JPH06204121A - 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Info
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- JPH06204121A JPH06204121A JP4360795A JP36079592A JPH06204121A JP H06204121 A JPH06204121 A JP H06204121A JP 4360795 A JP4360795 A JP 4360795A JP 36079592 A JP36079592 A JP 36079592A JP H06204121 A JPH06204121 A JP H06204121A
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- optical
- light beams
- projection exposure
- optical means
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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
Landscapes
- 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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 パターン形状の方向や線幅等により最適な照
明系を選択して高解像力の投影露光が可能な半導体素子
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
を得ること。 【構成】 光源からの光束を光学手段でインコヒーレン
トな複数の光束に振幅分割し、該複数の光束をオプティ
カルインテグレータを介して複数の２次光源を形成し、
該複数の２次光源からの光束を集光レンズで集光して被
照射面上のパターンを照明し、該パターンを投影光学系
により基板面上に投影露光する際、該光学手段は複数の
光束の各々の相対光量を独立に調整する調整部材を有し
ていること。
明系を選択して高解像力の投影露光が可能な半導体素子
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
を得ること。 【構成】 光源からの光束を光学手段でインコヒーレン
トな複数の光束に振幅分割し、該複数の光束をオプティ
カルインテグレータを介して複数の２次光源を形成し、
該複数の２次光源からの光束を集光レンズで集光して被
照射面上のパターンを照明し、該パターンを投影光学系
により基板面上に投影露光する際、該光学手段は複数の
光束の各々の相対光量を独立に調整する調整部材を有し
ていること。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】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、具体的には半導体素子の製造装
置である所謂ステッパーにおいてレチクル面上のパター
ンを適切に照明し、高い解像力が容易に得られるように
した照明装置及びそれを用いた投影露光装置に関するも
のである。
た投影露光装置に関し、具体的には半導体素子の製造装
置である所謂ステッパーにおいてレチクル面上のパター
ンを適切に照明し、高い解像力が容易に得られるように
した照明装置及びそれを用いた投影露光装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】最近の半導体素子の製造技術の進展は目
覚ましく、又それに伴う微細加工技術の進展も著しい。
特に光加工技術は１ＭＤＲＡＭの半導体素子の製造を境
にサブミクロンの解像力を有する微細加工の技術まで達
している。解像力を向上させる手段としてこれまで多く
の場合、露光波長を固定して、光学系のＮＡ（開口数）
を大きくしていく方法を用いていた。しかし最近では露
光波長をｇ線からｉ線に変えて、超高圧水銀灯を用いた
露光法により解像力を向上させる試みも種々と行なわれ
ている。
覚ましく、又それに伴う微細加工技術の進展も著しい。
特に光加工技術は１ＭＤＲＡＭの半導体素子の製造を境
にサブミクロンの解像力を有する微細加工の技術まで達
している。解像力を向上させる手段としてこれまで多く
の場合、露光波長を固定して、光学系のＮＡ（開口数）
を大きくしていく方法を用いていた。しかし最近では露
光波長をｇ線からｉ線に変えて、超高圧水銀灯を用いた
露光法により解像力を向上させる試みも種々と行なわれ
ている。
【０００３】露光波長としてｇ線やｉ線を用いる方法の
発展と共にレジストプロセスも同様に発展してきた。こ
の光学系とプロセスの両者が相まって、光リソグラフィ
が急激に進歩してきた。
発展と共にレジストプロセスも同様に発展してきた。こ
の光学系とプロセスの両者が相まって、光リソグラフィ
が急激に進歩してきた。
【０００４】一般にステッパーの焦点深度はＮＡの２乗
