JPH09180985A

JPH09180985A - 投影露光装置

Info

Publication number: JPH09180985A
Application number: JP7336654A
Authority: JP
Inventors: Naomasa Shiraishi; 直正白石
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-12-25
Filing date: 1995-12-25
Publication date: 1997-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】コンタクトホール等の孤立パターンを高い解
像度で転写すると共に、投影光学系内部の光学部材に対
する照射エネルギーの熱的影響を軽減する。【解決手段】投影光学系ＰＬ１を凹面鏡１３、凸面鏡
１４、及びミラー１２，１５よりなる反射光学系で構成
する。凸面鏡１４の反射面をレチクル１１のパターン形
成面に対する光学的フーリエ変換面となる瞳面ＰＦ付近
に配置し、凸面鏡１４と同じ光軸上に配置された凹面鏡
１３により反射された結像光束Ｉ１が凸面鏡１４で反射
されて再び凹面鏡１３に入射するように構成する。凸面
鏡１４の反射面に光軸ＡＸ１を中心とする所定半径の結
像光束Ｉ１Ｃを透過せしめる透過部１４ａを設け、凸面
鏡１４を実質的に遮光型瞳フィルターとして機能させる
一方、結果的に遮光される結像光束を投影光学系ＰＬ１
の外部に放出して、凸面鏡１４及び周辺の光学部材への
熱的影響を軽減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、又は薄膜磁
気ヘッド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程で
マスク上のパターンを感光性の基板上に露光するために
使用される投影露光装置に関し、特にコンタクトホール
等の孤立パターンを高い解像度で転写するための投影露
光装置に適用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体素子等を製造するためのフ
ォトリソグラフィ工程では、転写用の微細パターンが形
成されたマスク（以下、一例として「レチクル」を使用
する）の像を、投影光学系を介して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）上に転写する
投影露光装置が使用されている。特に、近年になって半
導体素子等の集積度が増すにつれ、より微細なパターン
の転写を行うために、より短波長（遠紫外域等）の露光
光を用いる投影露光装置の実用化が急がれている。但
し、このような短波長の光束に対して良好な透過率を有
するレンズ硝材が少ないため、使用する投影光学系とし
て反射鏡を併用する反射屈折光学系の採用が検討されて
いる。

【０００３】ところで、一般に投影露光装置における解
像度及び焦点深度は露光光の波長λ及び投影光学系の開
口数ＮＡより、以下の式により求められる。解像度＝ｋ₁・λ／ＮＡ焦点深度＝±ｋ₂・λ／ＮＡ² 但し、ｋ₁及びｋ₂はプロセスによってきまる係数であ
る。

【０００４】以上の関係式によれば、より短波長の露光
光、より大きな開口数の光学系を使用すると、高解像度
が得られる反面その焦点深度は極めて小さくなる。そこ
で、コンタクトホール等の孤立パターンに対して見かけ
上の焦点深度を拡大させる方法として、ウエハを投影光
学系の光軸方向に移動させつつ多重露光を行うＦＬＥＸ
（Focus Latitude enhancement EXposure)法が提案され
ている（特開昭６３−４２１２２号公報参照）。但し、
ＦＬＥＸ法においてはデフォーカスした像を多重露光す
るため、像のシャープさは劣化したものとなってしま
う。そこで、投影光学系の瞳面（レチクルパターンに対
する光学的フーリエ変換面）に瞳フィルターを設け、コ
ンタクトホール像そのものをよりシャープにすることに
より、ＦＬＥＸ法の併用による像の劣化を防止する方法
も提案されている。

【０００５】瞳フィルターとしては各種のものが提案さ
れており、その１つに２重焦点フィルターがある。２重
焦点フィルターとして位相板を使用した場合、投影光学
系の瞳面にこの位相板が配置されて瞳面中心部（光軸近
傍）を透過する結像光と周辺部を透過する結像光とに位
相差が与えられる。但し、この２重焦点フィルターを使
用すると本来のコンタクトホール像の周囲に副次的に生
じるサブピークによるリンギング像が生じるため、２重
焦点フィルターを利用する方法は実用化が難しい。

