JPH06181159A - 投影露光装置 - Google Patents
投影露光装置Info
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- JPH06181159A JPH06181159A JP4332733A JP33273392A JPH06181159A JP H06181159 A JPH06181159 A JP H06181159A JP 4332733 A JP4332733 A JP 4332733A JP 33273392 A JP33273392 A JP 33273392A JP H06181159 A JPH06181159 A JP H06181159A
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- Japan
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- pupil
- optical system
- exposure
- projection
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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
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70308—Optical correction elements, filters or phase plates for manipulating imaging light, e.g. intensity, wavelength, polarisation, phase or image shift
-
- 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
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70258—Projection system adjustments, e.g. adjustments during exposure or alignment during assembly of projection system
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Projection-Type Copiers In General (AREA)
- Light Sources And Details Of Projection-Printing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 マスクパターンに応じて最適な特性の瞳フィ
ルタを用いることができ、解像力が高く焦点深度が深い
状態で露光を行うことができ、露光精度の向上をはかり
得る投影露光装置を提供すること。 【構成】 マスクのパターンを投影光学系を介してウエ
ハ上に投影露光する投影露光装置において、投影光学系
の瞳位置に配置され、該瞳面の一部を通過する露光光が
他の部位を通過する露光光と比べて、複素振幅のうち振
幅又は位相の少なくとも１つに差異を生じさせる瞳フィ
ルタ２３と、この瞳フィルタ２３の特性の異なるもの複
数個を保持するホルダ２７と、パターン露光に供される
マスク８に応じてホルダ２７内の最適な瞳フィルタ２３
を選択し、選択した瞳フィルタ２３を瞳位置の瞳フィル
タ２３と交換するフィルタ交換機構２７とを具備してな
ることを特徴とする。
ルタを用いることができ、解像力が高く焦点深度が深い
状態で露光を行うことができ、露光精度の向上をはかり
得る投影露光装置を提供すること。 【構成】 マスクのパターンを投影光学系を介してウエ
ハ上に投影露光する投影露光装置において、投影光学系
の瞳位置に配置され、該瞳面の一部を通過する露光光が
他の部位を通過する露光光と比べて、複素振幅のうち振
幅又は位相の少なくとも１つに差異を生じさせる瞳フィ
ルタ２３と、この瞳フィルタ２３の特性の異なるもの複
数個を保持するホルダ２７と、パターン露光に供される
マスク８に応じてホルダ２７内の最適な瞳フィルタ２３
を選択し、選択した瞳フィルタ２３を瞳位置の瞳フィル
タ２３と交換するフィルタ交換機構２７とを具備してな
ることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路の製造
に要する微細レジストパターンを形成するための投影露
光装置に係わり、特に瞳フィルタの選択により光学系の
最適化をはかる投影露光装置に関する。
に要する微細レジストパターンを形成するための投影露
光装置に係わり、特に瞳フィルタの選択により光学系の
最適化をはかる投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光リソグラフィ技術の進歩は目覚
ましく、ｇ線（４３６ｎｍ）やｉ線（３６５ｎｍ）の投
影露光装置では、０．５μｍルールも実現できる可能性
が出てきた。これは、投影露光装置の高性能化、特にレ
ンズのＮＡ化が進んだことによる。しかし、次世代の
０．３μｍルールも今までの延長で達成できるかは疑問
