JPH1092730A - 照明装置及びそれを用いた投影露光装置 - Google Patents

照明装置及びそれを用いた投影露光装置

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JPH1092730A
JPH1092730A JP8263594A JP26359496A JPH1092730A JP H1092730 A JPH1092730 A JP H1092730A JP 8263594 A JP8263594 A JP 8263594A JP 26359496 A JP26359496 A JP 26359496A JP H1092730 A JPH1092730 A JP H1092730A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レチクル面上を所定形状の光強度分布で照明
し、その面上のパターンを投影光学系でウエハ面上に高
精度に投影露光することができる照明装置及びそれを用
いた投影露光装置を得ること。 【解決手段】 光源からの光束をオプティカルインテグ
レータに入射させ、該オプティカルインテグレータから
射出する出射光束を照明光学系を介して被照射面上を照
明する際、該オプティカルインテグレータは出射光束の
出射方向が互いに異なる光学素子を複数個備えること。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は照明装置及びそれを
用いた投影露光装置に関し、例えばICやLSI等の半
導体デバイスやCCD等の撮像デバイスや液晶パネル等
の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイスを製造する際
に、マスクやレチクル(以下「レチクル」と総称す
る。)面上の電子回路パターンをウエハ面上に投影光学
系を介して投影露光又は走査露光するときのレチクル面
上を所定形状の照明領域で効率的に照明し、高集積度の
半導体デバイスを得るリソグラフィー工程に好適なもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来より半導体素子等をフォトリソグラ
フィー技術を用いて製造する際には、レチクル面上のパ
ターンを投影光学系を介してフォトレジスト等が塗布さ
れたウエハ又はガラスプレート等の感光基板上に露光転
移する投影露光装置が使用されている。最近は半導体素
子1個のチップパターンが大型化する傾向にあり、投影
露光装置においてはレチクル上のより大きな面積のパタ
ーンを感光基板上に露光する大面積化が求められてい
る。
【0003】上記の転写対象パターンの大面積化に応え
るための技術としては、ステイッチング露光方法及びス
リットスキャン露光方法の投影露光装置が知られてい
る。
【0004】スリットスキャン露光方法とは、レチクル
上の所定形状の照明領域に対して相対的に所定の第1方
向にレチクル及び感光基板を同期して走査することで第
1方向に対して投影光学系の露光フィールドよりも広い
感光基板上の範囲にレチクルのパターンを投影露光する
方法である。
【0005】これに対してステイッチング露光方法は、
上記スリットスキャン露光方法による第1方向の露光が
行われた後、レチクルを交換するか、又はそのレチクル
を照明領域の第1方向に垂直な第2方向に所定量だけ移
動し、同時に感光基板をその照明領域の第2の方向に共
役な方向に横ずれさせる。そして再び照明領域に対して
相対的に第1方向にレチクル及び感光基板を同期して走
査することで第2列目の領域への露光を行い、結果とし
て第1方向及び第2方向の両方に対し投影光学系の露光
フィールドよりも広い感光基板上の範囲にレチクルのパ
ターンを投影露光する方法である。
【0006】また半導体素子の高集積化、微細化に応じ
投影光学系の解像度の向上も求められているが、これに
応えるためにエキシマレーザーのようなパルスレーザー
が遠紫外領域の光源として露光装置に使用されている。
【0007】パルス光を発振するエキシマレーザーを光
源とするステップアンドスキャン方式の走査型の露光装
置においては、走査速度又はパルス発振のタイミングが
ずれた場合はマスク面上やウエハ面上で露光むらが生じ
ることがある。
【0008】このような問題を避けた露光装置を本出願
人は先の特開昭60−158449号公報で提案してい
る。同公報によれば被照射面上の走査方向(前述の第1
方向)の光強度分布を実質的に等脚台形又は二等辺三角
形とすることで、走査速度とパルス発振の同期の精度を
緩和している。
【0009】次に図11(A)〜(D)を用いて同公報
の内容の概略を説明する。図11(A)〜(D)では説
