JPH0682598B2 - 投影露光装置 - Google Patents
投影露光装置Info
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- JPH0682598B2 JPH0682598B2 JP59211269A JP21126984A JPH0682598B2 JP H0682598 B2 JPH0682598 B2 JP H0682598B2 JP 59211269 A JP59211269 A JP 59211269A JP 21126984 A JP21126984 A JP 21126984A JP H0682598 B2 JPH0682598 B2 JP H0682598B2
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- Japan
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- light source
- diaphragm
- projection exposure
- optical system
- exposure apparatus
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- 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
- G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
-
- 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
- G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
- G03F7/701—Off-axis setting using an aperture
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路等の製造に要する微細レジス
トパターンを形成する投影露光装置に関するものであ
る。
トパターンを形成する投影露光装置に関するものであ
る。
〔従来の技術〕 第５図に従来の投影露光装置を示す。第５図において、
１はランプ、２は楕円反射鏡、３は楕円反射鏡２の第２
焦点、４はインプットレンズ、５はオプチカルインテグ
レータ、６はアウトプットレンズ、７はコリメーション
レンズ、８はレチクル、９は均一絞りとしての開口絞
り、10はフィルタ、11,12はコールドミラー、13はラン
プハウス、14はレンズまたはミラーあるいはその組み合
わせによりレチクル８上のパターンの像をウエハ上に投
影する投影光学系、15はウエハ、16は開口絞りである。
１はランプ、２は楕円反射鏡、３は楕円反射鏡２の第２
焦点、４はインプットレンズ、５はオプチカルインテグ
レータ、６はアウトプットレンズ、７はコリメーション
レンズ、８はレチクル、９は均一絞りとしての開口絞
り、10はフィルタ、11,12はコールドミラー、13はラン
プハウス、14はレンズまたはミラーあるいはその組み合
わせによりレチクル８上のパターンの像をウエハ上に投
影する投影光学系、15はウエハ、16は開口絞りである。
従来、この種の投影露光装置の多くは光源のランプ１と
して水銀灯を使用し、ｇ線436nm,h線405nm,i線365nm等
の輝線またはこれらの波長近辺の連続スペクトルを取り
出して用いている。このため光源のランプ１は高い輝度
が必要であるとともに集光効率や照射均一性を考えると
点光源に近い方が良い。しかし、実際にはそのような理
想的な光源は存在しないため、有限の大きさでしかも強
度に分布を持つランプ１を使用せざるを得ず、そのよう
なランプ１から発せられる光をいかに高効率で、かつ、
照射均一性の良い光に変換するかが問題となる。
して水銀灯を使用し、ｇ線436nm,h線405nm,i線365nm等
の輝線またはこれらの波長近辺の連続スペクトルを取り
出して用いている。このため光源のランプ１は高い輝度
が必要であるとともに集光効率や照射均一性を考えると
点光源に近い方が良い。しかし、実際にはそのような理
想的な光源は存在しないため、有限の大きさでしかも強
度に分布を持つランプ１を使用せざるを得ず、そのよう
なランプ１から発せられる光をいかに高効率で、かつ、
照射均一性の良い光に変換するかが問題となる。
第５図に示した装置は従来の代表的な集光方法を用いた
