと前記基板ステージとを移動させ
て、前記マスクのパターンを前記感光性基板に転写する
ことを特徴とする請求項２８に記載の露光装置。 - 【請求項３０】 請求項２８または請求項２９に記載の
露光装置を用いて前記マスクのパターンを前記感光性基
板に露光することを特徴とする露光方法。 - 【請求項３１】 照明光学系を構成する光学部材におけ
る光束のエネルギー密度を計算する工程と、 エネルギー密度が高くなる所に位置する前記光学部材を
蛍石とする工程と、を有することを特徴とする照明光学
系の設計方法。 - 【請求項３２】 前記光束のエネルギーは、 250nm 以下
の波長の光のエネルギーであることを特徴とする請求項
３１に記載の照明光学系の設計方法。 - 【請求項３３】 請求項３１または請求項３２に記載の
方法により設計された照明光学系と、 前記照明光学系により照明されたマスクのパターンを感
光性基板に投影する投影光学系とを備えることを特徴と
する露光装置。 - 【請求項３４】 請求項３３に記載の露光装置を用いて
前記マスクのパターンを前記感光性基板に露光すること
を特徴とする露光方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15781295A JP3491212B2 (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 露光装置、照明光学装置、照明光学系の設計方法及び露光方法 |
| US08/667,606 US5912725A (en) | 1995-06-23 | 1996-06-21 | Illumination optical system to be used in an exposure apparatus and a method of manufacturing a semiconductor structure using the exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15781295A JP3491212B2 (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 露光装置、照明光学装置、照明光学系の設計方法及び露光方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH096009A JPH096009A (ja) | 1997-01-10 |
| JP3491212B2 true JP3491212B2 (ja) | 2004-01-26 |
Family
ID=15657837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15781295A Expired - Lifetime JP3491212B2 (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 露光装置、照明光学装置、照明光学系の設計方法及び露光方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5912725A (ja) |
| JP (1) | JP3491212B2 (ja) |
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| US6407865B1 (en) * | 1997-09-25 | 2002-06-18 | Korea Institute Of Science And Technology | Method for fabricating a lenticular plate |
| KR100233321B1 (ko) * | 1997-09-25 | 1999-12-01 | 박호군 | 감광성 물질을 이용한 렌티큘라 판 제작 방법 및 장치 |
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| DE19855106A1 (de) * | 1998-11-30 | 2000-05-31 | Zeiss Carl Fa | Beleuchtungssystem für die VUV-Mikrolithographie |
| JP4305611B2 (ja) * | 2002-07-18 | 2009-07-29 | 株式会社ニコン | 照明光学装置、露光装置および露光方法 |
| KR20060014359A (ko) * | 2003-03-24 | 2006-02-15 | 가부시키가이샤 니콘 | 광학 소자, 광학계, 레이저 장치, 노광 장치, 마스크 검사장치 및 고분자 결정 가공 장치 |
| JP3977311B2 (ja) * | 2003-10-10 | 2007-09-19 | キヤノン株式会社 | 照明装置及び当該照明装置を有する露光装置 |
| JP2008270571A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Canon Inc | 照明光学装置、引き回し光学系、露光装置及びデバイス製造方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US34634A (en) * | 1862-03-11 | Improvement in safety-paper | ||
| JPS58147708A (ja) * | 1982-02-26 | 1983-09-02 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 照明用光学装置 |
| JPS6414918A (en) * | 1987-07-08 | 1989-01-19 | Nikon Corp | Stepper |
| JPH01106426A (ja) * | 1987-10-19 | 1989-04-24 | Canon Inc | 露光装置 |
| JP3353902B2 (ja) * | 1990-12-12 | 2002-12-09 | オリンパス光学工業株式会社 | 投影レンズ系 |
| JP3360686B2 (ja) * | 1990-12-27 | 2002-12-24 | 株式会社ニコン | 照明光学装置および投影露光装置並びに露光方法および素子製造方法 |
| JPH04369209A (ja) * | 1991-06-17 | 1992-12-22 | Nikon Corp | 露光用照明装置 |
| US5636003A (en) * | 1992-11-05 | 1997-06-03 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus and scanning exposure apparatus |
| US5699183A (en) * | 1993-02-10 | 1997-12-16 | Nikon Corporation | Silica glass member for UV-lithography, method for silica glass production, and method for silica glass member production |
| US5534970A (en) * | 1993-06-11 | 1996-07-09 | Nikon Corporation | Scanning exposure apparatus |
| JP3291849B2 (ja) * | 1993-07-15 | 2002-06-17 | 株式会社ニコン | 露光方法、デバイス形成方法、及び露光装置 |
-
1995
- 1995-06-23 JP JP15781295A patent/JP3491212B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-06-21 US US08/667,606 patent/US5912725A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH096009A (ja) | 1997-01-10 |
| US5912725A (en) | 1999-06-15 |
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