JPH10111407A - 光学素子の製作方法及び該光学素子を用いた照明装置 - Google Patents
光学素子の製作方法及び該光学素子を用いた照明装置Info
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- JPH10111407A JPH10111407A JP8281830A JP28183096A JPH10111407A JP H10111407 A JPH10111407 A JP H10111407A JP 8281830 A JP8281830 A JP 8281830A JP 28183096 A JP28183096 A JP 28183096A JP H10111407 A JPH10111407 A JP H10111407A
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- G02B5/1857—Manufacturing methods using exposure or etching means, e.g. holography, photolithography, exposure to electron or ion beams
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 エッチング量を適切に設定してマスクのアラ
イメント誤差の影響を抑制して高性能なバイナリ型回折
光学素子を製作することができる光学素子の製作方法及
び該光学素子を用いた照明装置を得ること。 【解決手段】 基板に対して順に、レジスト塗布，マス
ク上のパターンの露光転写，現像処理，エッチング，そ
してレジスト除去という一連のプロセスをＮ回繰り返し
て光学素子を製作する光学素子の製作方法において、第
ｋ回目（２≦ｋ≦Ｎ）のエッチング処理に入る前に該第
ｋ回目の露光転写で用いたマスクと第ｋ−１回目の露光
転写で用いたマスクとの相対的な位置合わせ誤差量を求
め、該位置合わせ誤差量に応じて第ｋ回目のエッチング
量を決定していること。
イメント誤差の影響を抑制して高性能なバイナリ型回折
光学素子を製作することができる光学素子の製作方法及
び該光学素子を用いた照明装置を得ること。 【解決手段】 基板に対して順に、レジスト塗布，マス
ク上のパターンの露光転写，現像処理，エッチング，そ
してレジスト除去という一連のプロセスをＮ回繰り返し
て光学素子を製作する光学素子の製作方法において、第
ｋ回目（２≦ｋ≦Ｎ）のエッチング処理に入る前に該第
ｋ回目の露光転写で用いたマスクと第ｋ−１回目の露光
転写で用いたマスクとの相対的な位置合わせ誤差量を求
め、該位置合わせ誤差量に応じて第ｋ回目のエッチング
量を決定していること。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子の製作方
法及び該光学素子を用いた照明装置に関し、例えば光学
素子としてバイナリ型回折光学素子を用い、該バイナリ
型回折光学素子を作製する際の複数マスク間のアライメ
ント誤差の影響を低減し、所定の回折効率を有した高精
度のバイナリ型回折光学素子を製作し、又該バイナリ型
回折光学素子を用いた照明装置や投影露光装置等に関す
るものである。
法及び該光学素子を用いた照明装置に関し、例えば光学
素子としてバイナリ型回折光学素子を用い、該バイナリ
型回折光学素子を作製する際の複数マスク間のアライメ
ント誤差の影響を低減し、所定の回折効率を有した高精
度のバイナリ型回折光学素子を製作し、又該バイナリ型
回折光学素子を用いた照明装置や投影露光装置等に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光の回折現象を利用した回折光学
素子を用いた光学系が種々と提案されている。回折光学
素子としては例えばフレネルゾーンプレート，回折格
子，ホログラム等が知られている。
素子を用いた光学系が種々と提案されている。回折光学
素子としては例えばフレネルゾーンプレート，回折格
子，ホログラム等が知られている。
【０００３】一般にブレーズド形状を有する回折型光学
素子はピッチが微細になると作製が困難になってくる。
回折光学素子の形状としてバイナリ型の形状とすると作
製に半導体素子の製造技術が適用可能となり、又微細な
ピッチも比較的容易に実現することができる。この為、
ブレーズド形状を階段形状で近似したバイナリ型の回折
光学素子に関する研究／開発が最近盛んに進められてい
る。
素子はピッチが微細になると作製が困難になってくる。
回折光学素子の形状としてバイナリ型の形状とすると作
製に半導体素子の製造技術が適用可能となり、又微細な
ピッチも比較的容易に実現することができる。この為、
ブレーズド形状を階段形状で近似したバイナリ型の回折
光学素子に関する研究／開発が最近盛んに進められてい
る。
【０００４】バイナリ型の回折光学素子に関しては、例
えば以下の文献等に詳細な解説が記載されている。
えば以下の文献等に詳細な解説が記載されている。
【０００５】（ａ）G.J.Swanson,"Binary Optics Techn
ology: The Theory and Design ofMulti-level Diffrac
tive Optical Elements," Massachusetts Institute of
Technology Lincoln Laboratory, Technical Report 8
54, 14 August 1989. （ｂ）G.J.Swanson, "Binary Optics Technology: Theo
retical Limits on the Diffraction Efficiency of Mu
ltilevel Diffractive Optical Elements," Massachus
etts Institute of Technology Lincoln Laboratory, T
echnical Report 914, 1 March 1991. 次に本発明の光学素子の製作方法として示した図２を参
照してバイナリ型回折光学素子の作製方法を説明する。
ここでは４段構造のバイナリ型回折光学素子を例に説明
を行う。
ology: The Theory and Design ofMulti-level Diffrac
tive Optical Elements," Massachusetts Institute of
Technology Lincoln Laboratory, Technical Report 8
54, 14 August 1989. （ｂ）G.J.Swanson, "Binary Optics Technology: Theo
retical Limits on the Diffraction Efficiency of Mu
