JPH04256944A - 照明装置及び投影露光装置 - Google Patents

照明装置及び投影露光装置

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JPH04256944A
JPH04256944A JP3018589A JP1858991A JPH04256944A JP H04256944 A JPH04256944 A JP H04256944A JP 3018589 A JP3018589 A JP 3018589A JP 1858991 A JP1858991 A JP 1858991A JP H04256944 A JPH04256944 A JP H04256944A
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JP
Japan
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light source
ellipsoidal mirror
mirror
ellipsoidal
eye integrator
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Pending
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JP3018589A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Fukuda
宏 福田
Tsuneo Terasawa
恒男 寺澤
Shinji Okazaki
信次 岡崎
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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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
    • G03F7/70141—Illumination system adjustment, e.g. adjustments during exposure or alignment during assembly of illumination system
    • 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
    • G03F7/702—Reflective illumination, i.e. reflective optical elements other than folding mirrors, e.g. extreme ultraviolet [EUV] illumination systems

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Light Sources And Details Of Projection-Printing Devices (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種固体素子のパタン
形成に用いられる投影露光装置、及びこれに用いられる
照明装置に関する。
【0002】
【従来の技術】結像光学系の結像特性は、物体の照明光
の空間的コヒーレンス(可干渉性)に大きく依存する。 従来、縮小投影露光装置では、高圧水銀灯等の1次光源
を発した光を楕円面鏡を含む光学系を介してフライアイ
インテグレータに入射し、上記フライアイインテグレー
タにより形成された複数の集光点からなる2次光源を、
コンデンサレンズを含む光学系を用いて投影レンズの瞳
上に結像させることによりマスク(物体)を照明してい
る。照明光の空間的コヒーレンスは2次光源の大きさ(
面積)で決まり、通常投影レンズの瞳に投影された2次
光源の半径と上記瞳の半径の比σ(コヒーレンスファク
タ)で表される。σが小さい(2次光源が小さい)程、
空間的コヒーレンスは高くなる。従来は、σ=0.5〜
0.6程度の部分的コヒーレント光を用いて露光が行な
われてきた。この条件により、回折限界付近の寸法のパ
タンに対して近接効果を抑えつつ、充分なコントラスト
が得られるからである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】空間的コヒーレンスが
低くなると、光学像のコントラストは低下するものの光
学系の遮断空間周波数が増大する。従って、低コントラ
スト像を解像することの可能な高コントラストレジスト
プロセスを用いた場合には、σを大きくする程解像度が
向上する。一方、近年縮小投影露光法の解像度を飛躍的
に向上する方法として注目されている位相シフト法では
、光学系の遮断空間周波数はσに依らないものの、像コ
ントラストは空間的コヒーレンスが高くなる(σが小さ
くなる)程増大する。しかも、この時焦点深度も増大す
る。従って、σは逆に小さい方が好ましい。これらのこ
とから、高コントラストレジストプロセス又は位相シフ
トマスクの使用に応じて、露光するパタン毎に異なるσ
の値を用いることが望ましくなってきた。
【0004】しかしながら、異なるσを持つ複数の露光
装置を使いわけると、装置毎に像歪等の結像性能がわず
かに異なる可能性があるので、各装置により転写された
