JPH09127418A - 照明光学系 - Google Patents
照明光学系Info
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- JPH09127418A JPH09127418A JP7303931A JP30393195A JPH09127418A JP H09127418 A JPH09127418 A JP H09127418A JP 7303931 A JP7303931 A JP 7303931A JP 30393195 A JP30393195 A JP 30393195A JP H09127418 A JPH09127418 A JP H09127418A
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- light source
- light
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70191—Optical correction elements, filters or phase plates for controlling intensity, wavelength, polarisation, phase or the like
Abstract
(57)【要約】
【課題】 被照射面における照度の均一性と開口数の均
一性とを同時に満たすことのできる照明光学系。 【解決手段】 コンデンサー光学系の焦点距離Ｆと、コ
ンデンサー光学系に対する光線の入射角θと、光線が被
照射面に入射する位置の光軸からの距離Ｙとの間には、
Ｙ＝Ｆ sinθの関係がほぼ成立し、被照射面上における
照度をほぼ均一に補正するために、多光源像形成手段と
被照射面との間の光路中であって被照射面上において一
点に集光する光線群が実質的に平行になる位置には、光
線の入射角に応じて透過率が変化する角度特性を有する
照度分布補正手段が設けられている。
一性とを同時に満たすことのできる照明光学系。 【解決手段】 コンデンサー光学系の焦点距離Ｆと、コ
ンデンサー光学系に対する光線の入射角θと、光線が被
照射面に入射する位置の光軸からの距離Ｙとの間には、
Ｙ＝Ｆ sinθの関係がほぼ成立し、被照射面上における
照度をほぼ均一に補正するために、多光源像形成手段と
被照射面との間の光路中であって被照射面上において一
点に集光する光線群が実質的に平行になる位置には、光
線の入射角に応じて透過率が変化する角度特性を有する
照度分布補正手段が設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は照明光学系に関し、
特に半導体素子または液晶表示素子等を製造するための
露光装置の照明光学系に関する。
特に半導体素子または液晶表示素子等を製造するための
露光装置の照明光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】たとえば半導体素子または液晶表示素子
等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、マスクと
してのレチクルに形成された転写用のパターンを、投影
光学系を介してウエハのような感光基板に転写する投影
露光装置が使用されている。
等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、マスクと
してのレチクルに形成された転写用のパターンを、投影
光学系を介してウエハのような感光基板に転写する投影
露光装置が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この種の投影露光装置
では、最近の半導体素子等の集積度の向上に対応するた
めに、感光基板上の露光領域の全体に亘って極めて高い
像均質性が要求されるようになっている。すなわち、投
影露光装置の照明光学系では、被照射面である露光領域
内において、照度の均一性および開口数の均一性の双方
が極めて高いレベルで要求されている。
では、最近の半導体素子等の集積度の向上に対応するた
めに、感光基板上の露光領域の全体に亘って極めて高い
像均質性が要求されるようになっている。すなわち、投
影露光装置の照明光学系では、被照射面である露光領域
内において、照度の均一性および開口数の均一性の双方
が極めて高いレベルで要求されている。
【０００４】露光領域内における照度が均一でない場
合、すなわち照度が露光領域内の位置に依存して変化す
る場合、露光量が不均一になり、その結果感光基板上に
形成されるパターンの線幅が不均一になる。また、露光
領域内における開口数が均一でない場合、すなわち開口
数が露光領域内の位置に依存して変化する場合、空間コ
ヒーレンスが不均一になり、その結果感光基板上に形成
されるパターンの線幅が不均一になる。
合、すなわち照度が露光領域内の位置に依存して変化す
る場合、露光量が不均一になり、その結果感光基板上に
形成されるパターンの線幅が不均一になる。また、露光
領域内における開口数が均一でない場合、すなわち開口
数が露光領域内の位置に依存して変化する場合、空間コ
ヒーレンスが不均一になり、その結果感光基板上に形成
されるパターンの線幅が不均一になる。
【０００５】従来の投影露光装置の照明光学系では、被
照射面において照度の均一性と開口数の均一性とを同時
