JPH07201697A - Aligner - Google Patents

Aligner

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JPH07201697A
JPH07201697A JP5334596A JP33459693A JPH07201697A JP H07201697 A JPH07201697 A JP H07201697A JP 5334596 A JP5334596 A JP 5334596A JP 33459693 A JP33459693 A JP 33459693A JP H07201697 A JPH07201697 A JP H07201697A
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JP
Japan
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lens
exposure apparatus
optical element
diffractive lens
illumination
Prior art date
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Pending
Application number
JP5334596A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Yoshitake
康裕 吉武
Yoshitada Oshida
良忠 押田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Priority to JP5334596A priority Critical patent/JPH07201697A/en
Publication of JPH07201697A publication Critical patent/JPH07201697A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • G03F7/70058Mask illumination systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enhance utilization efficiency of illumination beams generated by a light source in an aligner for exposing by changed illumination. CONSTITUTION:A collimator lens 70 and a condensing optical element are arranged between a light source 12 and an integrator lens 13, and a desired light strength distribution is obtained on a front surface of the integrator lens. Further, condensing optical element selecting means capable of selecting an optimum condensing optical element according to transfer patterns is provided. Thus, as compared with a conventional system using a screening plate, it is possible to reduce an exposing period, remove influences on an oscillation during the exposing period accompanying an increase in the exposing period, and enhance precision in transfer.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、露光装置に関し、特
に、光の利用効率を落とさずに解像度の高い像を形成す
るための半導体露光装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus, and more particularly, it relates to a semiconductor exposure apparatus for forming an image with high resolution without reducing the light utilization efficiency.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体デバイスの製造には、マス
ク上の回路パターンを縮小レンズを介してフォトレジス
トの塗布されたウェハ上に投影露光し、さらに、現像
後、エッチングを行うことにより、回路パターンを形成
するフォトリソグラフィの方法が使用されている。一般
的には投影露光による解像可能な最小線幅は露光波長に
比例し、縮小レンズのNA(Numerical Aperuture)に反
比例することが知られている。しかし、焦点深度は縮小
レンズのNAの2乗に反比例するため、NAを大きくす
ると焦点深度が減少する。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the manufacture of semiconductor devices, a circuit pattern on a mask is projected and exposed onto a wafer coated with a photoresist through a reduction lens, and after development, etching is performed to form a circuit. Photolithographic methods of forming patterns have been used. It is generally known that the minimum line width that can be resolved by projection exposure is proportional to the exposure wavelength and inversely proportional to the NA (Numerical Aperuture) of the reduction lens. However, since the depth of focus is inversely proportional to the square of the NA of the reduction lens, increasing the NA reduces the depth of focus.

【0003】このため、半導体デバイスの微細化に対応
するため、露光波長の短波長化が進められつつあり、露
光光源を従来の水銀ランプ(波長365nm)からKrFエ
キシマレーザ(波長248nm)さらにはX線(波長5〜10n
m)へと変更することが検討されている。しかし、これら
の短波長光源は非常に高価で、維持費も高く、半導体の
製造コストの増大をもたらす。
Therefore, in order to cope with the miniaturization of semiconductor devices, the exposure wavelength is being shortened, and the exposure light source is changed from a conventional mercury lamp (wavelength 365 nm) to a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) and further to X. Wire (wavelength 5-10n
It is under consideration to change to m). However, these short-wavelength light sources are very expensive, have high maintenance costs, and increase the manufacturing cost of semiconductors.

【0004】そこで、照明光学系の2次光源像の光強度
分布を従来の円形から、輪帯または4箇所にピークを持
つ分布に成形する所謂、変形照明が、波長や縮小レンズ
のNAを変えずに解像度を向上させる方法として注目さ
れている。例えば前者に関しては特開平5ー2131
2、後者に関しては特開平4ー267515、および特
開平4ー329623により開示されている。
Therefore, so-called modified illumination for shaping the light intensity distribution of the secondary light source image of the illumination optical system from the conventional circular shape to a distribution having peaks in annular zones or four places changes the wavelength and NA of the reduction lens. It is attracting attention as a method of improving the resolution without doing so. For example, regarding the former, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-2131
2, the latter is disclosed in JP-A-4-267515 and JP-A-4-329623.

【0005】以下、「図6」、「図7」により、変形照
明による解像度向上の原理を説明する。
The principle of resolution improvement by modified illumination will be described below with reference to FIGS. 6 and 7.

