JPH07211621A - 投影露光装置及びこれを用いたデバイス製造方法 - Google Patents
投影露光装置及びこれを用いたデバイス製造方法Info
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 投影光学系内に集光するレーザ光のエネルギ
ー密度を軽減させること。 【構成】 レチクル上のパターンをウエハー上に投影す
る投影光学系と、レチクルのパターンを照明する照明系
を有し、前記照明系は光源としてのレーザ光源と、前記
レーザ光源の光束から２次光源を形成するオプティカル
インテグレータと、前記２次光源からの光束で前記第１
物体面を照明するコンデンサーレンズとから構成され、
前記オプティカルインテグレータは、直交する２つの方
向で、後側焦点位置が光軸方向に互いに所定距離だけ離
れた位置に存在する様に配置された複数のレンズから構
成され、前記コンデンサー光学系を介して前前記２方向
に関して光軸方向の異なる位置に前記レーザ光源の光束
を集光する。
ー密度を軽減させること。 【構成】 レチクル上のパターンをウエハー上に投影す
る投影光学系と、レチクルのパターンを照明する照明系
を有し、前記照明系は光源としてのレーザ光源と、前記
レーザ光源の光束から２次光源を形成するオプティカル
インテグレータと、前記２次光源からの光束で前記第１
物体面を照明するコンデンサーレンズとから構成され、
前記オプティカルインテグレータは、直交する２つの方
向で、後側焦点位置が光軸方向に互いに所定距離だけ離
れた位置に存在する様に配置された複数のレンズから構
成され、前記コンデンサー光学系を介して前前記２方向
に関して光軸方向の異なる位置に前記レーザ光源の光束
を集光する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばＩＣやＬＳＩ等
の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイスや液晶パネ
ル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイスを製造す
るために使用される投影露光装置及び該投影露光装置を
用いて前記各種デバイスを製造するデバイス製造方法に
関するものである。
の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイスや液晶パネ
ル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイスを製造す
るために使用される投影露光装置及び該投影露光装置を
用いて前記各種デバイスを製造するデバイス製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイスの高集
積化がますます加速度を増しており、これに伴う半導体
ウエハーの微細加工技術の進展も著しい。この微細加工
技術の中心をなす投影露光技術は、現在、０．５μｍ以
下の寸法の像を形成するべく解像度の向上が図られてい
る。解像度の向上は、露光装置の投影光学系は高ＮＡ化
や露光光の短波長化を行なう事によって対応している。
積化がますます加速度を増しており、これに伴う半導体
ウエハーの微細加工技術の進展も著しい。この微細加工
技術の中心をなす投影露光技術は、現在、０．５μｍ以
下の寸法の像を形成するべく解像度の向上が図られてい
る。解像度の向上は、露光装置の投影光学系は高ＮＡ化
や露光光の短波長化を行なう事によって対応している。
【０００３】露光光の波長が短くなると、硝材の透過率
が悪くなるため、投影光学系に使用できる硝材の種類が
極めて少なくなる。硝材の種類が少ない場合には硝材学
系の色収差の補正が難しくなるため、色収差の影響が無
視出来る程度に光源の波長幅を狭くする必要がある。例
えば、３００ｎｍ以下の波長を光源とする投影光学系で
は、硝材が石英や蛍石に限られるために、光源としては
波長幅の狭いレーザが使用されている。
が悪くなるため、投影光学系に使用できる硝材の種類が
極めて少なくなる。硝材の種類が少ない場合には硝材学
系の色収差の補正が難しくなるため、色収差の影響が無
視出来る程度に光源の波長幅を狭くする必要がある。例
えば、３００ｎｍ以下の波長を光源とする投影光学系で
は、硝材が石英や蛍石に限られるために、光源としては
波長幅の狭いレーザが使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとしている課題】レーザを光源とす
る場合、レーザからのレーザ光は指向性が良いために、
投影光学系の瞳面にはレーザ光の集光した１個から複数
個のスポットが形成される。集光したスポットはエネル
ギー密度が非常に高く、この位置に光学部材が置かれた
場合には、レーザスポットにより硝材やコーティングが
破壊されたり、長期間の照射によってダメージを受け、
硝材の透過率が劣化したり、コーティングの特性が変化
するという問題がある。
る場合、レーザからのレーザ光は指向性が良いために、
投影光学系の瞳面にはレーザ光の集光した１個から複数
個のスポットが形成される。集光したスポットはエネル
ギー密度が非常に高く、この位置に光学部材が置かれた
場合には、レーザスポットにより硝材やコーティングが
破壊されたり、長期間の照射によってダメージを受け、
硝材の透過率が劣化したり、コーティングの特性が変化
するという問題がある。
【０００５】このような問題を避けるために、従来は、
レーザを光源とする場合には、投影光学系の瞳面の近傍
にレンズや凹面鏡を配置しないような構成にしている。
レーザを光源とする場合には、投影光学系の瞳面の近傍
にレンズや凹面鏡を配置しないような構成にしている。
【０００６】しかしながら、高解像力化のために光学系
のＮＡが大きくなったり、画面サイズが大きくなったり
して、光学系に構成されるレンズの枚数が増えると、瞳
面近傍に光学部材を配置しない空間を設けることが難し
くなってくる。
のＮＡが大きくなったり、画面サイズが大きくなったり
して、光学系に構成されるレンズの枚数が増えると、瞳
面近傍に光学部材を配置しない空間を設けることが難し
くなってくる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、光学系
内に集光するレーザ光のエネルギー密度を軽減させるこ
とが可能な、投影露光装置及びこれを用いたデバイス製
造方法を提供することである。
内に集光するレーザ光のエネルギー密度を軽減させるこ
とが可能な、投影露光装置及びこれを用いたデバイス製
造方法を提供することである。
【０００８】本発明の投影露光装置及びこれを用いたデ
バイス製造方法の第１の形態は、前記目的を達成すべ
く、第１物体面上のパターンを第２物体面上に投影する
投影光学系と前記第１物体面上のパターンを照明する照
明系を有し、前記照明系は、光源としてのレーザ光源
と、該レーザ光源からの光束で前記第１物体面を照明す
ると共に前記投影光学系の光軸方向の異なる複数の位置
に前記レーザ光源からの光束を集光せしめる照明光学系
とを有することを特徴としており、該レーザ光源からの
光束で前記第１物体面を照明すると共に前記投影光学系
の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源からの
光束を集光せしめる照明光学系を有することにより、瞳
面近傍でレーザ光が点状のスポットを形成しないように
してレーザ光のエネルギ密度を軽減せしめ、これにより
装置の耐久性を高めている。
バイス製造方法の第１の形態は、前記目的を達成すべ
く、第１物体面上のパターンを第２物体面上に投影する
投影光学系と前記第１物体面上のパターンを照明する照
明系を有し、前記照明系は、光源としてのレーザ光源
と、該レーザ光源からの光束で前記第１物体面を照明す
ると共に前記投影光学系の光軸方向の異なる複数の位置
に前記レーザ光源からの光束を集光せしめる照明光学系
とを有することを特徴としており、該レーザ光源からの
光束で前記第１物体面を照明すると共に前記投影光学系
の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源からの
光束を集光せしめる照明光学系を有することにより、瞳
面近傍でレーザ光が点状のスポットを形成しないように
してレーザ光のエネルギ密度を軽減せしめ、これにより
装置の耐久性を高めている。
【０００９】本発明の投影露光装置及びこれを用いたデ
バイス製造方法の第２の形態は、前記目的を達成し且つ
照度むらを無くすべく、第１物体面上のパターンを第２
物体面上に投影する投影光学系と前記第１物体面上のパ
ターンを照明する照明系を有し、前記照明系は光源とし
てのレーザ光源と、前記レーザ光源の光束から２次光源
を形成するオプティカルインテグレータと、前記２次光
源からの光束で前記第１物体面を照明すると共に前記２
次光源を異なる２方向に関して光軸方向の異なる位置に
結像せしめるコンデンサー光学系とを有することを特徴