に満たしていなかった。その結果、被照射面である感光
基板上に形成されるパターンの線幅が不均一になるとい
う不都合があった。本発明は、前述の課題に鑑みてなさ
れたものであり、被照射面における照度の均一性と開口
数の均一性とを同時に満たすことのできる照明光学系を
提供することを目的とする。
照射面において照度の均一性と開口数の均一性とを同時
に満たしていなかった。その結果、被照射面である感光
基板上に形成されるパターンの線幅が不均一になるとい
う不都合があった。本発明は、前述の課題に鑑みてなさ
れたものであり、被照射面における照度の均一性と開口
数の均一性とを同時に満たすことのできる照明光学系を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、照明光を供給するための光源手
段と、該光源手段からの光束に基づいて複数の光源像を
形成するための多光源像形成手段と、前記複数の光源像
からの光束を集光して被照射面を重畳的に照明するため
のコンデンサー光学系とを備えた照明光学系において、
前記コンデンサー光学系の焦点距離Ｆと、前記コンデン
サー光学系に対する光線の入射角θと、前記光線が前記
被照射面に入射する位置の光軸からの距離Ｙとの間に
は、Ｙ＝Ｆ sinθの関係がほぼ成立し、前記被照射面上
における照度をほぼ均一に補正するために、前記多光源
像形成手段と前記被照射面との間の光路中であって前記
被照射面上において一点に集光する光線群が実質的に平
行になる位置には、光線の入射角に応じて透過率が変化
する角度特性を有する照度分布補正手段が設けられてい
ることを特徴とする照明光学系を提供する。
に、本発明においては、照明光を供給するための光源手
段と、該光源手段からの光束に基づいて複数の光源像を
形成するための多光源像形成手段と、前記複数の光源像
からの光束を集光して被照射面を重畳的に照明するため
のコンデンサー光学系とを備えた照明光学系において、
前記コンデンサー光学系の焦点距離Ｆと、前記コンデン
サー光学系に対する光線の入射角θと、前記光線が前記
被照射面に入射する位置の光軸からの距離Ｙとの間に
は、Ｙ＝Ｆ sinθの関係がほぼ成立し、前記被照射面上
における照度をほぼ均一に補正するために、前記多光源
像形成手段と前記被照射面との間の光路中であって前記
被照射面上において一点に集光する光線群が実質的に平
行になる位置には、光線の入射角に応じて透過率が変化
する角度特性を有する照度分布補正手段が設けられてい
ることを特徴とする照明光学系を提供する。
【０００７】本発明の好ましい態様によれば、前記照度
分布補正手段は、光線の入射角の正弦値の二乗にほぼ比
例して透過率が増加する角度特性を有する透過フィルタ
ーである。この場合、前記透過フィルターは、前記光軸
に対して傾動可能に設けられていることが好ましい。ま
た、前記多光源像形成手段は、複数の単レンズエレメン
トからなり且つ入射面が前記被照射面と光学的にほぼ共
役な位置に位置決めされたフライアイレンズであり、前
記照度分布補正手段は、前記フライアイレンズと前記コ
ンデンサー光学系との間の光路中に配置されていること
が好ましい。
分布補正手段は、光線の入射角の正弦値の二乗にほぼ比
例して透過率が増加する角度特性を有する透過フィルタ
ーである。この場合、前記透過フィルターは、前記光軸
に対して傾動可能に設けられていることが好ましい。ま
た、前記多光源像形成手段は、複数の単レンズエレメン
トからなり且つ入射面が前記被照射面と光学的にほぼ共
役な位置に位置決めされたフライアイレンズであり、前
記照度分布補正手段は、前記フライアイレンズと前記コ
ンデンサー光学系との間の光路中に配置されていること
が好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】まず、開口数の均一性を満足する
ための条件は、コンデンサー光学系の焦点距離をＦと
し、コンデンサー光学系に対する光線の入射角をθとし
たとき、マスクに入射する位置の光軸からの距離（像
高）Ｙが次の式（１）で示す射影関係を満足することで
ある。 Ｙ＝Ｆ sinθ （１）
ための条件は、コンデンサー光学系の焦点距離をＦと
し、コンデンサー光学系に対する光線の入射角をθとし
たとき、マスクに入射する位置の光軸からの距離（像
高）Ｙが次の式（１）で示す射影関係を満足することで
ある。 Ｙ＝Ｆ sinθ （１）
【０００９】ただし、従来技術にしたがう照明光学系で
は、式（１）の射影関係を満たすようなコンデンサー光
学系を用いると、以下の２つの理由により、被照射面で
の照度の均一性を満足することができなかった。第１の
理由は、コンデンサー光学系などを構成する各レンズに
施された反射防止膜の角度特性に起因する。
は、式（１）の射影関係を満たすようなコンデンサー光
学系を用いると、以下の２つの理由により、被照射面で
の照度の均一性を満足することができなかった。第１の
理由は、コンデンサー光学系などを構成する各レンズに
施された反射防止膜の角度特性に起因する。
【００１０】反射防止膜は、硝子表面に複数枚の誘電体
の薄膜を蒸着して形成され、反射光を振幅分割して多数
の光の位相をずらして干渉させることによって反射光を
消す。位相のずらし方は膜の厚さで制御されるため、光
束の入射角度が異なると反射防止の効果に差異が発生す
る。一般に、レンズを使用する光学系では、レンズ周辺