【0006】「図6」は、マスク上のライン・アンド・
スペースパターン21を縮小レンズ3によりウェハ4上
に投影する光学系において、照明光901がライン・ア
ンド・スペースパターン21に対して垂直に入射する場
合の図を示す。この時、+1次回折光903またはー1
次回折光904が0次光902と成す角θは、次式で与
えられる。
FIG. 6 shows line and line on the mask.
In the optical system in which the space pattern 21 is projected onto the wafer 4 by the reduction lens 3, the illumination light 901 is incident on the line-and-space pattern 21 perpendicularly. At this time, + 1st order diffracted light 903 or -1
The angle θ formed by the 0th-order light 902 and the diffracted light 904 is given by the following equation.

【0007】[0007]

【数1】 [Equation 1]

【0008】ここに、λは照明光の波長、Pはライン・
アンド・スペースパターン21のピッチである。ここ
で、縮小レンズのウェハ側のNAをNA、縮小率を1/
5とし、照明光のうちマスクに垂直に入射する成分90
1に着目すると、
Where λ is the wavelength of the illumination light and P is the line
The pitch of the and space pattern 21. Here, NA on the wafer side of the reduction lens is NA, and reduction ratio is 1 /
5, and the component 90 of the illumination light that is vertically incident on the mask
Focusing on 1,

【0009】[0009]

【数2】 [Equation 2]

【0010】の時、±1次回折光903、904が縮小
レンズ瞳31を透過できずウェハ上で結像しない。なぜ
なら、ウェハ4上の像は0次光902と±1次回折光9
03、904がウェハ4上に所定の角度で入射すること
によって形成されるからである。
At this time, the ± first-order diffracted lights 903 and 904 cannot pass through the reduction lens pupil 31 and are not imaged on the wafer. Because the image on the wafer 4 is the 0th order light 902 and the ± 1st order diffracted light 9
This is because 03 and 904 are formed by being incident on the wafer 4 at a predetermined angle.

【0011】一方、「図7」に示すように光軸900に
対してθ/2の角度で入射する成分911を考えると、
1次回折光914は縮小レンズ瞳31を透過しないが、
0次光912および+1次回折光913は透過し、結像
させることができる。従って照明光911の成分だけ選
択して照明すれば、波長やNAを変えなくてもコントラ
ストの良い結像パターンが得られる。
On the other hand, considering a component 911 incident at an angle of θ / 2 with respect to the optical axis 900 as shown in FIG. 7,
Although the first-order diffracted light 914 does not pass through the reduction lens pupil 31,
The 0th-order light 912 and the + 1st-order diffracted light 913 can be transmitted and imaged. Therefore, if only the component of the illumination light 911 is selected and illuminated, an imaging pattern with good contrast can be obtained without changing the wavelength or NA.

【0012】次に、この原理を用いた従来の装置構成を
「図8」により説明する。
Next, a conventional device configuration using this principle will be described with reference to FIG.

【0013】水銀ランプ11を出射した光は波長選択フ
ィルタ16により、露光光波長だけが透過した後、イン
テグレータレンズ13の前面に集光され、インテグレー
タレンズ13の後面を出射した光はコンデンサレンズ1
4により、ミラー15を介して、縮小レンズ瞳31上に
結像される。この時、マスク2に角度θ/2で入射する
成分を選択するため、遮蔽板801をインテグレータレ
ンズ13の後ろに配置する。遮蔽板801は例えば、輪
帯の開口部をもち、この時瞳31上の光強度分布311
は遮蔽板801に対応した輪帯形状となる。
The light emitted from the mercury lamp 11 is condensed on the front surface of the integrator lens 13 after passing only the exposure light wavelength by the wavelength selection filter 16, and the light emitted from the rear surface of the integrator lens 13 is the condenser lens 1.
4, an image is formed on the reduction lens pupil 31 via the mirror 15. At this time, the shielding plate 801 is arranged behind the integrator lens 13 in order to select the component incident on the mask 2 at the angle θ / 2. The shield plate 801 has, for example, an opening of a ring zone, and at this time, the light intensity distribution 311 on the pupil 31.
Has an annular shape corresponding to the shielding plate 801.