【０００６】また、瞳フィルターとして投影光学系の瞳
面の光軸近傍を遮光する遮光型瞳フィルターも提案され
ている。この遮光型瞳フィルターは２重焦点フィルター
のような大きな焦点深度拡大効果はないが、リンギング
の発生が少なく、またＦＬＥＸ法と併用した場合に効果
的である。また、コンタクトホール用の結像技術として
は、所謂ハーフトーン位相シフトレチクルの使用も検討
されている。これは、レチクルパターンの遮光部に５〜
１０％程度の透過率を持たせ、更にこの遮光部を透過す
る透過光の位相を透過部を透過する光の位相に対して反
転させる作用を持たせたものである。ハーフトーン位相
シフトレチクルを使用した場合、反転した位相（振幅の
符号が逆）の光の相殺効果により、より小さなコンタク
トホール像の転写が可能になる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上の従来技術におい
て、遮光型瞳フィルターはコンタクトホール等の孤立パ
ターンの像の改善効果が大きく、実用化が期待されてい
る。しかしながら、遮光型瞳フィルターにより遮光され
た露光光は遮光型瞳フィルター自体を加熱し、更にはそ
の加熱により発生した熱が伝導、放射により他の光学部
材へと伝わり、光学部材を熱変形させてしまう不都合が
ある。特に、ハーフトーン位相シフトレチクルを併用す
る場合、レチクルの透過率が高まるため、遮光型瞳フィ
ルターに蓄積される熱量が増加し、光学部材への熱的影
響が更に拡大する不都合がある。

【０００８】本発明は斯かる点に鑑み、コンタクトホー
ル等の孤立パターンを高い解像度で転写できると共に、
投影光学系の内部の光学部材への熱的影響が軽減される
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、マスクパターンを投影光学系を介して感光性の基
板（２７）上に投影して転写する投影露光装置におい
て、その投影光学系（ＰＬ１）は、そのマスクパターン
の配置面に対する第１の光学的フーリエ変換面（ＰＦ）
の近傍に、そのマスクパターンからの結像光束を反射す
る反射光学部材（１４）を有し、この反射光学部材の一
部にそのマスクパターンからの結像光束（Ｉ１）の一部
をその基板（２７）に向かう光路外に透過せしめる透過
部（１４ａ）が設けられたものである。

【００１０】斯かる本発明の投影露光装置によれば、マ
スクパターンの配置面に対する第１の光学的フーリエ変
換面（ＰＦ）近傍に配置され、結像光束の一部を透過す
る透過部（１４ａ）が設けられた反射光学部材（１４）
は、実質的にその透過部（１４ａ）で結像光束を遮光す
る遮光型瞳フィルターとして作用する。従って、孤立パ
ターンを高い解像度で投影できる。そして、透過部（１
４ａ）を透過した結像光束は反射光学部材（１４）では
殆ど吸収されないため、反射光学部材（１４）やその周
辺の光学部材に対する結像光束（Ｉ１）の熱的影響が低
減される。

【００１１】この場合、その透過部（１４ａ）は、その
反射光学部材（１４）に対して光軸（ＡＸ１）を中心と
した円形領域に設けられ、その透過部（１４ａ）の半径
はその投影光学系（ＰＬ１）の開口数に基づいて設定さ
れることが好ましい。これにより、反射光学部材（１
４）は実質的に投影光学系（ＰＬ１）の開口数に基づい
て規定される遮光部を有する遮光型瞳フィルターとして
作用する。

【００１２】また、その透過部（１４ａ）の半径は、そ
の投影光学系（１４ａ）の開口数で規定される、その反
射光学部材（１４）への入射結像光束の有効半径の２割
〜５割の間に設定されることが好ましい。これにより、
リンギングの発生が少なく、適正な結像特性が得られ
る。即ち、反射光学部材（１４）の透過部の半径と反射
光学部材（１４）への入射結像光束の有効半径との比が
５割より大きい場合には、転写像にリンギング等が生じ
る危険性が増大し、この比が２割より小さい場合には遮
光型瞳フィルターとしての効果が減少する。

