JPH04369208A - 投影露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、投影露光装置に関し
、特に、ＬＳＩの製造工程に使用される投影露光装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、大規模集積回路（ＬＳＩ）の製造
に用いられるものとして、投影露光装置が知られている
。これらは、たとえば、特開昭６１−９１６６２号公報
に開示されている。

【０００３】図９は、この従来の開示された投影露光装
置の光学系の構成を示した概略図である。

【０００４】図９を参照して、従来の投影露光装置は、
光源であるランプ１と、ランプ１から発した光を反射す
るための楕円反射鏡２と、楕円反射鏡２によって反射さ
れた光をさらに反射するためのコールドミラー１１と、
コールドミラー１１によって反射された光が入射するイ
ンプットレンズ４と、インプットレンズ４を通過した光
が入射するフィルタ１０と、フィルタ１０を通過した光
が入射するオプチカルインテグレータ５と、オプチカル
インテグレータ５を通過した光が入射するアウトプット
レンズ６と、アウトプットレンズ６を通過した光を反射
するためのコールドミラー１２と、コールドミラー１２
によって反射された光が入射するコリメーションレンズ
７と、コリメーションレンズ７を通過した光が照射され
、回路パターンが形成されたマスク８と、マスク８を通
過した光が入射され、マスク８のパターンの像をウェハ
１５上に投影するための投影光学系１４とを備えている
。投影光学系１４は、レンズ、ミラーまたはそれらの組
合わせによって構成されている。投影光学系１４には、
開口絞り１６が設けられている。オプチカルインテグレ
ータ５と、アウトプットレンズ６との間には、特殊開口
絞り１００が設けられている。

【０００５】上記ランプ１、楕円反射鏡２、インプット
レンズ４、オプチカルインテグレータ５、アウトプット
レンズ６、コリメーションレンズ７、フィルタ１０、コ
ールドミラー１１，１２は、ランプハウス１３内に収納
されている。

【０００６】インプットレンズ４は、オプチカルインテ
グレータ５を通る光線のケラレを低減し集光効率を高め
る役割を果たす。また、オプチカルインテグレータ５は
、多数の棒状レンズを束ねたものであり、フライアイレ
ンズとも呼ばれている。フィルタ１０は、光学系が収差
補正されている波長の光だけを通すために設けられたも
のである。コールドミラー１１、１２は、光路を曲げて
装置の高さを低くする役割を果たす。さらに、コールド
ミラー１１、１２は、長波長光熱線を透過してランプハ
ウス１３の冷却可能部分に吸収させる働きをも有してい
る。

【０００７】図１０は、図９に示した従来の投影露光装
置に用いられる特殊開口絞りを示す平面図である。

【０００８】図１０を参照して、特殊開口絞り１００は
、光を透過する透過領域１０１と、光を遮光する遮光領
域１０２とから構成されている。この特殊開口絞り１０
０は、円形の透過領域１０１の中心部に、円形の遮光領
域１０２を有している。

【０００９】次に、図９および図１０を参照して、動作
について説明する。まず、楕円反射鏡２の第１焦点に設
置されたランプ１から光を発生させる。ランプ１から発
生された光は楕円反射鏡２によって反射される。楕円反
射鏡２によって反射された光はさらにコールドミラー１
１によって反射される。これによって、ランプ１により
発生された光の光束は、第２焦点３付近に一旦集められ
る。

【００１０】第２焦点３とほぼ焦点位置を共有するイン
プットレンズ４により、光束をほぼ平行にする。この平
行光束に直された光が、オプチカルインテグレータ５に
入射される。オプチカルインテグレータ５を通過するこ
とによって、光の照射均一性が向上される。オプチカル
インテグレータ５を出た光は、アウトプットレンズ６、
コールドミラー１２を経て、コリメーションレンズ７に
よって集光される。この集光された光が、回路パターン
が形成されたマスク８上に重畳して当たるように照射さ
れる。なお、オプチカルインテグレータ５に入射された
光線は、場所による強度分布を有する。しかし、オプチ
カルインテグレータ５の各要素レンズから出る光はほぼ
等しく重畳されているので、マスク８上では照射強度が
ほぼ均一になる。