明を分かりやすくするために1つのパルスで露光が行わ
れる場合について示している。図11(A),(B)は
走査方向の光強度分布が矩形で、2番目のパルス発振の
タイミングがずれた場合の走査方向の各位置での露光量
を示している。一方、図11(C),(D)は走査方向
の光強度分布が等脚台形の場合についてやはり2番目の
パルスのタイミングがずれた場合の走査方向の各位置で
の露光量を示している。
【0010】図11(A)〜(D)から明らかなよう
に、レーザーのパルス発振のタイミングのずれが同程度
である場合には等脚台形の光強度分布の方が露光量のば
らつきは少ない。図11(A)〜(D)では1パルスで
露光が行われる例を示したが、各位置が複数のパルスで
露光される場合も図11(C),(D)の台形分布の光
強度分布の方がパルス発振のタイミングのずれに対する
露光量むらが小さい。走査方向の光強度分布の形状は等
脚台形に限らず、図11(A)〜(D)のように重ね合
わせたときに露光量のばらつきが小さくできる形状であ
れば良い。
【0011】また同様にパルス光を発振するエキシマレ
ーザーを光源とするステイッチング露光方法に関して
も、前述の第2方向の移動によるパターンの重ね合わせ
の際に位置ずれが生じないようにするために、1回目の
スリットスキャン露光での投影露光と2回目のスリット
スキャン露光での投影露光により2回露光される接続領
域を設けるが、その際、接続部での照度むらを防ぐため
に、照明領域の前記第2方向での照度分布を台形状にす
る考案が、特開平6−132195号公報で開示されて
いる。
【0012】図12(A)〜(C)を用いて特開平6−
132195号公報の概要を説明する。図12(A)は
ステイッチング及びスリットスキャン露光方法で基板上
の部分121にパターンを露光している様子を示してい
る。
【0013】初め転写領域は、図中、位置122にあ
り、そこから方向s1へ走査し位置123へ至る。そし
て方向s2へ横ずれして位置124へ至った後、方向s
3へ走査する。この際、既に述べたように1回目の走査
露光部と2回目の走査露光部は接続領域125を設けて
いる。この接続領域125では2回露光されることとな
るが、照明領域の照度分布形状を図12(B)のように
ステイッチングの方向に対して台形分布とすることで、
接続領域の露光むらを防ぎ、図12(C)に示すような
均一な照度分布を得ている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】先の特開昭60−15
8449号公報では照明光の光路中にNDフィルター等
の減光素子を挿入して走査方向の光強度分布を所望の形
状にしている。また特開平6−132195号公報では
照度分布を台形分布にする具体的な構成については言及
がされていない。
【0015】本発明は照明系の一部に適切に構成したオ
プティカルインテグレータを用いることによって、被照
射面上の第1方向又はそれと直交する第2方向又はその
両方向において光の有効利用を図りつつ、所望の光強度
分布で例えば台形分布で照明することができ、また被照
射面にレチクルを配置したときはレチクル面上(1原板
上)のパターンを適切に照明し、高い解像力が容易に得
られる半導体素子の製造に好適な照明装置及びそれを用
いた投影露光装置の提供を目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明の照明装置は、 (1−1)光源からの光束をオプティカルインテグレー
タに入射させ、該オプティカルインテグレータから射出
する出射光束を照明光学系を介して被照射面上を照明す
る際、該オプティカルインテグレータは出射光束の出射
方向が互いに異なる光学素子を複数個備えることを特徴
としている。
【0017】特に、 (1-1-1) 前記被照射面上の光強度分布が所望の形状とな
るように前記複数の光学素子の種類、配置条件を設定し
ていること、 (1-1-2) 前記光学素子は単レンズ又は複数のレンズを有
し、前記被照射面側のレンズ部は前記光源側のレンズ部
に対して、前記出射方向が傾きを持つ断面内においてシ
フト又はチルトしていること、 (1-1-3) 前記光学素子は前記照明光学系の光軸と直交す
る第1方向と該第1方向と直交する第2方向で出射光束
の開口数が異なるように配置した複数のシリンドリカル
レンズを有し、前記被照射面側のシリンドリカルレンズ
部は前記光源側のシリンドリカルレンズ部に対して前記
出射方向が傾きを持つ断面内においてシフト又はチルト
していること、 (1-1-4) 前記光学素子の前記第1方向と第2方向での集
光位置が略等しいこと、 (1-1-5) 前記光学素子は少なくとも1つの基板に光軸方
