JPH0547627A - 半導体デバイスの製造方法及びそれを用いた投影露光装置 - Google Patents
半導体デバイスの製造方法及びそれを用いた投影露光装置Info
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- JPH0547627A JPH0547627A JP3225223A JP22522391A JPH0547627A JP H0547627 A JPH0547627 A JP H0547627A JP 3225223 A JP3225223 A JP 3225223A JP 22522391 A JP22522391 A JP 22522391A JP H0547627 A JPH0547627 A JP H0547627A
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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
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 パターン形状の方向や線幅等により照明方法
を変えたときの投影光学系の光学性能の変化を照明方法
に応じて適切に計算し、高解像度の投影露光が可能な半
導体デバイスの製造方法及びそれを用いた投影露光装置
を得ること。 【構成】 計算手段５４はレチクル３０の照明方法を絞
り形状調整部材１８を駆動させる駆動手段５０からの信
号に基づいて検出している。そして計算手段５４は照明
方法に最も適したピント変化係数や時定数等のパラメー
タを選択し、又は各種パラメータのうち少なくとも１つ
のパラメータの値を変更する等して、投影光学系３１の
ピント位置の変動や投影倍率等の光学性能の変化を計算
している。そして例えばピント位置の変動を補正すると
きは駆動手段５５が計算手段５４からの信号に基づいて
ステージ３４を光軸３１ｂ方向に駆動させる。
を変えたときの投影光学系の光学性能の変化を照明方法
に応じて適切に計算し、高解像度の投影露光が可能な半
導体デバイスの製造方法及びそれを用いた投影露光装置
を得ること。 【構成】 計算手段５４はレチクル３０の照明方法を絞
り形状調整部材１８を駆動させる駆動手段５０からの信
号に基づいて検出している。そして計算手段５４は照明
方法に最も適したピント変化係数や時定数等のパラメー
タを選択し、又は各種パラメータのうち少なくとも１つ
のパラメータの値を変更する等して、投影光学系３１の
ピント位置の変動や投影倍率等の光学性能の変化を計算
している。そして例えばピント位置の変動を補正すると
きは駆動手段５５が計算手段５４からの信号に基づいて
ステージ３４を光軸３１ｂ方向に駆動させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイスの製造方
法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の照明方法を変化させても高い光学
性能を良好に維持するようようにしたものである。
法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の照明方法を変化させても高い光学
性能を良好に維持するようようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】最近の半導体素子の製造技術の進展は目
覚ましく、又それに伴う微細加工技術の進展も著しい。
特に光加工技術は１ＭＤＲＡＭの半導体素子の製造を境
にサブミクロンの解像力を有する微細加工を技術まで達
している。解像力を向上させる手段としてこれまで多く
の場合、露光波長を固定して、光学系のＮＡ（開口数）
を大きくしていく方法を用いていた。しかし最近では露
光波長をｇ線からｉ線に変えて、超高圧水銀灯を用いた
露光法により解像力を向上させる試みも種々と行なわれ
ている。
覚ましく、又それに伴う微細加工技術の進展も著しい。
特に光加工技術は１ＭＤＲＡＭの半導体素子の製造を境
にサブミクロンの解像力を有する微細加工を技術まで達
している。解像力を向上させる手段としてこれまで多く
の場合、露光波長を固定して、光学系のＮＡ（開口数）
を大きくしていく方法を用いていた。しかし最近では露
光波長をｇ線からｉ線に変えて、超高圧水銀灯を用いた
露光法により解像力を向上させる試みも種々と行なわれ
ている。
【０００３】露光波長としてｇ線やｉ線を用いる方法の
発展と共にレジストプロセスも同様に発展してきた。こ
の光学系とプロセスの両者が相まって、光リソグラフィ
が急激に進歩してきた。
発展と共にレジストプロセスも同様に発展してきた。こ
の光学系とプロセスの両者が相まって、光リソグラフィ
が急激に進歩してきた。
【０００４】一般にステッパーの焦点深度はＮＡの２乗
に反比例することが知られている。この為サブミクロン
の解像力を得ようとすると、それと共に焦点深度が浅く
なってくるという問題点が生じてくる。
に反比例することが知られている。この為サブミクロン
の解像力を得ようとすると、それと共に焦点深度が浅く
なってくるという問題点が生じてくる。
【０００５】これに対してエキシマレーザーに代表され
る更に短い波長の光を用いることにより解像力の向上を
図る方法が種々と提案されている。短波長の光を用いる
効果は一般に波長に反比例する効果を持っていることが
知られており、波長を短くした分だけ焦点深度は深くな
る。
る更に短い波長の光を用いることにより解像力の向上を
図る方法が種々と提案されている。短波長の光を用いる
効果は一般に波長に反比例する効果を持っていることが
知られており、波長を短くした分だけ焦点深度は深くな
る。
【０００６】短波長化の光を用いる他に解像力を向上さ
せる方法として位相シフトマスクを用いる方法（位相シ
フト法）が種々と提案されている。この方法は従来のマ
スクの一部分に、他の部分とは通過光に対して１８０度
の位相差を与える薄膜を形成し、解像力を向上させよう
とするものであり、ＩＢＭ社（米国）のＬｅｖｅｎｓｏ
ｎらにより提案されている。解像力ＲＰは波長をλ、パ
ラメータをｋ1 、開口数をＮＡとすると一般に式 ＲＰ＝ｋ1 λ／ＮＡ で示される。通常０．７〜０．８が実用域とされるパラ
メータｋ1 は、位相シフト法によれば０．３５ぐらい迄
大幅に改善できることが知られている。
せる方法として位相シフトマスクを用いる方法（位相シ
フト法）が種々と提案されている。この方法は従来のマ
スクの一部分に、他の部分とは通過光に対して１８０度
の位相差を与える薄膜を形成し、解像力を向上させよう
とするものであり、ＩＢＭ社（米国）のＬｅｖｅｎｓｏ
ｎらにより提案されている。解像力ＲＰは波長をλ、パ
ラメータをｋ1 、開口数をＮＡとすると一般に式 ＲＰ＝ｋ1 λ／ＮＡ で示される。通常０．７〜０．８が実用域とされるパラ
メータｋ1 は、位相シフト法によれば０．３５ぐらい迄
大幅に改善できることが知られている。
【０００７】位相シフト法には種々のものが知られてお
り、それらは例えば日経マイクロデバイス１９９０年７
月号１０８ページ以降の福田等の論文に詳しく記載され
ている。
り、それらは例えば日経マイクロデバイス１９９０年７
月号１０８ページ以降の福田等の論文に詳しく記載され
ている。
【０００８】しかしながら実際に空間周波数変調型の位
相シフトマスクを用いて解像力を向上させるためには未
だ多くの問題点が残っている。例えば現状で問題点とな
っているものとして以下のものがある。 （イ）．位相シフト膜を形成する技術が未確立。 （ロ）．位相シフト膜用の最適なＣＡＤの開発が未確
立。 （ハ）．位相シフト膜を付けれないパターンの存在。 （ニ）．（ハ）に関連してネガ型レジストを使用せざる
をえないこと。 （ホ）．検査、修正技術が未確立。
相シフトマスクを用いて解像力を向上させるためには未
だ多くの問題点が残っている。例えば現状で問題点とな
っているものとして以下のものがある。 （イ）．位相シフト膜を形成する技術が未確立。 （ロ）．位相シフト膜用の最適なＣＡＤの開発が未確