に反比例することが知られている。この為サブミクロン
の解像力を得ようとすると、それと共に焦点深度が浅く
なってくるという問題点が生じてくる。
に反比例することが知られている。この為サブミクロン
の解像力を得ようとすると、それと共に焦点深度が浅く
なってくるという問題点が生じてくる。
【０００５】これに対してエキシマレーザーに代表され
る更に短い波長の光を用いることにより解像力の向上を
図る方法が種々と提案されている。短波長の光を用いる
効果は一般に波長に反比例する効果を持っていることが
知られており、波長を短くした分だけ焦点深度は深くな
る。
る更に短い波長の光を用いることにより解像力の向上を
図る方法が種々と提案されている。短波長の光を用いる
効果は一般に波長に反比例する効果を持っていることが
知られており、波長を短くした分だけ焦点深度は深くな
る。
【０００６】短波長化の光を用いる他に解像力を向上さ
せる方法として位相シフトマスクを用いる方法（位相シ
フト法）が種々と提案されている。この方法は従来のマ
スクの一部分に他の部分とは通過光に対し１８０度の位
相差を与える薄膜を形成し、解像力を向上させようとす
るものであり、ＩＢＭ社（米国）のLevensonらにより提
案されている。解像力ＲＰは波長をλ、パラメータをｋ
1 、開口数をＮＡとすると一般に式 ＲＰ＝ｋ1 λ／ＮＡ で示される。通常０．７〜０．８が実用域とされるパラ
メータｋ1 は、位相シフト法によれば０．３５ぐらい迄
大幅に改善できることが知られている。
せる方法として位相シフトマスクを用いる方法（位相シ
フト法）が種々と提案されている。この方法は従来のマ
スクの一部分に他の部分とは通過光に対し１８０度の位
相差を与える薄膜を形成し、解像力を向上させようとす
るものであり、ＩＢＭ社（米国）のLevensonらにより提
案されている。解像力ＲＰは波長をλ、パラメータをｋ
1 、開口数をＮＡとすると一般に式 ＲＰ＝ｋ1 λ／ＮＡ で示される。通常０．７〜０．８が実用域とされるパラ
メータｋ1 は、位相シフト法によれば０．３５ぐらい迄
大幅に改善できることが知られている。
【０００７】位相シフト法には種々のものが知られてお
り、それらは例えば日経マイクロデバイス１９９０年７
月号１０８ページ以降の福田等の論文に詳しく記載され
ている。
り、それらは例えば日経マイクロデバイス１９９０年７
月号１０８ページ以降の福田等の論文に詳しく記載され
ている。
【０００８】しかしながら実際に空間周波数変調型の位
相シフトマスクを用いて解像力を向上させるためには未
だ多くの問題点が残っている。例えば現状で問題点とな
っているものとして以下のものがある。 （イ）．位相シフト膜を形成する技術が未確立。 （ロ）．位相シフト膜用の最適なＣＡＤの開発が未確
立。 （ハ）．位相シフト膜を付けれないパターンの存在。 （ニ）．（ハ）に関連してネガ型レジストを使用せざる
を得ないこと。 （ホ）．検査、修正技術が未確立。
相シフトマスクを用いて解像力を向上させるためには未
だ多くの問題点が残っている。例えば現状で問題点とな
っているものとして以下のものがある。 （イ）．位相シフト膜を形成する技術が未確立。 （ロ）．位相シフト膜用の最適なＣＡＤの開発が未確
立。 （ハ）．位相シフト膜を付けれないパターンの存在。 （ニ）．（ハ）に関連してネガ型レジストを使用せざる
を得ないこと。 （ホ）．検査、修正技術が未確立。
【０００９】このため実際に、この位相シフトマスクを
利用して半導体素子を製造するには様々な障害があり、
現在のところ大変困難である。
利用して半導体素子を製造するには様々な障害があり、
現在のところ大変困難である。
【００１０】これに対して、本出願人はより解像力を高
めた露光方法及びそれを用いた露光装置を特願平３−２
８６３１号公報（平成３年２月２２日出願）で提案して
いる。
めた露光方法及びそれを用いた露光装置を特願平３−２
８６３１号公報（平成３年２月２２日出願）で提案して
いる。
【００１１】そこでは照明光（有効光源）を４つの部分
に分割し、４重極状の照明光とすることにより高解像度
の投影を行なっている。
に分割し、４重極状の照明光とすることにより高解像度
の投影を行なっている。
【００１２】図９は本出願人が先に提案した高解像度用
の投影露光装置の要部概略図である。
の投影露光装置の要部概略図である。
【００１３】同図においてはエキシマレーザー１０１か
ら射出した光束をビーム整形光学系（不図示）によりビ
ーム整形した後、光分割手段１０９ａで互いにインコヒ
ーレントな複数の光束に振幅分割して射出してオプティ
カルインテグレータ１１０に入射している。
ら射出した光束をビーム整形光学系（不図示）によりビ
ーム整形した後、光分割手段１０９ａで互いにインコヒ
ーレントな複数の光束に振幅分割して射出してオプティ
カルインテグレータ１１０に入射している。
【００１４】オプティカルインテグレータ１１０の入射
面１１０ａにおける光強度分布は、例えば図１０に示す
ようになっている。このとき射出面１１０ｂもそれに対
応した光強度分布となっている。
面１１０ａにおける光強度分布は、例えば図１０に示す
ようになっている。このとき射出面１１０ｂもそれに対
