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JP2917704B2 - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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JP2917704B2
JP2917704B2 JP4263451A JP26345192A JP2917704B2 JP 2917704 B2 JP2917704 B2 JP 2917704B2 JP 4263451 A JP4263451 A JP 4263451A JP 26345192 A JP26345192 A JP 26345192A JP 2917704 B2 JP2917704 B2 JP 2917704B2
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JP
Japan
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light source
integrator
shape
illumination
secondary light
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JP4263451A
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圭一郎 東内
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26

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  • Power Engineering (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)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造に使
用する露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】以下、従来の技術について添付の図面を
参照して説明する。図３は従来の技術による露光装置照
明系の概略を示す光路図である。従来の露光装置では、
光源３１から照明光３２を楕円ミラー３３により反射さ
せた後、リレーレンズ３４によりコニカル（コーン）レ
ンズ３５に導く。楕円ミラー３３は中央部が欠落した形
状となっているため、照明光３２も中央部が欠落した輪
帯状となる。そこで、コニカルレンズ３５により照明光
３２の中央部の欠落部分がなくなるように照明光３２を
成形する。
【０００３】次に、インテグレータ３６により均一化さ
れた二次光源像を形成する。その後、二次光源像を開口
絞り３７により任意の形状に成形し、コンデンサーレン
ズ３８を通してレチクル３９を照明する。実際の照明系
ではさらに波長フィルター、ビームスプリッター、照度
計及びレチクルの視野絞り等が搭載されている。
【０００４】開口絞り３７は通常円形開口が用いられて
いるが、照明光の可干渉度は開口径の大きさにより決ま
るコヒーレンスファクターσにより変化し、σにより露
光装置の解像度及び焦点深度が変化する。可干渉度の最
適値は、レチクル上のパターンの形状及び大きさにより
異なるが、微細なパターンに対しては、コヒーレンスフ
ァクターσが０．５から０．７程度が良い。
【０００５】また、近年レチクルの透過パターン上に透
過光の位相を変化させる位相シフターを配置し、解像度
と焦点深度を向上させる方法が検討されている。この場
合、前記円形開口絞りの径を小さくし、コヒーレンスフ
ァクターσを約0.3 以下と小さくした方が解像度及び焦
点深度が向上する。
【０００６】また、輪帯形状の開口絞りにすると、特定
のレチクルパターンにおいて解像度及び焦点深度が向上
するため、これを用いた輪帯照明法が検討されている。
この場合、照明光の可干渉度は輪帯の外径と内径で決ま
る夫々コヒーレンスファクターσとσ′とで決定され、
検討の結果、σは０．７程度、σ′はσの７０％程度が
焦点深度等の点で良いことがわかった。
【０００７】このように、投影するレチクルの種類及び
パターン形状により最適な二次光源形状が異なる。従来
の露光装置で二次光源形状を変更するには、開口絞り３
７を交換する方法を用いていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レチク
ルの種類により二次光源形状を最適形状に切り替えて使