ltilevel Diffractive Optical Elements," Massachus
etts Institute of Technology Lincoln Laboratory, T
echnical Report 914, 1 March 1991. 次に本発明の光学素子の製作方法として示した図２を参
照してバイナリ型回折光学素子の作製方法を説明する。
ここでは４段構造のバイナリ型回折光学素子を例に説明
を行う。
【０００６】図中１００は透明なガラス基板（屈折率：
ｎ）、１０１はレジスト、１０２は第１の露光に用いる
ためのマスク、１０３は露光光を表す。なおここでは，
レジスト１０１としてはポジ型を仮定している。
ｎ）、１０１はレジスト、１０２は第１の露光に用いる
ためのマスク、１０３は露光光を表す。なおここでは，
レジスト１０１としてはポジ型を仮定している。
【０００７】まずプロセスＡにおいて、マスク１０２の
パターンが露光光１０３によってレジスト１０１上に転
写される。プロセスＢにおいてはレジスト１０１の現像
が行なわれ、プロセスＣにおいてはガラス基板１００へ
のエッチングが行われる。そしてプロセスＤにおいて、
基板１００上の不要なレジストを除去することによっ
て、２段構造のバイナリ型光学素子が完成する。
パターンが露光光１０３によってレジスト１０１上に転
写される。プロセスＢにおいてはレジスト１０１の現像
が行なわれ、プロセスＣにおいてはガラス基板１００へ
のエッチングが行われる。そしてプロセスＤにおいて、
基板１００上の不要なレジストを除去することによっ
て、２段構造のバイナリ型光学素子が完成する。
【０００８】ここでエッチングの深さｄ1 は、バイナリ
型光学素子を使用する際の波長をλとして、
型光学素子を使用する際の波長をλとして、
【０００９】
【数１】 により決定される。
【００１０】次に２段構造のバイナリ型光学素子が形成
されたガラス基板１００に対して改めてレジスト１０４
を塗布し、プロセスＥにおいてマスク１０５を用いた第
２の露光を行う。マスク１０５上のパターンはマスク１
０２のパターンの半分のピッチを有しており、その遮光
部の端を２段バイナリ構造の端に正確に位置合わせをし
て露光を行うことにより、プロセスＦにおける現像処理
の後は図示するようなレジストパターンが形成される。
されたガラス基板１００に対して改めてレジスト１０４
を塗布し、プロセスＥにおいてマスク１０５を用いた第
２の露光を行う。マスク１０５上のパターンはマスク１
０２のパターンの半分のピッチを有しており、その遮光
部の端を２段バイナリ構造の端に正確に位置合わせをし
て露光を行うことにより、プロセスＦにおける現像処理
の後は図示するようなレジストパターンが形成される。
【００１１】次にプロセスＧにおいて２回目のエッチン
グを行ない、プロセスＨにおいて不要レジストの除去を
行うことにより４段バイナリ型光学素子が完成する。こ
こで２回目のエッチングにおけるエッチング深さｄ2
は、
グを行ない、プロセスＨにおいて不要レジストの除去を
行うことにより４段バイナリ型光学素子が完成する。こ
こで２回目のエッチングにおけるエッチング深さｄ2
は、
【００１２】
【数２】 により決定される。ここでの説明は４段構造に対して行
ったが、上記のプロセスを繰り返すことで、８段，１６
段構造のバイナリ型光学素子が作製可能なことは周知の
通りである。
ったが、上記のプロセスを繰り返すことで、８段，１６
段構造のバイナリ型光学素子が作製可能なことは周知の
通りである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】前述したバイナリ型回
折光学素子の製作プロセスのうちプロセスＥにおいて、
第２の露光に用いるマスク１０５を前回のマスク１０２
に対して正確に位置合わせすることは困難であり、通常
はある程度の位置合わせ誤差（アライメント誤差）が生
じてくる。
折光学素子の製作プロセスのうちプロセスＥにおいて、
第２の露光に用いるマスク１０５を前回のマスク１０２
に対して正確に位置合わせすることは困難であり、通常
はある程度の位置合わせ誤差（アライメント誤差）が生
じてくる。
【００１４】次に図８及び図９を用いてこのときのアラ
イメント誤差の影響について説明を行う。図中１１０は
２段構造の回折格子が形成されているガラス基板であ
り、１１１が第２の露光に用いるマスクである。
イメント誤差の影響について説明を行う。図中１１０は
２段構造の回折格子が形成されているガラス基板であ
り、１１１が第２の露光に用いるマスクである。
【００１５】ここで２段構造の一周期はＴであり、マス
ク１１１の遮光部はＴ／４の幅を有している。また１１
２は説明に用いるための座標軸であり、ガラス基板１１
０上のパターンはｘ軸方向に周期性を有しているとす
る。
ク１１１の遮光部はＴ／４の幅を有している。また１１
２は説明に用いるための座標軸であり、ガラス基板１１
０上のパターンはｘ軸方向に周期性を有しているとす
る。
【００１６】図８（Ａ）はマスク１１１が理想の位置か
らｘ軸の正方向にａＴ／４（ａ＞０）だけずれた様子を
示している。
らｘ軸の正方向にａＴ／４（ａ＞０）だけずれた様子を
示している。
【００１７】この状態から「２回目の露光」→「現像」
→「エッチング」→「不要レジスト除去」のプロセスを
行うと、最終的に得られる回折光学素子の形状としては
図８（Ｂ）に示すものになってしまう。
→「エッチング」→「不要レジスト除去」のプロセスを
行うと、最終的に得られる回折光学素子の形状としては
図８（Ｂ）に示すものになってしまう。
【００１８】一方図９（Ａ）は，マスク１１１が理想の
位置から｜ａＴ／４｜（ａ＜０）だけｘ軸の負方向にず
れた様子を示している。この状態から「２回目の露光」
→「現像」→「エッチング」→「不要レジスト除去」の
プロセスを行うと、最終的に得られる素子の形状として
は図９（Ｂ）に示すものになってしまう。これらの形状
においては当然のことながら回折効率の低下が起こる。
ａの値をパラメータとして、１次回折光の回折効率を表
す式を求めると、
位置から｜ａＴ／４｜（ａ＜０）だけｘ軸の負方向にず
れた様子を示している。この状態から「２回目の露光」
→「現像」→「エッチング」→「不要レジスト除去」の
プロセスを行うと、最終的に得られる素子の形状として
は図９（Ｂ）に示すものになってしまう。これらの形状
においては当然のことながら回折効率の低下が起こる。
ａの値をパラメータとして、１次回折光の回折効率を表
す式を求めると、
【００１９】
【数３】 となる。
【００２０】式（１）の導出はスカラー理論に基づいて
行っており、その詳細は後述の本発明実施例の中で改め
て説明する。この結果をグラフに表すと図１０のように
なる。アライメント誤差がゼロの場合、即ちａ＝０の場
合には、４段構造に対する理想的な回折効率８１％が得
られるが、アライメント誤差が増えるに従って回折効率