応した光強度分布となっている。
【００１５】尚、図１０では光分割手段１０９ａで入射
光束を４つの光束の分割した場合を示している。
光束を４つの光束の分割した場合を示している。
【００１６】オプティカルインテグレータ１１０からの
光束をコンデンサーレンズ１１１で集光し、被照射面で
あるレチクル１１２を照明している。そしてレチクル１
１２面上のパターンを投影光学系１１３によりウエハ１
１４面上に投影している。
光束をコンデンサーレンズ１１１で集光し、被照射面で
あるレチクル１１２を照明している。そしてレチクル１
１２面上のパターンを投影光学系１１３によりウエハ１
１４面上に投影している。
【００１７】同図ではオプティカルインテグレータ１１
０の射出面１１０ｂの光強度分布を図１０に示すような
形状とし、かつコンデンサーレンズ１１１で射出面１１
０ｂを投影光学系１１３の瞳に結像させるようにしてい
る。これによりレチクル１１２の特定のパターンについ
て高解像度のパターン投影を行なっている。
０の射出面１１０ｂの光強度分布を図１０に示すような
形状とし、かつコンデンサーレンズ１１１で射出面１１
０ｂを投影光学系１１３の瞳に結像させるようにしてい
る。これによりレチクル１１２の特定のパターンについ
て高解像度のパターン投影を行なっている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】一般にウエハ面上に転
写されるパターン像質（解像度）は照明装置の性質、例
えば被照射面上の照射光の角度分布（配光特性）に大き
く影響される。
写されるパターン像質（解像度）は照明装置の性質、例
えば被照射面上の照射光の角度分布（配光特性）に大き
く影響される。
【００１９】半導体素子の製造用の投影露光装置では組
立精度のバラツキや各要素の経時的な変動のために被照
射面であるレチクル面上の配光特性を均一に維持するの
が大変難しい。この為、被照射面上の配光特性の非対称
性によりパターン像の解像力が低下してくる場合があっ
た。
立精度のバラツキや各要素の経時的な変動のために被照
射面であるレチクル面上の配光特性を均一に維持するの
が大変難しい。この為、被照射面上の配光特性の非対称
性によりパターン像の解像力が低下してくる場合があっ
た。
【００２０】本発明は本出願人が先に出願した投影露光
装置において、照明装置の一部を構成するオプティカル
インテグレータの入射面上の複数の光束に基づく照度分
布を任意に調整できるようにし、これにより被照射面上
の配光特性を任意に調整し、高い解像度のパターン像が
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。
装置において、照明装置の一部を構成するオプティカル
インテグレータの入射面上の複数の光束に基づく照度分
布を任意に調整できるようにし、これにより被照射面上
の配光特性を任意に調整し、高い解像度のパターン像が
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。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明の照明装置は、光
源からの光束を光学手段でインコヒーレントな複数の光
束に振幅分割し、該複数の光束をオプティカルインテグ
レータを介して複数の２次光源を形成し、該複数の２次
光源からの光束を集光レンズにより集光して被照射面を
照射する際、該光学手段は複数の光束の各々の相対光量
を独立に調整する調整部材を有していることを特徴とし
ている。
源からの光束を光学手段でインコヒーレントな複数の光
束に振幅分割し、該複数の光束をオプティカルインテグ
レータを介して複数の２次光源を形成し、該複数の２次
光源からの光束を集光レンズにより集光して被照射面を
照射する際、該光学手段は複数の光束の各々の相対光量
を独立に調整する調整部材を有していることを特徴とし
ている。
【００２２】本発明の投影露光装置は、光源からの光束
を光学手段によりインコヒーレントな複数の光束に振幅
分割し、該複数の光束をオプティカルインテグレータを
介して複数の２次光源を形成し、該複数の２次光源から
の光束を集光レンズで集光して被照射面上のパターンを
照明し、該パターンを投影光学系により基板面上に投影
露光する際、該光学手段は複数の光束の各々の相対光量
を独立に調整する調整部材を有していることを特徴とし
ている。
を光学手段によりインコヒーレントな複数の光束に振幅
分割し、該複数の光束をオプティカルインテグレータを
介して複数の２次光源を形成し、該複数の２次光源から
の光束を集光レンズで集光して被照射面上のパターンを
照明し、該パターンを投影光学系により基板面上に投影
露光する際、該光学手段は複数の光束の各々の相対光量
を独立に調整する調整部材を有していることを特徴とし
ている。
【００２３】この他本発明の投影露光装置では、（イ）
前記光学手段は入射光束を所定の偏光特性を有する２つ
の光束に分割する第１偏光ビームスプリッターと該第１
偏光ビームスプリッターからの２つの光束を更に２つの
光束に分割する第２，第３偏光ビームスプリッターとを
有していること、（ロ）前記調整部材は前記第１，第