【００１１】オプチカルインテグレータ５から出た光は
、特殊開口絞り１００によって、リング状の照明系に形
成される。このリング状照明系によって、マスク８には
斜めから光が入射される。このリング状照明系による斜
め照射を用いると、光源の波長および投影光学系の開口
数を変化させることなく、従来の円形開口に比べて高解
像度および深い焦点深度が得られる。すなわち、従来の
円形開口では、解像度を低くする成分である入射角度の
小さい光の量が多くなる。これに対して、リング状照明
系では、入射角の小さい光の成分は減少し、解像度を高
くする成分である入射角の大きい成分が増加する。これ
によって、リング状照明系を用いた場合には解像度が高
くなり、これに伴なって、焦点深度も深くなる。リング
状照明系を用いた斜め照明では、照射光の入射角が大き
いほど解像度および焦点深度が向上する。

【００１２】マスク８に照射された光は、投影光学系１
４に入射される。投影光学系１４によって、マスク８の
パターンの像は、ウェハ１５上のレジスト（図示せず）
に投影露光転写される。なお、投影光学系１４内に設け
られた開口絞り１６によって、開口数が決定される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
投影露光装置では、リング状照明系を形成する特殊開口
絞り１００を用いることによって、解像度を低くさせる
成分である入射角の小さい成分を減少させていた。これ
により、解像度および焦点深度を向上させていた。

【００１４】しかしながら、このようなリング状照明系
では、マスクのパターン形状によっては、あまり解像度
および焦点深度の向上を図ることができないという問題
点があった。すなわち、一般にマスク８のパターンは、
縦線、横線、傾き４５゜の線および四角形のホールパタ
ーンの組合わせによって形成されている。このようなパ
ターンに、従来のリング状の照明を照射する場合には、
円形のホールパターンに対しては著しいいい効果を奏す
るが、縦線や横線に対しては解像度および焦点深度の向
上という効果は少なかった。つまり、縦線や横線を有す
るパターン形状にリング状の照明を照射する場合には、
入射角の小さい成分の減少量は少なかった。この結果、
従来のリング状照明系では解像度および焦点深度をあま
り向上させることはできなかった。

【００１５】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、従来よりもさらに解像度および
焦点深度を向上させることが可能な投影露光装置を提供
することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明における投影露
光装置は、光源と、光源から発した光を回路パターンが
形成されたマスク上に照射するための集光レンズ系と、
マスクを通過した光をウェハ表面に集光させるための投
影光学系と、光源と集光レンズ系との間に設けられ、光
源から発した光を成形するための透過領域および透過領
域内の中央部に光源から発した光を遮光するように形成
された遮光領域とを有する開口絞りとを備えた投影露光
装置であって開口絞りのうち、少なくとも遮光領域が、
マスクの回路パターン形状に沿った形状線を有すること
を特徴とする。

【００１７】

【作用】この発明にかかる投影露光装置では、開口絞り
のうち少なくとも遮光領域がマスクの回路パターン形状
に沿った形状線を有するように形成されるので、従来の
リング状照明系の開口絞りを用いた場合に比べて、マス
クを照射する光のうち入射角の小さい成分が減少される
。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面基づいて説明す
る。

【００１９】図１は、本発明の第１の実施例による投影
露光装置の光学系の構成を示した概略図である。

【００２０】図１を参照して、本実施例の投影露光装置
は、光源であるランプ１と、ランプ１から発せられた光
を反射するための楕円反射鏡２と、楕円反射鏡２によっ
て反射された光を反射するためのコールドミラー１１と
、コールドミラー１１によって反射された光が入射する
インプットレンズ４と、インプットレンズ４を通過した
光が入射するフィルタ１０と、フィルタ１０を通過した
光が入射されるオプチカルインテグレータ５と、オプチ
カルインテグレータ５を通過した光を所定の照射形状に
成形するための特殊開口絞り２０と、特殊開口絞り２０
を通過した光が入射されるアウトプットレンズ６と、ア
ウトプットレンズ６を通過した光を反射するためのコー
ルドミラー１２と、コールドミラー１２によって反射さ
れた光が入射されるコリメーションレンズ７とを備えて
いる。上記ランプ１、楕円反射鏡２、インプットレンズ
４、オプチカルインテグレータ５、アウトプットレンズ
６、コリメーションレンズ７、フィルタ１０およびコー
ルドミラー１１，１２は、ランプハウス１３内に収納さ
れている。