向に対して複数の回折光学素子を配置した構成より成っ
ていること、 (1-1-6) 前記複数の回折光学素子は同心円状のパターン
より成り、前記被照射面側の回折光学素子は前記光源側
の回折光学素子に対して、前記出射方向が傾きを持つ断
面内においてシフトしていること、 (1-1-7) 前記光学素子は前記照明光学系の光軸と直交す
る第1方向と該第1方向と直交する第2方向で出射光束
の開口数が異なるように配置したシリンドリカル状のパ
ワーを有する複数の回折光学素子を有していること、 (1-1-8) 前記シリンドリカル状のパワーを有する回折光
学素子はパワーを有する断面と垂直な直線状パターンよ
り成っていること、 (1-1-9) 前記被照射面側の回折光学素子は前記光源側の
回折光学素子に対して前記出射方向が傾きを持つ断面内
においてシフトしていること、 (1-1-10)前記光学素子は球面レンズと回折光学素子との
組み合わせ又はシリンドリカルレンズと回折光学素子と
の組み合わせより成っていること、 (1-1-11)前記光学素子の入射面と前記被照射面とは光学
的に共役関係となっていること等を特徴としている。
【0018】本発明の投影露光装置は、 (2−1)構成要件(1−1)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
体面上に投影していることを特徴としている。
【0019】(2−2)構成要件(1−1)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物体面上に該第1物体と第2物体の双方を前
記投影光学系の光軸と垂直方向に該投影光学系の投影倍
率に対応させた速度比で同期させて走査して投影してい
ることを特徴としている。
【0020】本発明のデバイスの製造方法は、 (3−1)構成要件(2−1)又は(2−2)の投影露
光装置を用いてレチクル面上のパターンを投影光学系に
よりウエハ面上に投影露光した後、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。
【0021】
【発明の実施の形態】図1(A)は本発明の照明装置の
実施形態1の要部概略図、図1(B)は図1(A)の一
部分の拡大説明図である。
【0022】同図において、1はインテグレータ(オプ
ティカルインテグレータ)であり、その出射面1bから
の出射光束の出射方向(出射する光束の光束中心の延長
方向)が異なる数種類の光学素子(素子レンズともい
う。)11,12を複数個配列した集合体より成ってい
る。光源手段(不図示)からの光束はインテグレータ1
の入射面1aに入射し、その出射面1bの近傍の位置1
cに複数の2次光源を形成している。2はコンデンサー
レンズであり、照明光学系を構成しており、インテグレ
ータ1の出射面1b近傍の位置1cに形成した複数の2
次光源からの光束を集光し、被照射面3に一部が重ね合
わさるようにしており、これによって所望の照度分布
(光強度分布)の照明領域を形成している。
【0023】本実施形態のインテグレータ1は入射面1
aからの入射光束に対して出射面1bからの出射光束の
出射方向が互いに異なる2つの素子レンズ11と素子レ
ンズ12から構成している。素子レンズ11は全系の光
軸Laに対して光束中心が角度θ11をなす様出射し、
素子レンズ12は同様に光束中心が角度θ12をなす様
出射している。このとき各2次光源面の光束の重心位置
がインテグレータ1を構成する各素子レンズ11,12
の配列とは異なっている。以下、角度θ11は上向き
(+)、角度θ12は下向き(−)として説明する。
【0024】図1(A)において、素子レンズ11から
出射された光束はコンデンサーレンズ2を経て被照射面
3に強度分布I11の照明領域を形成する。同様に素子
レンズ12から出射された光束はコンデンサーレンズ2
を経て被照射面3に強度分布I12の照明領域を形成す
る。強度分布I11と強度分布I12は被照射面3上の
異なる位置に形成されるので、被照射面3上には照度分
布I11と強度分布I12の積算光強度分布Isumの
照明領域が形成される。これは図1(A)から分かるよ
うに2段の略階段状の光強度分布を有する。
【0025】本実施形態ではインテグレータ1として出
射方向が異なる素子レンズの種類を増やし、被照射面3
上で複数の階段状の光強度分布を重ね合わせて、合計の
光強度分布がなだらかになり、台形状の強度分布となる
ようにしている。
【0026】図2は本実施形態においてインテグレータ
1として、出射光束の出射方向が互いに異なる5種類の
素子レンズから構成した場合の被照射面3上における光
強度分布を示している。図2では図1よりも更に台形に