２，第３偏光ビームスプリッターの前方に配置した回動
可能な位相素子より成っていること、（ハ）前記調整部
材は前記第１偏光ビームスプリッターで分割した２つの
光束のうち一方の光束の光路中に減光量が一定又は可変
の固定又は着脱可能な減光部材を有していること、
（ニ）前記減光部材はＮＤフィルター又はハーフミラー
から成ること、等を特徴としている。
前記光学手段は入射光束を所定の偏光特性を有する２つ
の光束に分割する第１偏光ビームスプリッターと該第１
偏光ビームスプリッターからの２つの光束を更に２つの
光束に分割する第２，第３偏光ビームスプリッターとを
有していること、（ロ）前記調整部材は前記第１，第
２，第３偏光ビームスプリッターの前方に配置した回動
可能な位相素子より成っていること、（ハ）前記調整部
材は前記第１偏光ビームスプリッターで分割した２つの
光束のうち一方の光束の光路中に減光量が一定又は可変
の固定又は着脱可能な減光部材を有していること、
（ニ）前記減光部材はＮＤフィルター又はハーフミラー
から成ること、等を特徴としている。
【００２４】
【実施例】図１は本発明の実施例１の要部概略図であ
る。
る。
【００２５】図中１は光源であり、例えば狭帯域化した
エキシマレーザ等から成っている。エキシマレーザ１か
らの光束はプリズム、グレーティング若しくはそれらと
エタロン等の組み合わせにより狭帯域化され、非常に強
い偏光特性を有している。
エキシマレーザ等から成っている。エキシマレーザ１か
らの光束はプリズム、グレーティング若しくはそれらと
エタロン等の組み合わせにより狭帯域化され、非常に強
い偏光特性を有している。
【００２６】１ａはビーム整形光学系であり、光源１か
らの光束をビーム整形して射出している。２０は光学手
段であり、ビーム整形光学系１ａからの光束をインコヒ
ーレントな複数の光束に振幅分割し、かつ調整部材によ
り複数の光束の各々の相対強度を独立に調整した後に射
出し、オプティカルインテグレータ１０の入射面１０ａ
に入射している。入射面１０ａには、例えば図１０に示
すような複数の光束に基づく複数の光量分布が形成され
ている。
らの光束をビーム整形して射出している。２０は光学手
段であり、ビーム整形光学系１ａからの光束をインコヒ
ーレントな複数の光束に振幅分割し、かつ調整部材によ
り複数の光束の各々の相対強度を独立に調整した後に射
出し、オプティカルインテグレータ１０の入射面１０ａ
に入射している。入射面１０ａには、例えば図１０に示
すような複数の光束に基づく複数の光量分布が形成され
ている。
【００２７】オプティカルインテグレータ１０は複数の
微小レンズを２次元的に所定のピッチで配列して構成し
ている。オプティカルインテグレータ１０の射出面１０
ｂには複数の２次元光源が形成されている。
微小レンズを２次元的に所定のピッチで配列して構成し
ている。オプティカルインテグレータ１０の射出面１０
ｂには複数の２次元光源が形成されている。
【００２８】１１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１０の射出面１０ｂからの光束を
集光し、ハーフミラー２１に入射している。ハーフミラ
ー２１で反射した一部の光束により被照射面であるレチ
クル１２を照明している。
ィカルインテグレータ１０の射出面１０ｂからの光束を
集光し、ハーフミラー２１に入射している。ハーフミラ
ー２１で反射した一部の光束により被照射面であるレチ
クル１２を照明している。
【００２９】尚、以上の光源１からレチクル１２に至る
各要素は照明装置の一要素を構成している。
各要素は照明装置の一要素を構成している。
【００３０】１３は投影光学系であり、レチクル１２面
上のパターンをウエハ１４面上に縮小投影している。２
２はピンホールであり、ハーフミラー２１を介してレチ
クル１２と光学的に等価な位置に配置している。
上のパターンをウエハ１４面上に縮小投影している。２
２はピンホールであり、ハーフミラー２１を介してレチ
クル１２と光学的に等価な位置に配置している。
【００３１】２３は光検出器であり、ハーフミラー２１
を透過し、ピンホール２２を通過してきた光束を検出
し、間接的にレチクル１２面上の照度をモニターしてい
る。光検出器２３は２次元ＣＣＤや４分割センサー等か
ら成り、ピンホール２２を通過してくる全光量を計測す
ると共に、後述するようにオプティカルインテグレータ
１０の射出面１０ｂに形成された複数の領域（例えば４
つの領域）の有効光源の強度比をモニターしている。オ
プティカルインテグレータ１０の射出面１０ｂ上の複数
の領域の強度比が等しくなるように後述する光学手段２
０内の調整部材で調整している。
を透過し、ピンホール２２を通過してきた光束を検出
し、間接的にレチクル１２面上の照度をモニターしてい
る。光検出器２３は２次元ＣＣＤや４分割センサー等か
ら成り、ピンホール２２を通過してくる全光量を計測す
ると共に、後述するようにオプティカルインテグレータ
１０の射出面１０ｂに形成された複数の領域（例えば４
つの領域）の有効光源の強度比をモニターしている。オ
プティカルインテグレータ１０の射出面１０ｂ上の複数