構成の装置であり、楕円反射鏡２の第１焦点にランプ１
を置き、楕円反射鏡２の第２焦点３付近に一旦光束を集
める。そして、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光束に直し、オ
プチカルインテグレータ５に入れる。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、はえの
目レンズとも称される。このオプチカルインテグレータ
５を通すことが照射均一性を高める主因となっており、
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
る光線のケラれを少なくして集光効率を高める役目をな
す。この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およびコリメーションレンズ７によっ
て、オプチカルインテグレータ５の各小レンズから出た
光束がレチクル８上に重畳して当たるよう集光せられ
る。オプチカルインテグレータ５に入射せらるる光線は
場所による強度分布を有するが、オプチカルインテグレ
ータ５の各小レンズから出る光がほぼ等しく重畳せらる
る結果、レチクル８上では照射強度がほぼ均一となる。
当然のことながらオプチカルインテグレータ５に入射す
る光の強度分布が均一に近ければ、出射光を重畳させた
レチクル８の照度分布はより均一になる。オプチカルイ
ンテグレータ５の出射側には開口絞り９がおかれ、オプ
チカルインテグレータ５の出射側寸法を決めている。
構成の装置であり、楕円反射鏡２の第１焦点にランプ１
を置き、楕円反射鏡２の第２焦点３付近に一旦光束を集
める。そして、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光束に直し、オ
プチカルインテグレータ５に入れる。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、はえの
目レンズとも称される。このオプチカルインテグレータ
５を通すことが照射均一性を高める主因となっており、
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
る光線のケラれを少なくして集光効率を高める役目をな
す。この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およびコリメーションレンズ７によっ
て、オプチカルインテグレータ５の各小レンズから出た
光束がレチクル８上に重畳して当たるよう集光せられ
る。オプチカルインテグレータ５に入射せらるる光線は
場所による強度分布を有するが、オプチカルインテグレ
ータ５の各小レンズから出る光がほぼ等しく重畳せらる
る結果、レチクル８上では照射強度がほぼ均一となる。
当然のことながらオプチカルインテグレータ５に入射す
る光の強度分布が均一に近ければ、出射光を重畳させた
レチクル８の照度分布はより均一になる。オプチカルイ
ンテグレータ５の出射側には開口絞り９がおかれ、オプ
チカルインテグレータ５の出射側寸法を決めている。
ランプ１として水銀灯を用いて楕円反射鏡２で集光する
場合、水銀灯の構造が第２図に示すように縦長であり両
端が電極となっているため、ランプ１の軸方向の光線を
取り出すことができない。そのため、第５図に示すよう
に、インプットレンズ４として凸レンズを使用したのみ
ではオプチカルインテグレータ５の中心部に入る光の強
度分布が落ちる場合がある。そこで、インプットレンズ
４とオプチカルインテグレータ５との間に両凸又は片凸
片凹の円錐レンズを挿入し、オプチカルインテグレータ
５に入る光の強度分布をより一様にする場合もある。
場合、水銀灯の構造が第２図に示すように縦長であり両
端が電極となっているため、ランプ１の軸方向の光線を
取り出すことができない。そのため、第５図に示すよう
に、インプットレンズ４として凸レンズを使用したのみ
ではオプチカルインテグレータ５の中心部に入る光の強
度分布が落ちる場合がある。そこで、インプットレンズ
４とオプチカルインテグレータ５との間に両凸又は片凸
片凹の円錐レンズを挿入し、オプチカルインテグレータ
５に入る光の強度分布をより一様にする場合もある。
フィルタ10は、光学系が収差補正されている波長の光だ
けを通すためのものであり、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とともに、長波長光熱
