JPH05102005A - 投影露光装置 - Google Patents

投影露光装置

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Publication number
JPH05102005A
JPH05102005A JP3290328A JP29032891A JPH05102005A JP H05102005 A JPH05102005 A JP H05102005A JP 3290328 A JP3290328 A JP 3290328A JP 29032891 A JP29032891 A JP 29032891A JP H05102005 A JPH05102005 A JP H05102005A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase plate
optical system
projection optical
projection
reticle
Prior art date
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Pending
Application number
JP3290328A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaya Komatsu
雅也 小松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP3290328A priority Critical patent/JPH05102005A/ja
Publication of JPH05102005A publication Critical patent/JPH05102005A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スループットを低下させることなく、強度
的、精度的に設計の簡便な焦点位置移動手段を用いて効
率の良い多焦点露光を行なえる投影露光装置を得る。 【構成】 投影露光装置において、投影光学系が両側テ
レセントリックであり、且つ焦点位置移動手段を投影光
学系とフォトマスクとの間に配置した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体装置、液
晶デイスプレイ等の微細パターンの形成において用いら
れている投影露光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、高度な微細化の要求に対応するた
め、投影露光装置において使用される露光光は短波長化
し、投影レンズの開口数(以下、NAと記す)は増大し
つつあるが、一方、投影レンズの焦点深度は、露光波長
に比例しNAの2乗に反比例するため、焦点深度の不足
が深刻な問題になりつつある。
【0003】そこで、複数の焦点位置で露光を行なうこ
とにより、焦点深度を確保する手段を備えた投影露光装
置が公開されている(特開昭63ー64037号公報、
特開平2ー281725号公報)。
【0004】例えば、焦点位置を変える手段として、ス
テージを上下させる方法が広く使われているが、この方
法ではステージを上下させて焦点位置を変化させる度に
露光を行なわなければならず、スループットが低下する
とともにステージに負担がかかるという問題がある。
【0005】そこでステージの上下運動をさせずに焦点
位置を変化させる方法として、フォトマスクを動かす方
法、位相平面板やレンズを出し入れする方法、密閉容器
内の気圧を変える方法等が考えられている。図2に、従
来の投影露光装置の一例として位相板を用いる場合を示
す。
【0006】図2において、投影レンズ23と被露光物
体25との間には、厚さが各々異なる透明板の扇形部2
4aからなる円板24が配置されている。光源からコン
デンサレンズ21を介して、フォトマスク22が照明さ
れ、投影レンズ23によって投影像が被露光物上に結像
するが、円板24を回転させ、光が透過する部分の厚さ
を変化させることによって断続的に結像点の位置を変化
させて露光を行なうことができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】一般に、微細パターン
の転写に用いられる投影レンズは、製造工程において光
軸方向に対するウエハの位置決め精度にマージンを持た
せるためウエハ側(以下、像側と記す)でテレセントリ
ックな光学系になっているが、マスク側(以下、物体側
と記す)では必ずしもテレセントリック光学系とはなっ
ていない。このような物体側非テレセントリック光学系
で上記のような焦点位置移動手段を用いる場合、像高に