を透過する光線ほど大きく折り曲げられ入射角は大き
い。一方、反射防止膜は垂直入射に対して設計されてい
るので、入射角の大きい光ほど反射され易い。その結
果、被照射面において像高が大きいほど、すなわち光軸
から離れるにしたがって照度がほぼ二次曲線状に低下す
る傾向となる。
の薄膜を蒸着して形成され、反射光を振幅分割して多数
の光の位相をずらして干渉させることによって反射光を
消す。位相のずらし方は膜の厚さで制御されるため、光
束の入射角度が異なると反射防止の効果に差異が発生す
る。一般に、レンズを使用する光学系では、レンズ周辺
を透過する光線ほど大きく折り曲げられ入射角は大き
い。一方、反射防止膜は垂直入射に対して設計されてい
るので、入射角の大きい光ほど反射され易い。その結
果、被照射面において像高が大きいほど、すなわち光軸
から離れるにしたがって照度がほぼ二次曲線状に低下す
る傾向となる。
【００１１】第２の理由は、多光源像形成手段として用
いられるフライアイレンズの正弦条件違反量に起因す
る。たとえば投影露光装置の照明光学系に通常使用され
るフライアイレンズは、両凸レンズ形状を有する複数の
レンズエレメントからなる。このように、フライアイレ
ンズの各レンズエレメントには屈折面が２つしかないの
で、フライアイレンズは正弦条件を満足していない。
いられるフライアイレンズの正弦条件違反量に起因す
る。たとえば投影露光装置の照明光学系に通常使用され
るフライアイレンズは、両凸レンズ形状を有する複数の
レンズエレメントからなる。このように、フライアイレ
ンズの各レンズエレメントには屈折面が２つしかないの
で、フライアイレンズは正弦条件を満足していない。
【００１２】したがって、コンデンサー光学系の射影関
係が前述の式（１）を満足していると、フライアイレン
ズの正弦条件違反量に起因して、被照射面において光軸
から離れるにしたがって照度がほぼ二次曲線状に低下す
る傾向がある。以上より、式（１）に示す射影関係を満
足するコンデンサー光学系を用いて開口数の均一性を確
保しても、被照射面の中央から周辺にかけてほぼ二次曲
線状に照度が低下する照度むらが発生し、照度の均一性
を確保することができないことがわかる。
係が前述の式（１）を満足していると、フライアイレン
ズの正弦条件違反量に起因して、被照射面において光軸
から離れるにしたがって照度がほぼ二次曲線状に低下す
る傾向がある。以上より、式（１）に示す射影関係を満
足するコンデンサー光学系を用いて開口数の均一性を確
保しても、被照射面の中央から周辺にかけてほぼ二次曲
線状に照度が低下する照度むらが発生し、照度の均一性
を確保することができないことがわかる。
【００１３】そこで、本発明では、被照射面上において
中央から周辺にかけてほぼ二次曲線状に低下する照度を
ほぼ均一に補正するために、透過フィルターを照度分布
補正手段として設けている。透過フィルターは、被照射
面上において一点に集光する光線群がほぼ平行になる位
置に設けられ、光線の入射角に応じて透過率が変化する
角度特性を有する。さらに具体的には、この透過フィル
ターは、垂直入射光に対する透過率が最も小さく、入射
角の正弦値の二乗にほぼ比例して透過率が増加する角度
特性を有する。
中央から周辺にかけてほぼ二次曲線状に低下する照度を
ほぼ均一に補正するために、透過フィルターを照度分布
補正手段として設けている。透過フィルターは、被照射
面上において一点に集光する光線群がほぼ平行になる位
置に設けられ、光線の入射角に応じて透過率が変化する
角度特性を有する。さらに具体的には、この透過フィル
ターは、垂直入射光に対する透過率が最も小さく、入射
角の正弦値の二乗にほぼ比例して透過率が増加する角度
特性を有する。
【００１４】なお、投影露光装置の照明光学系では、フ
ライアイレンズのような多光源像形成手段とコンデンサ
ー光学系との間の光路中で、被照射面（マスクおよび感
光基板）上において一点に集光する光線群がほぼ平行に
なる。また、フライアイレンズとコンデンサー光学系と
の間の光路中に透過フィルターを配置した場合、被照射
面上において中央に（光軸上に）集光する光の透過フィ
ルターへの入射角は０で、その周辺に集光する光の透過
フィルターへの入射角は光軸から離れるほど大きい。さ
らに特定すれば、被照射面上において集光する光の透過
フィルターへの入射角の正弦値と、被照射面上への集光
点の光軸からの距離とは比例する。
ライアイレンズのような多光源像形成手段とコンデンサ
ー光学系との間の光路中で、被照射面（マスクおよび感
光基板）上において一点に集光する光線群がほぼ平行に
なる。また、フライアイレンズとコンデンサー光学系と
の間の光路中に透過フィルターを配置した場合、被照射
面上において中央に（光軸上に）集光する光の透過フィ
ルターへの入射角は０で、その周辺に集光する光の透過
フィルターへの入射角は光軸から離れるほど大きい。さ
らに特定すれば、被照射面上において集光する光の透過
フィルターへの入射角の正弦値と、被照射面上への集光
点の光軸からの距離とは比例する。
【００１５】したがって、入射角の正弦値の二乗にほぼ
比例して透過率が増加する角度特性を有する透過フィル
ターの作用により、被照射面上に集光する光の光量が周
辺から中央にかけて二次曲線状に低下する照度変動を発
生させることができる。こうして、被照射面の中央から
