JPH07105330B2 - 半導体露光装置の照明光学系 - Google Patents
半導体露光装置の照明光学系Info
- Publication number
- JPH07105330B2 JPH07105330B2 JP62233493A JP23349387A JPH07105330B2 JP H07105330 B2 JPH07105330 B2 JP H07105330B2 JP 62233493 A JP62233493 A JP 62233493A JP 23349387 A JP23349387 A JP 23349387A JP H07105330 B2 JPH07105330 B2 JP H07105330B2
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- JP
- Japan
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- light source
- integrator
- optical system
- illuminance
- illumination optical
- Prior art date
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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
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- 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)
- Lasers (AREA)
- Control Of Exposure In Printing And Copying (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体デバイスを製造する際の写真蝕刻等に
用いられる半導体露光装置の照明光学系に関する。
用いられる半導体露光装置の照明光学系に関する。
この種従来の半導体露光装置の照明光学系として例えば
特開昭61−26722号公報に記載のものの基本構成は第３
図に示した如くであって、１はエキシマレーザ光源、２
はビームエキスパンダ、３は一般にはフライアイレンズ
と呼ばれていて複数のレンズエレメントから成る光学的
インテグレータ、４はコンデンサレンズ、５はコンデン
サレンズ４の後側焦点位置に配置されたレチクルであ
る。
特開昭61−26722号公報に記載のものの基本構成は第３
図に示した如くであって、１はエキシマレーザ光源、２
はビームエキスパンダ、３は一般にはフライアイレンズ
と呼ばれていて複数のレンズエレメントから成る光学的
インテグレータ、４はコンデンサレンズ、５はコンデン
サレンズ４の後側焦点位置に配置されたレチクルであ
る。
そして、この照明光学系によりレチクル５を均一に照明
する原理は次の如くであった。即ち、エキシマレーザ光
源１を出た光束はビームエキスパンダ２によりその光束
径を広げられてインテグレータ３に入射し、インテグレ
ータ３の後側焦点位置に複数の光源像を作る。レーザ光
源１が理想的に調整されていたとしても一般にそれから
出る光束の断面は第４図（Ａ）及び（Ｂ）に示されるよ
うな面対称な照度ムラを持っている。しかし、インテグ
レータ３を構成するレンズエレメントの一つ一つが取り
込む光線束径は小さいので、その小さな径の内部で見た
照度ムラはレーザ光源１を射出する光束が持つ照明ムラ
よりかなり小さい。従って上記光源像から広がる光線束
断面の照度ムラはやはり小さい。そして、この照度ムラ
の小さい複数の光束をコンデンサレンズ４によりレチク
ル５の同一領域に照射するようになっているので、その
領域における照度ムラは小さくなる。そして、インテグ
レータ３を構成するレンズエレメント数が多く、その径
が小さければ小さいほど照度ムラは小さくなる。ところ
が、まだ次のような照度ムラが残っていた。例えばイン
テグレータ３のレンズエレメント3aが作る光線像から広
がる光束の照度ムラは、このレンズエレメント3aに入射
する光線束の照度ムラ（第４図のＰ点での照度ムラ）の
影響を受け第５図に示されるような照度ムラになる。一
方、これと光軸（照射面の中心を通る垂線）に関して対
称の位置にあるレンズエレメント3bによる光源像から広
がる光線束の照度ムラは、第５図に示した如く前述の照