【００１３】また、例えば図２に示すように、その投影
光学系が、その第１の光学的フーリエ変換面（ＰＦＡ）
に対してその基板（２７）側にそのマスクパターンの配
置面に対する第２の光学的フーリエ変換面（ＰＦＢ）を
有する投影光学系（ＰＬ２）である場合、この第２の光
学的フーリエ変換面の近傍に、この第２の光学的フーリ
エ変換面に達する結像光束（Ｉ２Ａ）の一部を遮光する
遮光部材（２５）を配置することが好ましい。これによ
って、反射光学部材（１９）が第１の光学的フーリエ変
換面（ＰＦＡ）から或る程度ずれていても、その遮光部
材（２５）が実際の遮光型瞳フィルターとして作用する
ため、結像特性は悪化しない。更に、ここで遮光される
はずの結像光束は大部分が反射光学部材（１９）を透過
しており、熱的影響は少ない。

【００１４】また、例えば図２に示すように、その投影
光学系が、その第１の光学的フーリエ変換面（ＰＦＡ）
に対してその基板（２７）側にそのマスクパターンの配
置面に対する第２の光学的フーリエ変換面（ＰＦＢ）を
有する投影光学系（ＰＬ２）である場合、この第２の光
学的フーリエ変換面の近傍に、この第２の光学的フーリ
エ変換面に達する結像光束（Ｉ２Ａ）の一部をその投影
光学系（ＰＬ２）の光軸（ＡＸ３）を中心に遮光する円
形の遮光部材（２５）が配置され、その投影光学系（Ｐ
Ｌ２）の開口数で規定されるその第２のフーリエ変換面
（ＰＦＢ）への入射結像光束（Ｉ２Ａ）の有効半径に対
するその遮光部材（２５）の半径の比を、その投影光学
系（ＰＬ２）の開口数で規定されるその反射光学部材
（１９）への入射結像光束（Ｉ２）の有効半径に対する
その透過部（１９ａ）の半径の比より大きくすることが
好ましい。これにより、第１の光学的フーリエ変換面
（ＰＦＡ）から透過部（１９ａ）が或る程度ずれていて
も、透過部（１９ａ）の輪郭の半影ぼけが殆ど遮光部材
（２５）で遮光されて、遮光部材（２５）が遮光型瞳フ
ィルターとして作用する。即ち、遮光部材（２５）によ
り投影光学系（ＰＬ２）の結像特性が決定される。しか
も、透過部（１９ａ）で光束が外部に透過しているた
め、遮光部材（２５）は殆ど加熱されない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
につき図１を参照して説明する。本例は等倍のミラープ
ロジェクション方式の露光装置に本発明を適用したもの
である。図１（Ａ）は、本例の露光装置の概略構成を示
し、この図１（Ａ）において、水銀ランプからなる光源
１を発した照明光Ｌ１は、集光ミラー２、干渉フィルタ
ー３、及びレチクルブラインド７を経て、レチクル１１
の下面（パターン形成面）の円弧状の照明領域４１に照
射される。干渉フィルター３により例えばｇ線（波長４
３６ｎｍ）やｉ線（波長３６５ｎｍ）等が選択される。
なお、光源１としては水銀ランプの他の放電ランプ等を
使用してもよい。レチクル１１は、レチクルベース２９
上を走査方向に移動自在なレチクルステージ２８上に不
図示のレチクルホルダを介して載置されている。以下、
レチクルベース２９の上面に平行な平面をＸＹ平面とし
て、図１（Ａ）の紙面に平行なレチクルステージ２８の
走査方向にＸ軸、図１（Ａ）の紙面に垂直にＹ軸を取
り、ＸＹ平面に垂直にＺ軸を取って説明する。

【００１６】レチクル１１を透過した結像光束Ｉ１は、
Ｚ軸に対して上向きにほぼ４５°の傾斜角で斜設された
第１のミラー１２により反射され、Ｘ軸に平行な光軸を
有する凹面鏡１３の上部の領域で反射されて、凸面鏡１
４に至る。凹面鏡１３と凸面鏡１４とはＸ軸に平行な同
じ光軸ＡＸ１上に対向するように配置されている。等倍
のミラープロジェクション光学系においては、この凸面
鏡１４の反射面が瞳面ＰＦ（レチクル１１のパターン形
成面に対するフーリエ変換面）にほぼ完全に一致する。