立。 （ハ）．位相シフト膜を付けれないパターンの存在。 （ニ）．（ハ）に関連してネガ型レジストを使用せざる
をえないこと。 （ホ）．検査、修正技術が未確立。
【０００９】このため実際に位相シフトマスクを利用し
て半導体素子を製造するには様々な障害があり、現在の
ところ大変困難である。
て半導体素子を製造するには様々な障害があり、現在の
ところ大変困難である。
【００１０】これに対して本出願人はパターン形状や解
像線幅の大小に応じて照明方法を適切に構成することに
より、より解像力を高めた露光方法を及びそれを用いた
投影露光装置を特願平３−２８６３１号（平成３年２月
２２日出願）で提案している。
像線幅の大小に応じて照明方法を適切に構成することに
より、より解像力を高めた露光方法を及びそれを用いた
投影露光装置を特願平３−２８６３１号（平成３年２月
２２日出願）で提案している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】一般に投影解像力を良
好に維持する為には投影光学系の最良結像位置（ピント
位置）が変化しないように維持することが重要となって
くる。
好に維持する為には投影光学系の最良結像位置（ピント
位置）が変化しないように維持することが重要となって
くる。
【００１２】しかしながらウエハにレチクルのパターン
を投影露光する為に投影光学系に露光光を照射すると、
投影光学系が露光光の一部を吸収して、これにより発生
する熱により投影光学系のレンズ材質や空間内に温度変
化が生じ投影光学系の光学性能が変化してくる。即ち、
投影光学系の最良結像位置が変化してくる。
を投影露光する為に投影光学系に露光光を照射すると、
投影光学系が露光光の一部を吸収して、これにより発生
する熱により投影光学系のレンズ材質や空間内に温度変
化が生じ投影光学系の光学性能が変化してくる。即ち、
投影光学系の最良結像位置が変化してくる。
【００１３】特に本出願人が先の特願平３−２８６３１
号で提案した投影露光装置において、レチクル面のパタ
ーンの方向や解像線幅等によって照明方法を種々と変え
たとき、それに伴ない投影光学系内を通過する光束の光
路が変化してくる。そうすると投影光学系の露光光の吸
収条件が異なってきて、それに応じて光学性能の変化の
仕方も異なってくる。例えば最良結像位置（フォーカス
位置）や投影倍率等の変化の様子が変ってくる場合があ
る。
号で提案した投影露光装置において、レチクル面のパタ
ーンの方向や解像線幅等によって照明方法を種々と変え
たとき、それに伴ない投影光学系内を通過する光束の光
路が変化してくる。そうすると投影光学系の露光光の吸
収条件が異なってきて、それに応じて光学性能の変化の
仕方も異なってくる。例えば最良結像位置（フォーカス
位置）や投影倍率等の変化の様子が変ってくる場合があ
る。
【００１４】本発明は投影光学系の光学性能の変化、例
えばピント位置の変化や投影倍率の変化等を照明方法に
応じた計算式を用いて計算することにより、該変化を補
償し、常に高い解像力を維持することができる半導体デ
バイスの製造方法及びそれを用いた投影露光装置の提供
を目的とする。
えばピント位置の変化や投影倍率の変化等を照明方法に
応じた計算式を用いて計算することにより、該変化を補
償し、常に高い解像力を維持することができる半導体デ
バイスの製造方法及びそれを用いた投影露光装置の提供
を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体デバイス
の製造方法は、放射ビームで２次光源を形成し、該２次
光源からの２次ビームにより原板の回路パターンを照明
し、投影光学系により該２次ビームで照明された回路パ
ターンの像を感応性基板の第１、第２部分上に順次投影
−転写する際、該感応性基板の第１部分上への該回路パ
ターン像の投影により前記投影光学系に生じる焦点位置
と投影倍率の少なくとも一方の光学特性の変化を計算
し、該光学特性の変化を補償して該感応性基板の第２部
分上へ該回路パターン像を投影し、半導体デバイスを製
造する際、前記２次光源の形状の変更に応じて、前記光
学特性の変化を計算する為の各種のパラメーターの少な
くとも一部の値を変更して計算することを特徴としてい
る。
の製造方法は、放射ビームで２次光源を形成し、該２次
光源からの２次ビームにより原板の回路パターンを照明
し、投影光学系により該２次ビームで照明された回路パ
ターンの像を感応性基板の第１、第２部分上に順次投影
−転写する際、該感応性基板の第１部分上への該回路パ
ターン像の投影により前記投影光学系に生じる焦点位置
と投影倍率の少なくとも一方の光学特性の変化を計算
し、該光学特性の変化を補償して該感応性基板の第２部
分上へ該回路パターン像を投影し、半導体デバイスを製
造する際、前記２次光源の形状の変更に応じて、前記光
学特性の変化を計算する為の各種のパラメーターの少な
くとも一部の値を変更して計算することを特徴としてい
る。
【００１６】特に本発明では、前記２次光源の形状を前
記原板の種類に応じて変更し、例えば前記原板として回
路パターンの最小線幅が比較的大きな第１原板と回路パ
ターンの最小線幅が比較的小さな第２原板とが使用さ
れ、該第１原板を使用する場合には前記２次光源が光軸
近傍に形成され、該第２原板を使用する場合には前記２
次光源が光軸外に形成されることを特徴としている。
記原板の種類に応じて変更し、例えば前記原板として回
路パターンの最小線幅が比較的大きな第１原板と回路パ
ターンの最小線幅が比較的小さな第２原板とが使用さ
れ、該第１原板を使用する場合には前記２次光源が光軸
近傍に形成され、該第２原板を使用する場合には前記２
次光源が光軸外に形成されることを特徴としている。
【００１７】又本発明の半導体デバイスの製造方法を用
いた投影露光装置は、放射ビームで形成した２次光源か
らの２次ビームにより原板のパターンを照明する照明光
学系と、該２次ビームで照明されたパターンの像を感応
性基板上に投影する投影光学系と、該パターン像の投影
により前記投影光学系に生じる焦点位置と投影倍率の少
なくとも一方の光学特性の変化を計算する計算手段とを
有する投影露光装置において、前記照明光学系が前記２
次光源の形状を変更可能に構成され、前記計算手段が、
前記２次光源の形状の変更に応じて前記光学特性の変化
を計算する為の各種のパラメーターの少なくとも一部の
値を変更することを特徴としている。
いた投影露光装置は、放射ビームで形成した２次光源か
らの２次ビームにより原板のパターンを照明する照明光
学系と、該２次ビームで照明されたパターンの像を感応
性基板上に投影する投影光学系と、該パターン像の投影
により前記投影光学系に生じる焦点位置と投影倍率の少
なくとも一方の光学特性の変化を計算する計算手段とを
有する投影露光装置において、前記照明光学系が前記２
次光源の形状を変更可能に構成され、前記計算手段が、
前記２次光源の形状の変更に応じて前記光学特性の変化
を計算する為の各種のパラメーターの少なくとも一部の
値を変更することを特徴としている。
【００１８】
【実施例】図１は本発明の実施例１の要部概略図であ
る。図中１１は超高圧水銀灯等の光源でその発光点は楕
円ミラー１２の第１焦点近傍に配置している。この超高
圧水銀灯１１より発した光が楕円ミラー１２によって集
光される。１３は光路を曲げるためのミラー、１４はシ
ャッターで通過光量を制限している。１５はリレーレン
ズ系で超高圧水銀灯１１からの光を波長選択フィルター
１６を介してオプティカルインテグレータ１７に効率よ
く集めている。オプティカルインテグレータ１７は後述
するように複数の微小レンズを２次元的に配列した構成
より成っている。
る。図中１１は超高圧水銀灯等の光源でその発光点は楕
円ミラー１２の第１焦点近傍に配置している。この超高
圧水銀灯１１より発した光が楕円ミラー１２によって集
光される。１３は光路を曲げるためのミラー、１４はシ
ャッターで通過光量を制限している。１５はリレーレン
ズ系で超高圧水銀灯１１からの光を波長選択フィルター
１６を介してオプティカルインテグレータ１７に効率よ