である。レンズの高ＮＡ化や露光光の短波長化により解
像度は向上するが、焦点深度は低下するため実用解像度
はあまり向上しない。従って、焦点深度の向上技術の開
発が望まれている。
ましく、ｇ線（４３６ｎｍ）やｉ線（３６５ｎｍ）の投
影露光装置では、０．５μｍルールも実現できる可能性
が出てきた。これは、投影露光装置の高性能化、特にレ
ンズのＮＡ化が進んだことによる。しかし、次世代の
０．３μｍルールも今までの延長で達成できるかは疑問
である。レンズの高ＮＡ化や露光光の短波長化により解
像度は向上するが、焦点深度は低下するため実用解像度
はあまり向上しない。従って、焦点深度の向上技術の開
発が望まれている。
【０００３】図６に、従来一般的に用いられている投影
露光装置の概略構成を示す。この図において、１は水銀
灯からなるランプ、２は楕円反射鏡、３は楕円反射鏡２
の第２焦点、４はインプットレンズ、５はオプチカルイ
ンテグレータ（はえの目レンズ）、６はアウトプットレ
ンズ、７はコリメーションレンズ、８はレチクル（マス
ク）、９は均一絞りとしての開口絞り、１０は光学系が
収差補正されている波長の光だけを通すためのフィル
タ、１１，１２は光路を曲げて装置の高さを低くするコ
ールドミラー、１３はランプハウス、１４はレンズ，ミ
ラー或いはその組み合わせによりレチクル８上のパター
ンの像をウエハ上に投影する投影光学系、１５はウエ
ハ、１６は開口数を決定する絞りである。
露光装置の概略構成を示す。この図において、１は水銀
灯からなるランプ、２は楕円反射鏡、３は楕円反射鏡２
の第２焦点、４はインプットレンズ、５はオプチカルイ
ンテグレータ（はえの目レンズ）、６はアウトプットレ
ンズ、７はコリメーションレンズ、８はレチクル（マス
ク）、９は均一絞りとしての開口絞り、１０は光学系が
収差補正されている波長の光だけを通すためのフィル
タ、１１，１２は光路を曲げて装置の高さを低くするコ
ールドミラー、１３はランプハウス、１４はレンズ，ミ
ラー或いはその組み合わせによりレチクル８上のパター
ンの像をウエハ上に投影する投影光学系、１５はウエ
ハ、１６は開口数を決定する絞りである。
【０００４】従来の投影露光装置の基本構成は、図６に
示した以外にも多数あるが、模式的には図７（ａ）に示
すように、光源１，第１集光光学系１８，均一化光学系
１９，第２集光光学系２０，レチクル８，投影光学系１
４，ウエハ１５の順に配列されている。第１集光光学系
１８は、図６の例で楕円反射鏡２及びインプットレンズ
４に相当する部分であり、楕円鏡のほか球面鏡，平面
鏡，レンズ等を適当に配置し、光源から出る光束をでき
るだけ効率良く均一化光学系１９に入れる役目を持つ。
また、均一化光学系１９は図６のオプチカルインテグレ
ータ５に相当する部分であり、その他として光ファイバ
や多面体プリズム等が使用されることもある。
示した以外にも多数あるが、模式的には図７（ａ）に示
すように、光源１，第１集光光学系１８，均一化光学系
１９，第２集光光学系２０，レチクル８，投影光学系１
４，ウエハ１５の順に配列されている。第１集光光学系
１８は、図６の例で楕円反射鏡２及びインプットレンズ
４に相当する部分であり、楕円鏡のほか球面鏡，平面
鏡，レンズ等を適当に配置し、光源から出る光束をでき
るだけ効率良く均一化光学系１９に入れる役目を持つ。
また、均一化光学系１９は図６のオプチカルインテグレ
ータ５に相当する部分であり、その他として光ファイバ
や多面体プリズム等が使用されることもある。
【０００５】第２集光光学系２０は、図６のアウトプッ
トレンズ６及びコリメーションレンズ７に相当する部分
であり、均一化光学系１９の出射光を重畳させ、さらに
像面テレセントリック性を確保する。この他、光束が光
軸平行に近い個所に図６のフィルタ１０に相当するフィ
ルタが挿入され、またコールドミラー１１，１２に相当
する反射鏡も、場所は一義的でないが挿入される。
トレンズ６及びコリメーションレンズ７に相当する部分
であり、均一化光学系１９の出射光を重畳させ、さらに
像面テレセントリック性を確保する。この他、光束が光
軸平行に近い個所に図６のフィルタ１０に相当するフィ
ルタが挿入され、またコールドミラー１１，１２に相当
する反射鏡も、場所は一義的でないが挿入される。
【０００６】このように構成された装置においてレチク
ル８から光が来る側を見た場合、光の性質は、第２集光
光学系２０を通して均一化光学系１９から出てくる光の
性質となり、均一化光学系１９の出射側が見掛け上の光
源に見える。このため、上記のような構成の場合、一般
に均一化光学系１９の出射側２４を２次光源と称してい
る。レチクル８がウエハ１５上に投影されるとき、投影
露光パターンの形成特性、即ち解像度や焦点深度等は、
投影光学系１４の開口数及びレチクル８を照射する光の
性状、即ち２次光源２４の性状によって決まる。
ル８から光が来る側を見た場合、光の性質は、第２集光
光学系２０を通して均一化光学系１９から出てくる光の
性質となり、均一化光学系１９の出射側が見掛け上の光
源に見える。このため、上記のような構成の場合、一般
に均一化光学系１９の出射側２４を２次光源と称してい
る。レチクル８がウエハ１５上に投影されるとき、投影
露光パターンの形成特性、即ち解像度や焦点深度等は、
投影光学系１４の開口数及びレチクル８を照射する光の