周辺にかけて照度がほぼ二次曲線状に低下する照度むら
を透過フィルターの作用によって発生させた照度変動で
補正し、被照射面において開口数の均一性に加えて照度
の均一性も同時に確保することができる。
比例して透過率が増加する角度特性を有する透過フィル
ターの作用により、被照射面上に集光する光の光量が周
辺から中央にかけて二次曲線状に低下する照度変動を発
生させることができる。こうして、被照射面の中央から
周辺にかけて照度がほぼ二次曲線状に低下する照度むら
を透過フィルターの作用によって発生させた照度変動で
補正し、被照射面において開口数の均一性に加えて照度
の均一性も同時に確保することができる。
【００１６】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の実施例にかかる照明光学系を
投影露光装置に適用した例を概略的に示す図である。図
示の照明光学系は、たとえば超高圧水銀ランプからなる
光源１を備えている。光源１は、回転楕円面からなる反
射面を有する集光鏡（楕円鏡）２の第１焦点位置に位置
決めされている。したがって、光源１から射出された照
明光束は、楕円鏡２の第２焦点位置に光源像（二次光
源）１ａを形成する。
明する。図１は、本発明の実施例にかかる照明光学系を
投影露光装置に適用した例を概略的に示す図である。図
示の照明光学系は、たとえば超高圧水銀ランプからなる
光源１を備えている。光源１は、回転楕円面からなる反
射面を有する集光鏡（楕円鏡）２の第１焦点位置に位置
決めされている。したがって、光源１から射出された照
明光束は、楕円鏡２の第２焦点位置に光源像（二次光
源）１ａを形成する。
【００１７】この光源像１ａからの光束は、コリメート
レンズ３によりほぼ平行な光束に変換された後、フライ
アイレンズ４に入射する。フライアイレンズ４に入射し
た光束は、フライアイレンズ４を構成する複数のレンズ
エレメントにより二次元的に分割され、フライアイレン
ズ４の後側焦点位置（すなわち射出面近傍）に複数の光
源像（三次光源）を形成する。このように、フライアイ
レンズ４は、光源１からの光束に基づいて複数の光源像
を形成するための多光源像形成手段を構成している。
レンズ３によりほぼ平行な光束に変換された後、フライ
アイレンズ４に入射する。フライアイレンズ４に入射し
た光束は、フライアイレンズ４を構成する複数のレンズ
エレメントにより二次元的に分割され、フライアイレン
ズ４の後側焦点位置（すなわち射出面近傍）に複数の光
源像（三次光源）を形成する。このように、フライアイ
レンズ４は、光源１からの光束に基づいて複数の光源像
を形成するための多光源像形成手段を構成している。
【００１８】複数の光源像からの光束は、フライアイレ
ンズ４の射出面に配置された開口絞りＡＳにより制限さ
れた後、透過フィルター５を介してコンデンサーレンズ
６に入射する。コンデンサーレンズ６を介して集光され
た光は、投影露光用のパターンが形成されたマスクＭを
重畳的に均一に照明する。なお、透過フィルター５は、
たとえばガラス基板上に単層または複層の薄膜を蒸着す
ることによって形成されている。
ンズ４の射出面に配置された開口絞りＡＳにより制限さ
れた後、透過フィルター５を介してコンデンサーレンズ
６に入射する。コンデンサーレンズ６を介して集光され
た光は、投影露光用のパターンが形成されたマスクＭを
重畳的に均一に照明する。なお、透過フィルター５は、
たとえばガラス基板上に単層または複層の薄膜を蒸着す
ることによって形成されている。
【００１９】マスクＭを透過した光束は、投影光学系Ｐ
Ｌを介して、感光基板であるウエハＷに達する。こうし
て、ウエハＷ上には、マスクＭのパターン像が形成され
る。ウエハＷは、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して垂
直な平面内において二次元的に移動可能なウエハステー
ジ（不図示）上に支持されている。したがって、ウエハ
Ｗを二次元的に移動させながら露光を行うことにより、
ウエハＷの各露光領域にマスクＭのパターンを逐次転写
することができる。
Ｌを介して、感光基板であるウエハＷに達する。こうし
て、ウエハＷ上には、マスクＭのパターン像が形成され
る。ウエハＷは、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して垂
直な平面内において二次元的に移動可能なウエハステー
ジ（不図示）上に支持されている。したがって、ウエハ
Ｗを二次元的に移動させながら露光を行うことにより、
ウエハＷの各露光領域にマスクＭのパターンを逐次転写
することができる。
【００２０】図２は、図１の開口絞りＡＳおよびフライ
アイレンズ４を光軸ＡＸに沿ってマスク側から見た図で
ある。図２に示すように、フライアイレンズ４は、光軸
ＡＸに垂直な平面内において矩形の断面形状を有する多
数のレンズエレメント４ａを縦横に且つ稠密に配列する
ことによって構成されている。そして、図２中実線の円
で示すように、開口絞りＡＳの最大開口が、フライアイ
レンズ４の全断面外形の内側に収まるように寸法決めて
いる。
アイレンズ４を光軸ＡＸに沿ってマスク側から見た図で
ある。図２に示すように、フライアイレンズ４は、光軸
ＡＸに垂直な平面内において矩形の断面形状を有する多
数のレンズエレメント４ａを縦横に且つ稠密に配列する
ことによって構成されている。そして、図２中実線の円