【００１７】図１（Ｂ）は、凸面鏡１４の拡大正面図を
示し、この図１（Ｂ）に示すように、ガラス等の透明部
材の表面にアルミニウム等の高反射率の金属膜を被着し
てなる円形の凸面鏡１４には、光軸ＡＸ１を中心として
所定の半径を有する透過部１４ａが形成されており、そ
の透過部１４ａを結像光束Ｉ１の一部が通過できるよう
になっている。また、透過部１４ａを囲む反射部１４ｂ
に入射した結像光束Ｉ１は反射される。結像光束Ｉ１の
うち、凸面鏡１４上の透過部１４ａを透過した結像光束
Ｉ１Ｃは、凸面鏡１４を透過して凸面鏡１４の裏面に配
置された遮光板１６により遮光又は吸収される。なお、
この遮光板１６は必ずしも設ける必要はない。一方、凸
面鏡１４の反射部１４ｂで反射された結像光束Ｉ１Ａ
は、再び凹面鏡１３に至り、凹面鏡１３の下部で反射さ
れる。凹面鏡１３で反射された結像光束Ｉ１Ａは、更に
Ｚ軸に対して下向きにほぼ４５°の傾斜角で斜設された
第２のミラー１５により反射され、ウエハ２７上にレチ
クルの照明領域４１内のパターンの走査方向について正
立像を形成する。そして、以上の第１のミラー１２、凹
面鏡１３、凸面鏡１４、及び第２のミラー１５により本
例の投影光学系ＰＬ１が構成されている。

【００１８】ウエハ２７は、不図示のウエハホルダを介
してＺチルトステージ３０上に載置され、Ｚチルトステ
ージ３０はＸＹステージ３１上に載置されている。Ｚチ
ルトステージ３０は不図示の駆動部によりパターンの結
像面に対し、任意方向に傾斜可能で、且つ結像光束Ｉ１
Ａの光軸ＡＸ４の光軸方向（Ｚ方向）へ微動できる。一
方、ＸＹステージ３１は走査方向（Ｘ方向）に一定速度
で移動できるように構成されている。

【００１９】そして、露光に際してはレチクル１１はレ
チクルステージ２８により、またウエハ２７もＸＹステ
ージ３１により、それぞれ投影光学系ＰＬ１に対して同
期して走査される。この場合、本例の投影光学系ＰＬ１
はレチクル１１のパターンの走査方向について正立像を
ウエハ２７上に等倍で投影するため、レチクル１１及び
ウエハ２７は共に走査方向に沿って同じ向き（＋Ｘ方向
又は−Ｘ方向）に同じ走査速度で同期走査される。ま
た、走査中にウエハ２７又はレチクル１１をＺ方向に振
動させることにより、ＦＬＥＸ法を利用した露光を行う
こともできる。

【００２０】次に、反射光学部材としての本例の凸面鏡
１４の作用について説明する。本例においては、図１
（Ａ）に示すように、投影光学系ＰＬ１の瞳面ＰＦにほ
ぼ合致するように凸面鏡１４の反射面が配置されてい
る。前述のように、凸面鏡１４はその反射面の光軸ＡＸ
１近傍にその部分に入射する結像光束Ｉ１をウエハ２７
に向かう光路外へ透過せしめる透過部１４ａを有し、そ
の透過部１４ａの周囲の反射部１４ｂで反射された結像
光束Ｉ１Ａは、凹面鏡１３を介してウエハ２７に導かれ
る。従って、投影光学系ＰＬ１の第２のミラー１５以降
の光軸を光軸ＡＸ４とすると、ウエハ２７に向かう結像
光束Ｉ１Ａは光軸ＡＸ４近傍の光束が遮光された状態と
なり、凸面鏡１４は従来の遮光型瞳フィルターと同一に
作用する。更に、従来は遮光型瞳フィルターにより吸収
されていた結像光束（露光光）のエネルギーは、本例に
よれば光路外（投影光学系ＰＬ１の外部）へ放出される
こととなり、遮光型瞳フィルターとしての凸面鏡１４や
投影光学系ＰＬ１内の他の光学部材を加熱する恐れはな
くなる。そのため、常に安定にコンタクトホール等の孤
立パターンを高い解像度でウエハ２７上に転写できる。
更に、レチクル１１としてハーフトーン位相シフトレチ
クルのような透過率の高いレチクルを使用しても、結像
特性が安定に維持される。