く集めている。オプティカルインテグレータ１７は後述
するように複数の微小レンズを２次元的に配列した構成
より成っている。
【００１９】本実施例においてはオプティカルインテグ
レータ（インテグレータ）１７への結像状態はクリティ
カル照明でもケーラー照明でもよく、また例えば楕円ミ
ラー１２の射出口をオプティカルインテグレータ１７に
結像するものであっても良い。波長選択フィルター１６
は超高圧水銀灯１１からの光束の波長成分の中から必要
な波長成分の光のみを選択して通過させている。
レータ（インテグレータ）１７への結像状態はクリティ
カル照明でもケーラー照明でもよく、また例えば楕円ミ
ラー１２の射出口をオプティカルインテグレータ１７に
結像するものであっても良い。波長選択フィルター１６
は超高圧水銀灯１１からの光束の波長成分の中から必要
な波長成分の光のみを選択して通過させている。
【００２０】１８は選択手段としての絞り形状調整部材
であり、複数の絞りをターレット式に配置して構成して
おり、オプティカルインテグレータ１７の後に配置して
いる。絞り形状調整部材１８は駆動手段５０により回動
されオプティカルインテグレータ１７の形状に応じてオ
プティカルインテグレータ１７を構成する複数の微小レ
ンズから所定の微小レンズの選択を行なっている。即
ち、本実施例では絞り形状調整部材１８により露光を行
なう後述する半導体集積回路のパターン形状に合わせた
照明方法を選択している。このときの複数の微小レンズ
の選択に関しては後述する。
であり、複数の絞りをターレット式に配置して構成して
おり、オプティカルインテグレータ１７の後に配置して
いる。絞り形状調整部材１８は駆動手段５０により回動
されオプティカルインテグレータ１７の形状に応じてオ
プティカルインテグレータ１７を構成する複数の微小レ
ンズから所定の微小レンズの選択を行なっている。即
ち、本実施例では絞り形状調整部材１８により露光を行
なう後述する半導体集積回路のパターン形状に合わせた
照明方法を選択している。このときの複数の微小レンズ
の選択に関しては後述する。
【００２１】１９は光路を曲げるためのミラー、２０は
レンズ系であり、絞り形状調整部材１８を通過した光束
を集光している。レンズ系２０は照明の均一性をコント
ロールするために重要な役割を果している。２１はハー
フミラーであり、レンズ系２０からの光束を透過光と反
射光に分割している。このうちハーフミラー２１で反射
した光はレンズ３８、ピンホール３９を介してフォトデ
ィテクター４０に導光している。ピンホール３９は露光
が行なわれるべきパターンを持ったレチクル３０と光学
的に等価な位置にあり、ここを通過した光がフォトディ
テクター４０によって検出して、露光量のコントロール
を行なっている。
レンズ系であり、絞り形状調整部材１８を通過した光束
を集光している。レンズ系２０は照明の均一性をコント
ロールするために重要な役割を果している。２１はハー
フミラーであり、レンズ系２０からの光束を透過光と反
射光に分割している。このうちハーフミラー２１で反射
した光はレンズ３８、ピンホール３９を介してフォトデ
ィテクター４０に導光している。ピンホール３９は露光
が行なわれるべきパターンを持ったレチクル３０と光学
的に等価な位置にあり、ここを通過した光がフォトディ
テクター４０によって検出して、露光量のコントロール
を行なっている。
【００２２】２２は所謂マスキングを行なうメカニカル
ブレードであり、レチクル３０の露光されるべきパター
ン部の大きさによって駆動系（不図示）によって位置の
調整を行なっている。２３はミラー、２４はレンズ系、
２５はミラー、２６はレンズ系で、これらの各部材を介
した超高圧水銀灯１１からの光でレチクルステージ３７
上に載置されたレチクル３０を照明している。
ブレードであり、レチクル３０の露光されるべきパター
ン部の大きさによって駆動系（不図示）によって位置の
調整を行なっている。２３はミラー、２４はレンズ系、
２５はミラー、２６はレンズ系で、これらの各部材を介
した超高圧水銀灯１１からの光でレチクルステージ３７
上に載置されたレチクル３０を照明している。
【００２３】３１は投影光学系であり、レチクル３０上
のパターンをウェハー３２に投影結像させている。ウェ
ハー３２はウェハーチャック３３に吸着しており、更に
ウエハーチャック３３はレーザー干渉計３６によって制
御されるステージ３４上に載置している。尚、３５はミ
ラーであり、ウェハーステージ３４上に載置しており、
あるレーザー干渉計（不図示）からの光を反射させてい
る。
のパターンをウェハー３２に投影結像させている。ウェ
ハー３２はウェハーチャック３３に吸着しており、更に
ウエハーチャック３３はレーザー干渉計３６によって制
御されるステージ３４上に載置している。尚、３５はミ
ラーであり、ウェハーステージ３４上に載置しており、
あるレーザー干渉計（不図示）からの光を反射させてい
る。
【００２４】本実施例においてオプティカルインテグレ
ータ１７の射出面１７ｂは各要素１９，２０，２３，２
４，２５，２６を介して投影光学系３１の瞳面３１ａと
略共役関係と成っている。即ち投影光学系３１の瞳面３
１ａに射出瞳１７ｂ、即ち絞り形状調整部材１８に相当
する有効光源像が形成している。
ータ１７の射出面１７ｂは各要素１９，２０，２３，２
４，２５，２６を介して投影光学系３１の瞳面３１ａと
略共役関係と成っている。即ち投影光学系３１の瞳面３
１ａに射出瞳１７ｂ、即ち絞り形状調整部材１８に相当
する有効光源像が形成している。
【００２５】次に図２を用いて投影光学系３１の瞳面３
１ａとオプティカルインテグレータ１７の射出面１７ｂ
との関係について説明する。オプティカルインテグレー
タ１７の形状は投影光学系３１の瞳面３１ａに形成され
る有効光源の形状に対応している。図２はこの様子を示
したもので、投影光学系３１の瞳面３１ａに形成される
射出面１７ｂの有効光源像１７ｃの形状が重ね描きされ
ている。正規化するため投影光学系３１の瞳３１ａの径
を１．０としており、この瞳３１ａ中にオプティカルイ
ンテグレータ１７を構成する複数の微小レンズが結像し
て有効光源像１７ｃを形成している。本実施例の場合オ
プティカルインテグレータを構成する個々の微小レンズ
は正方形の形状をしている。
１ａとオプティカルインテグレータ１７の射出面１７ｂ
との関係について説明する。オプティカルインテグレー
タ１７の形状は投影光学系３１の瞳面３１ａに形成され
る有効光源の形状に対応している。図２はこの様子を示
したもので、投影光学系３１の瞳面３１ａに形成される
射出面１７ｂの有効光源像１７ｃの形状が重ね描きされ
ている。正規化するため投影光学系３１の瞳３１ａの径
を１．０としており、この瞳３１ａ中にオプティカルイ
ンテグレータ１７を構成する複数の微小レンズが結像し
て有効光源像１７ｃを形成している。本実施例の場合オ
プティカルインテグレータを構成する個々の微小レンズ
は正方形の形状をしている。
【００２６】ここで半導体集積回路のパターンを設計す
るときに用いられる主たる方向となる直交軸をｘおよび
ｙ軸に取る。この方向はレチクル３０上に形成されてい
るパターンの主たる方向と一致した方向であり、正方形
の形状をしているレチクル３０の外形の方向とほぼ一致
している。
るときに用いられる主たる方向となる直交軸をｘおよび
ｙ軸に取る。この方向はレチクル３０上に形成されてい
るパターンの主たる方向と一致した方向であり、正方形
の形状をしているレチクル３０の外形の方向とほぼ一致
している。
【００２７】高解像力の照明系が威力を発揮するのは先
に述べたｋ1 ファクターが０．５付近の値を取るときで
ある。
に述べたｋ1 ファクターが０．５付近の値を取るときで
ある。
【００２８】そこで本実施例では絞り形状調整部材１８
の絞りによりオプティカルインテグレータ１７を構成す
る複数の微小レンズのうちからレチクル３０面上のパタ
ーン形状に応じて所定の微小レンズを通過する光束のみ
をレチクル３０の照明用として用いるようにしている。
の絞りによりオプティカルインテグレータ１７を構成す