の領域の強度比が等しくなるように後述する光学手段２
０内の調整部材で調整している。
【００３２】尚、コンデンサーレンズ１１はオプティカ
ルインテグレータ１０の射出面１０ｂ近傍に形成した複
数の２次光源をハーフミラー２１を介して投影光学系１
３の瞳１３ａに２次光源像として形成している。
ルインテグレータ１０の射出面１０ｂ近傍に形成した複
数の２次光源をハーフミラー２１を介して投影光学系１
３の瞳１３ａに２次光源像として形成している。
【００３３】本実施例では投影光学系１３の瞳面１３ａ
に形成される２次光源像の光強度分布を種々と変更して
前述の特願平３−２８６１３号で提案したのと同様の照
明方法（高解像度照明）を採ることにより高解像度の回
路パターンの投影露光を行なっている。
に形成される２次光源像の光強度分布を種々と変更して
前述の特願平３−２８６１３号で提案したのと同様の照
明方法（高解像度照明）を採ることにより高解像度の回
路パターンの投影露光を行なっている。
【００３４】次に本実施例の光学手段２０の構成につい
て説明する。図２は本実施例の光学手段２０の実施例１
の要部概略図である。
て説明する。図２は本実施例の光学手段２０の実施例１
の要部概略図である。
【００３５】本実施例ではビーム整形光学系１ａからの
入射光束をインコヒーレントな４つの光束に振幅分割し
て射出する場合を示している（尚、分割する光束の数は
４つに限らずいくつであっても良い）。
入射光束をインコヒーレントな４つの光束に振幅分割し
て射出する場合を示している（尚、分割する光束の数は
４つに限らずいくつであっても良い）。
【００３６】１は光源であり、偏光特性の強い光束を射
出している。図中、２，５ａ，５ｂ，８ａ，８ｂ，８
ｃ，８ｄは各々調整部材としてのλ／２板等の位相板で
あり、光軸中心に回転調整可能になっている。３，６
ａ，６ｂは各々第１，第２，第３偏光ビームスプリッタ
ーである。４，７ａ，７ｂは各々ミラーである。
出している。図中、２，５ａ，５ｂ，８ａ，８ｂ，８
ｃ，８ｄは各々調整部材としてのλ／２板等の位相板で
あり、光軸中心に回転調整可能になっている。３，６
ａ，６ｂは各々第１，第２，第３偏光ビームスプリッタ
ーである。４，７ａ，７ｂは各々ミラーである。
【００３７】図３は図２の各点（Ａ〜Ｆ4 ）における光
束の偏光状態及び振幅を図２の各位置（Ａ〜Ｆ4 ）に対
応させて示している。
束の偏光状態及び振幅を図２の各位置（Ａ〜Ｆ4 ）に対
応させて示している。
【００３８】図３に示すＡのような偏光状態（０°直線
偏光）で光源１より射出された光束は調整部材としての
λ／２板２を適当に調整することにより図３のＢのよう
な偏光状態（４５°直線偏光）の光束に変換され、第１
偏光ビームスプリッタ３を通過することにより、図３の
Ｃ1 ，Ｃ2 のように互いに直交した偏光状態（０°直線
偏光と９０°直線偏光）をもつ等強度の２つの光束に分
割される。
偏光）で光源１より射出された光束は調整部材としての
λ／２板２を適当に調整することにより図３のＢのよう
な偏光状態（４５°直線偏光）の光束に変換され、第１
偏光ビームスプリッタ３を通過することにより、図３の
Ｃ1 ，Ｃ2 のように互いに直交した偏光状態（０°直線
偏光と９０°直線偏光）をもつ等強度の２つの光束に分
割される。
【００３９】これらの光束Ｃ1 ，Ｃ2 は適当に調整され
た調整部材としてのλ／２板５ａ，５ｂにより再び光束
Ｄ1 ，Ｄ2 のような４５°直線偏光に変換される。そし
て第２，第３偏光ビームスプリッタ６ａ，６ｂを通過す
ることにより光束Ｅ1 ，Ｅ2，Ｅ3 ，Ｅ4 のように等強
度の４つの光束に分割される。
た調整部材としてのλ／２板５ａ，５ｂにより再び光束
Ｄ1 ，Ｄ2 のような４５°直線偏光に変換される。そし
て第２，第３偏光ビームスプリッタ６ａ，６ｂを通過す
ることにより光束Ｅ1 ，Ｅ2，Ｅ3 ，Ｅ4 のように等強
度の４つの光束に分割される。
【００４０】そして図４（Ａ）に示すようにオプティカ
ルインテグレータ１０の入射面１０ａの各所定の位置に
指向され、その面１０ａ上に４つの分布Ｇ１〜Ｇ４を形
成し、射出面１０ｂ近傍に４つの２次光源群を形成す
る。
ルインテグレータ１０の入射面１０ａの各所定の位置に
指向され、その面１０ａ上に４つの分布Ｇ１〜Ｇ４を形
成し、射出面１０ｂ近傍に４つの２次光源群を形成す
る。
【００４１】図２中のλ／２板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ
はオプティカルインテグレータ１０の入射面１０ａに入
射する各光束の偏光方向を任意に変えるためのものであ
り、その調整によって４つの光束を図４（Ｂ），（Ｃ）
のように設定することができる。
はオプティカルインテグレータ１０の入射面１０ａに入
射する各光束の偏光方向を任意に変えるためのものであ
り、その調整によって４つの光束を図４（Ｂ），（Ｃ）
のように設定することができる。
【００４２】図５は図２の光学手段２０において、調整
部材としてのλ／２板２を光転に対して回転させ上記位
置からずらした場合の各位置での偏光状態を示してい
る。このとき、図２の位置Ｂでの偏光状態は図５の光束