が大きく低下してしまう。回折効率の低下は、用いるこ
とが可能な光量の減少，不要回折光の増加によるフレア
の発生等、様々な問題を引き起こすので極力抑えなけれ
ばならない。
行っており、その詳細は後述の本発明実施例の中で改め
て説明する。この結果をグラフに表すと図１０のように
なる。アライメント誤差がゼロの場合、即ちａ＝０の場
合には、４段構造に対する理想的な回折効率８１％が得
られるが、アライメント誤差が増えるに従って回折効率
が大きく低下してしまう。回折効率の低下は、用いるこ
とが可能な光量の減少，不要回折光の増加によるフレア
の発生等、様々な問題を引き起こすので極力抑えなけれ
ばならない。
【００２１】本発明は、光学素子としてバイナリ型回折
光学素子を一連のプロセスをＮ回繰り返して製作する際
に第ｋ回目のマスクと第ｋ−１回目のマスクの位置合わ
せ誤差の悪影響を第ｋ回目のエッチング処理を適切に行
うことによって抑制し、高精度のバイナリ型回折光学素
子を容易に製作することができる光学素子の製作方法及
び光学素子を用いた照明装置の提供を目的とする。
光学素子を一連のプロセスをＮ回繰り返して製作する際
に第ｋ回目のマスクと第ｋ−１回目のマスクの位置合わ
せ誤差の悪影響を第ｋ回目のエッチング処理を適切に行
うことによって抑制し、高精度のバイナリ型回折光学素
子を容易に製作することができる光学素子の製作方法及
び光学素子を用いた照明装置の提供を目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明の光学素子の製作
方法は、(1-1).基板に対して順に、レジスト塗布，マス
ク上のパターンの露光転写，現像処理，エッチング，そ
してレジスト除去という一連のプロセスをＮ回繰り返し
て光学素子を製作する光学素子の製作方法において、第
ｋ回目（２≦ｋ≦Ｎ）のエッチング処理に入る前に該第
ｋ回目の露光転写で用いたマスクと第ｋ−１回目の露光
転写で用いたマスクとの相対的な位置合わせ誤差量を求
め、該位置合わせ誤差量に応じて第ｋ回目のエッチング
量を決定していることを特徴としている。
方法は、(1-1).基板に対して順に、レジスト塗布，マス
ク上のパターンの露光転写，現像処理，エッチング，そ
してレジスト除去という一連のプロセスをＮ回繰り返し
て光学素子を製作する光学素子の製作方法において、第
ｋ回目（２≦ｋ≦Ｎ）のエッチング処理に入る前に該第
ｋ回目の露光転写で用いたマスクと第ｋ−１回目の露光
転写で用いたマスクとの相対的な位置合わせ誤差量を求
め、該位置合わせ誤差量に応じて第ｋ回目のエッチング
量を決定していることを特徴としている。
【００２３】特に、(1-1-1).前記光学素子は２N 段構造
のバイナリ型回折光学素子であることを特徴としてい
る。
のバイナリ型回折光学素子であることを特徴としてい
る。
【００２４】本発明の光学素子の製作装置は、(2-1).構
成(1-1) の光学素子の製作方法を利用していることを特
徴としている。
成(1-1) の光学素子の製作方法を利用していることを特
徴としている。
【００２５】本発明の照明装置は、(3-1).光源手段から
の光束を照明系を介して被照射面を照明する照明装置に
おいて、該照明系は基板に対して順にレジスト塗布，マ
スク上のパターンの露光転写，現像処理，エッチング，
そしてレジスト除去という一連のプロセスをＮ回繰り返
して製作した光学素子を有し、該光学素子は第ｋ回目
（２≦ｋ≦Ｎ）のエッチング処理に入る前に該第ｋ回目
の露光転写で用いたマスクと第ｋ−１回目の露光転写で
用いたマスクとの相対的な位置合わせ誤差量を求め、該
位置合わせ誤差量に応じて第ｋ回目のエッチング量を決
定したものであることを特徴としている。
の光束を照明系を介して被照射面を照明する照明装置に
おいて、該照明系は基板に対して順にレジスト塗布，マ
スク上のパターンの露光転写，現像処理，エッチング，
そしてレジスト除去という一連のプロセスをＮ回繰り返
して製作した光学素子を有し、該光学素子は第ｋ回目
（２≦ｋ≦Ｎ）のエッチング処理に入る前に該第ｋ回目
の露光転写で用いたマスクと第ｋ−１回目の露光転写で
用いたマスクとの相対的な位置合わせ誤差量を求め、該
位置合わせ誤差量に応じて第ｋ回目のエッチング量を決
定したものであることを特徴としている。
【００２６】特に、(3-1-1).前記光学素子は２N 段構造
のバイナリ型回折光学素子であることを特徴としてい
る。
のバイナリ型回折光学素子であることを特徴としてい
る。
【００２７】本発明の投影露光装置は、(4-1).構成(3-
1) の照明装置の被照射面に配置した第１物体面上のパ
ターンを投影光学系で第２物体面上に投影露光している
ことを特徴としている。
1) の照明装置の被照射面に配置した第１物体面上のパ
ターンを投影光学系で第２物体面上に投影露光している
ことを特徴としている。
【００２８】(4-2).照明系からの露光光束で照明した第
１物体面上のパターンを投影光学系により第２物体面上
に投影露光する投影露光装置において、該投影光学系は
基板に対して順にレジスト塗布，マスク上のパターンの
露光転写，現像処理，エッチング，そしてレジスト除去
という一連のプロセスをＮ回繰り返して製作した光学素
子を有し、該光学素子は第ｋ回目（２≦ｋ≦Ｎ）のエッ
チング処理に入る前に該第ｋ回目の露光転写で用いたマ
スクと第ｋ−１回目の露光転写で用いたマスクとの相対
的な位置合わせ誤差量を求め、該位置合わせ誤差量に応
じて第ｋ回目のエッチング量を決定したものであること
を特徴としている。
１物体面上のパターンを投影光学系により第２物体面上
に投影露光する投影露光装置において、該投影光学系は
基板に対して順にレジスト塗布，マスク上のパターンの
露光転写，現像処理，エッチング，そしてレジスト除去
という一連のプロセスをＮ回繰り返して製作した光学素
子を有し、該光学素子は第ｋ回目（２≦ｋ≦Ｎ）のエッ
チング処理に入る前に該第ｋ回目の露光転写で用いたマ
スクと第ｋ−１回目の露光転写で用いたマスクとの相対
的な位置合わせ誤差量を求め、該位置合わせ誤差量に応
じて第ｋ回目のエッチング量を決定したものであること
を特徴としている。
【００２９】本発明のデバイスの製造方法は、(5-1).構
成(4-1) 又は(4-2) の投影露光装置を用いてレチクルと
ウエハとの位置合わせを行った後に、レチクル面上のパ
ターンをウエハ面上に投影露光し、その後、該ウエハを
現像処理工程を介してデバイスを製造していることを特
徴としている。
成(4-1) 又は(4-2) の投影露光装置を用いてレチクルと
ウエハとの位置合わせを行った後に、レチクル面上のパ
ターンをウエハ面上に投影露光し、その後、該ウエハを
現像処理工程を介してデバイスを製造していることを特
徴としている。
【００３０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の光学素子の製作方
法の実施形態１のフローチャート、図２は本実施形態に