としており、前記２次光源からの光束で前記第１物体面
を照明すると共に前記２次光源を異なる２方向に関して
光軸方向の異なる位置に結像せしめるコンデンサー光学
系とを有することにより、前記オプティカルインテグレ
ータの２次光源からの光束で前記第１物体面を照明する
ので第１物体面を均一な照度で照明でき、且つ瞳面近傍
でレーザ光が点状のスポットを形成しないようにしてレ
ーザ光のエネルギ密度を軽減せしめ、これにより装置の
耐久性を高めている。
バイス製造方法の第２の形態は、前記目的を達成し且つ
照度むらを無くすべく、第１物体面上のパターンを第２
物体面上に投影する投影光学系と前記第１物体面上のパ
ターンを照明する照明系を有し、前記照明系は光源とし
てのレーザ光源と、前記レーザ光源の光束から２次光源
を形成するオプティカルインテグレータと、前記２次光
源からの光束で前記第１物体面を照明すると共に前記２
次光源を異なる２方向に関して光軸方向の異なる位置に
結像せしめるコンデンサー光学系とを有することを特徴
としており、前記２次光源からの光束で前記第１物体面
を照明すると共に前記２次光源を異なる２方向に関して
光軸方向の異なる位置に結像せしめるコンデンサー光学
系とを有することにより、前記オプティカルインテグレ
ータの２次光源からの光束で前記第１物体面を照明する
ので第１物体面を均一な照度で照明でき、且つ瞳面近傍
でレーザ光が点状のスポットを形成しないようにしてレ
ーザ光のエネルギ密度を軽減せしめ、これにより装置の
耐久性を高めている。
【００１０】本発明の投影露光装置及びこれを用いたデ
バイス製造方法の第３の形態は、前記目的を達成し且つ
照度むらを無くすべく、第１物体面上のパターンを第２
物体面上に投影する投影光学系と、前記第１物体面上の
パターンを照明する照明系を有し、前記照明系は光源と
してのレーザ光源と、前記レーザ光源の光束から２次光
源を形成するオプティカルインテグレータと、前記２次
光源からの光束で前記第１物体面を均一に照明するコン
デンサーレンズとから構成され、前記オプティカルイン
テグレータは、直交する２つの方向で、後側焦点位置が
光軸方向に互いに所定距離だけ離れた位置に存在する様
に配置された複数のレンズから構成され、前記コンデン
サー光学系を介して前前記２方向に関して光軸方向の異
なる位置に前記レーザ光源の光束を集光することを特徴
としており、前記オプティカルインテグレータを、直交
する２つの方向で、後側焦点位置が光軸方向に互いに所
定距離だけ離れた位置に存在する様に配置された複数の
レンズから構成して前記コンデンサー光学系を介して前
前記２方向に関して光軸方向の異なる位置に前記レーザ
光源の光束を集光することにより、前記オプティカルイ
ンテグレータの２次光源からの光束で前記第１物体面を
照明するので第１物体面を均一な照度で照明でき、瞳面
近傍でレーザ光が点状のスポットを形成しないようにし
てレーザ光のエネルギ密度を軽減せしめ、これにより装
置の耐久性を高めている。また前記オプティカルインテ
グレータの２次光源を形作る複数の光源の形状が線状を
なすので、スリット上の照明光を形成するのに効果があ
る。
バイス製造方法の第３の形態は、前記目的を達成し且つ
照度むらを無くすべく、第１物体面上のパターンを第２
物体面上に投影する投影光学系と、前記第１物体面上の
パターンを照明する照明系を有し、前記照明系は光源と
してのレーザ光源と、前記レーザ光源の光束から２次光
源を形成するオプティカルインテグレータと、前記２次
光源からの光束で前記第１物体面を均一に照明するコン
デンサーレンズとから構成され、前記オプティカルイン
テグレータは、直交する２つの方向で、後側焦点位置が
光軸方向に互いに所定距離だけ離れた位置に存在する様
に配置された複数のレンズから構成され、前記コンデン
サー光学系を介して前前記２方向に関して光軸方向の異
なる位置に前記レーザ光源の光束を集光することを特徴
としており、前記オプティカルインテグレータを、直交
する２つの方向で、後側焦点位置が光軸方向に互いに所
定距離だけ離れた位置に存在する様に配置された複数の
レンズから構成して前記コンデンサー光学系を介して前
前記２方向に関して光軸方向の異なる位置に前記レーザ
光源の光束を集光することにより、前記オプティカルイ
ンテグレータの２次光源からの光束で前記第１物体面を
照明するので第１物体面を均一な照度で照明でき、瞳面
近傍でレーザ光が点状のスポットを形成しないようにし
てレーザ光のエネルギ密度を軽減せしめ、これにより装
置の耐久性を高めている。また前記オプティカルインテ
グレータの２次光源を形作る複数の光源の形状が線状を
なすので、スリット上の照明光を形成するのに効果があ
る。
【００１１】本発明の投影露光装置及びこれを用いたデ
バイス製造方法の第４の形態は、前記目的を達成し且つ
結像性能に低下させない走査型露光装置を提供すべく、
第１物体面上のパターンを第２物体面上に投影する投影
光学系と前記第１物体面上のパターンを照明する照明系
を有し、前記照明系は、光源としてのレーザ光源と、該
レーザ光源からの光束で前記第１物体面を照明すると共
に前記投影光学系の光軸方向の異なる複数の位置に前記
レーザ光源からの光束を集光せしめる照明光学系とを有
し、走査方向に直交する方向を含む関するレーザ光源か
らの光束の集光位置を投影光学系の瞳面の位置に、前記
走査方向を含む平面に関するレーザ光源からの光束の集
光位置を投影光学系の瞳面の位置からずらしている走査
型の投影露光装置であり、走査方向を含む平面内では、
レーザ光源からの光束の集光位置が投影光学系の瞳面か
らずれ、照明光束（結像光束）が像高に依存して偏る
（傾く）ことになるが、投影光学系の光軸近傍（走査方
向に関して光軸を挟む前後で）走査露光を行なうことに
より走査方向の照明光束の偏りが平均化されることにな
り、偏りのない光束での露光が可能になる。
バイス製造方法の第４の形態は、前記目的を達成し且つ
結像性能に低下させない走査型露光装置を提供すべく、
第１物体面上のパターンを第２物体面上に投影する投影
光学系と前記第１物体面上のパターンを照明する照明系
を有し、前記照明系は、光源としてのレーザ光源と、該
レーザ光源からの光束で前記第１物体面を照明すると共
に前記投影光学系の光軸方向の異なる複数の位置に前記
レーザ光源からの光束を集光せしめる照明光学系とを有
し、走査方向に直交する方向を含む関するレーザ光源か
らの光束の集光位置を投影光学系の瞳面の位置に、前記
走査方向を含む平面に関するレーザ光源からの光束の集
光位置を投影光学系の瞳面の位置からずらしている走査
型の投影露光装置であり、走査方向を含む平面内では、
レーザ光源からの光束の集光位置が投影光学系の瞳面か
らずれ、照明光束（結像光束）が像高に依存して偏る
（傾く）ことになるが、投影光学系の光軸近傍（走査方
向に関して光軸を挟む前後で）走査露光を行なうことに
より走査方向の照明光束の偏りが平均化されることにな
り、偏りのない光束での露光が可能になる。
【００１２】本発明の投影露光装置及びこれを用いたデ
バイス製造方法の第５の形態は、前記目的を達成し且つ
照度むらを生じず結像性能に低下させない走査型露光装
置を提供すべく、前記第３の形態において前記直交する
２つの方向で後側焦点位置が光軸方向に互いに所定距離
だけ離れた位置に存在する様に配置された複数のレンズ
から構成されたオプティカルインテグレータの走査方向
と直交する方向の後側焦点位置が前記投影光学系の瞳面
と光学的に共役関係になり且つ前記走査方向の後側焦点
位置が前記投影光学系の瞳面と光学的に非共役関係にな
る位置に配置される走査型の投影露光装置であり、走査
方向を含む平面内では、オプティカルインテグレータが
形成する２次光源の結像位置が投影光学系の瞳面からず
れ、照明光束（結像光束）が像高に依存して偏る（傾
く）ことになるが、投影光学系の光軸近傍（走査方向に
関して光軸を挟む前後で）走査露光を行なうことにより
走査方向の照明光束の偏りが平均化されることになり、
偏りのない光束での露光が可能になる。
バイス製造方法の第５の形態は、前記目的を達成し且つ
照度むらを生じず結像性能に低下させない走査型露光装
置を提供すべく、前記第３の形態において前記直交する
２つの方向で後側焦点位置が光軸方向に互いに所定距離
だけ離れた位置に存在する様に配置された複数のレンズ
から構成されたオプティカルインテグレータの走査方向
と直交する方向の後側焦点位置が前記投影光学系の瞳面
と光学的に共役関係になり且つ前記走査方向の後側焦点
位置が前記投影光学系の瞳面と光学的に非共役関係にな
る位置に配置される走査型の投影露光装置であり、走査
方向を含む平面内では、オプティカルインテグレータが
形成する２次光源の結像位置が投影光学系の瞳面からず
れ、照明光束（結像光束）が像高に依存して偏る（傾
く）ことになるが、投影光学系の光軸近傍（走査方向に
関して光軸を挟む前後で）走査露光を行なうことにより
走査方向の照明光束の偏りが平均化されることになり、