【００２１】次に、本発明の実施の形態の他の例につい
て図２を参照して説明する。本例は、縮小型反射屈折投
影光学系を使用するステップ・アンド・スキャン方式の
投影露光装置に本発明を適用したものである。なお、図
２において図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。図２は、本例の投影露光装置の
概略構成を示し、この図２において、ＡｒＦエキシマレ
ーザ光源よりなる光源１ｂを発した照明光Ｌ２（波長１
９３ｎｍ）は、ビーム整形レンズ４ａ，４ｂを経て、オ
プティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ５
に入射する。なお、照明光Ｌ２としては、ＫｒＦエキシ
マレーザ光（波長２４８ｎｍ）等のエキシマレーザ光、
銅蒸気レーザ光、又はＹＡＧレーザの高調波等を使用し
てもよい。

【００２２】フライアイレンズ５から射出された照明光
Ｌ２は、第１のリレーレンズ６を経てレチクルブライン
ド７Ａに至る。レチクルブラインド７Ａを通過した照明
光Ｌ２は、次に第２のリレーレンズ８を通過した後、ダ
イクロイックミラー９により下方に折り曲げられ、コン
デンサーレンズ１０を介してレチクル１１のパターン形
成面のスリット状の照明領域４２に照射される。レチク
ル１１を透過した結像光束Ｉ２は、第１レンズ群１７、
及び第２レンズ群１８を経て、第２レンズ群１８の光軸
と同じ光軸ＡＸ２を有する凹面鏡１９に至る。凹面鏡１
９の反射面はレチクル１１のパターン形成面に対してフ
ーリエ変換面となる第１瞳面（第１の光学的フーリエ変
換面）ＰＦＡの近傍に配置される。但し、図１の例にお
ける凸面鏡１４とは異なって、凹面鏡１９の反射面は僅
かながら第１瞳面ＰＦＡからずれた位置に配置されてい
る。

【００２３】この凹面鏡１９の反射面の光軸ＡＸ２を中
心とする所定半径の領域が透過部１９ａとされている。
そして、透過部１９ａの周辺の反射部１９ｂは入射光束
を高い反射率で反射するようになっている。この結果、
結像光束Ｉ２の内の光軸ＡＸ２付近の結像光束Ｉ２Ｃは
凹面鏡１９の透過部１９ａを透過してウエハ２７に向か
う結像光束の光路外へ放出される。一方、反射部１９ｂ
で反射された結像光束Ｉ２Ａは、再度第２レンズ群１
８、及び第１レンズ群１７を順次透過し、折り曲げミラ
ー２０によりＸ方向に反射された後、照明領域４２内の
パターンの中空像ＡＩを形成する。そして、この中空像
ＡＩからの結像光束Ｉ２Ａは折り曲げミラー２１により
下方に反射され、第３レンズ群２２、及び第４レンズ群
２３を経て第２瞳面ＰＦＢに至る。

【００２４】この第２瞳面ＰＦＢはレチクル１１のパタ
ーン形成面に対してフーリエ変換の関係となっており、
この第２瞳面ＰＦＢ（第２の光学的フーリエ変換面）に
所定の半径を有する遮光板よりなる遮光型瞳フィルター
２５が配置されている。そして、その遮光型瞳フィルタ
ー２５の直前に開口絞り２４が配置されている。なお、
この第２瞳面ＰＦＢは凹面鏡１９の反射面とほぼ結像関
係（共役）となっている。また、遮光型瞳フィルター２
５の半径は、凹面鏡１９上の透過部１９ａの第２瞳面Ｐ
ＦＢでの共役像の周縁部のぼけ部（半影ぼけ部）を含め
た領域の半径よりも若干大きく設定されている。開口絞
り２４及び遮光型瞳フィルター２５を透過した結像光束
Ｉ２Ａは、第５レンズ群２６を経てウエハ２７上にレチ
クル１１の照明領域４２内のパターンの走査方向につい
て倒立像を形成する。この場合、第３レンズ群２２〜第
５レンズ群２６及び遮光型瞳フィルター２５はＺ軸に平
行な同じ光軸ＡＸ３上に配置されている。そして、以上
の凹面鏡１９、第１レンズ群１７〜第５レンズ群２６、
遮光型瞳フィルター２５、開口絞り２４、及びミラー２
０，２１から本例の投影光学系ＰＬ２が構成されてい
る。