る複数の微小レンズのうちからレチクル３０面上のパタ
ーン形状に応じて所定の微小レンズを通過する光束のみ
をレチクル３０の照明用として用いるようにしている。
【００２９】具体的には投影光学系３１の瞳面３１ａ上
で中心領域以外の複数の領域を光束が通過するように微
小レンズを選択している。
で中心領域以外の複数の領域を光束が通過するように微
小レンズを選択している。
【００３０】図３（Ａ）、（Ｂ）はオプティカルインテ
グレータ１７を構成する複数の微小レンズのうち絞り形
状調整部材１８の絞りにより所定の微小レンズを通過す
る光束のみを選択したときを示す瞳面３１ａ上における
概略図である。同図において黒く塗りつぶした領域は光
が遮光され白い領域は光が通過してくる領域を示してい
る。
グレータ１７を構成する複数の微小レンズのうち絞り形
状調整部材１８の絞りにより所定の微小レンズを通過す
る光束のみを選択したときを示す瞳面３１ａ上における
概略図である。同図において黒く塗りつぶした領域は光
が遮光され白い領域は光が通過してくる領域を示してい
る。
【００３１】図３（Ａ）はパターンで解像度が必要とさ
れる方向がｘおよびｙ方向であるときに対する瞳面３１
ａ上の有効光源像を示している。瞳面３１ａを表わす円
を ｘ2 ＋ｙ2 ＝１ としたとき、次の４つの円を考える。
れる方向がｘおよびｙ方向であるときに対する瞳面３１
ａ上の有効光源像を示している。瞳面３１ａを表わす円
を ｘ2 ＋ｙ2 ＝１ としたとき、次の４つの円を考える。
【００３２】（ｘー１）2 ＋ｙ2 ＝１ ｘ2 ＋（ｙー１）2 ＝１ （ｘ＋１）2 ＋ｙ2 ＝１ ｘ2 ＋（ｙ＋１）2 ＝１ これらの４つの円によって瞳面３１ａを表わす円は領域
１０１〜１０８までの８つの領域に分解される。
１０１〜１０８までの８つの領域に分解される。
【００３３】本実施例でｘおよびｙ方向に対して高解像
で深度の深い照明系は、これらのうちから偶数の領域、
即ち領域１０２，１０４，１０６，１０８に存在する微
小レンズ群に優先的に光を通すように選択することによ
って達成している。原点であるｘ＝０，ｙ＝０付近の微
小レンズは主として粗いパターンの深度向上に効果が大
きいため、中心付近の部分を選ぶか否かは焼き付けよう
とするパターンによって定まる選択事項である。
で深度の深い照明系は、これらのうちから偶数の領域、
即ち領域１０２，１０４，１０６，１０８に存在する微
小レンズ群に優先的に光を通すように選択することによ
って達成している。原点であるｘ＝０，ｙ＝０付近の微
小レンズは主として粗いパターンの深度向上に効果が大
きいため、中心付近の部分を選ぶか否かは焼き付けよう
とするパターンによって定まる選択事項である。
【００３４】図３（Ａ）の例では中心付近の微小レンズ
は除外した例が示してある。尚、オプテイカルインテグ
レータ１７の外側の部分は照明系内でインテグレータ保
持部材（不図示）によって遮光されている。又図３
（Ａ），（Ｂ）では遮光するべき微小レンズと投影レン
ズの瞳３１ａとの関係を分かり易くするため瞳３１ａと
オプティカルインテグレータの有効光源像１７ｃが重ね
描きしている。
は除外した例が示してある。尚、オプテイカルインテグ
レータ１７の外側の部分は照明系内でインテグレータ保
持部材（不図示）によって遮光されている。又図３
（Ａ），（Ｂ）では遮光するべき微小レンズと投影レン
ズの瞳３１ａとの関係を分かり易くするため瞳３１ａと
オプティカルインテグレータの有効光源像１７ｃが重ね
描きしている。
【００３５】これに対し図３（Ｂ）は±４５°方向のパ
ターンに対して高解像が必要とされる場合の絞りの形状
を示す。図３（Ａ）の場合と同じく瞳３１ａとオプティ
カルインテグレータ１７の有効光源像１７ｃとの関係を
図示している。±４５°パターンの場合には前と同じと
して
ターンに対して高解像が必要とされる場合の絞りの形状
を示す。図３（Ａ）の場合と同じく瞳３１ａとオプティ
カルインテグレータ１７の有効光源像１７ｃとの関係を
図示している。±４５°パターンの場合には前と同じと
して
【００３６】
【数１】 なる４つの円を、瞳３１ａに対して重ね描きして図３
（Ａ）の場合と同じく瞳３１ａを領域１１１〜１１８の
８つの領域に区分する。この場合±４５°方向のパター
ンの高解像化に寄与するのは今度は奇数で表わされた領
域、即ち領域１１１，１１３，１１５，１１７である。
この領域に存在しているオプティカルインテグレータ１
７の微小レンズを優先的に選択することにより±４５°
方向のパターンはｋ1 ファクターが０．５付近で焦点深
度が著しく増大する。
（Ａ）の場合と同じく瞳３１ａを領域１１１〜１１８の
８つの領域に区分する。この場合±４５°方向のパター
ンの高解像化に寄与するのは今度は奇数で表わされた領
域、即ち領域１１１，１１３，１１５，１１７である。
この領域に存在しているオプティカルインテグレータ１
７の微小レンズを優先的に選択することにより±４５°
方向のパターンはｋ1 ファクターが０．５付近で焦点深
度が著しく増大する。
【００３７】図４は絞り形状調整部材１８の各絞り１８
ａ〜１８ｄの切り換えを行なう概略図である。図４に示
すようにターレット式の交換方式を採用している。第１
の絞り１８ａは、ｋ1 で１以上のそれほど細かくないパ
ターンを焼きつける場合に用いられる。第１の絞り１８
ａはこれまで公知の従来型の照明光学系の構成と同じで
あり、必要に応じてオプティカルインテグレータ１７を
構成する微小レンズ群の外側の部分を遮光する様にも設
定される固定の絞りである。絞り１８ｂ〜１８ｄは本実
施例のレチクルのパターンの種類に従う種々の絞りであ
る。
ａ〜１８ｄの切り換えを行なう概略図である。図４に示
すようにターレット式の交換方式を採用している。第１
の絞り１８ａは、ｋ1 で１以上のそれほど細かくないパ
ターンを焼きつける場合に用いられる。第１の絞り１８
ａはこれまで公知の従来型の照明光学系の構成と同じで
あり、必要に応じてオプティカルインテグレータ１７を
構成する微小レンズ群の外側の部分を遮光する様にも設
定される固定の絞りである。絞り１８ｂ〜１８ｄは本実
施例のレチクルのパターンの種類に従う種々の絞りであ
る。
【００３８】このように本実施例では光軸を原点に直交
座標を定めた時、前記光軸外に形成される２次光源が該
直交座標の４つの象限の夫々に独立した光源部分を有す
るようにしている。
座標を定めた時、前記光軸外に形成される２次光源が該
直交座標の４つの象限の夫々に独立した光源部分を有す
るようにしている。
【００３９】又、本実施例において前記原板として回路
パターンの最小線幅が比較的大きな第１原板と回路パタ
ーンの最小線幅が比較的小さな第２原板とが使用され、
該第１原板を使用する場合には図４の開口１１８ａの如
く前記２次光源が光軸近傍に形成され、該第２原板を使
用する場合には前記２次光源が図４の開口１８ｂ，１８
ｃ，１８ｄの如く光軸外に形成されるようにしている。
パターンの最小線幅が比較的大きな第１原板と回路パタ
ーンの最小線幅が比較的小さな第２原板とが使用され、
該第１原板を使用する場合には図４の開口１１８ａの如
く前記２次光源が光軸近傍に形成され、該第２原板を使
用する場合には前記２次光源が図４の開口１８ｂ，１８
ｃ，１８ｄの如く光軸外に形成されるようにしている。
【００４０】この他、２次光源が光軸外に形成される形
態としては例えば円形のリング状や矩形のリング状等が
適用可能である。
態としては例えば円形のリング状や矩形のリング状等が
適用可能である。
【００４１】この他、一般的な傾向として高解像用の照
明系の場合、オプテイカルインテグレータ１７は従来の
照明系で必要とされる大きさより、瞳面上でより外側の
領域まで使う方が高空間周波数に対し有利である。例え
ば従来の照明系では半径０．５以内の微小レンズ群を使
うことが好ましいのに対し、高解像用の照明系の場合に
は中心部の微小レンズは使用しないものの、例えば最大
半径０．７５以内の円の中ににある微小レンズ群まで使
用する方が好ましいことがある。
明系の場合、オプテイカルインテグレータ１７は従来の
照明系で必要とされる大きさより、瞳面上でより外側の
