JPH08203807A - 投影露光装置 - Google Patents
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- JPH08203807A JPH08203807A JP7010635A JP1063595A JPH08203807A JP H08203807 A JPH08203807 A JP H08203807A JP 7010635 A JP7010635 A JP 7010635A JP 1063595 A JP1063595 A JP 1063595A JP H08203807 A JPH08203807 A JP H08203807A
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- 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
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- 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
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70125—Use of illumination settings tailored to particular mask patterns
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- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70191—Optical correction elements, filters or phase plates for controlling intensity, wavelength, polarisation, phase or the like
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
Abstract
(57)【要約】
【目的】 レチクル上のパターンを投影光学系を介して
ウエハ上に投影する投影露光装置において、レチクル上
の長辺方向に配列された横方向パターンと短辺方向に配
列された縦方向パターンとに対する焦点深度の差を少な
くする。 【構成】 レチクルの縦方向パターン及び横方向パター
ンの配列方向にそれぞれ対応するＸ1 方向及びＹ1 方向
に伸びた直交する遮光部１３ｂ及び１３ａを有し、遮光
部１３ａの幅Ｌ１と遮光部１３ｂの幅Ｌ２とを異ならし
めた変形光源フィルター８を、それぞれ光源像を形成す
る複数の断面形状が長方形のレンズエレメント７ａより
なるフライアイレンズの射出面の近傍に配置する。
ウエハ上に投影する投影露光装置において、レチクル上
の長辺方向に配列された横方向パターンと短辺方向に配
列された縦方向パターンとに対する焦点深度の差を少な
くする。 【構成】 レチクルの縦方向パターン及び横方向パター
ンの配列方向にそれぞれ対応するＸ1 方向及びＹ1 方向
に伸びた直交する遮光部１３ｂ及び１３ａを有し、遮光
部１３ａの幅Ｌ１と遮光部１３ｂの幅Ｌ２とを異ならし
めた変形光源フィルター８を、それぞれ光源像を形成す
る複数の断面形状が長方形のレンズエレメント７ａより
なるフライアイレンズの射出面の近傍に配置する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路や液晶
表示素子等の微細パターンの形成に使用される投影露光
装置に関し、特にマスクパターン上の照度分布を均一化
するためのオプティカル・インテグレータを備えた投影
露光装置に関する。
表示素子等の微細パターンの形成に使用される投影露光
装置に関し、特にマスクパターン上の照度分布を均一化
するためのオプティカル・インテグレータを備えた投影
露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体集積回路や液晶表示素子等
の微細パターンの形成に使用される投影露光装置では、
レチクル（又はフォトマスク等）の微細なパターンを高
い解像度でフォトレジストが塗布されたウエハ（又はガ
ラスプレート等）上に投影するため、露光光の波長（露
光波長）の短波長化、及び投影光学系の開口数ＮＡの増
大等が行われている。しかしながら、単に露光波長の短
波長化、及び開口数ＮＡの増大を行うと焦点深度が浅く
なり過ぎてしまうため、解像度を向上すると共に焦点深
度をある程度以上に維持できる手法として、所謂変形光
源法が提案されている。
の微細パターンの形成に使用される投影露光装置では、
レチクル（又はフォトマスク等）の微細なパターンを高
い解像度でフォトレジストが塗布されたウエハ（又はガ
ラスプレート等）上に投影するため、露光光の波長（露
光波長）の短波長化、及び投影光学系の開口数ＮＡの増
大等が行われている。しかしながら、単に露光波長の短
波長化、及び開口数ＮＡの増大を行うと焦点深度が浅く
なり過ぎてしまうため、解像度を向上すると共に焦点深
度をある程度以上に維持できる手法として、所謂変形光
源法が提案されている。
【０００３】これは、例えば特開平４−１０１１４８号
公報に開示されているように、フライアイ型インテグレ
ータとしてのフライアイレンズ等の射出側焦点面、又は
それと等価なレチクルパターンに対する光学的なフーリ
エ変換面、若しくはそれらの近傍面に、照明光学系の光
軸近傍の露光用の照明光を遮光し、且つ光透過部を特定
の部分領域のみに制限するような絞り（以下、「変形光
源フィルター」という）を配置するものである。
公報に開示されているように、フライアイ型インテグレ
ータとしてのフライアイレンズ等の射出側焦点面、又は
それと等価なレチクルパターンに対する光学的なフーリ
エ変換面、若しくはそれらの近傍面に、照明光学系の光
軸近傍の露光用の照明光を遮光し、且つ光透過部を特定
の部分領域のみに制限するような絞り（以下、「変形光
源フィルター」という）を配置するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の変形
光源法においては、変形光源フィルタの光透過部の照明
光学系の光軸からの距離や方向性については検討されて
いるが、フライアイレンズが形成する離散的な光源像
（２次光源）を考慮した変形光源フィルターの最適形状
についてはほとんど検討されていない。
光源法においては、変形光源フィルタの光透過部の照明
光学系の光軸からの距離や方向性については検討されて
いるが、フライアイレンズが形成する離散的な光源像
（２次光源）を考慮した変形光源フィルターの最適形状
についてはほとんど検討されていない。
【０００５】フライアイレンズはレチクルのパターン面
上での照度均一化のために用いられるものであり、例え
ば数十個の同一形状の単一レンズエレメントを照明光学
系の光軸と垂直な面内に並べたレンズ群である。更に、
各レンズエレメントの入射側の面はレチクルのパターン
面と共役（結像関係）となっており、レチクルのパター
ン面には各レンズエレメントからの照明光束が重畳して
入射し、その平均化により良好な照度均一性が得られる
ようになっている。
上での照度均一化のために用いられるものであり、例え
ば数十個の同一形状の単一レンズエレメントを照明光学
系の光軸と垂直な面内に並べたレンズ群である。更に、
各レンズエレメントの入射側の面はレチクルのパターン
面と共役（結像関係）となっており、レチクルのパター
ン面には各レンズエレメントからの照明光束が重畳して
入射し、その平均化により良好な照度均一性が得られる
ようになっている。
【０００６】ところで、レチクル上のパターンエリア
は、露光すべき半導体集積回路等の形状に合わせて長方
形である方が都合が良いため、これと共役であるフライ
アイレンズの各レンズエレメントの入射側の面の形状
（即ち、断面形状）も長方形とされる。この結果、各レ
ンズエレメントの射出側の面の形状も長方形となり、従
ってフライアイレンズの配列ピッチは長方形（レンズエ
レメント）の断面の短辺方向と長辺方向とでは必然的に
異なってしまう。このため、フライアイレンズの射出面
（一般的に、レチクルのパターン面に対して光学的にフ
ーリエ変換の関係になっている）に形成される離散的な
２次光源も、フライアイレンズの各レンズエレメントの
長辺方向と短辺方向とでピッチが異なることになる。
は、露光すべき半導体集積回路等の形状に合わせて長方
形である方が都合が良いため、これと共役であるフライ
アイレンズの各レンズエレメントの入射側の面の形状
（即ち、断面形状）も長方形とされる。この結果、各レ
ンズエレメントの射出側の面の形状も長方形となり、従
ってフライアイレンズの配列ピッチは長方形（レンズエ
レメント）の断面の短辺方向と長辺方向とでは必然的に
異なってしまう。このため、フライアイレンズの射出面
（一般的に、レチクルのパターン面に対して光学的にフ
ーリエ変換の関係になっている）に形成される離散的な
２次光源も、フライアイレンズの各レンズエレメントの
長辺方向と短辺方向とでピッチが異なることになる。
【０００７】従って、このような離散的な２次光源に対
して従来の各レンズエレメントの長辺方向と短辺方向と
で同じ幅の遮光部を有する対称形の変形光源フィルター
を使用した場合、フライアイレンズのレンズエレメント
の形状、即ち、２次光源の配列の形状によっては、レチ
クル上のパターン領域で互いにほぼ直交する短辺方向
（横方向）及び長辺方向（縦方向）に各々周期的に配列
された２組の周期性パターン（以下、それぞれ「縦方向
パターン」及び「横方向パターン」という）でその焦点
深度が大きく異なってしまうという不都合があった。
して従来の各レンズエレメントの長辺方向と短辺方向と
で同じ幅の遮光部を有する対称形の変形光源フィルター
を使用した場合、フライアイレンズのレンズエレメント
の形状、即ち、２次光源の配列の形状によっては、レチ
クル上のパターン領域で互いにほぼ直交する短辺方向
（横方向）及び長辺方向（縦方向）に各々周期的に配列
された２組の周期性パターン（以下、それぞれ「縦方向
パターン」及び「横方向パターン」という）でその焦点
深度が大きく異なってしまうという不都合があった。
【０００８】本発明は斯かる点に鑑み、縦方向パターン
及び横方向パターンの各々の焦点深度をほぼ等しくでき
る変形光源フィルターを備えた高解像度、且つ大焦点深
度の投影露光装置を提供することを目的とする。
及び横方向パターンの各々の焦点深度をほぼ等しくでき
る変形光源フィルターを備えた高解像度、且つ大焦点深
度の投影露光装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による投影露光装
置は、例えば図１〜図３に示すように、露光用の照明光
（３）を発生する光源（１）と、その照明光（３）を入
射して第１方向（Ｘ1方向）に所定ピッチＰ１で配列さ
れその第１方向に直交する第２方向（Ｙ1 方向）にその
所定ピッチＰ１より大きいピッチＰ２で配列された複数
の光源像を形成するオプティカル・インテグレータ