よって倍率が変動してしまい、焦点位置の横ずれが生じ
るという問題があり、実用的ではない。
【0008】さらに、像側(投影レンズと被露光物体と
の間)に前記焦点位置移動手段を配置した場合では、例
えば位相板を挿入して焦点位置を移動させる方法を実際
に考えると、屈折率n,厚さdの位相板による焦点位置
移動距離ΔはΔ=(nー1)d/nで与えられ、ガラス
の如き一般の透明物質の屈折率n=1.5,焦点位置移
動距離Δ=1μmとすると、位相板の厚さd=3μmと
なる。
【0009】像側に位相板を配置するにはこのように極
めて薄い位相膜でなければならないが、これを均一に形
成し保持することは非常に困難であるにもかかわらず、
わずかな厚さムラによっても焦点移動距離が大きく変動
してしまう。また、薄い位相膜を高速で移動させること
が困難であるという問題が発生する。さらに、縮小光学
系においては、投影レンズと被露光物体との距離が極め
て小さくなるため、位相板に限らずこの間での焦点位置
移動手段の操作は非常に困難である。
【0010】本発明は、上記問題を解消し、強度的、精
度的に問題なく且つ製造上設計の簡便な焦点位置移動手
段の実現を可能とする投影露光装置を得ることを目的と
する。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の本発明に係る投影露光装置では、
照明されたフォトマスクから投影光学系を介して被露光
物体に至る光軸上で像の焦点位置を移動させる焦点位置
移動手段を備えた投影露光装置において、前記投影光学
系が両側テレセントリックであり、且つ前記焦点移動手
段が、前記投影光学系と前記フォトマスクとの間に配置
されている。
【0012】また、請求項2に記載の発明に係る投影露
光装置では、請求項1に記載の投影露光装置において、
前記焦点移動手段が、Δ=(nー1)dβ2 /n を満
たす位相板(但し、Δは焦点移動距離、nは位相板の屈
折率、dは位相板の厚さ、βは投影光学系の倍率でβ<
1)であるとした。
【0013】また、請求項3に記載の発明に係る投影露
光装置では、請求項2に記載の投影露光装置において、
前記位相板を、少なくとも1つ以上の遮光部分を有する
ものとした。
【0014】
【作用】本発明は、投影露光装置において投影光学系が
両側テレセントリックであるため、倍率の変動が生じな
いので物体側に焦点位置移動手段を配置することが可能
となる。従って、縮小光学系を用いる場合であっても、
投影光学系とフォトマスクとの距離は比較的大きいので
焦点位置移動手段の操作は容易となる。
【0015】ここで、焦点位置移動手段が、屈折率n=
1.5の位相板であり、焦点位置移動距離Δ=1μm、
倍率β=1/5とした場合を例に本発明の作用を説明す
る。この場合、Δ=(nー1)dβ2 の式より位相板の
厚さはd=75μmと比較的厚いものとなる。よって、
たとえ位相板に5μmもの厚さムラが生じたとしても、
所望の焦点位置からのズレは0.07μm程度と極めて
わずかとなる。
【0016】また、このように比較的厚いものであれ
ば、ある程度の強度を持ったものが形成できるので、露
光操作を行なう際に、均一に保持し、高速で移動させる
ことも容易となる。以上のように本発明においては、位
相板に限らず、スループットが低下することなく強度
的、精度的にも設計の簡便な焦点位置移動手段を用いる
ことができる。
【0017】
【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。図1
(a)は、本発明の一実施例に係る投影露光装置の概略
構成図であり、焦点位置移動手段として位相板を用いた
ものである。図において、レクチル2と投影光学系4と
の間に位相板3Aが配置されており、投影光学系4は両
側テレセントリックである。
【0018】光源(図示せず)からの照射光は、コンデ
ンサレンズ1を介してレクチル2を照射する。さらに位
相板3Aを介して投影レンズ光学系4に入射したのち、
ウエハ5上に投影像を結像し露光が行なわれる。ここで
は図1(b)に示すような円板状の位相板3Aを用いて
多焦点露光を効率良く行なう。位相板3Aは、遮光部
3,3’と各々厚さの異なる透明扇状部14a,14
b,14cとからなる。
【0019】また、図1(b)中11で示した部分は、
何もないかあるいは均一な位相板とし、アライメント時
にレチクル2上にくるよう設定し、アライメント光を通
してレチクル2とステージ(図示せず)との位置合せを
行なう。露光の際には、レチクル2上に遮光部3がくる
よう設定した後露光を開始する。
【0020】露光を行なったまま、位相板3Aを矢印方
向に一定の角速度で回転させる。これによって厚さの異