度ムラとは対称な照度ムラとなる。従って、これら二つ
の光束がレチクル５の同一領域を照明すれば、お互いの
持つ照度ムラが打ち消しあい均一な照明となり、このこ
とは光軸に対して対称な位置にある他のレンズエレメン
ト同志に対しても成り立つことである。しかしながら、
照明の均一化が計れるのは、ビームエキスパンダ２によ
り照明されるインテグレータ３の端面の照度分布やその
照明光の入射角が光軸に対して或いは光軸を含む面に対
し対称である即ち照明特性が対称である時である。もし
この対称性が不良の場合は、インテグレータ３を構成す
るレンズエレメントの数を非常に多くしなければならな
い。しかし、これはインテグレータ３の製作を困難に
し、例え製作できたとしても大変高価なものにする。し
かも、特にエキシマレーザを光源とした場合にこの照明
特性の対称性が不良となることが多い。エキシマレーザ
光源１本体の調整は大変微妙であって、この調整が多少
でも狂っているとエキシマレーザ光源１から射出する光
束断面の強度分布は対称性が悪くなりやすいからであ
る。又、インテグレータ３の端面近傍と図示しない縮小
投影レンズの入射瞳面はコンデンサレンズ４に関し共役
関係にあるので、インテグレータ３の端面が軸対称な照
度で照明されないと縮小投影レンズの入射瞳面も同様に
非対称な照度になる。これはレチクル５を照明している
照明光のNAが実質上方位により変化していることにな
り、その結果レジスト面においてバランスのくずれた結
像状態となるので問題である。
する原理は次の如くであった。即ち、エキシマレーザ光
源１を出た光束はビームエキスパンダ２によりその光束
径を広げられてインテグレータ３に入射し、インテグレ
ータ３の後側焦点位置に複数の光源像を作る。レーザ光
源１が理想的に調整されていたとしても一般にそれから
出る光束の断面は第４図（Ａ）及び（Ｂ）に示されるよ
うな面対称な照度ムラを持っている。しかし、インテグ
レータ３を構成するレンズエレメントの一つ一つが取り
込む光線束径は小さいので、その小さな径の内部で見た
照度ムラはレーザ光源１を射出する光束が持つ照明ムラ
よりかなり小さい。従って上記光源像から広がる光線束
断面の照度ムラはやはり小さい。そして、この照度ムラ
の小さい複数の光束をコンデンサレンズ４によりレチク
ル５の同一領域に照射するようになっているので、その
領域における照度ムラは小さくなる。そして、インテグ
レータ３を構成するレンズエレメント数が多く、その径
が小さければ小さいほど照度ムラは小さくなる。ところ
が、まだ次のような照度ムラが残っていた。例えばイン
テグレータ３のレンズエレメント3aが作る光線像から広
がる光束の照度ムラは、このレンズエレメント3aに入射
する光線束の照度ムラ（第４図のＰ点での照度ムラ）の
影響を受け第５図に示されるような照度ムラになる。一
方、これと光軸（照射面の中心を通る垂線）に関して対
称の位置にあるレンズエレメント3bによる光源像から広
がる光線束の照度ムラは、第５図に示した如く前述の照
度ムラとは対称な照度ムラとなる。従って、これら二つ
の光束がレチクル５の同一領域を照明すれば、お互いの
持つ照度ムラが打ち消しあい均一な照明となり、このこ
とは光軸に対して対称な位置にある他のレンズエレメン
ト同志に対しても成り立つことである。しかしながら、
照明の均一化が計れるのは、ビームエキスパンダ２によ
り照明されるインテグレータ３の端面の照度分布やその
照明光の入射角が光軸に対して或いは光軸を含む面に対
し対称である即ち照明特性が対称である時である。もし
この対称性が不良の場合は、インテグレータ３を構成す
るレンズエレメントの数を非常に多くしなければならな
い。しかし、これはインテグレータ３の製作を困難に
し、例え製作できたとしても大変高価なものにする。し
かも、特にエキシマレーザを光源とした場合にこの照明
特性の対称性が不良となることが多い。エキシマレーザ
光源１本体の調整は大変微妙であって、この調整が多少
でも狂っているとエキシマレーザ光源１から射出する光
束断面の強度分布は対称性が悪くなりやすいからであ
る。又、インテグレータ３の端面近傍と図示しない縮小
投影レンズの入射瞳面はコンデンサレンズ４に関し共役
関係にあるので、インテグレータ３の端面が軸対称な照
度で照明されないと縮小投影レンズの入射瞳面も同様に
非対称な照度になる。これはレチクル５を照明している
照明光のNAが実質上方位により変化していることにな