近い照度分布を得ることができることを示している。図
1、図2中では、被照射面上における光強度分布がy方
向に変化する場合を示している。
【0027】本実施形態の照明装置を例えば走査型の露
光装置に適用する場合、このy方向はスキャン方向であ
ろうとステイッチング方向であろうとかまわず、露光装
置の構成に合わせて所望の光強度分布が必要な断面で出
射方向が異なる素子レンズをインテグレータに用いれば
実現することができる。
【0028】図3(A),(B),(C)は本実施形態
においてインテグレータ1の1つの素子レンズ31の入
射面31aに入射した光束が出射面31bより出射する
際に出射方向が入射方向(光軸31c)と異なるように
構成するときの説明図である。
【0029】図3(A)は中心光束31dの出射方向が
変化しない、入射側のレンズ面と出射側のレンズ面とが
共軸となっている通常の素子レンズ31である。同図で
は中心光束31dの出射方向は入射光束の入射方向(z
軸)31cと一致している。
【0030】図3(B)は図3(A)に示す素子レンズ
31を光軸31c方向に2つの素子レンズ部321,3
22に分割し、そのうちの出射側の素子レンズ部322
を光軸31cと垂直方向(y軸方向)に所定量シフトさ
せた場合を示している。
【0031】図3(C)は図3(A)に示す素子レンズ
31を光軸31cに対して所定の角度で2つの素子レン
ズ部331,332に分割し、そのうちの出射側の素子
レンズ部332をy軸方向に所定量チルトさせた場合を
示している。
【0032】図3(B),(C)に示すように素子レン
ズ31の入射面31aに入射した光軸31c上の光束は
出射面31bより出射するとき、その中心光束31dは
入射方向(z軸方向)に対して出射方向を変えて出射し
ている。
【0033】本実施形態では素子レンズ部322のシフ
ト方向やシフト量、素子レンズ部333のチルト方向や
チルト量を種々と変えた複数の素子レンズを用いて、中
心光束31dの出射方向の傾き及び傾き量を種々と制御
している。例えばシフト量の異なる5つの素子レンズを
y方向に複数個繰り返し配列して、図2に示すような光
強度分布を得るようにしている。
【0034】図3(B),(C)では素子レンズ31を
単レンズより構成し、一部を切断して2つの素子レンズ
部に分割し、そのうちの一方を偏心させた場合を示して
いるが、インテグレータ1を構成する複数の素子レンズ
31を単レンズで構成し、各素子レンズを照明光学系の
光軸Laに対して各々偏心させて、各素子レンズを通過
する中心光束の出射方向が互いに異なるようにしても良
い。また図3(B),(C)において素子レンズ部32
1,322又は素子レンズ部331,333を独立の単
レンズより構成して配列しても良い。また素子レンズ部
321,322(331,333)を一体化したモール
ド成形より構成しても良い。以上の各要素の変更は以下
に示す各実施形態においても同様である。
【0035】図4,図5は本発明の照明装置の実施形態
2,3で用いるインテグレータの要部概略図である。実
施形態2,3において、インテグレータ41,51以外
の各要素は図1の実施形態1と同じである。
【0036】図4の実施形態2では、インテグレータ4
1を中心光束の出射面41bからの出射方向が互いに異
なる2つの素子レンズ43,44をy軸方向に複数個繰
り返して配列して構成している。同図では入射側のレン
ズ面に対して出射側のレンズ面を互いに偏心させてい
る。そしてインテグレータ41の入射面41aが被照射
面3と光学的に共役な位置関係となるように各要素(出
射面の屈折力やコンデンサーレンズの屈折力等)を設定
している。尚、各素子レンズの入射側のレンズ面41a
は全て同一形状であっても良い。
【0037】図5の実施形態3では、素子レンズ52
(53)を2つの素子レンズ部511,512(52
1,522)より構成し、それらの組をy軸方向に複数
個繰り返して配列している。そして入射側の素子レンズ
部511,521に対して出射側の素子レンズ部51
2,522を互いに偏心させて、中心光束の出射側51
bからの出射方向が各素子レンズ毎で互いに異なるよう
にしている。そして入射側51aのレンズ面が被照射面
3と光学的に共役な位置関係となるように、各要素(出
射側の素子レンズ部の屈折力やコンデンサーレンズの屈
折力等)を設定している。尚、本実施形態において入射
側の素子レンズ部511,521は同一形状であっても
良い。
【0038】図6(A),(B)は本発明の照明装置の
実施形態4で用いるインテグレータのyz断面とxz断
面の概略図である。インテグレータ以外の各要素は図1
の実施形態1と同じである。
【0039】本実施形態ではインテグレータ61を複数