偏りのない光束での露光が可能になる。
【００１３】本発明の投影露光装置及びこれを用いたデ
バイス製造方法の第６の形態は、前記目的を達成すると
共に結像性能の低下を小さくするべく、第１物体面上の
パターンを第２物体面上に投影する投影光学系と前記第
１物体面上のパターンを照明する照明系を有し、前記照
明系は、光源としてのレーザ光源と、該レーザ光源から
の光束で前記第１物体面を照明すると共に前記投影光学
系の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源から
の光束を集光せしめる照明光学系とを有し、前記照明光
学系は前記投影光学系の瞳面の位置と該瞳面の位置から
光軸方向に離れた他の位置とに前記レーザ光源からの光
束を集光せしめることを特徴としており、該レーザ光源
からの光束で前記第１物体面を照明すると共に前記投影
光学系の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源
からの光束を集光せしめる照明光学系を有することによ
り、瞳面近傍でレーザ光が点状のスポットを形成しない
ようにしてレーザ光のエネルギ密度を軽減せしめ、これ
により装置の耐久性を高め、しかも一方の集光位置を瞳
面に設定することにより結像性能の低下を小さくしてい
る。
バイス製造方法の第６の形態は、前記目的を達成すると
共に結像性能の低下を小さくするべく、第１物体面上の
パターンを第２物体面上に投影する投影光学系と前記第
１物体面上のパターンを照明する照明系を有し、前記照
明系は、光源としてのレーザ光源と、該レーザ光源から
の光束で前記第１物体面を照明すると共に前記投影光学
系の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源から
の光束を集光せしめる照明光学系とを有し、前記照明光
学系は前記投影光学系の瞳面の位置と該瞳面の位置から
光軸方向に離れた他の位置とに前記レーザ光源からの光
束を集光せしめることを特徴としており、該レーザ光源
からの光束で前記第１物体面を照明すると共に前記投影
光学系の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源
からの光束を集光せしめる照明光学系を有することによ
り、瞳面近傍でレーザ光が点状のスポットを形成しない
ようにしてレーザ光のエネルギ密度を軽減せしめ、これ
により装置の耐久性を高め、しかも一方の集光位置を瞳
面に設定することにより結像性能の低下を小さくしてい
る。
【００１４】本発明の投影露光装置及びこれを用いたデ
バイス製造方法の第７の形態は、前記目的を達成すると
共にレーザ光のエネルギ密度をより減少させるべく、第
１物体面上のパターンを第２物体面上に投影する投影光
学系と前記第１物体面上のパターンを照明する照明系を
有し、前記照明系は、光源としてのレーザ光源と、該レ
ーザ光源からの光束で前記第１物体面を照明すると共に
前記投影光学系の光軸方向の異なる複数の位置に前記レ
ーザ光源からの光束を集光せしめる照明光学系とを有
し、該レーザ光源からの光束で前記第１物体面を照明す
ると共に前記投影光学系の光軸方向の異なる複数の位置
に前記レーザ光源からの光束を集光せしめる照明光学系
を有することにより、瞳面近傍でレーザ光が点状のスポ
ットを形成しないようにしてレーザ光のエネルギ密度を
軽減せしめ、これにより装置の耐久性を高め、しかも前
記照明光学系を非点収差を発生せしめる光学系とするこ
とにより前記複数の位置の夫々で前記光源からの光束を
線状に集光せしめてレーザ光のエネルギ密度を更に小さ
くしている。
バイス製造方法の第７の形態は、前記目的を達成すると
共にレーザ光のエネルギ密度をより減少させるべく、第
１物体面上のパターンを第２物体面上に投影する投影光
学系と前記第１物体面上のパターンを照明する照明系を
有し、前記照明系は、光源としてのレーザ光源と、該レ
ーザ光源からの光束で前記第１物体面を照明すると共に
前記投影光学系の光軸方向の異なる複数の位置に前記レ
ーザ光源からの光束を集光せしめる照明光学系とを有
し、該レーザ光源からの光束で前記第１物体面を照明す
ると共に前記投影光学系の光軸方向の異なる複数の位置
に前記レーザ光源からの光束を集光せしめる照明光学系
を有することにより、瞳面近傍でレーザ光が点状のスポ
ットを形成しないようにしてレーザ光のエネルギ密度を
軽減せしめ、これにより装置の耐久性を高め、しかも前
記照明光学系を非点収差を発生せしめる光学系とするこ
とにより前記複数の位置の夫々で前記光源からの光束を
線状に集光せしめてレーザ光のエネルギ密度を更に小さ
くしている。
【００１５】本発明の投影露光装置及びこれを用いたデ
バイス製造方法の第８の形態は、前記第６、第７の形態
において、更に結像性能の低下を小さくすることを目的
とし、前記第１、第２物体を前記レーザー光源からの光
束で走査することにより前記第１物体のパターンの各部
分を順次前記第２物体に投影する装置であって、前記照
明光学系は、前記走査の方向と直交する方向と前記光軸
を含む平面に関して前記瞳面の位置に前記レーザ光源か
らの光束を集光すると共に前記走査の方向と光軸を含む
平面に関して前記瞳面の位置からずれた位置に前記レー
ザ光源からの光束を集光することを特徴としており、結
像性能を低下させずにレーザ光のエネルギ密度を小さく
できる。
バイス製造方法の第８の形態は、前記第６、第７の形態
において、更に結像性能の低下を小さくすることを目的
とし、前記第１、第２物体を前記レーザー光源からの光
束で走査することにより前記第１物体のパターンの各部
分を順次前記第２物体に投影する装置であって、前記照
明光学系は、前記走査の方向と直交する方向と前記光軸
を含む平面に関して前記瞳面の位置に前記レーザ光源か
らの光束を集光すると共に前記走査の方向と光軸を含む
平面に関して前記瞳面の位置からずれた位置に前記レー
ザ光源からの光束を集光することを特徴としており、結
像性能を低下させずにレーザ光のエネルギ密度を小さく
できる。
【００１６】
【実施例】図１と図２は本発明の第１実施例のＩＣやＬ
ＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイスや液
晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイスを
製造するために使用される投影露光装置を示す概略図で
あり、図１、図２において、光軸の方向がＸ軸であり、
図１はＸＹ平面で、図２はＺＸ平面で装置を見た図面で
ある。
ＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイスや液
晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイスを
製造するために使用される投影露光装置を示す概略図で
あり、図１、図２において、光軸の方向がＸ軸であり、
図１はＸＹ平面で、図２はＺＸ平面で装置を見た図面で
ある。
【００１７】図１において、レチクレーザ光源１から射
出されたほぼ平行なレーザ光は、インコヒーレント化部
２に入射しする。インコヒーレント化部２では、レーザ
光源１から射出したレーザ光の形状をオプティカルイン
テグレータ３の形状に合わせて整形すると共に、レーザ
光を分割したり走査することによって、ウエハー８上に
スペックルパターン等干渉縞が発生しないように処理が
行なわれる。インコヒーレント化部２を透過した光束
は、オプティカルインテグレータ３に入射し、オプティ
カルインテグレータ３によって多数の光束に分けられ、
多数の発散光となる。即ちオプティカルインテグレータ
３の光射出面を２次光源とし、２次光源からの多数の発
散光がコンデンサレンズ４に入射しコンデンサレンズ４
によりレチクル５の被照射面上に互いにレチクル５上に
重畳され均一な照明がなされる。
出されたほぼ平行なレーザ光は、インコヒーレント化部
２に入射しする。インコヒーレント化部２では、レーザ
光源１から射出したレーザ光の形状をオプティカルイン
テグレータ３の形状に合わせて整形すると共に、レーザ
光を分割したり走査することによって、ウエハー８上に
スペックルパターン等干渉縞が発生しないように処理が
行なわれる。インコヒーレント化部２を透過した光束
は、オプティカルインテグレータ３に入射し、オプティ
カルインテグレータ３によって多数の光束に分けられ、
多数の発散光となる。即ちオプティカルインテグレータ
３の光射出面を２次光源とし、２次光源からの多数の発
散光がコンデンサレンズ４に入射しコンデンサレンズ４
によりレチクル５の被照射面上に互いにレチクル５上に
重畳され均一な照明がなされる。
【００１８】コンデンサーレンズ４はシリンドリカルレ
ンズ４ａと４ｂから構成されており、ＸＹ平面内におい
てはレンズ４ａは屈折力を有するが、レンズ４ｂはこの
平面内では屈折力がないレンズであり、２次光源からの
光束はＸＹ平面ではコンデンサレンズ４ａによってレチ