り、その結果レジスト面においてバランスのくずれた結
像状態となるので問題である。
本発明は、上記問題点に鑑み、レチクル全面の照度が均
一となり且つレチクルに対する照明光のNAが上位によら
ず一定となるようにしたこの種照明光学系を提供するこ
とを目的とする。
一となり且つレチクルに対する照明光のNAが上位によら
ず一定となるようにしたこの種照明光学系を提供するこ
とを目的とする。
本発明による照明光学系は、光軸に沿って順次配列され
た、光源と該光源の複数の像を形成する光学素子とコン
デンサレンズとを備えた半導体露光装置の照明光学系に
おいて、上記光源とインテグレータとの間にイメージロ
ーテータを配置し、該イメージローテータを露光中に光
軸を中心として回転させるようにしたことにより、イメ
ージローテータを射出してインテグレータの端面に入射
する光束を光軸を中心として回転させて、その照明特性
が時間平均をとれば光軸に関して回転対称となるように
したものである。
た、光源と該光源の複数の像を形成する光学素子とコン
デンサレンズとを備えた半導体露光装置の照明光学系に
おいて、上記光源とインテグレータとの間にイメージロ
ーテータを配置し、該イメージローテータを露光中に光
軸を中心として回転させるようにしたことにより、イメ
ージローテータを射出してインテグレータの端面に入射
する光束を光軸を中心として回転させて、その照明特性
が時間平均をとれば光軸に関して回転対称となるように
したものである。
以下図示した一実施例に基づき、上記従来例と同一の部
材には同一符号を付して本発明を詳細に説明する。
材には同一符号を付して本発明を詳細に説明する。
６及び７はエキシマレーザ光源とビームエキスパンダ２
との間に配置された光路折曲用の全反射プリズム、８は
全反射プリズム６及び７の間において光軸を中心として
回転可能に配置されたイメージローテータ、９はビーム
エキスパンダ２とインテグレータ３との間に配置された
光路折曲用の全反射ミラーである。
との間に配置された光路折曲用の全反射プリズム、８は
全反射プリズム６及び７の間において光軸を中心として
回転可能に配置されたイメージローテータ、９はビーム
エキスパンダ２とインテグレータ３との間に配置された
光路折曲用の全反射ミラーである。
次に本実施例の作用について説明する。
まず、エキシマレーザ光源１を射出した光束は、光軸を
中心として回転しているイメージローテータ８に入射す
る。そしてこれを射出した光束は、イメージローテータ
８の回転につれて回転する。次に、この光束はビームエ
キスパンダ２で拡大された後インテグレータ３の端面を
照射する。従って、エキシマレーザ光源１を射出する光
束断面がどのような照度分布を持っていても、インテグ
レータの端面で時間平均をとれば光軸に関し対称な特性
を持つ照明がなされることになる。そして、インテグレ
ータ３はその他端面に複数の光源像を作る。更に、コン
デンサレンズ４の後側焦点位置にレチクル５が配置され
ているので、一つ一つの光源像から広がる光束は、コン
デンサレンズ４の作用によりレチクル５の同一領域を照
明するようになる。ところで、インテグレータ３の端面
は均一に照明されてはいないので、上記各光源像から出
た光束はレチクル５をムラなく照明しているわけではな
い。しかし、インテグレータ３の端面の照度ムラは軸対
称であるので、例えばある光源像ａからでた光束が照明
する場合の照度ムラの出方を第２図の実線とすれば、光
軸を対称軸としてその反対側に位置する光源像ｂからで
た光束が照明する照度ムラは破線のように対称的にな
る。従ってこの対により照明されれば照度ムラは互いに
打ち消しあい殆どなくなる。而もインテグレータ３が作
る光源像はほぼ光軸に関しても対称に分布しているの
で、どの光源像も必ず光軸に関して対称な位置に相手を
持ち、各一対の光源像から出た光束は上述の通り各々レ
チクル５の同一領域をムラなく照明するので、光束全体
としてもレチクル５を均一に照明していることになる。
中心として回転しているイメージローテータ８に入射す
る。そしてこれを射出した光束は、イメージローテータ
８の回転につれて回転する。次に、この光束はビームエ
キスパンダ２で拡大された後インテグレータ３の端面を
照射する。従って、エキシマレーザ光源１を射出する光
束断面がどのような照度分布を持っていても、インテグ
レータの端面で時間平均をとれば光軸に関し対称な特性
を持つ照明がなされることになる。そして、インテグレ
ータ３はその他端面に複数の光源像を作る。更に、コン