の素子レンズ62,63,64より構成し、このうち1
つの素子レンズ(63)を4つのシリンドリカルレンズ
(621,641,642,622)より構成した場合
を示している。
【0040】シリンドリカルレンズを素子レンズの一部
として用い、y方向とx方向での出射光束の開口数を異
ならすことで被照射面3上を矩形に照明している。シリ
ンドリカルレンズ611,612(621,622)は
yz断面内で屈折力を有し、出射面の面が偏心してお
り、出射面からの中心光束の出射方向が異なる素子レン
ズ62(63)を構成している。シリンドリカルレンズ
641,642(631,632)はxz断面内で屈折
力を有し、互いに共軸となっており、中心光束の出射方
向は入射方向と同じになるようにしている。
【0041】各素子レンズ62,63,64の集光点は
z軸に垂直な略同一面上に配列するよう構成しており、
また各々の素子レンズの入射面は被照射面3と光学的に
共役となっている。またシリンドリカルレンズ611と
621は同じものであっても良い。
【0042】図7(A)は本発明の照明装置の実施形態
5で用いるインテグレータ71の要部概略図、図7
(B),(C)は各々図7(A)の入射側と出射側の説
明図である。インテグレータ71以外の各要素は図1の
実施形態1と同じである。
【0043】図中、721,722,711,712は
各々回折光学素子であり、このうち回折光学素子72
1,722(711,712)で1つの素子レンズ72
(73)を構成している。同図では基板70の物体側面
(入射面)71aに微小な回折光学素子711,721
が、像側面(出射面)71bに回折光学素子712,7
22が配置され、回折光学素子711と712、及び回
折光学素子721,722の組み合わせで中心光束の出
射方向の異なる素子レンズ72,73を構成している。
【0044】回折光学素子711,721は図7(B)
に示すように、非偏心の球面レンズと等価な作用を持つ
ようにした同心円状かつ周辺に行く程密になるパターン
からなる回折光学素子より成っている。尚、回折光学素
子711,721は同じものであっても良い。
【0045】回折光学素子712,722は図7(C)
に示すように、出射方向を異ならしめるために同心円状
パターンがy方向にシフトした形状をしており、その同
心円中心は組となる物体側の回折光学素子の同心円中心
とずれた位置となっている。
【0046】本実施形態では素子レンズ72は上側に、
素子レンズ72は下側に傾いて中心光束を出射してい
る。また各々の素子レンズの入射面は被照射面3と光学
的に共役な位置関係を取るよう構成している。
【0047】本実施形態のインテグレータ71は基板7
0の前後に回折光学素子を配置して構成していたが、製
造可能な大きさの基板を組み合わせて全体として所望の
大きさのインテグレータとしても良い。また同一の基板
70の前後に回折光学素子を配列するのではなく、各々
別々の基板に配列させても良い。回折光学素子は同一平
面上に同じパターンが多数配列することになるので、リ
ソグラフィー技術を用いて作られるバイナリ素子として
製造するのが好ましく、その際、光の利用効率から4レ
ベル以上のものが好ましい。
【0048】図8(A),(B)は本発明の照明装置の
実施形態6に用いるインテグレータのyz断面とxz断
面の概略図である。インテグレータ801以外の各要素
は図1の実施形態1と同じである。
【0049】図中、841,851,842,852は
各々回折光学素子であり、図9(A),(B)に示すよ
うな回折光学素子より成っている。回折光学素子84
1,842(851,852)で1つの素子レンズを構
成している。861,862は各々回折光学素子であ
り、図9(C),(D)に示すような回折光学素子より
成っている。
【0050】本実施形態ではシリンドリカルレンズ状の
パワーを有する回折光学素子を素子レンズとして用い、
y方向とx方向での出射光束の開口数を異ならすことで
被照射面上を矩形に照明している。そして基板80の物
体側面に回折光学素子841,851、基板83の像側
に回折光学素子842,852を配置している。回折光
学素子841と842、回折光学素子851と852の
組み合わせでyz断面でパワーを有する素子レンズ8
4,85を構成しており、これらはyz断面での出射方
向が異なっている。
【0051】図9(A),(B)に示すように、回折光
学素子841,851はx方向に直線なパターンの配列
で構成され、中心に最もパターンの粗な部分があり、y
方向で上下に行くに連れてパターンは密となり、パワー
(屈折力)が強くなっている。尚、回折光学素子84
1,851は同じものであっても構わない。回折光学素