（７）と、このオプティカル・インテグレータにより形
成される複数の光源像からの照明光（３）を重畳して転
写用のパターン（１４）が形成されたマスク（Ｒ）に照
射する照明光学系（１１，１２）と、この照明光学系に
よる照明光のもとで前記マスク（Ｒ）のパターン（１
４）の像を感光性の基板（１６）上に投影する投影光学
系（１５）とを有する投影露光装置において、そのオプ
ティカル・インテグレータ（７）による複数の光源像の
形成面、又は実質的にその形成面の近傍の面にその照明
光学系の光軸（ＡＸ１）を通りその第１方向に平行な第
１の軸（ＸK ）に関してほぼ線対称な所定幅Ｌ２の第１
の遮光部（１３ｂ）と、その光軸（ＡＸ１）を通りその
第２方向に平行な第２の軸（ＹK ）に関してほぼ線対称
な所定幅Ｌ１の第２の遮光部（１３ａ）とを有する遮光
部材（８）を配置し、その第１及び第２の遮光部（１３
ｂ，１３ａ）の幅Ｌ２，Ｌ１をその第１方向及び第２方
向に異なるピッチで配列されたそのオプティカル・イン
テグレータによる複数個の光源像の配列に対応して最適
化して、それらの幅Ｌ２，Ｌ１を異ならしめたものであ
る。
置は、例えば図１〜図３に示すように、露光用の照明光
（３）を発生する光源（１）と、その照明光（３）を入
射して第１方向（Ｘ1方向）に所定ピッチＰ１で配列さ
れその第１方向に直交する第２方向（Ｙ1 方向）にその
所定ピッチＰ１より大きいピッチＰ２で配列された複数
の光源像を形成するオプティカル・インテグレータ
（７）と、このオプティカル・インテグレータにより形
成される複数の光源像からの照明光（３）を重畳して転
写用のパターン（１４）が形成されたマスク（Ｒ）に照
射する照明光学系（１１，１２）と、この照明光学系に
よる照明光のもとで前記マスク（Ｒ）のパターン（１
４）の像を感光性の基板（１６）上に投影する投影光学
系（１５）とを有する投影露光装置において、そのオプ
ティカル・インテグレータ（７）による複数の光源像の
形成面、又は実質的にその形成面の近傍の面にその照明
光学系の光軸（ＡＸ１）を通りその第１方向に平行な第
１の軸（ＸK ）に関してほぼ線対称な所定幅Ｌ２の第１
の遮光部（１３ｂ）と、その光軸（ＡＸ１）を通りその
第２方向に平行な第２の軸（ＹK ）に関してほぼ線対称
な所定幅Ｌ１の第２の遮光部（１３ａ）とを有する遮光
部材（８）を配置し、その第１及び第２の遮光部（１３
ｂ，１３ａ）の幅Ｌ２，Ｌ１をその第１方向及び第２方
向に異なるピッチで配列されたそのオプティカル・イン
テグレータによる複数個の光源像の配列に対応して最適
化して、それらの幅Ｌ２，Ｌ１を異ならしめたものであ
る。
【００１０】この場合、通常はその第１の遮光部（１３
ｂ）又はその第２の遮光部（１３ａ）の少なくとも一方
のエッジがそれら複数の光源像の内の所定の光源像の上
にかかる状態として、且つ、その第１の遮光部（１３
ｂ）の幅Ｌ２をその第２の遮光部（１３ａ）の幅Ｌ１よ
り狭くすることが望ましい。但し、複数の光源像の第１
及び第２方向の配列ピッチの比、及び光源像の面積の割
合等によっては、その第１の遮光部（１３ｂ）の幅Ｌ２
をその第２の遮光部（１３ａ）の幅Ｌ１より広くするこ
ともある。
ｂ）又はその第２の遮光部（１３ａ）の少なくとも一方
のエッジがそれら複数の光源像の内の所定の光源像の上
にかかる状態として、且つ、その第１の遮光部（１３
ｂ）の幅Ｌ２をその第２の遮光部（１３ａ）の幅Ｌ１よ
り狭くすることが望ましい。但し、複数の光源像の第１
及び第２方向の配列ピッチの比、及び光源像の面積の割
合等によっては、その第１の遮光部（１３ｂ）の幅Ｌ２
をその第２の遮光部（１３ａ）の幅Ｌ１より広くするこ
ともある。
【００１１】また、そのオプティカル・インテグレータ
（７）は、それぞれその第１方向の幅Ｐ１がその第２方
向の幅Ｐ２より狭い矩形の断面形状を有する複数の光学
エレメント（７ａ）を束ねたフライアイ型インテグレー
タよりなり、その遮光部材（８）を、そのフライアイ型
インテグレータ（７）の入射面の近傍、そのフライアイ
型インテグレータ（７）の射出面の近傍、又はその射出
面の共役面の近傍に配置することが好ましい。
（７）は、それぞれその第１方向の幅Ｐ１がその第２方
向の幅Ｐ２より狭い矩形の断面形状を有する複数の光学
エレメント（７ａ）を束ねたフライアイ型インテグレー
タよりなり、その遮光部材（８）を、そのフライアイ型
インテグレータ（７）の入射面の近傍、そのフライアイ
型インテグレータ（７）の射出面の近傍、又はその射出
面の共役面の近傍に配置することが好ましい。
【００１２】また、図６に示すように、特にエキシマレ
ーザ等のレーザ光源を使用する場合には、その光源（２
１）とそのオプティカル・インテグレータ（７ｓ）との
間にその光源（２１）の複数の像を形成する第２のオプ
ティカル・インテグレータ（７ｆ）を配置してもよい。
なお、光源として水銀ランプ等を用いるときもこのよう
な構成を採用してもよい。
ーザ等のレーザ光源を使用する場合には、その光源（２
１）とそのオプティカル・インテグレータ（７ｓ）との
間にその光源（２１）の複数の像を形成する第２のオプ
ティカル・インテグレータ（７ｆ）を配置してもよい。
なお、光源として水銀ランプ等を用いるときもこのよう
な構成を採用してもよい。
【００１３】
【作用】斯かる本発明の投影露光装置によれば、オプテ
ィカル・インテグレータ（７）がフライアイ型インテグ
レータである場合にその射出面に形成される２次光源の
分布まで考慮した遮光部材（８）を配置しているので、
例えば図２において、第２方向（Ｙ1 方向）に対応する
マスク（Ｒ）上のＹ方向に配列された横方向のパターン
（１４Ｈ）と第１方向（Ｘ1 方向）に対応するマスク
（Ｒ）上のＸ方向に配列された縦方向のパターン（１４
Ｖ）とに対する焦点深度の差が解消される。従来は、遮
光部材としてマスク（Ｒ）上に描画された横方向及び縦
方向のパターン（１４Ｈ，１４Ｖ）に対応して、例えば
単純に第１方向、第２方向で対称な形状をしたものが使
用されていた。そのため、マスク（Ｒ）上の横方向のパ
ターン（１４Ｈ）と縦方向のパターン（１４Ｖ）とに対
する焦点深度に差がみられた。しかしながら、本発明で
は、オプティカル・インテグレータ（７）の例えば射出
面の遮光部材（８）として、第１方向に伸びる第１の遮
光部（１３ｂ）と第２方向に伸びる第２の遮光部（１３
ａ）とを有し、その第１の遮光部（１３ｂ）の幅Ｌ２と
その第２の遮光部（１３ａ）の幅Ｌ１とを異ならしめた
形状のものを用いているために、この遮光部材（８）の
透過部は従来のものに比較して、第１方向、第２方向の
対称性が崩れ、その透過部を透過するオプティカル・イ
ンテグレータ（７）の複数の光源像から発散する照明光
の第１方向及び第２方向での光束の分布が均一化され、
第１方向及び第２方向からの結像への寄与が同等とな
る。従って、オプティカル・インテグレータ（７）の配
列ピッチが短辺方向と長辺方向とで異なることに起因す
るマスク（Ｒ）の横方向のパターン（１４Ｈ）と縦方向
のパターン（１４Ｖ）との焦点深度の差を低減すること
ができる。
ィカル・インテグレータ（７）がフライアイ型インテグ
レータである場合にその射出面に形成される２次光源の
分布まで考慮した遮光部材（８）を配置しているので、
例えば図２において、第２方向（Ｙ1 方向）に対応する
マスク（Ｒ）上のＹ方向に配列された横方向のパターン
（１４Ｈ）と第１方向（Ｘ1 方向）に対応するマスク
（Ｒ）上のＸ方向に配列された縦方向のパターン（１４
Ｖ）とに対する焦点深度の差が解消される。従来は、遮
光部材としてマスク（Ｒ）上に描画された横方向及び縦
方向のパターン（１４Ｈ，１４Ｖ）に対応して、例えば
単純に第１方向、第２方向で対称な形状をしたものが使
用されていた。そのため、マスク（Ｒ）上の横方向のパ
ターン（１４Ｈ）と縦方向のパターン（１４Ｖ）とに対
する焦点深度に差がみられた。しかしながら、本発明で
は、オプティカル・インテグレータ（７）の例えば射出
面の遮光部材（８）として、第１方向に伸びる第１の遮
光部（１３ｂ）と第２方向に伸びる第２の遮光部（１３
ａ）とを有し、その第１の遮光部（１３ｂ）の幅Ｌ２と
その第２の遮光部（１３ａ）の幅Ｌ１とを異ならしめた
形状のものを用いているために、この遮光部材（８）の
透過部は従来のものに比較して、第１方向、第２方向の
対称性が崩れ、その透過部を透過するオプティカル・イ
ンテグレータ（７）の複数の光源像から発散する照明光
の第１方向及び第２方向での光束の分布が均一化され、
第１方向及び第２方向からの結像への寄与が同等とな
る。従って、オプティカル・インテグレータ（７）の配
列ピッチが短辺方向と長辺方向とで異なることに起因す
るマスク（Ｒ）の横方向のパターン（１４Ｈ）と縦方向
のパターン（１４Ｖ）との焦点深度の差を低減すること
ができる。
【００１４】また、オプティカル・インテグレータが、
それぞれ第１方向の幅Ｐ１が第２方向の幅Ｐ２より狭い
矩形の断面形状を有する複数の光学エレメント（７ａ）
を束ねたフライアイ型インテグレータ（７）よりなり、
遮光部材（８）を、フライアイ型インテグレータ（７）
の入射面の近傍、フライアイ型インテグレータ（７）の
射出面の近傍、又はその射出面の共役面の近傍に配置す
る場合には、遮光部材（８）により、第１方向及び第２
方向からの結像への寄与が同等となる。
それぞれ第１方向の幅Ｐ１が第２方向の幅Ｐ２より狭い
矩形の断面形状を有する複数の光学エレメント（７ａ）
を束ねたフライアイ型インテグレータ（７）よりなり、
遮光部材（８）を、フライアイ型インテグレータ（７）
の入射面の近傍、フライアイ型インテグレータ（７）の
射出面の近傍、又はその射出面の共役面の近傍に配置す
る場合には、遮光部材（８）により、第１方向及び第２
方向からの結像への寄与が同等となる。
【００１５】また、特に光源（２１）がエキシマレーザ
等のレーザ光源のときには、光源（２１）とオプティカ
ル・インテグレータ（７ｓ）との間に光源（２１）の複
数の像を形成する第２のオプティカル・インテグレータ
（７ｆ）を配置する場合には、オプティカル・インテグ
レータが１組のシステムに比べ、最終的に光源像の数が
増加するため、照度分布均一性は高くなる。
等のレーザ光源のときには、光源（２１）とオプティカ
ル・インテグレータ（７ｓ）との間に光源（２１）の複
数の像を形成する第２のオプティカル・インテグレータ
（７ｆ）を配置する場合には、オプティカル・インテグ
レータが１組のシステムに比べ、最終的に光源像の数が
増加するため、照度分布均一性は高くなる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明による投影露光装置の一実施例
につき図１〜図５を参照して説明する。本実施例は、レ
チクル上のパターンを投影光学系により縮小してウエハ
上の各ショット領域に露光するステップ・アンド・リピ
ート方式の投影露光装置（ステッパー）に本発明を適用
したものである。
につき図１〜図５を参照して説明する。本実施例は、レ
チクル上のパターンを投影光学系により縮小してウエハ
上の各ショット領域に露光するステップ・アンド・リピ
ート方式の投影露光装置（ステッパー）に本発明を適用
したものである。
【００１７】図１は、本実施例の投影露光装置の概略構