Ｂのように４５°直線偏光から若干ずれ、第１偏光ビー
ムスプリッター３を通過した光量の比が等しくなくな
る。このような原理によりオプティカルインテグレータ
１０の入射面１０ａに入射する各光束の相対強度比を調
整している。
部材としてのλ／２板２を光転に対して回転させ上記位
置からずらした場合の各位置での偏光状態を示してい
る。このとき、図２の位置Ｂでの偏光状態は図５の光束
Ｂのように４５°直線偏光から若干ずれ、第１偏光ビー
ムスプリッター３を通過した光量の比が等しくなくな
る。このような原理によりオプティカルインテグレータ
１０の入射面１０ａに入射する各光束の相対強度比を調
整している。
【００４３】本実施例においては光源１として直線偏光
のレーザーを用いたが、例えば円偏光や楕円偏光の光束
を放射する光源を用いた場合、位相板２をλ／４板やλ
／４板とλ／２板の組み合わせとすることにより同様の
効果を達成することができる。又レーザー光に若干の無
偏光成分が含まれていた場合、光量の調整巾が若干小さ
くなる程度で支障はない。
のレーザーを用いたが、例えば円偏光や楕円偏光の光束
を放射する光源を用いた場合、位相板２をλ／４板やλ
／４板とλ／２板の組み合わせとすることにより同様の
効果を達成することができる。又レーザー光に若干の無
偏光成分が含まれていた場合、光量の調整巾が若干小さ
くなる程度で支障はない。
【００４４】各偏光ビームスプリッター３，６ａ，６ｂ
はＳ偏光が透過率１％以下、Ｐ偏光が反射率１％以下と
いうように消光比が小さいものが望ましいが、実際には
ある偏光が透過率４０％以下、それと直交する偏光が反
射率４０％以下程度であれば必要な光量調整は可能であ
る。
はＳ偏光が透過率１％以下、Ｐ偏光が反射率１％以下と
いうように消光比が小さいものが望ましいが、実際には
ある偏光が透過率４０％以下、それと直交する偏光が反
射率４０％以下程度であれば必要な光量調整は可能であ
る。
【００４５】図６は本発明に係る光学手段の実施例２の
要部概略図である。
要部概略図である。
【００４６】同図は図２の第１偏光ビームスプリッター
３により分割された２つの光束の光路中に切替え可能な
ＮＤフィルター板３１，３２を設けたものである。ＮＤ
フィルター板３１，３２は図７に示したようなものであ
り、例えば光束を１００％透過させるＮＤフィルター３
１ａと様々な透過率をもつ複数のＮＤフィルター３１ａ
〜３１ｈを基板上にターレット式に設けて構成してい
る。
３により分割された２つの光束の光路中に切替え可能な
ＮＤフィルター板３１，３２を設けたものである。ＮＤ
フィルター板３１，３２は図７に示したようなものであ
り、例えば光束を１００％透過させるＮＤフィルター３
１ａと様々な透過率をもつ複数のＮＤフィルター３１ａ
〜３１ｈを基板上にターレット式に設けて構成してい
る。
【００４７】ＮＤフィルター３１ａを透過率１００％，
ＮＤフィルター３１ｂを透過率９５％というように各光
路中に所望のＮＤフィルターを挿入することにより、第
１偏光ビームスプリッター３により分割された２つの光
束の光量費を調整している。
ＮＤフィルター３１ｂを透過率９５％というように各光
路中に所望のＮＤフィルターを挿入することにより、第
１偏光ビームスプリッター３により分割された２つの光
束の光量費を調整している。
【００４８】本実施例の場合、光源１からの光束が全く
無偏光の場合においても有効である。又、ＮＤフィルタ
ー板を第２，第３ビームスプリッター６ａ，６ｂにより
分割された４光束の光路中に配置し、直接４光束の光量
比を調整してもよい。
無偏光の場合においても有効である。又、ＮＤフィルタ
ー板を第２，第３ビームスプリッター６ａ，６ｂにより
分割された４光束の光路中に配置し、直接４光束の光量
比を調整してもよい。
【００４９】図８は本発明に係る光学手段の実施例３の
要部概略図である。
要部概略図である。
【００５０】本実施例は光源１が全く無偏光、もしくは
極めて偏光度の小さい光束を射出する場合である。
極めて偏光度の小さい光束を射出する場合である。
【００５１】図中、４１は消光比の小さい第１偏光ビー
ムスプリッターであり、光源１からの光束が第１偏光ビ
ームスプリッター４１を通過することにより、ほぼ完全
に２つの直交した直線偏光の光に分けられる。４２ａ，
４２ｂ，４２ｃは各々固定されたλ／４板であり、第１
偏光ビームスプリッターを通過してきた直線偏光光を円
偏光光に変換するように設定されている。４２ｄ，４２
ｅは設定可変な調整部材としてのλ／４板であり、第
２，第３ビームスプリッター６ａ，６ｂによる光束の分
割比（光束ｂ1 ：光束ｂ2 及び光束ｂ3 ：光束ｂ4 ）を
調整する為のものである。
ムスプリッターであり、光源１からの光束が第１偏光ビ
ームスプリッター４１を通過することにより、ほぼ完全
に２つの直交した直線偏光の光に分けられる。４２ａ，
４２ｂ，４２ｃは各々固定されたλ／４板であり、第１
偏光ビームスプリッターを通過してきた直線偏光光を円
偏光光に変換するように設定されている。４２ｄ，４２
ｅは設定可変な調整部材としてのλ／４板であり、第
２，第３ビームスプリッター６ａ，６ｂによる光束の分