子842,852も同じくx方向に直線なパターンの配
列で構成され、粗の部分がy方向にシフトしており、粗
の部分から上下に行くに連れてパターンは密となり、パ
ワーが強くなっている。
【0052】基板81の物体側面に図9(C)に示すよ
うな回折光学素子861、基板82の像側面に図9
(D)に示すような回折光学素子862が配置され、こ
れらの組み合わせでxz断面でパワーを有する素子レン
ズ86を構成しており、これは中心光束が入射光束の光
軸と同方向に出射するようにしている。図9(C),
(D)に示すように、回折光学素子861,862はy
方向に直線なパターンの配列で構成され、中心に最もパ
ターンの粗な部分があり、x方向で左右に行くに連れて
パターンは密となり、パワーが強くなっている。
【0053】素子レンズ84,85,86の集光点はz
軸に垂直な略同一面上に配列するよう構成されており、
また各々の素子レンズの入射面は被照射面3と光学的に
共役になっている。
【0054】図10(A),(B)は本発明の照明装置
の実施形態7に用いるインテグレータ1のyz断面とx
z断面の概略図である。インテグレータ1001以外の各要
素は図1の実施形態1と同じである。
【0055】本実施形態は図6に示す実施形態4におい
て、シリンドリカルレンズ612,622をyz断面で
パワーを有する回折光学素子1012,1022に置き換えたも
のである。例えば1つの素子レンズ103を3つのシリ
ンドリカルレンズ621,641,642と回折光学素
子1022より構成している。
【0056】本実施形態では、3つのシリンドリカルレ
ンズと1つのシリンドリカルレンズ状のパワーを有する
回折光学素子の組み合わせで1つの素子レンズを構成
し、y方向とx方向での出射光束の開口数を異ならすこ
とで被照射面上を矩形に照明している。シリンドリカル
レンズ611と回折光学素子1012、シリンドリカルレン
ズ621と回折光学素子1022の組み合わせでyz断面で
パワーを有する素子レンズ102,103を構成してお
り、これらはyz断面での中心光束の出射方向が異なっ
ている。
【0057】回折光学素子1012,1022は図9(B)と同
様にx方向に直線なパターンの配列で構成され、やはり
同様に配列の粗の部分がy方向にシフトしており、粗の
部分から上下に行くに連れてパターンは密となり、パワ
ーが強くなっている。
【0058】素子レンズ102,103,104の集光
点はz軸に垂直な略同一面上に配列するよう構成してお
り、また各々の素子レンズの入射面は被照射面3と光学
的に共役になっている。この例ではシリンドリカルレン
ズの代わりに同様のパワーを有する回折光学素子を用い
たが、図5に示す実施形態の球面レンズ511,512
を回折光学素子に置き換えても良い。特に、球面をシフ
ト或いはチルトした面形状の制作が困難である場合は、
より回折光学素子で構成する効果が高い。
【0059】図13は本発明の照明装置を用いた投影露
光装置の実施形態1の要部概略図である。同図におい
て、141は光源である。142はビーム整形光学系、
1はインテグレータ、2はコンデンサーレンズであり、
これらは図1の照明装置に用いているものと同じであ
る。
【0060】143は絞りであり、図1の被照射面3の
位置に相当している。144は絞り結像レンズであり、
絞り143の開口形状を被照射面上に設けたレチクル1
45上に投影している。レチクル145面上の照明領域
は絞り143の開口形状と相似形をなしている。147
は投影レンズ(投影光学系)であり、レチクル145面
上のパターンを感光基板(ウエハ)148面上に投影し
ている。146は駆動手段であり、レチクル145を駆
動している。149は駆動手段でありウエハ148を駆
動している。
【0061】本実施形態ではレジスト等の感光体を塗布
したウエハ148上にレチクル145上の回路パターン
を投影レンズ147を介してステップアンドスキャン方
式又はステイッチング方式で投影露光している。このう
ち例えば、ステップアンドスキャン方式の露光装置で
は、レチクル145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145上の
パターンを投影レンズ147を介してウエハ148上の
露光エリアに転写している。
【0062】レチクル145はレチクルステージ上に載
置されており、駆動手段146によって例えばx方向に
スキャンしている。ウエハ148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149によっ
てx方向のレチクル145と逆方向にスキャンしてい
る。尚、レチクル145とウエハ148は投影レンズ1