【0014】角度θは「数1」に示したようにマスク上
のパターンのピッチPの関数となるので、転写すべきパ
ターンによって遮蔽板801の開口部形状、例えば開口
部を形成する内側の径と外側の径を変える必要がある。
そこで、遮光板保持板51に複数の遮光板を挿入し、遮
光板保持板51を駆動部52により回転させて、所望の
遮光板を選択する。
Since the angle θ is a function of the pitch P of the pattern on the mask as shown in "Equation 1", the opening shape of the shield plate 801 depends on the pattern to be transferred, for example, the inner diameter forming the opening. And it is necessary to change the outside diameter.
Therefore, a plurality of shading plates are inserted into the shading plate holding plate 51, and the shading plate holding plate 51 is rotated by the drive unit 52 to select a desired shading plate.

【0015】マスク2上のパターンが、パターン221
およびパターン222のように、互いに直交するパター
ンのみで構成されている場合は、遮光板802のような
4つの開口をもつものにすると、転写の解像度はさらに
向上する。この時、瞳31上では光強度分布312のよ
うな分布となる。しかし、パターン223のように45
度方向のパターンが含まれる場合には、遮光板801を
使用し、転写解像度のパターン方向への依存性が出ない
ようにする。
The pattern on the mask 2 is the pattern 221.
In the case where only the patterns that are orthogonal to each other like the pattern 222 and the pattern 222 are provided, the resolution of the transfer is further improved if the light blocking plate 802 has four openings. At this time, the light intensity distribution 312 on the pupil 31 is obtained. However, like pattern 223, 45
When the pattern in the degree direction is included, the light shielding plate 801 is used so that the transfer resolution does not depend on the pattern direction.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】「図8」の遮光板80
1、遮光板802はインテグレータレンズ13に入射す
る光束の一部だけを透過させるものであり、水銀ランプ
を出射する光の利用効率は、1/5〜1/3と悪い。こ
の結果、露光時間の増大を招き、露光装置のスループッ
トの低下につながる。また、露光時間中は、ウェハ4は
静止している必要があるが、露光時間の増加につれ、露
光中の装置振動の影響を受け易くなり、転写精度が劣化
する。
The light shielding plate 80 of FIG. 8 is to be solved.
1. The light shielding plate 802 transmits only a part of the light flux incident on the integrator lens 13, and the utilization efficiency of the light emitted from the mercury lamp is poor at 1/5 to 1/3. As a result, the exposure time is increased and the throughput of the exposure apparatus is reduced. Further, the wafer 4 needs to be stationary during the exposure time, but as the exposure time increases, the wafer 4 is more likely to be affected by the vibration of the apparatus during the exposure, and the transfer accuracy deteriorates.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】集光光学要素を設けるこ
とにより、水銀ランプから照射された光を遮蔽すること
なく、照明光を所望の位置に集光する。輪帯状および4
箇所に集光する集光光学系の例を「図2」、「図3」お
よび「図4」、「図5」により説明する。「図2」のキ
ノフォーム811は周辺になるほどピッチが粗くなる回
折型レンズを示す。キノフォーム811の表面形状d1
(r1)は「数3」によって表すことができる。
By providing a condensing optical element, the illumination light is condensed at a desired position without blocking the light emitted from the mercury lamp. Annulus and 4
An example of a condensing optical system that condenses light at a location will be described with reference to "FIG. 2", "FIG. 3", "FIG. 4", and "FIG. 5". The kinoform 811 in FIG. 2 shows a diffractive lens in which the pitch becomes coarser toward the periphery. Surface shape d1 of kinoform 811
(R1) can be represented by "Equation 3".

【0018】[0018]

【数3】 [Equation 3]

【0019】ここに、r1は中心からの距離、λは照明
光の波長、f1はキノフォーム811から集光位置まで
の距離、R1は光軸から集光位置までの距離、mは1以
上の整数であり、dmaxはキノフォーム811の最大
厚さであり、キノフォーム811の屈折率をn1とする
と、
Here, r1 is the distance from the center, λ is the wavelength of the illumination light, f1 is the distance from the kinoform 811 to the focusing position, R1 is the distance from the optical axis to the focusing position, and m is 1 or more. Is an integer, dmax is the maximum thickness of the kinoform 811, and the refractive index of the kinoform 811 is n1,

【0020】[0020]

【数4】 [Equation 4]

【0021】で表すことができる。Can be expressed as

【0022】また、整数mの範囲は、キノフォーム81
1に入射する平行光束911の径をD1とすると、次式
で表すことができる。
The range of the integer m is kinoform 81.
If the diameter of the parallel light flux 911 entering 1 is D1, it can be expressed by the following equation.