割比（光束ｂ1 ：光束ｂ2 及び光束ｂ3 ：光束ｂ4 ）を
調整する為のものである。
【００５２】４３，４４は反射率を変えることのできる
複数のハーフミラーを有するハーフミラー部材であり、
図９のＮＤフィルター板と同じような構成を持つ。
複数のハーフミラーを有するハーフミラー部材であり、
図９のＮＤフィルター板と同じような構成を持つ。
【００５３】今、ハーフミラー部材４３，４４の無調整
のとき（ハーフミラー部材４３，４４内の光軸上のハー
フミラーの透過率が共に１００％のとき）、光束ｂ1 ＋
光束ｂ2 の光量が１００、光束ｂ3 ＋光束ｂ4 の光量が
８０のときに双方の光量を等しくしたいとする。このと
きハーフミラー部材４３を透過率９０％、反射率１０％
のハーフミラーに切り替えると両者の光量が等しくな
る。
のとき（ハーフミラー部材４３，４４内の光軸上のハー
フミラーの透過率が共に１００％のとき）、光束ｂ1 ＋
光束ｂ2 の光量が１００、光束ｂ3 ＋光束ｂ4 の光量が
８０のときに双方の光量を等しくしたいとする。このと
きハーフミラー部材４３を透過率９０％、反射率１０％
のハーフミラーに切り替えると両者の光量が等しくな
る。
【００５４】以下、このときの原理を説明する。偏光ビ
ームスプリッター４１は分割面に対してＰ偏光光を透
過、Ｓ偏光光を反射するものとする。光源１からの光束
は偏光ビームスプリッター４１を通過することにより９
０％の透過光（Ｐ偏光光）と１０％の反射光（Ｓ偏光
光）に分割される。９０％の透過光（Ｐ偏光光）はλ／
４板４２ｂを通過することにより円偏光光に変換され
る。
ームスプリッター４１は分割面に対してＰ偏光光を透
過、Ｓ偏光光を反射するものとする。光源１からの光束
は偏光ビームスプリッター４１を通過することにより９
０％の透過光（Ｐ偏光光）と１０％の反射光（Ｓ偏光
光）に分割される。９０％の透過光（Ｐ偏光光）はλ／
４板４２ｂを通過することにより円偏光光に変換され
る。
【００５５】この光のうちハーフミラー４３によって反
射された１０％の光束は、再びλ／４板４２ｂを通過し
Ｓ偏光光に変換される。この光は偏光ビームスプリッタ
ー４１により反射され、λ／４板４２ａを介してミラー
４４により反射され、再び偏光ビームスプリッター４１
に入射するときにはＰ偏光となり、反射されずにミラー
４の方向（ｂ3 ，ｂ4 の方）へ指向される。
射された１０％の光束は、再びλ／４板４２ｂを通過し
Ｓ偏光光に変換される。この光は偏光ビームスプリッタ
ー４１により反射され、λ／４板４２ａを介してミラー
４４により反射され、再び偏光ビームスプリッター４１
に入射するときにはＰ偏光となり、反射されずにミラー
４の方向（ｂ3 ，ｂ4 の方）へ指向される。
【００５６】そして１０％の光束はλ／４板４２ｃを通
り、ハーフミラー部４４に入射する。これにより光束
（ｂ1 ＋ｂ2 ）の光量が９０、光束（ｂ3 ＋ｂ4 ）の光
量が９０となり、双方は一致する。
り、ハーフミラー部４４に入射する。これにより光束
（ｂ1 ＋ｂ2 ）の光量が９０、光束（ｂ3 ＋ｂ4 ）の光
量が９０となり、双方は一致する。
【００５７】本実施例では以上のような原理により、光
量のロス無しに複数の光束の光量を調整している。
量のロス無しに複数の光束の光量を調整している。
【００５８】
【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を設
定することにより、投影露光装置において照明装置の一
部を構成するオプティカルインテグレータの入射面上の
複数の光束に基づく照度分布を任意に調整できるように
し、これにより被照射面上の照度分布を任意に調整し、
高い解像度のパターン像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
達成している。
定することにより、投影露光装置において照明装置の一
部を構成するオプティカルインテグレータの入射面上の
複数の光束に基づく照度分布を任意に調整できるように
し、これにより被照射面上の照度分布を任意に調整し、
高い解像度のパターン像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
達成している。
【００５９】この他本発明によれば、光源からの光束の
偏光状態を変えることにより、もしくは減光手段を用い
ることにより、分割する光束の光量比を制御し、有効光
源の強度分布を制御することが可能であり、有効光源の
非対称性を原因とする結像性能の劣化を防ぐことがで
き、良好な結像性能を得ることができる。
偏光状態を変えることにより、もしくは減光手段を用い
ることにより、分割する光束の光量比を制御し、有効光
源の強度分布を制御することが可能であり、有効光源の
非対称性を原因とする結像性能の劣化を防ぐことがで
き、良好な結像性能を得ることができる。
【図１】 本発明の実施例１の要部概略図
【図２】 図１の一部分の説明図
【図３】 図２の各位置における光束の偏光状態の説明
図
図
【図４】 図１のオプティカルインテグレータの射出面
上の光束の説明図
上の光束の説明図
【図５】 図１のオプティカルインテグレータの射出面
上の光束の説明図
上の光束の説明図