47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。この投影露光装置を用いるこ
とで、所望の光強度分布を持った照明領域でレチクル面
上のパターンを基板に露光することを可能としている。
【0063】次に上記説明した投影露光装置を利用した
半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。
【0064】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。
【0065】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。
【0066】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。
【0067】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。
【0068】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。
【0069】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。
【0070】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。
【0071】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。
【0072】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半導体デバイスを容易に製
造することができる。
【0073】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、照明系の
一部に適切に構成したオプティカルインテグレータを用
いることによって、被照射面上の第1方向又はそれと直
交する第2方向又はその両方向において光の有効利用を
図りつつ、所望の光強度分布で例えば台形分布で照明す
ることができ、また被照射面にレチクルを配置したとき
はレチクル面上(1原板上)のパターンを適切に照明
し、高い解像力が容易に得られる半導体素子の製造に好
適な照明装置及びそれを用いた投影露光装置を達成する
ことができる。
【0074】この他、本発明によれば、パルス発振する
レーザー光源を用いて走査露光を行う際に発生する走査
速度のばらつきやパルス発振のタイミングのずれに起因
する露光量のばらつきを小さくできる光強度分布を照明
の効率の低下を防止しつつ達成することのできる照明装
置及びそれを用いた投影露光装置を達成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の照明装置の実施形態1の要部概略図
【図2】本発明に係る台形状照度分布の説明図
【図3】本発明に係るインテグレータの出射面から出射
する中心光束の説明図
【図4】本発明の照明装置の実施形態2に用いるインテ
グレータの説明図
【図5】本発明の照明装置の実施形態3に用いるインテ
グレータの説明図
【図6】本発明の照明装置の実施形態4に用いるインテ
グレータの説明図
【図7】本発明の照明装置の実施形態5に用いるインテ
グレータの説明図
【図8】本発明の照明装置の実施形態6に用いるインテ
グレータの説明図
【図9】本発明の照明装置の実施形態6に用いるインテ
グレータの説明図
【図10】本発明の照明装置の実施形態7に用いるイン
テグレータの説明図
【図11】従来のスリットスキャン型の露光装置におけ
る露光量の説明図
【図12】従来のステイッチング型の露光装置における
露光量の説明図
【図13】本発明の投影露光装置の実施形態1の要部概
略図
【図14】本発明の半導体デバイスの製造方法のフロー
チャート
【図15】本発明の半導体デバイスの製造方法のフロー
チャート
【符号の説明】
1,41,51,61,71,801,1001 オプティ
カルインテグレータ 2 コンデンサーレンズ 3 被照射面 11,12,31,43,44,52,53 光学素子
(素子レンズ) 141 光源 142 ビーム整形光学系 145 レチクル 146,149 駆動手段 147 投影光学系 148 ウエハ 611,612,621,622,631,632 シ
リンドリカルレンズ 711,712,721,722,861,862 回
折光学素子

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源からの光束をオプティカルインテグ
    レータに入射させ、該オプティカルインテグレータから