性状、即ち２次光源２４の性状によって決まる。
【０００７】図７（ｂ）は同図（ａ）に示した投影露光
装置におけるレチクル照明光線，結像光線に関する説明
図である。図７（ｂ）において、投影光学系１４は通常
内部に開口絞り１６を有しており、レチクル８を通った
光が通過し得る角度θａを規制すると共に、ウエハ１５
上に落射する光線の角度θを決めている。
装置におけるレチクル照明光線，結像光線に関する説明
図である。図７（ｂ）において、投影光学系１４は通常
内部に開口絞り１６を有しており、レチクル８を通った
光が通過し得る角度θａを規制すると共に、ウエハ１５
上に落射する光線の角度θを決めている。
【０００８】一般に、投影光学系の開口数ＮＡと称して
いるのは、ＮＡ＝ｓｉｎθで定義される角度であり、投
影倍率を１／ｍとすると、ｓｉｎθａ＝ｓｉｎθ／ｍの
関係にある。また、この種の装置においては「像面テレ
セントリック」、即ち像面に落ちる主光線が像面に垂直
に構成されるのが普通であり、この「像面テレセントリ
ック」の条件を満たすため、図７（ａ）の均一化光学系
１９の出射面、即ち２次光源２４の光源面の実像が開口
絞り１６の位置に結像される。
いるのは、ＮＡ＝ｓｉｎθで定義される角度であり、投
影倍率を１／ｍとすると、ｓｉｎθａ＝ｓｉｎθ／ｍの
関係にある。また、この種の装置においては「像面テレ
セントリック」、即ち像面に落ちる主光線が像面に垂直
に構成されるのが普通であり、この「像面テレセントリ
ック」の条件を満たすため、図７（ａ）の均一化光学系
１９の出射面、即ち２次光源２４の光源面の実像が開口
絞り１６の位置に結像される。
【０００９】このような条件下でレチクル８から第２集
光光学系２０を通して２次光源面を見た時の立体角をレ
チクル８に入射する光の範囲してとらえ、その半角をφ
とし照明光のコヒーレンシイσをσ＝ｓｉｎφ／ｓｉｎ
θａで定義した場合、パターン形成特性はＮＡとσで決
定せられるものと考えていた。
光光学系２０を通して２次光源面を見た時の立体角をレ
チクル８に入射する光の範囲してとらえ、その半角をφ
とし照明光のコヒーレンシイσをσ＝ｓｉｎφ／ｓｉｎ
θａで定義した場合、パターン形成特性はＮＡとσで決
定せられるものと考えていた。
【００１０】次に、ＮＡ及びσとパターン形成特性との
関連について詳細に説明する。ＮＡが大きい程解像度は
上がるが、焦点深度が浅くなり、また投影光学系１４の
収差のため広露光領域の確保が難しくなる。ある程度の
露光領域と焦点深度（例えば１０mm角、±１μｍ）がな
いと実際のＬＳＩ製造等の用途に使えないため、従来の
装置ではＮＡ＝０．３５程度が限界となっている。一
方、σ値は主としてパターン断面形状，焦点深度に関係
し、断面形状と相関を持って解像度に関与する。σ値が
小さくなるとパターンの淵が強調されるため、断面形状
は側壁が垂直に近づいて良好なパターン形状となるが、
細かいパターンでの解像性が悪くなり解像し得る焦点範
囲が狭くなる。逆に、σ値が大きいと細かいパターンで
の解像性，解像し得る焦点範囲が若干良くなるが、パタ
ーン断面の側壁傾斜がゆるく、厚いレジストの場合、断
面形状は台形ないし三角形となる。このため、従来の投
影露光装置では、比較的バランスのとれたσ値として、
σ＝０．５〜０．７に固定設定されており、実験的にσ
＝０．３等の条件が試みられているにすぎない。σ値を
設定するには２次光源２４の光源面の大きさを決めれば
良いため、一般に２次光源２４の光源面の直後にσ値設
定用の円形開口絞り９を置いている。
関連について詳細に説明する。ＮＡが大きい程解像度は
上がるが、焦点深度が浅くなり、また投影光学系１４の
収差のため広露光領域の確保が難しくなる。ある程度の
露光領域と焦点深度（例えば１０mm角、±１μｍ）がな
いと実際のＬＳＩ製造等の用途に使えないため、従来の
装置ではＮＡ＝０．３５程度が限界となっている。一
方、σ値は主としてパターン断面形状，焦点深度に関係
し、断面形状と相関を持って解像度に関与する。σ値が
小さくなるとパターンの淵が強調されるため、断面形状
は側壁が垂直に近づいて良好なパターン形状となるが、
細かいパターンでの解像性が悪くなり解像し得る焦点範
囲が狭くなる。逆に、σ値が大きいと細かいパターンで
の解像性，解像し得る焦点範囲が若干良くなるが、パタ
ーン断面の側壁傾斜がゆるく、厚いレジストの場合、断
面形状は台形ないし三角形となる。このため、従来の投
影露光装置では、比較的バランスのとれたσ値として、
σ＝０．５〜０．７に固定設定されており、実験的にσ
＝０．３等の条件が試みられているにすぎない。σ値を
設定するには２次光源２４の光源面の大きさを決めれば
良いため、一般に２次光源２４の光源面の直後にσ値設
定用の円形開口絞り９を置いている。
【００１１】このような一般的な投影露光装置の焦点深
度を向上させる１つの方法として、投影露光装置の２次
光源の強度分布を周辺部強度が中央部強度より大とせし
める特殊絞りを挿入する輪帯照明露光法がある（特開昭
６１−９１６６２号公報）。即ち、図６のσ値設定用円
形開口絞り９の代わりに図８に示すフィルタを挿入す
る。図８（ａ）に示すフィルタによって得られる焦点深
度向上効果をシミュレーションによって評価した。図９
はマスクパターンサイズに対する焦点深度を示してお