線を透過させてランプハウス13の冷却可能部分に吸収さ
せる役目を担う。レチクル８を照射した光は投影光学系
14を通り、レチクル８上の微細パターンの像がウエハ15
上のレジストに投影露光転写される。投影光学系14の中
には開口数を決定する絞り16が存在する。
けを通すためのものであり、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とともに、長波長光熱
線を透過させてランプハウス13の冷却可能部分に吸収さ
せる役目を担う。レチクル８を照射した光は投影光学系
14を通り、レチクル８上の微細パターンの像がウエハ15
上のレジストに投影露光転写される。投影光学系14の中
には開口数を決定する絞り16が存在する。
従来の投影露光装置の構成は第５図に示した以外にも多
数あるが、模式的には第６図のごとく、光源17,第１集
光光学系18,均一化光学系19,第２集光光学系20,レチク
ル8,投影光学系14,ウエハ15の順に配列されている。
数あるが、模式的には第６図のごとく、光源17,第１集
光光学系18,均一化光学系19,第２集光光学系20,レチク
ル8,投影光学系14,ウエハ15の順に配列されている。
第１集光光学系18は第５図の例で楕円反射鏡２およびイ
ンプットレンズ４に相当する部分であり、楕円鏡のほか
球面鏡，平面鏡，レンズ等を適当に配置し、光源から出
る光束をできるだけ効率よく均一化光学系19に入れる役
目を持つ。また、均一化光学系19は第５図のオプチカル
インテグレータ５に相当する部分であり、その他として
光ファイバや多面体プリズム等が使用されることもあ
る。
ンプットレンズ４に相当する部分であり、楕円鏡のほか
球面鏡，平面鏡，レンズ等を適当に配置し、光源から出
る光束をできるだけ効率よく均一化光学系19に入れる役
目を持つ。また、均一化光学系19は第５図のオプチカル
インテグレータ５に相当する部分であり、その他として
光ファイバや多面体プリズム等が使用されることもあ
る。
第２集光光学系20は第５図のアウトプットレンズ６およ
びコリメーションレンズ７とに相当する部分であり、均
一化光学系19の出射光を重畳させ、また、像面テレセン
トリック性を確保する。この他、光束が光軸平行に近い
個所に第５図のフィルタ10に相当するフィルタが挿入さ
れ、また、コールドミラー11,12に相当する反射鏡も、
場所は一義的でないが、挿入される。
びコリメーションレンズ７とに相当する部分であり、均
一化光学系19の出射光を重畳させ、また、像面テレセン
トリック性を確保する。この他、光束が光軸平行に近い
個所に第５図のフィルタ10に相当するフィルタが挿入さ
れ、また、コールドミラー11,12に相当する反射鏡も、
場所は一義的でないが、挿入される。
このように構成された装置においてレチクル８から光が
来る側を見た場合、光の性質は、第２集光光学系20を通
して均一化光学系19から出てくる光の性質となり、均一
化光学系19の出射側が見掛け上の光源に見える。このた
め、上記のような構成の場合、一般に均一化光学系19の
出射側24を２次光源と称している。
来る側を見た場合、光の性質は、第２集光光学系20を通
して均一化光学系19から出てくる光の性質となり、均一
化光学系19の出射側が見掛け上の光源に見える。このた
め、上記のような構成の場合、一般に均一化光学系19の
出射側24を２次光源と称している。
レチクル８がウエハ15上に投影せらるる時、投影露光パ
ターンの形成特性、すなわち、解像度や焦点深度等は、
投影光学系14の開口数およびレチクル８を照射する光の
性状、すなわち、２次光源24の性状によって決まる。第
７図は第６図に示した投影露光装置におけるレチクル照
明光線，結像光線に関する説明図である。
ターンの形成特性、すなわち、解像度や焦点深度等は、
投影光学系14の開口数およびレチクル８を照射する光の
性状、すなわち、２次光源24の性状によって決まる。第
７図は第６図に示した投影露光装置におけるレチクル照
明光線，結像光線に関する説明図である。
第７図において、投影光学系14は通常内部に開口絞り16
を有しており、レチクル８を通った光が通過し得る角度
θａを規制するとともにウエハ15上に落射する光線の角
度θを決めている。
を有しており、レチクル８を通った光が通過し得る角度
θａを規制するとともにウエハ15上に落射する光線の角
度θを決めている。
一般に投影光学系の開口数NAと称しているのは、NA＝si
nθで定義される角度であり、投影倍率を1/mとすると、