クル５の照射面に重畳される。この時、投影光学系６が
テレセントリックな光学系であるとすると、照明の主光
線は、コンデンサレンズ４により平行光となりレチクル
５に入射するとともに、ＸＹ平面内における２次光源像
を投影光学系６に瞳面７に形成する。５はウエハ−８上
に転写される半導体素子の回路パターンが描かれたレチ
クルであり、投影光学系６によりウエハー８に回路パタ
ーン像が形成される。
ンズ４ａと４ｂから構成されており、ＸＹ平面内におい
てはレンズ４ａは屈折力を有するが、レンズ４ｂはこの
平面内では屈折力がないレンズであり、２次光源からの
光束はＸＹ平面ではコンデンサレンズ４ａによってレチ
クル５の照射面に重畳される。この時、投影光学系６が
テレセントリックな光学系であるとすると、照明の主光
線は、コンデンサレンズ４により平行光となりレチクル
５に入射するとともに、ＸＹ平面内における２次光源像
を投影光学系６に瞳面７に形成する。５はウエハ−８上
に転写される半導体素子の回路パターンが描かれたレチ
クルであり、投影光学系６によりウエハー８に回路パタ
ーン像が形成される。
【００１９】図２は、図１を紙面に垂直な方向から見た
（ＺＸ平面）図であり、コンデンサーレンズ４のレンズ
４ａはＸＹ平面内では屈折力がないシリンドリカルレン
ズで、レンズ４ｂはこの平面内で屈折力を有するシリン
ドリカルレンズである。オプティカルインテグレータ３
の射出面の２次光源からの光束は、コンデンサーレンズ
４ｂによってレチクル５の照射面に重畳されると共に、
投影光学系６の瞳面７から所定の距離だけ光軸方向には
なれた位置Ｂに、ＺＸ平面内の結像による２次光源像を
形成する。レチクル５上の各点に入射する照明光の各主
光線は、図１のＸＹ平面では平行であったのに対して、
図２のＺＸ平面内では光軸側に傾いた光軸と所定の角度
をなす光となり、図示するように全体として収斂光束と
なる。
（ＺＸ平面）図であり、コンデンサーレンズ４のレンズ
４ａはＸＹ平面内では屈折力がないシリンドリカルレン
ズで、レンズ４ｂはこの平面内で屈折力を有するシリン
ドリカルレンズである。オプティカルインテグレータ３
の射出面の２次光源からの光束は、コンデンサーレンズ
４ｂによってレチクル５の照射面に重畳されると共に、
投影光学系６の瞳面７から所定の距離だけ光軸方向には
なれた位置Ｂに、ＺＸ平面内の結像による２次光源像を
形成する。レチクル５上の各点に入射する照明光の各主
光線は、図１のＸＹ平面では平行であったのに対して、
図２のＺＸ平面内では光軸側に傾いた光軸と所定の角度
をなす光となり、図示するように全体として収斂光束と
なる。
【００２０】投影光学系６の瞳面７（絞り位置）をＡと
し、位置Ａと位置Ａからずれた位置Ｂのそれぞれの位置
での光軸と直交する平面内の光源像を図３（Ａ）と図３
（Ｂ）に示す。図３（Ａ）においてオプティカルインテ
グレータ３からの光束はＹ方向には集光しているがＺ方
向には所定の拡がりを持っている。一方、図３（Ｂ）で
は、図３（Ａ）とは反対にＺ方向には集光しているがＹ
方向に拡がっている。ここで、図３（Ａ）、（Ｂ）に示
される投影光学系６内に形成される２次光源像の形状
は、オプティカルインテグレータ３の形状とインコヒー
レント化部２の構成に依存する。
し、位置Ａと位置Ａからずれた位置Ｂのそれぞれの位置
での光軸と直交する平面内の光源像を図３（Ａ）と図３
（Ｂ）に示す。図３（Ａ）においてオプティカルインテ
グレータ３からの光束はＹ方向には集光しているがＺ方
向には所定の拡がりを持っている。一方、図３（Ｂ）で
は、図３（Ａ）とは反対にＺ方向には集光しているがＹ
方向に拡がっている。ここで、図３（Ａ）、（Ｂ）に示
される投影光学系６内に形成される２次光源像の形状
は、オプティカルインテグレータ３の形状とインコヒー
レント化部２の構成に依存する。
【００２１】この様に、本実施例の投影露光装置は、照
明光学系をアナモフィックな光学系として互いに直交す
る２方向に関する焦点距離を異ならしめて投影光学系中
に２次光源像を形成する際に非点収差を生じさせること
により位置Ａ、Ｂに線状のスポットが形成されるように
し、レーザ光源からの光束は投影光学系６のいかなる場
所においても点状のスポットに集光させず、エネルギー
密度が高い点が存在しない様にする。従って、装置の耐
久性を高められる。この作用効果は本願の他の実施例で
も同じである。
明光学系をアナモフィックな光学系として互いに直交す
る２方向に関する焦点距離を異ならしめて投影光学系中
に２次光源像を形成する際に非点収差を生じさせること
により位置Ａ、Ｂに線状のスポットが形成されるように
し、レーザ光源からの光束は投影光学系６のいかなる場
所においても点状のスポットに集光させず、エネルギー
密度が高い点が存在しない様にする。従って、装置の耐
久性を高められる。この作用効果は本願の他の実施例で
も同じである。
【００２２】図４、図５は本発明の第２の実施例のＩＣ
やＬＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイス
や液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイ
スを製造するために使用される投影露光装置を示した概
略図である。本実施例の照明系の構成は図１、図２で示
した第１実施例と同じであるが、本実施例では、レチク
ル５とウエハー８を同期させて図５の矢印の方向に走査
しながらレチクル５のパターンを介してウエハー８を露
光する走査型露光装置に、本発明を適用したものであ
る。
やＬＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイス
や液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイ
スを製造するために使用される投影露光装置を示した概
略図である。本実施例の照明系の構成は図１、図２で示
した第１実施例と同じであるが、本実施例では、レチク
ル５とウエハー８を同期させて図５の矢印の方向に走査
しながらレチクル５のパターンを介してウエハー８を露
光する走査型露光装置に、本発明を適用したものであ
る。
【００２３】この走査型露光装置では、レチクル５、ウ
エハー８の照明領域の形状はスリット状となるため、オ
プティカルインテグレータ３を光軸に直交し且つ互いに
直交する２方向で屈折力の異なるシリンドリカルレンズ
等で構成することにより、複数のスリット状光源を２次
光源面に形成し、スリット状光源と前記照明領域の長手
方向を一致させておくことにより、スリット状の光で前
記照明領域を効率良く照明することができる。
エハー８の照明領域の形状はスリット状となるため、オ
プティカルインテグレータ３を光軸に直交し且つ互いに
直交する２方向で屈折力の異なるシリンドリカルレンズ
等で構成することにより、複数のスリット状光源を２次
光源面に形成し、スリット状光源と前記照明領域の長手
方向を一致させておくことにより、スリット状の光で前
記照明領域を効率良く照明することができる。
【００２４】本実施例は、シリンドリカルレンズ３ａと
３ｂでオプティカルインテグレータ３を構成した例を示
す。シリンドリカルレンズ３ａはＸＹ平面内で屈折力を
有し、コンデンサーレンズ４ａによってコリメートさ
れ、レチクル５のスリット状照明範囲の長手方向に関す
る照明を行なう一方、シリンドリカルレンズ４ｂはＺＸ
平面内に屈折力を有し、コンデンサーレンズ４ｂによ
り、スリット状照明範囲の幅（走査）方向に関する照明
を行なう。
３ｂでオプティカルインテグレータ３を構成した例を示
す。シリンドリカルレンズ３ａはＸＹ平面内で屈折力を
有し、コンデンサーレンズ４ａによってコリメートさ
れ、レチクル５のスリット状照明範囲の長手方向に関す
る照明を行なう一方、シリンドリカルレンズ４ｂはＺＸ
平面内に屈折力を有し、コンデンサーレンズ４ｂによ
り、スリット状照明範囲の幅（走査）方向に関する照明
を行なう。
【００２５】図４において、オプティカルインテグレー
タ３の射出面に形成される２次光源は、ＸＹ平面内にお
いてコンデンサーレンズ４ａによって、投影光学系６の
瞳面７に結像する。
タ３の射出面に形成される２次光源は、ＸＹ平面内にお
いてコンデンサーレンズ４ａによって、投影光学系６の
瞳面７に結像する。
【００２６】図５において、走査方向を含むＺＸ平面内
の２次光源像と投影光学系６の瞳面７の位置関係を表し
ている。このＺＸ平面内で、オプティカルインテグレー
タ３の光射出面は、コンデンサーレンズ４ｂによって、
瞳面７から光軸方向に所定の距離だけ離れた位置Ｃに結
像される。
の２次光源像と投影光学系６の瞳面７の位置関係を表し
ている。このＺＸ平面内で、オプティカルインテグレー
タ３の光射出面は、コンデンサーレンズ４ｂによって、
瞳面７から光軸方向に所定の距離だけ離れた位置Ｃに結
像される。
【００２７】図４、図５の本実施例の瞳面７と位置Ｃに
おける２次光源の形状も、第１実施例と同様に、図４の