【0023】[0023]

【数5】 [Equation 5]

【0024】このキノフォーム811により、平行光束
911は半径R1の輪帯形状912に集光される。
By this kinoform 811, the parallel light flux 911 is condensed into an annular shape 912 having a radius R1.

【0025】R1/f1が小さい場合、「数3」で決定
される表面形状が実現できれば、理論上ほぼ100%の
効率が達成できる。なお、輪帯状に集光するの集光光学
要素を「図3」に示すように周辺になるほど厚みが増加
する屈折型素子812を用いても良い。
When R1 / f1 is small, if the surface shape determined by "Equation 3" can be realized, theoretically an efficiency of almost 100% can be achieved. A condensing optical element for condensing light in an annular shape may be a refraction element 812 whose thickness increases toward the periphery as shown in FIG.

【0026】表面の断面プロファイルの曲率半径r2は
「数6」によって表すことができる。
The radius of curvature r2 of the cross-sectional profile of the surface can be expressed by "Equation 6".

【0027】[0027]

【数6】 [Equation 6]

【0028】ここに、f2は屈折型素子812から集光
位置までの距離、n2は屈折型レンズ812の屈折率、
である。光軸を中心とする半径R2の輪帯形状913に
集光する場合、曲率半径r2の中心を光軸からR2の位
置に設定する。
Here, f2 is the distance from the refractive element 812 to the condensing position, n2 is the refractive index of the refractive lens 812,
Is. When the light is focused on the annular shape 913 having a radius R2 with the optical axis as the center, the center of the radius of curvature r2 is set at a position R2 from the optical axis.

【0029】次に「図4」、「図5」により、平行光束
を4箇所に集光する方法について述べる。
Next, referring to FIGS. 4 and 5, a method for converging parallel light beams at four points will be described.

【0030】「図4」の位相ホログラム821は4つの
同心円状の位相ホログラムで構成されている。「図5」
の位相ホログラム要素831は位相ホログラム821の
構成要素であり、回折型レンズの一種である。中心から
の距離をr3とすると、位相パターン部832(平面図
の白抜き部分、断面図の斜線部分)の領域は次式で表す
ことができる。
The phase hologram 821 shown in FIG. 4 is composed of four concentric phase holograms. "Figure 5"
The phase hologram element 831 is a constituent element of the phase hologram 821 and is a kind of diffractive lens. If the distance from the center is r3, the area of the phase pattern portion 832 (white portion in the plan view, shaded portion in the cross-sectional view) can be expressed by the following equation.

【0031】[0031]

【数7】 [Equation 7]

【0032】ここに、kは0以上の整数である。Here, k is an integer of 0 or more.

【0033】また、位相パターン部832の厚さd3は
位相パターン部832の材質の屈折率をn3とすると、
Further, the thickness d3 of the phase pattern portion 832 is defined by the refractive index n3 of the material of the phase pattern portion 832.

【0034】[0034]

【数8】 [Equation 8]

【0035】で与えられる。ただし、λは照明光の波長
である。
Is given by However, λ is the wavelength of the illumination light.

【0036】例えば、集光面822上の座標(a,
a),(−a,a),(−a,−a),(a,−a)に
集光する場合は、位相ホログラム要素831の中心がそ
れぞれの座標に対応するように配置し、位相ホログラム
821を構成すれば良い。位相ホログラム821の平面
図の黒の部分は位相パターンのない部分、白の部分は位
相パターンのある部分を示す。この位相ホログラム82
1の効率は40%程度である。なお、効率は落ちるが、
位相ホログラム821平面図の黒部分を遮光部、白部分
を透過部とするゾーンプレートで構成しても良い。
For example, the coordinates (a,
a), (-a, a), (-a, -a), (a, -a), the phase hologram element 831 is arranged so that the center thereof corresponds to each coordinate, and The hologram 821 may be configured. In the plan view of the phase hologram 821, the black portion shows a portion without a phase pattern, and the white portion shows a portion with a phase pattern. This phase hologram 82
The efficiency of 1 is about 40%. In addition, although efficiency decreases,
The phase hologram 821 may be configured by a zone plate having a black portion as a light shielding portion and a white portion as a transmitting portion in the plan view.

【0037】また、位相ホログラム要素831を「図
2」と同様な表面が鋸状のキノフォームとしても良い。
The phase hologram element 831 may be a sawtooth-shaped kinoform similar to that shown in FIG.