sinθａ＝sinθ/mの関係にある。またこの種の装置にお
いては、「像面テレセントリック」、すなわち、像面に
落ちる主光線が像面に垂直に構成されるのが普通であ
り、この「像面テレセントリック」の条件を満たすた
め、第６図の均一化光学系19の出射面、すなわち、２次
光源24の光源面の実像が開口絞り16の位置に結像せらる
る。このような条件下でレチクル８から第２集光光学系
を通して２次光源面を見た時の張る角をレチクル８に入
射する光の範囲としてとらえ半角をφとして照明光のコ
ヒーレンシイσをσ＝sinφ/sinθａで定義した場合、
パターン形成特性はNAとσで決定せらるるものと従来考
えていた。次にNAおよびσとパターン形成特性との関連
について詳細に説明する。NAが大きい程解像度が上がる
が、焦点深度が浅くなり、また、投影光学系14の収差の
ため広露光領域の確保が難しくなる。ある程度の露光領
域と焦点深度（例えば10mm角，±１μｍ）がないと実際
のLSI製造等の用途に使えないため、従来の装置ではNA
＝0.35程度が限界となっている。一方、σ値は主として
パターン断面形状，焦点深度に関係し、断面形状と相関
を持って解像度に関与する。σ値が小さくなるとパター
ンの縁が強調されるため、断面形状は側壁が垂直に近づ
いて良好なパターン形状となるが、細かいパターンでの
解像性が悪くなり解像し得る焦点範囲が狭くなる。逆に
σ値が大きいと細かいパターンでの解像性，解像し得る
焦点範囲が若干良くなるが、パターン断面の側壁傾斜が
ゆるく、厚いレジストの場合、断面形状は台形ないし三
角形となる。このため従来の投影露光装置では、比較的
バランスのとれたσ値として、σ＝0.5〜0.7に固定設定
されており、実験的にσ＝0.3等の条件が試みられてい
るにすぎない。σ値を設定するには２次光源24の光源面
の大きさを決めれば良いため、一般に２次光源24の光源
面の直後にσ値設定用の円形開口絞り９を置いている。
nθで定義される角度であり、投影倍率を1/mとすると、
sinθａ＝sinθ/mの関係にある。またこの種の装置にお
いては、「像面テレセントリック」、すなわち、像面に
落ちる主光線が像面に垂直に構成されるのが普通であ
り、この「像面テレセントリック」の条件を満たすた
め、第６図の均一化光学系19の出射面、すなわち、２次
光源24の光源面の実像が開口絞り16の位置に結像せらる
る。このような条件下でレチクル８から第２集光光学系
を通して２次光源面を見た時の張る角をレチクル８に入
射する光の範囲としてとらえ半角をφとして照明光のコ
ヒーレンシイσをσ＝sinφ/sinθａで定義した場合、
パターン形成特性はNAとσで決定せらるるものと従来考
えていた。次にNAおよびσとパターン形成特性との関連
について詳細に説明する。NAが大きい程解像度が上がる
が、焦点深度が浅くなり、また、投影光学系14の収差の
ため広露光領域の確保が難しくなる。ある程度の露光領
域と焦点深度（例えば10mm角，±１μｍ）がないと実際
のLSI製造等の用途に使えないため、従来の装置ではNA
＝0.35程度が限界となっている。一方、σ値は主として
パターン断面形状，焦点深度に関係し、断面形状と相関
を持って解像度に関与する。σ値が小さくなるとパター
ンの縁が強調されるため、断面形状は側壁が垂直に近づ
いて良好なパターン形状となるが、細かいパターンでの
解像性が悪くなり解像し得る焦点範囲が狭くなる。逆に
σ値が大きいと細かいパターンでの解像性，解像し得る
焦点範囲が若干良くなるが、パターン断面の側壁傾斜が
ゆるく、厚いレジストの場合、断面形状は台形ないし三
角形となる。このため従来の投影露光装置では、比較的
バランスのとれたσ値として、σ＝0.5〜0.7に固定設定
されており、実験的にσ＝0.3等の条件が試みられてい
るにすぎない。σ値を設定するには２次光源24の光源面
の大きさを決めれば良いため、一般に２次光源24の光源
面の直後にσ値設定用の円形開口絞り９を置いている。
このような従来の装置においては、レチクル８を照射す
る光の性質を制御するのがコヒーレンシイσ値だけであ
るため、焦点深度，領域内均一性，線幅制御性等各種条
件を満たしつつ微細パターンを形成しようとすると、NA
とσとによって決まる限界があった。したがって、投影
光学系14の開口数NAと２次光源24の大きさが決まると、
パターン形成特性が自動的に決り、さらに解像性能を高
めることはできなかった。
る光の性質を制御するのがコヒーレンシイσ値だけであ