り、輪帯照明フィルタの中心遮蔽率ε依存性を示してい
る。中心遮蔽率とは、図９（ａ）（ｄ）の輪帯フィルタ
の外周円半径ｒ1 と内周円半径ｒ2 により、ε＝ｒ2 ／
ｒ1 で示される。露光装置のＮＡは０．５４，コヒーレ
ンスファクタは０．５，露光波長は４３６nm（ｇ線）で
ある。εが大きいほど限界解像度及び焦点深度の向上効
果が大きいことが判る。
度を向上させる１つの方法として、投影露光装置の２次
光源の強度分布を周辺部強度が中央部強度より大とせし
める特殊絞りを挿入する輪帯照明露光法がある（特開昭
６１−９１６６２号公報）。即ち、図６のσ値設定用円
形開口絞り９の代わりに図８に示すフィルタを挿入す
る。図８（ａ）に示すフィルタによって得られる焦点深
度向上効果をシミュレーションによって評価した。図９
はマスクパターンサイズに対する焦点深度を示してお
り、輪帯照明フィルタの中心遮蔽率ε依存性を示してい
る。中心遮蔽率とは、図９（ａ）（ｄ）の輪帯フィルタ
の外周円半径ｒ1 と内周円半径ｒ2 により、ε＝ｒ2 ／
ｒ1 で示される。露光装置のＮＡは０．５４，コヒーレ
ンスファクタは０．５，露光波長は４３６nm（ｇ線）で
ある。εが大きいほど限界解像度及び焦点深度の向上効
果が大きいことが判る。
【００１２】また、投影露光装置の焦点深度を向上させ
る他の方法として、投影露光装置の瞳に空間周波数フィ
ルタを挿入するスーパーフレックス法がある（第３８回
応用物理学関係連合講演会講演予稿集，２９ａ−ＺＣ−
８）。これによると、光軸方向の異なる位置ｚ＝±βに
結像し、各々位相の±Δφずれた２つの像の振幅を合成
すると、(1) 多重結像（ＦＬＥＸ）効果による焦点深度
増大と、(2) パターンエッジにおける位相の打ち消し合
いによる疑似位相シフト効果、が同時に得られる。横
（ｘ）方向及び光軸（ｚ）方向の振幅分布をＵ（ｘ，
ｚ）とすると、このような合成振幅は、 Ｕ′（ｘ，ｚ）＝［ｅｘｐ（ｉΔφ）Ｕ（ｘ，ｚ−β）
＋ｅｘｐ（−ｉΔφ）Ｕ（ｘ，ｚ＋β）］／２
る他の方法として、投影露光装置の瞳に空間周波数フィ
ルタを挿入するスーパーフレックス法がある（第３８回
応用物理学関係連合講演会講演予稿集，２９ａ−ＺＣ−
８）。これによると、光軸方向の異なる位置ｚ＝±βに
結像し、各々位相の±Δφずれた２つの像の振幅を合成
すると、(1) 多重結像（ＦＬＥＸ）効果による焦点深度
増大と、(2) パターンエッジにおける位相の打ち消し合
いによる疑似位相シフト効果、が同時に得られる。横
（ｘ）方向及び光軸（ｚ）方向の振幅分布をＵ（ｘ，
ｚ）とすると、このような合成振幅は、 Ｕ′（ｘ，ｚ）＝［ｅｘｐ（ｉΔφ）Ｕ（ｘ，ｚ−β）
＋ｅｘｐ（−ｉΔφ）Ｕ（ｘ，ｚ＋β）］／２
【００１３】で与えられる。この振幅は、投影レンズ瞳
（開口）に、次式で表される複素振幅透過率の半径方向
分布を持つ空間フィルタを設けることにより得られるも
のに等しい。 ｔ（ｒ）＝ｃｏｓ（２πβｒ2 −θ／２）、 （但し、θ＝２Δφ−８πβ／ＮＡ2 ） βとθを適当に選択すると、２つの像の間の結像面間距
離と干渉効果（又は空間周波数伝達特性）を任意に制御
することができる。
（開口）に、次式で表される複素振幅透過率の半径方向
分布を持つ空間フィルタを設けることにより得られるも
のに等しい。 ｔ（ｒ）＝ｃｏｓ（２πβｒ2 −θ／２）、 （但し、θ＝２Δφ−８πβ／ＮＡ2 ） βとθを適当に選択すると、２つの像の間の結像面間距
離と干渉効果（又は空間周波数伝達特性）を任意に制御
することができる。
【００１４】また、投影露光装置の焦点深度を向上させ
るため、投影露光装置の瞳に空間周波数フィルタを装着
するもう一つの手法として、ＰＣＬ露光法（Phase Cont
rastLithograpy ）がある（第３９回応用物理学会関係
連合講演会講演予稿集，30p-NA-4）。これによると、露
光装置の能力を最大限に発揮させるため、部分コヒーレ
ント光学系における結像理論に立ち返り、結像に関与す
るパラメータ（有効光源強度分布，マスクの振幅透過率
分布，瞳関数）を最適化することによって、焦点深度及
び限界解像力を最大とする手法が提案されている。最適
化の手法としては、Simulated Annealing と呼ばれるモ
ンテカルロ法的アルゴリズムに基づいている。適当なコ
スト関数が与えられたときにその大局的最小（大）点を
見付けるために用いられ、これによって逐次的に最適解
を求める。
るため、投影露光装置の瞳に空間周波数フィルタを装着
するもう一つの手法として、ＰＣＬ露光法（Phase Cont
rastLithograpy ）がある（第３９回応用物理学会関係
連合講演会講演予稿集，30p-NA-4）。これによると、露
光装置の能力を最大限に発揮させるため、部分コヒーレ
ント光学系における結像理論に立ち返り、結像に関与す
るパラメータ（有効光源強度分布，マスクの振幅透過率
分布，瞳関数）を最適化することによって、焦点深度及
び限界解像力を最大とする手法が提案されている。最適
化の手法としては、Simulated Annealing と呼ばれるモ
ンテカルロ法的アルゴリズムに基づいている。適当なコ
スト関数が与えられたときにその大局的最小（大）点を
見付けるために用いられ、これによって逐次的に最適解
を求める。
【００１５】一例として、通常のマスクのＬ／Ｓ＝０．