で示すように、開口絞りＡＳの最大開口が、フライアイ
レンズ４の全断面外形の内側に収まるように寸法決めて
いる。
【００２１】図１の照明光学系では、被照射面（マスク
ＭひいてはウエハＷ）の照明開口数は、フライアイレン
ズ４の射出面に配置された開口絞りＡＳの開口径によっ
て規定される。照明開口数は、投影像の解像力、焦点深
度、像質等に大きな影響を与えるため、投影光学系ＰＬ
の開口数、パターン寸法に応じて最適な値に設定されな
ければならない。
ＭひいてはウエハＷ）の照明開口数は、フライアイレン
ズ４の射出面に配置された開口絞りＡＳの開口径によっ
て規定される。照明開口数は、投影像の解像力、焦点深
度、像質等に大きな影響を与えるため、投影光学系ＰＬ
の開口数、パターン寸法に応じて最適な値に設定されな
ければならない。
【００２２】なお、ウエハＷの露光面は、マスクＭのパ
ターン面およびフライアイレンズ４の入射面と光学的に
共役である。そして、フライアイレンズ４を構成する各
レンズエレメント４ａの入射面がそれぞれ視野絞りとな
り、この視野絞りで制限された光束がコンデンサーレン
ズ６を介して被照射面であるマスクＭ上ひいてはウエハ
Ｗ上で重畳される。
ターン面およびフライアイレンズ４の入射面と光学的に
共役である。そして、フライアイレンズ４を構成する各
レンズエレメント４ａの入射面がそれぞれ視野絞りとな
り、この視野絞りで制限された光束がコンデンサーレン
ズ６を介して被照射面であるマスクＭ上ひいてはウエハ
Ｗ上で重畳される。
【００２３】したがって、フライアイレンズ４を構成す
る各レンズエレメント４ａの断面形状は、マスクＭ上の
照明領域と相似な形状となるように規定されている。一
般に、半導体露光装置では、マスクＭ上において矩形状
のパターン領域に転写用のパターンが形成されているの
で、マスクＭ上の照明領域も矩形状となる。また、コン
デンサーレンズ６は、本発明の作用において説明した式
（１）の射影関係を満足している。その結果、被照射面
であるウエハＷ上の露光領域内では、その位置に依存す
ることなく開口数が一定であり、いわゆる開口数の均一
性が確保されている。
る各レンズエレメント４ａの断面形状は、マスクＭ上の
照明領域と相似な形状となるように規定されている。一
般に、半導体露光装置では、マスクＭ上において矩形状
のパターン領域に転写用のパターンが形成されているの
で、マスクＭ上の照明領域も矩形状となる。また、コン
デンサーレンズ６は、本発明の作用において説明した式
（１）の射影関係を満足している。その結果、被照射面
であるウエハＷ上の露光領域内では、その位置に依存す
ることなく開口数が一定であり、いわゆる開口数の均一
性が確保されている。
【００２４】図３は、図１の透過フィルター５の作用を
説明する図である。また、図４は、図３の透過フィルタ
ー５の角度特性を示す図である。前述したように、フラ
イアイレンズ４から平行に射出された光束は、マスクＭ
上で一旦集光し、さらに投影光学系ＰＬを介してウエハ
Ｗ上に再び集光する。この際、ウエハＷ上の露光領域の
中央に（光軸ＡＸ上に）集光する光束が透過フィルター
５に対する入射角は０であり、露光領域の周辺に集光す
る光束が透過フィルター５に対する入射角の正弦値は露
光領域における集光点の光軸ＡＸからの距離に比例す
る。
説明する図である。また、図４は、図３の透過フィルタ
ー５の角度特性を示す図である。前述したように、フラ
イアイレンズ４から平行に射出された光束は、マスクＭ
上で一旦集光し、さらに投影光学系ＰＬを介してウエハ
Ｗ上に再び集光する。この際、ウエハＷ上の露光領域の
中央に（光軸ＡＸ上に）集光する光束が透過フィルター
５に対する入射角は０であり、露光領域の周辺に集光す
る光束が透過フィルター５に対する入射角の正弦値は露
光領域における集光点の光軸ＡＸからの距離に比例す
る。
【００２５】そこで、本実施例では、ウエハＷ上におい
て一点に集光する光線群がほぼ平行になる位置として、
たとえばフライアイレンズ４とコンデサーレンズ６との
間の光路中に、光線の入射角の正弦値の二乗にほぼ比例
して透過率が増加する角度特性を有する透過フィルター
５を照度分布補正手段として設けている。この透過フィ
ルター５は、図４に示すように、垂直入射光に対する透
過率Ｔ0 が最も小さく、入射角θの正弦値の二乗に比例
して透過率が増加する角度特性を有する。
て一点に集光する光線群がほぼ平行になる位置として、
たとえばフライアイレンズ４とコンデサーレンズ６との
間の光路中に、光線の入射角の正弦値の二乗にほぼ比例
して透過率が増加する角度特性を有する透過フィルター
５を照度分布補正手段として設けている。この透過フィ
ルター５は、図４に示すように、垂直入射光に対する透
過率Ｔ0 が最も小さく、入射角θの正弦値の二乗に比例
して透過率が増加する角度特性を有する。
【００２６】すなわち、透過フィルター５の透過率Ｔ
は、次の式（２）によって表される。 Ｔ＝ｋ・sin2θ＋Ｔ0 （２） ここで、 ｋ ：比例定数 θ ：入射角 Ｔ0 ：入射角０に対する透過率
は、次の式（２）によって表される。 Ｔ＝ｋ・sin2θ＋Ｔ0 （２） ここで、 ｋ ：比例定数 θ ：入射角 Ｔ0 ：入射角０に対する透過率
【００２７】すなわち、入射角θの正弦値の二乗にほぼ
比例して透過率Ｔが増加する角度特性を有する透過フィ
ルター５により、被照射面上（マスクＭ上およびウエハ