パタン間の合わせ精度が劣化する恐れがある。従って、
1台の露光装置においてσを可変とすることが好ましい
。
【0005】従来、σの値を変化させるには、照明光学
系の2次光源の位置に絞りを挿入し、2次光源の大きさ
を調整していた。しかし、この場合絞りによって遮られ
た部分の光は露光に寄与しない。従って、σを小さくす
るほど(およそσの2乗に比例して)光強度が低下する
という問題点があった。一方、フライアイインテグレー
タに入射する光束の大きさをズームレンズを用いる等し
て変化させ、2次光源の大きさを変化させる方式が提案
されている。この方式によりσを小さくしたときの光強
度の低下はある程度抑えられるものの、光学系が複雑で
あり、又、ズームレンズを介することによってやはり光
強度が低下するという問題点があった。又、フライアイ
インテグレータの後方にズームレンズを配置し、マスク
側から見た2次光源の大きさを変化させる方法もある。 この場合もコンデンサまわりの光学系が複雑になる。従
って、光強度を維持しつつ、かつ、光学系を複雑にせず
に照明光学系のσを可変とする必要があるという課題が
あった。
【0006】本発明の目的は、上記課題を解決するため
の照明光学系を提供することにある。
【0007】又、本発明の別の目的は、光強度を犠牲と
することなくσを可変とすることの可能な、投影露光装
置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的は、前記1次光
源又は前記楕円面鏡と前記フライアイインテグレータの
相対的な位置関係、又は前記楕円面鏡の形状を変更可能
とし、これを用いて異なる大きさの2次光源を形成でき
る様にすることにより達成される。
【0009】
【作用】図1a,bに、光源から発せられる光が、形状
の異なる楕円面鏡により反射,集光され、フライアイイ
ンテグレータによって複数の集光点からなる2次光源を
形成する様子を模式的に示す。
【0010】楕円面鏡の第1焦点近傍に高圧水銀ランプ
等の1次光源を、第2焦点近傍にフライアイインテグレ
ータの入射面を配置することにより、ある有限の大きさ
をもった1次光源が上記入射面に拡大されて結像する。 このときの横倍率は楕円面鏡の形状(頂点曲率)によっ
て異なるので、上記形状を変化させることにより異なる
大きさの2次光源を形成することができる。但し、この
場合各焦点の位置が変化するので、1次光源又は楕円面
鏡の位置を同時に変更することが好ましい。
【0011】
【実施例】第1実施例 本発明の一実施例について図2を用いて説明する。本照
明装置は、高圧水銀ランプ1、3つの楕円面鏡2,3,
4、ミラー5、レンズ6,7,8、インテグレータ9、
コンデンサレンズ10を含み、これらは、図2に模式的
に示す様に構成されている。高圧水銀ランプ1は光軸方
向に移動可能で、楕円面鏡の内部から出し入れすること
ができる(各楕円面鏡の頂点部には、出し入れのための
穴が設けてある。)。3つの楕円面鏡2,3,4は異な
る形状を有し、高圧水銀ランプ1を楕円面鏡内部から出
した状態で、そのいずれかを選択して光学系の光軸上に
設定することができる。レンズ6,7,8は、選択され
た楕円面鏡に応じて、フライアイインテグレータ9近傍
の光軸上に挿入される。なお、各楕円面鏡は、光軸上に
設置されたときにレンズ6又は7又は8を介したフライ
アイインテグレータ9の入射面がほぼ各楕円面鏡の第2
焦点位置となる様な位置に設定されている。所望の楕円
面鏡を光軸上に設置し、高圧水銀ランプ1を楕円面鏡の
内部に挿入してほぼその第1焦点位置に固定すると、高
圧水銀ランプ1から発した光は、楕円面鏡を介して、フ
ライアイインテグレータ9の入射面の近傍に上記高圧水
銀ランプの像を結像する。即ち、楕円面鏡の形状に応じ
た倍率で高圧水銀ランプ1の像が上記入射面近傍に形成
される。従って、適当な楕円面鏡を選択することにより
様々な大きさの2次光源11をフライアイインテグレー
タの射出面に形成することができる。次に、コンデンサ
レンズ10は、上記2次光源11を投影レンズ13の瞳
14上に結像させることによりマスク12を照明する。 従って、選択した楕円面鏡の形状に応じて異なるコヒー
レンスの光でマスクを照明することができる。本実施例
では、楕円面鏡2,3,4によって得られるコヒーレン
スファクタσの設定値を、各々0.3,0.4,0.6
とした。
【0012】なお、上記照明装置の各構成要素の空間的
配置は、必ずしも図2の配置に限らない。インテグレー
タはレンズ6,7,8毎に別々に設けてもよいし、逆に
レンズ6,7,8は1つのレンズで代用してもよい。楕
円面鏡の数も3つに限らず、さらに、各楕円面鏡によっ
て得られるσの設定値も本実施例の値に限らない。
【0013】又、楕円面鏡を変更せず、高圧水銀ランプ
1を光軸方向に移動させるだけでも、σをある程度変化
させることができる。この場合、楕円面鏡自体を同時に
光軸方向に移動可能とすることが好ましい。又、フライ
アイインテグレータへの光の入射角が大きすぎる場合、
レンズ6,7,8とフライアイインテグレータの間に、
プリズム等の入射角補正手段を設ける等してもよい。
【0014】第2実施例 次に、本発明の別の実施例について図3を用いて説明す
る。本照明装置は、3つの高圧水銀ランプ11,12,
13、異なる形状を有する3つの楕円面鏡14,15,
16、ミラー17、可動ミラー18,19、レンズ20