７４３（λ／ＮＡでの規格化寸法）での焦点深度が最大
となるように、有効光源径方向強度分布と瞳関数動径方
向位相分布を最適化した場合のＬ／Ｓパターンサイズに
対するＤＯＦ（レジストコントラスト６０％）を図３に
示す。また、そのときの有効光源径方向強度分布と瞳関
数動径方向位相分布を図２に示す。通常露光に比べ、Ｌ
／Ｓ≧０．７４３では焦点深度が約２倍になっているこ
とが分かる。解像力及び焦点深度向上のためには、上記
の２つの技術（スーパーフレックス法，ＰＣＬ露光法）
が必須となってきている。
７４３（λ／ＮＡでの規格化寸法）での焦点深度が最大
となるように、有効光源径方向強度分布と瞳関数動径方
向位相分布を最適化した場合のＬ／Ｓパターンサイズに
対するＤＯＦ（レジストコントラスト６０％）を図３に
示す。また、そのときの有効光源径方向強度分布と瞳関
数動径方向位相分布を図２に示す。通常露光に比べ、Ｌ
／Ｓ≧０．７４３では焦点深度が約２倍になっているこ
とが分かる。解像力及び焦点深度向上のためには、上記
の２つの技術（スーパーフレックス法，ＰＣＬ露光法）
が必須となってきている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】このように、空間周波
数フィルタを露光装置に適用する場合、次のような問題
があった。即ち、投影光学系の瞳にて用いる空間周波数
フィルタ（瞳フィルタ；透過率及び位相を変化させるフ
ィルタ）を装着した投影露光装置においては、形成しよ
うとする注目パターン（パターン種及びパターンサイ
ズ）によってそれぞれ最適となる有効光源径方向強度分
布及び瞳関数動径方向位相分布，透過率分布に違いがあ
るため、常にマスクパターンに応じた最適な分布を得る
ことはできない。
数フィルタを露光装置に適用する場合、次のような問題
があった。即ち、投影光学系の瞳にて用いる空間周波数
フィルタ（瞳フィルタ；透過率及び位相を変化させるフ
ィルタ）を装着した投影露光装置においては、形成しよ
うとする注目パターン（パターン種及びパターンサイ
ズ）によってそれぞれ最適となる有効光源径方向強度分
布及び瞳関数動径方向位相分布，透過率分布に違いがあ
るため、常にマスクパターンに応じた最適な分布を得る
ことはできない。
【００１７】本発明は、上記の事情を考慮してなされた
もので、その目的とするところは、マスクパターンに応
じて最適な特性の瞳フィルタを用いることができ、解像
力が高くかつ焦点深度が深い状態で露光を行うことがで
き、露光精度の向上をはかり得る投影露光装置を提供す
ることにある。
もので、その目的とするところは、マスクパターンに応
じて最適な特性の瞳フィルタを用いることができ、解像
力が高くかつ焦点深度が深い状態で露光を行うことがで
き、露光精度の向上をはかり得る投影露光装置を提供す
ることにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、次のような構成を採用している。
に本発明では、次のような構成を採用している。
【００１９】即ち本発明は、マスクのパターンを投影光
学系を介してウエハ上に投影露光する投影露光装置にお
いて、投影光学系の瞳位置に配置され、該瞳面の一部を
通過する露光光と他の部位を通過する露光光とで、複素
振幅のうち振幅又は位相の少なくとも１つに差異を生じ
させる瞳フィルタと、この瞳フィルタの特性の異なるも
の複数個を保持するホルダと、パターン露光に供される
マスクに応じてホルダ内の最適な瞳フィルタを選択し、
選択した瞳フィルタを瞳位置の瞳フィルタと交換するフ
ィルタ交換機構とを具備してなることを特徴とする。ま
た、本発明の望ましい実施態様としては、次のものが上
げられる。
学系を介してウエハ上に投影露光する投影露光装置にお
いて、投影光学系の瞳位置に配置され、該瞳面の一部を
通過する露光光と他の部位を通過する露光光とで、複素
振幅のうち振幅又は位相の少なくとも１つに差異を生じ
させる瞳フィルタと、この瞳フィルタの特性の異なるも
の複数個を保持するホルダと、パターン露光に供される
マスクに応じてホルダ内の最適な瞳フィルタを選択し、
選択した瞳フィルタを瞳位置の瞳フィルタと交換するフ
ィルタ交換機構とを具備してなることを特徴とする。ま
た、本発明の望ましい実施態様としては、次のものが上
げられる。
【００２０】(1) 瞳フィルタの交換と連動して、光源変
調フィルタ（マスクを照明する２次光源位置に配置さ
れ、該光源の出射面内強度分布を変化させる）を交換す
ること。 (2) マスクにバーコード等の識別マークを形成してお
き、マスクを交換する毎に識別マークを認識して瞳フィ
ルタの交換を自動化すること。
調フィルタ（マスクを照明する２次光源位置に配置さ
れ、該光源の出射面内強度分布を変化させる）を交換す
ること。 (2) マスクにバーコード等の識別マークを形成してお
き、マスクを交換する毎に識別マークを認識して瞳フィ
ルタの交換を自動化すること。
【００２１】
【作用】本発明によれば、投影露光装置の投影光学系の
瞳位置に、前述したように所望のマスクパターンに対し
て好適となる瞳フィルタを装着可能とした構造とするこ
とによって、瞳変調技術によって得られる焦点深度，解
像力向上効果を最大限に発揮させることができる。ま
た、マスク交換と連動してマスクパターンに対して好適
