JPH11317344A - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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JPH11317344A
JPH11317344A JP10136046A JP13604698A JPH11317344A JP H11317344 A JPH11317344 A JP H11317344A JP 10136046 A JP10136046 A JP 10136046A JP 13604698 A JP13604698 A JP 13604698A JP H11317344 A JPH11317344 A JP H11317344A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
mask
light source
optical
light beam
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10136046A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiyuki Namikawa
敏之 浪川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP10136046A priority Critical patent/JPH11317344A/ja
Publication of JPH11317344A publication Critical patent/JPH11317344A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems
    • G03F7/70091Illumination 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]

Abstract

(57)【要約】 【課題】 方向により異なる開口数を有する照明光を簡
便に得られ、マスク上の照度を大きくすることができ、
高効率なスループットの露光装置を提供すること。 【解決手段】 所定のパターンが形成されたマスク10
を照明するための照明光学系を備え、マスクのパターン
像を感光基板11上に形成する露光装置において、照明
光学系は、光束を供給する光源部1、2と、光源からの
光束を振幅分割する光分割部材4と、分割された光束を
波面分割し、波面分割された光束に基づいて複数の光源
像を形成するオプティカルインテグレータ6と、オプテ
ィカルインテグレータによる複数の光源像からの光をマ
スクへ導くコンデンサ光学系9とを備え、オプティカル
インテグレータの中心軸に対して垂直な平面内において
縦横比が異なる断面形状の光束でオプティカルインテグ
レータを照明する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子や液晶
板等の製造に用いる露光装置、特にプロキシミディ方式
の露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のプロキシミティ露光装置では、光
源からの光束をフライアイレンズに入射させ、多数の光
源像を形成する。この光源像からの光束はコンデンサレ
ンズを介してパターンが形成されたマスクを均一照明す
る。そして、マスク近接して配置されている感光性基板
に前記パターンが投影、露光される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のプロキ
シミティ露光装置では、マスクを照明する光束の開口数
は方向に関係なく一定である。そして、マスク上におけ
る照度Eは、次式(1)、 E=π×T×B×NA2 (1) で表わされる。ここで、πは円周率、NAは照明光の開
口数、Tは光学系の透過率、Bは光源の輝度をそれぞれ
表している。式(1)から明らかなように、透過率T及
び輝度Bが一定の場合にマスク上の照度Eを大きくする
ためには、照明光の開口数NAを大きくすれば良いこと
がわかる。しかし、一般にプロキシミティ露光装置の場
合に、照明光の開口数を一様に、即ち照明方向に関係な
く大きくすると、像のボケにより感光基板に転写される
パターンの解像力の低下を生じるので好ましくない。
【0004】ここで、転写、露光するパターンがストラ
イプパターンのように帯状の1次元形状の場合は、パタ
ーンの長手方向に沿った照明開口数を大きくしても解像
力には影響しない。このため、パターンの短手方向に沿
った照明開口数を一定に保ったまま、長手方向に沿った
照明開口数を大きくすればマスク上の照度を向上させる
ことができる。そこで、照明光の直交する方向の開口数
を変える場合は、例えばシリンドリカルレンズを用いて
直交する方向の照明光の開口数が異なるようにしてい
る。
【0005】しかし、シリンドリカルレンズを用いる場
合、縦横比によっては、両面に曲率を付けたり非球面を
必要とする場合も生じ、また2段階に分けるなどの工夫
が必要になる場合もある。これらの場合、製造コストの
上昇や透過率の低下など好ましくなく問題となる。
【0006】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、方向により異なる開口数を有する照明光を簡便
に得られ、マスク上の照度を大きくすることができ、高
効率なスループットの露光装置を提供することを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明では、所定のパターンが形成さ
れたマスクを照明するための照明光学系を備え、前記マ
スクのパターン像を感光基板上に形成する露光装置にお
いて、前記照明光学系は、光束を供給する光源部と、前
記光源からの光束を振幅分割する光分割部材と、該分割
された光束を波面分割し、該波面分割された光束に基づ
