JPH07307268A - 照明光学装置 - Google Patents
照明光学装置Info
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- JPH07307268A JPH07307268A JP6099816A JP9981694A JPH07307268A JP H07307268 A JPH07307268 A JP H07307268A JP 6099816 A JP6099816 A JP 6099816A JP 9981694 A JP9981694 A JP 9981694A JP H07307268 A JPH07307268 A JP H07307268A
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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
- G03F7/70566—Polarisation control
-
- 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
- G03F7/70191—Optical correction elements, filters or phase plates for controlling intensity, wavelength, polarisation, phase or the like
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】 露光工程において、基板からの反射光を簡便
な方法で低減する。 【構成】 照明光の偏光を入射面内に含まれる直線偏光
とする。 【効果】 基板からの反射率はＳ偏光とＰ偏光で異な
る。基板に斜め方向から光が入射した場合、Ｐ偏光の反
射率はＳ偏光より小さい。照明光の偏光を入射平面に対
し常にＰ偏光とすることにより、基板反射の影響を低減
することができる。
な方法で低減する。 【構成】 照明光の偏光を入射面内に含まれる直線偏光
とする。 【効果】 基板からの反射率はＳ偏光とＰ偏光で異な
る。基板に斜め方向から光が入射した場合、Ｐ偏光の反
射率はＳ偏光より小さい。照明光の偏光を入射平面に対
し常にＰ偏光とすることにより、基板反射の影響を低減
することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路あるい
は液晶表示素子等の製造工程で、回路パターンの転写に
利用される露光装置の一部である照明光学装置に関する
ものである。
は液晶表示素子等の製造工程で、回路パターンの転写に
利用される露光装置の一部である照明光学装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路または液晶表示素子の露
光工程では、露光装置を用いてマスク上の回路パターン
を基板上に塗布したレジストに転写する。半導体素子等
は立体的構造を持つため、基板には段差が存在すること
が多い。基板段差部分に入射した光は斜め方向に反射す
るため、マスクで遮光した部分まで露光されてしまうと
いう問題が生じる。また、基板が平面的な場合でも基板
の反射率が大きいと定在波の影響によりレジスト形状が
劣化する。従来、これらの問題を解決するため、基板上
に反射防止膜を張る方法が知られている。また、ダイ入
りレジストを用ることにより、基板に到達する光を低下
させる方法も知られている。
光工程では、露光装置を用いてマスク上の回路パターン
を基板上に塗布したレジストに転写する。半導体素子等
は立体的構造を持つため、基板には段差が存在すること
が多い。基板段差部分に入射した光は斜め方向に反射す
るため、マスクで遮光した部分まで露光されてしまうと
いう問題が生じる。また、基板が平面的な場合でも基板
の反射率が大きいと定在波の影響によりレジスト形状が
劣化する。従来、これらの問題を解決するため、基板上
に反射防止膜を張る方法が知られている。また、ダイ入
りレジストを用ることにより、基板に到達する光を低下
させる方法も知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】反射防止膜を用いる方
法は、工程によっては基板の汚染を生じるため使用でき
ない場合がある。また、反射防止膜を張るための工数が
増えてしまうという問題もある。ダイ入りレジストを用
いて基板に到達する光を大きく低下させるためには、レ
ジストの吸収率を大きくする必要がある。この結果、レ
ジストプロファイルが垂直で無くなってしまう問題が発
生する。
法は、工程によっては基板の汚染を生じるため使用でき
ない場合がある。また、反射防止膜を張るための工数が
増えてしまうという問題もある。ダイ入りレジストを用
いて基板に到達する光を大きく低下させるためには、レ
ジストの吸収率を大きくする必要がある。この結果、レ
ジストプロファイルが垂直で無くなってしまう問題が発
生する。
【０００４】本発明の目的は、上記の問題を解決し、基
板からの反射光を簡便な方法で低減する露光装置に使用
される照明光学装置を提供することにある。
板からの反射光を簡便な方法で低減する露光装置に使用
される照明光学装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、照明光学系か
らの照明光により物体上の所定領域を均一に照明する照
明光学装置において、前記照明光の一部あるいは全体を
前記所定領域に対し傾斜光とする手段と、前記傾斜光の
偏光を前記傾斜光の入射面内に含まれる直線偏光とする
手段とを有することを特徴とする照明光学装置である。
らの照明光により物体上の所定領域を均一に照明する照
明光学装置において、前記照明光の一部あるいは全体を
前記所定領域に対し傾斜光とする手段と、前記傾斜光の
偏光を前記傾斜光の入射面内に含まれる直線偏光とする
手段とを有することを特徴とする照明光学装置である。
【０００６】
【作用】照明光はマスク上のパターンにより回折され
る。マスクパターンが微細になると回折角が大きくな
る。このため、図２（ａ）に示すように直入射照明光２
１では０次光２５しか投影光学系２７を通過しないため
ウエファ２８上に像が形成されない。これに対し、図２
（ｂ）のような斜入射照明光２９の場合には０次光２５
以外に＋１次光２６または−１次光２４が投影光学系を
通過するためウエファ２８上に像が形成される。
る。マスクパターンが微細になると回折角が大きくな
る。このため、図２（ａ）に示すように直入射照明光２
１では０次光２５しか投影光学系２７を通過しないため
ウエファ２８上に像が形成されない。これに対し、図２
（ｂ）のような斜入射照明光２９の場合には０次光２５
以外に＋１次光２６または−１次光２４が投影光学系を
通過するためウエファ２８上に像が形成される。
【０００７】そこで、照明光学系の２次光源として図３
（ａ）、（ｂ）に示される２種類のものを考える。
（ａ）、（ｂ）に示される２種類のものを考える。
【０００８】開口部３１および３２は２次光源３０の中
心から離れているため、照明光はマスクに対し斜め方向
から入射する。開口部の位置は、通常用いられるコヒー
レント因子σで表した場合、σ＝０．５〜０．６の部分
に相当する。図３（ａ）と図３（ｂ）の違いは照明光の
偏光方向にある。図３（ａ）では開口部３１を通過する
光は入射平面に対しＰ偏光となっているが、図３（ｂ）
では開口部３２を通過する光は入射平面に対しＳ偏光と
なっている。
心から離れているため、照明光はマスクに対し斜め方向
から入射する。開口部の位置は、通常用いられるコヒー
レント因子σで表した場合、σ＝０．５〜０．６の部分
に相当する。図３（ａ）と図３（ｂ）の違いは照明光の
偏光方向にある。図３（ａ）では開口部３１を通過する
光は入射平面に対しＰ偏光となっているが、図３（ｂ）
では開口部３２を通過する光は入射平面に対しＳ偏光と
なっている。
【０００９】このような照明光を図４のマスクに照射
し、投影光学系により段差を持ったＳｉ基板５３上のレ
ジスト膜５２に結像したときの電場強度分布５１を図５
および図６に示す。段差方向は反射の影響が最も大きく
なる様に、照明光の入射平面と直交する方向に配置して
いる。図５はＰ偏光、図６はＳ偏光に対応している。図
４のマスク上の遮光部２３および透明部４１の幅は、ウ
エファ上に投影した場合に０．２μm となっている。ま
た、照明光はＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８n
m）、投影光学系の開口数は０．６である。レジストは
電場に対し反応し、磁場はレジストの感光に寄与しない
ことが知られている。レジスト内の電場強度分布を見る
と、Ｓ偏光では反射光が遮光部分まで侵入してしまうの
に対し、Ｐ偏光では侵入していない。このため、図３
（ａ）の照明光学系を用いれば、基板反射の影響を低減
することができる。
し、投影光学系により段差を持ったＳｉ基板５３上のレ
ジスト膜５２に結像したときの電場強度分布５１を図５
および図６に示す。段差方向は反射の影響が最も大きく
なる様に、照明光の入射平面と直交する方向に配置して
いる。図５はＰ偏光、図６はＳ偏光に対応している。図
４のマスク上の遮光部２３および透明部４１の幅は、ウ
エファ上に投影した場合に０．２μm となっている。ま
た、照明光はＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８n
m）、投影光学系の開口数は０．６である。レジストは
電場に対し反応し、磁場はレジストの感光に寄与しない
ことが知られている。レジスト内の電場強度分布を見る
と、Ｓ偏光では反射光が遮光部分まで侵入してしまうの
に対し、Ｐ偏光では侵入していない。このため、図３
（ａ）の照明光学系を用いれば、基板反射の影響を低減
することができる。
【００１０】このような現象の生じる理由を以下に説明
する。光の反射率は偏光状態により大きく異なることが
知られている。例えば、吸収を持たない媒質にブリュー
スター角で光を入射すると、Ｐ偏光の反射率は０とな
る。半導体基板は一般的に光を吸収するのでブリュース
ター角は存在しないが、光が斜めに入射した場合、Ｐ偏
光の反射率はＳ偏光に比べずっと小さくなる。具体的に
レジスト（屈折率ｎ＝１．７６、吸収係数ｋ＝０．０１
２）とＳｉ（ｎ＝１．４１、ｋ＝３．３５）との境界面
での反射率を計算した結果を図７に示す。計算に用いた
屈折率はＫｒＦエキシマレーザの波長λ＝２４８nmにお
ける値である。入射角が６０度付近ではＰ偏光の反射率
はＳ偏光の半分程度に下がっている。物理的説明として
は、Ｓ偏光の場合には境界面で生じる誘導電流の向きと
電場の向きが一致するため大きな誘導電流が生じ反射率
が大きくなるが、Ｐ偏光の場合には一致しないため誘導
電流が生じ難くなり反射率が落ちる。図７の反射率の計
算は平面的な基板に斜め方向から光が入射した場合に相
当するが、段差を持った基板の場合にも誘導電流の向き
を考慮すると同様な現象が生じる。
する。光の反射率は偏光状態により大きく異なることが
知られている。例えば、吸収を持たない媒質にブリュー
スター角で光を入射すると、Ｐ偏光の反射率は０とな
る。半導体基板は一般的に光を吸収するのでブリュース
ター角は存在しないが、光が斜めに入射した場合、Ｐ偏
光の反射率はＳ偏光に比べずっと小さくなる。具体的に
レジスト（屈折率ｎ＝１．７６、吸収係数ｋ＝０．０１
２）とＳｉ（ｎ＝１．４１、ｋ＝３．３５）との境界面
での反射率を計算した結果を図７に示す。計算に用いた
屈折率はＫｒＦエキシマレーザの波長λ＝２４８nmにお
ける値である。入射角が６０度付近ではＰ偏光の反射率
はＳ偏光の半分程度に下がっている。物理的説明として
は、Ｓ偏光の場合には境界面で生じる誘導電流の向きと
電場の向きが一致するため大きな誘導電流が生じ反射率
が大きくなるが、Ｐ偏光の場合には一致しないため誘導
電流が生じ難くなり反射率が落ちる。図７の反射率の計
算は平面的な基板に斜め方向から光が入射した場合に相
当するが、段差を持った基板の場合にも誘導電流の向き
を考慮すると同様な現象が生じる。
【００１１】
【実施例】本発明の照明光学装置の第１の実施例を図８
に示す。狭帯域化したＫｒＦエキシマレーザ光源８１を
出た光は直線偏光している。この光はコリメータレンズ
８２を通りフライアイレンズ８３に入射する。フライア
イレンズ８３の後ろに置かれた空間フィルタ１１により
入射平面内に偏光回転された光はコンデンサレンズ８４
を通りマスク８５を照明する。空間フィルタ１１の上面
図を図１に示す。フライアイレンズ８３に対応する小開
口部には偏光方向がそれぞれの入射平面内で直線偏光と
なるように１／２λ板１２、１３、１４がはめられてい
る。空間フィルタ１１の代わりに図９に示す空間フィル
タ９１を用いると輪帯照明の効果により解像力が向上す
る。図中の９２〜９５は１／２λ板である。
に示す。狭帯域化したＫｒＦエキシマレーザ光源８１を
出た光は直線偏光している。この光はコリメータレンズ
８２を通りフライアイレンズ８３に入射する。フライア
イレンズ８３の後ろに置かれた空間フィルタ１１により
入射平面内に偏光回転された光はコンデンサレンズ８４
を通りマスク８５を照明する。空間フィルタ１１の上面
図を図１に示す。フライアイレンズ８３に対応する小開
口部には偏光方向がそれぞれの入射平面内で直線偏光と
なるように１／２λ板１２、１３、１４がはめられてい
る。空間フィルタ１１の代わりに図９に示す空間フィル
タ９１を用いると輪帯照明の効果により解像力が向上す
る。図中の９２〜９５は１／２λ板である。
【００１２】図１０は本発明の照明光学装置の第２の実
施例である。狭帯域化したＫｒＦエキシマレーザ光源８
１を出た光は直線偏光している。この光は偏光回転素子
１０１を通ることにより偏光面が回転する。偏光回転量
は偏光回転制御部１０２により制御される。また、同時
に反射鏡１０３と１０５を回転機構１０４および１０６
によりそれぞれ直交方向に回転することにより、レーザ
光がフライアイレンズ８３の全面あるいはその一部を走
査している。偏光回転制御部１０２と回転機構１０４お
よび１０６のタイミングを合わせることにより、フライ
アイレンズ８３からの照明光が常に入射平面内で直線偏
光となるように制御されている。偏光回転素子１０１と
制御部１０２の組み合わせとしては、例えば１／２λ板
と回転機構などを用いることができる。
施例である。狭帯域化したＫｒＦエキシマレーザ光源８
１を出た光は直線偏光している。この光は偏光回転素子
１０１を通ることにより偏光面が回転する。偏光回転量
は偏光回転制御部１０２により制御される。また、同時
に反射鏡１０３と１０５を回転機構１０４および１０６
によりそれぞれ直交方向に回転することにより、レーザ
光がフライアイレンズ８３の全面あるいはその一部を走
査している。偏光回転制御部１０２と回転機構１０４お
よび１０６のタイミングを合わせることにより、フライ
アイレンズ８３からの照明光が常に入射平面内で直線偏
光となるように制御されている。偏光回転素子１０１と
制御部１０２の組み合わせとしては、例えば１／２λ板
と回転機構などを用いることができる。
【００１３】なお、以上の実施例では光源としてＫｒＦ
エキシマレーザを用いたが、ＡｒＦエキシマレーザ、高
圧水銀ランプのｉ線、ｇ線、あるいはＸ線などを代わり
に用いることもできる。光源が偏光していない場合に
は、偏光板などの偏光素子を光源と偏光回転素子の間に
挿入すれば良い。基板もＳｉに限らず、Ａｌ、ＳｉＯ2
などあらゆるものに適用できる。
エキシマレーザを用いたが、ＡｒＦエキシマレーザ、高
圧水銀ランプのｉ線、ｇ線、あるいはＸ線などを代わり
に用いることもできる。光源が偏光していない場合に
は、偏光板などの偏光素子を光源と偏光回転素子の間に
挿入すれば良い。基板もＳｉに限らず、Ａｌ、ＳｉＯ2
などあらゆるものに適用できる。
【００１４】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の照明光学装
置によれば、反射防止膜やダイ入りレジストを用いずと
も、基板からの反射光を著しくかつ簡便に低減できる。
置によれば、反射防止膜やダイ入りレジストを用いずと
も、基板からの反射光を著しくかつ簡便に低減できる。
【図１】本発明の第１の実施例である照明光学装置に用
いられる空間フィルタの第１の例を示す図。
いられる空間フィルタの第１の例を示す図。
【図２】直入射照明と斜入射照明による回折光の進行方
向を示す図。
向を示す図。
【図３】斜入射照明における２次光源の形状と偏光方向
を示す図。
を示す図。
【図４】遮光部および透明部よりなるマスク。
【図５】Ｐ偏光による斜入射照明をした場合のレジスト
内電場強度分布図。
内電場強度分布図。
【図６】Ｓ偏光による斜入射照明をした場合のレジスト
内電場強度分布図。
内電場強度分布図。
【図７】反射光の偏光依存性を示す図。
【図８】本発明の第１の実施例である照明光学装置を説
明するための図。
明するための図。
【図９】本発明の第１の実施例である照明光学装置に用
いられる空間フィルタの第２の例を示す図。
いられる空間フィルタの第２の例を示す図。
【図１０】本発明の第２の実施例である照明光学装置を
説明するための図。
説明するための図。
１１ 空間フィルタ １２、１３、１４ １／２λ板 ２１ 直入射照明光 ２２ ガラス基板 ２３ 遮光部 ２４ −１次光 ２５ ０次光 ２６ ＋１次光 ２７ 投影光学系 ２８ ウェファ ２９ 斜入射照明光 ３０ ２次光源 ３１、３２ 開口部 ４１ 透明部 ５１ 電場強度分布 ５２ レジスト膜 ５３ Ｓｉ基板 ８１ レーザ光源 ８２ コリメータレンズ ８３ フライアイレンズ ８４ コンデンサレンズ ８５ マスク ９１ 空間フィルタ ９２、９３、９４、９５ １／２λ板 １０１ 偏光回転素子 １０２ 偏光回転制御部 １０３、１０５ 反射鏡 １０４、１０６ 回転機構
Claims (2)
- 【請求項１】照明光学系からの照明光により物体上の所
定領域を均一に照明する照明光学装置において、前記照
明光の一部あるいは全体を前記所定領域に対し傾斜光と
する手段と、前記傾斜光の偏光を前記傾斜光の入射面内
に含まれる直線偏光とする手段とを有することを特徴と
する照明光学装置。 - 【請求項２】照明光の偏光が入射平面に対しＰ偏光であ
ることを特徴とする請求項１記載の照明光学装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6099816A JP2836483B2 (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 照明光学装置 |
| KR1019950003742A KR0173168B1 (ko) | 1994-02-24 | 1995-02-24 | 웨이퍼상의 레지스트막을 노광하기 위한 노광계와 그에 사용되는 조명계 및 방법 |
| US08/394,942 US5559583A (en) | 1994-02-24 | 1995-02-24 | Exposure system and illuminating apparatus used therein and method for exposing a resist film on a wafer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6099816A JP2836483B2 (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 照明光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07307268A true JPH07307268A (ja) | 1995-11-21 |
| JP2836483B2 JP2836483B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=14257375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6099816A Expired - Lifetime JP2836483B2 (ja) | 1994-02-24 | 1994-05-13 | 照明光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2836483B2 (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0764858A3 (de) * | 1995-09-23 | 1998-07-15 | Carl Zeiss | Radial polarisierendrehende optische Anordnung und Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage damit |
| WO2005027207A1 (en) * | 2003-09-12 | 2005-03-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Illumination optical system and exposure apparatus using the same |
| JP2006269853A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Sony Corp | 露光装置および露光方法 |
| EP1857880A1 (en) * | 2003-04-09 | 2007-11-21 | Nikon Corporation | Exposure method and apparatus and device manufacturing method |
| JP2007311794A (ja) * | 2006-05-15 | 2007-11-29 | Advanced Mask Technology Center Gmbh & Co Kg | 照射系およびフォトリソグラフィ装置 |
| US7697117B2 (en) | 2004-05-25 | 2010-04-13 | Asml Holding N.V. | Providing a pattern of polarization |
| JP2011175213A (ja) * | 2010-02-25 | 2011-09-08 | V Technology Co Ltd | レーザ照射装置 |
| US20130271945A1 (en) | 2004-02-06 | 2013-10-17 | Nikon Corporation | Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method |
| US8861084B2 (en) | 2004-01-16 | 2014-10-14 | Carl Zeiss Smt Ag | Polarization-modulating optical element |
| US9341954B2 (en) | 2007-10-24 | 2016-05-17 | Nikon Corporation | Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| US9423698B2 (en) | 2003-10-28 | 2016-08-23 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus |
| US9581911B2 (en) | 2004-01-16 | 2017-02-28 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Polarization-modulating optical element |
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