【００２５】本例においても、図１の例と同様にレチク
ル１１はレチクルステージ２８により、またウエハ２７
もＸＹステージ３１により、それぞれ投影光学系ＰＬ２
に対して同期して走査（スキャン）される。但し、本例
のＸＹステージ３１は更にＹ方向にステッピングして、
所謂ステップ・アンド・スキャン方式で走査露光が繰り
返される。また、本例の投影光学系ＰＬ２は縮小投影型
であるので、図１の例と異なり、レチクルステージ２８
の走査速度Ｖ_RとＸＹステージ３１の走査速度Ｖ_Wとは
投影光学系ＰＬ２の投影倍率に応じて異なる。投影光学
系ＰＬ２の投影倍率をβ（βは例えば１／４又は１／
５）とした場合、走査速度の比（Ｖ_W／Ｖ _R）はそのβ
に一致する。また、ウエハ２７上にはレチクル１１のパ
ターンの走査方向について倒立像が転写されるため、走
査方向は互いに逆向きとなる。また、図１の例と同様に
走査中にウエハ２７又はレチクル１１を図２中の上下方
向（Ｚ方向）に振動させることにより、ＦＬＥＸ法の露
光を行うこともできる。

【００２６】次に、本例における反射光学部材としての
凹面鏡１９等の作用について説明する。本例では、投影
光学系ＰＬ２内の第１瞳面ＰＦＡ（第１の光学的フーリ
エ変換面）の近傍に、結像光束Ｉ２の光軸ＡＸ２近辺を
通過する結像光束Ｉ２Ｃを透過せしめる凹面鏡１９を設
け、第２瞳面ＰＦＢ（第２の光学的フーリエ変換面）に
遮光型瞳フィルター２５を設けている。凹面鏡１９は、
結像光束Ｉ２の光軸ＡＸ２近傍の光束を遮光する形とな
り、図１の例と同じように遮光型瞳フィルターとしての
機能も有している。但し、本例の凹面鏡１９の反射面は
第１瞳面ＰＦＡから僅かにずれているため、その凹面鏡
１９の透過部１９ａをそのまま遮光型瞳フィルターとす
ると、結像特性が悪化する恐れがある。そこで、本例で
は第２瞳面ＰＦＢに本来の遮光型瞳フィルター２５を設
けているため、凹面鏡１９は、本来遮光型瞳フィルター
２５により遮光される光束の殆どの部分（本例では結像
光束Ｉ２Ｃ）を投影光学系ＰＬ２の外部に放出する機能
が主体となる。

【００２７】そのため、上述のように、本例では、第１
瞳面ＰＦＡの近傍に配置された凹面鏡１９の透過部１９
ａの共役像のぼけ部を含めた領域よりも、第２瞳面ＰＦ
Ｂに配置された遮光型瞳フィルター２５の方が大きくな
るように設定されている。これについて具体的に説明す
るため、凹面鏡１９の透過部１９ａの半径、及び凹面鏡
１９に入射する結像光束Ｉ２の有効半径を、それぞれＲ
１及びＲ２とし、半径Ｒ１と半径Ｒ２との比の値（Ｒ１
／Ｒ２）をｋ１とする。また、遮光型瞳フィルター２５
の半径、及び第２瞳面ＰＦＢに入射する結像光束Ｉ２Ａ
の有効半径を、それぞれｒ１及びｒ２とし、半径ｒ１と
半径ｒ２との比の値（ｒ１／ｒ２）をｋ２とする。

【００２８】この場合、本例ではｋ２＞ｋ１となるよう
に設定されている。更に、遮光型瞳フィルター２５の半
径ｒ１の設定に当たっては、上述のぼけ幅も考慮されて
いる。この場合、凹面鏡１９に入射する結像光束Ｉ２の
有効半径Ｒ２及び第２瞳面ＰＦＢに入射する結像光束Ｉ
２Ａの有効半径ｒ２は、共に投影光学系ＰＬ２の開口数
ＮＡにより規定されている。従って、凹面鏡１９の透過
部１９ａの第２瞳面ＰＦＢにおける投影像のぼけ幅を考
慮した有効半径が遮光型瞳フィルター２５の半径を越え
ることはない。