おいて光学素子として４段構造のバイナリ型回折光学素
子を製作する場合の製作プロセスについて示している。
法の実施形態１のフローチャート、図２は本実施形態に
おいて光学素子として４段構造のバイナリ型回折光学素
子を製作する場合の製作プロセスについて示している。
【００３１】図中１００は透明なガラス基板（屈折率：
ｎ）、１０１，１０４はレジストであり、ここではポジ
型を用いている。１０２は第１の露光に用いるためのマ
スク（第１マスク）、１０５は第２の露光に用いる為の
マスク（第２マスク）、１０３，１０６は露光光を表し
ている。
ｎ）、１０１，１０４はレジストであり、ここではポジ
型を用いている。１０２は第１の露光に用いるためのマ
スク（第１マスク）、１０５は第２の露光に用いる為の
マスク（第２マスク）、１０３，１０６は露光光を表し
ている。
【００３２】まずプロセスＡにおいて、マスク（第１マ
スク）１０２のパターンを露光光１０３によってレジス
ト１０１上に転写している。プロセスＢにおいてはレジ
スト１０１の現像を行い、プロセスＣにおいてはガラス
基板１００へのエッチングを行っている。そしてプロセ
スＤにおいて基板１００上の不要なレジストを除去する
ことによって、２段構造のバイナリ型光学素子を作製し
ている。
スク）１０２のパターンを露光光１０３によってレジス
ト１０１上に転写している。プロセスＢにおいてはレジ
スト１０１の現像を行い、プロセスＣにおいてはガラス
基板１００へのエッチングを行っている。そしてプロセ
スＤにおいて基板１００上の不要なレジストを除去する
ことによって、２段構造のバイナリ型光学素子を作製し
ている。
【００３３】プロセスＣでのエッチングの深さｄ1 は、
バイナリ型回折光学素子を使用する際の波長をλとし
て、
バイナリ型回折光学素子を使用する際の波長をλとし
て、
【００３４】
【数４】 により決定している。
【００３５】次に２段構造のバイナリ型回折光学素子が
形成されたガラス基板１００に対して改めてレジスト１
０４を塗布し、プロセスＥにおいてマスク（第２マス
ク）１０５を用いた第２の露光を行う。
形成されたガラス基板１００に対して改めてレジスト１
０４を塗布し、プロセスＥにおいてマスク（第２マス
ク）１０５を用いた第２の露光を行う。
【００３６】本実施形態においてマスク１０５上のパタ
ーンはマスク１０２のパターンの半分のピッチを有して
おり、プロセスＥではその遮光部の端を２段バイナリ構
造の端に正確に位置合わせをして露光を行った場合を示
している。そしてプロセスＦにおいて現像処理を行い、
図示するようなレジストパターンを形成している。
ーンはマスク１０２のパターンの半分のピッチを有して
おり、プロセスＥではその遮光部の端を２段バイナリ構
造の端に正確に位置合わせをして露光を行った場合を示
している。そしてプロセスＦにおいて現像処理を行い、
図示するようなレジストパターンを形成している。
【００３７】尚、プロセスＥではマスク１０５のパター
ンとマスク１０２のパターンが正確に位置合わせされた
場合を示しているが、実際にはマスク１０５をマスク１
０２（２段構造のバイナリ型光学素子）に対して正確に
位置合わせをすることが難しく、位置合わせ誤差（アラ
イメント誤差）が発生してくる。
ンとマスク１０２のパターンが正確に位置合わせされた
場合を示しているが、実際にはマスク１０５をマスク１
０２（２段構造のバイナリ型光学素子）に対して正確に
位置合わせをすることが難しく、位置合わせ誤差（アラ
イメント誤差）が発生してくる。
【００３８】そこで本実施形態では第２マスク１０５に
よる露光（プロセスＥ）及び現像（プロセスＦ）の終了
後に、アライメント誤差の計測を行っている。そしてこ
のときのアライメント誤差量に応じて、後述するように
最適エッチング量の算出を行い、それに基づいて次のプ
ロセスＧでエッチングを行うようにしている。
よる露光（プロセスＥ）及び現像（プロセスＦ）の終了
後に、アライメント誤差の計測を行っている。そしてこ
のときのアライメント誤差量に応じて、後述するように
最適エッチング量の算出を行い、それに基づいて次のプ
ロセスＧでエッチングを行うようにしている。
【００３９】次いでプロセスＨにおいて不要レジストの
除去を行い、これにより４段構造のバイナリ型回折光学
素子を製作している。
除去を行い、これにより４段構造のバイナリ型回折光学
素子を製作している。
【００４０】次に本実施形態においてプロセスＥにおけ
る第２マスク１０５と第１マスク１０２とのアライメン
ト誤差量に応じたエッチング量の決定方法について説明
する。
る第２マスク１０５と第１マスク１０２とのアライメン
ト誤差量に応じたエッチング量の決定方法について説明
する。
【００４１】第２マスク１０５に対するアライメント誤
差と１次回折光の回折効率の関係は図１０に示した通り
であるが、ここでは、第２回目のエッチング深さとの関
係も含めて改めて回折効率の計算を行う。スカラー理論
によると、ｘ方向に周期Ｔを有し、入射平面波に対して
位相分布ｐ（ｘ）を与える構造からのｍ次回折光の回折
効率は、
差と１次回折光の回折効率の関係は図１０に示した通り
であるが、ここでは、第２回目のエッチング深さとの関
係も含めて改めて回折効率の計算を行う。スカラー理論
によると、ｘ方向に周期Ｔを有し、入射平面波に対して
位相分布ｐ（ｘ）を与える構造からのｍ次回折光の回折
効率は、
【００４２】
【数５】 の絶対値の自乗、即ち｜Ｃm ｜2 によって計算される。
【００４３】そこでまず、図８（Ｂ）に示した形状（ａ
＞０の場合）を位相関数で表すことを考える。但しその
際、第１回目のエッチング深さｄ1 は、
＞０の場合）を位相関数で表すことを考える。但しその
際、第１回目のエッチング深さｄ1 は、
【００４４】
【数６】 即ち位相差πに固定して考えるが、第２回目のエッチン
グ深さｄ2 は、
グ深さｄ2 は、
【００４５】
【数７】 として位相差を（１＋ｂ）π／２と表す。これにより、
第２回目のエッチング深さｄ2 が回折効率へ及ぼす影響
を、ｂをパラメータとして考慮できるようになる。
第２回目のエッチング深さｄ2 が回折効率へ及ぼす影響
を、ｂをパラメータとして考慮できるようになる。
【００４６】以上より、位相関数ｐ（ｘ）は図３に示す
ように定めればよいことが分かる。位相の原点の定め方
は任意であるが、ここでは便宜上図３に示すようにして
おく。ｘ方向の０〜Ｔの範囲を一周期として計算を行な
うと、１次回折光に対してまず（２）式より、
ように定めればよいことが分かる。位相の原点の定め方
は任意であるが、ここでは便宜上図３に示すようにして
おく。ｘ方向の０〜Ｔの範囲を一周期として計算を行な
うと、１次回折光に対してまず（２）式より、
【００４７】
【数８】 と表される。
【００４８】次に、図９（Ｂ）に示した形状（ａ＜０の
場合）を上記と同様位相関数で表すと図４に示すものと
なる。この位相分布に対して１次回折光の回折効率の計