なる透明扇状部14a,14b,14cが順次レチクル
2上を走査していき、位相板の各々の厚みに基いた焦点
位置において時間平均で一定の露光が行なわれていく。
遮光部13’がレチクル2を覆った時点で露光を止め
る。
【0021】本実施例においては位相板に遮光部を設け
ているので、従来用いられていた位相板と違って、各露
光毎にエネルギーを均一に割振ることができる。また、
円板状位相板の各扇状部の頂角は同一である必要はな
く、頂角を変えることにより、任意の焦点位置に重みづ
けを行なうことが可能である。
【0022】上記実施例のような円板状の位相板3Aの
代りに、図1(c)に示すような位相板3Bを用いても
よい。この場合、一定速度で矢印方向に移動させながら
露光を行なえば、遮光部15から透明部16a,16
b,16c,遮光部15’、あるいは遮光部15’から
遮光部15までが順次レクチル2上を走査し、円板状位
相板3Aの場合と同様に位相板の各厚みに基く焦点位置
で露光が行なわれる。
【0023】以上の実施例においては、位相板に3つの
異なる厚みを持たせ、3つの焦点位置で露光を行なわせ
ているが、これに限らない。また、段階状に厚みが異な
る位相板を用いているが、斜面状の位相板を用いて連続
的に焦点位置を移動させて露光を行なうこともできる。
【0024】
【発明の効果】本発明は以上説明したとおり、投影露光
装置において投影光学系が両側テレセントリックである
ため、倍率の変動が生じないので物体側に焦点位置移動
手段を配置することが可能となる。従って、縮小投影光
学系で要求される精度が倍率(β)の逆数倍(1/β
2 )分だけ楽になり、位相板等の焦点位置移動手段が強
度的にも精度的にもその設計が簡便となる。
【0025】このように縮小光学系を用いる場合、投影
光学系とフォトマスクとの距離が比較的大きくなるとと
もに、上記のように焦点位置移動手段がある程度の強度
を持ったものが用いられるので、露光を行なう際、均一
に保持し、高速で移動させる等焦点位置移動手段の操作
が非常に容易となる。
【0026】以上のように本発明は、スループットを低
下させることなく、強度的、精度的にも設計の簡便な焦
点位置移動手段を用いて効率良く多焦点露光を行なうこ
とが可能であるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る投影露光装置の概略構
成図である。
【図2】従来の投影露光装置の概略構成図である。
【符号の説明】
1,21:コンデンサレンズ 2,22:レクチル 3A,3B,24:位相板 4:投影光学系(両側テレセントリック) 5:ウエハ 13,13’,15,15’:遮光部 14a,14b,4c,24a:透明扇状部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 照明されたフォトマスクから投影光学系
    を介して被露光物体に至る光軸上で像の焦点位置を移動
    させる焦点位置移動手段を備えた投影露光装置におい
    て、前記投影光学系が両側テレセントリックであり、且
    つ前記焦点移動手段が、前記投影光学系と前記フォトマ
    スクとの間に配置されていることを特徴とする投影露光
    装置。
  2. 【請求項2】 前記焦点移動手段が、Δ=(nー1)d
    β2 /n を満たす位相板(但し、Δは焦点移動距離、
    nは位相板の屈折率、dは位相板の厚さ、βは投影光学
    系の倍率でβ<1)であることを特徴とする前記請求項
    1に記載の投影露光装置。
  3. 【請求項3】 前記位相板が、少なくとも1つ以上の遮
    光部分を有することを特徴とする前記請求項2に記載の
    投影露光装置。
JP3290328A 1991-10-11 1991-10-11 投影露光装置 Pending JPH05102005A (ja)

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JP (1) JPH05102005A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011007941A (ja) * 2009-06-24 2011-01-13 Fujifilm Corp 露光ヘッド及び露光装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011007941A (ja) * 2009-06-24 2011-01-13 Fujifilm Corp 露光ヘッド及び露光装置

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Effective date: 20010529