瞳面７の２次光源像は図３Ａに示す様な分布であり、図
５の位置Ｃにおける２次光源像は図３Ｂに示す様な分布
をしており、点状のスポットに集光したエネルギー密度
の高い点は存在しない。
おける２次光源の形状も、第１実施例と同様に、図４の
瞳面７の２次光源像は図３Ａに示す様な分布であり、図
５の位置Ｃにおける２次光源像は図３Ｂに示す様な分布
をしており、点状のスポットに集光したエネルギー密度
の高い点は存在しない。
【００２８】図５において、投影光学系６が光射出側
（ウエハー８側）がテレセントリックな光学系であると
すると、ウエハー上のＤ、Ｅの位置において、照明光の
主光線は光軸に対して傾いた角度で入射する。一般に、
主光線が傾いて入射する場合は、ウエハー８がデフォー
カスして露光されると、像の大きさが変化してしまう
が、図５に示された実施例は、矢印方向に走査しながら
順次露光を行っているため、ＤからＥの位置へ走査露光
によって主光線の傾きが平均化され、デフォーカスによ
る像の大きさの変化は起こらない。
（ウエハー８側）がテレセントリックな光学系であると
すると、ウエハー上のＤ、Ｅの位置において、照明光の
主光線は光軸に対して傾いた角度で入射する。一般に、
主光線が傾いて入射する場合は、ウエハー８がデフォー
カスして露光されると、像の大きさが変化してしまう
が、図５に示された実施例は、矢印方向に走査しながら
順次露光を行っているため、ＤからＥの位置へ走査露光
によって主光線の傾きが平均化され、デフォーカスによ
る像の大きさの変化は起こらない。
【００２９】従って本発明を走査型露光装置に適用する
時は、走査方向と直交する方向（スリット長手方向）を
含む平面に関しては２次光源を投影光学系の瞳面に結像
させて、走査方向を含む平面内では、２次光源の像の位
置を投影光学系の瞳面から所定距離だけ離した位置に形
成する様な配置にすることが望ましい。
時は、走査方向と直交する方向（スリット長手方向）を
含む平面に関しては２次光源を投影光学系の瞳面に結像
させて、走査方向を含む平面内では、２次光源の像の位
置を投影光学系の瞳面から所定距離だけ離した位置に形
成する様な配置にすることが望ましい。
【００３０】図６と図７に、本発明の第３の実施例のの
ＩＣやＬＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバ
イスや液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデ
バイスを製造するために使用される投影露光装置の概略
図を示す。本実施例の露光装置の構成は第１、第２実施
例と殆ど同じであり、オプティカルインテグレータ３以
降の光学系のみ示す。本実施例では、照明系内のコンデ
ンサーレンズ４が、屈折力に方向差のない回転対称のレ
ンズから構成されている。オプティカルインテグレータ
３は複数のシリンドリカルレンズ３ａ，３ｂから構成さ
れており、直交する２つの方向で、後側焦点位置が光軸
方向に所定の距離だけずれた位置に形成されている。
ＩＣやＬＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバ
イスや液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデ
バイスを製造するために使用される投影露光装置の概略
図を示す。本実施例の露光装置の構成は第１、第２実施
例と殆ど同じであり、オプティカルインテグレータ３以
降の光学系のみ示す。本実施例では、照明系内のコンデ
ンサーレンズ４が、屈折力に方向差のない回転対称のレ
ンズから構成されている。オプティカルインテグレータ
３は複数のシリンドリカルレンズ３ａ，３ｂから構成さ
れており、直交する２つの方向で、後側焦点位置が光軸
方向に所定の距離だけずれた位置に形成されている。
【００３１】図６は、第３実施例の装置をＸＹ平面で見
た図である。図６において、オプティカルインテグレー
タ３ａはこのＸＹ平面内に屈折力を有するシリンドリカ
ルレンズの集合体で、後側焦点位置Ｆで光源１からのレ
ーザ光を集光している。オプティカルインテグレータ３
ｂは、このＸＹ平面内には屈折力が無く、紙面に垂直な
方向に重ねられたシリンドリカルレンズの集合体であ
る。コンデンサーレンズ４の焦点距離をｆc とし、投影
光学系６が物体（レチクル）側に関してテレセントリッ
クな光学系であるとすると、後側焦点位置Ｆはコンデン
サーレンズ４からｆc の位置にある。この時、後側焦点
位置Ｆに形成される２次光源は、ＸＹ平面内において
は、投影光学系６の瞳面７に結像される。
た図である。図６において、オプティカルインテグレー
タ３ａはこのＸＹ平面内に屈折力を有するシリンドリカ
ルレンズの集合体で、後側焦点位置Ｆで光源１からのレ
ーザ光を集光している。オプティカルインテグレータ３
ｂは、このＸＹ平面内には屈折力が無く、紙面に垂直な
方向に重ねられたシリンドリカルレンズの集合体であ
る。コンデンサーレンズ４の焦点距離をｆc とし、投影
光学系６が物体（レチクル）側に関してテレセントリッ
クな光学系であるとすると、後側焦点位置Ｆはコンデン
サーレンズ４からｆc の位置にある。この時、後側焦点
位置Ｆに形成される２次光源は、ＸＹ平面内において
は、投影光学系６の瞳面７に結像される。
【００３２】図７は、第３実施例の装置をＺＸ平面で見
た図である。オプティカルインテグレータ３ｂはＺＸ平
面内に屈折力を有し、後側焦点位置Ｆ′に光源１からの
レーザ光を集光して２次光源を形成している。後側焦点
位置Ｆ′はコンデンサーレンズ４からｆc ＋Ｘの位置に
ある。このため、ＺＸ平面内の２次光源は、投影光学系
６の瞳面７から所定の距離ｘp だけ離れた位置に結像す
る。ここで、投影光学系６の前側のレンズ群６ａの焦点
距離をｆi とすると、 ｘp ＝（ｆi ／ｆc ）2 × Ｘ という関係にある。
た図である。オプティカルインテグレータ３ｂはＺＸ平
面内に屈折力を有し、後側焦点位置Ｆ′に光源１からの
レーザ光を集光して２次光源を形成している。後側焦点
位置Ｆ′はコンデンサーレンズ４からｆc ＋Ｘの位置に
ある。このため、ＺＸ平面内の２次光源は、投影光学系
６の瞳面７から所定の距離ｘp だけ離れた位置に結像す
る。ここで、投影光学系６の前側のレンズ群６ａの焦点
距離をｆi とすると、 ｘp ＝（ｆi ／ｆc ）2 × Ｘ という関係にある。
【００３３】第３実施例においても、第１と第２の実施
例と同様、図６の投影光学系６の瞳面７における２次光
源像は図３Ａに示すスリット状の光源像であり、図７の
ＺＸ平面内の瞳面７近傍の結像位置における２次光源像
は、図３Ｂに示すスリット状の光源像である。このた
め、投影光学系６内には、レーザ光がスポット状に集光
するような点は存在しない。
例と同様、図６の投影光学系６の瞳面７における２次光
源像は図３Ａに示すスリット状の光源像であり、図７の
ＺＸ平面内の瞳面７近傍の結像位置における２次光源像
は、図３Ｂに示すスリット状の光源像である。このた
め、投影光学系６内には、レーザ光がスポット状に集光
するような点は存在しない。
【００３４】第３実施例においても、レチクル５上に描
かれた回路パターンを、レチクル５とウエハー８を同期
させて走査露光を行う走査型の投影露光装置に適用する
場合は、走査方向をＺ方向とすることによって、照明光
の偏りが平均化され、結果的に偏りのない照明光での露
光ができる。
かれた回路パターンを、レチクル５とウエハー８を同期
させて走査露光を行う走査型の投影露光装置に適用する
場合は、走査方向をＺ方向とすることによって、照明光
の偏りが平均化され、結果的に偏りのない照明光での露
光ができる。
【００３５】図８に、本発明の第１から第３の実施例の
投影光学系６の例を示す。図８に示される光学系の例
は、９枚のレンズ６１〜７１から構成されており、瞳面
（絞り面）７はレンズ６６の極近傍に配置している。
投影光学系６の例を示す。図８に示される光学系の例
は、９枚のレンズ６１〜７１から構成されており、瞳面
（絞り面）７はレンズ６６の極近傍に配置している。
【００３６】図９は、本発明の第１から第３の実施例に
示された投影光学系６の別の例である。図１０の光学系
は、レンズ群１０１、１０４と、凹面鏡１０３と、ビー
ムスプリッター１０２から構成された反射屈折光学系で
ある。レチクル５からの光束は、レンズ群１０１とビー
ムスプリッター１０２を透過して、次に凹面鏡１０３で
反射される。凹面鏡１０３で反射された光束は、ビーム
スプリッター１０２でも反射された後、レンズ群１０４
でウエハ−８に集光され、レチクル５のパターンがウエ
ハー８上に結像される。この光学系において、瞳面（絞
り面）７は凹面鏡の位置とほぼ一致している。 本実施
例に示した投影光学系は、ミラー等による光路の折り曲
げは示していないが、ミラーによって光路を折り曲げる
ことも可能である。
示された投影光学系６の別の例である。図１０の光学系
は、レンズ群１０１、１０４と、凹面鏡１０３と、ビー
ムスプリッター１０２から構成された反射屈折光学系で