【００２９】本例に限らず、一般に瞳面からずれた位置
に瞳フィルターを配置すると、露光領域内の位置により
転写される像のプロファイルが変化したり、あるいは像
位置でのテレセントリック性が悪化するという問題が生
じる。実際に、図２に示す本例においては、凹面鏡１９
の透過部１９ａが完全な瞳面にはないため、このような
問題が起こり得る。しかしながら、本例では、凹面鏡１
９よりもウエハ２７側の完全な瞳面、即ち第２瞳面ＰＦ
Ｂに本来の遮光型瞳フィルター２５を設け、且つその遮
光型瞳フィルター２５の大きさがぼけ幅を考慮しても透
過部１９ａの像よりも大きいので、結像性能に影響する
瞳フィルターは実質的には遮光型瞳フィルター２５のみ
となり、透過部１９ａが瞳面からずれた位置にあること
による悪影響は投影像には全く及ばない。勿論、透過部
１９ａには本来遮光型瞳フィルター２５が吸収するはず
の露光光のエネルギーの大部分を結像光束Ｉ２Ｃとして
投影光学系ＰＬ２の外部へ放出する機能があり、遮光型
瞳フィルター２５、及びその周辺の第４レンズ群２３、
及び第５レンズ群２６等の光学部材の帯熱を防止するこ
とができる。これによって、孤立パターンを高い解像度
で安定にウエハ２７上に転写できる。

【００３０】また、投影光学系の構成（設計）によって
は、本例の反射屈折型の投影光学系ＰＬ２においても、
瞳面を反射鏡としての凹面鏡１９の反射面に完全に一致
させることも可能である。この場合には、凹面鏡１９の
透過部１９ａ単独で遮光型瞳フィルターとして機能させ
ることができるため、第２瞳面ＰＦＢに遮光型瞳フィル
ター２５を配置する必要はない。

【００３１】なお、以上の図１及び図２の例の何れにお
いても、凸面鏡１４及び凹面鏡１９上の透過部１４ａ，
１９ａの半径は、その反射面に入射する光束の全有効半
径（投影光学系の開口数ＮＡに相当する）の２割から５
割程度であることが望ましい。この値があまりに小さい
と瞳フィルターとしての効果が得られなくなり、あまり
に大きいと転写像にリンギング等が生じるという問題が
発生する。但し、この値はあくまでも反射面に入射する
光束の全有効半径に対する値であり、例えば図２の例に
おいて、凹面鏡１９の反射部１９ｂを反射した結像光束
Ｉ２Ａが、開口絞り２４により遮光されるような場合に
は、結像光束Ｉ２Ａの全有効半径とは凹面鏡１９上での
半径ではなく、開口絞り２４の凹面鏡１９への投影像の
半径を意味する。

【００３２】なお、本発明はステップ・アンド・スキャ
ン方式等の走査露光型の投影露光装置に限らず、レチク
ルのパターンの像を投影光学系を介してウエハ上の各シ
ョット領域に転写露光するステッパー等の一括露光型の
投影露光装置にも同様に適用できる。このように、本発
明は上述の実施の形態に限定されず、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。

【００３３】

【発明の効果】本発明の投影露光装置によれば、第１の
光学的フーリエ変換面を反射光学部材の近傍に設定し、
この反射光学部材の反射面に結像光束の一部を光路外へ
透過せしめる透過部を設けている。その反射光学部材は
実質的に遮光型瞳フィルターとして作用するため、コン
タクトホール等の孤立パターンを高い解像度で転写でき
る。更に、従来遮光型瞳フィルターで吸収されていた露
光用の結像光束のエネルギーの大部分はその透過部より
基板に向かう光路外へ放出され、遮光型瞳フィルターと
しての反射光学部材及びその近傍の光学部材の発熱を防
ぐことができる利点がある。本発明は、マスクとして例
えばハーフトーン位相シフトレチクルのような透過率の
高いマスクを併用するような場合には特に有効である。

【００３４】また、透過部が、反射光学部材に対して光
軸を中心とした円形領域に設けられ、透過部の半径が投
影光学系の開口数に基づいて設定される場合には、反射
光学部材は投影光学系の開口数に基づいて規定される遮
光部を有する遮光型瞳フィルターとして作用する。ま
た、透過部の半径が、投影光学系の開口数で規定され
る、反射光学部材への入射結像光束の有効半径の２割〜
５割の間に設定される場合には、リンギングの発生が少
なく、適正な結像特性が得られる利点がある。

