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JP3101613B2 - 照明光学装置及び投影露光装置 - Google Patents

照明光学装置及び投影露光装置

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JP3101613B2
JP3101613B2 JP11002731A JP273199A JP3101613B2 JP 3101613 B2 JP3101613 B2 JP 3101613B2 JP 11002731 A JP11002731 A JP 11002731A JP 273199 A JP273199 A JP 273199A JP 3101613 B2 JP3101613 B2 JP 3101613B2
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は照明光学装置に関
し、特に半導体素子等の製造に用いられる投影露光装置
の照明光学系に好適に用いられる照明光学装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子製造用の投影露光装置では、
レチクル（マスク）上に形成された回路パターンを投影
光学系を介して、ウエハ等の半導体基板上に投影露光し
ている。
【０００３】従来の投影露光装置は、所定の輝度分布を
有する光源または光源像からの光をフライアイレンズに
入射させ、フライアイレンズの出射面近傍に形成された
２次光源からの光で、コンデンサー光学系により回路パ
ターンが形成されたレチクルを照明し、被照射面（レチ
クルやウエハ）に対する均一な照明を図っている。
【０００４】ところで、コンデンサー光学系による射影
では照明光学系の被照射面における開口数を均一化する
ための条件として、フライアイレンズが正弦条件を満足
せねばならないことが知られている。フライアイレンズ
における正弦条件は、フライアイレンズを構成する微小
レンズ要素の焦点距離をＦ、各微小レンズ要素の光軸に
平行な照明光学系の最大入射高をｈ、最大入射高ｈで入
射して射出される光線が前記光軸と成す角度をθとする
とき、 ｈ ＝ Ｆ・ｓｉｎθ で表せる。
【０００５】一般にフライアイレンズは、両凸球面のロ
ッド状の微小レンズ要素を２次元的に配列したものであ
るが、このようなフライアイレンズでは上述の正弦条件
を十分満足することができないため、正弦条件不満足量
により被照射面で中心から周辺に行くにつれて照度が低
下する傾向を有している。
【０００６】また、レンズに用いられる反射防止膜は光
線入射角が大きいほど光を反射する特性を持つが、一般
にレンズ周辺を透過する光線の方が大きな入射角を持つ
ため、やはり被照射面において、中心から周辺に行くに
つれて照度が低下する傾向となっている。
【０００７】以上のような理由により、従来の投影露光
装置では、被照射面の中心に比べて周辺の照度が低くな
る照度ムラを防ぎ、被照射面上における照度の均一化を
図るため、コンデンサー光学系によって、図１５（ａ）
のような歪曲収差を意図的に発生させ、周辺に到達する
光の光量が低下しないようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図１５（ａ）に示した
歪曲収差を与えるコンデンサー光学系を用いると、Ｈｅ
ｌｍｈｏｌｚ−Ｌａｇｒａｎｇｅの不変量により、図１
５（ｂ）のように被照射面の各点から観察される２次光
源の大きさが、軸上と軸外の各点において異なることに
なる。例えば図１５（ｂ）において、各点で観察される
２次光源の形状は、画面内のどの点においてもほぼ同一
であるが、最大の光強度を１００としたとき、光強度２
０の等高線の径を比較すると、軸上より軸外の径の方が
大きくなってしまっている。すなわち、従来の投影露光
装置においては、コンデンサー光学系で意図的に歪曲収
差を与えるようにしているので、被照射面上の軸上と軸
外において観察される２次光源の大きさ（σ値）が異な
ってしまっていた。
【０００９】近年の半導体素子製造用の投影露光装置で
は、超ＬＳＩの高集積化に伴い、これまで以上に被照射
面全面での像均一性が要求されている。このため、照明
光学系としては、被照射面における照度の均一性と共
に、被照射面上の各点から観察される２次光源の大きさ
の被照射面全面における均一性も要求されてきている。
【００１０】今、照明光学系の開口数をＮＡｉｌ、投影
光学系の開口数をＮＡｐｏとしたとき、２次光源（有効
光源）は、σ＝ＮＡｉｌ／ＮＡｐｏの値でも表現され
る。例えば、波長２４８ｎｍ、像側開口数ＮＡ０．６の
投影露光装置の実験では、σが０．１異なると０．３μ
ｍ線幅の孤立線の線幅が約２０ｎｍ異なるという実験結