領域まで使う方が高空間周波数に対し有利である。例え
ば従来の照明系では半径０．５以内の微小レンズ群を使
うことが好ましいのに対し、高解像用の照明系の場合に
は中心部の微小レンズは使用しないものの、例えば最大
半径０．７５以内の円の中ににある微小レンズ群まで使
用する方が好ましいことがある。
【００４２】このためオプテイカルインテグレータ１７
の大きさ、及び、照明系のその他の部分の有効径は、予
め従来型と高解像型の両者を考慮して設定しておくこと
が好ましい。また、オプテイカルインテグレータ１７の
入射口１７ａにおける光の強度分布も、絞りが挿入され
ても十分機能が果たせるような大きさを持っていること
が好ましい。絞り１８ａで外側の微小レンズ群を遮光す
る場合があるのは以上のような理由からで、例えばオプ
ティカルインテグレータ１７としては半径０．７５のと
ころまで用意しておいても、絞り１８ａではそのうちか
ら半径０．５以内の部分を選ぶといったことが行なわれ
る。
の大きさ、及び、照明系のその他の部分の有効径は、予
め従来型と高解像型の両者を考慮して設定しておくこと
が好ましい。また、オプテイカルインテグレータ１７の
入射口１７ａにおける光の強度分布も、絞りが挿入され
ても十分機能が果たせるような大きさを持っていること
が好ましい。絞り１８ａで外側の微小レンズ群を遮光す
る場合があるのは以上のような理由からで、例えばオプ
ティカルインテグレータ１７としては半径０．７５のと
ころまで用意しておいても、絞り１８ａではそのうちか
ら半径０．５以内の部分を選ぶといったことが行なわれ
る。
【００４３】以上示したように露光を行なうべき半導体
集積回路のパターンの特殊性を考慮したうえで絞りの形
状を決定すれば、パターンに応じた最適の露光装置を構
成することができる。これらの絞りの選択は例えば露光
装置全体の制御コンピュータから与えて、自動的に行な
っている。図４に示したのはこのような絞りを搭載した
絞り形状調整部材１８の一例で、この場合には４種類の
絞り１８ａ〜１８ｄのパターンを選択することが可能で
ある。勿論この数はもっとふやすことも容易である。
集積回路のパターンの特殊性を考慮したうえで絞りの形
状を決定すれば、パターンに応じた最適の露光装置を構
成することができる。これらの絞りの選択は例えば露光
装置全体の制御コンピュータから与えて、自動的に行な
っている。図４に示したのはこのような絞りを搭載した
絞り形状調整部材１８の一例で、この場合には４種類の
絞り１８ａ〜１８ｄのパターンを選択することが可能で
ある。勿論この数はもっとふやすことも容易である。
【００４４】絞りを選択したとき、絞りの選択に従って
照度むらが変化する場合がある。そこで本実施例ではこ
のような場合の照度むらをレンズ系２０を調整して微調
を行なっている。照度むらの微調については、レンズ系
２０を構成する個々の要素レンズの光軸方向の間隔で調
整可能であることが既に本出願人の先の出願によって示
されている。５１は駆動機構であり、レンズ系２０の要
素レンズを駆動させている。レンズ系２０の調整は絞り
の選択に応じて行なっている。また場合によっては絞り
の形状の変更に応じてレンズ系２０自体をそっくり交換
するようにすることも可能である。そのような場合には
レンズ系２０に相当するレンズ系を複数個用意し、絞り
の形状の選択に従ってターレット式に交換されるように
レンズ系を入れ替えている。
照度むらが変化する場合がある。そこで本実施例ではこ
のような場合の照度むらをレンズ系２０を調整して微調
を行なっている。照度むらの微調については、レンズ系
２０を構成する個々の要素レンズの光軸方向の間隔で調
整可能であることが既に本出願人の先の出願によって示
されている。５１は駆動機構であり、レンズ系２０の要
素レンズを駆動させている。レンズ系２０の調整は絞り
の選択に応じて行なっている。また場合によっては絞り
の形状の変更に応じてレンズ系２０自体をそっくり交換
するようにすることも可能である。そのような場合には
レンズ系２０に相当するレンズ系を複数個用意し、絞り
の形状の選択に従ってターレット式に交換されるように
レンズ系を入れ替えている。
【００４５】以上のように本実施例では、絞りの形状を
変更することによって半導体集積回路のパターンの特徴
に応じた照明系を選択している。また本実施例の場合、
高解像用の照明系にした場合、大きく有効光源全体を見
ると光源自体が４つの領域に別れることが特徴となって
いる。この場合の重要要素はこの４つの領域の強度のバ
ランスである。しかしながら図１のような系だと超高圧
水銀灯１１のケーブルの影がこのバランスに悪影響を与
える場合がある。従って、図３に示した絞りを用いる高
解像用の照明系ではケーブルの影になる線状の部分をオ
プティカルインテグレータ１７で遮光する微小レンズの
位置と対応するようにセットさせることが望ましい。
変更することによって半導体集積回路のパターンの特徴
に応じた照明系を選択している。また本実施例の場合、
高解像用の照明系にした場合、大きく有効光源全体を見
ると光源自体が４つの領域に別れることが特徴となって
いる。この場合の重要要素はこの４つの領域の強度のバ
ランスである。しかしながら図１のような系だと超高圧
水銀灯１１のケーブルの影がこのバランスに悪影響を与
える場合がある。従って、図３に示した絞りを用いる高
解像用の照明系ではケーブルの影になる線状の部分をオ
プティカルインテグレータ１７で遮光する微小レンズの
位置と対応するようにセットさせることが望ましい。
【００４６】即ち、図３（Ａ）の絞りの場合で言えば図
５（Ａ）に示す様にケーブル１１ａを引っ張る方向はｘ
またはｙ方向にセットすることが好ましく、図３（Ｂ）
の絞りを使用した場合のケーブル１１ａを引っ張る方向
は図５（Ｂ）に示す様にｘ及びｙ方向に対して±４５°
にセットすることが好ましい。本実施例では超高圧水銀
灯のケーブルを引っ張る方向も、絞りの変更に対応して
変えることが好ましい。
５（Ａ）に示す様にケーブル１１ａを引っ張る方向はｘ
またはｙ方向にセットすることが好ましく、図３（Ｂ）
の絞りを使用した場合のケーブル１１ａを引っ張る方向
は図５（Ｂ）に示す様にｘ及びｙ方向に対して±４５°
にセットすることが好ましい。本実施例では超高圧水銀
灯のケーブルを引っ張る方向も、絞りの変更に対応して
変えることが好ましい。
【００４７】尚、図１の５２，５３は各々ウエハ３２の
面位置（光軸３１ｂ方向）を検出する為の投光系と受光
系である。
面位置（光軸３１ｂ方向）を検出する為の投光系と受光
系である。
【００４８】投光系５２からの光はウエハ３２面上にス
ポット光を形成する。ウエハ３２で反射した光は受光系
５３のポジションセンサーに入射し、光源像を結像して
いる。
ポット光を形成する。ウエハ３２で反射した光は受光系
５３のポジションセンサーに入射し、光源像を結像して
いる。
【００４９】即ち、同図に示すウエハ３２の面位置検出
においてはウエハ３２の面上の光束の反射点と受光系５
３のポジションセンサー上の入射点とを結像関係となる
ようにし、ウエハ３２の上下方向の位置ずれ量をポジシ
ョンセンサー上の光束の入射位置より検出している。
においてはウエハ３２の面上の光束の反射点と受光系５
３のポジションセンサー上の入射点とを結像関係となる
ようにし、ウエハ３２の上下方向の位置ずれ量をポジシ
ョンセンサー上の光束の入射位置より検出している。
【００５０】本実施例では第１物体面（レチクル）３０
上のパターンを投影光学系３１により第２物体面（ウエ
ハ）３２上に投影露光する際、第１物体面上のパターン
形状に対応させて複数の微小レンズを２次元的に配列し
たオプティカルインテグレータ１７の複数の微小レンズ
のうちから例えば図３（Ａ），（Ｂ）に示すように所定
の微小レンズを通過する光束を選択している。
上のパターンを投影光学系３１により第２物体面（ウエ
ハ）３２上に投影露光する際、第１物体面上のパターン
形状に対応させて複数の微小レンズを２次元的に配列し
たオプティカルインテグレータ１７の複数の微小レンズ
のうちから例えば図３（Ａ），（Ｂ）に示すように所定