    射出する出射光束を照明光学系を介して被照射面上を照
    明する際、該オプティカルインテグレータは出射光束の
    出射方向が互いに異なる光学素子を複数個備えることを
    特徴とする照明装置。
  2. 【請求項2】 前記被照射面上の光強度分布が所望の形
    状となるように前記複数の光学素子の種類、配置条件を
    設定していることを特徴とする請求項1の照明装置。
  3. 【請求項3】 前記光学素子は単レンズ又は複数のレン
    ズを有し、前記被照射面側のレンズ部は前記光源側のレ
    ンズ部に対して、前記出射方向が傾きを持つ断面内にお
    いてシフト又はチルトしていることを特徴とする請求項
    1又は2の照明装置。
  4. 【請求項4】 前記光学素子は前記照明光学系の光軸と
    直交する第1方向と該第1方向と直交する第2方向で出
    射光束の開口数が異なるように配置した複数のシリンド
    リカルレンズを有し、前記被照射面側のシリンドリカル
    レンズ部は前記光源側のシリンドリカルレンズ部に対し
    て前記出射方向が傾きを持つ断面内においてシフト又は
    チルトしていることを特徴とする請求項1又は2の照明
    装置。
  5. 【請求項5】 前記光学素子の前記第1方向と第2方向
    での集光位置が略等しいことを特徴とする請求項4の照
    明装置。
  6. 【請求項6】 前記光学素子は少なくとも1つの基板に
    光軸方向に対して複数の回折光学素子を配置した構成よ
    り成っていることを特徴とする請求項1又は2の照明装
    置。
  7. 【請求項7】 前記複数の回折光学素子は同心円状のパ
    ターンより成り、前記被照射面側の回折光学素子は前記
    光源側の回折光学素子に対して、前記出射方向が傾きを
    持つ断面内においてシフトしていることを特徴とする請
    求項6の照明装置。
  8. 【請求項8】 前記光学素子は前記照明光学系の光軸と
    直交する第1方向と該第1方向と直交する第2方向で出
    射光束の開口数が異なるように配置したシリンドリカル
    状のパワーを有する複数の回折光学素子を有しているこ
    とを特徴とする請求項1又は2の照明装置。
  9. 【請求項9】 前記シリンドリカル状のパワーを有する
    回折光学素子はパワーを有する断面と垂直な直線状パタ
    ーンより成っていることを特徴とする請求項8の照明装
    置。
  10. 【請求項10】 前記被照射面側の回折光学素子は前記
    光源側の回折光学素子に対して前記出射方向が傾きを持
    つ断面内においてシフトしていることを特徴とする請求
    項9の照明装置。
  11. 【請求項11】 前記光学素子は球面レンズと回折光学
    素子との組み合わせ又はシリンドリカルレンズと回折光
    学素子との組み合わせより成っていることを特徴とする
    請求項1又は2の照明装置。
  12. 【請求項12】 前記光学素子の入射面と前記被照射面
    とは光学的に共役関係となっていることを特徴とする請
    求項1〜11のいずれか1項記載の照明装置。
  13. 【請求項13】 請求項1〜12のいずれか1項記載の
    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物体面上に投影していることを特徴
    とする投影露光装置。
  14. 【請求項14】 請求項1〜12のいずれか1項記載の
    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物体面上に該第1物体と第2物体の
    双方を前記投影光学系の光軸と垂直方向に該投影光学系
    の投影倍率に対応させた速度比で同期させて走査して投
    影していることを特徴とする投影露光装置。
  15. 【請求項15】 請求項13又は14記載の投影露光装
    置を用いてレチクル面上のパターンを投影光学系により
    ウエハ面上に投影露光した後、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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JP2011040618A (ja) * 2009-08-12 2011-02-24 Nikon Corp 回折光学素子、照明光学系、露光装置、デバイスの製造方法、及び回折光学素子の設計方法
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