Ｗ上）に集光する光の光量を周辺から中央にかけて二次
曲線状に低下する照度変動を発生させることができる。
こうして、被照射面の中央から周辺にかけて照度がほぼ
二次曲線状に低下する照度むらを透過フィルター５の作
用によって発生させた照度変動で補正し、被照射面にお
いて開口数の均一性に加えて照度の均一性も同時に確保
することができる。
比例して透過率Ｔが増加する角度特性を有する透過フィ
ルター５により、被照射面上（マスクＭ上およびウエハ
Ｗ上）に集光する光の光量を周辺から中央にかけて二次
曲線状に低下する照度変動を発生させることができる。
こうして、被照射面の中央から周辺にかけて照度がほぼ
二次曲線状に低下する照度むらを透過フィルター５の作
用によって発生させた照度変動で補正し、被照射面にお
いて開口数の均一性に加えて照度の均一性も同時に確保
することができる。
【００２８】具体的には、フライアイレンズ４の正弦条
件不満足量がフライアイレンズ４の焦点距離ｆの−１％
である場合、被照射面の周辺における照度はその中央に
おける照度よりも２％程度低下することが知られてい
る。したがって、フライアイレンズ４からの光線の最大
射出角をθmax とすると、最大入射角θmax に対する透
過フィルイター５の透過率Ｔ1 が入射角０に対する透過
率Ｔ0 よりも２％程度大きければよいことになる。な
お、入射角０に対する透過率Ｔ0 は、露光パワーの低下
を招かないようにたとえば９５％以上であることが望ま
しい。
件不満足量がフライアイレンズ４の焦点距離ｆの−１％
である場合、被照射面の周辺における照度はその中央に
おける照度よりも２％程度低下することが知られてい
る。したがって、フライアイレンズ４からの光線の最大
射出角をθmax とすると、最大入射角θmax に対する透
過フィルイター５の透過率Ｔ1 が入射角０に対する透過
率Ｔ0 よりも２％程度大きければよいことになる。な
お、入射角０に対する透過率Ｔ0 は、露光パワーの低下
を招かないようにたとえば９５％以上であることが望ま
しい。
【００２９】したがって、入射角０に対する透過率Ｔ0
をたとえば９５％とすると、最大入射角θmax に対する
透過率Ｔ1 を９７％（９５％＋２％）にする必要があ
る。この場合、透過フィルター５の比例定数ｋは、次の
式（３）によって規定される。 ｋ＝（０．９７−０．９５）／sin2θmax （３） ここで、最大入射角θmax は既知量であるから、式
（３）により、比例定数ｋを得ることができる。
をたとえば９５％とすると、最大入射角θmax に対する
透過率Ｔ1 を９７％（９５％＋２％）にする必要があ
る。この場合、透過フィルター５の比例定数ｋは、次の
式（３）によって規定される。 ｋ＝（０．９７−０．９５）／sin2θmax （３） ここで、最大入射角θmax は既知量であるから、式
（３）により、比例定数ｋを得ることができる。
【００３０】さらに、本実施例の変形例として、光軸Ａ
Ｘに対して透過フィルター５をφだけ傾動させることに
よって被照射面における傾斜照度ムラも補正することが
できる。この場合、透過フィルター５を光軸ＡＸに対し
てφだけ傾けると、透過フィルター５に対する光線の最
大入射角はθmax ＋φに変化する。そして、図４におい
て最大入射角θmax ＋φに対する透過フィルター５の透
過率はＴ2 となり、この傾きφに対応する透過率変化に
基づいて被照射面上における傾斜照度ムラを補正するこ
とも可能になる。なお、透過フィルター５を傾けて傾斜
照度ムラを補正しても、被照射面上における開口数の均
一性について変化は生じない。
Ｘに対して透過フィルター５をφだけ傾動させることに
よって被照射面における傾斜照度ムラも補正することが
できる。この場合、透過フィルター５を光軸ＡＸに対し
てφだけ傾けると、透過フィルター５に対する光線の最
大入射角はθmax ＋φに変化する。そして、図４におい
て最大入射角θmax ＋φに対する透過フィルター５の透
過率はＴ2 となり、この傾きφに対応する透過率変化に
基づいて被照射面上における傾斜照度ムラを補正するこ
とも可能になる。なお、透過フィルター５を傾けて傾斜
照度ムラを補正しても、被照射面上における開口数の均
一性について変化は生じない。
【００３１】具体的には、最大入射角θmax ＋φに対す
る透過率Ｔ2 が入射角θmax に対する透過率Ｔ1 よりも
２％だけ大きくなるように傾きφによる透過率変化分を
規定すると、被照射面の周辺の端と端とで約４％の傾斜
照度ムラを補正することができる。この場合、入射角０
に対する透過率Ｔ0 を９５％とすると、最大入射角θma
x ＋φに対する透過率Ｔ2 を９９％（９５％＋４％）に
する必要がある。したがって、透過フィルター５の比例
定数ｋは、次の式（４）によって規定される。 ｋ＝（０．９９−０．９５）／sin2（θmax ＋φ） （４）
る透過率Ｔ2 が入射角θmax に対する透過率Ｔ1 よりも
２％だけ大きくなるように傾きφによる透過率変化分を
規定すると、被照射面の周辺の端と端とで約４％の傾斜
照度ムラを補正することができる。この場合、入射角０
に対する透過率Ｔ0 を９５％とすると、最大入射角θma
x ＋φに対する透過率Ｔ2 を９９％（９５％＋４％）に
する必要がある。したがって、透過フィルター５の比例
定数ｋは、次の式（４）によって規定される。 ｋ＝（０．９９−０．９５）／sin2（θmax ＋φ） （４）
