JPH09320952A - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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JPH09320952A
JPH09320952A JP8158945A JP15894596A JPH09320952A JP H09320952 A JPH09320952 A JP H09320952A JP 8158945 A JP8158945 A JP 8158945A JP 15894596 A JP15894596 A JP 15894596A JP H09320952 A JPH09320952 A JP H09320952A
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eye lens
fly
aperture stop
optical element
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JP8158945A
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Kazu Nojima
和 野島
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Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】露光精度を向上させ得る簡易な構成の露光装置
を実現し難かつた。 【解決手段】照明光学系から発射された露光光をマスク
に照射すると共に、露光光がマスクを通過することによ
り得られるマスクのパターン像を投影光学系を介して感
光基板上に投影結像するようにして感光基板を露光する
露光装置において、照明光学系は、光源から発射された
露光光の強度分布を均一化する光学素子と、光学素子の
後段に交換可能に配置された開口絞りと、光学素子及び
開口絞りを順次通過する露光光の光軸方向、光軸と垂直
な方向及び光軸との傾きのそれぞれに対する光学素子及
び開口絞りの位置及び状態を調整するための調整機構と
を設けるようにしたことにより、光学素子と開口絞りと
の位置関係を常に一定にすることができ、かくして露光
精度を向上させ得る簡易な構成の露光装置を実現でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は露光装置に関し、例
えば投影露光装置に適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば半導体集積回路や液晶基板
をリソングラフイ技術を用いて製造する際に、試料基板
上に設けられたレジスト膜を所望するパターンに応じて
露光する工程では、通常、投影露光装置と呼ばれる露光
装置が用いられている。
【0003】投影露光装置は、光源から発射された照明
光を所望パターンに応じて作成されたレチクル(マス
ク)に照射すると共に、当該照明光がレチクルを通過す
ることにより得られるレチクルパターン像を投影光学系
を介して試料基板のレジスト膜に結像投影し得るように
なされ、これにより当該レジスト膜を所望する回路パタ
ーンに応じて露光し得ようになされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、この
ような投影露光装置では、レチクルに照射される照明光
の強度分布を均一化するために、光源からレチクルまで
の照射光の光路上にフライアイレンズと呼ばれる光学素
子を配設することや、レチクルに照射される照明光の照
射状態を必要に応じて変化させ得るようにするため、フ
ライアイレンズの直ぐ後段に開口絞りを交換自在に配置
することが提案されている(例えば特開平5-175100号公
報)。
【0005】ところが従来では、光源からレチクルまで
の光学系(以下、これを照明光学系と呼ぶ)内にフライ
アイレンズと、その後段に交換自在に開口絞りを配置す
るに際して、当該フライアイレンズと開口絞りとの位置
関係については何の考慮もなされてなかつた。しかしな
がら、近年では露光パターンの微細化に伴つて露光精度
の向上が望まれてきており、このためにはフライアイレ
ンズと開口絞りとの位置関係を常に一定にする必要が生
じてきた。
【0006】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、露光精度を向上させ得る簡易な構成の露光装置を提
案しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、照明光学系2から発射された露光
光L1をマスクRに照射すると共に、露光光L1がマス
クRを通過することにより得られるマスクRのパターン
像PAを投影光学系4を介して感光基板W上に投影結像
するようにして感光基板Wを露光する露光装置1におい
て、照明光学系2は、光源10から発射された露光光L
1の強度分布を均一化する光学素子14と、光学素子1
4の後段に交換可能に配置された開口絞り21〜25又
は26と、光学素子14及び開口絞り21〜25又は2
6を順次通過する露光光L1の光軸方向(Z方向)、光