算を行うと、まず、
場合）を上記と同様位相関数で表すと図４に示すものと
なる。この位相分布に対して１次回折光の回折効率の計
算を行うと、まず、
【００４９】
【数９】 と表わされることが分かる。この式はパラメータａの正
負に関して全く対称な形になっている。式（５）におい
てｂ＝０とすると、
負に関して全く対称な形になっている。式（５）におい
てｂ＝０とすると、
【００５０】
【数１０】 が得られ、これは式（１）として説明した通りである。
【００５１】第２回目のエッチングの深さｄ2 を表すパ
ラメータｂを横軸にとって１次回折光の回折効率の計算
結果を示したものが図５である。そこではアライメント
誤差を表す｜ａ｜の大きさは０から０．４の範囲で変化
させている。
ラメータｂを横軸にとって１次回折光の回折効率の計算
結果を示したものが図５である。そこではアライメント
誤差を表す｜ａ｜の大きさは０から０．４の範囲で変化
させている。
【００５２】このグラフから興味深い事実が浮かび上が
ってくる。アライメント誤差がゼロ（｜ａ｜＝０）の場
合にはｂ＝０において最大の回折効率が得られる。即
ち、
ってくる。アライメント誤差がゼロ（｜ａ｜＝０）の場
合にはｂ＝０において最大の回折効率が得られる。即
ち、
【００５３】
【数１１】 の時に回折効率最大となる。
【００５４】それに対してアライメント誤差がゼロでな
い（｜ａ｜≠０）場合には、回折効率最大となるｂの値
がｂ＝０の位置からｂ＜０の方向にずれることが分か
る。しかもその位置は、アライメント誤差の大きさに応
じて変動することも分かる。つまり、ある大きさのアラ
イメント誤差の存在を前提に考えると、その時に最大の
回折効率が得られるエッチング深さは一義的に定められ
ることになる。
い（｜ａ｜≠０）場合には、回折効率最大となるｂの値
がｂ＝０の位置からｂ＜０の方向にずれることが分か
る。しかもその位置は、アライメント誤差の大きさに応
じて変動することも分かる。つまり、ある大きさのアラ
イメント誤差の存在を前提に考えると、その時に最大の
回折効率が得られるエッチング深さは一義的に定められ
ることになる。
【００５５】具体的には，例えば｜ａ｜＝０．１に対応
するアライメント誤差があると仮定すると、第２回目の
エッチングにおけるエッチング深さｄ2 はｂ＝−０．１
５に対応する量、即ち、
するアライメント誤差があると仮定すると、第２回目の
エッチングにおけるエッチング深さｄ2 はｂ＝−０．１
５に対応する量、即ち、
【００５６】
【数１２】 で決まる値よりも１５％程度浅い場合に最大の回折効率
が得られることになる。
が得られることになる。
【００５７】そこで、本実施形態ではアライメント誤差
の大きさを計測して、それに応じて第２回目のエッチン
グ深さｄ2 を制御することによって、回折効率に対する
アライメント誤差の影響を低減している。
の大きさを計測して、それに応じて第２回目のエッチン
グ深さｄ2 を制御することによって、回折効率に対する
アライメント誤差の影響を低減している。
【００５８】本発明はこれを利用して良好なる回折光学
素子を製作していることを特徴としている。
素子を製作していることを特徴としている。
【００５９】次にアライメント誤差の計測方法について
説明を行う。図６（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、第１マス
ク１０２，第２マスク１０５を模式的に示したものであ
る。ポジ型レジストの使用を前提とすると、開口部１０
及び１１の像がガラス基板上に転写される。マスク上に
はバイナリ型回折光学素子の形成用のパターン群１２，
１３の他に、アライメント誤差計測用マーク１４，１５
がそれぞれ第１マスク１０２，第２マスク１０５に設け
られている。
説明を行う。図６（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、第１マス
ク１０２，第２マスク１０５を模式的に示したものであ
る。ポジ型レジストの使用を前提とすると、開口部１０
及び１１の像がガラス基板上に転写される。マスク上に
はバイナリ型回折光学素子の形成用のパターン群１２，
１３の他に、アライメント誤差計測用マーク１４，１５
がそれぞれ第１マスク１０２，第２マスク１０５に設け
られている。
【００６０】ここで、パターン群１２とアライメント誤
差計測用マーク１４，パターン群１３とアライメント誤
差計測用マーク１５はそれぞれ所定の位置関係をもって
配置されており、バイナリ型回折光学素子を形成するた
めのガラス基板上において、パターン群１２と１３が理
想的に重ね合わされた場合にのみ、２つのアライメント
誤差計測用マーク１４，１５の像の位置も完全に一致す
るようになっている。
差計測用マーク１４，パターン群１３とアライメント誤
差計測用マーク１５はそれぞれ所定の位置関係をもって
配置されており、バイナリ型回折光学素子を形成するた
めのガラス基板上において、パターン群１２と１３が理
想的に重ね合わされた場合にのみ、２つのアライメント
誤差計測用マーク１４，１５の像の位置も完全に一致す
るようになっている。
【００６１】図７は、第２の露光（プロセスＦ）終了後
において、アライメント誤差計測用マーク１４の像２０
とアライメント誤差計測用マーク１５の像２１の位置関
係を示したものである。
において、アライメント誤差計測用マーク１４の像２０
とアライメント誤差計測用マーク１５の像２１の位置関
係を示したものである。
【００６２】図６に示した２枚のマスク１０２，１０５
上には、不図示のアラメントマークが別途設けられてお
り、そのアライメントマークに基づいて両マスクの位置
関係が制御されるわけであるが、実際には様々な理由に
よりアライメントがずれた状態で転写される。図７はそ
のずれた状態を示している。
上には、不図示のアラメントマークが別途設けられてお
り、そのアライメントマークに基づいて両マスクの位置
関係が制御されるわけであるが、実際には様々な理由に
よりアライメントがずれた状態で転写される。図７はそ
のずれた状態を示している。
【００６３】ここで２つのアライメント誤差計測用マー
ク１４，１５の像２０，２１の位置関係を計測すること
により、パターン群１２，１３の像の位置関係が分か
る。像２０，２１のずれをｘ成分，ｙ成分に分解し、そ
のうちのｘ成分（Δｘ）が、この場合に回折効率に影響
を与えるアライメント誤差になる。
ク１４，１５の像２０，２１の位置関係を計測すること
により、パターン群１２，１３の像の位置関係が分か
る。像２０，２１のずれをｘ成分，ｙ成分に分解し、そ
のうちのｘ成分（Δｘ）が、この場合に回折効率に影響
を与えるアライメント誤差になる。
【００６４】本実施形態では計測されたアライメント誤
差Δｘに対して、第２のエッチング（プロセスＧ）にお
ける最適なエッチング深さｄ2 を式（５）によって算出
し、その情報に基づいて第２のエッチングを行なう。そ