いて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、前記オプティカルインテグレータによる複数の光
源像からの光を前記マスクへ導くコンデンサ光学系とを
備え、前記オプティカルインテグレータの中心軸に対し
て垂直な平面内において縦横比が異なる断面形状の光束
で前記オプティカルインテグレータを照明することを特
徴とする。
【0008】また、請求項2記載の発明では、所定のパ
ターンが形成されたマスクを照明するための照明光学系
を備え、前記マスクのパターン像を感光基板上に形成す
る露光装置において、前記照明光学系は、光束を供給す
る少なくとも2つの光源部と、前記光束を波面分割し複
数の光源像を形成するオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータによる複数の光源像か
らの光を前記マスクへ導くコンデンサ光学系とを備え、
前記オプティカルインテグレータの中心軸に対して垂直
な平面内において縦横比が異なる断面形状の光束で前記
オプティカルインテグレータを照明することを特徴とす
る。
【0009】また、請求項3記載の発明では、前記照明
光学系は、前記少なくとも2つの光源からの光束を前記
オプティカルインテグレータの入射面において合成する
ための光合成部材を有することを特徴とする。
【0010】また、請求項4記載の発明では、前記縦横
比が異なる断面形状の光束は略楕円形状の光束であるこ
とを特徴とする。
【0011】(作用)本発明は上記構成により、フライ
アイインテグレータ等のオプティカルインテグレータ
を、その中心軸に対して垂直な平面内において縦横比が
異なる断面形状、略楕円形状の光束で照明することがで
きる。したがって、方向により開口数の異なる照明光を
得る事ができる。
【0012】上述のように転写されるパターンがストラ
イプパターンのような帯状の1次元形状であれば、パタ
ーンの長手方向の照明光の開口数を大きくしても解像力
には影響しない。このため、ストライプパターンの長手
方向に相当する照明光の一方向のみの開口数を拡大する
ことにより、マスク上の照度を大きくすることができ
る。照明光の一方向の開口数を大きくした場合のマスク
上の照度Eは、次式(2)、 E=π×T×B×NA×NA’ (2) で表すことができる。ここで、NAはストライプパター
ンの短手方向に沿った照明光の開口数、NA’はストラ
イプパターンの長手方向に沿った照明光の開口数、πは
円周率、Tは光学系の透過率、Bは光源の輝度をそれぞ
れ表している。また、ストライプパターンの短手方向と
長手方向は直交しており、照明開口数はNA<NA’を
満足している。
【0013】式(1)と(2)を比較して明らかなよう
に、従来光学系による照明光の全方向の開口数NAが同
一である場合のレチクル上の照度Eに比較して、照度
E’はNA’/NAだけ大きくすることができる。この
結果、露光されるパターンの解像力を維持したまま、照
度の向上によるスループットの効率化を図ることができ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の実施の形態を説明する。 (第1実施形態)図1は、本発明の第1実施形態にかか
る露光装置の概略構成を示す図である。高圧水銀ランプ
1から射出された光束は、楕円鏡2により集光された
後、コリメータレンズ3を透過し、ほぼ平行光束とされ
る。そして、該平行光束はハーフミラー4により振幅
(強度)分割され、反射した光束5aはフライアイレン
ズ6の有効径の中心位置から一定量シフトした位置Aに
入射する。一方、ハーフミラー4を透過した光束5b
は、反射ミラー7で反射された後、フライアイレンズ6
上の位置A’に入射する。フライアイレンズ6は図2に
示すようにほぼ長方形の形状をしている。この結果、ほ
ぼ円形形状の2つの照明光が一部重ね合わされた状態で
フライアイレンズ6に入射する。ここで、好ましくは、
長方形のフライアイレンズ6の入射面をなるべく光量の
無駄なく照明するように2つの照明光が一部重なること
が望ましい。次に、高圧水銀ランプ1の像がフライアイ
レンズ6の各要素レンズ射出面に形成され、楕円形状の
開口を有する開口絞り8によりほぼ楕円形状の2次光源
に整形される。そして、コンデンサレンズ9を介してマ
スクであるレチクル(被投影原板)10を照明する。レ
チクルに形成されたパターンは、該レチクルに近接して
配置されているレジストが塗付された感光基板11上に
転写、露光される。
【0015】本実施形態では、上述したようにフライア
イレンズ6は図2に示すようにほぼ長方形の形状であ
り、絞り8はほぼ楕円形状である。したがって、レチク
ル10を照明する照明光の開口数は直交する2方向、即
ち図1のX方向とY方向とで異なっている。このよう
に、ストライプパターンの長手方向に相当する一方向の
開口数を拡大することにより、レチクル10の照度を高
くすることができる。
【0016】なお、本実施形態では、1枚のハーフミラ
ー4を使用して水銀ランプ1からの光束を2つに分けて
いるが、さらに2枚以上のハーフミラーにより3つ以上
の光束に分割する事もできる。この場合は合成した照明
光束の形状に合わせて、フライアイレンズの形状の縦横
比を変更すればよい。
【0017】(第2実施形態)図3は、本発明の第2実
施形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。上
記第1実施形態ではハーフミラー4を用いて高圧水銀ラ
ンプ1からの光束を振幅分割している。これに対して本
実施形態では、対向して配置された2つの高圧水銀ラン
プ1、1’からの各々の光束は、楕円鏡2、2’により
集光され、コンデンサレンズ3、3’によりほぼ平行光
束に変換される。次に、2つのランプからの光束の中心
軸が互いに平行となるように直角プリズム12の斜面で
反射される。そして、上記第1実施形態と同様に、各光
束はほぼ長方形のフライアイレンズ6の異なる位置A、
A’に入射し、ほぼ楕円形状の開口絞り8を通過した