成を示し、この図１において、水銀ランプよりなる光源
１より放射される照明光３（波長３６５ｎｍのｉ線や波
長４３６ｎｍのｇ線等）は楕円鏡２で反射、焦光され、
第１インプットレンズ４を透過して、折り曲げミラー５
に入射する。折り曲げミラー５によりほぼ直角に折り曲
げられた照明光３は、第２インプットレンズ６に入射
し、第１及び第２インプットレンズ４，６によりほぼ平
行光束となってフライアイレンズ７に入射する。フライ
アイレンズ７を構成する各レンズエレメント７ａ（図２
参照）の射出側の面（射出面）にはそれぞれ光源１の像
（２次光源）が形成される。
成を示し、この図１において、水銀ランプよりなる光源
１より放射される照明光３（波長３６５ｎｍのｉ線や波
長４３６ｎｍのｇ線等）は楕円鏡２で反射、焦光され、
第１インプットレンズ４を透過して、折り曲げミラー５
に入射する。折り曲げミラー５によりほぼ直角に折り曲
げられた照明光３は、第２インプットレンズ６に入射
し、第１及び第２インプットレンズ４，６によりほぼ平
行光束となってフライアイレンズ７に入射する。フライ
アイレンズ７を構成する各レンズエレメント７ａ（図２
参照）の射出側の面（射出面）にはそれぞれ光源１の像
（２次光源）が形成される。
【００１８】フライアイレンズ７の射出面近傍に、照明
光学系の光軸ＡＸ１の近傍の照明光３を遮光する変形光
源フィルター８が設けられている。更に、変形光源フィ
ルター８は他の形状のフィルターである輪帯絞り、及び
通常形状（円形又は矩形状）の開口絞り（図１では、開
口部９ａを有する開口絞り９だけを示す）と共に保持部
材（例えばターレット板、スライダ等）１０に一体に固
定されており、駆動系１０ａによって交換自在に照明光
路中に配置されている。変形光源フィルター８の光透過
部８ａ，８ｂを透過した照明光３は、コンデンサーレン
ズ群１１を介して折り曲げミラー１２に入射し、折り曲
げミラー１２によりほぼ直角に折り曲げられて、レチク
ルＲ上のレチクルパターン１４を照明する。ここで、フ
ライアイレンズ７を構成する複数のレンズエレメント７
ａ（図２参照）の各入射側の面（入射面）はレチクルＲ
のパターン面とほぼ共役（結像関係）となっている。ま
た、フライアイレンズ７の射出面はレチクルＲのパター
ン面に対してほぼ光学的にフーリエ変換の関係となって
いる。なお、フライアイレンズ７、変形光源フィルター
８、及びレチクルパターン１４については後述する。
光学系の光軸ＡＸ１の近傍の照明光３を遮光する変形光
源フィルター８が設けられている。更に、変形光源フィ
ルター８は他の形状のフィルターである輪帯絞り、及び
通常形状（円形又は矩形状）の開口絞り（図１では、開
口部９ａを有する開口絞り９だけを示す）と共に保持部
材（例えばターレット板、スライダ等）１０に一体に固
定されており、駆動系１０ａによって交換自在に照明光
路中に配置されている。変形光源フィルター８の光透過
部８ａ，８ｂを透過した照明光３は、コンデンサーレン
ズ群１１を介して折り曲げミラー１２に入射し、折り曲
げミラー１２によりほぼ直角に折り曲げられて、レチク
ルＲ上のレチクルパターン１４を照明する。ここで、フ
ライアイレンズ７を構成する複数のレンズエレメント７
ａ（図２参照）の各入射側の面（入射面）はレチクルＲ
のパターン面とほぼ共役（結像関係）となっている。ま
た、フライアイレンズ７の射出面はレチクルＲのパター
ン面に対してほぼ光学的にフーリエ変換の関係となって
いる。なお、フライアイレンズ７、変形光源フィルター
８、及びレチクルパターン１４については後述する。
【００１９】変形光源フィルタ８から射出された後、コ
ンデンサーレンズ群１１及び折り曲げミラー１２よりな
る照明光学系から射出された露光用の照明光３が、レチ
クルＲ上の照明領域に照射され、その照明領域内に描画
されたレチクルパターン１４が、投影光学系１５を介し
て縮小されてウエハ１６の各ショット領域に転写され
る。照明光３としては、水銀ランプ等の輝線の他、Ｋｒ
Ｆエキシマレーザ光又はＡｒＦエキシマレーザ光等のレ
ーザ光も用いられる。ここで、図１において、投影光学
系１５の光軸ＡＸ２に平行にＺ軸を取り、その光軸ＡＸ
２に垂直な平面内で図１の紙面に平行にＸ軸、図１の紙
面に垂直にＹ軸を取る。
ンデンサーレンズ群１１及び折り曲げミラー１２よりな
る照明光学系から射出された露光用の照明光３が、レチ
クルＲ上の照明領域に照射され、その照明領域内に描画
されたレチクルパターン１４が、投影光学系１５を介し
て縮小されてウエハ１６の各ショット領域に転写され
る。照明光３としては、水銀ランプ等の輝線の他、Ｋｒ
Ｆエキシマレーザ光又はＡｒＦエキシマレーザ光等のレ
ーザ光も用いられる。ここで、図１において、投影光学
系１５の光軸ＡＸ２に平行にＺ軸を取り、その光軸ＡＸ
２に垂直な平面内で図１の紙面に平行にＸ軸、図１の紙
面に垂直にＹ軸を取る。
【００２０】レチクルパターン１４が描画されたレチク
ルＲは、不図示のレチクルステージ上に真空吸着され、
このレチクルステージは、投影光学系１５の光軸ＡＸ２
に垂直な２次元平面（ＸＹ平面）内で、Ｘ方向、Ｙ方向
及び回転方向（θ方向）にレチクルＲを位置決めする。
ところで、図１において照明光３のレチクルパターン１
４への入射角φは、変形光源フィルター８の形状（光透
過部、即ち２次光源の各位置）に応じて決まる。また、
装置全体を統括制御する主制御系２０により、レチクル
の種類やそのパターンの微細度（線幅、ピッチ）、及び
周期方向に基づいて、レチクルパターン１４に最も見合
った（最適な）形状を有する変形光源フィルター８が駆
動系１０ａを介して照明光路中に配置されている。
ルＲは、不図示のレチクルステージ上に真空吸着され、
このレチクルステージは、投影光学系１５の光軸ＡＸ２
に垂直な２次元平面（ＸＹ平面）内で、Ｘ方向、Ｙ方向
及び回転方向（θ方向）にレチクルＲを位置決めする。
ところで、図１において照明光３のレチクルパターン１
４への入射角φは、変形光源フィルター８の形状（光透
過部、即ち２次光源の各位置）に応じて決まる。また、
装置全体を統括制御する主制御系２０により、レチクル
の種類やそのパターンの微細度（線幅、ピッチ）、及び
周期方向に基づいて、レチクルパターン１４に最も見合
った（最適な）形状を有する変形光源フィルター８が駆
動系１０ａを介して照明光路中に配置されている。
【００２１】一方、ウエハ１６はウエハステージ１７上
に真空吸着により保持されている。ウエハステージ１７
は駆動系１８によりＸ方向及びＹ方向にウエハ１６を位
置決めし、また光軸ＡＸ２に平行なＺ方向及びＸＹ平面
上の回転方向にもウエハ１６を微動することができる。
ウエハステージ１７の駆動系１８による動作は制御系２
０により制御される。更に、ウエハステージ１７上に固
定された移動鏡、及び不図示の外部のレーザ干渉計によ
りウエハステージ１７のＸ座標及びＹ座標が常時測定さ
れている。
に真空吸着により保持されている。ウエハステージ１７
は駆動系１８によりＸ方向及びＹ方向にウエハ１６を位
置決めし、また光軸ＡＸ２に平行なＺ方向及びＸＹ平面
上の回転方向にもウエハ１６を微動することができる。
ウエハステージ１７の駆動系１８による動作は制御系２
０により制御される。更に、ウエハステージ１７上に固
定された移動鏡、及び不図示の外部のレーザ干渉計によ
りウエハステージ１７のＸ座標及びＹ座標が常時測定さ
れている。
【００２２】次に、レチクルパターン１４、フライアイ
レンズ７、及び変形光源フィルター８の形状等について
説明する。なお、以下ではレチクルＲとフライアイレン
ズ７及び変形光源フィルター８との対応関係を説明する
ため、レチクルＲのパターン面上でのＸ方向及び−Ｙ方
向に対応するフライアイレンズ７の射出面での方向をそ
れぞれＸ1 方向、及びＹ1 方向とする。
レンズ７、及び変形光源フィルター８の形状等について
説明する。なお、以下ではレチクルＲとフライアイレン
ズ７及び変形光源フィルター８との対応関係を説明する
ため、レチクルＲのパターン面上でのＸ方向及び−Ｙ方
向に対応するフライアイレンズ７の射出面での方向をそ
れぞれＸ1 方向、及びＹ1 方向とする。
【００２３】図２（Ａ）は本例のレチクルＲの平面図を
示し、この図２（Ａ）において、レチクルＲのほぼ中央
部の有効エリア（パターン領域）ＰＡは製造される半導
体集積回路の形状に合わせてＹ方向に長い長方形に形成
されている。ここでは、レチクルパターン１４の縦方向
のパターンをＹ方向に伸び、且つＸ方向に等間隔に並ん
だ均一な５本の遮光部からなる縦方向パターン１４Ｖで
代表させ、レチクルパターン１４の横方向のパターンを
Ｘ方向に伸び、且つＹ方向に等間隔に並んだ均一な５本
の遮光部からなる横方向パターン１４Ｈで代表させてい
る。
示し、この図２（Ａ）において、レチクルＲのほぼ中央
部の有効エリア（パターン領域）ＰＡは製造される半導
体集積回路の形状に合わせてＹ方向に長い長方形に形成
されている。ここでは、レチクルパターン１４の縦方向
のパターンをＹ方向に伸び、且つＸ方向に等間隔に並ん
だ均一な５本の遮光部からなる縦方向パターン１４Ｖで
代表させ、レチクルパターン１４の横方向のパターンを
Ｘ方向に伸び、且つＹ方向に等間隔に並んだ均一な５本
の遮光部からなる横方向パターン１４Ｈで代表させてい
る。
【００２４】図２（Ｂ）は本例のフライアイレンズ７の
射出面の形状を示し、図２（Ａ）に示すレチクルＲの長
方形の有効エリアＰＡに対して均一な照明を行うのに好
適な形状を有している。図２（Ｂ）に示すように、フラ
イアイレンズ７は、断面形状が同一の長方形の複数のレ
ンズエレメントが横方向（Ｘ1 方向）及び縦方向（Ｙ 1
方向）に接しながら整然と並べられており、全体として
ほぼ正方形の断面形状を有している。以下、その一つの
レンズエレメント７ａだけに符号を付して説明する。他
のレンズエレメントについても同様である。
射出面の形状を示し、図２（Ａ）に示すレチクルＲの長
方形の有効エリアＰＡに対して均一な照明を行うのに好
適な形状を有している。図２（Ｂ）に示すように、フラ
イアイレンズ７は、断面形状が同一の長方形の複数のレ
ンズエレメントが横方向（Ｘ1 方向）及び縦方向（Ｙ 1
方向）に接しながら整然と並べられており、全体として
ほぼ正方形の断面形状を有している。以下、その一つの
レンズエレメント７ａだけに符号を付して説明する。他
のレンズエレメントについても同様である。
【００２５】レンズエレメント７ａの断面形状は、図２
（Ａ）のレチクルＲ上の有効エリアＰＡにほぼ相似な長
方形となっている。レンズエレメント７ａの射出面の中
央部の円形の２次光源Ｃ１はレンズエレメント７ａによ
り形成される光源１の像を示している。フライアイレン
ズ７の入射面での照度分布はほぼ一様であり、更に各レ
ンズエレメント７ａを射出した照明光がレチクルＲ上の
有効エリアＰＡに重畳されてパターン面上での照度分布
が均一化される。フライアイレンズ７の入射面とレチク
ルＲのパターン面とは結像関係にあり、フライアイレン
ズ７は各レンズエレメント７ａの断面形状が有効エリア
ＰＡの形状と相似となっている場合に、光量的に最も効
率よくレチクルＲを照明することができる。
（Ａ）のレチクルＲ上の有効エリアＰＡにほぼ相似な長
方形となっている。レンズエレメント７ａの射出面の中