の微小レンズを通過する光束を選択している。
【００５１】即ち、該投影光学系の瞳面上で例えば図４
で示す開口の領域を光束が通過するようにし、該領域を
通過するような光束で該第１物体面上のパターンを照明
している。
で示す開口の領域を光束が通過するようにし、該領域を
通過するような光束で該第１物体面上のパターンを照明
している。
【００５２】次にこのときの投影光学系の露光光の吸収
により例えば温度変化があったときの光学特性の変化の
補償方法について説明する。
により例えば温度変化があったときの光学特性の変化の
補償方法について説明する。
【００５３】ある時間ｔでの投影光学系の非露光時と露
光時のフォーカス変化量を各々ΔＦ1 ，ΔＦ2 とすると ΔＦ1 ＝Ｉo ・ｅｘｐ｛−ｋ2 ・ｔ｝ ΔＦ2 ＝Ｉo ・｛１−ｅｘｐ｛−ｋ1 ・ｔ）｝ となる。但し、Ｉo は吸収するエネルギーに比例するも
の、Ｋ1 ，Ｋ2 は熱伝導係数である。尚、倍率変化Δβ
1 ，Δβ2 に関しても基本的に同じパラメータで表現で
きる。
光時のフォーカス変化量を各々ΔＦ1 ，ΔＦ2 とすると ΔＦ1 ＝Ｉo ・ｅｘｐ｛−ｋ2 ・ｔ｝ ΔＦ2 ＝Ｉo ・｛１−ｅｘｐ｛−ｋ1 ・ｔ）｝ となる。但し、Ｉo は吸収するエネルギーに比例するも
の、Ｋ1 ，Ｋ2 は熱伝導係数である。尚、倍率変化Δβ
1 ，Δβ2 に関しても基本的に同じパラメータで表現で
きる。
【００５４】今、係数Ｉo ，Ｋ1 ，Ｋ2 を各々ピント変
化係数と呼ぶことにする。一般に投影光学系の初期の最
良結像面（ピント位置）をＦ0 とし、時間ｔ0 から投影
光学系に露光光を照射したとする。すると図６に示すよ
うに最良結像面は時間と共に変動し、時間ｔ1 において
一定の位置ＦC に安定する。この位置ＦC はそのときの
入射エネルギーに対応した変動の飽和点である。
化係数と呼ぶことにする。一般に投影光学系の初期の最
良結像面（ピント位置）をＦ0 とし、時間ｔ0 から投影
光学系に露光光を照射したとする。すると図６に示すよ
うに最良結像面は時間と共に変動し、時間ｔ1 において
一定の位置ＦC に安定する。この位置ＦC はそのときの
入射エネルギーに対応した変動の飽和点である。
【００５５】次に時間ｔ2 で露光光の照射を中止すると
最良結像面は時間と共に指数関数的に位置ＦC から元に
戻り時間ｔ3 で初期の位置Ｆ0 に戻る。このように初期
値Ｆ0 から飽和点ＦC までの変動量ΔＦは照射エネルギ
ー（レチクルの透過率と照射光強度）に応じて比例変化
する。時間ｔ0 から時間ｔ1 までの立上りの時定数Ｔ1
と時間ｔ2 から時間ｔ3 までの立ち下りの時定数Ｔ2 と
は共に投影光学系の固定のものになる。
最良結像面は時間と共に指数関数的に位置ＦC から元に
戻り時間ｔ3 で初期の位置Ｆ0 に戻る。このように初期
値Ｆ0 から飽和点ＦC までの変動量ΔＦは照射エネルギ
ー（レチクルの透過率と照射光強度）に応じて比例変化
する。時間ｔ0 から時間ｔ1 までの立上りの時定数Ｔ1
と時間ｔ2 から時間ｔ3 までの立ち下りの時定数Ｔ2 と
は共に投影光学系の固定のものになる。
【００５６】又、変動量ΔＦと時定数Ｔ1 ，Ｔ2 は前述
のピント変化係数Ｉo ，Ｋ1 ，Ｋ2と ΔＦ＝ΔＩ＝Ｉ0 ・τ×Ｅ Ｔ1 ＝１／Ｋ1 Ｔ2 ＝１／Ｋ2 なる関係がある。
のピント変化係数Ｉo ，Ｋ1 ，Ｋ2と ΔＦ＝ΔＩ＝Ｉ0 ・τ×Ｅ Ｔ1 ＝１／Ｋ1 Ｔ2 ＝１／Ｋ2 なる関係がある。
【００５７】但し、τはレチクル透過率、Ｅは単位時間
当りの照射光量である。このパラメータＩo ，Ｋ1 ，Ｋ
2 の値は投影光学系を通過する光束の条件、即ち照明方
法によって異なってくる。尚、τ、Ｅは予め測定により
求めることができ、以下述べる計算は装置のシャッター
１４の開放時間と閉時間とを計測することにより実行で
きる。
当りの照射光量である。このパラメータＩo ，Ｋ1 ，Ｋ
2 の値は投影光学系を通過する光束の条件、即ち照明方
法によって異なってくる。尚、τ、Ｅは予め測定により
求めることができ、以下述べる計算は装置のシャッター
１４の開放時間と閉時間とを計測することにより実行で
きる。
【００５８】そこで本実施例では同じ投影光学系を用い
た場合でも照明方法によって各々異なった最適値のパラ
メータＩo ，Ｋ1 ，Ｋ2 を用いて最良結像面の位置を計
算している。例えば本実施例において図７（Ａ），
（Ｂ）で示す瞳面上での強度分布を有した照明方法１，
２を用いたときの（図７で斜線部は暗部、空白部は光パ
ターン）投影光学系３１の光学性能を補正する際の計算
手段で用いるパラメータＩo ，Ｋ1 ，Ｋ2 の値を表−１
に示す。
た場合でも照明方法によって各々異なった最適値のパラ
メータＩo ，Ｋ1 ，Ｋ2 を用いて最良結像面の位置を計
算している。例えば本実施例において図７（Ａ），
（Ｂ）で示す瞳面上での強度分布を有した照明方法１，
２を用いたときの（図７で斜線部は暗部、空白部は光パ
ターン）投影光学系３１の光学性能を補正する際の計算
手段で用いるパラメータＩo ，Ｋ1 ，Ｋ2 の値を表−１
に示す。
【００５９】このようにして本実施例では照明方法の違
いにより計算の際に用いるパラメータの値を適切に設定
し、投影光学系の露光光を吸収し、温度が変化したとき
の光学性能の変化を高精度に補正している。これにより
高解像度の投影露光を可能としている。
いにより計算の際に用いるパラメータの値を適切に設定
し、投影光学系の露光光を吸収し、温度が変化したとき
の光学性能の変化を高精度に補正している。これにより
高解像度の投影露光を可能としている。
【００６０】表−１
【００６１】
【表１】 次に図１の計算手段５４からの計算結果に基づく補正方
法について説明する。
法について説明する。
【００６２】本実施例では計算手段５４はレチクル３０
の照明方法を絞り形状調整部材１８を駆動させる駆動手
段５０からの信号に基づいて検出している。そして計算
手段５４は照明方法に最も適したピント変化係数Ｉo ，
Ｋ1 ，Ｋ2 や時定数Ｔ1 ，Ｔ2 等のパラメータを選択
し、又は各種パラメータのうち少なくとも１つのパラメ
ータの値を変更する等して、投影光学系３１のピント位
置の変動や投影倍率等の光学性能の変化を計算してい
る。
の照明方法を絞り形状調整部材１８を駆動させる駆動手
段５０からの信号に基づいて検出している。そして計算
手段５４は照明方法に最も適したピント変化係数Ｉo ，
Ｋ1 ，Ｋ2 や時定数Ｔ1 ，Ｔ2 等のパラメータを選択
し、又は各種パラメータのうち少なくとも１つのパラメ
ータの値を変更する等して、投影光学系３１のピント位
置の変動や投影倍率等の光学性能の変化を計算してい
る。
【００６３】そして例えばピント位置の変動を補正する
ときは駆動手段５５が計算手段５４からの信号に基づい
てステージ３４を光軸３１ｂ方向に駆動させる。
ときは駆動手段５５が計算手段５４からの信号に基づい
てステージ３４を光軸３１ｂ方向に駆動させる。
【００６４】又、倍率変動を補正するときは、投影光学
系３１のレチクル３０に近いレンズ５６を駆動手段５７
で光軸方向に移動させて、これによりウエハ上の各非露
光領域への投影露光の開始から終了まで投影光学系３１
の最良結像位置に常にほぼウエハ３２が位置するように
し、又投影倍率を一定に維持している。
系３１のレチクル３０に近いレンズ５６を駆動手段５７
で光軸方向に移動させて、これによりウエハ上の各非露
光領域への投影露光の開始から終了まで投影光学系３１
の最良結像位置に常にほぼウエハ３２が位置するように
し、又投影倍率を一定に維持している。
【００６５】又、投影倍率の変化を補正するときは例え
ばレチクル３０を投影光学系３１の光軸方向に上下動さ
せる。投影光学系３１のレンズ５６以外のレンズを光軸
方向に移動させる方法が可能である。
ばレチクル３０を投影光学系３１の光軸方向に上下動さ
せる。投影光学系３１のレンズ５６以外のレンズを光軸
方向に移動させる方法が可能である。
【００６６】又、投影光学系３１の最良結像位置にウエ
ハ３２の表面を位置づける為には投影光学系３１を光軸
方向に上下動させたり、投影光学系３１を構成するレン