果が得られている。現在要求されている画面内線幅均一
性から、被照射面内における２次光源（σ）差による線
幅への影響は５ｎｍ程度以内に抑える必要があるとされ
ている。それには被照射面の各点で観察される２次光源
の同一強度比と見なせる領域の径が最大のものをσｍａ
ｘ、最小のものをσｍｉｎとしたとき、σｍａｘとσｍ
ｉｎのバランス差が最大でも３％以内であることが望ま
しい。
【００１１】しかしながら、このように従来の投影露光
装置に用いられていた照明光学系では、被照射面上にお
ける照度の均一性と照明開口数の均一性の双方を同時に
満足させることはできなかった。
【００１２】本発明は、被照射面上において照度の均一
性と照明開口数の均一性の双方を同時に高めることので
きる照明光学装置及び投影露光装置を提供することを目
的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願第１発明の照明光学装置は、光源からの光束を
用いて２次光源を形成するフライアイレンズと、前記２
次光源からの光束を用いて被照射面を照明する光学手段
とを有する照明光学装置であって、前記被照射面上の各
点から見た前記２次光源の開口数が実質的に等しくなる
程度に前記光学手段の歪曲収差を小さくすると共に、前
記フライアイレンズの入射側で、前記フライアイレンズ
を構成する複数の微小レンズ要素のうちの所望の微小レ
ンズ要素に入射する光量を制限する光学フィルターと、
前記光学フィルターを駆動する駆動手段とを備えること
を特徴としている。
【００１４】
【００１５】本願第２発明の照明光学装置は、光源から
の光束を用いて２次光源を形成するフライアイレンズ
と、前記２次光源からの光束を用いて被照射面を照明す
る光学手段とを有する照明光学装置であって、前記フラ
イアイレンズを構成する複数の微小レンズ要素が非球面
レンズによって構成され、各微小レンズ要素の焦点距離
をＦ、各微小レンズ要素の光軸に平行な光線の最大入射
高をｈ、最大入射高ｈで入射して射出される光線が前記
光軸となす角度をθとするとき、 ｜１−ｈ／（Ｆ・ｓｉｎθ）｜ ＜ １／１００ なる条件を満足する ことを特徴としている。
【００１６】本願第３発明の照明光学装置は、光源から
の光束を用いて２次光源を形成するフライアイレンズ
と、前記２次光源からの光束を用いて被照射面を照明す
る光学手段とを有する照明光学装置であって、前記フラ
イアイレンズを構成する複数の微小レンズ要素が回折光
学素子によって構成され、各微小レンズ要素の焦点距離
をＦ、各微小レンズ要素の光軸に平行な光線の最大入射
高をｈ、最大入射高ｈで入射して射出される光線が前記
光軸となす角度をθとするとき、 │１−ｈ／（Ｆ・ｓｉｎθ）｜ ＜ １／１００ なる条件を満足する ことを特徴としている。
【００１７】
【００１８】
【００１９】本願第４発明の投影露光装置は、光源から
の光束を用いて２次光源を形成するフライアイレンズと
前記２次光源からの光束をレチクルに導光する光学手段
とを備える照明光学系と、前記レチクルに形成されたパ
ターンをウエハに投影する投影光学系とを有する投影露
光装置において、前記照明光学系は、被照射面上の各点
から見た前記２次光源の開口数が実質的に等しくなる程
度に前記光学手段の歪曲収差を小さくすると共に、前記
フライアイレンズの入射側で、前記フライアイレンズを
構成する複数の微小レンズ要素のうちの所望の微小レン
ズ要素に入射する光量を制限する光学フィルターと、前
記光学フィルターを駆動する駆動手段とを備えることを
特徴としている。
【００２０】本願第５発明の投影露光装置は、光源から
の光束を用いて２次光源を形成するフライアイレンズと
前記２次光源からの光束をレチクルに導光する光学手段
とを備える照明光学系と、前記レチクルに形成されたパ
ターンをウエハに投影する投影光学系とを有する投影露
光装置において、前記フライアイレンズを構成する複数
の微小レンズ要素が非球面レンズによって構成され、各
微小レンズ要素の焦点距離をＦ、各微小レンズ要素の光
軸に平行な光線の最大入射高をｈ、最大入射高ｈで入射
して射出される光線が前記光軸となす角度をθとすると
き、 ｜１−ｈ／（Ｆ・ｓｉｎθ）｜ ＜ １／１００ なる条件を満足する ことを特徴としている。
【００２１】本願第６発明の投影露光装置は、光源から
の光束を用いて２次光源を形成するフライアイレンズと
前記２次光源からの光束をレチクルに導光する光学手段
とを備える照明光学系と、前記レチクルに形成されたパ
ターンをウエハに投影する投影光学系とを有する投影露
光装置において、前記フライアイレンズを構成する複数
の微小レンズ要素が回折光学素子によって構成され、各
微小レンズ要素の焦点距離をＦ、各微小レンズ要素の光
軸に平行な光線の最大入射高をｈ、最大入射高ｈで入射