【0038】[0038]

【作用】上記のような集光光学要素を用いれば、照明光
を所望の位置に集光することができ、照明光利用効率を
大幅に向上させることが可能となり、変形照明を用いた
場合の露光時間の増加を防ぐことができる。
If the condensing optical element as described above is used, the illuminating light can be condensed at a desired position, and the utilization efficiency of the illuminating light can be significantly improved. It is possible to prevent an increase in exposure time.

【0039】[0039]

【実施例】「図1」を用いて本発明の1実施例を説明す
る。
EXAMPLE One example of the present invention will be described with reference to FIG.

【0040】水銀ランプを出射した照明光は、コリメー
トレンズ70により、平行光となり、波長選択フィルタ
16により、露光に必要な波長だけが透過し、集光光学
要素80に入射する。集光光学要素に「図2」のキノフ
ォーム811を用いた場合照明光束は輪帯状にインテグ
レータレンズ13の前面に集光される。この時、キノフ
ォーム811通過後の照明光束の中心光線921をイン
プットレンズ71によって、インテグレータレンズ前面
131に垂直に入射させる。これは、マスク2上で均一
な照度分布を得るために必要である。
The illumination light emitted from the mercury lamp is collimated by the collimator lens 70, is transmitted through the wavelength selection filter 16 only the wavelength required for exposure, and is incident on the condensing optical element 80. When the kinoform 811 of FIG. 2 is used as the condensing optical element, the illumination luminous flux is condensed on the front surface of the integrator lens 13 in a ring shape. At this time, the central ray 921 of the illumination light flux after passing through the kinoform 811 is made incident vertically on the front surface 131 of the integrator lens by the input lens 71. This is necessary to obtain a uniform illuminance distribution on the mask 2.

【0041】インテグレータレンズ13後面を出射した
照明光はコンデンサレンズ14により、折り曲げミラー
15を介して縮小レンズ瞳31上に集光され、マスク2
上の回路パターンをウェハ4上に輪帯照明により、転写
することができる。なお、集光光学要素に「図4」の位
相ホログラム821を使用する場合はインテグレータレ
ンズ13の前面上の4箇所に集光される。この時はイン
プットレンズ71は必要ない。
The illumination light emitted from the rear surface of the integrator lens 13 is condensed by the condenser lens 14 on the reduction lens pupil 31 via the folding mirror 15, and the mask 2
The above circuit pattern can be transferred onto the wafer 4 by annular illumination. When the phase hologram 821 of FIG. 4 is used as the condensing optical element, it is condensed at four points on the front surface of the integrator lens 13. At this time, the input lens 71 is not necessary.

【0042】「数1」で示したように良好な結像に必要
な最適な照明光入射角θ/2はパターンピッチPによっ
て変える必要がある。そこで、インテグレータレンズ1
3の前面上に集光される光強度分布の形状もパターンに
よって変えなければならない。そこで、保持具53に複
数の集光光学要素を装着し、駆動部52を回転させるこ
とにより、マスク2上のパターンに合わせて最適な集光
光学要素を選択する。なお、キノフォーム811の集光
位置によって中心光線921も変わるため、キノフォー
ム811を変える場合は、インプットレンズ71も変え
る必要がある。そこで、インプットレンズ71はキノフ
ォーム811と共に保持部53に装着し、駆動部52を
駆動することにより、最適なキノフォーム811とイン
プットレンズ71が選択される構成とする。
As shown in "Equation 1", the optimum illumination light incident angle θ / 2 required for good image formation needs to be changed according to the pattern pitch P. Therefore, the integrator lens 1
The shape of the light intensity distribution focused on the front surface of 3 must also be changed according to the pattern. Therefore, a plurality of focusing optical elements are attached to the holder 53, and the driving unit 52 is rotated to select the optimal focusing optical element according to the pattern on the mask 2. Since the central ray 921 also changes depending on the condensing position of the kinoform 811, if the kinoform 811 is changed, the input lens 71 also needs to be changed. Therefore, the input lens 71 is attached to the holding part 53 together with the kinoform 811, and the driving part 52 is driven to select the optimum kinoform 811 and the input lens 71.

【0043】次に「図2」のキノフォーム811の製造
法を「図9」を用いて説明する。
Next, the manufacturing method of the kinoform 811 shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG.