るため、焦点深度，領域内均一性，線幅制御性等各種条
件を満たしつつ微細パターンを形成しようとすると、NA
とσとによって決まる限界があった。したがって、投影
光学系14の開口数NAと２次光源24の大きさが決まると、
パターン形成特性が自動的に決り、さらに解像性能を高
めることはできなかった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、投影光学系の開口数とレチクル
照射用２次光源の大きさを固定した後のパターン解像性
能をさらに向上させる投影露光装置を提供することにあ
る。
の目的とするところは、投影光学系の開口数とレチクル
照射用２次光源の大きさを固定した後のパターン解像性
能をさらに向上させる投影露光装置を提供することにあ
る。
このような目的を達成するために本発明は、従来装置が
用いていた２次光源の大きさを決める円形絞りの代わり
に円輪状透過部を有する形状等中央部に対して周辺部の
透過率が高くなるようにした特殊絞りを装着可能とした
ものである。
用いていた２次光源の大きさを決める円形絞りの代わり
に円輪状透過部を有する形状等中央部に対して周辺部の
透過率が高くなるようにした特殊絞りを装着可能とした
ものである。
本発明においては、レジストが薄い場合、解像度向上の
ために２次光源の中心部の光を用いず２次光源の周辺部
の光のみによって露光する。
ために２次光源の中心部の光を用いず２次光源の周辺部
の光のみによって露光する。
本発明に係わる投影露光装置に適用される特殊絞りとし
ての２次光源制御用絞りの各実施例を第１図〜第４図に
示す。
ての２次光源制御用絞りの各実施例を第１図〜第４図に
示す。
第１図に示す絞りは円輪状に通過域を有する絞りであ
り、照射光の透過率が高い石英，フッ化カルシウム，フ
ッ化リチウム等の基板にクロム等の遮光体を蒸着するこ
とによって作製することができる。また第２図（ａ）に
示す絞りは透過率に分布を有する絞りである。この透過
率の分布は、第２図（ｂ）に示すように、周辺に近づく
程透過率が高く中心に近づくと低透過率あるいは完全遮
光となる絞りである。この絞りは、第１図に示す絞り同
様に、透過基板に遮光体を径方向に厚さ分布を持たせて
付着させることにより作製することができる。なお第２
図（ｂ）に示す曲線は、円の周辺に近づく程透過率が高
くなる曲線であれば何でもよい。第３図に示す絞りは周
辺部のみに数個又はそれ以上の多数個の小開口を有する
絞りであり、金属板等に穴をあけることにより作製でき
る。また、第４図に示す絞りは第１図に示した絞りに近
いものを簡便に金属板等をくりぬいて作製するため、円
輪開口部の一部につなぎの部分を入れたものである。
り、照射光の透過率が高い石英，フッ化カルシウム，フ
ッ化リチウム等の基板にクロム等の遮光体を蒸着するこ
とによって作製することができる。また第２図（ａ）に
示す絞りは透過率に分布を有する絞りである。この透過
率の分布は、第２図（ｂ）に示すように、周辺に近づく
程透過率が高く中心に近づくと低透過率あるいは完全遮
光となる絞りである。この絞りは、第１図に示す絞り同
様に、透過基板に遮光体を径方向に厚さ分布を持たせて
付着させることにより作製することができる。なお第２
図（ｂ）に示す曲線は、円の周辺に近づく程透過率が高
くなる曲線であれば何でもよい。第３図に示す絞りは周
辺部のみに数個又はそれ以上の多数個の小開口を有する
絞りであり、金属板等に穴をあけることにより作製でき
る。また、第４図に示す絞りは第１図に示した絞りに近
いものを簡便に金属板等をくりぬいて作製するため、円
輪開口部の一部につなぎの部分を入れたものである。
本発明の構成は、第５図または第６図に示した従来装置
の構成と同じでよく、開口絞り９の代わりに第１図〜第
４図に示した絞りを装着すればよい。
の構成と同じでよく、開口絞り９の代わりに第１図〜第
４図に示した絞りを装着すればよい。
開口絞り９の大きさを変えた場合、開口が小さい程、す
なわち、σ値が小さい程得られるパターンの側壁は垂直
に近くなる。一方、細かいパターンでの解像性を調べる
と、逆に、σ値が大きい程細かいパターン迄隣接したパ
ターンどうしが分かれて転写される。かかる２つの傾
向、すなわち、σ値が小さい程断面形状が良くなる一
方、σ値が大きい程細かいパターン迄解像できるという
傾向からレジストの種類，膜厚を決めると、使用に耐え
る範囲の断面形状で最も細かいパターン迄ぬけるσ値の
適値が存在する。そして、多層レジスト等の使用を考え