ある。レチクル５からの光束は、レンズ群１０１とビー
ムスプリッター１０２を透過して、次に凹面鏡１０３で
反射される。凹面鏡１０３で反射された光束は、ビーム
スプリッター１０２でも反射された後、レンズ群１０４
でウエハ−８に集光され、レチクル５のパターンがウエ
ハー８上に結像される。この光学系において、瞳面（絞
り面）７は凹面鏡の位置とほぼ一致している。 本実施
例に示した投影光学系は、ミラー等による光路の折り曲
げは示していないが、ミラーによって光路を折り曲げる
ことも可能である。
【００３７】
【発明の効果】以上、本発明によれば、レーザのような
指向性の高い光源を用いた露光装置において、投影光学
系中で、レーザ光が点状のスポット状に集光することを
避けることができるので、例えば瞳面や瞳面の近傍に配
置された光学部材のレーザ耐久性を向上させることが可
能になった。
指向性の高い光源を用いた露光装置において、投影光学
系中で、レーザ光が点状のスポット状に集光することを
避けることができるので、例えば瞳面や瞳面の近傍に配
置された光学部材のレーザ耐久性を向上させることが可
能になった。
【００３８】特に本発明の第１の形態によれば、第１物
体面上のパターンを第２物体面上に投影する投影光学系
と前記第１物体面上のパターンを照明する照明系を有
し、前記照明系は、光源としてのレーザ光源と、該レー
ザ光源からの光束で前記第１物体面を照明すると共に前
記投影光学系の光軸方向の異なる複数の位置に前記レー
ザ光源からの光束を集光せしめる照明光学系とを有する
ことを特徴としており、該レーザ光源からの光束で前記
第１物体面を照明すると共に前記投影光学系の光軸方向
の異なる複数の位置に前記レーザ光源からの光束を集光
せしめる照明光学系を有することにより、瞳面近傍でレ
ーザ光が点状のスポットを形成しないようにしてレーザ
光のエネルギ密度を軽減せしめ、これにより装置の耐久
性を高めている。
体面上のパターンを第２物体面上に投影する投影光学系
と前記第１物体面上のパターンを照明する照明系を有
し、前記照明系は、光源としてのレーザ光源と、該レー
ザ光源からの光束で前記第１物体面を照明すると共に前
記投影光学系の光軸方向の異なる複数の位置に前記レー
ザ光源からの光束を集光せしめる照明光学系とを有する
ことを特徴としており、該レーザ光源からの光束で前記
第１物体面を照明すると共に前記投影光学系の光軸方向
の異なる複数の位置に前記レーザ光源からの光束を集光
せしめる照明光学系を有することにより、瞳面近傍でレ
ーザ光が点状のスポットを形成しないようにしてレーザ
光のエネルギ密度を軽減せしめ、これにより装置の耐久
性を高めている。
【００３９】本発明の第２の形態によれば、第１物体面
上のパターンを第２物体面上に投影する投影光学系と前
記第１物体面上のパターンを照明する照明系を有し、前
記照明系は光源としてのレーザ光源と、前記レーザ光源
の光束から２次光源を形成するオプティカルインテグレ
ータと、前記２次光源からの光束で前記第１物体面を照
明すると共に前記２次光源を異なる２方向に関して光軸
方向の異なる位置に結像せしめるコンデンサー光学系と
を有することを特徴としており、前記２次光源からの光
束で前記第１物体面を照明すると共に前記２次光源を異
なる２方向に関して光軸方向の異なる位置に結像せしめ
るコンデンサー光学系とを有することにより、前記オプ
ティカルインテグレータの２次光源からの光束で前記第
１物体面を照明するので第１物体面を均一な照度で照明
でき、且つ瞳面近傍でレーザ光が点状のスポットを形成
しないようにしてレーザ光のエネルギ密度を軽減せし
め、これにより装置の耐久性を高めている。
上のパターンを第２物体面上に投影する投影光学系と前
記第１物体面上のパターンを照明する照明系を有し、前
記照明系は光源としてのレーザ光源と、前記レーザ光源
の光束から２次光源を形成するオプティカルインテグレ
ータと、前記２次光源からの光束で前記第１物体面を照
明すると共に前記２次光源を異なる２方向に関して光軸
方向の異なる位置に結像せしめるコンデンサー光学系と
を有することを特徴としており、前記２次光源からの光
束で前記第１物体面を照明すると共に前記２次光源を異
なる２方向に関して光軸方向の異なる位置に結像せしめ
るコンデンサー光学系とを有することにより、前記オプ
ティカルインテグレータの２次光源からの光束で前記第
１物体面を照明するので第１物体面を均一な照度で照明
でき、且つ瞳面近傍でレーザ光が点状のスポットを形成
しないようにしてレーザ光のエネルギ密度を軽減せし
め、これにより装置の耐久性を高めている。
【００４０】本発明の第３の形態によれば、第１物体面
上のパターンを第２物体面上に投影する投影光学系と、
前記第１物体面上のパターンを照明する照明系を有し、
前記照明系は光源としてのレーザ光源と、前記レーザ光
源の光束から２次光源を形成するオプティカルインテグ
レータと、前記２次光源からの光束で前記第１物体面を
均一に照明するコンデンサーレンズとから構成され、前
記オプティカルインテグレータは、直交する２つの方向
で、後側焦点位置が光軸方向に互いに所定距離だけ離れ
た位置に存在する様に配置された複数のレンズから構成
され、前記コンデンサー光学系を介して前前記２方向に
関して光軸方向の異なる位置に前記レーザ光源の光束を
集光することを特徴としており、前記オプティカルイン
テグレータを、直交する２つの方向で、後側焦点位置が
光軸方向に互いに所定距離だけ離れた位置に存在する様
に配置された複数のレンズから構成して前記コンデンサ
ー光学系を介して前前記２方向に関して光軸方向の異な
る位置に前記レーザ光源の光束を集光することにより、
前記オプティカルインテグレータの２次光源からの光束
で前記第１物体面を照明するので第１物体面を均一な照
度で照明でき、瞳面近傍でレーザ光が点状のスポットを
形成しないようにしてレーザ光のエネルギ密度を軽減せ
しめ、これにより装置の耐久性を高めている。また前記
オプティカルインテグレータの２次光源を形作る複数の
光源の形状が線状をなすので、スリット上の照明光を形
成するのに効果がある。
上のパターンを第２物体面上に投影する投影光学系と、
前記第１物体面上のパターンを照明する照明系を有し、
前記照明系は光源としてのレーザ光源と、前記レーザ光
源の光束から２次光源を形成するオプティカルインテグ
レータと、前記２次光源からの光束で前記第１物体面を
均一に照明するコンデンサーレンズとから構成され、前
記オプティカルインテグレータは、直交する２つの方向
で、後側焦点位置が光軸方向に互いに所定距離だけ離れ
た位置に存在する様に配置された複数のレンズから構成
され、前記コンデンサー光学系を介して前前記２方向に
関して光軸方向の異なる位置に前記レーザ光源の光束を
集光することを特徴としており、前記オプティカルイン
テグレータを、直交する２つの方向で、後側焦点位置が
光軸方向に互いに所定距離だけ離れた位置に存在する様
に配置された複数のレンズから構成して前記コンデンサ
ー光学系を介して前前記２方向に関して光軸方向の異な
る位置に前記レーザ光源の光束を集光することにより、
前記オプティカルインテグレータの２次光源からの光束
で前記第１物体面を照明するので第１物体面を均一な照
度で照明でき、瞳面近傍でレーザ光が点状のスポットを
形成しないようにしてレーザ光のエネルギ密度を軽減せ
しめ、これにより装置の耐久性を高めている。また前記
オプティカルインテグレータの２次光源を形作る複数の
光源の形状が線状をなすので、スリット上の照明光を形
成するのに効果がある。
【００４１】本発明の第４の形態によれば、第１物体面
上のパターンを第２物体面上に投影する投影光学系と前
記第１物体面上のパターンを照明する照明系を有し、前
記照明系は、光源としてのレーザ光源と、該レーザ光源
からの光束で前記第１物体面を照明すると共に前記投影
光学系の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源
からの光束を集光せしめる照明光学系とを有し、走査方
向に直交する方向を含む関するレーザ光源からの光束の
集光位置を投影光学系の瞳面の位置に、前記走査方向を
含む平面に関するレーザ光源からの光束の集光位置を投
影光学系の瞳面の位置からずらしている走査型の投影露
光装置であり、走査方向を含む平面内では、レーザ光源
からの光束の集光位置が投影光学系の瞳面からずれ、照
明光束（結像光束）が像高に依存して偏る（傾く）こと
になるが、投影光学系の光軸近傍（走査方向に関して光
軸を挟む前後で）走査露光を行なうことにより走査方向
の照明光束の偏りが平均化されることになり、偏りのな
い光束での露光が可能になる。
上のパターンを第２物体面上に投影する投影光学系と前
記第１物体面上のパターンを照明する照明系を有し、前
記照明系は、光源としてのレーザ光源と、該レーザ光源
からの光束で前記第１物体面を照明すると共に前記投影
光学系の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源