後、レチクル10を照明する。レチクル10に形成され
たパターンは、レチクル10に近接して配置されている
感光性基板11に転写、露光される。かかる構成によ
り、直交する2方向において異なるNAを有する照明光
を得ることができる。なお、直角プリズム12の代わり
に、ミラーを組み合わせることにより2つの光束の光路
を折り曲げてもよい。また、各ランプ1、1’の配光特
性により、各コリメータレンズ3、3’を焦点距離を異
なるものに換えることで、放射光強度の強い範囲を選択
的に用いて光量を増加させることもできる。
【0018】また、コリメータレンズ3には、光束を整
形する簡単な光学系を含めても良い。さらに、コリメー
タレンズ3にシリンドリカルレンズを用い光束の縦横比
をある程度変えておくことで、任意の縦横比のフライア
イレンズに容易に対応することができる。加えて、ハー
フミラー4を移動させることで、フライアイレンズ6の
入射面における光束の重なり度合いを容易に変更でき
る。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明では、簡便な構成で、方向により異なる開口数を有す
る照明光を簡便に得ることができる。したがって、全方
向について同一開口数である照明に比較して照度を向上
させることができ、解像力を維持したままスループット
の向上を図ることができる。
【0020】また、請求項2記載の発明では、方向によ
り異なる開口数を有する照明光を容易に得ることができ
る。したがって、全方向について同一開口数である照明
に比較して照度を向上させることができ、解像力を維持
したままスループットの向上を図ることができる。さら
に、各光源の配光特性に応じたコリメータレンズを用い
ることで各光源からの光束を有効に使用する事ができ
る。
【0021】また、請求項3記載の発明では、直角プリ
ズムなどの光合成部材で各光源からの光束を合成してい
るので、各光源の位置の自由度が大きくなる。
【0022】また、請求項4記載の発明では、照明光を
楕円形状とすることで、特に帯状のストライプパターン
を方向により異なる開口数で効率良く照明できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態にかかる露光装置の概略
構成を示す図である。
【図2】フライアイレンズの形状を示す図である。
【図3】本発明の第2実施形態にかかる露光装置の概略
構成を示す図である。
【符号の説明】
1、1’ 高圧水銀ランプ 2、2’ 楕円鏡 3、3’ コリメータレンズ 4 ハーフミラー 5a、5b 光束 6 フライアイレンズ 7 反射ミラー 8 開口絞り 9 コンデンサレンズ 10 レチクル 11 感光性基板 12 直角プリズム

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定のパターンが形成されたマスクを照
    明するための照明光学系を備え、前記マスクのパターン
    像を感光基板上に形成する露光装置において、 前記照明光学系は、 光束を供給する光源部と、 前記光源からの光束を振幅分割する光分割部材と、 該分割された光束を波面分割し、該波面分割された光束
    に基づいて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、 前記オプティカルインテグレータによる複数の光源像か
    らの光を前記マスクへ導くコンデンサ光学系とを備え、 前記オプティカルインテグレータの中心軸に対して垂直
    な平面内において縦横比が異なる断面形状の光束で前記
    オプティカルインテグレータを照明することを特徴とす
    る露光装置。
  2. 【請求項2】 所定のパターンが形成されたマスクを照
    明するための照明光学系を備え、前記マスクのパターン
    像を感光基板上に形成する露光装置において、 前記照明光学系は、 光束を供給する少なくとも2つの光源部と、 前記光束を波面分割し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、 前記オプティカルインテグレータによる複数の光源像か
    らの光を前記マスクへ導くコンデンサ光学系とを備え、 前記オプティカルインテグレータの中心軸に対して垂直
    な平面内において縦横比が異なる断面形状の光束で前記
    オプティカルインテグレータを照明することを特徴とす
    る露光装置。
  3. 【請求項3】 前記照明光学系は、前記少なくとも2つ
    の光源からの光束を前記オプティカルインテグレータの
    入射面において合成するための光合成部材を有すること
    を特徴とする請求項2記載の露光装置。
  4. 【請求項4】 前記縦横比が異なる断面形状の光束は略
    楕円形状の光束であることを特徴とする請求項1又は2
    記載の露光装置。
JP10136046A 1998-04-30 1998-04-30 露光装置 Withdrawn JPH11317344A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004246144A (ja) * 2003-02-14 2004-09-02 Dainippon Printing Co Ltd 露光方法、露光装置及び照明装置
SG114513A1 (en) * 2000-11-29 2005-09-28 Nikon Corp Illumination optical apparatus and exposure apparatus provided with illumination optical apparatus
EP4071535A1 (en) * 2010-09-15 2022-10-12 Carl Zeiss SMT GmbH Imaging optical system

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Effective date: 20050705