【0044】本製造方法では「図2」のキノフォーム8
11の表面形状を4段の階段形状で近似する。ステップ
1、2では「エス・ピー・アイ・イー第1211巻19
90年125貢〜136貢(SPIE,Vol.121
1,1990,125−136)]に記載されている方
法を応用する。まず、ステップ1により半導体製造プロ
セスに用いられているリソグラフィプロセスと同様に、
耐エッチング性の感光材の塗布されたシリコン基板62
1上に第1のマスク611のパターンを転写、現像後、
エッチングする。
In this manufacturing method, the kinoform 8 shown in FIG. 2 is used.
The surface shape of 11 is approximated by a four-step staircase shape. In steps 1 and 2, "SP I E Vol. 1211 19"
1990 tributes 125 to 136 (SPIE, Vol. 121
1, 1990, 125-136)]. First, similar to the lithography process used in the semiconductor manufacturing process in step 1,
Silicon substrate 62 coated with an etching resistant photosensitive material
After the pattern of the first mask 611 is transferred onto the No. 1 and developed,
Etching.

【0045】次に、ステップ2で、第2のマスクパター
ン612を用い、ステップ1と同様のプロセスにより4
段の階段状の表面形状をもつシリコンマスタ622を製
作する。
Next, in step 2, the second mask pattern 612 is used and the same process as in step 1 is carried out to 4
A silicon master 622 having a stepped surface shape is manufactured.

【0046】ステップ3により、化学反応あるいは、ス
パッタリングのような物理的方法でシリコン基板622
の表面に、例えば、金や銀等の導電性薄膜630を形成
する。
According to step 3, the silicon substrate 622 is formed by a chemical reaction or a physical method such as sputtering.
A conductive thin film 630 such as gold or silver is formed on the surface of the.

【0047】次にステップ4で、導電性薄膜630の上
にニッケルを電気めっきにより堆積させ、金型640を
形成する。金型640は導電性薄膜630、シリコンマ
スタ622から離型される。
Next, in step 4, nickel is deposited on the conductive thin film 630 by electroplating to form a mold 640. The mold 640 is released from the conductive thin film 630 and the silicon master 622.

【0048】ステップ5では、金型640とガラス基板
650の間に紫外線硬化樹脂660を挿入し、ガラス基
板側から紫外線を一定時間照射し、紫外線硬化樹脂66
0を硬化させる。
In step 5, an ultraviolet curable resin 660 is inserted between the mold 640 and the glass substrate 650, and ultraviolet rays are irradiated from the glass substrate side for a certain period of time, so that the ultraviolet curable resin 66 is irradiated.
Cure 0.

【0049】ステップ6で紫外線硬化樹脂660を金型
640から離型し、キノフォーム811が得られる。キ
ノフォーム811の表面形状を4段の階段で近似すると
光の利用効率は81%となるが、使用するマスクの数を
3枚、4枚と増やすと、8段近似、16段近似の形状が
得られ、この時の光の利用効率はそれぞれ、95%、9
9%へと増加させることができる。
In step 6, the UV curable resin 660 is released from the mold 640 to obtain the kinoform 811. When the surface shape of the kinoform 811 is approximated by 4 steps, the light utilization efficiency is 81%. However, if the number of masks used is increased to 3 and 4, the shapes of 8 steps and 16 steps are approximated. The light utilization efficiency at this time was 95% and 9 respectively.
It can be increased to 9%.

【0050】一般に、k枚のマスクを用い、M=2k段
の階段で「数6」を近似する場合、光の利用効率ηは
「数9」で表せることが知られている。
In general, it is known that the light use efficiency η can be expressed by “Equation 9” when approximating “Equation 6” by M = 2k steps using k masks.

【0051】[0051]

【数9】 [Equation 9]

【0052】また、シリコンマスタ622を製作する上
で、「O Plus E 1989年3月号104頁ー111
頁」に開示されているように、電子線描画装置の露光量
を制御しながら描画することにより、シリコン基板上に
直接、「数3」の形状を形成しても良い。しかし、この
場合は、複数のマスクを使用する上記の方法に比べて、
露光に要する時間が大幅に増加する。
In addition, in manufacturing the silicon master 622, "O Plus E March 1989, p. 104-111.
As described in "Page", the shape of "Equation 3" may be formed directly on the silicon substrate by drawing while controlling the exposure amount of the electron beam drawing apparatus. But in this case, compared to the above method using multiple masks,
The time required for exposure is significantly increased.

【0053】「図4」の位相ホログラム821も1枚の
マスクを使用し、「図8」と同様な方法で製作すること
ができる。「図3」の屈折型素子812は、ガラス材を
ダイヤモンド旋盤で切削するか、射出成形によって製作
することができる。
The phase hologram 821 of "FIG. 4" can also be manufactured by using a single mask in the same manner as in "FIG. 8". The refraction element 812 of FIG. 3 can be manufactured by cutting a glass material with a diamond lathe or by injection molding.