用する場合、従来の方法では均一な円形に形成された二
次光源の一部を開口絞り３７により遮光して所望の二次
光源形状を得るため、露光部分が大きいと照度が低下
し、露光作業の処理能力が低下するという問題点があ
る。
【０００９】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、照度の低下をもたらすこと無く、光源形状
の切り替えが可能であり、処理能力を向上できる露光装
置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本願第１発明に係る露光
装置は、その照明系において、光源と、インテグレータ
と、前記光源とインテグレータとの間の光路に設けられ
た照明光の輪帯形状を調整する複数枚のレンズからなる
輪帯形状調整手段と、倍率切り替えレンズ手段と、前記
インテグレータの出口側に設けられた開口絞りとを有
し、前記輪帯形状調整手段で照明光の輪帯の外径と内径
との比率を調整し、前記倍率切換レンズ手段は複数種類
用意された倍率切り替えレンズを切り替えることにより
照明光の二次光源像を拡大縮小して任意の外径及び内径
をもつ輪帯状二次光源を形成すると共に、前記開口絞り
により前記二次光源の形状を決定することを特徴とす
る。
【００１１】また、本願第２発明に係る露光装置は、そ
の照明系において、光源と、インテグレータと、前記光
源とインテグレータとの間の光路に設けられ相互間の距
離を調節可能の１対の光学部品とを有し、前記光学部品
の一方は片面に凸型三角錘面を持ち、他方は片面に前記
凸型三角錘面に対向して凹型三角錘面を持つことを特徴
とする。
【００１２】
【作用】本願第１発明においては、倍率切り替えレンズ
手段が複数種類用意された倍率切り替えレンズを切り替
えることにより、照明光の二次光源像を倍率切り替えで
拡大縮小して二次光源を形成すると共に、前記開口絞り
により前記二次光源の形状を決定する。これにより、照
明光の損失を低減して二次光源の大きさを可変形成する
ことができる。
【００１３】また、本願第２発明においては、前記光学
部品により照明光の二次光源形状を輪帯形状にし、前記
光学部品の相互間の距離を変えることにより輪帯形状の
二次光源の外径と内径との比率を変えることができる。
そこで、本願第１発明と本願第２発明とを組み合わせる
と、前述の如くして輪帯形状の二次光源を成形した後、
倍率切り替えレンズにより照明光の二次光源形状を倍率
切り替えで拡大縮小することができる。このように組み
合わせることにより、照明損失を低減して、輪帯形状の
二次光源の外径と内径との大きさを任意に設定すること
ができる。
【００１４】
【実施例】次に、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。
【００１５】図１は本発明の第１の実施例に係る露光装
置の照明系の概略を示す光路図である。従来の方法と同
様にして光源である水銀ランプ１１からの照明光１２を
楕円ミラー１３により反射させた後、リレーレンズ１４
を介してコーンレンズ１５に導き、このコーンレンズ１
５により円形状に成形した後、この照明光１２を倍率切
り替えレンズ１６へ導く。
【００１６】本実施例は、このコーンレンズ１５とイン
テグレータ１７との間に、複数の倍率切り換えレンズ１
６を備えた倍率切り換えレンズ手段を設けたことに特徴
を有する。この倍率切り替えレンズ１６は円形状の照明
光１２を拡大又は縮小する。また、倍率切り換えレンズ
１６は複数種類用意されており、この倍率切り換えレン
ズ１６を切り換えて二次光源の大きさを任意に変更する
ことができる。
【００１７】その後、インテグレータ１７により均一化
された二次光源を得る。次いで、開口絞り１８により二
次光源形状を所望の円形形状に成形する。このようにし
て、形成された二次光源によりコンデンサーレンズ１９
を通してレチクル２０を照明する。
【００１８】本実施例においては、倍率切り換えレンズ
１６を切り換えて二次光源の大きさを拡大縮小するか
ら、照度の低下を防止することができる。即ち、本実施
例の照明光学系によれば、予め光源１１からの照明光１
２を倍率切り換えレンズ１６により低損失で所望の二次
光源形状に近い形状に形成した後、開口絞り１８により
所望の二次光源形状に成形するため、開口絞りにより遮
光される光が少ない。
【００１９】なお、倍率切り替えレンズ１６は、レンズ
間距離を変えて倍率を変更するものであっても良い。
【００２０】図２は本発明の第２の実施例に係る露光装
置の照明系の概略を示す光路図である。本実施例は、第
１の実施例の露光装置に１対の光学部品２３，２４を組