央部の円形の２次光源Ｃ１はレンズエレメント７ａによ
り形成される光源１の像を示している。フライアイレン
ズ７の入射面での照度分布はほぼ一様であり、更に各レ
ンズエレメント７ａを射出した照明光がレチクルＲ上の
有効エリアＰＡに重畳されてパターン面上での照度分布
が均一化される。フライアイレンズ７の入射面とレチク
ルＲのパターン面とは結像関係にあり、フライアイレン
ズ７は各レンズエレメント７ａの断面形状が有効エリア
ＰＡの形状と相似となっている場合に、光量的に最も効
率よくレチクルＲを照明することができる。
【００２６】図３は、図１中の変形光源フィルター８の
正面図を示し、この図３において、円形の変形光源フィ
ルター８はその中心部を通ってＹ1 方向に伸びる幅がＬ
１の帯状の遮光部１３ａ、その中心部で遮光部１３ａと
直交する幅がＬ２の帯状の遮光部１３ｂ、変形光源フィ
ルター８の外郭を構成する輪帯状の遮光部１３ｃ、及び
それらの遮光部１３ａ〜１３ｃに囲まれた４つのほぼ扇
形の透過部８ａ〜８ｄから構成されている。この場合、
遮光部１３ｂは、照明光学系の光軸ＡＸ１を通りＸ1 方
向に平行な軸ＸK に対して線対称であり、遮光部１３ａ
は光軸ＡＸ１を通りＹ1 方向に平行な軸ＹK に対して線
対称であり、遮光部１３ａの幅Ｌ１と遮光部１３ｂの幅
Ｌ２とは異なるように形成されている。フライアイレン
ズ７からの照明光３は、変形光源フィルター８の４つの
透過部８ａ〜８ｄを透過して次のコンデンサーレンズ群
１１に入射する。照明光３の内、光軸ＡＸ１の近傍を通
る光束は、遮光部１３ａと遮光部１３ｂとにより遮断さ
れる。
正面図を示し、この図３において、円形の変形光源フィ
ルター８はその中心部を通ってＹ1 方向に伸びる幅がＬ
１の帯状の遮光部１３ａ、その中心部で遮光部１３ａと
直交する幅がＬ２の帯状の遮光部１３ｂ、変形光源フィ
ルター８の外郭を構成する輪帯状の遮光部１３ｃ、及び
それらの遮光部１３ａ〜１３ｃに囲まれた４つのほぼ扇
形の透過部８ａ〜８ｄから構成されている。この場合、
遮光部１３ｂは、照明光学系の光軸ＡＸ１を通りＸ1 方
向に平行な軸ＸK に対して線対称であり、遮光部１３ａ
は光軸ＡＸ１を通りＹ1 方向に平行な軸ＹK に対して線
対称であり、遮光部１３ａの幅Ｌ１と遮光部１３ｂの幅
Ｌ２とは異なるように形成されている。フライアイレン
ズ７からの照明光３は、変形光源フィルター８の４つの
透過部８ａ〜８ｄを透過して次のコンデンサーレンズ群
１１に入射する。照明光３の内、光軸ＡＸ１の近傍を通
る光束は、遮光部１３ａと遮光部１３ｂとにより遮断さ
れる。
【００２７】次に、本例の投影露光装置の動作につき、
特に変形光源フィルター８の動作を中心にして説明す
る。一般的に投影露光装置において、焦点深度及び解像
度向上のために用いられる変形光源フィルターの形状
は、対象となるレチクル上のパターンのピッチ及び方向
から最適化される。図２（Ａ）のように主に縦、横方向
のパターンを中心としたレチクルパターン１４に対して
は、図４（Ａ）に示すような十字状の遮光部をもつ変形
光源フィルター２８が有効である（１９９２年ＳＰＩＥ
Optical/LaserMicrolithography 1674-63 "New Imagin
t Technique for 64M DRAM" 参照）。ここで、縦方向
パターン１４ＶにはＹ1 軸をはさむ光束、即ち図４
（Ａ）の変形光源フィルター２８では（透過部２８ａ及
び２８ｄ）を通過した光束と（透過部２８ｂ及び２８
ｃ）を通過した光束との組が焦点深度及び解像度向上に
寄与する。一方、横方向パターン１４ＨにはＸ1 軸をは
さむ光束、即ち図４（Ａ）では（透過部２８ａ及び２８
ｂ）を通過した光束と（透過部２８ｃ及び２８ｄ）を通
過した光束との組が焦点深度及び解像度向上に寄与して
いる。また、パターンのピッチに応じて光束と軸との最
適な距離が定まる。そのため変形光源フィルターに入射
する光束が一様な場合、縦方向パターンと横方向パター
ンとを同程度にもつ一般的なレチクルに対応する変形光
源フィルターの透過部は、図４（Ａ）の変形光源フィル
ター２８に示すようにＸ1 方向及びＹ1 方向に関して対
称な形状となる。即ち、Ｘ1 方向の遮光部の幅Ｌ３とＹ
1 方向の遮光部の幅Ｌ４とは等しくなる。
特に変形光源フィルター８の動作を中心にして説明す
る。一般的に投影露光装置において、焦点深度及び解像
度向上のために用いられる変形光源フィルターの形状
は、対象となるレチクル上のパターンのピッチ及び方向
から最適化される。図２（Ａ）のように主に縦、横方向
のパターンを中心としたレチクルパターン１４に対して
は、図４（Ａ）に示すような十字状の遮光部をもつ変形
光源フィルター２８が有効である（１９９２年ＳＰＩＥ
Optical/LaserMicrolithography 1674-63 "New Imagin
t Technique for 64M DRAM" 参照）。ここで、縦方向
パターン１４ＶにはＹ1 軸をはさむ光束、即ち図４
（Ａ）の変形光源フィルター２８では（透過部２８ａ及
び２８ｄ）を通過した光束と（透過部２８ｂ及び２８
ｃ）を通過した光束との組が焦点深度及び解像度向上に
寄与する。一方、横方向パターン１４ＨにはＸ1 軸をは
さむ光束、即ち図４（Ａ）では（透過部２８ａ及び２８
ｂ）を通過した光束と（透過部２８ｃ及び２８ｄ）を通
過した光束との組が焦点深度及び解像度向上に寄与して
いる。また、パターンのピッチに応じて光束と軸との最
適な距離が定まる。そのため変形光源フィルターに入射
する光束が一様な場合、縦方向パターンと横方向パター
ンとを同程度にもつ一般的なレチクルに対応する変形光
源フィルターの透過部は、図４（Ａ）の変形光源フィル
ター２８に示すようにＸ1 方向及びＹ1 方向に関して対
称な形状となる。即ち、Ｘ1 方向の遮光部の幅Ｌ３とＹ
1 方向の遮光部の幅Ｌ４とは等しくなる。
【００２８】ところで、フライアイレンズの各レンズエ
レメントの形状は前述の通り長方形であり、射出面に形
成される離散的な２次光源は光源１の像として図２
（Ｂ）のように分布している。図４（Ａ）は、その射出
側出口に従来の対称形の変形光源フィルター２８を設置
し、変形光源フィルター２８のレチクルＲ側から見た正
面図を示している。変形光源フィルター２８の透過部２
８ａ〜２８ｄからはフライアイレンズ７のレンズエレメ
ント７ａが観察される。図４（Ａ）において、透過領域
内の２次光源の分布に着目すると、Ｙ1 方向では遮光部
のエッジがフライアイレンズ７上で２次光源の無い、所
謂暗い部分にかかっており、遮光部材の幅Ｌ４は実際に
は点線で示される範囲Ｌ４Ａまであるとみなせる。それ
に対してＸ1 方向では遮光部エッジにおいても２次光源
は存在しており、遮光部の幅Ｌ３（＝Ｌ４）は設計上の
値とほぼ同等である。このように離散的な２次光源まで
考慮した場合、変形光源フィルターの形状がＸ1 ，Ｙ1
方向で対称な形であっても、実質的に寄与する２次光源
はＸ1 ，Ｙ1 方向で非対称となる。
レメントの形状は前述の通り長方形であり、射出面に形
成される離散的な２次光源は光源１の像として図２
（Ｂ）のように分布している。図４（Ａ）は、その射出
側出口に従来の対称形の変形光源フィルター２８を設置
し、変形光源フィルター２８のレチクルＲ側から見た正
面図を示している。変形光源フィルター２８の透過部２
８ａ〜２８ｄからはフライアイレンズ７のレンズエレメ
ント７ａが観察される。図４（Ａ）において、透過領域
内の２次光源の分布に着目すると、Ｙ1 方向では遮光部
のエッジがフライアイレンズ７上で２次光源の無い、所
謂暗い部分にかかっており、遮光部材の幅Ｌ４は実際に
は点線で示される範囲Ｌ４Ａまであるとみなせる。それ
に対してＸ1 方向では遮光部エッジにおいても２次光源
は存在しており、遮光部の幅Ｌ３（＝Ｌ４）は設計上の
値とほぼ同等である。このように離散的な２次光源まで
考慮した場合、変形光源フィルターの形状がＸ1 ，Ｙ1
方向で対称な形であっても、実質的に寄与する２次光源
はＸ1 ，Ｙ1 方向で非対称となる。
【００２９】このように従来型の変形光源フィルター２
８を使用した場合には、Ｙ1 方向の実効的な遮光部幅が
設計値と異なるため、Ｘ1 軸をはさむ（透過部２８ａ及
び２８ｂ）と（透過部２８ｃ及び２８ｄ）との透過領域
が寄与する図２（Ａ）のレチクルＲの横方向パターン１
４Ｈの焦点深度及び解像度は期待される値が得られな
い。従って２次光源分布を考慮せずに設計された変形光
源フィルター２８のような従来の対称形の変形光源フィ
ルターを用いて露光した場合、レチクルＲのパターンの
縦方向と横方向で限界解像度及び焦点深度が異なる。
８を使用した場合には、Ｙ1 方向の実効的な遮光部幅が
設計値と異なるため、Ｘ1 軸をはさむ（透過部２８ａ及
び２８ｂ）と（透過部２８ｃ及び２８ｄ）との透過領域
が寄与する図２（Ａ）のレチクルＲの横方向パターン１
４Ｈの焦点深度及び解像度は期待される値が得られな
い。従って２次光源分布を考慮せずに設計された変形光
源フィルター２８のような従来の対称形の変形光源フィ
ルターを用いて露光した場合、レチクルＲのパターンの
縦方向と横方向で限界解像度及び焦点深度が異なる。
【００３０】このような２次光源分布の対称性による縦
方向のパターンと横方向のパターンに対する限界解像度
及び焦点深度の差を低減するために、まずフライアイレ
ンズの形状を最適化する方法が考えられる。例えばレン
ズエレメント７ａの形状を正方形にする。あるいは透過
領域内のレンズエレメントの配置がＸ1 ，Ｙ1 方向で対
称になるよう工夫する等により、２次光源分布はＸ1 ，
Ｙ1 方向に対して対称になる。しかし、一般に変形光源
フィルターは対象となるパターンのピッチや方向によっ
て変更されるものであり、それに応じて最適なフライア
イレンズを使い分けた場合は、装置構成が複雑化し、ま
た、フライアイレンズの個数分のコストが必要となる。
フライアイレンズは照明系レンズ群の中でも高価なレン
ズであり、全体の採算性が悪くなる。従って、汎用的な
フライアイレンズ１種類で全てに対応することが望まし
く、光の効率も考慮した図２（Ｂ）で示すような長方形
のレンズエレメント７ａを有するフライアイレンズを使
用することが望ましい。
方向のパターンと横方向のパターンに対する限界解像度
及び焦点深度の差を低減するために、まずフライアイレ
ンズの形状を最適化する方法が考えられる。例えばレン
ズエレメント７ａの形状を正方形にする。あるいは透過
領域内のレンズエレメントの配置がＸ1 ，Ｙ1 方向で対
称になるよう工夫する等により、２次光源分布はＸ1 ，
Ｙ1 方向に対して対称になる。しかし、一般に変形光源
フィルターは対象となるパターンのピッチや方向によっ
て変更されるものであり、それに応じて最適なフライア
イレンズを使い分けた場合は、装置構成が複雑化し、ま
た、フライアイレンズの個数分のコストが必要となる。
フライアイレンズは照明系レンズ群の中でも高価なレン
ズであり、全体の採算性が悪くなる。従って、汎用的な
フライアイレンズ１種類で全てに対応することが望まし
く、光の効率も考慮した図２（Ｂ）で示すような長方形
のレンズエレメント７ａを有するフライアイレンズを使
用することが望ましい。