軸K1と垂直な方向(X方向及びY方向)及び光軸K1
との傾きのそれぞれに対する光学素子14及び開口絞り
21〜25又は26の位置及び状態を調整するための調
整機構40、60とを設けるようにした。
【0008】このようにすることによつて、光学素子1
4及び開口絞り21〜25又は26を順次通過する露光
光L1の光軸方向(Z方向)、光軸K1と垂直な方向
(X方向及びY方向)及び光軸K1との傾きのそれぞれ
に対する光学素子14及び開口絞り21〜25又は26
の位置関係を常に一定にすることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施例を詳述する。
【0010】(1)第1実施例 図1において、1は全体として本発明を適用した投影露
光装置を示し、照明光学系2から発射された露光光L1
をレチクルホルダ3に保持されたレチクルRに照射する
と共に、当該露光光L1がレチクルRのレチクルパター
ンPAを通過することにより得られる当該レチクルパタ
ーンPAのパターン像を投影光学系4を介してウエハホ
ルダ5上に載置されたウエハW上のレジスト膜に結像す
ることにより、当該ウエハW上に形成されたレジスト膜
をレチクルパターンPAに応じて露光し得るようになさ
れている。
【0011】実際上この投影露光装置1では、照明光学
系2の光源(例えば水銀ランプ)10から発射された露
光光L1を楕円鏡11により1度集束した後、ミラー1
2を介してインプツトレンズ13に入射させ、これをイ
ンプツトレンズ13において平行光束に変換した後、こ
の露光光L1の強度分布をフライアイレンズ14を通し
て均一化させるようになされている。
【0012】この場合、楕円鏡11により集光される露
光光L1の集光位置には、図1からも明らかなように、
モータ38により回転自在に保持されるようにして遮蔽
板39が配置されており、かくして必要に応じてモータ
38を駆動し、遮蔽板39を露光光L1の集光位置に位
置させることにより、ウエハWへの露光光L1の照射を
停止させ得るようになされている。
【0013】またフライアイレンズ14の後側焦点面
(照明光学系2におけるレチクルパターンPAのフーリ
エ変換面に相当)上には、図2に示すように、それぞれ
異なる開口(21A)、(22A、23A)、(23
B)、(24A〜24D)、(25A、25B)又は
(26A)を有する複数種類の開口絞り21〜26が同
心円上に等間隔で設けられた回転板20が、これら開口
絞り21〜26のうちの1つがフライアイレンズ14の
出射面と対向するように配置されている。また回転板2
0は、モータ31(図1)により必要量回転駆動させ得
るようになされている。
【0014】これによりこの投影露光装置1では、モー
タ30を駆動させて回転板20を所定量回転させること
によつてフライアイレンズ14の出射面と対向する開口
絞り21〜25又は26を変えることができ、かくして
必要に応じてウエハW上のレジスト膜に対する露光条件
を変えることができるようになされている。
【0015】この回転板20から出射した露光光L1
は、この後アウトプツトレンズ31によつてほぼ平行光
束に変換された後、レチクルRのレチクルパターンPA
とほぼ共役な位置に配置された視野絞り32を介してリ
レーレンズ33に入射し、当該リレーレンズ33により
回転板20の開口絞り21〜25又は26と共役な平面
P1上に集光される。
【0016】またこの露光光L1は、この後この平面P
1上に配置された可変開口絞り34を介してコンデンサ
レンズ35に入射し、当該コンデンサレンズ35により
平行光束に変換された後、ミラー36を介してレチクル
Rに入射する。さらにこの露光光L1がレチクルRのパ
ターン面を通過することにより得られるレチクルパター
ンPAの投影像は、この後投影光学系4の瞳面P2に集
光された後、ウエハステージ5上に載置されたウエハW
のレジスト膜上に結像投影される。
【0017】この場合ウエハステージ5は、駆動モータ
37によつて、載置されたウエハWを入射する露光光L
1の光軸方向と、当該光軸と垂直な方向とに必要に応じ
て移動させ得るようになされている。これによりこの投
影露光装置1では、ウエハWのレジスト膜をレチクルパ
ターンPAに応じて露光し得、かくして当該レジスト膜
にレチクルパターンPAに応じた潜像を形成し得るよう
になされている。
【0018】かかる構成に加えこの投影露光装置1の場
合、フライアイレンズ14及び回転板20は、図3に示
す可調整保持機構40により一体に保持されている。す
なわち可調整保持機構40においては、この図3からも
明らかなように、投影露光装置1の所定位置に固定する
ためのベース41を有し、当該ベース41に第1のXY
Z機構42を介してステージ43が取り付けられてい
る。
【0019】またステージ43にはピエゾ素子でなる第
1の煽り機構44を介してフライアイレンズホルダ45
が取り付けられていると共に、このフライアイレンズホ
ルダ45によつてその光学軸が矢印aで示す露光光L1
の光軸方向と平行に位置するようにフライアイレンズ1
4(図1)が保持されている。この場合第1のXYZ機
構42は、図示しない制御系から第1の駆動部47に供