うすることにより、アライメント誤差が回折効率の低下
に及ぼす影響を最小限に抑えている。
差Δｘに対して、第２のエッチング（プロセスＧ）にお
ける最適なエッチング深さｄ2 を式（５）によって算出
し、その情報に基づいて第２のエッチングを行なう。そ
うすることにより、アライメント誤差が回折効率の低下
に及ぼす影響を最小限に抑えている。
【００６５】上記実施形態においては、２枚のマスクを
用いて４段のバイナリ構造を作製する場合について説明
を行なったが、より段数の多いバイナリ型回折光学素子
の作製にも同様に適用可能である。
用いて４段のバイナリ構造を作製する場合について説明
を行なったが、より段数の多いバイナリ型回折光学素子
の作製にも同様に適用可能である。
【００６６】上記実施形態においては、説明の都合上、
一次元的に周期の等しいパターンが繰り返すタイプのバ
イナリ型回折光学素子について説明を行なったが、フレ
ネルレンズのように、二次元的な周期分布を有し、かつ
周期が一様でないタイプのバイナリ型回折光学素子に関
しても同様に適用可能である。
一次元的に周期の等しいパターンが繰り返すタイプのバ
イナリ型回折光学素子について説明を行なったが、フレ
ネルレンズのように、二次元的な周期分布を有し、かつ
周期が一様でないタイプのバイナリ型回折光学素子に関
しても同様に適用可能である。
【００６７】又本実施形態においては光学素子としてバ
イナリ型回折光学素子に限らず、他の形状の回折光学素
子も同様に製作することができる。
イナリ型回折光学素子に限らず、他の形状の回折光学素
子も同様に製作することができる。
【００６８】次に本発明のバイナリ型回折光学素子を集
光系又は発散系のレンズ素子として用いた半導体デバイ
ス製造用の照明装置及び投影露光装置の一実施形態につ
いて説明する。
光系又は発散系のレンズ素子として用いた半導体デバイ
ス製造用の照明装置及び投影露光装置の一実施形態につ
いて説明する。
【００６９】図１１（Ａ），（Ｂ）は本発明の回折光学
素子を用いた照明装置の実施形態１の要部概略図であ
る。図１１（Ａ）は第１平面としてのＸ−Ｚ平面、図１
１（Ｂ）は第２平面としてのＹ−Ｚ平面を示している。
素子を用いた照明装置の実施形態１の要部概略図であ
る。図１１（Ａ）は第１平面としてのＸ−Ｚ平面、図１
１（Ｂ）は第２平面としてのＹ−Ｚ平面を示している。
【００７０】同図において、１は水銀ランプやエキシマ
レーザ等の光源である。２はビームコンプレッサ等を含
んだビーム整形光学系であり、光源１からの光束を所定
のビーム形状に整形してホモジナイザとしてのオプティ
カルインテグレータ５の光入射面５ａへ入射させてい
る。オプティカルインテグレータ５は後述するように、
図１１（Ａ）のＸ−Ｚ断面内における屈折力と図１１
（Ｂ）のＹ−Ｚ断面内における屈折力が互いに異なる第
１，第２回折光学素子の２つの回折光学素子を有してお
り、その光出射面５ｂに複数の２次光源を形成してい
る。３はコンデンサーレンズであり、オプティカルイン
テグレータ５の光出射面５ｂの複数の２次光源からの光
束を各々集光して被照射面４上を重ね合わせるようにし
て照明している。
レーザ等の光源である。２はビームコンプレッサ等を含
んだビーム整形光学系であり、光源１からの光束を所定
のビーム形状に整形してホモジナイザとしてのオプティ
カルインテグレータ５の光入射面５ａへ入射させてい
る。オプティカルインテグレータ５は後述するように、
図１１（Ａ）のＸ−Ｚ断面内における屈折力と図１１
（Ｂ）のＹ−Ｚ断面内における屈折力が互いに異なる第
１，第２回折光学素子の２つの回折光学素子を有してお
り、その光出射面５ｂに複数の２次光源を形成してい
る。３はコンデンサーレンズであり、オプティカルイン
テグレータ５の光出射面５ｂの複数の２次光源からの光
束を各々集光して被照射面４上を重ね合わせるようにし
て照明している。
【００７１】本実施形態の照明装置において、光源１を
出射した光束はビーム整形光学系２により所望の光束径
に変換された後、オプティカルインテグレータ５の光入
射面５ａに入射し、光出射面５ｂに複数の２次光源を形
成する。光出射面５ｂ上の各々の２次光源からの光はコ
ンデンサーレンズ３により被照射面４をケーラー照明し
ている。このときオプティカルインテグレータ５の図１
１（Ａ）のＸ方向断面と図１１（Ｂ）のＹ方向断面での
開口数がθｘ，θｙと異なるように構成して、これによ
って各々の断面での照明領域の幅がＤｘ，Ｄｙと異なる
ようにしている。
出射した光束はビーム整形光学系２により所望の光束径
に変換された後、オプティカルインテグレータ５の光入
射面５ａに入射し、光出射面５ｂに複数の２次光源を形
成する。光出射面５ｂ上の各々の２次光源からの光はコ
ンデンサーレンズ３により被照射面４をケーラー照明し
ている。このときオプティカルインテグレータ５の図１
１（Ａ）のＸ方向断面と図１１（Ｂ）のＹ方向断面での
開口数がθｘ，θｙと異なるように構成して、これによ
って各々の断面での照明領域の幅がＤｘ，Ｄｙと異なる
ようにしている。
【００７２】図１２（Ａ），（Ｂ）は図１１のオプティ
カルインテグレータ５の要部断面図である。図１２
（Ａ）はＸ−Ｚ平面、図１２（Ｂ）はＹ−Ｚ平面を示し
ている。
カルインテグレータ５の要部断面図である。図１２
（Ａ）はＸ−Ｚ平面、図１２（Ｂ）はＹ−Ｚ平面を示し
ている。
【００７３】図１２に示すように本実施形態のオプティ
カルインテグレータ５は同一の基板２０の前側（光源１
側）に、図中のＸ方向断面にパワーを有す微小の回折光
学素子２１（焦点距離ｆｉｘ）が多数配列しており、ま
た後側に図中のＹ方向断面にパワーを有す微小の回折光
学素子２２（焦点距離ｆｉｙ）が多数配列しており、各
々微小の回折光学素子２１，２２の集合体で第１回折光
学素子、第２回折光学素子をなしている。尚、焦点距離
ｆｉｘ，ｆｉｙは、ｆｉｘ＞ｆｉｙであり、共に正の値
となっている。
カルインテグレータ５は同一の基板２０の前側（光源１
側）に、図中のＸ方向断面にパワーを有す微小の回折光
学素子２１（焦点距離ｆｉｘ）が多数配列しており、ま
た後側に図中のＹ方向断面にパワーを有す微小の回折光
学素子２２（焦点距離ｆｉｙ）が多数配列しており、各
々微小の回折光学素子２１，２２の集合体で第１回折光
学素子、第２回折光学素子をなしている。尚、焦点距離
ｆｉｘ，ｆｉｙは、ｆｉｘ＞ｆｉｙであり、共に正の値
となっている。
【００７４】図１２（Ａ），（Ｂ）に示すように、第
１，第２回折光学素子２１，２２を通過した光束の焦点
位置が第１平面内と第２平面内で一致するように双方の
屈折力及び基板２０の厚さ材質の屈折率等を調整し、効
率良く所定形状の照明領域を形成している。
１，第２回折光学素子２１，２２を通過した光束の焦点
位置が第１平面内と第２平面内で一致するように双方の
屈折力及び基板２０の厚さ材質の屈折率等を調整し、効
率良く所定形状の照明領域を形成している。