【００３２】なお、上述の実施例では、フライアイレン
ズ４とコンデサーレンズ６との間の光路中に透過フィル
ター５を設けている。しかしながら、たとえば投影光学
系ＰＬ中であってウエハＷ上において一点に集光する光
線群が実質的に平行になる位置に透過フィルター５を設
けてもよい。また、上述の実施例では、投影露光装置に
本発明を適用した例を示しているが、一般の照明光学系
に本発明を適用することができることは明らかである。
ズ４とコンデサーレンズ６との間の光路中に透過フィル
ター５を設けている。しかしながら、たとえば投影光学
系ＰＬ中であってウエハＷ上において一点に集光する光
線群が実質的に平行になる位置に透過フィルター５を設
けてもよい。また、上述の実施例では、投影露光装置に
本発明を適用した例を示しているが、一般の照明光学系
に本発明を適用することができることは明らかである。
【００３３】
【効果】以上説明したように、本発明によれば、所定の
射影関係を有するコンデンサー光学系を用いるととも
に、入射角の正弦値の二乗に比例して透過率が増加する
角度特性を有する透過フィルターを付設するだけで、被
照射面において照度の均一性と開口数の均一性を同時に
確保することができる。
射影関係を有するコンデンサー光学系を用いるととも
に、入射角の正弦値の二乗に比例して透過率が増加する
角度特性を有する透過フィルターを付設するだけで、被
照射面において照度の均一性と開口数の均一性を同時に
確保することができる。
【図１】本発明の実施例にかかる照明光学系を投影露光
装置に適用した例を概略的に示す図である。
装置に適用した例を概略的に示す図である。
【図２】図１の開口絞りＡＳおよびフライアイレンズ４
を光軸ＡＸに沿ってマスク側から見た図である。
を光軸ＡＸに沿ってマスク側から見た図である。
【図３】図１の透過フィルター５の作用を説明する図で
ある。
ある。
【図４】図３の透過フィルター５の角度特性を示す図で
ある。
ある。
１ 光源 ２ 楕円鏡 ３ コリメートレンズ ４ フライアイレンズ ５ 透過フィルター ６ コンデンサーレンズ Ｍ マスク ＰＬ 投影光学系 Ｗ ウエハ ＡＳ 開口絞り
Claims (4)
- 【請求項１】 照明光を供給するための光源手段と、該
光源手段からの光束に基づいて複数の光源像を形成する
ための多光源像形成手段と、前記複数の光源像からの光
束を集光して被照射面を重畳的に照明するためのコンデ
ンサー光学系とを備えた照明光学系において、 前記コンデンサー光学系の焦点距離Ｆと、前記コンデン
サー光学系に対する光線の入射角θと、前記光線が前記
被照射面に入射する位置の光軸からの距離Ｙとの間に
は、Ｙ＝Ｆ sinθの関係がほぼ成立し、 前記被照射面上における照度をほぼ均一に補正するため
に、前記多光源像形成手段と前記被照射面との間の光路
中であって前記被照射面上において一点に集光する光線
群が実質的に平行になる位置には、光線の入射角に応じ
て透過率が変化する角度特性を有する照度分布補正手段
が設けられていることを特徴とする照明光学系。 - 【請求項２】 前記照度分布補正手段は、光線の入射角
の正弦値の二乗にほぼ比例して透過率が増加する角度特
性を有する透過フィルターであることを特徴とする請求
項１に記載の照明光学系。 - 【請求項３】 前記透過フィルターは、前記光軸に対し
て傾動可能に設けられていることを特徴とする請求項２
に記載の照明光学系。 - 【請求項４】 前記多光源像形成手段は、複数の単レン
ズエレメントからなり且つ入射面が前記被照射面と光学
的にほぼ共役な位置に位置決めされたフライアイレンズ
であり、 前記照度分布補正手段は、前記フライアイレンズと前記
コンデンサー光学系との間の光路中に配置されているこ
とを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
照明光学系。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30393195A JP3811923B2 (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 照明光学系 |
| KR1019960047855A KR970022395A (ko) | 1995-10-27 | 1996-10-24 | 조명광학계 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30393195A JP3811923B2 (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 照明光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09127418A true JPH09127418A (ja) | 1997-05-16 |
| JP3811923B2 JP3811923B2 (ja) | 2006-08-23 |
Family
ID=17927010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30393195A Expired - Fee Related JP3811923B2 (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 照明光学系 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3811923B2 (ja) |