デンサレンズ４の後側焦点位置にレチクル５が配置され
ているので、一つ一つの光源像から広がる光束は、コン
デンサレンズ４の作用によりレチクル５の同一領域を照
明するようになる。ところで、インテグレータ３の端面
は均一に照明されてはいないので、上記各光源像から出
た光束はレチクル５をムラなく照明しているわけではな
い。しかし、インテグレータ３の端面の照度ムラは軸対
称であるので、例えばある光源像ａからでた光束が照明
する場合の照度ムラの出方を第２図の実線とすれば、光
軸を対称軸としてその反対側に位置する光源像ｂからで
た光束が照明する照度ムラは破線のように対称的にな
る。従ってこの対により照明されれば照度ムラは互いに
打ち消しあい殆どなくなる。而もインテグレータ３が作
る光源像はほぼ光軸に関しても対称に分布しているの
で、どの光源像も必ず光軸に関して対称な位置に相手を
持ち、各一対の光源像から出た光束は上述の通り各々レ
チクル５の同一領域をムラなく照明するので、光束全体
としてもレチクル５を均一に照明していることになる。
又、コンデンサレンズ４はインテグレータ３が作る複数
の光源像の図示しない投影レンズの入射瞳面にリレーす
る働きもするので、インテグレータ３が作る光源像の強
度分布はそのまま縮小投影レンズの入射瞳面の強度分布
になる。一方、インテグレータ３の入射端面の照度分布
が軸対称であれば、明らかにインテグレータ３の射出端
面近傍に作られる複数の光源像の強度分布も軸対称にな
る。従って、投影レンズの入射瞳面の照度分布も軸対称
となる。これはレチクル５に対する照明光のNAが方位に
よらず一定となることになり、その結果レジスト面にお
いてバランスのとれた良い結像状態となる。
の光源像の図示しない投影レンズの入射瞳面にリレーす
る働きもするので、インテグレータ３が作る光源像の強
度分布はそのまま縮小投影レンズの入射瞳面の強度分布
になる。一方、インテグレータ３の入射端面の照度分布
が軸対称であれば、明らかにインテグレータ３の射出端
面近傍に作られる複数の光源像の強度分布も軸対称にな
る。従って、投影レンズの入射瞳面の照度分布も軸対称
となる。これはレチクル５に対する照明光のNAが方位に
よらず一定となることになり、その結果レジスト面にお
いてバランスのとれた良い結像状態となる。
上述の効果以外にイメージローテータ８を回転させるこ
とにより照明光学系に付着した埃による悪影響を軽減で
きるという効果もある。即ち、埃が定点に留まっている
ときはその影響でレチクル５の局部に埃の影が投影され
照度ムラを作るが、イメージローテータ８の回転でそれ
より前側の光学系に付着していた埃も回転することにな
り、それにともない投影される埃の影もレチクル５上を
回転移動するので、時間平均的に影の強さは大きく軽減
されるのである。特にエキシマレーザを光源とした場
合、水銀灯を光源としたときに比べコヒーレンシイが高
いので、埃による影がスペックルとして現われるという
悪影響が出やすいが、こういった場合に大変有効であ
る。
とにより照明光学系に付着した埃による悪影響を軽減で
きるという効果もある。即ち、埃が定点に留まっている
ときはその影響でレチクル５の局部に埃の影が投影され
照度ムラを作るが、イメージローテータ８の回転でそれ
より前側の光学系に付着していた埃も回転することにな
り、それにともない投影される埃の影もレチクル５上を
回転移動するので、時間平均的に影の強さは大きく軽減
されるのである。特にエキシマレーザを光源とした場
合、水銀灯を光源としたときに比べコヒーレンシイが高
いので、埃による影がスペックルとして現われるという
悪影響が出やすいが、こういった場合に大変有効であ
る。
尚、上述の内容は、エキシマレーザを光源とした照明光
学系に限らず例えば水銀灯を光源とした照明光学系でも
成り立つことは言うまでもない。
学系に限らず例えば水銀灯を光源とした照明光学系でも
成り立つことは言うまでもない。
上述の如く、本発明による半導体露光装置の照明光学系
は、レチクル全面での照度が均一となり且つレチクルに
対する照明光のNAが方位によらず一定となり、更に照明
光学系に付着した埃による悪影響を受けにくいとい実用
上重要な利点を有している。
は、レチクル全面での照度が均一となり且つレチクルに
対する照明光のNAが方位によらず一定となり、更に照明
光学系に付着した埃による悪影響を受けにくいとい実用
上重要な利点を有している。
第１図は本発明による半導体露光装置の照明光学系の一