【００３５】また、投影光学系が、第１の光学的フーリ
エ変換面に対して基板側にマスクパターンの配置面に対
する第２の光学的フーリエ変換面を有し、この第２の光
学的フーリエ変換面の近傍に、この第２の光学的フーリ
エ変換面に達する結像光束の一部を遮光する遮光部材を
配置する場合には、その反射光学部材が第１の光学的フ
ーリエ変換面から或る程度ずれていても、その遮光部材
が遮光型瞳フィルターとして作用するため、高い結像特
性が得られる利点がある。しかも、その遮光部材は加熱
されない。

【００３６】また、投影光学系が、第１の光学的フーリ
エ変換面に対して基板側にマスクパターンの配置面に対
する第２の光学的フーリエ変換面を有し、この第２の光
学的フーリエ変換面の近傍に、この第２の光学的フーリ
エ変換面に達する結像光束の一部を投影光学系の光軸を
中心に遮光する円形の遮光部材が配置され、投影光学系
の開口数で規定される第２のフーリエ変換面への入射結
像光束の有効半径に対する遮光部材の半径の比を、投影
光学系の開口数で規定される反射光学部材への入射結像
光束の有効半径に対する透過部の半径の比より大きくす
る場合には、その反射光学部材が第１の光学的フーリエ
変換面から或る程度ずれていても、遮光部材が単独で遮
光型瞳フィルターとして作用する。しかも、反射光学部
材の透過部から結像光束が透過するため、その遮光部材
等が加熱されない利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明による投影露光装置の実施の形
態の一例を示す概略構成図、（Ｂ）は凸面鏡１４を示す
拡大正面図である。

【図２】本発明による投影露光装置の実施の形態の他の
例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１，１ｂ光源１１レチクル１４凸面鏡１４ａ透過部１４ｂ反射部１９凹面鏡１９ａ透過部１９ｂ反射部ＰＬ１，ＰＬ２投影光学系２５遮光型瞳フィルターＰＦ瞳面（光学的フーリエ変換面）ＰＦＡ第１瞳面（第１の光学的フーリエ変換面）ＰＦＢ第２瞳面（第２の光学的フーリエ変換面）Ｌ１，Ｌ２照明光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクパターンを投影光学系を介して感
光性の基板上に投影して転写する投影露光装置におい
て、前記投影光学系は、前記マスクパターンの配置面に対す
る第１の光学的フーリエ変換面の近傍に、前記マスクパ
ターンからの結像光束を反射する反射光学部材を有し、
該反射光学部材の一部に前記マスクパターンからの結像
光束の一部を前記基板に向かう光路外に透過せしめる透
過部が設けられ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、前記透過部は、前記反射光学部材に対して光軸を中心と
した円形領域に設けられ、前記透過部の半径は前記投影
光学系の開口数に基づいて設定されることを特徴とする
投影露光装置。
【請求項３】請求項２記載の投影露光装置であって、前記透過部の半径は、前記投影光学系の開口数で規定さ
れる、前記反射光学部材への入射結像光束の有効半径の
２割〜５割の間に設定され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、前記投影光学系は、前記第１の光学的フーリエ変換面に
対して前記基板側に前記マスクパターンの配置面に対す
る第２の光学的フーリエ変換面を有し、該第２の光学的フーリエ変換面の近傍に、該第２の光学
的フーリエ変換面に達する結像光束の一部を遮光する遮
光部材を配置したことを特徴とする投影露光装置。
【請求項５】請求項２、又は３記載の投影露光装置で
あって、前記投影光学系は、前記第１の光学的フーリエ変換面に
対して前記基板側に前記マスクパターンの配置面に対す
る第２の光学的フーリエ変換面を有し、該第２の光学的フーリエ変換面の近傍に、該第２の光学
的フーリエ変換面に達する結像光束の一部を前記投影光
学系の光軸を中心に遮光する円形の遮光部材が配置さ
れ、前記投影光学系の開口数で規定される前記第２のフーリ
エ変換面への入射結像光束の有効半径に対する前記遮光
部材の半径の比を、前記投影光学系の開口数で規定され
る前記反射光学部材への入射結像光束の有効半径に対す
る前記透過部の半径の比より大きくしたことを特徴とす
る投影露光装置。