JPH07192988A - 照明光学装置 - Google Patents
照明光学装置Info
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- JPH07192988A JPH07192988A JP5331190A JP33119093A JPH07192988A JP H07192988 A JPH07192988 A JP H07192988A JP 5331190 A JP5331190 A JP 5331190A JP 33119093 A JP33119093 A JP 33119093A JP H07192988 A JPH07192988 A JP H07192988A
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- Japan
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- illuminance
- illumination
- light source
- diaphragm
- light
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Classifications
-
- 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
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
- G03F7/70558—Dose control, i.e. achievement of a desired dose
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B27/00—Photographic printing apparatus
- G03B27/32—Projection printing apparatus, e.g. enlarger, copying camera
- G03B27/52—Details
- G03B27/54—Lamp housings; Illuminating means
-
- 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
- G03F7/70091—Illumination 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]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 複数の切り換え可能な照明系開口絞り（σ絞
り）を有する照明光学装置において、σ絞りの形状を切
り換えた場合でも、被照明体上での照度を常に照度上限
値内で、且つ高く設定する。 【構成】 σ絞りとして絞り１８又は１９を使用して、
水銀ランプへの入力電力Ｐを許容電力Ｐmax とすると、
水銀ランプの点灯時間の初期にはウエハ上の照度Ｅは曲
線４０Ｅ’又は４１Ｅ’で示すように上限値Ｅmax を超
える。そこで、絞り１８又は１９を使用したときには、
その入力電力Ｐをそれぞれ曲線４６Ｐ又は４５Ｐで示す
ように許容電力Ｐmax より小さくし、ウエハ上での照度
Ｅを上限値Ｅmax に設定する。
り）を有する照明光学装置において、σ絞りの形状を切
り換えた場合でも、被照明体上での照度を常に照度上限
値内で、且つ高く設定する。 【構成】 σ絞りとして絞り１８又は１９を使用して、
水銀ランプへの入力電力Ｐを許容電力Ｐmax とすると、
水銀ランプの点灯時間の初期にはウエハ上の照度Ｅは曲
線４０Ｅ’又は４１Ｅ’で示すように上限値Ｅmax を超
える。そこで、絞り１８又は１９を使用したときには、
その入力電力Ｐをそれぞれ曲線４６Ｐ又は４５Ｐで示す
ように許容電力Ｐmax より小さくし、ウエハ上での照度
Ｅを上限値Ｅmax に設定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子等を
製造するためのリソグラフィ工程において使用される露
光装置の照明系に適用して好適な照明光学装置に関す
る。
製造するためのリソグラフィ工程において使用される露
光装置の照明系に適用して好適な照明光学装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に半導体素子又は液晶表示素子等を
製造する際に用いられる露光装置は、所定のパターンが
形成されたレチクル又はマスクと呼ばれる原版を均一な
照度の照明光（露光光）で照明し、この原版のパターン
をフォトレジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレ
ート等）上に転写する機能を有している。そのため、露
光装置においては、高輝度で且つフォトレジストの感光
特性に合致した波長特性を持つ照明光を供給することが
重要であり、露光光源としてショートアーク型（超高
圧）の水銀ランプ（Ｈｇランプ、Ｘｅ−Ｈｇランプ等）
が採用されている。
製造する際に用いられる露光装置は、所定のパターンが
形成されたレチクル又はマスクと呼ばれる原版を均一な
照度の照明光（露光光）で照明し、この原版のパターン
をフォトレジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレ
ート等）上に転写する機能を有している。そのため、露
光装置においては、高輝度で且つフォトレジストの感光
特性に合致した波長特性を持つ照明光を供給することが
重要であり、露光光源としてショートアーク型（超高
圧）の水銀ランプ（Ｈｇランプ、Ｘｅ−Ｈｇランプ等）
が採用されている。
【０００３】このようなショートアーク型（超高圧）の
水銀ランプを露光光源とする露光装置においては、一般
に、その水銀ランプからの照明光をほぼ平行光束にする
インプットレンズと、そのほぼ平行な光束から多数の光
源像を形成するオプティカル・インテグレータと、それ
ら多数の光源像の内の所定の領域を選択する照明系開口
絞り（以下、「σ絞り」呼ぶ）と、このσ絞りを通過し
た光をほぼ平行光束にしてレチクルに照射するコンデン
サーレンズと、を有する照明光学系が備えられている。
水銀ランプを露光光源とする露光装置においては、一般
に、その水銀ランプからの照明光をほぼ平行光束にする
インプットレンズと、そのほぼ平行な光束から多数の光
源像を形成するオプティカル・インテグレータと、それ
ら多数の光源像の内の所定の領域を選択する照明系開口
絞り（以下、「σ絞り」呼ぶ）と、このσ絞りを通過し
た光をほぼ平行光束にしてレチクルに照射するコンデン
サーレンズと、を有する照明光学系が備えられている。
【０００４】この場合、σ絞りの開口形状により、照明
光のコヒーレンシィファクタ（所謂σ値）が決定され
る。例えば、σ＝０の照明は、コヒーレント照明、０＜
σ＜１はパーシャルコヒーレント照明、σ＝１の照明は
インコヒーレント照明であり、σ値の設定により、ウエ
ハ上に露光されるレチクルのパターンの解像度、及び焦
点深度が任意に選択できる。
光のコヒーレンシィファクタ（所謂σ値）が決定され
る。例えば、σ＝０の照明は、コヒーレント照明、０＜
σ＜１はパーシャルコヒーレント照明、σ＝１の照明は
インコヒーレント照明であり、σ値の設定により、ウエ
ハ上に露光されるレチクルのパターンの解像度、及び焦
点深度が任意に選択できる。
【０００５】通常、照明条件を決定するσ絞りは１つに
固定されているが、最近ではパターンの解像度や露光工
程で必要とされる焦点深度など様々な条件に対応するた
め、例えば特開昭５９−１５５８４３号公報に開示され
ているように、種々の開口形状のσ絞りを切り換えるこ
とができる機構も開発されている。ところで、上記の如
きショートアーク型（超高圧）水銀ランプには寿命があ
り、入力電力が一定の場合には、光出力の相対強度が次
第に低下していくことが知られている。
固定されているが、最近ではパターンの解像度や露光工
程で必要とされる焦点深度など様々な条件に対応するた
め、例えば特開昭５９−１５５８４３号公報に開示され
ているように、種々の開口形状のσ絞りを切り換えるこ