【００３１】また、フライアイレンズのレンズエレメン
トを十分小さくし、且つ個数を増やす方法も考えられ
る。この方法によれば、変形光源フィルターへの入射光
の均一性が増すため、Ｘ1 ，Ｙ1 軸方向の２次光源分布
の非対称の度合いが減少し、縦方向のパターンに対する
焦点深度と横方向のパターンに対する焦点深度の差が低
減することが予想される。しかし、レンズエレメントの
数を増やすことはやはりコストアップを招くため、実際
にはウエハ１６の面上での照度の均一性が必要性能を満
たすのに必要十分な程度の個数に設定される。
トを十分小さくし、且つ個数を増やす方法も考えられ
る。この方法によれば、変形光源フィルターへの入射光
の均一性が増すため、Ｘ1 ，Ｙ1 軸方向の２次光源分布
の非対称の度合いが減少し、縦方向のパターンに対する
焦点深度と横方向のパターンに対する焦点深度の差が低
減することが予想される。しかし、レンズエレメントの
数を増やすことはやはりコストアップを招くため、実際
にはウエハ１６の面上での照度の均一性が必要性能を満
たすのに必要十分な程度の個数に設定される。
【００３２】従来、変形光源フィルターの形状を決定す
るにあたっては、変形光源フィルターは一様な光で照射
されるものとして、対象となるパターンのピッチ、方
向、必要な光量（変形光源フィルターでは遮光によって
光量が低減するため）等を考慮し、光学シミュレーショ
ンによって変形光源フィルターの形状の最適化が計られ
ていた。本発明者は、その際フライアイレンズの２次光
源の変形光源フィルター上での分布も考慮してシミュレ
ーションを行い、その結果、２次光源の分布がＸ 1 ，Ｙ
1 方向で非対称であることによって縦、横方向パターン
で焦点深度差が生じることを解明した。そこで、本発明
者は更に各種のシミュレーションを行い、２次光源の分
布に応じて変形光源フィルターの形状（遮光部の幅）を
Ｘ1 ，Ｙ1方向で非対称にすることにより、縦、横方向
パターンの焦点深度差が解消されることを解明したもの
である。
るにあたっては、変形光源フィルターは一様な光で照射
されるものとして、対象となるパターンのピッチ、方
向、必要な光量（変形光源フィルターでは遮光によって
光量が低減するため）等を考慮し、光学シミュレーショ
ンによって変形光源フィルターの形状の最適化が計られ
ていた。本発明者は、その際フライアイレンズの２次光
源の変形光源フィルター上での分布も考慮してシミュレ
ーションを行い、その結果、２次光源の分布がＸ 1 ，Ｙ
1 方向で非対称であることによって縦、横方向パターン
で焦点深度差が生じることを解明した。そこで、本発明
者は更に各種のシミュレーションを行い、２次光源の分
布に応じて変形光源フィルターの形状（遮光部の幅）を
Ｘ1 ，Ｙ1方向で非対称にすることにより、縦、横方向
パターンの焦点深度差が解消されることを解明したもの
である。
【００３３】図４（Ｂ）は本例の変形光源フィルター８
を使用した場合の変形光源フィルター８及びフライアイ
レンズ７をレチクルＲ側から見た正面図を示し、この図
４（Ｂ）において、変形光源フィルター８のＹ1 方向に
伸びた遮光部１３ａの幅Ｌ１は、点線で示す従来の変形
光源フィルター２８のＹ1 方向の遮光部２９ａの幅に比
較して広く形成されている。一方、変形光源フィルター
８のＸ1 方向に伸びた遮光部１３ｂの幅Ｌ２は、やはり
点線で示す従来の変形光源フィルター２８のＸ 1 方向の
遮光部２９ｂの幅に比較して狭く形成されている。ま
た、この例では遮光部１３ａの両側のエッジは各２次光
源Ｃ１の間に位置し、遮光部１３ｂの上下のエッジは所
定の２次光源Ｃ１の上にかかっている。
を使用した場合の変形光源フィルター８及びフライアイ
レンズ７をレチクルＲ側から見た正面図を示し、この図
４（Ｂ）において、変形光源フィルター８のＹ1 方向に
伸びた遮光部１３ａの幅Ｌ１は、点線で示す従来の変形
光源フィルター２８のＹ1 方向の遮光部２９ａの幅に比
較して広く形成されている。一方、変形光源フィルター
８のＸ1 方向に伸びた遮光部１３ｂの幅Ｌ２は、やはり
点線で示す従来の変形光源フィルター２８のＸ 1 方向の
遮光部２９ｂの幅に比較して狭く形成されている。ま
た、この例では遮光部１３ａの両側のエッジは各２次光
源Ｃ１の間に位置し、遮光部１３ｂの上下のエッジは所
定の２次光源Ｃ１の上にかかっている。
【００３４】このように十字状パターンの遮光部を
Ｘ1 ，Ｙ1 方向で異なる幅にすることにより、透過領域
を通る２次光源のレチクルＲ上の縦、横方向パターン１
４Ｖ，１４Ｈに対する寄与をほぼ等しくしている。その
結果、レチクルＲ上の縦方向パターン１４Ｖと横方向パ
ターン１４Ｈとのウエハ１６上での投影像の焦点深度差
が減少する。
Ｘ1 ，Ｙ1 方向で異なる幅にすることにより、透過領域
を通る２次光源のレチクルＲ上の縦、横方向パターン１
４Ｖ，１４Ｈに対する寄与をほぼ等しくしている。その
結果、レチクルＲ上の縦方向パターン１４Ｖと横方向パ
ターン１４Ｈとのウエハ１６上での投影像の焦点深度差
が減少する。
【００３５】図５（Ａ）は、図４（Ａ）に示す従来の対
称な形状の変形光源フィルター２８を用いた場合の焦点
深度の計算例を示すグラフを表し、図５（Ｂ）は、本例
の非対称型の変形光源フィルター８を使用した場合の焦
点深度の計算例を示すグラフを表している。図５（Ａ）
及び図５（Ｂ）において、横軸はウエハ１６面のベスト
フォーカス点Ｚ0 からのずれ量ΔＺを、縦軸はウエハ１
６上に投影露光されたパターンの線幅Ｔを示している。
パターンの線幅Ｔはウエハ１６の位置がベストフォーカ
ス点Ｚ0 からずれるに従ってパターンの設計寸法Ｗから
シフトする。一般に焦点深度はパターンの線幅変動が許
容される線幅誤差ΔＷ内となるベストフォーカスからの
ずれ量ΔＺの範囲により表される。図５（Ａ）の範囲４
０Ｈ，４０Ｖ及び図５（Ｂ）の範囲４１Ｈ，４１Ｖは焦
点深度を表すものである。
称な形状の変形光源フィルター２８を用いた場合の焦点
深度の計算例を示すグラフを表し、図５（Ｂ）は、本例
の非対称型の変形光源フィルター８を使用した場合の焦
点深度の計算例を示すグラフを表している。図５（Ａ）
及び図５（Ｂ）において、横軸はウエハ１６面のベスト
フォーカス点Ｚ0 からのずれ量ΔＺを、縦軸はウエハ１
６上に投影露光されたパターンの線幅Ｔを示している。
パターンの線幅Ｔはウエハ１６の位置がベストフォーカ
ス点Ｚ0 からずれるに従ってパターンの設計寸法Ｗから
シフトする。一般に焦点深度はパターンの線幅変動が許
容される線幅誤差ΔＷ内となるベストフォーカスからの
ずれ量ΔＺの範囲により表される。図５（Ａ）の範囲４
０Ｈ，４０Ｖ及び図５（Ｂ）の範囲４１Ｈ，４１Ｖは焦
点深度を表すものである。
【００３６】図５（Ａ）において、実線で示される曲線
３０Ｖ及び破線で示される曲線３１Ｈは各々、レチクル
Ｒ上の縦方向パターン１４Ｖ、横方向パターン１４Ｈの
線幅変化曲線を示している。ここで、範囲４０Ｖで示さ
れる縦方向パターン１４Ｖに対する焦点深度は、範囲４
０Ｈで示される横方向パターン１４Ｈに対する焦点深度
より大きく、縦方向パターン１４Ｖと横方向パターン１
４Ｈに対する焦点深度に差が生じている。
３０Ｖ及び破線で示される曲線３１Ｈは各々、レチクル
Ｒ上の縦方向パターン１４Ｖ、横方向パターン１４Ｈの
線幅変化曲線を示している。ここで、範囲４０Ｖで示さ
れる縦方向パターン１４Ｖに対する焦点深度は、範囲４
０Ｈで示される横方向パターン１４Ｈに対する焦点深度
より大きく、縦方向パターン１４Ｖと横方向パターン１
４Ｈに対する焦点深度に差が生じている。
【００３７】一方、２次光源分布を考慮してＸ1 ，Ｙ1
方向に非対称化した図３に示す本例の変形光源フィルタ
ー８を用いれば、図５（Ｂ）のグラフで示すように、レ
チクルＲの縦、横パターン１４Ｖ，１４Ｈに対する線幅
変化曲線３１Ｖ，３１Ｈがほとんど一致し、縦パターン
１４Ｖに対する焦点深度を表す範囲４１Ｖと横パターン
１４Ｈに対する焦点深度を表す範囲４１Ｈとの差が僅か
になる。
方向に非対称化した図３に示す本例の変形光源フィルタ
ー８を用いれば、図５（Ｂ）のグラフで示すように、レ
チクルＲの縦、横パターン１４Ｖ，１４Ｈに対する線幅
変化曲線３１Ｖ，３１Ｈがほとんど一致し、縦パターン
１４Ｖに対する焦点深度を表す範囲４１Ｖと横パターン
１４Ｈに対する焦点深度を表す範囲４１Ｈとの差が僅か
になる。
【００３８】以上のように本実施例によれば、これまで
縦方向及び横方向パターンに対応して、単純にＸ1 ，Ｙ
1 方向で対称な形状をしていた変形光源フィルターの形
状を、フライアイレンズの射出面に形成される２次光源
の分布まで考慮し、その変形光源フィルターのＸ1 ，Ｙ
1 方向の対称性を崩して最適化することにより、フライ
アイレンズの配列ピッチが短辺方向と長辺方向とで異な
ることに起因するレチクルＲの縦方向パターンと横方向
パターンとの焦点深度の差を低減することができる。こ
れにより、縦方向パターンと横方向パターンとの各々に
ついて良好な、且つ、ほぼ等しい焦点深度を得ることが
できる。なお、上述実施例において、変形光源フィルタ
ー８の複数の開口部の外形は円形であるが、それら複数
の開口部の外形を矩形としてもよい。
縦方向及び横方向パターンに対応して、単純にＸ1 ，Ｙ
1 方向で対称な形状をしていた変形光源フィルターの形
状を、フライアイレンズの射出面に形成される２次光源
の分布まで考慮し、その変形光源フィルターのＸ1 ，Ｙ
1 方向の対称性を崩して最適化することにより、フライ
アイレンズの配列ピッチが短辺方向と長辺方向とで異な
ることに起因するレチクルＲの縦方向パターンと横方向
パターンとの焦点深度の差を低減することができる。こ
れにより、縦方向パターンと横方向パターンとの各々に
ついて良好な、且つ、ほぼ等しい焦点深度を得ることが
できる。なお、上述実施例において、変形光源フィルタ
ー８の複数の開口部の外形は円形であるが、それら複数
の開口部の外形を矩形としてもよい。
【００３９】次に、本発明による投影露光装置の他の実
施例について図６〜図９を参照して説明する。本実施例
は照度分布の一層の均一化を図るために照明光路中にフ
ライアイレンズを２段用いる所謂ダブルフライアイレン
ズ方式の照明系を有する投影露光装置に本発明を適用し
たものである。このダブルフライアイレンズ方式の照明
系は、特にエキシマレーザ光源等のレーザ光源を露光光
源とする露光装置において実用化されている。なお、図
６〜図９において、変形光源フィルター３８以降は図１
の実施例と同様な構成であり、図１と対応する部分には
同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
施例について図６〜図９を参照して説明する。本実施例
は照度分布の一層の均一化を図るために照明光路中にフ
ライアイレンズを２段用いる所謂ダブルフライアイレン
ズ方式の照明系を有する投影露光装置に本発明を適用し
たものである。このダブルフライアイレンズ方式の照明
系は、特にエキシマレーザ光源等のレーザ光源を露光光
源とする露光装置において実用化されている。なお、図
６〜図９において、変形光源フィルター３８以降は図１
の実施例と同様な構成であり、図１と対応する部分には