【００２１】本実施例の投影露光装置は、さらに、コリ
メーションレンズ７を通過した光が重畳して照射され、
回路パターンが形成されたマスク８と、マスク８を通過
した光が入射され、マスク８のパターンの像をウェハ１
０上のレジストに投影露光するための投影光学系１４と
を備えている。投影光学系１４は、その中に開口数を決
定する開口絞り１６が設けられている。また、投影光学
系１４は、レンズ、ミラーまたはそれらの組合わせによ
って構成されている。なお、インプットレンズ４、オプ
チカルインテグレータ５、フィルタ１０およびコールド
ミラー１１、１２の役割は従来と同様である。

【００２２】図２は、図１に示した第１の実施例で用い
られた特殊開口絞りを示した部分拡大図である。

【００２３】図２を参照して、本実施例の特殊開口絞り
２０は、光を透過する透過領域２１と、光を遮光する遮
光領域２２とから構成されている。そして、遮光領域２
２は正方形の形状を有しており、透過領域２１は円形の
形状を有している。

【００２４】図３は、図２に示した特殊開口絞りの使用
態様を説明するための概略図である。図４は、従来の投
影露光装置で用いられていた特殊開口絞りの使用態様を
説明するための概略図である。

【００２５】図１〜図４を参照して、次に本実施例の投
影露光装置の動作について説明する。まず、基本的な動
作は、図９に示した従来の投影露光装置と同様である。

【００２６】ここで、図３を参照して、オプチカルイン
テグレータ５からマスク８までを抜粋したものが示され
ている。矢印５１ｂは、マスク８のパターンを構成する
縦線、横線の方向を示している。

【００２７】マスク８は、矢印５１ｂが示す方向と、特
殊開口絞り２０を構成する正方形の遮光領域２２の縦横
の辺とがそれぞれ平行になるように設置する。このよう
に構成することによって、特殊開口絞り２０を透過した
光線５０ｂは、図３に示すように、アウトプットレンズ
６、コールドミラー１２およびコリメーションレンズ７
を介してマスク８に照射される。

【００２８】ここで、図３に示した本実施例の特殊開口
絞りを用いた投影露光装置と、図４に示した従来の特殊
開口絞りを用いた投影露光装置とを比較する。図４に示
した従来の特殊開口絞り１００では、領域４０は光を透
過する透過領域１０１に属する。したがって、オプチカ
ルインテグレータ５からの光は領域４０を通過する。こ
の領域４０を通過した光線５０ａは、図４に示すように
、アウトプットレンズ６、コールドミラー１２およびコ
リメイションレンズ７を介してマスク８に照射される。 ここで、図４に示した光線５０ａと図３に示した光線５
０ｂとを比較すると、光線５０ｂの方がマスク８に入射
する入射角が小さいことがわかる。すなわち、図３に示
した第１の実施例では、正方形の遮光領域２２を有する
特殊開口絞り２０を用いることにより、マスク８への光
の入射角の小さい成分の量を図４に示した特殊開口絞り
１００に比べて減少させることができる。この結果、図
３に示した本実施例の投影露光装置では、従来の比べて
斜め照射の効果が大きくなる。これにより、従来に比べ
て解像度および焦点深度を向上させることができる。

【００２９】図５は、本発明の第２の実施例による特殊
開口絞りを示した平面図である。図５を参照して、この
第２の実施例の特殊開口絞り６０は、透過領域６１によ
って囲まれた遮光領域６２の形状が正八角形になるよう
に形成されている。この正八角形の遮光領域６２は、マ
スクパターンに傾き４５゜の線が含まれている場合に有
効である。