からの光束を集光せしめる照明光学系とを有し、走査方
向に直交する方向を含む関するレーザ光源からの光束の
集光位置を投影光学系の瞳面の位置に、前記走査方向を
含む平面に関するレーザ光源からの光束の集光位置を投
影光学系の瞳面の位置からずらしている走査型の投影露
光装置であり、走査方向を含む平面内では、レーザ光源
からの光束の集光位置が投影光学系の瞳面からずれ、照
明光束（結像光束）が像高に依存して偏る（傾く）こと
になるが、投影光学系の光軸近傍（走査方向に関して光
軸を挟む前後で）走査露光を行なうことにより走査方向
の照明光束の偏りが平均化されることになり、偏りのな
い光束での露光が可能になる。
【００４２】本発明の第５の形態によれば、前記第３の
形態において前記直交する２つの方向で後側焦点位置が
光軸方向に互いに所定距離だけ離れた位置に存在する様
に配置された複数のレンズから構成されたオプティカル
インテグレータの走査方向と直交する方向の後側焦点位
置が前記投影光学系の瞳面と光学的に共役関係になり且
つ前記走査方向の後側焦点位置が前記投影光学系の瞳面
と光学的に非共役関係になる位置に配置される走査型の
投影露光装置であり、走査方向を含む平面内では、オプ
ティカルインテグレータが形成する２次光源の結像位置
が投影光学系の瞳面からずれ、照明光束（結像光束）が
像高に依存して偏る（傾く）ことになるが、投影光学系
の光軸近傍（走査方向に関して光軸を挟む前後で）走査
露光を行なうことにより走査方向の照明光束の偏りが平
均化されることになり、偏りのない光束での露光が可能
になる。
形態において前記直交する２つの方向で後側焦点位置が
光軸方向に互いに所定距離だけ離れた位置に存在する様
に配置された複数のレンズから構成されたオプティカル
インテグレータの走査方向と直交する方向の後側焦点位
置が前記投影光学系の瞳面と光学的に共役関係になり且
つ前記走査方向の後側焦点位置が前記投影光学系の瞳面
と光学的に非共役関係になる位置に配置される走査型の
投影露光装置であり、走査方向を含む平面内では、オプ
ティカルインテグレータが形成する２次光源の結像位置
が投影光学系の瞳面からずれ、照明光束（結像光束）が
像高に依存して偏る（傾く）ことになるが、投影光学系
の光軸近傍（走査方向に関して光軸を挟む前後で）走査
露光を行なうことにより走査方向の照明光束の偏りが平
均化されることになり、偏りのない光束での露光が可能
になる。
【００４３】本発明の第６の形態は、第１物体面上のパ
ターンを第２物体面上に投影する投影光学系と前記第１
物体面上のパターンを照明する照明系を有し、前記照明
系は、光源としてのレーザ光源と、該レーザ光源からの
光束で前記第１物体面を照明すると共に前記投影光学系
の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源からの
光束を集光せしめる照明光学系とを有し、前記照明光学
系は前記投影光学系の瞳面の位置と該瞳面の位置から光
軸方向に離れた他の位置とに前記レーザ光源からの光束
を集光せしめることを特徴としており、該レーザ光源か
らの光束で前記第１物体面を照明すると共に前記投影光
学系の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源か
らの光束を集光せしめる照明光学系を有することによ
り、瞳面近傍でレーザ光が点状のスポットを形成しない
ようにしてレーザ光のエネルギ密度を軽減せしめ、これ
により装置の耐久性を高め、しかも一方の集光位置を瞳
面に設定することにより結像性能の低下を小さくしてい
る。
ターンを第２物体面上に投影する投影光学系と前記第１
物体面上のパターンを照明する照明系を有し、前記照明
系は、光源としてのレーザ光源と、該レーザ光源からの
光束で前記第１物体面を照明すると共に前記投影光学系
の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源からの
光束を集光せしめる照明光学系とを有し、前記照明光学
系は前記投影光学系の瞳面の位置と該瞳面の位置から光
軸方向に離れた他の位置とに前記レーザ光源からの光束
を集光せしめることを特徴としており、該レーザ光源か
らの光束で前記第１物体面を照明すると共に前記投影光
学系の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源か
らの光束を集光せしめる照明光学系を有することによ
り、瞳面近傍でレーザ光が点状のスポットを形成しない
ようにしてレーザ光のエネルギ密度を軽減せしめ、これ
により装置の耐久性を高め、しかも一方の集光位置を瞳
面に設定することにより結像性能の低下を小さくしてい
る。
【００４４】本発明の第７の形態は、第１物体面上のパ
ターンを第２物体面上に投影する投影光学系と前記第１
物体面上のパターンを照明する照明系を有し、前記照明
系は、光源としてのレーザ光源と、該レーザ光源からの
光束で前記第１物体面を照明すると共に前記投影光学系
の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源からの
光束を集光せしめる照明光学系とを有し、該レーザ光源
からの光束で前記第１物体面を照明すると共に前記投影
光学系の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源
からの光束を集光せしめる照明光学系を有することによ
り、瞳面近傍でレーザ光が点状のスポットを形成しない
ようにしてレーザ光のエネルギ密度を軽減せしめ、これ
により装置の耐久性を高め、しかも前記照明光学系を非
点収差を発生せしめる光学系とすることにより前記複数
の位置の夫々で前記光源からの光束を線状に集光せしめ
てレーザ光のエネルギ密度を更に小さくしている。
ターンを第２物体面上に投影する投影光学系と前記第１
物体面上のパターンを照明する照明系を有し、前記照明
系は、光源としてのレーザ光源と、該レーザ光源からの
光束で前記第１物体面を照明すると共に前記投影光学系
の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源からの
光束を集光せしめる照明光学系とを有し、該レーザ光源
からの光束で前記第１物体面を照明すると共に前記投影
光学系の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源
からの光束を集光せしめる照明光学系を有することによ
り、瞳面近傍でレーザ光が点状のスポットを形成しない
ようにしてレーザ光のエネルギ密度を軽減せしめ、これ
により装置の耐久性を高め、しかも前記照明光学系を非
点収差を発生せしめる光学系とすることにより前記複数
の位置の夫々で前記光源からの光束を線状に集光せしめ
てレーザ光のエネルギ密度を更に小さくしている。
【００４５】本発明の第８の形態は、前記第６、第７の
形態において、更に結像性能の低下を小さくすることを
目的とし、前記第１、第２物体を前記レーザー光源から
の光束で走査することにより前記第１物体のパターンの
各部分を順次前記第２物体に投影する装置であって、前
記照明光学系は、前記走査の方向と直交する方向と前記
光軸を含む平面に関して前記瞳面の位置に前記レーザ光
源からの光束を集光すると共に前記走査の方向と光軸を
含む平面に関して前記瞳面の位置からずれた位置に前記
レーザ光源からの光束を集光することを特徴としてお
り、結像性能を低下させずにレーザ光のエネルギ密度を
小さくできる。
形態において、更に結像性能の低下を小さくすることを
目的とし、前記第１、第２物体を前記レーザー光源から
の光束で走査することにより前記第１物体のパターンの
各部分を順次前記第２物体に投影する装置であって、前
記照明光学系は、前記走査の方向と直交する方向と前記
光軸を含む平面に関して前記瞳面の位置に前記レーザ光
源からの光束を集光すると共に前記走査の方向と光軸を
含む平面に関して前記瞳面の位置からずれた位置に前記
レーザ光源からの光束を集光することを特徴としてお
り、結像性能を低下させずにレーザ光のエネルギ密度を
小さくできる。
【図１】本発明の第１実施例をＸＹ平面で表した概略構
成図である。
成図である。
【図２】本発明の第１実施例をＺＸ平面で表した概略構
成図である。
成図である。
【図３】第１実施例の、投影光学系の瞳面と瞳面から所
定の距離の位置での２次光源像を示した図である。
定の距離の位置での２次光源像を示した図である。
【図４】本発明の第２実施例をＸＹ平面で表した概略構
成図である。
成図である。
【図５】本発明の第２実施例をＺＸ平面で表した概略構
成図である。
成図である。
【図６】本発明の第３実施例をＸＹ平面で表した概略構
成図である。
成図である。
【図７】本発明の第３実施例をＺＸ平面で表した概略構
成図である。
成図である。
【図８】本発明の実施例に示された屈折系による投影光
学系の例を示した図である。
学系の例を示した図である。