して射出される光線が前記光軸となす角度をθとすると
き、 │１−ｈ／（Ｆ・ｓｉｎθ）｜ ＜ １／１００ なる条件を満足する ことを特徴としている。
【００２２】
【００２３】
【００２４】本願第７発明のデバイス製造方法は、本願
第４乃至第６発明の投影露光装置を用いてレチクルに形
成されたパターンをウエハに露光転写する工程と、ウエ
ハに露光転写されたパターンを現像する工程を有するこ
とを特徴としている。
【００２５】
【００２６】
【発明の実施の形態】（実施形態１）図１は、本発明の
第１の実施形態の照明光学系（照明光学装置）を備えた
投影露光装置の概略構成図である。
【００２７】１は水銀ランプ等の光源であり、光源１か
らの光束は楕円ミラー２の第２焦点３に結像される。４
は光学系であり、コンデンサーレンズやコリメータレン
ズそしてズームレンズなどから成り、第２焦点３近傍に
形成された光源１の発光部像をコリメートしてフライア
イレンズ５の入射面に入射させている。フライアイレン
ズ５は断面が４角形状の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おり、その射出面近傍
に２次光源が形成される。６はコンデンサー光学系であ
り、コンデンサーレンズやコリメータレンズそしてズー
ムレンズなどから構成されている。
【００２８】７はマスキングブレードで複数の可動遮光
板よりなり、任意の開口形状の形成を可能にしている。
８は電子回路パターンが描かれているレチクル９を照射
するレンズ系、１０はレチクル９を縮小投影する投影光
学系（投影レンズ）、１１はレチクル９上の回路パター
ンが投影転写されるウエハ（基板）である。
【００２９】本実施形態の照明光学系においては、コン
デンサー光学系６の歪曲収差を十分に小さくすること
で、被照射面各点において観察される２次光源の大きさ
（開口数）のアンバランスを解消している。具体的には
被照射面内の各点で観察される２次光源の大きさのバラ
ツキを３％以内に抑え、実質的に２次光源の大きさが被
照射面内で均一とみなせるようにした。この際、フライ
アイレンズ５の正弦条件不満足量及び各レンズに用いら
れる反射防止膜の光線入射角に依存した透過特性により
発生する周辺照度が低い照度ムラを補正するため、照度
均一化手段を照明光学系中に備えている。
【００３０】ここで、図２（ａ），（ｂ）に示すような
光軸に関して対称で周辺照度が低い照度ムラを補正する
場合を考える。被照射面を重畳して照明するための微小
レンズ要素を有するフライアイレンズ５の入射面５ａは
被照射面とほぼ共役である。フライアイレンズ５の微小
レンズ要素のうち、少なくとも１つに入射する光量を調
整する光量制御手段、例えば図２（ｃ）に示すような円
形のＣｒ等のパターンが配置されたＮＤフィルター（光
学フィルター）５１を構成し、フライアイレンズ５の微
小レンズ要素の光入射側５ａからの距離を図２（ｄ）の
ごとく適切に配置する。このような構成により、被照射
面において軸上の照度が低下するため、図２（ｅ）のよ
うな照度分布変化が発生し、図２（ｂ）のような周辺照
度が低い照度ムラを補正し、被照射面上の照度の均一性
を向上させることができる。
【００３１】上述のフィルター以外にも周辺照度が低く
なっている照度ムラを補正するＮＤフィルターとして、
図３（ａ）に示すように大きさの異なる円形の光量調整
部を配置するとともに、フライアイレンズ５の微小レン
ズの光入射側５ａからの距離を適切にすることで、各部
分に図３（ｂ）及び（ｃ）のような効果を持たせ、これ
らの効果の総和として図３（ｄ）のように補正するタイ
プも考えられる。この方法を用いれば、各円形光量調整
部の径や透過率を適宜調整する（図３（ｂ）および
（ｃ）に示す各々の効果範囲や補正量を変える）こと
で、被照射面中心部と最周辺部の照度分布補正だけでな
く、被照射面中心部から最周辺部への間を含めた被照射
面全域での補正効果をより最適化させることが可能にな
る。
【００３２】この光学フィルターはＮＤ部分を適切なパ
ターン形状、透過率、配置とすることで、フライアイレ
ンズの正弦条件不満足量および反射防止膜の影響以外で
発生した照度ムラの補正も効果的に行える。
【００３３】また本実施形態において、ＮＤフィルター
５１を光軸と垂直な方向に２次元的に駆動可能として、
図４（ａ），（ｂ）に示したような光軸に関して非対称
に傾斜した照度ムラを補正している。具体的には、図４
（ａ），（ｂ）に示したような照度ムラに対して、図４
（ｃ）に示したような補正を加えるべく、図４（ｄ）の
ごとくＮＤフィルター５１を光軸と垂直な方向に移動さ
せている。
【００３４】（参考例１） 図５は、本発明の第１の参考例の照明光学系を備えた投
影露光装置の概略構成図である。本参考例において、図
１に示した第１の実施形態の投影露光装置と同符号の部