同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００４０】ここで、図６において、不図示の投影光学
系の光軸ＡＸ２に平行にＺ軸を取り、その光軸ＡＸ２に
垂直な平面内で図６の紙面に平行にＸ軸、図６の紙面に
垂直にＹ軸を取る。また、レチクルＲと第１及び第２の
フライアイレンズ７ｆ，７ｓ及び変形光源フィルター３
８との対応関係を説明するため、図６〜図９においてレ
チクルＲのパターン面上でのＸ方向及び−Ｙ方向に対応
してそれぞれ第２のフライアイレンズ７ｓの射出面上で
Ｘ1 軸、及びＹ1 軸を取る。
系の光軸ＡＸ２に平行にＺ軸を取り、その光軸ＡＸ２に
垂直な平面内で図６の紙面に平行にＸ軸、図６の紙面に
垂直にＹ軸を取る。また、レチクルＲと第１及び第２の
フライアイレンズ７ｆ，７ｓ及び変形光源フィルター３
８との対応関係を説明するため、図６〜図９においてレ
チクルＲのパターン面上でのＸ方向及び−Ｙ方向に対応
してそれぞれ第２のフライアイレンズ７ｓの射出面上で
Ｘ1 軸、及びＹ1 軸を取る。
【００４１】図６は、本例の投影露光装置の要部の概略
構成を示し、レーザ光源２１からのレーザビームは、先
ず前置レンズ群３４でビーム形状の成形等がなされて、
レーザ光源２１側の第１のフライアイレンズ７ｆに入射
する。第１のフライアイレンズ７ｆで多数の２次光源が
形成され、それらの２次光源からの発散ビームは折り曲
げミラー３５によりほぼ直角に折り曲げられて、リレー
レンズ３６を経てレチクルＲ側の第２のフライアイレン
ズ７ｓに入射する。この場合、第１のフライアイレンズ
７ｆの射出面は第２のフライアイレンズ７ｓの各レンズ
エレメントの射出面とほぼ共役（結像関係）となってい
る。
構成を示し、レーザ光源２１からのレーザビームは、先
ず前置レンズ群３４でビーム形状の成形等がなされて、
レーザ光源２１側の第１のフライアイレンズ７ｆに入射
する。第１のフライアイレンズ７ｆで多数の２次光源が
形成され、それらの２次光源からの発散ビームは折り曲
げミラー３５によりほぼ直角に折り曲げられて、リレー
レンズ３６を経てレチクルＲ側の第２のフライアイレン
ズ７ｓに入射する。この場合、第１のフライアイレンズ
７ｆの射出面は第２のフライアイレンズ７ｓの各レンズ
エレメントの射出面とほぼ共役（結像関係）となってい
る。
【００４２】図７は、第２のフライアイレンズ７ｓの射
出面の正面図を示し、図２（Ａ）に示すレチクルＲの長
方形の有効エリアＰＡに対して均一な照明を行うのに好
適な形状を有している。図７に示すように、第２のフラ
イアイレンズ７ｓは、断面形状がＹ1 方向に長い長方形
の同一の複数のレンズエレメントが横方向（Ｘ1 方向）
及び縦方向（Ｙ1 方向）に接しながら整然と並べられて
おり、全体として正方形の断面形状を有している。以
下、その一つのレンズエレメント７ｂだけに符号を付し
て説明する。他のレンズエレメントについても同様であ
る。
出面の正面図を示し、図２（Ａ）に示すレチクルＲの長
方形の有効エリアＰＡに対して均一な照明を行うのに好
適な形状を有している。図７に示すように、第２のフラ
イアイレンズ７ｓは、断面形状がＹ1 方向に長い長方形
の同一の複数のレンズエレメントが横方向（Ｘ1 方向）
及び縦方向（Ｙ1 方向）に接しながら整然と並べられて
おり、全体として正方形の断面形状を有している。以
下、その一つのレンズエレメント７ｂだけに符号を付し
て説明する。他のレンズエレメントについても同様であ
る。
【００４３】レンズエレメント７ｂの断面形状は、図２
（Ａ）のレチクルＲの有効エリアＰＡにほぼ相似な長方
形となっている。レンズエレメント７ｂの中央部のほぼ
正方形状に分布する３次光源（光源像）Ｃ２は、第１の
フライアイレンズ７ｆにより形成される多数の２次光源
をレンズエレメント７ｂにより縮小してリレーした多数
の光源像を示している。なお、以下では開口絞りが配置
される面に形成される３次光源（光源像）Ｃ２を２次光
源と呼ぶ。本例のダブルフライアイレンズのシステムを
有する投影露光装置では、フライアイレンズ１組のシス
テムに比べ、レンズエレメント７ｂに占める光源像Ｃ２
の割合が増加するため、レチクルＲ上での照度分布の均
一性は高くなる。
（Ａ）のレチクルＲの有効エリアＰＡにほぼ相似な長方
形となっている。レンズエレメント７ｂの中央部のほぼ
正方形状に分布する３次光源（光源像）Ｃ２は、第１の
フライアイレンズ７ｆにより形成される多数の２次光源
をレンズエレメント７ｂにより縮小してリレーした多数
の光源像を示している。なお、以下では開口絞りが配置
される面に形成される３次光源（光源像）Ｃ２を２次光
源と呼ぶ。本例のダブルフライアイレンズのシステムを
有する投影露光装置では、フライアイレンズ１組のシス
テムに比べ、レンズエレメント７ｂに占める光源像Ｃ２
の割合が増加するため、レチクルＲ上での照度分布の均
一性は高くなる。
【００４４】第２のフライアイレンズ７ｓの射出面近傍
には、照明光学系の光軸ＡＸ１の近傍のレーザビームを
遮光する変形光源フィルター３８が設けられている。変
形光源フィルター３８は図１の変形光源フィルター８と
同様に不図示の保持部材（例えばターレット板、スライ
ダ等）に一体的に固定されており、不図示の駆動系によ
って他の開口絞りと交換されて照明光路中に配置され
る。
には、照明光学系の光軸ＡＸ１の近傍のレーザビームを
遮光する変形光源フィルター３８が設けられている。変
形光源フィルター３８は図１の変形光源フィルター８と
同様に不図示の保持部材（例えばターレット板、スライ
ダ等）に一体的に固定されており、不図示の駆動系によ
って他の開口絞りと交換されて照明光路中に配置され
る。
【００４５】図８は、変形光源フィルター３８の正面図
を示し、この図８において、外形がほぼ正方形の変形光
源フィルター３８はその中心部を通ってＹ1 方向に伸び
る幅がＬ５の帯状の遮光部３９ａ、その中心部で遮光部
３９ａと直交する幅がＬ６の帯状の遮光部３９ｂ、変形
光源フィルター３８の外周部の遮光部３９ｃ、及びそれ
らの遮光部３９ａ〜３９ｃに挟まれたそれぞれ矩形の４
つの透過部３８ａ〜３８ｄから構成されている。この場
合、本例では一例として遮光部３９ａのＸ1 方向の幅Ｌ
５は遮光部３９ｂのＹ1 方向の幅Ｌ６よりも広くなるよ
うに形成されている。
を示し、この図８において、外形がほぼ正方形の変形光
源フィルター３８はその中心部を通ってＹ1 方向に伸び
る幅がＬ５の帯状の遮光部３９ａ、その中心部で遮光部
３９ａと直交する幅がＬ６の帯状の遮光部３９ｂ、変形
光源フィルター３８の外周部の遮光部３９ｃ、及びそれ
らの遮光部３９ａ〜３９ｃに挟まれたそれぞれ矩形の４
つの透過部３８ａ〜３８ｄから構成されている。この場
合、本例では一例として遮光部３９ａのＸ1 方向の幅Ｌ
５は遮光部３９ｂのＹ1 方向の幅Ｌ６よりも広くなるよ
うに形成されている。
【００４６】図６に戻り、変形光源フィルター３８の光
透過部３８ａ〜３８ｄ（図６では３８ａ，３８ｂのみが
図示）を透過したレーザビームは、コンデンサーレンズ
群１１を経て折り曲げミラー１２によりほぼ直角に折り
曲げられた後、レチクルＲ上のレチクルパターン１４を
照明する。本例でも第２のフライアイレンズ７ｓを構成
する複数のレンズエレメントの各入射面はレチクルＲの
パターン面とほぼ共役（結像関係）となっている。ま
た、第２のフライアイレンズ７ｓの射出面はレチクルＲ
のパターン面に対して光学的にフーリエ変換の関係とな
っている。
透過部３８ａ〜３８ｄ（図６では３８ａ，３８ｂのみが
図示）を透過したレーザビームは、コンデンサーレンズ
群１１を経て折り曲げミラー１２によりほぼ直角に折り
曲げられた後、レチクルＲ上のレチクルパターン１４を
照明する。本例でも第２のフライアイレンズ７ｓを構成
する複数のレンズエレメントの各入射面はレチクルＲの
パターン面とほぼ共役（結像関係）となっている。ま
た、第２のフライアイレンズ７ｓの射出面はレチクルＲ
のパターン面に対して光学的にフーリエ変換の関係とな
っている。
【００４７】ここで、本例の投影露光装置の動作につき
図６〜図９を参照して説明する。また、露光対象のパタ
ーンは図２（Ａ）のレチクルパターン１４であるとす
る。図９（Ａ）は、図６の第２のフライアイレンズ７ｓ
の射出面に従来の対称形の変形光源フィルター４８を設
置し、変形光源フィルター４８をレチクルＲ側から見た
正面図を示している。変形光源フィルター４８の透過部
４８ａ〜４８ｄを通して第２のフライアイレンズ７ｓの
レンズエレメント７ｂが観察される。図９（Ａ）におい
て、透過部４８ａ〜４８ｄ内の２次光源の分布に着目す
ると、Ｙ1 方向では透過部のエッジが第２のフライアイ
レンズ７ｓ上で光源像の無い、所謂暗い部分にかかって
おり、図１の実施例同様に、変形光源フィルターの形状
がＸ1，Ｙ1 方向で対称な形であると、実質的に照明に
寄与する光源像の分布はＸ1 ，Ｙ1 方向で非対称とな
り、レチクルＲ上でＹ方向に配列された横方向のパター
ン１４Ｈ（図２（Ａ）参照）の焦点深度及び解像度は期
待される値が得られない。従って光源像分布を考慮せず
に設計された変形光源フィルター４８のような従来の対
称形の変形光源フィルターを用いて露光した場合、レチ
クルＲの縦方向パターンと横方向パターンとで限界解像
度及び焦点深度が異なる。
図６〜図９を参照して説明する。また、露光対象のパタ
ーンは図２（Ａ）のレチクルパターン１４であるとす
る。図９（Ａ）は、図６の第２のフライアイレンズ７ｓ
の射出面に従来の対称形の変形光源フィルター４８を設
置し、変形光源フィルター４８をレチクルＲ側から見た
正面図を示している。変形光源フィルター４８の透過部
４８ａ〜４８ｄを通して第２のフライアイレンズ７ｓの
レンズエレメント７ｂが観察される。図９（Ａ）におい
て、透過部４８ａ〜４８ｄ内の２次光源の分布に着目す
ると、Ｙ1 方向では透過部のエッジが第２のフライアイ
レンズ７ｓ上で光源像の無い、所謂暗い部分にかかって
おり、図１の実施例同様に、変形光源フィルターの形状
がＸ1，Ｙ1 方向で対称な形であると、実質的に照明に
寄与する光源像の分布はＸ1 ，Ｙ1 方向で非対称とな
り、レチクルＲ上でＹ方向に配列された横方向のパター
ン１４Ｈ（図２（Ａ）参照）の焦点深度及び解像度は期
待される値が得られない。従って光源像分布を考慮せず
に設計された変形光源フィルター４８のような従来の対
称形の変形光源フィルターを用いて露光した場合、レチ
クルＲの縦方向パターンと横方向パターンとで限界解像
度及び焦点深度が異なる。
【００４８】それに対して、図９（Ｂ）は本例の変形光
源フィルター３８を図６の第２のフライアイレンズ７ｓ
の射出面に設置した場合の変形光源フィルター３８をレ
チクルＲ側から見た正面図を示し、この図９（Ｂ）にお
いて、変形光源フィルター３８のＹ1 方向に伸びた遮光
部３９ａの幅Ｌ５は、点線で示す図９（Ａ）の従来のも
のに比較して、広く形成されている。一方、変形光源フ
ィルター３８のＸ1 方向に伸びた遮光部３９ｂの幅Ｌ６
は、点線で示す図９（Ａ）の従来のものに比較して、狭
く形成されている。また、この例では遮光部３９ｂの上
下のエッジが所定の２次光源Ｃ２の上にかかっている。
源フィルター３８を図６の第２のフライアイレンズ７ｓ