実施例を示す図、第２図は上記実施例におけるインテグ
レータによって作られた光軸に関して対称な位置にある
一対の光源像による照度分布を示す図、第３図は従来例
を示す図、第４図はエキシマレーザ光源から出る光束の
断面の照度分布を示す図、第５図は上記従来例における
インテグレータの光軸に関して対称な位置にある一対の
レンズエレメントが作る光束の照度分布を示す図であ
る。 １……エキシマレーザ光源、２……ビームエキスパン
ダ、３……インテグレータ、４……コンデンサレンズ、
５……レチクル、6,7……全反射プリズム、８……イメ
ージローテータ、９……全反射ミラー。
実施例を示す図、第２図は上記実施例におけるインテグ
レータによって作られた光軸に関して対称な位置にある
一対の光源像による照度分布を示す図、第３図は従来例
を示す図、第４図はエキシマレーザ光源から出る光束の
断面の照度分布を示す図、第５図は上記従来例における
インテグレータの光軸に関して対称な位置にある一対の
レンズエレメントが作る光束の照度分布を示す図であ
る。 １……エキシマレーザ光源、２……ビームエキスパン
ダ、３……インテグレータ、４……コンデンサレンズ、
５……レチクル、6,7……全反射プリズム、８……イメ
ージローテータ、９……全反射ミラー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/101 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１５ Ｄ
Claims (1)
- 【請求項１】光軸に沿って順次配列された、光源と該光
源の複数の像を形成するインテグレータとコンデンサレ
ンズとを備えた半導体露光装置の照明光学系において、
上記光源とインテグレータとの間にイメージローテータ
を配置し、該イメージローテータを露光中に光軸を中心
として回転させるようにしたことを特徴とする照明光学
系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62233493A JPH07105330B2 (ja) | 1987-09-17 | 1987-09-17 | 半導体露光装置の照明光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62233493A JPH07105330B2 (ja) | 1987-09-17 | 1987-09-17 | 半導体露光装置の照明光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6476720A JPS6476720A (en) | 1989-03-22 |
| JPH07105330B2 true JPH07105330B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=16955880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62233493A Expired - Fee Related JPH07105330B2 (ja) | 1987-09-17 | 1987-09-17 | 半導体露光装置の照明光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105330B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR0177005B1 (ko) * | 1994-04-20 | 1999-02-18 | 오까다 하지모 | 레이저 가공장치와 레이저 가공방법 및 댐바 가공방법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6332555A (ja) * | 1986-07-25 | 1988-02-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 露光装置 |
-
1987
- 1987-09-17 JP JP62233493A patent/JPH07105330B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6476720A (en) | 1989-03-22 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |