JPH0477743A

JPH0477743A - 投影露光装置

Info

Publication number: JPH0477743A
Application number: JP2192273A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ishii; 弘之石井; Shunzo Imai; 今井　俊三
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-07-19
Filing date: 1990-07-19
Publication date: 1992-03-11

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】〔技術分野〕本発明は投影露光装置に関し、特に、半導体デバイスや
撮像エレメント等を製造する為に使用される投影露光装
置に関する。

〔従来技術〕

従来、半導体デバイスを製造する為に、縮小投影型の露
光装置が使用されてきた。この装置は、照明光学系から
の光で原板であるレチクルを照明し、縮小投影レンズ系
によりレチクルに描かれた微細な回路パターンの像を被
露光基板である半導体ウェハー上に投影するものである
。

この装置には、互いに最小線巾が異なるパターンが描か
れた各種レチクルが使用されるが、従来、この装置では
、照明光学系や投影光学系の開口数（ＮＡ）が双方共固
定されていた為、レチクルの種類に係わらず常に最良の
条件下で投影露光を行なうことは困難であった。

〔発明の概要〕

本発明の目的は、レチクルなどの原板の種類に係わらず
、常に最良或いは好ましい条件下で投影露光を行なえる
投影露光装置を提供することにある。

この目的を達成する為に、本投影露光装置は、照明光学
系からの光で原板を照明し、投影光学系により該原板の
微細パターンの像を被露光基板上に投影する装置におい
て、この照明光学系と投影光学系の開口数（ＮＡ）が可
変となるよう構成している。

このように構成することにより、装置のσ値（照明光学
系の開口数／投影光学系の開口数）、投影光学系の開口
数を変化させて、それらの値を調整できるので、原板の
種類（パターンの最小線１ゴの違い）に応じて、これら
の値を調整し、投影露光時の条件を最良或いは好ましい
ものに設定できる。

〔実施例〕

第１図乃至第５図を参照して、本発明の一実施例を説明
する。

第１図は本実施例に係る投影露光装置の全体構成を示す
概略図であり、第２図及び第３図は、本装置の照明光学
系に設置された開口径可変の絞り機構を示す説明図であ
り、第４図及び第５図は、本装置の投影光学系に設置さ
れた開口径可変の絞り機構を示す説明図である。

第１図において、１は超高圧水銀灯等より成る光源、２
は楕円鏡、３は折り曲げミラー、４は多数個のバーレン
ズの集合体より成るオプティカルインチグレーター、５
は第１絞り機構、６は機構５を駆動する第１駆動系、７
は第１コンデンサーレンズ、８は４枚の可動遮光板で所
定形状の開口を定めるマスキングブレード、９．１０は
レンズ、１１は折り曲げミラー、１２はｌノチクル（原
板）、１３はレチクル１２を載置するレチクルステージ
、１４は投影光学系、１４ａは光学系１４を構成する縮
小投影レンズ系の最もレチクルステージ１３側のレンズ
、１４ｂは同様に縮小投影レンズ系の最もウェハーステ
ージ側のレンズ、１５は第２絞り機構、１６は機構１５
を駆動する第２駆動系、１７はレジストが塗布された半
導体ウェハー、１８はウェハー１７を載置する可動ウェ
ハーステージ、１９は装置本体を支持するマウント、２
０は第１（信号）ケーブル、２Ｉはコンピューター、２
２は第２（信号）ケーブル、２３は第３（信号）ケーブ
ル、２４はキーホード、２５はキー（プッシュホクン）
、９０は第２コンデンサーレンズ、ｌＯｌは照明光学系
を示す。

光源１は、楕円鏡２の第１焦点近傍に設けられ、オプテ
ィカルインチグレーター４は、その光入射面が楕円鏡２
の第２焦点位置とほぼ一致するように設けられている。

従って、光源１から射出した光は、楕円鏡２て反射−集
光され、更に折り曲げミラー３て反射されて光路を折り
曲げられ、オプティカルインチグレーター４の光入射面
上に集光し、そこに光源１の像を形成する。オプティカ
ルインチグレーター４を成すバーレンズの集合体は、そ
こに入射した光を各バーレンズ毎に分割し、各バーレン
ズを通過した多数個の光束がオプティカルインチグレー
ター４から射出する。この多数個の光束は、第１絞り機
構５の開口部を通過し、第１コンデンサーレンズ７に入
射する。第１コンデンサーレンズ７は、この多数個の光
束をマスキングブレード８に向け、その光入射面上で互
いに重ね合わせる。

ここで、第１絞り機構５は、オプティカルインチグレー
ター４の光射出面の直後に配置してあり、駆動系６によ
り機構５の開口部の径を変化させることにより、照明光
学系１０１のレチクルステージ１３側の開口数（ＮＡＩ
）が変更せしめられる。

マスキングブレード８の矩形開口部を通過した光束は、
レンズ９、折り曲げミラー１１、レンズ１０を介して、
レチクル１２を照明する。レンズ９とレンズ１０とを備
える第２コンデンサーレンズ９０は、マスキングブレー
ド８の開口部の像をレチクル１２上に形成し、この像に
より、レチクル１２上の照明範囲を規制している。

また、オプティカルインチグレーター４と第１コンデン
サーレンズ７の作用により、マスキングブレード８の矩
形開口部上での照度分布を均一にし、そして、レチクル
１２上の回路パターン上での照度分布を均一にしている
。

レチクル２上の回路パターンを通過した光は、投影光学
系１４に入射し、投影光学系１４が、この光を第２絞り
機構１５の開口部を介してウェハー１７上に向けて、こ
の回路パターンの縮小像をウェハー１７上に投影する。

これにより、ウェハー１７上のレジスト（感光層）が、
この回路パターンの縮小像に応じ露光される。ここで、
駆動系１６により第２絞り機構１５の開口部の径を変化
させることにより、投影光学系１４（縮小投影レンズ系
）のレチクルステージ１３側の開口数（ＮＡ　２　）及
びウェハーステージ１８側の開口数（ＮＡ２′）を変更
せしめる。尚、第２絞り機構１５は縮小投影レンズ系の
所定のレンズの間に配置されている。

駆動系６はケーブル２０を介してコンピューター２１と
接続され、一方、駆動系１６はケーブル２２を介してコ
ンピューター２１と接続されており、コンピューター２
１からの指令（信号）が、各ケーブル２０．２２の信号
線を介して各駆動系６．１６に入力され、この指令（信
号）に基づいて、駆動系６．１６が各絞り機構５．１５
の開口部の径を調整する。また、キーボード２４とコン
ピューター２１がケーブル２３と接続されており、オペ
レーターがキーボード２４のキー２５により、レチクル
１２の種類（レチクル番号や線巾の値）に関する信号を
ケーブル２３の信号線を介してコンピューター２１に入
力し、この信号に応じて、コンピューター２１が、絞り
機構５．１５の各開口部の径φＤ＋、φＤＰを決定し、
指令（信号）を駆動系１５．１６に発する。

ウェハーステージ１８は、そのウェハーチャック上にウ
ェハー１７を吸着−保持し、投影光学系１４の光軸方向
及び光軸と直交する平面に沿った方向へウェハー１７を
移動させることができる。

また、マスキングブレード８を構成する４枚の遮光板は
、不図示の駆動系により動かされ、これによってレチク
ル１２上での照明範囲も変更できるようにしている。

第１絞り機構５及び駆動系６の構成は、第２図及び第３
図に示す通りである。

図中、５０１〜５０５は電気駆動系、５０２はモーター
５０１は絞り機構５の開口径φＤ１を検知する為のセン
サー（ポテンショメータ又はエンコーダー）、６０４．
６０６はケーブル２０の信号線、６０３はモーター６０
２を駆動する為の駆動回路、６０５は駆動回路６０３と
モーター６０２とを連結する信号線、５０２はモーター
６０２との回転軸に取り付けられ、これと連動する歯車
、５０１は歯車５０２とかみ合う、センサー５０１の回
転軸と連結された歯車、５０３〜５０９は絞り機構５の
構成部品、を示している。絞り機構５は、両端に係合ピ
ン５０７．５０９を持った複数枚の絞り羽根５０８と、
一方の係合ピン５０７を固定する為の部材５０６と、他
方の係合ピン５０９の複数個を同時に同量だけ移動せし
める為の長溝５０５ａを設けた部材５０５と、を備える
。

部材５０５は、外周がギヤーになっており、モーター６
０２に連結する歯車５０２と互いにかみ合っている。又
、部材５０６は不図示の筐体に固定されている。部材５
０６には、歯車５０２とギヤー５０５を互いにかみ合わ
せる為の開口部５０３があり、係合部材５０４はギヤー
５０５が部材５０６内で回転自在で、しかも飛び出さな
い様にする為のものである。

第２絞り機構１５及び駆動系１６の構成は、第４図及び
第５図に示す通りである。

図中１６０１〜１６０６は電気駆動系、１６０２はモー
ター、１６０１は絞り機構１６の開口径のφＤｐを検知
する為のセンサー（ポテンショメーター又はエンコーダ
ー）、１６０４．１６０６はケーブル２０の信号線、１
６０３はモーター１６０２を駆動する為の駆動回路、１
６０５は駆動回路１６０３とモーター１６０２を連結す
る信号線、１５０２はモーター１６０２の回転軸に取り
付けられ、これと連動する歯車、１５０１はこの歯車１
６０２とかみ合う、センサー１５０１の回転軸と連結さ
れた歯車１５０３〜１５０９は絞り機構１５の構成部品
、を示している。絞り機構１５は、両端に係合ピン１５
０７．１５０９を持った複数枚の絞り羽根１５０８と、
一方の係合ピン１５０７を固定する為の部材１５０６と
、他方の係合ピン１５０９の複数個を同時に同量だけ移
動せしめる為の長溝１５０５ａを設けた部材１５０５と
を備える。

部材１５０５は、外周がギヤーになっており、モーター
１５０２に連結する歯車１５０２と互いにかみ合ってい
る。又、部材１５０６は不図示の筐体に固定されている
。部材１５０６には歯車１５０２とギヤー１５０５を互
いにかみ合わせる為の開口部１５０３があり、係合部材
１５０４はギヤー１５０５が部材１５０６内に回転自在
で、しかも飛び出さない様にする為のものである。

第１図乃至第５図において、コンピューター２１からの
指令（信号）が、ケーブル２０．２２を介して駆動回路
６０３．１６０３に入力されると、駆動回路６０３．１
６０３がその指令に基づきモーター６０２．１６０２を
回転せしめ、歯車５０２．１５０２とギヤー５０５．１
５０５を回転させる。絞り機構５．１５の部材５０５．
１５０６は、照明光学系１０１、投影光学系１４（鏡筒
）の筐体に固定されているので、ギヤー５０５．１５０
５が回転すると、係合ピン５０９．１５０９がギヤー５
０５の長溝５０５ａ、　１５０５ａに沿って移動する。

この長溝５０５ａ、１５０５ａは、ギヤー５０５．１５
０５が反時計回りに回転すると、絞り羽根５０８．１５
０８が係合ピン５０７．１５０７を回転中心として回転
して内側方向に動く様に、放射状に作られている。従っ
て、モーター６０２．１６０２を回転させると、絞り機
構５．１５の開口径が変化することになる。

この開口径の変化量は、逐一、ギヤー５０１．１５０１
を介してセンサー６０１．１６０１にギヤー５０１．１
５０１の回転量として伝えられるので、絞り機構５．１
５の開口径を、センサー６０１．１６０１て常に検出て
きる。センサー６０１．１６０１は、この間口径を示す
信号を各々出力し、ケーブル２０を介して、この信号を
コンピューター２１へ入力する。コンピューター２１は
、この信号に基づいて、絞り機構５．１５の各開口径φ
Ｄ＋、φＤｐが予め決定した値になっているかどうか判
別し、もし、この値と一致していれば、駆動回路６０３
．１６０３へ、モーター５０２．１５０２の駆動を停止
させる信号を入力する。逆に、もし、各開口径φＤ１　
　φＤｐが予め決定した値からずれていれば、駆動回路
６０３．１６０３へ、モター５０２．５０１を所定量回
転させる信号を入力し、このずれを補正する。