な露光特性を与えるフィルタと交換可能な構造を有する
ことによって、露光精度の向上をはかるのみでなく、ス
ループットの向上をも可能とする。
瞳位置に、前述したように所望のマスクパターンに対し
て好適となる瞳フィルタを装着可能とした構造とするこ
とによって、瞳変調技術によって得られる焦点深度，解
像力向上効果を最大限に発揮させることができる。ま
た、マスク交換と連動してマスクパターンに対して好適
な露光特性を与えるフィルタと交換可能な構造を有する
ことによって、露光精度の向上をはかるのみでなく、ス
ループットの向上をも可能とする。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。
説明する。
【００２３】図１は、本発明の一実施例に係わる投影露
光装置の概略構成を示す斜視図である。図１において、
１はランプ（光源）、２は楕円反射鏡であり、ランプ１
より出射された光はコールドミラー１１により反射され
る。そして、インプットレンズ４を通り、さらにオプチ
カルインテグレータ（はえの目レンズ）５を通り、光源
変調フィルタ９に照射される。光源変調フィルタ９はレ
ボルバー式ホルダ２１に複数枚セットされており、ホル
ダ２１の回転により所定のフィルタ９が選択されるもの
となっている。
光装置の概略構成を示す斜視図である。図１において、
１はランプ（光源）、２は楕円反射鏡であり、ランプ１
より出射された光はコールドミラー１１により反射され
る。そして、インプットレンズ４を通り、さらにオプチ
カルインテグレータ（はえの目レンズ）５を通り、光源
変調フィルタ９に照射される。光源変調フィルタ９はレ
ボルバー式ホルダ２１に複数枚セットされており、ホル
ダ２１の回転により所定のフィルタ９が選択されるもの
となっている。
【００２４】フィルタ９を通った光は、アウトプットレ
ンズ６を通り、コールドミラー１２で反射され、コリメ
ーションレンズ７を通り、レチクル（マスク）８に照射
される。レチクル８を通った光は、投影光学系レンズ１
４を通りウエハ１５に照射される。ここで、投影光学系
１４は複数に分離して構成されており、これらの間に
（投影光学系１４の瞳位置に）空間周波数フィルタ（瞳
フィルタ）２３が配置される。瞳フィルタ２３はレボル
バー式ホルダ２７に複数枚セットされており、ホルダ２
７の回転により所定のフィルタ２３が選択されるものと
なっている。
ンズ６を通り、コールドミラー１２で反射され、コリメ
ーションレンズ７を通り、レチクル（マスク）８に照射
される。レチクル８を通った光は、投影光学系レンズ１
４を通りウエハ１５に照射される。ここで、投影光学系
１４は複数に分離して構成されており、これらの間に
（投影光学系１４の瞳位置に）空間周波数フィルタ（瞳
フィルタ）２３が配置される。瞳フィルタ２３はレボル
バー式ホルダ２７に複数枚セットされており、ホルダ２
７の回転により所定のフィルタ２３が選択されるものと
なっている。
【００２５】なお、ホルダ２７にセットする瞳フィルタ
２３の種類は、本装置で露光すべき複数のマスクパター
ンにそれぞれ最適するものを予め選択しておけばよい。
同様に、ホルダ２１にセットする光源変調フィルタ９の
種類も、露光すべき複数のマスクパターンにそれぞれ最
適するものを予め選択しておけばよい。
２３の種類は、本装置で露光すべき複数のマスクパター
ンにそれぞれ最適するものを予め選択しておけばよい。
同様に、ホルダ２１にセットする光源変調フィルタ９の
種類も、露光すべき複数のマスクパターンにそれぞれ最
適するものを予め選択しておけばよい。
【００２６】レチクル８には、これを転写するのに最適
な光源変調フィルタ９と瞳フィルタ２３の情報（例えば
バーコード情報２８）が刻まれており、このバーコード
情報２８は読取り部１７で読取られる。読取り部１７で
読み取られた情報は、フィルタ選択演算部２６に供給さ
れる。この演算部２６の演算結果は、各ホルダ２１，２
７の駆動部２４，２５にそれぞれ供給される。これによ
り、レチクル８の転写に最適するフィルタ９，２３がそ
れぞれ選択されるものとなっている。
な光源変調フィルタ９と瞳フィルタ２３の情報（例えば
バーコード情報２８）が刻まれており、このバーコード
情報２８は読取り部１７で読取られる。読取り部１７で
読み取られた情報は、フィルタ選択演算部２６に供給さ
れる。この演算部２６の演算結果は、各ホルダ２１，２
７の駆動部２４，２５にそれぞれ供給される。これによ
り、レチクル８の転写に最適するフィルタ９，２３がそ
れぞれ選択されるものとなっている。
【００２７】この装置の特徴は投影光学系にあり、投影
光学系の瞳面２２を投影レンズ群１４の外部に設ける構
成とし、この瞳面２２に瞳フィルタ２３を装着可能とし
たところにある。例えば、本レチクルで必要となる解像
力，焦点深度が、Ｌ／Ｓ＝０．７４３（λ／ＮＡでの規
格化寸法）で焦点深度を最大にしたい場合であれば、図
２で示すような、２次光源強度分布及び瞳位相分布を形
成するようなフィルタを装着すればよい。しかし、レチ
クルによって、Ｌ／Ｓ＝０．５（λ／ＮＡでの規格化寸
法）まで解像力が必要である場合には、図３より、光源
変調フィルタ９及び瞳フィルタ２３を通常照明及び通常
ＮＡ開口絞りに変更する必要が生じる。又は、所望のパ
ターンサイズ、パターン種において最適化した光源変調