み合わせたものである。即ち、第１の実施例のコーンレ
ンズ１５と、倍率切り換えレンズ１６との間に、１対の
光学部品２３，２４が設置されている。この一方の光学
部品２３は片面を凸型円錘面としたものであり、他方の
光学部品２４は片面を凹型円錘面としてこの凹型円錘面
を光学部品２３の凸型円錘面に対向させて光路上に配置
されている。この光学部品２３と光学部品２４との間の
距離Ｌは可変である。
【００２１】本実施例においては、第１の実施例と同様
にして、光源である水銀灯（図２に図示せず）からの照
明光２１を楕円ミラー及びリレーレンズ（図示せず）に
よりコーンレンズ１５に導く。コーンレンズ１５により
円形状にした照明光２１を、片面を凸型円錘面とした光
学部品２３と片面を凹型円錘面とした光学部品２４によ
り再度輪帯状の分布に形成する。このとき、光学部品２
３と光学部品２４との間の距離Ｌを変えることにより、
輪帯分布の外径ａと内径ｂとの比率を調節する。この
際、距離Ｌを０にすれば照明光は円形分布となり、距離
Ｌを大きくすれば内径ｂの外径ａに対する比率が大きく
なる。
【００２２】その後、第１の実施例と同様にして、倍率
切り替えレンズにより輪帯状の照明光を縮小する。この
とき、縮小率を切り替えて所望の大きさにし、インテグ
レータにより輪帯形状の均一化された二次光源を得る。
このようにして輪帯の外径対内径比率及び縮小率の調節
により、任意の外径及び内径を持つ輪帯状二次光源を形
成することが可能となる。その後、開口絞りにより正確
に二次光源形状を成形する。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、倍率切り換えレンズ手
段により、光源からの照明光を低損失で所望の二次光源
形状に近い形状に成形するので、照度の低下を招来する
ことなく、二次光源の形状を切り換えることができる。
また、１対の光学レンズを組み込めば、開口絞りにより
遮光される光が少なく、任意の外径と内径を持つ輪帯光
源及び円形光源を低損失で可変形成可能となる。
【００２４】これにより、露光装置において、各種のレ
チクルパターンに合わせて最適な輪帯又は円形光源に切
り替えて露光する場合においても、照度の低下を招くこ
となく光源の切り替えが可能となり、本発明によれば、
従来の露光装置で問題であった処理能力の低下を回避で
きるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る露光装置の照明系
の概略を示す光路図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る露光装置の照明系
の概略を示す光路図である。
【図３】従来の露光装置の照明系の概略を示す光路図で
ある。
【符号の説明】
１１，３１；水銀ランプ １２，２１，３２；照明光 １３，３３；楕円ミラー １４，３４；リレーレンズ １５，２２，３５；コーンレンズ １６；倍率切り替えレンズ １７，３６；インテグレータ １８，３７；開口絞り １９，３８；コンデンサーレンズ ２０，３９；レチクル ２３，２４；光学部品

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 その照明系において、光源と、インテグ
    レータと、前記光源とインテグレータとの間の光路に設
    けられ照明光の輪帯形状を調整する複数枚のレンズから
    なる輪帯形状調整手段と、倍率切り替えレンズ手段と、
    前記インテグレータの出口側に設けられた開口絞りとを
    有し、前記輪帯形状調整手段で照明光の輪帯の外径と内
    径との比率を調整し、前記倍率切換レンズ手段は複数種
    類用意された倍率切り替えレンズを切り替えることによ
    り照明光の二次光源像を拡大縮小して任意の外径及び内
    径をもつ輪帯状二次光源を形成すると共に、前記開口絞
    りにより前記二次光源の形状を決定することを特徴とす
    る露光装置。
  2. 【請求項２】 その照明系において、光源と、インテグ
    レータと、前記光源とインテグレータとの間の光路に設
    けられ相互間の距離を調節可能の１対の光学部品とを有
    し、前記光学部品の一方は片面に凸型三角錘面を持ち、
    他方は片面に前記凸型三角錘面に対向して凹型三角錘面
    を持つことを特徴とする露光装置。
JP4263451A 1992-10-01 1992-10-01 露光装置 Expired - Lifetime JP2917704B2 (ja)

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