【0054】[0054]

【発明の効果】本発明によれば、照明光を所望の位置に
集光することができ、照明光利用効率を大幅に向上させ
ることが可能となり、変形照明を用いた場合の露光時間
の増加を防ぐことができる。また、露光時間の増加にと
もなう、振動の影響も受けにくくなる。
According to the present invention, the illumination light can be focused at a desired position, the efficiency of utilization of the illumination light can be greatly improved, and the exposure time when the modified illumination is used is increased. Can be prevented. Further, it is less likely to be affected by vibration as the exposure time increases.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の露光装置の一実施例FIG. 1 shows an embodiment of an exposure apparatus of the present invention

【図2】キノフォームの説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of kinoform.

【図3】屈折型素子の説明図FIG. 3 is an explanatory view of a refraction type element.

【図4】位相ホログラムの説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of a phase hologram.

【図5】位相ホログラム要素の説明図FIG. 5 is an explanatory diagram of a phase hologram element.

【図6】垂直入射の照明光の結像への寄与FIG. 6 Contribution of vertically incident illumination light to image formation

【図7】1次回折角の半分で入射する照明光の結像への
寄与
FIG. 7: Contribution of illumination light incident at half the first-order diffraction angle to image formation

【図8】変形照明対応の従来の露光装置FIG. 8: Conventional exposure apparatus compatible with modified illumination

【図9】キノフォームおよび位相ホログラムの製作方法FIG. 9: Method for manufacturing kinoform and phase hologram

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…マスク、 3…縮小レンズ、 4…ウェハ、 11
…水銀ランプ、 12…放物面鏡、 13…インテグレ
ータレンズ、 14…コンデンサレンズ、 15…折り
曲げミラー、 16…波長選択フィルタ、 31…縮小
レンズ瞳、52…駆動部、 53…保持具、 70…コ
リメートレンズ、 71…インプットレンズ、 811
…キノフォーム、 921…照明光束の中心光線
2 ... Mask, 3 ... Reduction lens, 4 ... Wafer, 11
... mercury lamp, 12 ... parabolic mirror, 13 ... integrator lens, 14 ... condenser lens, 15 ... folding mirror, 16 ... wavelength selection filter, 31 ... reduction lens pupil, 52 ... drive unit, 53 ... holder, 70 ... Collimating lens, 71 ... Input lens, 811
... Kinoform, 921 ... Central ray of illumination luminous flux