フィルタに交換するのが望ましい。そのような場合、フ
ィルタ選択演算部２６を操作することによって、レボル
バー式ホルダ２１，２７を通常露光状態又はレチクル毎
に最適化された光源変調フィルタ及び瞳フィルタに設定
する。
光学系の瞳面２２を投影レンズ群１４の外部に設ける構
成とし、この瞳面２２に瞳フィルタ２３を装着可能とし
たところにある。例えば、本レチクルで必要となる解像
力，焦点深度が、Ｌ／Ｓ＝０．７４３（λ／ＮＡでの規
格化寸法）で焦点深度を最大にしたい場合であれば、図
２で示すような、２次光源強度分布及び瞳位相分布を形
成するようなフィルタを装着すればよい。しかし、レチ
クルによって、Ｌ／Ｓ＝０．５（λ／ＮＡでの規格化寸
法）まで解像力が必要である場合には、図３より、光源
変調フィルタ９及び瞳フィルタ２３を通常照明及び通常
ＮＡ開口絞りに変更する必要が生じる。又は、所望のパ
ターンサイズ、パターン種において最適化した光源変調
フィルタに交換するのが望ましい。そのような場合、フ
ィルタ選択演算部２６を操作することによって、レボル
バー式ホルダ２１，２７を通常露光状態又はレチクル毎
に最適化された光源変調フィルタ及び瞳フィルタに設定
する。
【００２８】ここで、予めレチクル８にどのフィルタで
露光するのが好適であるかの情報をバーコード情報２８
などで記録しておき、レチクル交換と同時に自動的に最
適フィルタに交換されるようにしておけばスループット
も向上され、より一層の効果が期待できる。また、好適
フィルタの選択手段はバーコード方式のみに限定され
ず、その他の識別方法に関して適用される。
露光するのが好適であるかの情報をバーコード情報２８
などで記録しておき、レチクル交換と同時に自動的に最
適フィルタに交換されるようにしておけばスループット
も向上され、より一層の効果が期待できる。また、好適
フィルタの選択手段はバーコード方式のみに限定され
ず、その他の識別方法に関して適用される。
【００２９】また、上記実施例においては、フィルタ交
換手段としてレボルバー式について示したが、図４，図
５など、その他各種の交換手段に関しても適用できる。
図４では、瞳フィルタ２３を保持するホルダ２７をスラ
イド式としている。図５では、瞳フィルタ２３を保持す
るホルダ２７を上下に移動するマガジン式とし、駆動部
２５として瞳フィルタ２３を１枚ずつ搬送する搬送アー
ムを用いている。
換手段としてレボルバー式について示したが、図４，図
５など、その他各種の交換手段に関しても適用できる。
図４では、瞳フィルタ２３を保持するホルダ２７をスラ
イド式としている。図５では、瞳フィルタ２３を保持す
るホルダ２７を上下に移動するマガジン式とし、駆動部
２５として瞳フィルタ２３を１枚ずつ搬送する搬送アー
ムを用いている。
【００３０】このように本実施例によれば、光源変調フ
ィルタ９及び瞳フィルタ２３を装着可能とし、しかもリ
ボルバー式ホルダ２１，２７を用い所望するマスクパタ
ーンにおける最適フィルタと簡易に交換可能としてい
る。このため、ＰＣＬ露光，スーパーフレックス法等の
光源変調技術及び瞳変調技術によって得られる焦点深
度，解像力向上効果を最大限に発揮することができ、露
光精度の大幅な向上をはかることができる。
ィルタ９及び瞳フィルタ２３を装着可能とし、しかもリ
ボルバー式ホルダ２１，２７を用い所望するマスクパタ
ーンにおける最適フィルタと簡易に交換可能としてい
る。このため、ＰＣＬ露光，スーパーフレックス法等の
光源変調技術及び瞳変調技術によって得られる焦点深
度，解像力向上効果を最大限に発揮することができ、露
光精度の大幅な向上をはかることができる。
【００３１】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。実施例では、光源変調フィルタと瞳フ
ィルタの両方を交換可能に構成したが、瞳フィルタのみ
を交換可能に構成してもよい。また、ホルダにセットす
るフィルタの数は４個に限定されるものではなく、仕様
に応じて適宜変更可能である。さらに、フィルタ交換機
構も、図１，図４，図５の構成に限るものではなく、仕
様に応じて適宜変更可能である。その他、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができ
る。
るものではない。実施例では、光源変調フィルタと瞳フ
ィルタの両方を交換可能に構成したが、瞳フィルタのみ
を交換可能に構成してもよい。また、ホルダにセットす
るフィルタの数は４個に限定されるものではなく、仕様
に応じて適宜変更可能である。さらに、フィルタ交換機
構も、図１，図４，図５の構成に限るものではなく、仕
様に応じて適宜変更可能である。その他、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができ
る。
【００３２】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、投
影光学系の瞳位置に配置する瞳フィルタを交換可能に構
成し、マスクパターンに応じて最適な特性の瞳フィルタ
を用いることにより、解像力が高くかつ焦点深度が深い
状態で露光を行うことができ、露光精度の向上をはかる
ことが可能となる。
影光学系の瞳位置に配置する瞳フィルタを交換可能に構