ズ群中の一対のレンズ間に気密室を設け、この室の圧力
を制御したりする方法がある。
ハ３２の表面を位置づける為には投影光学系３１を光軸
方向に上下動させたり、投影光学系３１を構成するレン
ズ群中の一対のレンズ間に気密室を設け、この室の圧力
を制御したりする方法がある。
【００６７】本実施例では図８に示すようにレチクルＲ
の一部に設けたバーコード１００１をバーコードリーダ
ー（入力手段）１００２で読取り、レチクルに形成され
ているパターン形状や解像線等の情報を検出し、この情
報をコントローラ５８に入力している。尚、他の方法と
してこのパターン情報を操作パネル等から成る入力手段
５９によりコントローラ５８に入力してもいい。コント
ローラ５８は入力手段５９からのパターン情報により、
２次光源の強度分布としてどのような分布が良いかを判
断し、それに基づいて駆動手段５０を駆動制御して例え
ば図３（Ａ），（Ｂ）で示す強度分布となるように設定
している。
の一部に設けたバーコード１００１をバーコードリーダ
ー（入力手段）１００２で読取り、レチクルに形成され
ているパターン形状や解像線等の情報を検出し、この情
報をコントローラ５８に入力している。尚、他の方法と
してこのパターン情報を操作パネル等から成る入力手段
５９によりコントローラ５８に入力してもいい。コント
ローラ５８は入力手段５９からのパターン情報により、
２次光源の強度分布としてどのような分布が良いかを判
断し、それに基づいて駆動手段５０を駆動制御して例え
ば図３（Ａ），（Ｂ）で示す強度分布となるように設定
している。
【００６８】
【発明の効果】本発明によれば投影露光するレチクル面
上のパターンの細かさ、方向性などを考慮して、該パタ
ーンに適合した照明系を選択することによって最適な高
解像力の投影露光を行なう際の照明方法を種々と変化さ
せたときの投影光学系の光学性能の変化、例えばピント
位置の変化や投影倍率の変化等を照明方法に応じた計算
式を用いて計算することにより、該変化を補償し、常に
高い解像力を維持することができる半導体デバイスの製
造方法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。
上のパターンの細かさ、方向性などを考慮して、該パタ
ーンに適合した照明系を選択することによって最適な高
解像力の投影露光を行なう際の照明方法を種々と変化さ
せたときの投影光学系の光学性能の変化、例えばピント
位置の変化や投影倍率の変化等を照明方法に応じた計算
式を用いて計算することにより、該変化を補償し、常に
高い解像力を維持することができる半導体デバイスの製
造方法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。
【図１】 本発明の実施例１の要部概略図
【図２】 投影光学系の瞳とオプティカルインテグレ
ータの関係を示す説明図
ータの関係を示す説明図
【図３】 投影光学系の瞳面上を示す説明図
【図４】 本発明で使用される絞りの詳細図
【図５】 超高圧水銀灯からケーブルの引き出し方を
示す図
示す図
【図６】 本発明に係る露光光を吸収したときの投影
光学系のピント位置変化を示す説明図
光学系のピント位置変化を示す説明図
【図７】 投影光学系の瞳面上を示す説明図
【図８】 レチクル面上のバーコードの読取りを示す
説明図
説明図
１１ 超高圧水銀灯 １２ 楕円ミラー １３ ミラー １４ シャッター １５ レンズ １６ 波長選択フィルター １７ オプティカルインテグレータ １８ メカ絞り １９ ミラー ２０ レンズ ２１ ハーフミラー ２２ マスキングブレード ２３，２５ ミラー ２４，２６ レンズ ３０ レチクル ３１ 投影光学系 ３２ ウエハ ３３ ウエハーチャック ３４ ウエハーステージ ３５ レーザー干渉計のミラー ３６ レーザー干渉計 ３７ レチクルステージ ３８ レンズ ３９ ピンホール ４０ フォトディテクタ ５０ 絞りの駆動系 ５１ レンズ駆動系 ５２ 投光系 ５３ 受光系 ５４ 計算手段 ５５ 駆動手段 ５８ コントローラ
Claims (29)
- 【請求項１】 放射ビームで２次光源を形成し、該２次
光源からの２次ビームにより原板の回路パターンを照明
し、投影光学系により該２次ビームで照明された回路パ
ターンの像を感応性基板の第１、第２部分上に順次投影
−転写する際、該感応性基板の第１部分上への該回路パ
ターン像の投影により前記投影光学系に生じる焦点位置
と投影倍率の少なくとも一方の光学特性の変化を計算
し、該光学特性の変化を補償して該感応性基板の第２部
分上へ該回路パターン像を投影し、半導体デバイスを製
造する際、前記２次光源の形状の変更に応じて、前記光
学特性の変化を計算する為の各種のパラメーターの少な
くとも一部の値を変更して計算することを特徴とする半
導体デバイスの製造方法。 - 【請求項２】 前記焦点位置及び前記投影倍率の双方の
変化を計算し、補償することを特徴とする請求項１の半
導体デバイスの製造方法。 - 【請求項３】 前記２次光源の形状を前記原板の種類に
応じて変更することを特徴とする請求項１の半導体デバ
イスの製造方法。 - 【請求項４】 前記原板として回路パターンの最小線幅
が比較的大きな第１原板と回路パターンの最小線幅が比
較的小さな第２原板とが使用され、該第１原板を使用す
る場合には前記２次光源が光軸近傍に形成され、該第２
原板を使用する場合には前記２次光源が光軸外に形成さ
れることを特徴とする請求項３の半導体デバイスの製造
方法。 - 【請求項５】 前記光軸外に形成される２次光源がほぼ
円形のリング状を成すことを特徴とする請求項４の半導
体デバイスの製造方法。 - 【請求項６】 前記光軸外に形成される２次光源がほぼ
矩形のリング状を成すことを特徴とする請求項４の半導
体デバイスの製造方法。 - 【請求項７】 前記光軸を原点に直交座標を定めた時、
前記光軸外に形成される２次光源が該直交座標の４つの
象限の夫々に独立した光源部分を有することを特徴とす
る請求項４の半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項８】 前記直交座標のｘ、ｙ方向と前記原板の
回路パターンを主として形成する縦横パターンの各方向
とがほぼ一致することを特徴とする請求項７の半導体デ
バイスの製造方法。 - 【請求項９】 前記少なくとも一部のパラメーターが前
記投影光学系の光学特性の変化の時定数を含むことを特
徴とする請求項７の半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項１０】 前記投影倍率の変化を補償せしめるべ
く前記原板と前記投影光学系の間隔が調整されることを
特徴とする請求項２の半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項１１】 前記焦点位置の変化を補償せしめるべ
く前記基板の前記光軸方向の位置が調整されることを特
徴とする請求項２の半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項１２】 前記投影倍率の変化を補償せしめるべ
く前記投影光学系の屈折力が調整されることを特徴とす
る請求項２の半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項１３】 前記焦点位置の変化を補償せしめるべ
く前記投影光学系の屈折力が調整されることを特徴とす
る請求項２の半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項１４】 放射ビームで形成した２次光源からの
２次ビームにより原板のパターンを照明する照明光学系
と、該２次ビームで照明されたパターンの像を感応性基
板上に投影する投影光学系と、該パターン像の投影によ
り前記投影光学系に生じる焦点位置と投影倍率の少なく
とも一方の光学特性の変化を計算する計算手段とを有す
る投影露光装置において、前記照明光学系が前記２次光
源の形状を変更可能に構成され、前記計算手段が、前記