材は同一の機能を有するので説明を省略する。
【００３５】第１の実施形態が照度均一化手段としてＮ
Ｄフィルター５１を用いていたのに対して、本参考例で
は、図６（ａ）に示すような、光の入射角により透過率
の異なる特性を有する光学フィルター５２を、フライア
イレンズ５と被照射面との間の光路中の被照射面の１点
に到達する光が実質的に平行となる箇所に配置する点が
最も大きな差異である。
【００３６】光学フィルター５２は、光の入射角が増大
するにつれて透過率が増加する特性を有しているため、
被照射面においては軸外に行くにつれて到達する光量が
図６（ｂ）に示すように増加する。よって、周辺照度が
低い照度ムラを補正することができる。
【００３７】また本参考例において、光学フィルター５
２を傾斜させることによって、光軸に関して非対称な傾
斜した照度ムラを補正することも可能になる。
【００３８】（参考例２） 図７は、本発明の第２の参考例の照明光学系を備えた投
影露光装置の概略構成図である。本参考例において、図
１に示した第１の実施形態の投影露光装置と同符号の部
材は同一の機能を有するので説明を省略する。
【００３９】第１の実施形態及び第１の参考例の投影露
光装置と本参考例の投影露光装置の差異は、図８（ａ）
に示すような、軸上では透過率が低く、軸外に行くにつ
れて透過率が上昇するような光学フィルター５３をレチ
クル面近傍に配置した点である。このような構成によ
り、被照射面においては軸上の照度が図８（ｂ）に示す
ように低下するため、周辺照度が低い照度ムラを補正す
ることができる。
【００４０】（実施形態２） 前述したように、一般にコンデンサー光学系６の歪曲収
差を十分に小さくすることで、被照射面各点において観
察される２次光源像の大きさのアンバランスを解消する
と、フライアイレンズ５の正弦条件不満足量により周辺
照度が低下する。これを解消するためには、フライアイ
レンズの正弦条件不満足量を小さくして、実質的にｈ＝
Ｆ・ｓｉｎθの条件を満たすようフライアイレンズを構
成すればよい。
【００４１】被照射面上の各点における２次光源の開口
数のバラツキを３％以内に抑え、実質的に２次光源開口
数が被照射面内で均一と見なせるようにするためには、
フライアイレンズの正弦条件不満足量ＯＳＣを、 ＯＳＣ＝ｈ／ｓｉｎθ−Ｆ と定義したとき、特開平８−２６２３６７号公報に記載
されているように、正弦条件不満足量ＯＳＣが焦点距離
の１％以下でなければならない。
【００４２】すなわちＯＳＣ／Ｆ＜１／１００より本実
施形態のフライアイレンズは、 │１−ｈ／（Ｆ・ｓｉｎθ）│＜１／１００ なる条件を満足しなければならない。
【００４３】いわゆる３次収差の議論では正弦条件を満
たすために、非球面レンズを使用すれば良いことが知ら
れている。本実施形態ではフライアイレンズを構成する
各微小レンズ要素のレンズ面を、図９に示すごとく非球
面にして上記の条件式を満足させ、フライアイレンズ正
弦条件を実質的に満足させている。
【００４４】（実施形態３） 本実施形態では、フライアイレンズの正弦条件不満足量
を小さくするために、フライアイレンズを、図１０
（ａ），（ｂ）に示すごとく、回折光学素子により構成
としている。本実施形態において、回折光学素子は、フ
レネルレンズやグレーティング、バイナリオプティック
ス素子等を含んで表現している。
【００４５】本実施形態の場合も被照射面上の各点にお
ける２次光源の開口数のバラツキを３％以内に抑え、実
質的に２次光源の開口数を被照射面上の各点で均一と見
なせるようにするため、フライアイレンズを、 │１−ｈ／（Ｆ・ｓｉｎθ）│＜１／１００ なる条件を満足するよう構成している。
【００４６】（参考例３） 上述してきた実施形態１〜３、参考例１，２に示した２
次光源開口数及び照度の均一化の方法は、ステップアン
ドリピート型の投影露光装置とステップアンドスキャン
型の投影露光装置の双方に対して適用できるものであ
る。
【００４７】本参考例に示す方法は、ステップアンドス
キャン型の投影露光装置固有の方法である。
【００４８】フライアイレンズが正弦条件を満足しない
ことにより、周辺に行くにつれて照度が低下するのはス
テップアンドスキャン型の露光装置でも同様であるが、
走査しながら露光を行うため、被照射面においては走査
方向に対し垂直方向断面に積算した露光ムラが発生する
ことになる。
【００４９】本参考例においては、上記のような露光ム
ラの発生を効果的に防止するため、照射領域の走査方向
の幅を所望の幅に変えられるような構成になっている。
具体的には、図１１に示すように、被照射面と光学的に
共役な位置近傍に設けられている可変スリット２０の走
査方向の幅が所望の幅に変えられるような構成になって
いる。なお、図１１において、図１に示した第１の実施
形態の投影露光装置と同符号の部材は同一の機能を有す