【図９】本発明の実施例に示された反射屈折系による投
影光学系の例を示した図である。
影光学系の例を示した図である。
１ 光源 ２ インコヒーレント部 ３ ３ａ ３ｂ オプティカルインテグレータ ４ ４ａ ４ｂ コンデンサーレンズ ５ レチクル ６ ６ａ ６ｂ 投影光学系 ７ 瞳面（絞り） ８ ウエハー ６１〜７１ レンズ １０１ レンズ群 １０２ ビームスプリッター １０３ 凹面鏡 １０４ レンズ群
Claims (11)
- 【請求項１】 第１物体面上のパターンを第２物体面上
に投影する投影光学系と前記第１物体面上のパターンを
照明する照明系を有し、前記照明系は光源としてのレー
ザ光源と、前記レーザ光源の光束から２次光源を形成す
るオプティカルインテグレータと、前記２次光源からの
光束で前記第１物体面を照明すると共に前記２次光源を
異なる２方向に関して光軸方向の異なる位置に結像せし
めるコンデンサー光学系とを有することを特徴とする投
影露光装置。 - 【請求項２】 前記コンデンサー光学系は互いに直交す
る２方向に関して屈折力が異なることを特徴とする請求
項１の投影露光装置。 - 【請求項３】 第１物体面と第２物体面を光で走査する
ことで第１物体面上のパターンを第２物体面上に順次投
影する走査型の投影露光装置において、前記投影光学系
の瞳近傍に形成される前記２次光源の像は、前記走査方
向と直交する方向に関する結像位置はほぼ瞳面と一致す
る位置に形成され、前記走査方向に関する結像位置は、
前記投影光学系の瞳面から光軸方向に所定距離だけ離れ
た位置に形成されることを特徴とした請求項１記載の投
影露光装置。 - 【請求項４】 前記オプティカルインテグレータは、直
交する２つの方向で屈折力が異なる複数のレンズから構
成されることを特徴とする請求項１乃至３記載の投影露
光装置。 - 【請求項５】 第１物体面上のパターンを第２物体面上
に投影する投影光学系と、前記第１物体面上のパターン
を照明する照明系を有し、前記照明系は光源としてのレ
ーザ光源と、前記レーザ光源の光束から２次光源を形成
するオプティカルインテグレータと、前記２次光源から
の光束で前記第１物体面を照明するコンデンサーレンズ
とから構成され、前記オプティカルインテグレータは、
直交する２つの方向で、後側焦点位置が光軸方向に互い
に所定距離だけ離れた位置に存在する様に配置された複
数のレンズから構成され、前記コンデンサー光学系を介
して前前記２方向に関して光軸方向の異なる位置に前記
レーザ光源の光束を集光することを特徴とする投影露光
装置。 - 【請求項６】 第１物体面と第２物体面を光で走査する
ことで第１物体面上のパターンを第２物体面上に順次投
影する走査型の投影露光装置において、前記オプティカ
ルインテグレータの前記走査方向と直交する方向の後側
焦点位置が、前記投影光学系の瞳面と光学的に共役関係
になる位置に配置されたことを特徴とする請求項５記載
の投影露光装置。 - 【請求項７】 第１物体面上のパターンを第２物体面上
に投影する投影光学系と前記第１物体面上のパターンを
照明する照明系を有し、前記照明系は、光源としてのレ
ーザ光源と、該レーザ光源からの光束で前記第１物体面
を照明すると共に前記投影光学系の光軸方向の異なる複
数の位置に前記レーザ光源からの光束を集光せしめる照
明光学系とを有することを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項８】 前記照明光学系は前記投影光学系の瞳面
の位置と該瞳面の位置から光軸方向に離れた他の位置と
に前記レーザ光源からの光束を集光せしめることを特徴
とする請求項７の投影露光装置。 - 【請求項９】 前記照明光学系は非点収差を発生せしめ
る光学系より成ることを特徴とする請求項７、８の投影
露光装置。 - 【請求項１０】 前記第１、第２物体を前記レーザー光
源からの光束で走査することにより前記第１物体のパタ
ーンの各部分を順次前記第２物体に投影する装置であっ
て、前記照明光学系は、前記走査の方向と直交する方向
と前記光軸を含む平面に関して前記瞳面の位置に前記レ
ーザ光源からの光束を集光すると共に前記走査の方向と
光軸を含む平面に関して前記瞳面の位置からずれた位置
に前記レーザ光源からの光束を集光することを特徴とす
る請求項８、９の投影露光装置。 - 【請求項１１】 請求項１乃至請求項１０のいずれかに
記載の投影露光装置を用いてデバイスパターンを基板上
に投影する段階を含むデバイス製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00703694A JP3278277B2 (ja) | 1994-01-26 | 1994-01-26 | 投影露光装置及びこれを用いたデバイス製造方法 |
| US08/377,791 US5847746A (en) | 1994-01-26 | 1995-01-24 | Projection exposure apparatus including a condenser optical system for imaging a secondary light source at positions different in an optical axis direction with respect to two crossing planes |
| DE69511920T DE69511920T2 (de) | 1994-01-26 | 1995-01-25 | Belichtungsapparat und Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung |
| KR1019950001248A KR0164647B1 (ko) | 1994-01-26 | 1995-01-25 | 투영노광장치 및 이를 이용한 디바이스제조방법 |
| EP95300447A EP0668541B1 (en) | 1994-01-26 | 1995-01-25 | Exposure apparatus and device manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00703694A JP3278277B2 (ja) | 1994-01-26 | 1994-01-26 | 投影露光装置及びこれを用いたデバイス製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07211621A true JPH07211621A (ja) | 1995-08-11 |
| JP3278277B2 JP3278277B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=11654821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00703694A Expired - Fee Related JP3278277B2 (ja) | 1994-01-26 | 1994-01-26 | 投影露光装置及びこれを用いたデバイス製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5847746A (ja) |
| EP (1) | EP0668541B1 (ja) |
| JP (1) | JP3278277B2 (ja) |
| KR (1) | KR0164647B1 (ja) |
| DE (1) | DE69511920T2 (ja) |
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| US5844727A (en) * | 1997-09-02 | 1998-12-01 | Cymer, Inc. | Illumination design for scanning microlithography systems |
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| DE19855106A1 (de) * | 1998-11-30 | 2000-05-31 | Zeiss Carl Fa | Beleuchtungssystem für die VUV-Mikrolithographie |
| JP4521896B2 (ja) | 1999-06-08 | 2010-08-11 | キヤノン株式会社 | 照明装置、投影露光装置及びデバイス製造方法 |
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| JP4207478B2 (ja) * | 2002-07-12 | 2009-01-14 | 株式会社ニコン | オプティカルインテグレータ、照明光学装置、露光装置および露光方法 |
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