の射出面に設置した場合の変形光源フィルター３８をレ
チクルＲ側から見た正面図を示し、この図９（Ｂ）にお
いて、変形光源フィルター３８のＹ1 方向に伸びた遮光
部３９ａの幅Ｌ５は、点線で示す図９（Ａ）の従来のも
のに比較して、広く形成されている。一方、変形光源フ
ィルター３８のＸ1 方向に伸びた遮光部３９ｂの幅Ｌ６
は、点線で示す図９（Ａ）の従来のものに比較して、狭
く形成されている。また、この例では遮光部３９ｂの上
下のエッジが所定の２次光源Ｃ２の上にかかっている。
【００４９】このように、変形光源フィルター３８の遮
光部のＸ1 及びＹ1 方向の幅Ｌ５，Ｌ６を変えて最適化
することによってレチクルＲ上の縦方向パターンと横方
向パターンとの焦点深度の差を低減することができる。
更に、焦点深度の浅かった方向のパターンに対する焦点
深度が深くなるため、全体として焦点深度が深くなって
いる。
光部のＸ1 及びＹ1 方向の幅Ｌ５，Ｌ６を変えて最適化
することによってレチクルＲ上の縦方向パターンと横方
向パターンとの焦点深度の差を低減することができる。
更に、焦点深度の浅かった方向のパターンに対する焦点
深度が深くなるため、全体として焦点深度が深くなって
いる。
【００５０】なお、上述実施例の変形光源フィルター３
８の複数の開口部の全体の外形はほぼ正方形であるが、
例えば図３の変形光源フィルターのように開口部の全体
の外形を円形としてもよい。また、上述実施例では開口
絞りの直前のフライアイレンズ（７又は７ｓ）の各レン
ズエレメントの断面形状はＹ1 方向を長辺方向とする長
方形であり、それに対応する変形光源フィルター（８又
は３８）はＸ1 方向に伸びる遮光部の幅がＹ 1 方向に伸
びる遮光部の幅より狭くなっている。しかしながら、各
レンズエレメントの断面形状がＹ1 方向を長辺方向とす
る場合でも、対応する変形光源フィルターのＸ1 方向に
伸びる遮光部の幅がＹ1 方向に伸びる遮光部の幅より広
くなることもある。以下ではそのような例につき説明す
る。
８の複数の開口部の全体の外形はほぼ正方形であるが、
例えば図３の変形光源フィルターのように開口部の全体
の外形を円形としてもよい。また、上述実施例では開口
絞りの直前のフライアイレンズ（７又は７ｓ）の各レン
ズエレメントの断面形状はＹ1 方向を長辺方向とする長
方形であり、それに対応する変形光源フィルター（８又
は３８）はＸ1 方向に伸びる遮光部の幅がＹ 1 方向に伸
びる遮光部の幅より狭くなっている。しかしながら、各
レンズエレメントの断面形状がＹ1 方向を長辺方向とす
る場合でも、対応する変形光源フィルターのＸ1 方向に
伸びる遮光部の幅がＹ1 方向に伸びる遮光部の幅より広
くなることもある。以下ではそのような例につき説明す
る。
【００５１】この例は、図６の実施例において、レーザ
光源２１としてエキシマレーザ光源（例えば発振波長２
４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光源）を使用して、第
２のフライアイレンズ７ｓ及び変形光源フィルター３８
をそれぞれ図１０（Ａ）に示すフライアイレンズ７ｔ及
び変形光源フィルター５１で置き換えたものである。図
１０（Ａ）において、フライアイレンズ７ｔはレンズエ
レメント７ｃをＸ1方向に１３列、Ｙ1 方向に１２行密
着するように配列して構成され、各レンズエレメント７
ｃの断面形状はＹ1 方向を長辺方向とする長方形であ
り、各レンズエレメント７ｃの射出面の中央部に矩形状
に２次光源Ｃ３が分布している。また、この例の４個の
ほぼ正方形の開口部５１ａ〜５１ｄが形成された変形光
源フィルター５１は線幅が０．２５μｍのパターンを露
光する場合に最適化された開口絞りであり、Ｙ1 方向に
伸びる遮光部５２ａのＸ1 方向の幅Ｌ９が、Ｘ1 方向に
伸びる遮光部５２ｂのＹ1 方向の幅Ｌ１０より広く設定
されている。即ち、従来型の対称な変形光源フィルター
を一部点線で示すように、Ｘ1 方向及びＹ1 方向に伸び
た遮光部の幅がそれぞれＬ１０の開口絞りであるとする
と、本例の変形光源フィルター５１はＹ1 方向に伸びた
遮光部５２ａの幅を広くしたものである。
光源２１としてエキシマレーザ光源（例えば発振波長２
４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光源）を使用して、第
２のフライアイレンズ７ｓ及び変形光源フィルター３８
をそれぞれ図１０（Ａ）に示すフライアイレンズ７ｔ及
び変形光源フィルター５１で置き換えたものである。図
１０（Ａ）において、フライアイレンズ７ｔはレンズエ
レメント７ｃをＸ1方向に１３列、Ｙ1 方向に１２行密
着するように配列して構成され、各レンズエレメント７
ｃの断面形状はＹ1 方向を長辺方向とする長方形であ
り、各レンズエレメント７ｃの射出面の中央部に矩形状
に２次光源Ｃ３が分布している。また、この例の４個の
ほぼ正方形の開口部５１ａ〜５１ｄが形成された変形光
源フィルター５１は線幅が０．２５μｍのパターンを露
光する場合に最適化された開口絞りであり、Ｙ1 方向に
伸びる遮光部５２ａのＸ1 方向の幅Ｌ９が、Ｘ1 方向に
伸びる遮光部５２ｂのＹ1 方向の幅Ｌ１０より広く設定
されている。即ち、従来型の対称な変形光源フィルター
を一部点線で示すように、Ｘ1 方向及びＹ1 方向に伸び
た遮光部の幅がそれぞれＬ１０の開口絞りであるとする
と、本例の変形光源フィルター５１はＹ1 方向に伸びた
遮光部５２ａの幅を広くしたものである。
【００５２】これに対して、図１０（Ａ）のフライアイ
レンズ７ｔを用いて、線幅が０．２８μｍのパターンを
露光する場合に最適化した変形光源フィルターは、図１
０（Ｂ）の変形光源フィルター５３となる。この４個の
ほぼ正方形の開口部５３ａ〜５３ｄが形成された変形光
源フィルター５３は、Ｘ1 方向に伸びる遮光部５４ｂの
Ｙ1 方向の幅Ｌ１２が、Ｙ1 方向に伸びる遮光部５４ａ
のＸ1 方向への幅Ｌ１１より広くなっている。即ち、従
来型の変形光源フィルターを一部を点線で示すように、
Ｘ1 方向及びＹ1 方向に伸びた遮光部の幅がそれぞれＬ
１１の開口絞りであるとすると、この変形光源フィルタ
ー５３はＸ1 方向に伸びた遮光部５４ｂの幅を広くした
ものである。
レンズ７ｔを用いて、線幅が０．２８μｍのパターンを
露光する場合に最適化した変形光源フィルターは、図１
０（Ｂ）の変形光源フィルター５３となる。この４個の
ほぼ正方形の開口部５３ａ〜５３ｄが形成された変形光
源フィルター５３は、Ｘ1 方向に伸びる遮光部５４ｂの
Ｙ1 方向の幅Ｌ１２が、Ｙ1 方向に伸びる遮光部５４ａ
のＸ1 方向への幅Ｌ１１より広くなっている。即ち、従
来型の変形光源フィルターを一部を点線で示すように、
Ｘ1 方向及びＹ1 方向に伸びた遮光部の幅がそれぞれＬ
１１の開口絞りであるとすると、この変形光源フィルタ
ー５３はＸ1 方向に伸びた遮光部５４ｂの幅を広くした
ものである。
【００５３】以上のように、フライアイレンズの各レン
ズエレメントの断面形状がＹ1 方向に長い場合でも、そ
の各レンズエレメントの断面積に対する２次光源の割
合、最適化前の遮光部のエッジの位置、及び転写対象の
パターンの線幅等によって、最適化された変形光源フィ
ルターのＸ1 方向に伸びた遮光部の幅とＹ1 方向に伸び
た遮光部の幅との大小関係は変化することがある。これ
は特にダブルフライアイレンズ方式の場合に当てはまる
ことである。
ズエレメントの断面形状がＹ1 方向に長い場合でも、そ
の各レンズエレメントの断面積に対する２次光源の割
合、最適化前の遮光部のエッジの位置、及び転写対象の
パターンの線幅等によって、最適化された変形光源フィ
ルターのＸ1 方向に伸びた遮光部の幅とＹ1 方向に伸び
た遮光部の幅との大小関係は変化することがある。これ
は特にダブルフライアイレンズ方式の場合に当てはまる
ことである。
【００５４】更に、以上の実施例では、変形光源フィル
ター８及び３８をそれぞれフライアイレンズの射出面の
近傍に配置したが、それ以外に例えばその射出面との共
役面（レチクルのパターン面の光学的なフーリエ変換面
との共役面）近傍に配置してもよい。更に、フライアイ
レンズの場合には、各レンズエレメントによる光源像の
光強度は各レンズエレメントへの入射光束により調整で
きるため、変形光源フィルター８，３８をフライアイレ
ンズの入射面の近傍に配置してもよい。また、変形光源
フィルター８，３８の遮光部を減光部としてもよい。更
に、液晶表示素子やエレクトロクロミック素子等からな
る可変絞り（可変フィルター）を変形光源フィルターと
して使用してもよい。
ター８及び３８をそれぞれフライアイレンズの射出面の
近傍に配置したが、それ以外に例えばその射出面との共
役面（レチクルのパターン面の光学的なフーリエ変換面
との共役面）近傍に配置してもよい。更に、フライアイ
レンズの場合には、各レンズエレメントによる光源像の
光強度は各レンズエレメントへの入射光束により調整で
きるため、変形光源フィルター８，３８をフライアイレ
ンズの入射面の近傍に配置してもよい。また、変形光源
フィルター８，３８の遮光部を減光部としてもよい。更
に、液晶表示素子やエレクトロクロミック素子等からな
る可変絞り（可変フィルター）を変形光源フィルターと
して使用してもよい。
【００５５】また、上述実施例ではオプティカル・イン
テグレータとしてフライアイレンズが使用されている
が、オプティカル・インテグレータとしてロッド型イン
テグレータを使用する場合にも本発明は適用できる。こ
のように本発明は上述実施例に限定されず、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
テグレータとしてフライアイレンズが使用されている
が、オプティカル・インテグレータとしてロッド型イン
テグレータを使用する場合にも本発明は適用できる。こ
のように本発明は上述実施例に限定されず、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
【００５６】
【発明の効果】本発明の投影露光装置によれば、オプテ
ィカル・インテグレータによる光源像の分布を考慮し
て、第１方向に伸びる第１の遮光部と第２方向に伸びる
第２の遮光部とを有する遮光部材のその第１の遮光部の
幅とその第２の遮光部の幅とを異ならしめているため
に、マスク上の横方向パターン（第２方向に配列された
パターン）と縦方向のパターン（第１方向に配列された
パターン）とに対する焦点深度の差を低減できる利点が
ある。従来の対称形の遮光部材ではマスクの横方向パタ
ーンと縦方向パターンとで焦点深度に差がみられたが、
遮光部材の形状を最適化することによりその差は殆ど解
消した。また、従来例では焦点深度の浅かった方向の焦
点深度が増大することによって変形光源法の大きな目的
である焦点深度増大の効果が十分得られるようになっ
た。
ィカル・インテグレータによる光源像の分布を考慮し
て、第１方向に伸びる第１の遮光部と第２方向に伸びる
第２の遮光部とを有する遮光部材のその第１の遮光部の
幅とその第２の遮光部の幅とを異ならしめているため
に、マスク上の横方向パターン（第２方向に配列された
パターン）と縦方向のパターン（第１方向に配列された