露光すべきレジスト層を薄くする場合には、パターンの
断面形状の差異はさほど顕著にならず解像性のみが問題
となるので、上記のσ値の適値はσが大きい方に移行す
る。
なわち、σ値が小さい程得られるパターンの側壁は垂直
に近くなる。一方、細かいパターンでの解像性を調べる
と、逆に、σ値が大きい程細かいパターン迄隣接したパ
ターンどうしが分かれて転写される。かかる２つの傾
向、すなわち、σ値が小さい程断面形状が良くなる一
方、σ値が大きい程細かいパターン迄解像できるという
傾向からレジストの種類，膜厚を決めると、使用に耐え
る範囲の断面形状で最も細かいパターン迄ぬけるσ値の
適値が存在する。そして、多層レジスト等の使用を考え
露光すべきレジスト層を薄くする場合には、パターンの
断面形状の差異はさほど顕著にならず解像性のみが問題
となるので、上記のσ値の適値はσが大きい方に移行す
る。
照明光とパターン解像性との間に上記のごとき関係があ
るから、薄いレジスト層の場合には、２次光源の外側迄
使う程細かいパターン迄解像する。したがって、さらに
一歩進めて、細かいパターン迄解像するために必要な２
次光源の周辺部の光だけを用いれば、一層の高解像度化
がはかれる。
るから、薄いレジスト層の場合には、２次光源の外側迄
使う程細かいパターン迄解像する。したがって、さらに
一歩進めて、細かいパターン迄解像するために必要な２
次光源の周辺部の光だけを用いれば、一層の高解像度化
がはかれる。
第１図〜第４図に示した絞りを用いた本発明に係わる投
影露光装置では、２次光源の中心部の光を用いず２次光
源の周辺の光のみによって露光することができるので、
レジストを薄くすれば、従来の装置ではとうてい得られ
なかった微細寸法のパターンを得ることができる。例え
ば、波長365nmのｉ線を用い、投影倍率1/10,投影光学系
14の開口数0.35,レジストOFPR800,0.5μｍ厚でパターン
形成を行なうと、従来の円形開口絞りでσ＝0.5とした
装置条件では、線幅0.5μm,ピッチ１μｍのラインアン
ドスペースまでしか解像し得ないが、第１図に示した円
輪状開口絞りを使用した本発明の投影露光装置の一実施
例によれば、線幅0.4μm,ピッチ0.8μｍのラインアンド
スペースまで解像し得ることが確認されている。円輪状
開口絞りにおいてはできるだけ外側の光線だけを使うよ
うにする程高解像性となるので、円輪開口絞りの外径，
内径により効果はおのおの異なってくるが、いずれの場
合も単純な円形開口に比較すると高解像となる。また、
第２図〜第４図に示した絞りを用いてもそれぞれ透過光
の分布に応じた効果を生じ、これら以外の形状でも外側
で高透過性を有する形状ならば何でもよい。
影露光装置では、２次光源の中心部の光を用いず２次光
源の周辺の光のみによって露光することができるので、
レジストを薄くすれば、従来の装置ではとうてい得られ
なかった微細寸法のパターンを得ることができる。例え
ば、波長365nmのｉ線を用い、投影倍率1/10,投影光学系
14の開口数0.35,レジストOFPR800,0.5μｍ厚でパターン
形成を行なうと、従来の円形開口絞りでσ＝0.5とした
装置条件では、線幅0.5μm,ピッチ１μｍのラインアン
ドスペースまでしか解像し得ないが、第１図に示した円
輪状開口絞りを使用した本発明の投影露光装置の一実施
例によれば、線幅0.4μm,ピッチ0.8μｍのラインアンド
スペースまで解像し得ることが確認されている。円輪状
開口絞りにおいてはできるだけ外側の光線だけを使うよ
うにする程高解像性となるので、円輪開口絞りの外径，
内径により効果はおのおの異なってくるが、いずれの場
合も単純な円形開口に比較すると高解像となる。また、
第２図〜第４図に示した絞りを用いてもそれぞれ透過光
の分布に応じた効果を生じ、これら以外の形状でも外側
で高透過性を有する形状ならば何でもよい。
さらに本発明によれば、解像性が上がるとともに焦点深
度が深くなることが確認されている。例えば、上記レジ
ストパターンの場合、0.4μｍライナンドスペースで±
0.5μｍ以上、0.5μｍラインアンドスペースで±１μｍ
以上の焦点深度となる。従来は0.5μｍラインアンドス
ペースでも±５μｍ程度であり、かなりの改善がはかれ
る。
度が深くなることが確認されている。例えば、上記レジ
ストパターンの場合、0.4μｍライナンドスペースで±
0.5μｍ以上、0.5μｍラインアンドスペースで±１μｍ
以上の焦点深度となる。従来は0.5μｍラインアンドス
ペースでも±５μｍ程度であり、かなりの改善がはかれ