【００７５】本実施形態の微小の回折光学素子は前述し
た光リソグラフィーの技術で作成しており、従来の研磨
等により製作された素子レンズよりも微小な素子レンズ
が容易に製作することができ、素子レンズの個数を大幅
に増加させることができ、その結果、２次光源の個数を
大幅に増加することができ、より均一性の高い照明を容
易にしている。
た光リソグラフィーの技術で作成しており、従来の研磨
等により製作された素子レンズよりも微小な素子レンズ
が容易に製作することができ、素子レンズの個数を大幅
に増加させることができ、その結果、２次光源の個数を
大幅に増加することができ、より均一性の高い照明を容
易にしている。
【００７６】図１３は本発明の回折光学素子を用いた投
影露光装置の実施形態１の要部概略図である。同図にお
いて、１は光源、２はビーム整形光学系、５はオプティ
カルインテグレータ、３はコンデンサーレンズであり、
これらは図１１の照明装置に用いているものと同じであ
る。
影露光装置の実施形態１の要部概略図である。同図にお
いて、１は光源、２はビーム整形光学系、５はオプティ
カルインテグレータ、３はコンデンサーレンズであり、
これらは図１１の照明装置に用いているものと同じであ
る。
【００７７】５１は絞りであり、図１１の被照射面４の
位置に相当している。５２は絞り結像レンズであり、絞
り５１の開口形状を被照射面上に設けたレチクル５０上
に投影している。レチクル５０面上の照明領域は絞り５
１の開口形状と相似形をなしている。５４は投影レンズ
（投影光学系）であり、レチクル５０面上のパターンを
感光基板（ウエハ）５６面上に投影している。５３は駆
動手段でありレチクル５０を駆動している。５５は駆動
手段でありウエハ５６を駆動している。
位置に相当している。５２は絞り結像レンズであり、絞
り５１の開口形状を被照射面上に設けたレチクル５０上
に投影している。レチクル５０面上の照明領域は絞り５
１の開口形状と相似形をなしている。５４は投影レンズ
（投影光学系）であり、レチクル５０面上のパターンを
感光基板（ウエハ）５６面上に投影している。５３は駆
動手段でありレチクル５０を駆動している。５５は駆動
手段でありウエハ５６を駆動している。
【００７８】本実施形態ではレジスト等の感光体を塗布
したウエハ５６上にレチクル５０上の回路パターンを投
影レンズ５４を介してステップアンドスキャン方式で投
影露光している。ステップアンドスキャン方式の露光装
置では、レチクル５０上のパターンを一括して照明する
のではなく、照明エリアを例えばスリット状にしてい
る。そして照明エリアの内部に位置するレチクル５０上
のパターンを投影レンズ５４を介してウエハ５６上の露
光エリアに転写している。
したウエハ５６上にレチクル５０上の回路パターンを投
影レンズ５４を介してステップアンドスキャン方式で投
影露光している。ステップアンドスキャン方式の露光装
置では、レチクル５０上のパターンを一括して照明する
のではなく、照明エリアを例えばスリット状にしてい
る。そして照明エリアの内部に位置するレチクル５０上
のパターンを投影レンズ５４を介してウエハ５６上の露
光エリアに転写している。
【００７９】レチクル５０はレチクルステージ上に載置
されており、駆動手段５３によって例えばＸ方向にスキ
ャンしている。ウエハ５６は可動ステージ上に載置され
ており、該可動ステージは駆動手段５５によってＸ方向
のレチクル５０と逆方向にスキャンしている。尚、レチ
クル５０とウエハ５６は投影レンズ５４の投影倍率に対
応させた速度比で同期して互いに逆方向にスキャンして
いる。
されており、駆動手段５３によって例えばＸ方向にスキ
ャンしている。ウエハ５６は可動ステージ上に載置され
ており、該可動ステージは駆動手段５５によってＸ方向
のレチクル５０と逆方向にスキャンしている。尚、レチ
クル５０とウエハ５６は投影レンズ５４の投影倍率に対
応させた速度比で同期して互いに逆方向にスキャンして
いる。
【００８０】次に上記説明した投影露光装置を利用した
デバイスの製造方法の実施形態を説明する。
デバイスの製造方法の実施形態を説明する。
【００８１】図１４は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等
の半導体チップ、或いは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造
のフローを示す。
の半導体チップ、或いは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造
のフローを示す。
【００８２】ステップ１（回路設計）では半導体デバイ
スの回路設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一
方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を
用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセ
ス）は前工程と呼ばれ、前記用意したマスクとウエハを
用いてリソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路
を形成する。
スの回路設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一
方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を
用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセ
ス）は前工程と呼ばれ、前記用意したマスクとウエハを
用いてリソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路
を形成する。
【００８３】次のステップ５（組立）は後工程と呼ば
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ
５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久
性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体
デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ
５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久
性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体
デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００８４】図１５は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。