パターン）とに対する焦点深度の差を低減できる利点が
ある。従来の対称形の遮光部材ではマスクの横方向パタ
ーンと縦方向パターンとで焦点深度に差がみられたが、
遮光部材の形状を最適化することによりその差は殆ど解
消した。また、従来例では焦点深度の浅かった方向の焦
点深度が増大することによって変形光源法の大きな目的
である焦点深度増大の効果が十分得られるようになっ
た。
【００５７】また、オプティカル・インテグレータが、
それぞれ第１方向の幅が第２方向の幅より狭い矩形の断
面形状を有する複数の光学エレメントを束ねたフライア
イ型インテグレータよりなり、遮光部材を、フライアイ
型インテグレータの入射面の近傍、フライアイ型インテ
グレータの射出面の近傍、又はその射出面の共役面の近
傍に配置する場合には、簡単な構成で横方向パターンと
縦方向パターンとに対する焦点深度の差を低減できる。
それぞれ第１方向の幅が第２方向の幅より狭い矩形の断
面形状を有する複数の光学エレメントを束ねたフライア
イ型インテグレータよりなり、遮光部材を、フライアイ
型インテグレータの入射面の近傍、フライアイ型インテ
グレータの射出面の近傍、又はその射出面の共役面の近
傍に配置する場合には、簡単な構成で横方向パターンと
縦方向パターンとに対する焦点深度の差を低減できる。
【００５８】また、光源とオプティカル・インテグレー
タとの間に光源の複数の像を形成する第２のオプティカ
ル・インテグレータを配置する場合には、オプティカル
・インテグレータが１段のシステムに比べ、マスク上で
の照度分布の均一性が高くなる利点がある。
タとの間に光源の複数の像を形成する第２のオプティカ
ル・インテグレータを配置する場合には、オプティカル
・インテグレータが１段のシステムに比べ、マスク上で
の照度分布の均一性が高くなる利点がある。
【図１】本発明による投影露光装置の一実施例を示す概
略構成図である。
略構成図である。
【図２】（Ａ）は図１のレチクルのパターン配置を示す
平面図、（Ｂ）は図１のフライアイレンズ７の構成を示
す平面図である。
平面図、（Ｂ）は図１のフライアイレンズ７の構成を示
す平面図である。
【図３】図１の変形光源フィルター８の構成を示す図で
ある。
ある。
【図４】（Ａ）は従来の変形光源フィルター２８が取り
付けられたフライアイレンズをレチクル側から見た図、
（Ｂ）は図３の変形光源フィルター８が取り付けられた
フライアイレンズをレチクル側から見た図である。
付けられたフライアイレンズをレチクル側から見た図、
（Ｂ）は図３の変形光源フィルター８が取り付けられた
フライアイレンズをレチクル側から見た図である。
【図５】（Ａ）は従来の変形光源フィルターを用いて露
光されたパターンの焦点深度を示す図、（Ｂ）は図３の
変形光源フィルターを用いて露光されたパターンの焦点
深度を示す図である。
光されたパターンの焦点深度を示す図、（Ｂ）は図３の
変形光源フィルターを用いて露光されたパターンの焦点
深度を示す図である。
【図６】本発明による投影露光装置の他の実施例の要部
を示す概略構成図である。
を示す概略構成図である。
【図７】図６の第２のフライアイレンズ７ｓの構成を示
す図である。
す図である。
【図８】図６の変形光源フィルター３８の構成を示す図
である。
である。
【図９】（Ａ）は従来の変形光源フィルター４８取り付
けられたフライアイレンズをレチクル側から見た図、
（Ｂ）は図８の変形光源フィルター３８が取り付けられ
たフライアイレンズをレチクル側から見た図である。
けられたフライアイレンズをレチクル側から見た図、
（Ｂ）は図８の変形光源フィルター３８が取り付けられ
たフライアイレンズをレチクル側から見た図である。
【図１０】本発明の別の実施例のフライアイレンズ及び
変形光源フィルターを示す説明図である。
変形光源フィルターを示す説明図である。
１ 光源 Ｒ レチクル ７，７ｆ，７ｓ フライアイレンズ ７ａ，７ｂ フライアイレンズのレンズエレメント Ｃ１ ２次光源（光源像） Ｃ２ 第２フライアイレンズによる２次光源（光源像） ８，３８ 変形光源フィルター ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ 透過部 １３ａ，１３ｂ，１３ｃ 遮光部 １４ レチクルパターン １４Ｈ 横方向パターン １４Ｖ 縦方向パターン １５ 投影光学系 １６ ウエハ ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ 透過部 ３９ａ，３９ｂ，３９ｃ 遮光部
Claims (4)
- 【請求項１】 露光用の照明光を発生する光源と、前記
照明光を入射して第１方向に所定ピッチで配列され前記
第１方向に直交する第２方向に前記所定ピッチより大き
いピッチで配列された複数の光源像を形成するオプティ
カル・インテグレータと、該オプティカル・インテグレ
ータにより形成される複数の光源像からの照明光を重畳
して転写用のパターンが形成されたマスクに照射する照
明光学系と、該照明光学系による照明光のもとで前記マ
スクのパターンの像を感光性の基板上に投影する投影光
学系とを有する投影露光装置において、 前記オプティカル・インテグレータによる複数の光源像
の形成面、又は実質的にその形成面の近傍の面に前記照
明光学系の光軸を通り前記第１方向に平行な第１の軸に
関してほぼ線対称な所定幅の第１の遮光部と、前記光軸
を通り前記第２方向に平行な第２の軸に関してほぼ線対
称な所定幅の第２の遮光部とを有する遮光部材を配置
し、 前記第１の遮光部及び前記第２の遮光部の幅を前記第１
の方向及び第２の方向に異なるピッチで配列された前記
オプティカル・インテグレータによる複数個の光源像の
配置に対応して最適化して、前記第１及び第２の遮光部
の幅を異ならしめたことを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の投影露光装置であって、
前記第１の遮光部の幅を前記第２の遮光部の幅より狭く
したことを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の投影露光装置であ
って、前記オプティカル・インテグレータは、それぞれ
前記第１方向の幅が前記第２方向の幅より狭い矩形の断
面形状を有する複数の光学エレメントを束ねたフライア
イ型インテグレータよりなり、 前記遮光部材を、前記フライアイ型インテグレータの入
射面の近傍、前記フライアイ型インテグレータの射出面
の近傍、又は該射出面の共役面の近傍に配置することを
特徴とする投影露光装置。 - 【請求項４】 請求項１、２又は３記載の投影露光装置
であって、前記光源と前記オプティカル・インテグレー
タとの間に前記光源の複数の像を形成する第２のオプテ
ィカル・インテグレータを配置することを特徴とする投
影露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7010635A JPH08203807A (ja) | 1995-01-26 | 1995-01-26 | 投影露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7010635A JPH08203807A (ja) | 1995-01-26 | 1995-01-26 | 投影露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08203807A true JPH08203807A (ja) | 1996-08-09 |
Family
ID=11755677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7010635A Withdrawn JPH08203807A (ja) | 1995-01-26 | 1995-01-26 | 投影露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08203807A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6285440B1 (en) | 1997-10-14 | 2001-09-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Illumination system and projection exposure apparatus using the same |
| WO2002052348A1 (en) * | 2000-12-21 | 2002-07-04 | Infineon Technologies North America Corp. | Projection lithography using a phase shifting aperture |
| KR100388490B1 (ko) * | 1999-06-17 | 2003-06-25 | 한국전자통신연구원 | 파리눈 렌즈를 구비하는 사입사 조명계 및 그 제조 방법 |
| WO2005103828A3 (en) * | 2004-04-02 | 2006-06-29 | Advanced Micro Devices Inc | System and method for fabricating contact holes |
-
1995
- 1995-01-26 JP JP7010635A patent/JPH08203807A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6285440B1 (en) | 1997-10-14 | 2001-09-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Illumination system and projection exposure apparatus using the same |
| KR100388490B1 (ko) * | 1999-06-17 | 2003-06-25 | 한국전자통신연구원 | 파리눈 렌즈를 구비하는 사입사 조명계 및 그 제조 방법 |
| WO2002052348A1 (en) * | 2000-12-21 | 2002-07-04 | Infineon Technologies North America Corp. | Projection lithography using a phase shifting aperture |
| WO2005103828A3 (en) * | 2004-04-02 | 2006-06-29 | Advanced Micro Devices Inc | System and method for fabricating contact holes |
| US7384725B2 (en) | 2004-04-02 | 2008-06-10 | Advanced Micro Devices, Inc. | System and method for fabricating contact holes |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020402 |