る。
このような特殊絞りを装置に固定設定することも可能で
あるが、前述のようにレジスト膜厚が厚い場合には、２
次光源の中心部付近を使用した方が有利になることもあ
るので、従来の円形開口絞り等の均一絞りと特殊絞りを
交換可能としておけばより便利である。
あるが、前述のようにレジスト膜厚が厚い場合には、２
次光源の中心部付近を使用した方が有利になることもあ
るので、従来の円形開口絞り等の均一絞りと特殊絞りを
交換可能としておけばより便利である。
また、装置を第５図のごとく構成し、オプチカルインテ
グレータ５の前に円錐レンズを着脱可能とし、オプチカ
ルインテグレータ５に入る光の分布を円錐レンズの着脱
により周辺円輪状と中央集中型とに切換え可能とし、従
来の円形絞り等の均一絞り使用時と特殊絞り使用時とで
使い分けられるようにすれば、光線の使用効率を落とさ
ずに使い分けができる。さらにインプレットレンズ４を
交換できるようにして焦点距離，設置位置を変え、オプ
チカルインテグレータ５に入る光束の大きさを変えられ
るようにしても光線の使用効率を改善できる。第６図に
基づき一般的に言うと、特殊絞り使用時に特殊絞りの透
過部分形状に類似した形状の光束に第１集光光学系18に
より集光し、この光束を均一化光学系19に入れるように
すれば、本発明はより有効である。
グレータ５の前に円錐レンズを着脱可能とし、オプチカ
ルインテグレータ５に入る光の分布を円錐レンズの着脱
により周辺円輪状と中央集中型とに切換え可能とし、従
来の円形絞り等の均一絞り使用時と特殊絞り使用時とで
使い分けられるようにすれば、光線の使用効率を落とさ
ずに使い分けができる。さらにインプレットレンズ４を
交換できるようにして焦点距離，設置位置を変え、オプ
チカルインテグレータ５に入る光束の大きさを変えられ
るようにしても光線の使用効率を改善できる。第６図に
基づき一般的に言うと、特殊絞り使用時に特殊絞りの透
過部分形状に類似した形状の光束に第１集光光学系18に
より集光し、この光束を均一化光学系19に入れるように
すれば、本発明はより有効である。
以上説明したように本発明は、従来装置が用いていた２
次光源の大きさを決める円形絞り等の均一絞りの代わり
に円輪状透過部を有する形状等中央部に対して周辺部の
透過率が高くなるようにした特殊絞りを装着することに
より、薄いレジスト層に従来より微細なパターンをより
深い焦点深度で形成することができるので、半導体集積
回路等の製造に適用すれば大幅な集積度向上がはかれる
効果がある。また本発明はこのような特殊絞りと従来の
均一絞りとを交換可能としたので、膜厚の厚いレジスト
にも対応できる効果がある。
次光源の大きさを決める円形絞り等の均一絞りの代わり
に円輪状透過部を有する形状等中央部に対して周辺部の
透過率が高くなるようにした特殊絞りを装着することに
より、薄いレジスト層に従来より微細なパターンをより
深い焦点深度で形成することができるので、半導体集積
回路等の製造に適用すれば大幅な集積度向上がはかれる
効果がある。また本発明はこのような特殊絞りと従来の
均一絞りとを交換可能としたので、膜厚の厚いレジスト
にも対応できる効果がある。
第１図〜第４図は本発明に係わる投影露光装置に適用さ
れる特殊絞りとしての２次光源制御用絞りを示す平面
図、第５図は従来の代表的な投影露光装置を示す構成
図、第６図はその模式的構成図、第７図はそのレチクル
照明光線，結像光線に関する説明図である。 １……ランプ、２……楕円反射鏡、３……第２焦点、４
……インプットレンズ、５……オピ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……レチクル、9,16……開口絞り、10……フ
ィルタ、11,12……コールドミラー、13……ランプハウ
ス、14……投影光学系、15……ウエハ、17……光源、18
……第１集光光学系、19……均一化光学系、20……第２
集光光学系、24……２次光源。
れる特殊絞りとしての２次光源制御用絞りを示す平面
図、第５図は従来の代表的な投影露光装置を示す構成
図、第６図はその模式的構成図、第７図はそのレチクル
照明光線，結像光線に関する説明図である。 １……ランプ、２……楕円反射鏡、３……第２焦点、４
……インプットレンズ、５……オピ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……レチクル、9,16……開口絞り、10……フ
ィルタ、11,12……コールドミラー、13……ランプハウ