給される制御信号に応じた当該第1の駆動部47の駆動
力に基づいて、ステージ43を露光光L1の光軸K1と
平行なZ方向(矢印z1 )と、当該光軸K1と垂直な互
いに直交するX方向及びY方向(矢印y1 )とにそれぞ
れ必要量移動させ得るようになされている。
【0020】また第1の煽り調整機構45は、上述の制
御系から供給される制御信号に基づいて、フライアイレ
ンズホルダ46の露光光L1の光軸K1に対する傾き状
態(煽り状態)を変化させ得るようになされている。こ
れによりこの可調整保持機構40では、フライアイレン
ズホルダ46のX、Y及びZ方向の位置を第1のXYZ
機構42を介して変化させ得る一方、当該フライアイレ
ンズホルダ46の煽り状態を第1の煽り調整機構45を
介して変化させ得るようになされ、かくしてフライアイ
レンズ14(図1)のX、Y及びZ方向の位置調整並び
に煽り調整を自在に行い得るようになされている。
【0021】一方ベース41には、断面L字状の連結板
50を介して第2のXYZ機構51が取り付けられると
共に、当該第2のXYZ機構51にはステージ52を介
してエピゾ素子でなる第2の煽り調整機構53が取り付
けられている。また第2の煽り調整機構53にはモータ
取付けブロツク54を介して上述のモータ31がその出
力軸31AをZ方向と平行にして固定されると共に、当
該モータ53の出力軸31Aには上述のように複数の開
口絞り21〜26(図2)が設けられてなる回転板20
が固定されている。
【0022】この場合第2のXYZ機構51は、上述の
制御系から第2の駆動部55に供給される制御信号に応
じた当該第2の駆動部55の駆動出力に基づいて、ステ
ージ52を露光光L1の光軸K1と平行な方向(Z方
向)と、当該光軸K1と垂直な互いに直交するX方向及
びY方向とにそれぞれ必要量移動させ得る一方、第2の
煽り調整機構53は、制御系から供給される制御信号に
基づいてモータ取付けブロツク54の露光光L1の光軸
K1に対する傾き状態(煽り状態)を変化させ得るよう
になされている。
【0023】これによりこの可調整保持機構40では、
回転板20のX、Y及びZ方向の位置を第2のXYZ機
構51を介して変化させ得る一方、当該回転板20の煽
り状態を第2の煽り調整機構53を介して変化させ得る
ようになされ、かくして当該回転板20に設けられた各
開口絞り21〜26のX、Y及びZ方向の位置調整並び
に煽り調整を自在に行い得るようになされている。さら
にこの可調整保持機構40の場合、モータ31は、制御
系から供給される駆動制御信号に基づいて回転板20を
回転させるようになされ、これによりフライアイレンズ
14の出射面と対向させる、使用する開口絞り21〜2
5又は26を自在に交換し得るようになされている。
【0024】以上の構成において、この投影露光装置1
では、可調整保持機構40の第1のXYZ機構42及び
第1の煽り調整機構45を駆動させることによりフライ
アイレンズ14のX、Y及びZ方向の位置調整と、煽り
調整とを行うことができる一方、当該可調整保持機構4
0の第2のXYZ機構51及び第2の煽り調整機構53
を駆動させることにより回転板20に設けられた各開口
絞り21〜26のX、Y及びZ方向の位置調整と、煽り
調整とを行うことができる。
【0025】従つてこの投影露光装置1では、第1のX
YZ機構42及び第1の煽り調整機構45を駆動させる
ことによりフライアイレンズ14の位置調整及び煽り調
整を行つた後、第2のXYZ機構51及び第2の煽り調
整機構53を駆動させることによつてフライアイレンズ
14に対する使用する開口絞り21〜25又は26の位
置調整及び煽り調整を行うことができるため、フライア
イレンズ14と使用する開口絞り21〜25又は26と
の相対的な位置関係を常に一定にすることができる。
【0026】以上の構成によれば、ベース41に第1の
XYZ機構42及び第1の煽り調整機構45を介してフ
ライアイレンズ14を取り付けると共に、当該ベース4
1に第2のXYZ機構51及び第2の煽り調整機構53
を介して複数の開口絞り21〜26が設けられてなる回
転板20を回転自在に取り付けるようにしたことによ
り、開口絞り21〜26を交換自在に、かつフライアイ
レンズ14と使用する開口絞り21〜25又は26との
相対的な位置関係を常に一定にすることができ、かくし
て露光精度を向上させ得る簡易な構成の露光装置を実現
できる。
【0027】(2)第2実施例 図3との対応部分に同一符号を付して示す図4は、第1
実施例の可調整保持機構40に代えて投影露光装置1に
適用するための第2実施例による可調整保持機構60を
示すものであり、ベース41に第1のXYZ機構42を
介して板状のブロツク61が取り付けられている。この
ブロツク61の一端側には、第1の煽り調整機構45を
介してフライアイレンズホルダ46が取り付けられてい
ると共に、当該フライアイレンズホルダ46内には上述
のようにフライアイレンズ14が配設されている。
【0028】またブロツク61の他端側には、第2の煽
り調整機構53を介してモータ取付けブロツク54が取
り付けられていると共に、モータ取付けブロツク54に
はモータ31がその出力軸31AがZ方向と平行になる
ように固定され、かつ当該モータ31の出力軸31Aに