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】マスクに形成された回路パターンを感光基
板上に投影する投影光学系と光源からの照明光で、前記
マスクをほぼ一様に照明する照明光学系を備えた露光装
置において、前記照明光を所望の領域に集光する集光光
学要素を具備することを特徴とする露光装置。
1. An exposure apparatus comprising: a projection optical system for projecting a circuit pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate; and an illumination optical system for illuminating the mask substantially uniformly with illumination light from a light source. An exposure apparatus comprising a condensing optical element for condensing illumination light in a desired area.
【請求項2】前記所望の領域は、前記照明光学系の光軸
から離れた複数点または環状の領域であることを特徴と
する特許請求第1項記載の露光装置。
2. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the desired area is a plurality of points or a ring-shaped area apart from the optical axis of the illumination optical system.
【請求項3】前記集光光学要素は回折型レンズで構成さ
れることを特徴とする特許請求第2項記載の露光装置。
3. The exposure apparatus according to claim 2, wherein the condensing optical element is composed of a diffractive lens.
【請求項4】前記回折型レンズは前記照明光学系光軸か
ら離れるに従い、ピッチが粗くなることを特徴とする特
許請求第3項記載の露光装置。
4. The exposure apparatus according to claim 3, wherein the pitch of the diffractive lens becomes coarser as the distance from the optical axis of the illumination optical system increases.
【請求項5】前記回折型レンズは表面形状が鋸型のキノ
フォームであることを特徴とする特許請求第3項記載の
露光装置。
5. The exposure apparatus according to claim 3, wherein the diffractive lens is a sawtooth type kinoform.
【請求項6】前記キノフォームは2k(kは1以上の整
数)段の階段状の表面形状をもつことを特徴とする特許
請求第5項記載の露光装置。
6. The exposure apparatus according to claim 5, wherein the kinoform has a stepped surface shape of 2k steps (k is an integer of 1 or more).
【請求項7】前記回折型レンズは複数の位相ホログラム
で構成されることを特徴とする特許請求第3項記載の露
光装置。
7. The exposure apparatus according to claim 3, wherein the diffractive lens is composed of a plurality of phase holograms.
【請求項8】前記回折型レンズは透過部と遮光部をもつ
複数のゾーンプレートで構成されることを特徴とする特
許請求第3項記載の露光装置。
8. The exposure apparatus according to claim 3, wherein the diffractive lens is composed of a plurality of zone plates having a transmissive portion and a light shielding portion.
【請求項9】前記集光光学要素は、中心が回転軸上にな
い円弧を回転軸回りに回転させることによって表面形状
が形成される屈折型レンズであることを特徴とする特許
請求第2項記載の露光装置。
9. The condensing optical element is a refraction type lens whose surface shape is formed by rotating an arc whose center is not on the rotation axis around the rotation axis. The exposure apparatus described.
【請求項10】前記照明光学系は、照明光源と照明光束
を平行光にするコリメートレンズとインテグレータレン
ズと前記集光光学要素と光束の中心を該インテグレータ
レンズに垂直に入射させるためのインプットレンズとイ
ンテグレータレンズ後面を縮小レンズ瞳上に結像するコ
ンデンサレンズと前記集光光学要素を選択する選択手段
を具備することを特徴とする特許請求第2項記載の露光
装置。
10. The illumination optical system comprises an illumination light source, a collimator lens for collimating an illumination light beam, an integrator lens, an input lens for causing the focusing optical element and the center of the light beam to enter the integrator lens vertically. 3. An exposure apparatus according to claim 2, further comprising a condenser lens for forming an image of the rear surface of the integrator lens on a reduction lens pupil and a selection unit for selecting the condensing optical element.
【請求項11】前記集光光学要素は、前記コリメートレ
ンズとインテグレータレンズの間に設置されることを特
徴とする特許請求第10項記載の露光装置。
11. The exposure apparatus according to claim 10, wherein the condensing optical element is installed between the collimator lens and the integrator lens.
【請求項12】前記回折型レンズの製造法において、複
数または1枚のマスクを用いて階段状または単一段差の
表面形状をもつシリコンマスタを製作するシリコンマス
タ製作工程と該シリコンマスタ上に導電性薄膜を形成す
る導電性薄膜形成工程と該導電性薄膜上に鋳型を形成す
る鋳型形成工程と該鋳型を用いてガラス基板上に前記回
折型レンズを成形する回折型レンズ形成工程からなるこ
とを特徴とする回折型レンズの製造法。
12. In the method of manufacturing a diffraction type lens, a silicon master manufacturing process for manufacturing a silicon master having a stepped shape or a single stepped surface shape by using a plurality of or one mask, and conductive on the silicon master. A conductive thin film forming step of forming a conductive thin film, a mold forming step of forming a mold on the conductive thin film, and a diffractive lens forming step of molding the diffractive lens on a glass substrate using the mold. A method of manufacturing a characteristic diffractive lens.
【請求項13】前記鋳型形成工程はニッケルの電気めっ
きであることを特徴とする特許請求第12項記載の回折
型レンズ製造方法。
13. The method of manufacturing a diffractive lens according to claim 12, wherein the mold forming step is electroplating of nickel.
【請求項14】前記回折型レンズ形成工程は、前記鋳型
と前記ガラス基板の間に紫外線硬化樹脂を挿入し、紫外
線を照射して前記回折型レンズを硬化することを特徴と
する特許請求第12項記載の回折型レンズ製造方法。
14. The diffractive lens forming step comprises: inserting an ultraviolet curable resin between the mold and the glass substrate and irradiating ultraviolet rays to cure the diffractive lens. A method for manufacturing a diffractive lens according to the item.
【請求項15】前記マスクに形成された回路パターンに
応じて複数の前記集光光学要素の中から最適な前記集光
光学要素を前記選択手段により選択し、前記照明光を前
記所望の領域に集光することにより、感光材の塗布され
た基板上に露光を行う露光方法。
15. The optimum condensing optical element is selected from the plurality of condensing optical elements by the selecting means according to the circuit pattern formed on the mask, and the illumination light is directed to the desired area. An exposure method of exposing a substrate coated with a photosensitive material by focusing light.
【請求項16】特許請求第15項記載の露光方法を用い
て製造された半導体装置。
16. A semiconductor device manufactured by using the exposure method according to claim 15. Description:
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