【００８５】ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
【００８６】ステップ１７（現像）では露光したウエハ
を現像する。ステップ１８（エッチング）では現像した
レジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジス
ト剥離）ではエッチングがすんで不要となったレジスト
を取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。本
実施形態の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかっ
た高集積度のデバイスを容易に製造することができる。
を現像する。ステップ１８（エッチング）では現像した
レジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジス
ト剥離）ではエッチングがすんで不要となったレジスト
を取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。本
実施形態の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかっ
た高集積度のデバイスを容易に製造することができる。
【００８７】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、光学素子
としてバイナリ型回折光学素子を一連のプロセスをＮ回
繰り返して製作する際に第ｋ回目のマスクと第ｋ−１回
目のマスクの位置合わせ誤差の悪影響を第ｋ回目のエッ
チング処理を適切に行うことによって抑制し、高精度の
バイナリ型回折光学素子を容易に製作することができる
光学素子の製作方法及び光学素子を用いた照明装置を達
成することができる。
としてバイナリ型回折光学素子を一連のプロセスをＮ回
繰り返して製作する際に第ｋ回目のマスクと第ｋ−１回
目のマスクの位置合わせ誤差の悪影響を第ｋ回目のエッ
チング処理を適切に行うことによって抑制し、高精度の
バイナリ型回折光学素子を容易に製作することができる
光学素子の製作方法及び光学素子を用いた照明装置を達
成することができる。
【図１】本発明を適用したバイナリ型回折光学素子の作
製プロセスのフローチャート
製プロセスのフローチャート
【図２】本発明を適用した４段構造バイナリ型回折光学
素子の作製プロセス
素子の作製プロセス
【図３】アライメント誤差と光学素子の位相分布との関
係を示す説明図
係を示す説明図
【図４】アライメント誤差と光学素子の位相分布との関
係を示す説明図
係を示す説明図
【図５】エッチング深さと回折効率の計算結果の説明図
【図６】マスクパターンを表す説明図
【図７】２つのアライメント誤差計測用マークの像の位
置関係を表す説明図
置関係を表す説明図
【図８】アライメント誤差と光学素子形状の関係を示す
説明図
説明図
【図９】アライメント誤差と光学素子形状の関係を示す
説明図
説明図
【図１０】アライメント誤差と回折効率の計算結果の説
明図
明図
【図１１】本発明の照明装置の要部概略図
【図１２】図１１の回折光学素子の説明図
【図１３】本発明の投影露光装置の要部概略図
【図１４】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト
ト
【図１５】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト
ト
１００，１１０ 基板 １０１，１０４ レジスト １０２，１０５，１１１ マスク １０３ 露光光 １０，１１ 開口部 １２，１３ パターン群 １４，１５ アライメント誤差計測用マーク １ 光源 ２ ビーム整形光学系 ３ コンデンサーレンズ ４ 被照射面 ５ オプティカルインテグレータ ５０ レチクル ５４ 投影光学系 ５６ ウエハ
Claims (8)
- 【請求項１】 基板に対して順に、レジスト塗布，マス
ク上のパターンの露光転写，現像処理，エッチング，そ
してレジスト除去という一連のプロセスをＮ回繰り返し
て光学素子を製作する光学素子の製作方法において、第
ｋ回目（２≦ｋ≦Ｎ）のエッチング処理に入る前に該第
ｋ回目の露光転写で用いたマスクと第ｋ−１回目の露光
転写で用いたマスクとの相対的な位置合わせ誤差量を求
め、該位置合わせ誤差量に応じて第ｋ回目のエッチング
量を決定していることを特徴とする光学素子の製作方
法。 - 【請求項２】 前記光学素子は２N 段構造のバイナリ型
回折光学素子であることを特徴とする請求項１の光学素
子の製作方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２の光学素子の製作方法を
利用していることを特徴とする光学素子の製作装置。 - 【請求項４】 光源手段からの光束を照明系を介して被
照射面を照明する照明装置において、該照明系は基板に
対して順にレジスト塗布，マスク上のパターンの露光転
写，現像処理，エッチング，そしてレジスト除去という
一連のプロセスをＮ回繰り返して製作した光学素子を有
し、該光学素子は第ｋ回目（２≦ｋ≦Ｎ）のエッチング
処理に入る前に該第ｋ回目の露光転写で用いたマスクと
第ｋ−１回目の露光転写で用いたマスクとの相対的な位
置合わせ誤差量を求め、該位置合わせ誤差量に応じて第
ｋ回目のエッチング量を決定したものであることを特徴
とする照明装置。 - 【請求項５】 前記光学素子は２N 段構造のバイナリ型
回折光学素子であることを特徴とする請求項４の照明装
置。 - 【請求項６】 請求項４又は５記載の照明装置の被照射
面に配置した第１物体面上のパターンを投影光学系で第
２物体面上に投影露光していることを特徴とする投影露
光装置。 - 【請求項７】 照明系からの露光光束で照明した第１物
体面上のパターンを投影光学系により第２物体面上に投
影露光する投影露光装置において、該投影光学系は基板
に対して順にレジスト塗布，マスク上のパターンの露光
転写，現像処理，エッチング，そしてレジスト除去とい
う一連のプロセスをＮ回繰り返して製作した光学素子を
有し、該光学素子は第ｋ回目（２≦ｋ≦Ｎ）のエッチン
グ処理に入る前に該第ｋ回目の露光転写で用いたマスク
と第ｋ−１回目の露光転写で用いたマスクとの相対的な
位置合わせ誤差量を求め、該位置合わせ誤差量に応じて
第ｋ回目のエッチング量を決定したものであることを特
徴とする投影露光装置。 - 【請求項８】 請求項６又は７記載の投影露光装置を用
いてレチクルとウエハとの位置合わせを行った後に、レ
チクル面上のパターンをウエハ面上に投影露光し、その
後、該ウエハを現像処理工程を介してデバイスを製造し
ていることを特徴とするデバイスの製造方法。
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