とができる機構も開発されている。ところで、上記の如
きショートアーク型（超高圧）水銀ランプには寿命があ
り、入力電力が一定の場合には、光出力の相対強度が次
第に低下していくことが知られている。
【０００６】図８は、水銀ランプに対する入力電力を一
定とした場合の、水銀ランプの発光時間の積算値（以
下、「点灯時間」という）に対するウエハ上での照度の
関係を示し、この図８において、横軸は点灯時間ｔ、縦
軸は、ウエハ上での照度Ｅ、及び水銀ランプに対する入
力電力Ｐである。また、直線３２Ｐが点灯時間ｔと入力
電力Ｐとの関係を示し、曲線３１Ｅが点灯時間ｔと照度
Ｅとの関係を示す。以下の図面においても、添字Ｅが付
された直線又は曲線（例えば３１Ｅ）が照度Ｅを示し、
添字Ｐが付された直線又は曲線（例えば３２Ｐ）が入力
電力Ｐに対応する。図８に示すように、入力電力Ｐを直
線３２Ｐのように一定にしておくと、ウエハ上での照度
（Ｅ）が曲線３１Ｅのように減衰し、相対強度が次第に
低下していくことが知られている。この光出力の減衰
は、点灯時間と共に微量飛散物が水銀ランプのバルブ内
壁に付着し、有効放射量を減少させるために起こるもの
で、減衰の仕方はその電極の摩耗、熱歪の蓄積などによ
り決まる。
定とした場合の、水銀ランプの発光時間の積算値（以
下、「点灯時間」という）に対するウエハ上での照度の
関係を示し、この図８において、横軸は点灯時間ｔ、縦
軸は、ウエハ上での照度Ｅ、及び水銀ランプに対する入
力電力Ｐである。また、直線３２Ｐが点灯時間ｔと入力
電力Ｐとの関係を示し、曲線３１Ｅが点灯時間ｔと照度
Ｅとの関係を示す。以下の図面においても、添字Ｅが付
された直線又は曲線（例えば３１Ｅ）が照度Ｅを示し、
添字Ｐが付された直線又は曲線（例えば３２Ｐ）が入力
電力Ｐに対応する。図８に示すように、入力電力Ｐを直
線３２Ｐのように一定にしておくと、ウエハ上での照度
（Ｅ）が曲線３１Ｅのように減衰し、相対強度が次第に
低下していくことが知られている。この光出力の減衰
は、点灯時間と共に微量飛散物が水銀ランプのバルブ内
壁に付着し、有効放射量を減少させるために起こるもの
で、減衰の仕方はその電極の摩耗、熱歪の蓄積などによ
り決まる。
【０００７】このように、その水銀ランプを光源とする
照明光学系を用いた露光装置では、或る一定の波長の照
明光の光出力が時間と共に減衰し、ウエハ上での照度が
低下する。そこで、従来は１つの対策として、水銀ラン
プの点灯時間に応じて、逆に焼付時間を長くしていくこ
とにより、ウエハ上に照射される照明光の積算露光エネ
ルギーが一定値になるようにしていた。
照明光学系を用いた露光装置では、或る一定の波長の照
明光の光出力が時間と共に減衰し、ウエハ上での照度が
低下する。そこで、従来は１つの対策として、水銀ラン
プの点灯時間に応じて、逆に焼付時間を長くしていくこ
とにより、ウエハ上に照射される照明光の積算露光エネ
ルギーが一定値になるようにしていた。
【０００８】これに対して、水銀ランプの光出力が入力
電力にほぼ比例して変化することを利用し、図９の曲線
３４Ｐで示すように、水銀ランプの点燈開始時（ｔ＝
０）に入力電力Ｐを低く設定しておき、点灯時間ｔと共
にウエハ上での照度Ｅが減少した分を補うように入力電
力Ｐを上げることで、直線３３Ｅで示すようにウエハ上
での照度Ｅを一定に維持する方法も一部で実施されてい
た。この方法によれば、水銀ランプの点灯時間に依ら
ず、ウエハに対する焼付時間をほぼ一定にできる。
電力にほぼ比例して変化することを利用し、図９の曲線
３４Ｐで示すように、水銀ランプの点燈開始時（ｔ＝
０）に入力電力Ｐを低く設定しておき、点灯時間ｔと共
にウエハ上での照度Ｅが減少した分を補うように入力電
力Ｐを上げることで、直線３３Ｅで示すようにウエハ上
での照度Ｅを一定に維持する方法も一部で実施されてい
た。この方法によれば、水銀ランプの点灯時間に依ら
ず、ウエハに対する焼付時間をほぼ一定にできる。
【０００９】また、例えば投影露光装置においては、投
影光学系を照明光が通過すると、熱の蓄積により投影光
学系の像面位置（フォーカス位置）や像面湾曲やコマ収
差等が変動するため、そのような結像特性の変動量が所
定範囲内に収まるように、ウエハに対する照度Ｅの上限
値Ｅmax が設定されていることがある。また、水銀ラン
プの入力電力Ｐにも、一般に許容電力Ｐmax があり、入
力電力Ｐは通常その許容電力Ｐmax 以下で使用される。
影光学系を照明光が通過すると、熱の蓄積により投影光
学系の像面位置（フォーカス位置）や像面湾曲やコマ収
差等が変動するため、そのような結像特性の変動量が所
定範囲内に収まるように、ウエハに対する照度Ｅの上限
値Ｅmax が設定されていることがある。また、水銀ラン
プの入力電力Ｐにも、一般に許容電力Ｐmax があり、入
力電力Ｐは通常その許容電力Ｐmax 以下で使用される。
【００１０】図１０は、そのようにウエハに対する照度
Ｅに上限値Ｅmax が設定されている場合を示し、直線３
５Ｅは照度Ｅが上限値Ｅmax となる直線であり、直線３
８Ｐは、入力電力Ｐが許容電力Ｐmax となる直線であ
る。この場合、点灯時間の最初（ｔ＝０）から、入力電
力Ｐを許容電力Ｐmax とすると、点線の曲線３６Ｅ’で
示すように、ウエハ上での照度Ｅが上限値Ｅmax を超え
てしまう。そこで、上述ような水銀ランプの光出力と入
力電力との関係を利用し、点灯時間の初期では曲線３７
Ｐで示すように、水銀ランプに対する入力電力Ｐを許容
電力Ｐmax より小さくして、照度Ｅを上限値Ｅmax に設
定し、曲線３７Ｐが直線３８Ｐと交差した時点ｔ3 か
ら、入力電力Ｐを許容電力Ｐmax に設定する方法も検討
されていた。この方法では、時点ｔ3 からは照度Ｅは曲
線３６Ｅで示すように上限値Ｅmax から次第に低下す
る。これ以外に、点灯時間の最初から入力電力Ｐを許容
電力Ｐma x として、水銀ランプからの照明光の光量をＮ
Ｄフィルタや金網等で一律に低下させて、ウエハ上での
照度Ｅを上限値Ｅmax 以下にする手法も知られている。
Ｅに上限値Ｅmax が設定されている場合を示し、直線３
５Ｅは照度Ｅが上限値Ｅmax となる直線であり、直線３
８Ｐは、入力電力Ｐが許容電力Ｐmax となる直線であ
る。この場合、点灯時間の最初（ｔ＝０）から、入力電
力Ｐを許容電力Ｐmax とすると、点線の曲線３６Ｅ’で
示すように、ウエハ上での照度Ｅが上限値Ｅmax を超え
てしまう。そこで、上述ような水銀ランプの光出力と入
力電力との関係を利用し、点灯時間の初期では曲線３７
Ｐで示すように、水銀ランプに対する入力電力Ｐを許容
電力Ｐmax より小さくして、照度Ｅを上限値Ｅmax に設
定し、曲線３７Ｐが直線３８Ｐと交差した時点ｔ3 か
ら、入力電力Ｐを許容電力Ｐmax に設定する方法も検討
されていた。この方法では、時点ｔ3 からは照度Ｅは曲
線３６Ｅで示すように上限値Ｅmax から次第に低下す
る。これ以外に、点灯時間の最初から入力電力Ｐを許容
電力Ｐma x として、水銀ランプからの照明光の光量をＮ
Ｄフィルタや金網等で一律に低下させて、ウエハ上での
照度Ｅを上限値Ｅmax 以下にする手法も知られている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】最近、光学設計の進歩
により、照明光学系内のσ絞りの形状を種々に変形させ
て、投影像の解像度及び焦点深度を改善する所謂変形光
源法（例えば特開平４−２２５３５８号公報参照）や、
位相シフタを付加したレチクルを使用して投影像の解像
度等を改善する所謂位相シフトマスク法（特公平６２−
５０８１１号公報参照）等が実用化されつつある。この
ような変形光源法や、位相シフトマスク法等を切り換え
て使用する場合、照明光学系内には開口形状が異なる複
数のσ絞りを備える必要がある。
により、照明光学系内のσ絞りの形状を種々に変形させ
て、投影像の解像度及び焦点深度を改善する所謂変形光
源法（例えば特開平４−２２５３５８号公報参照）や、
位相シフタを付加したレチクルを使用して投影像の解像
度等を改善する所謂位相シフトマスク法（特公平６２−
５０８１１号公報参照）等が実用化されつつある。この
ような変形光源法や、位相シフトマスク法等を切り換え
て使用する場合、照明光学系内には開口形状が異なる複
数のσ絞りを備える必要がある。
【００１２】しかしながら、このように複数のσ絞りを
備えた場合、それぞれのσ絞りを用いた場合のウエハ上
での照度が元々一定ではない。そのため、或る特定のσ
絞りを使用した場合における水銀ランプの入力電力を、
例えば図９に示す制御方法に従って、ウエハ上での照度
Ｅが一定となるような特性で調整したとしても、他のσ
絞りに切り換えるとウエハ上での照度Ｅが変わってしま
い、焼付時間を変更する必要が生じて、制御が複雑化す
るという不都合がある。また、ウエハ上での照度が変わ
ってしまうだけでなく、例えば最もウエハ上での照度が
高くなるσ絞りに対して、水銀ランプへの入力電力Ｐを
低めに設定すると、その他のσ絞りを使用した場合にウ
エハ上での照度が低下して、露光時間を長くすることに
より、結果としてスループットが低下するという不都合
があった。
備えた場合、それぞれのσ絞りを用いた場合のウエハ上
での照度が元々一定ではない。そのため、或る特定のσ
絞りを使用した場合における水銀ランプの入力電力を、
例えば図９に示す制御方法に従って、ウエハ上での照度
Ｅが一定となるような特性で調整したとしても、他のσ
絞りに切り換えるとウエハ上での照度Ｅが変わってしま
い、焼付時間を変更する必要が生じて、制御が複雑化す
るという不都合がある。また、ウエハ上での照度が変わ
ってしまうだけでなく、例えば最もウエハ上での照度が
高くなるσ絞りに対して、水銀ランプへの入力電力Ｐを
低めに設定すると、その他のσ絞りを使用した場合にウ
エハ上での照度が低下して、露光時間を長くすることに
より、結果としてスループットが低下するという不都合
があった。
【００１３】本発明は斯かる点に鑑み、照明条件を複数
の状態に設定できる手段、例えば複数の切り換え可能な
照明系開口絞り（σ絞り）を有する照明光学装置におい
て、σ絞りの形状等の照明条件を切り換えた場合でも、
被照明体上での照度を常に照度上限値内で、且つ高く設
定できるようにすることを目的とする。
の状態に設定できる手段、例えば複数の切り換え可能な
照明系開口絞り（σ絞り）を有する照明光学装置におい
て、σ絞りの形状等の照明条件を切り換えた場合でも、
被照明体上での照度を常に照度上限値内で、且つ高く設
定できるようにすることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明による照明光学装
置は、例えば図１及び図２に示すように、光源（１）
と、この光源（１）から射出される照明光で被照明体
（９）をほぼ均一な照度で照明する照明光学系（２〜
８）とを有する照明光学装置において、被照明体（９）
上での照明光の照明状態を変化させる照明状態可変手段
（１５，１６）と、この照明状態可変手段により設定さ
れる照明光の照明状態（開口数、照度等）に応じて、光
源（１）に供給する電力を制御する電力制御手段（１
７）とを設けたものである。
置は、例えば図１及び図２に示すように、光源（１）
と、この光源（１）から射出される照明光で被照明体
（９）をほぼ均一な照度で照明する照明光学系（２〜
８）とを有する照明光学装置において、被照明体（９）
上での照明光の照明状態を変化させる照明状態可変手段
（１５，１６）と、この照明状態可変手段により設定さ
れる照明光の照明状態（開口数、照度等）に応じて、光
源（１）に供給する電力を制御する電力制御手段（１
７）とを設けたものである。
【００１５】この場合、照明状態可変手段（１５）の一
例は、被照明体（９）に対するフーリエ変換面上でそれ
ぞれその照明光を制限する複数の開口絞り（σ絞り）
（１８〜２１）を有する可変開口絞り手段であり、この
場合、その可変開口絞り手段により設定されるその照明
光の照明状態に応じて、電力制御手段（１７）から光源
（１）に供給する電力を制御することが望ましい。ま
た、電力制御手段（１７）は、光源（１）の許容入力電
力以下で、且つ被照明体（９）上での照明光の照度が所
定の上限値を超えないように光源（１）に供給する電力
を制御することが望ましい。
例は、被照明体（９）に対するフーリエ変換面上でそれ
ぞれその照明光を制限する複数の開口絞り（σ絞り）
（１８〜２１）を有する可変開口絞り手段であり、この
場合、その可変開口絞り手段により設定されるその照明
光の照明状態に応じて、電力制御手段（１７）から光源
（１）に供給する電力を制御することが望ましい。ま
た、電力制御手段（１７）は、光源（１）の許容入力電
力以下で、且つ被照明体（９）上での照明光の照度が所
定の上限値を超えないように光源（１）に供給する電力
を制御することが望ましい。
【００１６】また、照明状態可変手段（１５）が、複数
の開口絞り（１８〜２１）を有する可変開口絞り手段で
ある場合、その可変開口絞り手段の複数の開口絞り（１
８〜２１）でそれぞれその照明光を制限した場合に、被
照明体（９）上での照度が一定になるように、電力制御
手段（１７）は光源（１）に供給する電力を制御するこ
とが望ましい。
の開口絞り（１８〜２１）を有する可変開口絞り手段で
ある場合、その可変開口絞り手段の複数の開口絞り（１
８〜２１）でそれぞれその照明光を制限した場合に、被
照明体（９）上での照度が一定になるように、電力制御
手段（１７）は光源（１）に供給する電力を制御するこ
とが望ましい。
【００１７】
【作用】斯かる本発明によれば、照明状態可変手段（１
５）により照明光の照明状態（開口数等）が変化した場
合、例えば開口数が小さくなって被照明体上での照度が
低下したときには、光源（１）に供給する電力を高く
し、逆に開口数が大きくなり被照明体上での照度が高く
なったときには、照度が例えば所定の上限値以下になる
ように光源（１）に供給する電力を低くする。これによ
り、照明状態が変化しても、被照明体上での照度が高く
且つほぼ一定に維持される。また、照明状態可変手段
が、例えば図２に示すように複数の開口絞り（１８〜２
１）を有する可変開口絞り手段である場合、複数の開口
絞り（１８〜２１）を切り換えると、開口部の面積が異
なるため、被照明体上での照度が変化する。そこで、例
えば開口の面積が最小の開口絞り（２１）を使用した場
合で、且つ被照明体上での照度が所定の上限値以下の最
大値になるときの照度を基準として、他の開口絞り（１
８〜２０）を使用した場合の照度をその基準にほぼ合わ
せる。これにより、開口絞り（１８〜２１）を切り換え
た場合でも、被照明体上での照度が高く且つほぼ一定に
維持される。
５）により照明光の照明状態（開口数等）が変化した場
合、例えば開口数が小さくなって被照明体上での照度が
低下したときには、光源（１）に供給する電力を高く
し、逆に開口数が大きくなり被照明体上での照度が高く
なったときには、照度が例えば所定の上限値以下になる
ように光源（１）に供給する電力を低くする。これによ
り、照明状態が変化しても、被照明体上での照度が高く
且つほぼ一定に維持される。また、照明状態可変手段
が、例えば図２に示すように複数の開口絞り（１８〜２
１）を有する可変開口絞り手段である場合、複数の開口
絞り（１８〜２１）を切り換えると、開口部の面積が異
なるため、被照明体上での照度が変化する。そこで、例
えば開口の面積が最小の開口絞り（２１）を使用した場
合で、且つ被照明体上での照度が所定の上限値以下の最
大値になるときの照度を基準として、他の開口絞り（１
８〜２０）を使用した場合の照度をその基準にほぼ合わ
せる。これにより、開口絞り（１８〜２１）を切り換え
た場合でも、被照明体上での照度が高く且つほぼ一定に
維持される。
【００１８】また、例えば本発明の照明光学装置を投影
露光装置に適用したような場合には、被照明体（９）に
対する照度の上限値の他に、光源（１）に対する入力電
力にも許容電力が定まっている。この場合には、電力制
御手段（１７）は、光源（１）の許容入力電力以下で、
且つ被照明体（９）上での照明光の照度が所定の上限値
を超えないように光源（１）に供給する電力を制御する
必要がある。これにより、光源（１）の寿命が伸びる。
露光装置に適用したような場合には、被照明体（９）に
対する照度の上限値の他に、光源（１）に対する入力電
力にも許容電力が定まっている。この場合には、電力制
御手段（１７）は、光源（１）の許容入力電力以下で、
且つ被照明体（９）上での照明光の照度が所定の上限値
を超えないように光源（１）に供給する電力を制御する
必要がある。これにより、光源（１）の寿命が伸びる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明による照明光学装置の一実施例
につき図１〜図６を参照して説明する。本実施例は、投
影露光装置の照明系に本発明を適用したものである。図
１は本実施例の投影露光装置の概略構成を示し、この図
１において、ショートアーク型の水銀ランプ１からの光
束は楕円鏡２で集光されミラー３により反射された後、
コレクターレンズ４によってほぼ平行な光束に変換され
て、波長選択フィルタ５に入射する。
につき図１〜図６を参照して説明する。本実施例は、投
影露光装置の照明系に本発明を適用したものである。図
１は本実施例の投影露光装置の概略構成を示し、この図
１において、ショートアーク型の水銀ランプ１からの光
束は楕円鏡２で集光されミラー３により反射された後、
コレクターレンズ４によってほぼ平行な光束に変換され
て、波長選択フィルタ５に入射する。
【００２０】波長選択フィルタ５を透過した光束、即ち
縮小投影光学系１０の色消し範囲に合わせて選択された
所定波長域の光束は、フライアイレンズからなる多光束
発生用光学素子（以下「フライアイ・インテグレータ」
と呼ぶ）６に入射する。このフライアイ・インテグレー
タ６の入射面（前側焦点面）は、コンデンサーレンズ８
によってレチクル９のパターン形成面に共役に設定さ
れ、そのフライアイ・インテグレータ６の入射面は、縮
小投影光学系１０を介してウエハ１２の露光面とも共役
に設定されている。
縮小投影光学系１０の色消し範囲に合わせて選択された
所定波長域の光束は、フライアイレンズからなる多光束
発生用光学素子（以下「フライアイ・インテグレータ」
と呼ぶ）６に入射する。このフライアイ・インテグレー
タ６の入射面（前側焦点面）は、コンデンサーレンズ８
によってレチクル９のパターン形成面に共役に設定さ
れ、そのフライアイ・インテグレータ６の入射面は、縮
小投影光学系１０を介してウエハ１２の露光面とも共役
に設定されている。
【００２１】また、フライアイ・インテグレータ６の射
出面には照明条件を設定するための可変の照明系開口絞
り（以下、「可変σ絞り」と呼ぶ）１５が配置され、こ
の可変σ絞り１５の配置面には、フライアイ・インテグ
レータ６による多数の２次光源像からなる実質的な面光
源が形成される。可変σ絞り１５内の開口からの照明光
ＩＬが、ミラー７及びコンデンサーレンズ８を介して重
畳的にレチクル９のパターン形成面上のパターン領域を
均一な照度で照明する。そして、照明光ＩＬのもとで、
レチクル９上のパターン像が縮小投影光学系１０を介し
てフォトレジストが塗布されたウエハ１２上の各ショッ
ト領域に投影露光される。
出面には照明条件を設定するための可変の照明系開口絞
り（以下、「可変σ絞り」と呼ぶ）１５が配置され、こ
の可変σ絞り１５の配置面には、フライアイ・インテグ
レータ６による多数の２次光源像からなる実質的な面光
源が形成される。可変σ絞り１５内の開口からの照明光
ＩＬが、ミラー７及びコンデンサーレンズ８を介して重
畳的にレチクル９のパターン形成面上のパターン領域を
均一な照度で照明する。そして、照明光ＩＬのもとで、
レチクル９上のパターン像が縮小投影光学系１０を介し
てフォトレジストが塗布されたウエハ１２上の各ショッ
ト領域に投影露光される。
【００２２】この際に、可変σ絞り１５の開口内の面光
源の像が、縮小投影光学系１０の入射瞳面１１上に形成
され、所謂ケーラー照明が実現されている。また、ウエ
ハ１２はウエハステージ１３上に保持され、ウエハステ
ージ１３は、縮小投影光学系１０の光軸方向、及びこの
光軸に垂直な平面内でウエハの位置決めを行う。ウエハ
ステージ１３の動作は、装置全体の動作を制御するコン
トローラ１４により制御される。また、コントローラ１
４は、駆動装置１６を介して可変σ絞り１５内の所望の
絞りをフライアイ・インテグレータ６の射出面に設定す
ると共に、電源１７を介して水銀ランプ１に供給する電
力を制御する。また、ウエハステージ１３上には、光電
変換素子よりなる照度計センサ２３が設置され、照度計
センサ２３の出力信号がコントローラ１４に供給されて
いる。
源の像が、縮小投影光学系１０の入射瞳面１１上に形成
され、所謂ケーラー照明が実現されている。また、ウエ
ハ１２はウエハステージ１３上に保持され、ウエハステ
ージ１３は、縮小投影光学系１０の光軸方向、及びこの
光軸に垂直な平面内でウエハの位置決めを行う。ウエハ
ステージ１３の動作は、装置全体の動作を制御するコン
トローラ１４により制御される。また、コントローラ１
４は、駆動装置１６を介して可変σ絞り１５内の所望の
絞りをフライアイ・インテグレータ６の射出面に設定す
ると共に、電源１７を介して水銀ランプ１に供給する電
力を制御する。また、ウエハステージ１３上には、光電
変換素子よりなる照度計センサ２３が設置され、照度計
センサ２３の出力信号がコントローラ１４に供給されて
いる。
【００２３】図２は、可変σ絞り１５の構成を示し、こ
の図２において、可変σ絞り１５は、回転自在な円板上
に４個のそれぞれ形状の異なる絞り１８〜２１を配置し
たものである。具体的に、絞り１８は大きな円形の開口
であり、絞り１９は小さな円形の開口であり、絞り２０
は輪帯状の開口であり、絞り２１は中心軸に対して偏心
した４個の小さな開口を有するものである。絞り２０
は、輪帯照明を行う際に使用され、絞り２１は変形光源
法で照明を行う際に使用される。言い換えると、レチク
ル９のパターンを露光する際に要求される解像度や焦点
深度などに応じて、絞り１８〜２１の適当な絞りが選択
される。図１の駆動装置１６は、図２の回転軸１５ａを
中心として可変σ絞り１５を回転させて、選択された絞
りをフライアイ・インテグレータ６の射出面に設定す
る。
の図２において、可変σ絞り１５は、回転自在な円板上
に４個のそれぞれ形状の異なる絞り１８〜２１を配置し
たものである。具体的に、絞り１８は大きな円形の開口
であり、絞り１９は小さな円形の開口であり、絞り２０
は輪帯状の開口であり、絞り２１は中心軸に対して偏心
した４個の小さな開口を有するものである。絞り２０
は、輪帯照明を行う際に使用され、絞り２１は変形光源
法で照明を行う際に使用される。言い換えると、レチク
ル９のパターンを露光する際に要求される解像度や焦点
深度などに応じて、絞り１８〜２１の適当な絞りが選択
される。図１の駆動装置１６は、図２の回転軸１５ａを
中心として可変σ絞り１５を回転させて、選択された絞
りをフライアイ・インテグレータ６の射出面に設定す
る。
【００２４】なお、図１の可変σ絞り１５として、図３
に示すような虹彩絞り２２を使用してもよい。このよう
な虹彩絞り２２を使用すると、照明光のコヒーレンシィ
・ファクタであるσ値、即ち照明光学系の射出側の開口
数と投影光学系１０の入力側の開口数との比の値を所定
範囲で連続的に変更することができる。図１に戻り、本
実施例では、レチクル９のパターンの露光に際して要求
される解像度や焦点深度などに対して、可変σ絞り１５
内から対応する絞り（図２の絞り１８〜２１の何れか）
を選択してフライアイ・インテグレータ６の射出面に設
置し、且つ電源１７を介してショートアーク型の水銀ラ
ンプ１に対する入力電力を所定の値に制御することによ
り、選択された絞りに応じた効率のよい照度管理を行
う。これにより、最終的には露光工程のスループットの
向上が期待できる。
に示すような虹彩絞り２２を使用してもよい。このよう
な虹彩絞り２２を使用すると、照明光のコヒーレンシィ
・ファクタであるσ値、即ち照明光学系の射出側の開口
数と投影光学系１０の入力側の開口数との比の値を所定
範囲で連続的に変更することができる。図１に戻り、本
実施例では、レチクル９のパターンの露光に際して要求
される解像度や焦点深度などに対して、可変σ絞り１５
内から対応する絞り（図２の絞り１８〜２１の何れか）
を選択してフライアイ・インテグレータ６の射出面に設
置し、且つ電源１７を介してショートアーク型の水銀ラ
ンプ１に対する入力電力を所定の値に制御することによ
り、選択された絞りに応じた効率のよい照度管理を行
う。これにより、最終的には露光工程のスループットの
向上が期待できる。
【００２５】次に、ウエハ１２上での照度の管理方法の
一例につき説明する。なお、レチクル９とウエハ１２と
は共役であるため、ウエハ１２上での照度はレチクル９
上での照度と比例関係にある。従って、レチクル９上で
の照度を所定の状態に管理するようにしてもよい。先
ず、水銀ランプ１の光出力は入力電力にほぼ比例し、そ
の比例定数は点灯時間（ランプの発光時間の積算値）に
は依らないので、予め水銀ランプ１に対する電源１７か
らの入力電力を変化させて、例えば縮小投影光学系１０
の露光フィールド内に設置した照度計センサ２３により
照度を計測して、入力電力と照度との比例定数を測定し
ておく。
一例につき説明する。なお、レチクル９とウエハ１２と
は共役であるため、ウエハ１２上での照度はレチクル９
上での照度と比例関係にある。従って、レチクル９上で
の照度を所定の状態に管理するようにしてもよい。先
ず、水銀ランプ１の光出力は入力電力にほぼ比例し、そ
の比例定数は点灯時間（ランプの発光時間の積算値）に
は依らないので、予め水銀ランプ１に対する電源１７か
らの入力電力を変化させて、例えば縮小投影光学系１０
の露光フィールド内に設置した照度計センサ２３により
照度を計測して、入力電力と照度との比例定数を測定し
ておく。
【００２６】次に、レチクル９のパターンの解像度やプ
ロセス上必要とされる焦点深度などにより、照明条件が
決定され、これに対応して可変σ絞り１５内で使用する
絞りが選択されると、レチクル９やウエハ１２がロード
される前に、照度計センサ２３により、縮小投影光学系
１０の露光フィールド上での照度Ｅが測定される。この
場合、縮小投影光学系１０の熱変形による結像特性の変
動量を所定の許容範囲内に収めるため、その露光フィー
ルド上での照度Ｅ、即ちウエハ１２上での照度Ｅには上
限値Ｅmax が定められている。また、水銀ランプ１の入
力電力Ｐには、所定の許容電力Ｐmax が定められ、入力
電力Ｐは、通常その許容電力Ｐmax 以下で使用すること
が望ましい。
ロセス上必要とされる焦点深度などにより、照明条件が
決定され、これに対応して可変σ絞り１５内で使用する
絞りが選択されると、レチクル９やウエハ１２がロード
される前に、照度計センサ２３により、縮小投影光学系
１０の露光フィールド上での照度Ｅが測定される。この
場合、縮小投影光学系１０の熱変形による結像特性の変
動量を所定の許容範囲内に収めるため、その露光フィー
ルド上での照度Ｅ、即ちウエハ１２上での照度Ｅには上
限値Ｅmax が定められている。また、水銀ランプ１の入
力電力Ｐには、所定の許容電力Ｐmax が定められ、入力
電力Ｐは、通常その許容電力Ｐmax 以下で使用すること
が望ましい。
【００２７】そこで、図４（ｂ）に示すように、先ず水
銀ランプ１の入力電力Ｐを直線４４Ｐに示すように許容
電力Ｐmax に設定し、図２の各絞り１８〜２１をフライ
アイ・インテグレータ６の射出面に設定して、それぞれ
露光フィールド上での照度Ｅを計測する。この場合、各
絞り１８〜２１を使用した場合の照度Ｅは、図４（ａ）
の破線の曲線４０Ｅ’、破線の曲線４１Ｅ’、実線の曲
線４２Ｅ、及び実線の曲線４３Ｅの初期値となる。図４
（ａ）から分かるように、絞り１８及び絞り１９を使用
した場合には、測定される照度Ｅが予め設定されている
上限値Ｅmax を上回ってしまう。
銀ランプ１の入力電力Ｐを直線４４Ｐに示すように許容
電力Ｐmax に設定し、図２の各絞り１８〜２１をフライ
アイ・インテグレータ６の射出面に設定して、それぞれ
露光フィールド上での照度Ｅを計測する。この場合、各
絞り１８〜２１を使用した場合の照度Ｅは、図４（ａ）
の破線の曲線４０Ｅ’、破線の曲線４１Ｅ’、実線の曲
線４２Ｅ、及び実線の曲線４３Ｅの初期値となる。図４
（ａ）から分かるように、絞り１８及び絞り１９を使用
した場合には、測定される照度Ｅが予め設定されている
上限値Ｅmax を上回ってしまう。
【００２８】そこで、絞り１８を使用した場合には、曲
線４０Ｅ’が上限値Ｅmax を上回っている時点ｔ2 まで
は、コントローラ１４は電源１７を介して、図４（ｂ）
の曲線４６Ｐに従って、水銀ランプ１に対する入力電力
Ｐを許容電力Ｐmax より下げるようにする。且つ、その
ときの照度Ｅが上限値Ｅmax に合致するように曲線４６
Ｐは定めてある。そして、点灯時間ｔが時点ｔ2 に達し
てからは、入力電力Ｐは直線４４Ｐに沿って許容電力Ｐ
max に保たせる。これにより、時点ｔ2 以後は、照度Ｅ
は実線の曲線４０Ｅに従って、点灯時間ｔと共に次第に
減少するように変化する。
線４０Ｅ’が上限値Ｅmax を上回っている時点ｔ2 まで
は、コントローラ１４は電源１７を介して、図４（ｂ）
の曲線４６Ｐに従って、水銀ランプ１に対する入力電力
Ｐを許容電力Ｐmax より下げるようにする。且つ、その
ときの照度Ｅが上限値Ｅmax に合致するように曲線４６
Ｐは定めてある。そして、点灯時間ｔが時点ｔ2 に達し
てからは、入力電力Ｐは直線４４Ｐに沿って許容電力Ｐ
max に保たせる。これにより、時点ｔ2 以後は、照度Ｅ
は実線の曲線４０Ｅに従って、点灯時間ｔと共に次第に
減少するように変化する。
【００２９】同様に、絞り１９を使用した場合には、曲
線４１Ｅ’が上限値Ｅmax を上回っている時点ｔ1 まで
は、図４（ｂ）の曲線４５Ｐに従って、水銀ランプ１に
対する入力電力Ｐを、照度Ｅが上限値Ｅmax に維持され
るように許容電力Ｐmax より下げるようにする。そし
て、点灯時間ｔが時点ｔ1 に達してからは、入力電力Ｐ
を直線４４Ｐに沿って許容電力Ｐmax に保たせる。これ
により、時点ｔ1 以後は、照度Ｅは実線の曲線４１Ｅに
従って、点灯時間ｔと共に次第に減少するように変化す
る。一方、絞り２０又は絞り２１を使用する場合には、
水銀ランプ１の入力電力Ｐを許容電力Ｐmax にしても、
最初から照度Ｅは上限値Ｅmax 以下であるため、最初か
らその入力電力Ｐは許容電力Ｐmax に設定して使用す
る。
線４１Ｅ’が上限値Ｅmax を上回っている時点ｔ1 まで
は、図４（ｂ）の曲線４５Ｐに従って、水銀ランプ１に
対する入力電力Ｐを、照度Ｅが上限値Ｅmax に維持され
るように許容電力Ｐmax より下げるようにする。そし
て、点灯時間ｔが時点ｔ1 に達してからは、入力電力Ｐ
を直線４４Ｐに沿って許容電力Ｐmax に保たせる。これ
により、時点ｔ1 以後は、照度Ｅは実線の曲線４１Ｅに
従って、点灯時間ｔと共に次第に減少するように変化す
る。一方、絞り２０又は絞り２１を使用する場合には、
水銀ランプ１の入力電力Ｐを許容電力Ｐmax にしても、
最初から照度Ｅは上限値Ｅmax 以下であるため、最初か
らその入力電力Ｐは許容電力Ｐmax に設定して使用す
る。
【００３０】実際に水銀ランプ１に対する入力電力Ｐの
制御を行う際には、例えば水銀ランプ１の点灯時間ｔが
一定時間経過する都度に、各照度計センサ２３を介して
照度Ｅの減衰量をモニタし、この減衰量に応じてその入
力電力Ｐを設定するようにする。このように、図４の制
御方法によれば、可変σ絞り１５中の各絞り１８〜２１
を使用した場合に、水銀ランプ１への入力電力Ｐを許容
電力Ｐmax 以下として、且つウエハ１２上での照度Ｅを
上限値Ｅmax を超えない範囲で最大に設定できる。従っ
て、露光時間が最短になり、露光工程のスループットが
最も高くなる。
制御を行う際には、例えば水銀ランプ１の点灯時間ｔが
一定時間経過する都度に、各照度計センサ２３を介して
照度Ｅの減衰量をモニタし、この減衰量に応じてその入
力電力Ｐを設定するようにする。このように、図４の制
御方法によれば、可変σ絞り１５中の各絞り１８〜２１
を使用した場合に、水銀ランプ１への入力電力Ｐを許容
電力Ｐmax 以下として、且つウエハ１２上での照度Ｅを
上限値Ｅmax を超えない範囲で最大に設定できる。従っ
て、露光時間が最短になり、露光工程のスループットが
最も高くなる。
【００３１】また、他の制御方法として、図５に示すよ
うに、可変σ絞り１５内の複数の特定の絞りを使用した
場合の照度Ｅを共通に一定としてもよい。即ち、図５に
おいて、水銀ランプ１への入力電力Ｐを仮に許容電力Ｐ
max 付近の一定値として、絞り１８又は絞り１９を使用
すると、ウエハ上での照度Ｅはそれぞれ破線の曲線４７
Ｅ又は曲線４８Ｅで示すように異なった状態で変化す
る。そこで、この制御方法では、絞り１８又は絞り１９
を使用する際に、ウエハ上での照度Ｅを共通に直線４９
Ｅで示すように、点灯時間ｔに拘らず一定に設定する。
直線４９Ｅは、曲線４７Ｅ及び曲線４８Ｅの両方よりも
小さくなるように設定されている。
うに、可変σ絞り１５内の複数の特定の絞りを使用した
場合の照度Ｅを共通に一定としてもよい。即ち、図５に
おいて、水銀ランプ１への入力電力Ｐを仮に許容電力Ｐ
max 付近の一定値として、絞り１８又は絞り１９を使用
すると、ウエハ上での照度Ｅはそれぞれ破線の曲線４７
Ｅ又は曲線４８Ｅで示すように異なった状態で変化す
る。そこで、この制御方法では、絞り１８又は絞り１９
を使用する際に、ウエハ上での照度Ｅを共通に直線４９
Ｅで示すように、点灯時間ｔに拘らず一定に設定する。
直線４９Ｅは、曲線４７Ｅ及び曲線４８Ｅの両方よりも
小さくなるように設定されている。
【００３２】実際に、絞り１８又は絞り１９を使用した
ときに、ウエハ上での照度Ｅを共通に直線４９Ｅで示す
ようにするには、絞り１８又は絞り１９を使用したとき
に水銀ランプ１に供給する入力電力Ｐを、それぞれ曲線
５０Ｐ又は５１Ｐで示すように点灯時間ｔに応じて次第
に増加させればよい。但し、その入力電力Ｐが許容電力
Ｐmax 以下になるように、照度を示す直線４９Ｅが設定
されている。この制御方法によれば、絞り１８又は絞り
１９を使用した場合に、ウエハ上での照度Ｅが等しいと
共に、その照度Ｅが水銀ランプ１の点灯時間ｔに依らず
一定であるため、レチクル９のパターンの焼付時間（露
光時間）を共通に常に一定とすることができる。従っ
て、露光制御が容易である。
ときに、ウエハ上での照度Ｅを共通に直線４９Ｅで示す
ようにするには、絞り１８又は絞り１９を使用したとき
に水銀ランプ１に供給する入力電力Ｐを、それぞれ曲線
５０Ｐ又は５１Ｐで示すように点灯時間ｔに応じて次第
に増加させればよい。但し、その入力電力Ｐが許容電力
Ｐmax 以下になるように、照度を示す直線４９Ｅが設定
されている。この制御方法によれば、絞り１８又は絞り
１９を使用した場合に、ウエハ上での照度Ｅが等しいと
共に、その照度Ｅが水銀ランプ１の点灯時間ｔに依らず
一定であるため、レチクル９のパターンの焼付時間（露
光時間）を共通に常に一定とすることができる。従っ
て、露光制御が容易である。
【００３３】あるいは、図１の可変σ絞り１５中の複数
の特定の絞りを使用した場合に、図６に示すように、ウ
エハ上での照度を低い方の照度に合わせるようにしても
よい。即ち、図６において、水銀ランプ１への入力電力
Ｐを直線５３Ｐで示すように、許容電力Ｐmax 付近の一
定値として、絞り１８又は絞り１９を使用すると、ウエ
ハ上での照度Ｅはそれぞれ破線の曲線４７Ｅ又は実線の
曲線４８Ｅで示すように異なった状態で変化する。即
ち、絞り１９を使用した場合には、絞り１８を使用した
場合に比べて照度Ｅは常に低くなっている。
の特定の絞りを使用した場合に、図６に示すように、ウ
エハ上での照度を低い方の照度に合わせるようにしても
よい。即ち、図６において、水銀ランプ１への入力電力
Ｐを直線５３Ｐで示すように、許容電力Ｐmax 付近の一
定値として、絞り１８又は絞り１９を使用すると、ウエ
ハ上での照度Ｅはそれぞれ破線の曲線４７Ｅ又は実線の
曲線４８Ｅで示すように異なった状態で変化する。即
ち、絞り１９を使用した場合には、絞り１８を使用した
場合に比べて照度Ｅは常に低くなっている。
【００３４】そこで、この制御方法では、絞り１９を使
用する際には、直線５３Ｐに従って水銀ランプ１への入
力電力Ｐを許容電力Ｐmax 付近の一定値とする。また、
絞り１８を使用する際には、照度Ｅが絞り１９を使用す
る際の直線４８Ｅで示す値と等しくなるように、入力電
力Ｐを制御する。具体的には、絞り１８を使用する際に
は、曲線５２Ｐで示すように、入力電力Ｐを直線５３Ｐ
より小さい範囲で調整する。この制御方法によれば、絞
り１８又は絞り１９を使用した場合に、ウエハ上での照
度Ｅが等しいため、露光制御を共通化できる。また、図
５の制御方法と比べた場合、水銀ランプ１の点灯時間ｔ
により照度Ｅが次第に低下するため、焼付時間を次第に
長くする必要がある。その反面、照度Ｅが図５の場合よ
り高いため、焼付時間を短縮でき、露光工程のスループ
ットは向上する。
用する際には、直線５３Ｐに従って水銀ランプ１への入
力電力Ｐを許容電力Ｐmax 付近の一定値とする。また、
絞り１８を使用する際には、照度Ｅが絞り１９を使用す
る際の直線４８Ｅで示す値と等しくなるように、入力電
力Ｐを制御する。具体的には、絞り１８を使用する際に
は、曲線５２Ｐで示すように、入力電力Ｐを直線５３Ｐ
より小さい範囲で調整する。この制御方法によれば、絞
り１８又は絞り１９を使用した場合に、ウエハ上での照
度Ｅが等しいため、露光制御を共通化できる。また、図
５の制御方法と比べた場合、水銀ランプ１の点灯時間ｔ
により照度Ｅが次第に低下するため、焼付時間を次第に
長くする必要がある。その反面、照度Ｅが図５の場合よ
り高いため、焼付時間を短縮でき、露光工程のスループ
ットは向上する。
【００３５】なお、上述実施例では、ウエハ１２上での
照度Ｅを計測するセンサとして、ウエハステージ１３上
に設置された照度計センサ２３を使用している。しかし
ながら、照度Ｅを計測するセンサの設置位置はウエハス
テージ１３上に限らない。図７は、別の位置にも照度計
センサを設けた投影露光装置を示し、この図７におい
て、照明光ＩＬの光路折り曲げ用のミラー７の背面側に
順にコンデンサーレンズ２４、及び光電変換素子よりな
る第２の照度計センサ２５が設置してある。この場合、
ミラー７に入射した照明光ＩＬの内のミラー７を透過し
た漏れ光ＤＬが、コンデンサーレンズ２４により第２の
照度計センサ２５の受光面に集光され、第２の照度計セ
ンサ２５の出力信号がコントローラ１４に供給される。
なお、ミラー７を所定の小さな透過率を有するビームス
プリッタとして、このビームスプリッタを透過した照明
光を第２の照度計センサ２５に導いてもよい。
照度Ｅを計測するセンサとして、ウエハステージ１３上
に設置された照度計センサ２３を使用している。しかし
ながら、照度Ｅを計測するセンサの設置位置はウエハス
テージ１３上に限らない。図７は、別の位置にも照度計
センサを設けた投影露光装置を示し、この図７におい
て、照明光ＩＬの光路折り曲げ用のミラー７の背面側に
順にコンデンサーレンズ２４、及び光電変換素子よりな
る第２の照度計センサ２５が設置してある。この場合、
ミラー７に入射した照明光ＩＬの内のミラー７を透過し
た漏れ光ＤＬが、コンデンサーレンズ２４により第２の
照度計センサ２５の受光面に集光され、第２の照度計セ
ンサ２５の出力信号がコントローラ１４に供給される。
なお、ミラー７を所定の小さな透過率を有するビームス
プリッタとして、このビームスプリッタを透過した照明
光を第２の照度計センサ２５に導いてもよい。
【００３６】更に、コンデンサーレンズ２４による可変
σ絞り１５の配置面のフーリエ変換面に、その第２の照
度計センサ２５の受光面が設置されている。即ち、レチ
クル９のパターン形成面と、照度計センサ２５の受光面
とは実質的に共役であり、照度計センサ２５によりレチ
クル９の配置面での照度を計測することができる。この
ようにミラー７の背面の照度計センサ２５を使用した場
合には、レチクル９のパターン像を縮小投影光学系１０
を介してウエハ１２上に露光している際にも、レチクル
９上での照度、ひいてはウエハ１２上での照度をモニタ
できる。従って、照度を計測するために露光工程を中断
する必要がなく、全体として露光工程のスループットが
更に向上すると共に、照度の計測頻度を高めることがで
き、照度の制御精度を高めることができる。
σ絞り１５の配置面のフーリエ変換面に、その第２の照
度計センサ２５の受光面が設置されている。即ち、レチ
クル９のパターン形成面と、照度計センサ２５の受光面
とは実質的に共役であり、照度計センサ２５によりレチ
クル９の配置面での照度を計測することができる。この
ようにミラー７の背面の照度計センサ２５を使用した場
合には、レチクル９のパターン像を縮小投影光学系１０
を介してウエハ１２上に露光している際にも、レチクル
９上での照度、ひいてはウエハ１２上での照度をモニタ
できる。従って、照度を計測するために露光工程を中断
する必要がなく、全体として露光工程のスループットが
更に向上すると共に、照度の計測頻度を高めることがで
き、照度の制御精度を高めることができる。
【００３７】また、図７において、フライアイ・インテ
グレータ６とコンデンサーレンズ８との間に所定の小さ
な反射率を有するビームスプリッタを設置し、このビー
ムスプリッタによる反射光をモニタすることにより、レ
チクル９上の照度、ひいてはウエハ１２上の照度をモニ
タしてもよい。なお、上述実施例では、縮小投影光学系
１０が使用されているが、投影光学系を使用しない例え
ばプロキシミティ方式の露光装置等にも本発明は同様に
適用できる。また、上述実施例では光源として水銀ラン
プが使用されているが、光源として例えばエキシマレー
ザ光源のようなレーザ光源を使用した場合でも、そのレ
ーザ光源への入力電力を一定とした際のその出力エネル
ギーが経時的に次第に減少するような特性を有する場合
には、本発明を適用することができる。
グレータ６とコンデンサーレンズ８との間に所定の小さ
な反射率を有するビームスプリッタを設置し、このビー
ムスプリッタによる反射光をモニタすることにより、レ
チクル９上の照度、ひいてはウエハ１２上の照度をモニ
タしてもよい。なお、上述実施例では、縮小投影光学系
１０が使用されているが、投影光学系を使用しない例え
ばプロキシミティ方式の露光装置等にも本発明は同様に
適用できる。また、上述実施例では光源として水銀ラン
プが使用されているが、光源として例えばエキシマレー
ザ光源のようなレーザ光源を使用した場合でも、そのレ
ーザ光源への入力電力を一定とした際のその出力エネル
ギーが経時的に次第に減少するような特性を有する場合
には、本発明を適用することができる。
【００３８】このように、本発明は上述実施例に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取
り得る。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取
り得る。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、照明光の照明状態に応
じて光源に供給する電力を制御しているため、σ絞りの
形状等の照明条件を切り換えた場合でも、被照明体上で
の照度を常に照度上限値内で、且つできるだけ高く設定
できる利点がある。また、照明状態可変手段が、被照明
体に対するフーリエ変換面上でそれぞれ照明光を制限す
る複数の開口絞り（σ絞り）を有する可変開口絞り手段
より構成され、可変開口絞り手段により設定される照明
光の照明状態に応じて、電力制御手段により光源に供給
する電力を制御する場合には、被照明体上での照度を照
度上限値内で、且つ高く設定できると共に、開口絞りを
切り換えて使用しても、照度を等しくするか、又は等し
く且つ光源の点灯時間に依らず一定にする等の制御を行
うことができる。
じて光源に供給する電力を制御しているため、σ絞りの
形状等の照明条件を切り換えた場合でも、被照明体上で
の照度を常に照度上限値内で、且つできるだけ高く設定
できる利点がある。また、照明状態可変手段が、被照明
体に対するフーリエ変換面上でそれぞれ照明光を制限す
る複数の開口絞り（σ絞り）を有する可変開口絞り手段
より構成され、可変開口絞り手段により設定される照明
光の照明状態に応じて、電力制御手段により光源に供給
する電力を制御する場合には、被照明体上での照度を照
度上限値内で、且つ高く設定できると共に、開口絞りを
切り換えて使用しても、照度を等しくするか、又は等し
く且つ光源の点灯時間に依らず一定にする等の制御を行
うことができる。
【００４０】また、電力制御手段が、光源の許容入力電
力以下で、且つ被照明体上での照明光の照度が所定の上
限値を超えないように光源に供給する電力を制御する場
合には、光源の寿命を伸ばすことができる。また、可変
開口絞りの複数の開口絞り（σ絞り）でそれぞれ照明光
を制限した場合に、被照明体上での照度が一定になるよ
うに、電力制御手段から光源に供給する電力を制御する
場合には、露光装置に適用した際に、開口絞りに依らず
感光基板への焼付時間（露光時間）を一定とすることが
でき、露光制御が容易である。
力以下で、且つ被照明体上での照明光の照度が所定の上
限値を超えないように光源に供給する電力を制御する場
合には、光源の寿命を伸ばすことができる。また、可変
開口絞りの複数の開口絞り（σ絞り）でそれぞれ照明光
を制限した場合に、被照明体上での照度が一定になるよ
うに、電力制御手段から光源に供給する電力を制御する
場合には、露光装置に適用した際に、開口絞りに依らず
感光基板への焼付時間（露光時間）を一定とすることが
でき、露光制御が容易である。
【図１】本発明による照明光学装置の一実施例が適用さ
れた投影露光装置を示す概略構成図である。
れた投影露光装置を示す概略構成図である。
【図２】図１中の可変σ絞り１５に配置されている４個
の絞りを示す拡大図である。
の絞りを示す拡大図である。
【図３】図１中の可変σ絞り１５の他の例を示す拡大図
である。
である。
【図４】水銀ランプの点灯時間に応じた水銀ランプへの
入力電力の制御方法、及びそのときのウエハ上での照度
の一例を示す図である。
入力電力の制御方法、及びそのときのウエハ上での照度
の一例を示す図である。
【図５】水銀ランプの点灯時間に応じた水銀ランプへの
入力電力の制御方法、及びそのときのウエハ上での照度
の他の例を示す図である。
入力電力の制御方法、及びそのときのウエハ上での照度
の他の例を示す図である。
【図６】水銀ランプの点灯時間に応じた水銀ランプへの
入力電力の制御方法、及びそのときのウエハ上での照度
の別の例を示す図である。
入力電力の制御方法、及びそのときのウエハ上での照度
の別の例を示す図である。
【図７】図１の投影露光装置のミラー７の背面側に第２
の照度計センサを設けた例を示す概略構成図である。
の照度計センサを設けた例を示す概略構成図である。
【図８】従来のランプ入力電力と照度との関係の一例を
示す図である。
示す図である。
【図９】従来のランプ入力電力と照度との関係の他の例
を示す図である。
を示す図である。
【図１０】ランプ入力電力と照度との間の想定しうる関
係を示す図である。
係を示す図である。
１ ショートアーク型の水銀ランプ ２ 楕円鏡 ３，７ 光路折り曲げ用のミラー ４ コレクターレンズ ５ 波長選択フィルタ ６ フライアイ・インテグレータ ８ コンデンサーレンズ ９ レチクル １０ 縮小投影光学系 １１ 縮小投影光学系の入射瞳面 １２ ウエハ １３ ウエハステージ １４ コントローラ １５ 可変σ絞り １６ 可変σ絞りの駆動装置 １７ 水銀ランプ用の電源 １８〜２１ 絞り ２３ 照度計センサ
Claims (4)
- 【請求項１】 光源と、該光源から射出される照明光で
被照明体をほぼ均一な照度で照明する照明光学系と、を
有する照明光学装置において、 前記被照明体上での前記照明光の照明状態を変化させる
照明状態可変手段と、 該照明状態可変手段により設定される前記照明光の照明
状態に応じて、前記光源に供給する電力を制御する電力
制御手段と、を設けたことを特徴とする照明光学装置。 - 【請求項２】 前記照明状態可変手段は、前記被照明体
に対するフーリエ変換面上でそれぞれ前記照明光を制限
する複数の開口絞りを有する可変開口絞り手段より構成
され、 該可変開口絞り手段により設定される前記照明光の照明
状態に応じて、前記電力制御手段により前記光源に供給
する電力を制御することを特徴とする請求項１記載の照
明光学装置。 - 【請求項３】 前記電力制御手段は、前記光源の許容入
力電力以下で、且つ前記被照明体上での前記照明光の照
度が所定の上限値を超えないように前記光源に供給する
電力を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の
照明光学装置。 - 【請求項４】 前記可変開口絞りの複数の開口絞りでそ
れぞれ前記照明光を制限した場合に、前記被照明体上で
の照度が一定になるように、前記電力制御手段は前記光
源に供給する電力を制御することを特徴とする請求項２
記載の照明光学装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5331190A JPH07192988A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 照明光学装置 |
| US08/364,575 US5717483A (en) | 1993-12-27 | 1994-12-27 | Illumination optical apparatus and method and exposure apparatus using the illumination optical apparatus and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5331190A JPH07192988A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 照明光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07192988A true JPH07192988A (ja) | 1995-07-28 |
Family
ID=18240898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5331190A Pending JPH07192988A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 照明光学装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5717483A (ja) |
| JP (1) | JPH07192988A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001007020A (ja) * | 2000-01-01 | 2001-01-12 | Canon Inc | 露光方法及び露光装置 |
| JP2002006226A (ja) * | 2000-06-19 | 2002-01-09 | Sony Corp | 検査装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6538723B2 (en) | 1996-08-05 | 2003-03-25 | Nikon Corporation | Scanning exposure in which an object and pulsed light are moved relatively, exposing a substrate by projecting a pattern on a mask onto the substrate with pulsed light from a light source, light sources therefor, and methods of manufacturing |
| US6268907B1 (en) * | 1998-05-13 | 2001-07-31 | International Business Machines Corporation | Elimination of standing waves in photoresist |
| CN1309017C (zh) | 1998-11-18 | 2007-04-04 | 株式会社尼康 | 曝光方法和装置 |
| US6727981B2 (en) * | 1999-07-19 | 2004-04-27 | Nikon Corporation | Illuminating optical apparatus and making method thereof, exposure apparatus and making method thereof, and device manufacturing method |
| JP4230676B2 (ja) * | 2001-04-27 | 2009-02-25 | 株式会社東芝 | 露光装置の照度むらの測定方法、照度むらの補正方法、半導体デバイスの製造方法及び露光装置 |
| JPWO2003028074A1 (ja) * | 2001-09-26 | 2005-01-13 | 株式会社ニコン | 絞り装置、投影光学系および投影露光装置並びにマイクロデバイスの製造方法 |
| JP4481723B2 (ja) * | 2004-05-25 | 2010-06-16 | 株式会社東芝 | 評価方法、マスクパターン補正方法、半導体装置の製造方法、及びプログラム |
| US20090289582A1 (en) * | 2008-05-23 | 2009-11-26 | Nordson Corporation | Lamp assemblies, lamp systems, and methods of operating lamp systems |
| DE102014001730A1 (de) * | 2014-02-08 | 2015-08-13 | Ellenberger & Poensgen Gmbh | Schaltsystem |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5762052A (en) * | 1980-09-30 | 1982-04-14 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Original plate to be projected for use in transmission |
| JPS59155843A (ja) * | 1984-01-27 | 1984-09-05 | Hitachi Ltd | 露光装置 |
| JP3049775B2 (ja) * | 1990-12-27 | 2000-06-05 | 株式会社ニコン | 投影露光装置及び方法、並びに素子製造方法 |
| US5097291A (en) * | 1991-04-22 | 1992-03-17 | Nikon Corporation | Energy amount control device |
| US5329336A (en) * | 1992-07-06 | 1994-07-12 | Nikon Corporation | Exposure method and apparatus |
| JP3362416B2 (ja) * | 1992-10-15 | 2003-01-07 | 株式会社ニコン | 走査露光方法、走査型露光装置及び前記方法を使用する素子の製造方法 |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP5331190A patent/JPH07192988A/ja active Pending
-
1994
- 1994-12-27 US US08/364,575 patent/US5717483A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001007020A (ja) * | 2000-01-01 | 2001-01-12 | Canon Inc | 露光方法及び露光装置 |
| JP2002006226A (ja) * | 2000-06-19 | 2002-01-09 | Sony Corp | 検査装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5717483A (en) | 1998-02-10 |
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