【００３０】図６は、図５に示した特殊開口絞りの使用
態様を説明するための概略図である。図６を参照して、
この第２の実施例の特殊開口絞り６０を用いる場合には
、光線５０ｃのような透過光線が発生する。この光線５
０ｃは、アウトプットレンズ６、コールドミラー１２お
よびアウトプットレンズ７を介してマスク８に照射され
る。マスク８には、矢印５１ｃに示すように、傾き４５
゜の形状線を有するマスクパターンが形成されている。 この傾き４５゜の形状を有するマスクパターンに、光線
５０ｃが入射する場合にも、従来のリング状照明系に比
べてマスク８への入射角の小さい光の成分を減少させる
ことができる。なお、この第２の実施例の正八角形の遮
光領域６２を有する特殊開口絞り６０では、図２に示し
た正方形の遮光領域２２を有する特殊開口絞り２０に比
べると、入射角度の小さい成分の量を減少させる効果は
少ない。

【００３１】図７は、本発明の第３の実施例による特殊
開口絞りを示した平面図である。図７を参照して、この
第３の実施例では、特殊開口絞り７０は、正方形の透過
領域７１と、透過領域７１によって囲まれた正方形の遮
光領域７２とを備えている。

【００３２】図８は、本発明の第４の実施例による特殊
開口絞りを示した平面図である。図８を参照して、この
第４の実施例の特殊開口絞り８０は、正八角形の透過領
域８１と、透過領域８１によって囲まれた正八角形の遮
光領域８２とを備えている。

【００３３】上記第１〜第４の実施例に示したように、
本発明ではマスク８に形成される回路パターンの形状に
よって、その形状に適合した種々の形状を有する特殊開
口絞りを形成する。これにより、従来のリング状照明系
を用いた場合に比べて、マスク８への照射光のうち、入
射角度の小さい成分がより減少される。この結果、斜め
照射の効果が大きくなり、従来より解像度および焦点深
度を向上させることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、開口
絞りのうち少なくとも遮光領域を回路パターン形状に沿
った形状線を有するように形成することにより、従来の
リング状照明系の開口絞りを用いた場合に比べてマスク
を照射する光のうち入射角の小さい成分が減少されるの
で、従来よりもさらに解像度および焦点深度を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による投影露光装置の光
学系の構成を示した概略図である。

【図２】図１に示した第１の実施例で用いられた特殊開
口絞りを示した部分拡大図である。

【図３】図２の示した特殊開口絞りの使用態様を説明す
るための概略図である。

【図４】従来の投影露光装置で用いられていた特殊開口
絞りの使用態様を説明するための概略図である。

【図５】本発明の第２の実施例による特殊開口絞りを示
した平面図である。

【図６】図５に示した特殊開口絞りの使用態様を説明す
るための概略図である。

【図７】本発明の第３の実施例による特殊開口絞りを示
した平面図である。

【図８】本発明の第４の実施例による特殊開口絞りを示
した平面図である。

【図９】従来の開示された投影露光装置の光学系の構成
を示した概略図である。

【図１０】図９に示した従来の投影露光装置に用いられ
る特殊開口絞りを示す平面図である。

【符号の説明】

１：ランプ ２：楕円反射鏡 ３：楕円反射鏡の第２焦点 ４：インプットレンズ ５：オプチカルインテグレータ ６：アウトプットレンズ ７：コリメーションレンズ ８：マスク １０：フィルタ １１：コールドミラー １２：コールドミラー １３：ランプハウス １４：投影光学系 １５：ウェハ １６：開口絞り ２０：特殊開口絞り ２１：透過領域 ２２：遮光領域 ６０：特殊開口絞り ７０：特殊開口絞り ８０：特殊開口絞り なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光源と、前記光源から発した光を、回
   路パターンが形成されたマスク上に照射するための集光
   レンズ系と、前記マスクを通過した光をウェハ表面に集
   光させるための投影光学系と、前記光源と前記集光レン
   ズ系との間に設けられ、前記光源から発した光を成形す
   るための透過領域と、前記透過領域内の中央部に前記光
   源から発した光を遮光するように形成された遮光領域と
   を有する開口絞りとを備えた投影露光装置であって、前
   記開口絞りのうち、少なくとも前記遮光領域が、前記マ
   スクの回路パターン形状に沿った形状線を有することを
   特徴とする、投影露光装置。