本実施例の投影露光装置では、以上述べた通り、オペレ
ーターのキーホード入力により、絞り機構５．１５の開
口径φＤ１、φＤＰを自由に選択できる。

特に、コンピューター２１により開口径の決定と開口径
の調整が制御される為、正確且つ高速に、照明光学系１
０１と投影光学系１４の開口数（ＮＡ　、、ＮＡ２）を
変更できる。また、レチクル１２のパターンの最小線巾
に合わせて、この開口数（ＮＡＮＡ２）を変更したい場
合、オペレーターが、キーボード２４てレチクル１２に
関する情報を入力するだけで済み、開口数（ＮＡ　＋　
、ＮＡ　２　’）の再設定が容易である。従って、簡単
に、常に最良の条件下で、レチクル１２の回路パターン
を、ウェハー１７上に投影露光することができる。

オペレーターが入力する情報は、設定したい開口数（Ｎ
Ａ、、ＮＡ、２）の値や、投影光学系１４の開口数（Ｎ
Ａ２）の値を示すものでも良（、例えばＮＡ２の値を示
す情報がキーボード２４を介して入力されると、コンピ
ューター２１は、この情報から照明光学系１０１の開口
数（ＮＡＩ）を決定する。

以上の説明では、絞り機構５．１５の双方の開口径φＤ
１　　φＤｐを変更する例を示したが、一方の開口径の
みを変更する場合も当然ある。

また、照明光学系１０１の開口数（ＮＡ、、）を変更す
る為の機構として、絞り機構５の代りに、コンデンサー
レンズ７を使用することができる。これはコンデンサー
レンズ７を構成する複数個のレンズのうちのいくつかを
光軸方向へ動（ように設けて、コンデンサーレンズ７を
ズームレンズとすることである。このようにコンデンサ
ーレンズ７により開口数（Ｎ、Ａ　＋　）を変更すれば
、光源工からレチクル１２へ向かう光の量が、開口数（
ＮＡ、）を変更しても殆ど変化しない。従って、装置の
スループットも低下しない。

また、照明光学系１０１の開口数（ＮＡ、Ｉ）や投影光
学系の開口数（ＮＡ２）を変更する絞り機構として、円
板の円周に沿って相異なる径の開口を複数個設け、この
円板を回転可能に支持した、所謂ターレット式の機構や
、長方形の板の長手方向に沿って相異なる径の開口を複
数個並べ、この板を長手方向に可動となるよう支持した
機構等が使用できる。

また、本発明は、様々な形態の装置に適用できる。例え
ば、光源としてＫｒＦエキツマレーサー等のレーサーを
使用する投影露光装置や、投影光学系としてミラーアセ
ンブリより成るものを使用する投影露光装置や、投影光
学系としてミラーとレンズのアセンブリより成るものを
使用する投影露光装置に適用できる。

〔発明の効果〕

以上、本発明では、照明光学系と投影光学系の双方の開
口数を可変にしたので、原板の微細パターンの線巾に応
じて自由自在にこれらの開口数を変更−調整できる。従
って、原板の種類に係わらず、常に最良或いは好ましい
条件下で投影露光が行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す為の投影露光装置の全
体構成を示す概略図。第２図及び第３図は第１図に示す装置の照明光学系の絞
り機構を示す説明図。第４図及び第５図は第１図に示す装置の投影光学系の絞
り機構を示す説明図。５．１５・・・絞り機構６．１６・・・駆動系１２・・・レチクル１４・・・投影光学系１７・・・ウェハー２１・・・コンピューター２４・・・キーボード】０１・・・照明光学系

Claims

【特許請求の範囲】

照明光学系からの光で原板を照明し、投影光学系により
該原板の微細パターンの像を被露光基板上に投影する装
置において、前記照明光学系と前記投影影光学系の開口
数（ＮＡ）を可変にしたことを特徴とする投影露光装置
。