るので説明を省略する。
【００５０】今、図１２に示すように、軸上Ｘ０でのス
キャン方向に積算した光量がＩ０、ある像高Ｘ１でのス
キャン方向に積算した光量がＩ１であるとき、スリット
部分の幅を軸上でＤ０、対応する像高でＤ１とし、Ｉ０
×Ｄ０＝Ｉ１×Ｄ１となるようにスリット２０の幅を変
化させてスキャンすれば、スキャン露光したときの積算
光量がスリット全ての像高で均一化できる。
【００５１】なお、この方法は任意にスリットを可変と
することで、フライアイレンズの正弦条件不満足量およ
び反射防止膜の影響以外で発生した露光ムラの補正も効
果的に行える。
【００５２】ところで、照明条件を変更した場合（例え
ば２次光源の形状を円形の均一開口から環状の開口に変
えた場合等）、照度分布が変化し被照射面上の照度均一
性が保てなくなることがある。このような場合でも、本
参考例に示したステップアンドスキャン型の投影露光装
置では、可変スリット２０の走査方向の幅を変えること
で、被照射面上の照度の均一化を図ることもできる。な
お、所定の特性を持った光学フィルターを実施形態１及
び参考例１，２に示したように光学系中に挿入すること
で照度の均一化を図ってももちろん構わない。
【００５３】実施形態１〜３、参考例１〜３では光源１
の一例として水銀ランプを示したが、レーザー等によっ
て有効光源を形成しても何ら機構的に異なるものではな
い。
【００５４】また、実施形態１〜３、参考例１〜３にお
いては、光源１の発光部像からの光を光学系４によりコ
リメートしてフライアイレンズ５の入射面に入射させて
いるが、図１６に示すごとく、光源１の発光部像がフラ
イアイレンズ５の入射面近傍で再結像するように光学系
４を構成してもよい。なお、図１６では、フライアイレ
ンズ５以降の部材については省略している。
【００５５】（実施形態４） 次に上述した実施形態１〜３の投影露光装置を利用した
半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。
【００５６】図１３は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等
の半導体チップ、液晶パネルやＣＣＤ）の製造フローを
示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回
路設計を行う。ステップ２（マスク制作）では設計した
回路パターンを形成したマスク（レチクル９）を制作す
る。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の
材料を用いてウエハ（ウエハ１１）を製造する。ステッ
プ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意し
たマスクとウエハとを用いて、リソグラフィー技術によ
ってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５
（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作
成されたウエハを用いてチップ化する工程であり、アッ
センブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケー
ジング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６
（検査）ではステップ５で作成された半導体デバイスの
動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうし
た工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ス
テップ７）される。
【００５７】図１４は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハ（ウエハ１
１）の表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では
ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極
形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ス
テップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち
込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハにレジ
スト（感材）を塗布する。ステップ１６（露光）では上
記露光装置によってマスク（レチクル９）の回路パター
ンの像でウエハを露光する。ステップ１７（現像）では