ス、14……投影光学系、15……ウエハ、17……光源、18
……第１集光光学系、19……均一化光学系、20……第２
集光光学系、24……２次光源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｆ 7/20 ５２１ 7316−2Ｈ
Claims (5)
- 【請求項１】レチクル上のパターンを投影光学系を介し
てウエハ上に投影露光する投影露光装置において、前記
レチクルを照明する２次光源の射出面内強度分布を周辺
部強度が中央部強度より大とせしめる特殊絞りを有する
ことを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項２】特殊絞りは,2次光源面の直後に装着可能で
あり，開口形状，透過率分布を周辺部の光強度が中央部
の光強度より大となるようになしたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の投影露光装置。 - 【請求項３】レチクル上のパターンを投影光学系を介し
てウエハ上に投影露光する投影露光装置において、前記
レチクルを照明する２次光源の射出面内強度分布を周辺
部強度が中央部強度より大とせしめる特殊絞りと２次光
源の射出面内強度分布に影響を与えない均一絞りとを交
換可能としたことを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項４】特殊絞りと均一絞りとは,2次光源面の直後
に装着可能であることを特徴とする特許請求の範囲第３
項記載の投影露光装置。 - 【請求項５】２次光源は，その前面に,2次光源を形成す
るための均一化光学系に入射する光束の光強度分布を２
次光源面の直後に入れる絞りの開口形状，透過率分布に
類似させることを可能にする円錐レンズを有することを
特徴とする特許請求の範囲第４項記載の投影露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59211269A JPH0682598B2 (ja) | 1984-10-11 | 1984-10-11 | 投影露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59211269A JPH0682598B2 (ja) | 1984-10-11 | 1984-10-11 | 投影露光装置 |
Related Child Applications (4)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8052998A Division JP2634038B2 (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 投影露光方法及び露光装置 |
| JP8053000A Division JP2634040B2 (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 投影露光装置 |
| JP8052999A Division JP2634039B2 (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 投影露光装置 |
| JP8052997A Division JP2634037B2 (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 投影露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6191662A JPS6191662A (ja) | 1986-05-09 |
| JPH0682598B2 true JPH0682598B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=16603117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59211269A Expired - Lifetime JPH0682598B2 (ja) | 1984-10-11 | 1984-10-11 | 投影露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0682598B2 (ja) |
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