２次光源の形状の変更に応じて前記光学特性の変化を計
算する為の各種のパラメーターの少なくとも一部の値を
変更することを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項１５】 前記計算手段が、前記焦点位置及び前
記投影倍率の双方の変化を計算することを特徴とする請
求項１４の投影露光装置。 - 【請求項１６】 前記照明光学系が、前記２次光源の形
状を前記原板の種類に応じて変更することを特徴とする
請求項１４の投影露光装置。 - 【請求項１７】 前記原板として回路パターンの最小線
幅が比較的大きな第１原板と回路パターンの最小線幅が
比較的小さな第２原板とが使用され、前記照明光学系
が、該第１原板を使用する場合には前記２次光源が光軸
近傍に形成し、該第２原板を使用する場合には前記２次
光源を光軸外に形成することを特徴とする請求項１６の
投影露光装置。 - 【請求項１８】 前記光軸外に形成される２次光源がほ
ぼ円形のリング状を成すことを特徴とする請求項１７の
投影露光装置。 - 【請求項１９】 前記光軸外に形成される２次光源がほ
ぼ矩形のリング状を成すことを特徴とする請求項１７の
投影露光装置。 - 【請求項２０】 前記光軸を原点に直交座標を定めた
時、前記光軸外に形成される２次光源が該直交座標の４
つの象限の夫々に独立した光源部分を有することを特徴
とする請求項１７の投影露光装置。 - 【請求項２１】 前記直交座標のｘ、ｙ方向と前記原板
の回路パターンを主として形成する縦横パターンの各方
向とがほぼ一致することを特徴とする請求項２０の投影
露光装置。 - 【請求項２２】 前記少なくとも一部のパラメーターが
前記投影光学系の光学特性の変化の時定数を含むことを
特徴とする請求項１４の投影露光装置。 - 【請求項２３】 前記投影倍率の変化を補償せしめるべ
く前記原板と前記投影光学系の間隔を調整する手段を備
えることを特徴とする請求項１４の投影露光装置。 - 【請求項２４】 前記焦点位置の変化を補償せしめるべ
く前記基板の前記光軸方向の位置が調整する手段を備え
ることを特徴とする請求項１４の投影露光装置。 - 【請求項２５】 前記投影倍率の変化を補償せしめるべ
く前記投影光学系の屈折力を調整する手段を備えること
を特徴とする請求項１４の投影露光装置。 - 【請求項２６】 前記焦点位置の変化を補償せしめるべ
く前記投影光学系の屈折力を調整する手段を備えること
を特徴とする請求項１４の投影露光装置。 - 【請求項２７】 前記原板に形成されるパターンの最小
線幅に関する情報を前記装置のコントローラーに入力す
る手段を備え、該コントローラーが該情報に応じて前記
照明光学系の２次光源の形状を調整することを特徴とす
る請求項１６の投影露光装置。 - 【請求項２８】 前記入力手段が前記原板に形成された
前記情報が記録されたバーコードを読み取る手段（バー
コードリーダー）により成ることを特徴とする請求項２
７の投影露光装置。 - 【請求項２９】 前記入力手段が前記装置の操作パネル
より成ることを特徴とする請求項２７の投影露光装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03225223A JP3102077B2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 半導体デバイスの製造方法及び投影露光装置 |
| US08/312,183 US5424803A (en) | 1991-08-09 | 1994-09-26 | Projection exposure apparatus and semiconductor device manufacturing method |
| US08/321,455 US5436692A (en) | 1991-08-09 | 1994-10-11 | Projection exposure apparatus and semiconductor device manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03225223A JP3102077B2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 半導体デバイスの製造方法及び投影露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0547627A true JPH0547627A (ja) | 1993-02-26 |
| JP3102077B2 JP3102077B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=16825922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03225223A Expired - Fee Related JP3102077B2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 半導体デバイスの製造方法及び投影露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3102077B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6040894A (en) * | 1996-10-29 | 2000-03-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Projection exposure apparatus and device manufacturing method |
| JP2011014745A (ja) * | 2009-07-02 | 2011-01-20 | Canon Inc | 露光方法、露光装置及びデバイス製造方法 |
| JP2012094860A (ja) * | 2010-10-22 | 2012-05-17 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィプロセス、デバイス製造方法、リソグラフィ装置、コンピュータプログラム製品およびシミュレーション装置を最適化する方法 |
| JP2014511011A (ja) * | 2011-03-31 | 2014-05-01 | サイマー リミテッド ライアビリティ カンパニー | Ｅｕｖ光源の熱作用を補償するためのシステム及び方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04132471U (ja) * | 1991-05-30 | 1992-12-08 | クラレプラスチツクス株式会社 | 空気供給装置 |
-
1991
- 1991-08-09 JP JP03225223A patent/JP3102077B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US6040894A (en) * | 1996-10-29 | 2000-03-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Projection exposure apparatus and device manufacturing method |
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| JP2014511011A (ja) * | 2011-03-31 | 2014-05-01 | サイマー リミテッド ライアビリティ カンパニー | Ｅｕｖ光源の熱作用を補償するためのシステム及び方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3102077B2 (ja) | 2000-10-23 |
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