露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチン
グ）では現像したレジスト以外の部分を削り取る。ステ
ップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要
となったレジストを取り除く。これらステップを繰り返
し行うことによりウエハ上に回路パターンが形成され
る。
【００５８】本実施形態の製造方法を用いれば、従来は
難しかった高集積度の半導体デバイスを製造することが
可能になる。
【００５９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被照射面上において照度の均一性と照明開口数の均一性
の双方を同時に高めることのできる照明光学装置及び投
影露光装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の投影露光装置の概略構成図で
ある。
【図２】第１の実施形態において、照度ムラを補正する
方法を説明するための図である。
【図３】第１の実施形態において、照度ムラを補正する
他の方法を説明するための図である。
【図４】第１の実施形態において、傾斜した照度ムラを
補正する方法を説明するための図である。
【図５】第１の参考例の投影露光装置の概略構成図であ
る。
【図６】第１の参考例において、照度ムラを補正する方
法を説明するための図である。
【図７】第２の参考例の投影露光装置の概略構成図であ
る。
【図８】第２の参考例において、照度ムラを補正する方
法を説明するための図である。
【図９】非球面を有するフライアイレンズを示す図であ
る。
【図１０】回折光学面を有するフライアイレンズを示す
図である。
【図１１】第３の参考例の投影露光装置の概略構成図で
ある。
【図１２】第３の参考例において、走査方向に積算した
光量ムラを補正する方法を説明するための図である。
【図１３】半導体デバイスの製造工程を示す図である。
【図１４】図１３の工程中のウエハプロセスの詳細を示
す図である。
【図１５】従来の照明光学系を説明するための図であ
る。
【図１６】実施形態１〜３，参考例１〜３における照明
光学系の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 光源 ２ 楕円ミラー ３ 楕円ミラー２の第２焦点 ４ 光学系 ５ フライアイレンズ ６ コンデンサー光学系 ７ マスキングブレード ８ レンズ系 ９ レチクル １０ 投影光学系 １１ ウエハ ５１ ＮＤフィルター ５２ 光の入射角によって透過率が異なる光学フィルタ
ー ５３ 光の入射位置によって透過率が異なる光学フィル
ター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−306304（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−262367（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−7940（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−22869（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−223661（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−190969（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−127418（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−37774（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G02B 3/00 G03F 7/20

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光源からの光束を用いて２次光源を形成
    するフライアイレンズと、前記２次光源からの光束を用
    いて被照射面を照明する光学手段とを有する照明光学装
    置であって、前記被照射面上の各点から見た前記２次光
    源の開口数が実質的に等しくなる程度に前記光学手段の
    歪曲収差を小さくすると共に、前記フライアイレンズの
    入射側で、前記フライアイレンズを構成する複数の微小
    レンズ要素のうちの所望の微小レンズ要素に入射する光
    量を制限する光学フィルターと、前記光学フィルターを
    駆動する駆動手段とを備えることを特徴とする照明光学
    装置。