、インテグレータ21、コンデンサレンズ22を含み、
これらは、図3に模式的に示す様に構成されている。
【0015】可動ミラー19を光軸上に挿入すると、高
圧水銀ランプ13から発し楕円面鏡16で反射集光され
た光は、レンズ20を介したインテグレータ21の入射
面近傍に高圧水銀ランプ13の像を形成する。同様に、
可動ミラー18を光軸上に挿入すると、高圧水銀ランプ
12から発し楕円面鏡15で反射集光された光が、レン
ズ20を介したインテグレータ21の入射面近傍に高圧
水銀ランプ12の像を形成する。このとき、可動ミラー
19は光軸から外れていなければならない。可動ミラー
18,19ともに光軸外に移動させた場合には、高圧水
銀ランプ11から発し楕円面鏡14で反射集光された光
が、レンズ20を介したインテグレータ21の入射面近
傍に高圧水銀ランプ11の像を形成する。各楕円面鏡に
よる光の補足効率を上げるために、各高圧水銀ランプの
配光性は各楕円面鏡の形状に応じて最適化されているこ
とが好ましい。
【0016】3つの楕円面鏡14,15,16は異なる
形状を有するので、可動ミラーにより適当な楕円面鏡を
選択することにより、インテグレータ21の射出面に形
成される2次光源の大きさが変化する。従って、第1実
施例同様の効果が得られる。なお、ミラー17及び可動
ミラー18,19は図3の縦方向(インテグレータ21
の光軸方向)に移動可能な1個のミラーで代用すること
もできる。又、レンズ20は、選択した楕円面鏡に応じ
て変更してもよい。上記照明装置の各構成要素の空間的
配置は図3の配置に限らず、又各楕円面鏡によって得ら
れるσの設定値も本実施例の値に限らないこと等に関し
ても、第1実施例同様である。
【0017】
【発明の効果】以上、本発明によれば、1次光源又はそ
こから発する光を集光する楕円面鏡とフライアイインテ
グレータの相対的な位置関係、又は楕円面鏡の形状を変
更可能とすることにより、2次光源の大きさを可変とす
ることができる。これにより、光源から発する光を効率
よく用いつつ、コヒーレンス可変の照明光を得ることが
できる。又、本発明の照明装置を投影露光装置に適用す
ることにより、スループットを犠牲とすることなく、様
々な条件に応じたコヒーレンス条件を用いて露光可能な
投影露光装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の作用を示す模式図。
【図2】本発明の第1の実施例による照明装置の構成を
示す模式図。
【図3】本発明の第2の実施例による照明装置の構成を
示す模式図。
【符号の説明】
1,11,12,13…高圧水銀ランプ、2,3,4,
14,15,16…楕円面鏡、5,17…ミラー、6,
7,8,20…レンズ、9,21…インテグレータ、1
0…コンデンサレンズ、11…2次光源、12…マスク
、13…投影レンズ、14…瞳、18,19…可動ミラ
ー。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1次光源を発した光を楕円面鏡を含む光学
    系を介してフライアイインテグレータに入射し、上記フ
    ライアイインテグレータにより形成された複数の集光点
    からなる2次光源を、コンデンサレンズを含む光学系を
    用いて投影レンズの瞳上に結像させることによりマスク
    を照明する装置において、上記1次光源又は上記楕円面
    鏡と上記フライアイインテグレータの相対的な位置関係
    、又は上記楕円面鏡の形状を変更可能とすることにより
    、2次光源の大きさを可変とする機能を有することを特
    徴とする照明装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の照明装置において、前記楕
    円面鏡又は前記1次光源が、光学系の光軸方向に移動可
    能な機能を有することを特徴とする照明装置。
  3. 【請求項3】請求項1記載の照明装置において、前記楕
    円面鏡が、形状の異なる複数の楕円面鏡から選択可能な
    機能を有することを特徴とする照明装置。
  4. 【請求項4】請求項1記載の照明装置において、複数の
    形状の異なる楕円面鏡と光源の組合せを有し、かつ光路
    切り換え手段によって上記複数の組合せのうちのいずれ
    かを選択する機能を有することを特徴とする照明装置。
  5. 【請求項5】上記照明装置を用いてマスクを照明するこ
    とを特徴とする投影露光装置。
JP3018589A 1991-02-12 1991-02-12 照明装置及び投影露光装置 Pending JPH04256944A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007306004A (ja) * 2006-05-12 2007-11-22 Qimonda Ag パターンをeuvマスクから基板に投影するための装置およびその方法
JP2009150919A (ja) * 2007-12-18 2009-07-09 Nsk Ltd 露光装置及び基板の製造方法
JP2014167616A (ja) * 2013-01-30 2014-09-11 Nsk Technology Co Ltd 近接露光装置、近接露光方法及び照明光学系

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