【図６】 本発明に係る光学手段の実施例２の要部概略
図
図
【図７】 図６の一部分の説明図
【図８】 本発明に係る光学手段の実施例３の要部概略
図
図
【図９】 従来の投影露光装置の要部概略図
【図１０】 図９の一部分の説明図
１ 光源 １ａ ビーム整形光学系 ２，５ａ，５ｂ 調整部材 ３，６ａ，６ｂ 偏光ビームスプリッター １０ オプティカルインテグレータ １２ レチクル １３ 投影光学系 １４ ウエハ ２０ 光学手段 ２１ ハーフミラー ２２ ピンホール ２３ 光検出器
Claims (6)
- 【請求項１】 光源からの光束を光学手段でインコヒー
レントな複数の光束に振幅分割し、該複数の光束をオプ
ティカルインテグレータを介して複数の２次光源を形成
し、該複数の２次光源からの光束を集光レンズにより集
光して被照射面を照射する際、該光学手段は複数の光束
の各々の相対光量を独立に調整する調整部材を有してい
ることを特徴とする照明装置。 - 【請求項２】 光源からの光束を光学手段によりインコ
ヒーレントな複数の光束に振幅分割し、該複数の光束を
オプティカルインテグレータを介して複数の２次光源を
形成し、該複数の２次光源からの光束を集光レンズで集
光して被照射面上のパターンを照明し、該パターンを投
影光学系により基板面上に投影露光する際、該光学手段
は複数の光束の各々の相対光量を独立に調整する調整部
材を有していることを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項３】 前記光学手段は入射光束を所定の偏光特
性を有する２つの光束に分割する第１偏光ビームスプリ
ッターと、該第１偏光ビームスプリッターからの２つの
光束を更に２つの光束に分割する第２，第３偏光ビーム
スプリッターとを有していることを特徴とする請求項２
の投影露光装置。 - 【請求項４】 前記調整部材は前記第１，第２，第３偏
光ビームスプリッターの前方に配置した回動可能な位相
素子より成っていることを特徴とする請求項３の投影露
光装置。 - 【請求項５】 前記調整部材は前記第１偏光ビームスプ
リッターで分割した２つの光束のうち一方の光束の光路
中に減光量が一定又は可変の固定又は着脱可能な減光部
材を有していることを特徴とする請求項３の投影露光装
置。 - 【請求項６】 前記減光部材はＮＤフィルター又はハー
フミラーから成ることを特徴とする請求項５の投影露光
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4360795A JPH06204121A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 照明装置及びそれを用いた投影露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4360795A JPH06204121A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 照明装置及びそれを用いた投影露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06204121A true JPH06204121A (ja) | 1994-07-22 |
Family
ID=18470956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4360795A Pending JPH06204121A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 照明装置及びそれを用いた投影露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06204121A (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11317348A (ja) * | 1998-04-30 | 1999-11-16 | Canon Inc | 投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 |
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| US9891539B2 (en) | 2005-05-12 | 2018-02-13 | Nikon Corporation | Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method |
| US10101666B2 (en) | 2007-10-12 | 2018-10-16 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
-
1992
- 1992-12-28 JP JP4360795A patent/JPH06204121A/ja active Pending
Cited By (35)
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