  2. 【請求項２】 前記被照射面上の各点から見た前記２次
    光源の同一の光強度とみなせる領域であって、最大の径
    をσｍａｘ、最小の径をσｍｉｎとしたとき、 σｍａｘ／σｍｉｎ＜１．０３ なる条件を満足するよう、前記光学手段の歪曲収差を小
    さくすることを特徴とする請求項１記載の照明光学装
    置。
  3. 【請求項３】 光源からの光束を用いて２次光源を形成
    するフライアイレンズと、前記２次光源からの光束を用
    いて被照射面を照明する光学手段とを有する照明光学装
    置であって、前記フライアイレンズを構成する複数の微
    小レンズ要素が非球面レンズによって構成され、各微小
    レンズ要素の焦点距離をＦ、各微小レンズ要素の光軸に
    平行な光線の最大入射高をｈ、最大入射高ｈで入射して
    射出される光線が前記光軸となす角度をθとするとき、 ｜１−ｈ／（Ｆ・ｓｉｎθ）｜ ＜ １／１００ なる条件を満足する ことを特徴とする照明光学装置。
  4. 【請求項４】 光源からの光束を用いて２次光源を形成
    するフライアイレンズと、前記２次光源からの光束を用
    いて被照射面を照明する光学手段とを有する照明光学装
    置であって、前記フライアイレンズを構成する複数の微
    小レンズ要素が回折光学素子によって構成され、各微小
    レンズ要素の焦点距離をＦ、各微小レンズ要素の光軸に
    平行な光線の最大入射高をｈ、最大入射高ｈで入射して
    射出される光線が前記光軸となす角度をθとするとき、 ｜１−ｈ／（Ｆ・ｓｉｎθ）｜ ＜ １／１００ なる条件を満足することを特徴とする照明光学装置。
  5. 【請求項５】 光源からの光束を用いて２次光源を形成
    するフライアイレンズと前記２次光源からの光束をレチ
    クルに導光する光学手段とを備える照明光学系と、前記
    レチクルに形成されたパターンをウエハに投影する投影
    光学系とを有する投影露光装置において、前記照明光学
    系は、被照射面上の各点から見た前記２次光源の開口数
    が実質的に等しくなる程度に前記光学手段の歪曲収差を
    小さくすると共に、前記フライアイレンズの入射側で、
    前記フライアイレンズを構成する複数の微小レンズ要素
    のうちの所望の微小レンズ要素に入射する光量を制限す
    る光学フィルターと、前記光学フィルターを駆動する駆
    動手段とを備えることを特徴とする投影露光装置。
  6. 【請求項６】 前記被照射面上の各点から見た前記２次
    光源の同一の光強度とみなせる領域であって、最大の径
    をσｍａｘ、最小の径をσｍｉｎとしたとき、 σｍａｘ／σｍｉｎ＜１．０３ なる条件を満足するよう、前記光学手段の歪曲収差を小
    さくすることを特徴とする請求項５記載の投影露光装
    置。
  7. 【請求項７】 光源からの光束を用いて２次光源を形成
    するフライアイレンズと前記２次光源からの光束をレチ
    クルに導光する光学手段とを備える照明光学系と、前記
    レチクルに形成されたパターンをウエハに投影する投影
    光学系とを有する投影露光装置において、前記フライア
    イレンズを構成する複数の微小レンズ要素が非球面レン
    ズによって構成され、各微小レンズ要素の焦点距離を
    Ｆ、各レンズ要素の光軸に平行な光線の最大入射高を
    ｈ、最大入射高ｈで入射して射出される光線が光軸とな
    す角度をθとするとき、 ｜１−ｈ／（Ｆ・ｓｉｎθ）｜ ＜ １／１００ なる条件を満足する ことを特徴とする投影露光装置。
  8. 【請求項８】 光源からの光束を用いて２次光源を形成
    するフライアイレンズと前記２次光源からの光束をレチ
    クルに導光する光学手段とを備える照明光学系と、前記
    レチクルに形成されたパターンをウエハに投影する投影
    光学系とを有する投影露光装置において、前記フライア
    イレンズを構成する複数の微小レンズ要素が回折光学素
    子によって構成され、各微小レンズ要素の焦点距離を
    Ｆ、各微小レンズ要素の光軸に平行な光線の最大入射高
    をｈ、最大入射高ｈで入射して射出される光線が前記光
    軸となす角度をθとするとき、 ｜１−ｈ／（Ｆ・ｓｉｎθ）｜ ＜ １／１００ なる条件を満足することを特徴とする投影露光装置。
  9. 【請求項９】 請求項５乃至８記載の投影露光装置を用
    いてレチクルに形成されたパターンをウエハに露光転写
    する工程と、ウエハに露光転写されたパターンを現像す
    る工程を有することを特徴とするデバイスの製造方法。
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