成し、マスクパターンに応じて最適な特性の瞳フィルタ
を用いることにより、解像力が高くかつ焦点深度が深い
状態で露光を行うことができ、露光精度の向上をはかる
ことが可能となる。
【図１】本発明の一実施例に係わる投影露光装置の概略
構成を示す斜視図。
構成を示す斜視図。
【図２】ＰＣＬ露光法において最適化の結果得られたフ
ィルタ形状を示す図。
ィルタ形状を示す図。
【図３】図２のフィルタ装着によるＬ／Ｓパターンサイ
ズに対するＤＯＦを示す図。
ズに対するＤＯＦを示す図。
【図４】光源フィルタ及び瞳フィルタの交換機構の他の
例を示す図。
例を示す図。
【図５】光源フィルタ及び瞳フィルタの交換機構のさら
に別の例を示す図。
に別の例を示す図。
【図６】従来の投影露光装置を示す概略構成図。
【図７】従来の問題点を説明するための図。
【図８】開口絞りの代わりに用いるフィルタの例を示す
図。
図。
【図９】従来装置におけるパターンサイズと焦点深度と
の関係を示す特性図。
の関係を示す特性図。
１…光源 ４…インプットレンズ ５…オプチカルインテグレータ（はえの目レンズ） ６…アウトプットレンズ ７…コリメーションレンズ ８…レチクル（マスク） ９…通常σ絞り又は光源変調フィルタ １１，１２…コールドミラー １４…投影光学系 １５…ウエハ １７…フィルタ選択情報読取り部 ２１…光源変調フィルタを取り付けるホルダ ２２…投影光学系の瞳 ２３…空間周波数フィルタ（瞳フィルタ） ２４…光源フィルタ交換のための駆動部 ２５…瞳フィルタ交換のための駆動部 ２６…フィルタ選択演算部 ２７…瞳フィルタを取り付けるホルダ ２８…バーコード情報
Claims (1)
- 【請求項１】マスクのパターンを投影光学系を介してウ
エハ上に投影露光する投影露光装置において、 前記投影光学系の瞳位置に配置され、該瞳面の一部を通
過する露光光と他の部位を通過する露光光とで、複素振
幅のうち振幅又は位相の少なくとも１つに差異を生じさ
せる瞳フィルタと、 この瞳フィルタの特性の異なるもの複数個を保持するホ
ルダと、 パターン露光に供されるマスクに応じて前記ホルダ内の
最適な瞳フィルタを選択し、選択した瞳フィルタを前記
瞳位置の瞳フィルタと交換するフィルタ交換機構とを具
備してなることを特徴とする投影露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4332733A JPH06181159A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 投影露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4332733A JPH06181159A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 投影露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06181159A true JPH06181159A (ja) | 1994-06-28 |
Family
ID=18258256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4332733A Pending JPH06181159A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 投影露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06181159A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008131044A (ja) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Asml Holding Nv | 高分解能露光ツールの像コントラストの強化 |
| EP1832350A4 (en) * | 2004-12-27 | 2011-11-30 | Hoya Corp | DEVICE FOR COATING OPTICAL LENSES |
-
1992
- 1992-12-14 JP JP4332733A patent/JPH06181159A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1832350A4 (en) * | 2004-12-27 | 2011-11-30 | Hoya Corp | DEVICE FOR COATING OPTICAL LENSES |
| JP2008131044A (ja) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Asml Holding Nv | 高分解能露光ツールの像コントラストの強化 |
| US8054449B2 (en) | 2006-11-22 | 2011-11-08 | Asml Holding N.V. | Enhancing the image contrast of a high resolution exposure tool |
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