| KR (1) | KR970022395A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6285442B1 (en) | 1998-04-30 | 2001-09-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure apparatus and device manufacturing method using the exposure apparatus |
| US6665052B2 (en) | 1998-01-30 | 2003-12-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Illumination optical system and projection exposure apparatus |
| JP2008235361A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Nikon Corp | オプティカルインテグレータ、照明光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法 |
| WO2010032585A1 (ja) * | 2008-09-17 | 2010-03-25 | 株式会社ニコン | 照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法 |
| JP2010097128A (ja) * | 2008-10-20 | 2010-04-30 | Nikon Corp | フィルタ装置、照明装置、露光装置、及びデバイス製造方法 |
Citations (11)
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| JPS6442620A (en) * | 1987-08-07 | 1989-02-14 | Dainippon Screen Mfg | Illuminating lens |
| JPH02170152A (ja) * | 1988-12-23 | 1990-06-29 | Nikon Corp | 照明光学装置 |
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| JPH06188168A (ja) * | 1992-12-18 | 1994-07-08 | Canon Inc | 投影露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法 |
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| JPH0737774A (ja) * | 1993-07-16 | 1995-02-07 | Canon Inc | 走査型露光装置 |
| JPH0766121A (ja) * | 1993-08-26 | 1995-03-10 | Canon Inc | 投影露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法 |
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| JPH09190969A (ja) * | 1996-01-10 | 1997-07-22 | Canon Inc | 投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 |
| JPH11312639A (ja) * | 1998-01-30 | 1999-11-09 | Canon Inc | 照明光学装置及び投影露光装置 |
-
1995
- 1995-10-27 JP JP30393195A patent/JP3811923B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-10-24 KR KR1019960047855A patent/KR970022395A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (11)
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| US8638420B2 (en) | 2007-03-16 | 2014-01-28 | Nikon Corporation | Optical integrator, illuminating optical device, exposure apparatus and device manufacturing method |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR970022395A (ko) | 1997-05-28 |
| JP3811923B2 (ja) | 2006-08-23 |
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