は回転板20が固定されている。
【0029】この場合第1のXYZ機構42は、図示し
ない制御系から第1の駆動部47に供給される制御信号
に応じた当該第1の駆動部47の駆動出力に基づいて、
ブロツク61を露光光L1の光軸K1と平行なZ方向
と、当該光軸K1と垂直な互いに直交するX方向及びY
方向とに自在に移動させ得るようになされている。
【0030】これによりこの可調整保持機構60では、
第1のXYZ機構42を駆動することによつてフライア
イレンズホルダ46及び回転板20を一体にX、Y及び
Z方向に移動させ得ることができ、かくしてフライアイ
レンズ14及び各開口絞り21〜26のX、Y及びZ方
向の位置調整を一体に行い得るようになされている。
【0031】また第1の煽り調整機構45は、制御系か
ら供給される制御信号に基づいてフライアイレンズホル
ダ46の露光光L1の光軸K1に対する傾き状態を(煽
り状態)を変化させる一方、第2の煽り調整機構53
は、制御系から供給される制御信号に基づいてブロツク
54のZ方向に対する傾き状態を(煽り状態)を変化さ
せるようになされている。
【0032】これによりこの可調整保持機構60では、
第1及び第2の煽り調整機構45、53をそれぞれ介し
てフライアイレンズ14及び回転板20の傾き状態を変
化させることができ、かくしてフライアイレンズ14
と、回転板20に形成された各開口絞り21〜26との
各煽り状態をそれぞれ独立に自在に調整し得るようにな
されている。
【0033】以上の構成において、この可調整保持機構
60では第1のXYZ機構42を駆動させることによつ
て、フライアイレンズ14及び各開口絞り21〜26を
X、Y及びZ方向に一体に移動(連動)させることがで
きる。
【0034】従つて投影露光装置1(図1)の可調整保
持機構としてこの可調整保持機構60を採用することに
よつて、第1実施例の場合と同様にフライアイレンズ1
4と、使用する開口絞り21〜25又は26との位置関
係を常に一定にすることができると共に、フライアイレ
ンズ14及び各開口絞り21〜26のX、Y及びZ方向
の位置調整を一体に行うことができる分、可調整保持機
構として第1実施例の可調整保持機構40(図3)を採
用した場合に比べてフライアイレンズ14及び使用する
開口絞り21〜25又は26間の位置調整作業をより容
易にすることができる。
【0035】またこの可調整保持機構60では、フライ
アイレンズ14及び開口絞り21〜25又は26がX方
向、Y方向及びZ方向の位置調整機構を共有しているた
め、第1実施例の場合に比べてより構成を簡易化させる
ことができる。
【0036】以上の構成によれば、ベース41に第1の
XYZ機構42を介してブロツク61を取り付けると共
に、当該ブロツク61に第1又は第2の煽り調整機構4
5、53をそれぞれ介してフライアイレンズ14及び複
数の開口絞り21〜26が設けられてなる回転板20を
取り付けるようにしたことにより、フライアイレンズ1
4に対する各開口絞り21〜26のX、Y及びZ方向の
位置調整作業を省略させながらフライアイレンズ14と
使用する開口絞り21〜25又は26との相対的な位置
関係を常に一定することができ、かくして露光精度を向
上させ得る簡易な構成の、かつ第1実施例に比べて調整
作業が容易な露光装置を実現できる。
【0037】(3)他の実施例 なお上述の第1及び第2実施例においては、本発明をウ
エハWを露光する投影露光装置1に適用するようにした
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、
照明光学系から発射された露光光をマスクに照射すると
共に、露光光がマスクを通過することにより得られるマ
スクのパターン像を投影光学系を介して感光基板上に投
影結像するようにして感光基板を露光するようになされ
た露光装置であるのならば、この他種々の構成の露光装
置に適用できる。
【0038】また上述の第1及び第2実施例において
は、光源から発射された前記露光光の強度分布を均一化
する光学素子としてフライアイレンズを適用するように
した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、こ
の他種々の光学素子を適用できる。
【0039】さらに上述の第1及び第2実施例において
は、複数の開口絞り21〜26を回転板20に設け、当
該回転板20を回転自在に配置することにより開口絞り
21〜26を交換可能にするようにした場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、開口絞り21〜26を
交換可能にする方法としては、この他種々の方法を適用
できる。
【0040】さらに上述の第1及び第2実施例において
は、フライアイレンズ14及び開口絞り21〜25又は
26間の位置及び状態を調整するための調整機構を図3
又は図4の可調整保持機構40、60のように構成する
ようにした場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、要は、フライアイレンズ14及び開口絞り21〜2
5又は26を順次通過する露光光L1の光軸方向(Z方
向)、光軸K1と垂直な方向(X方向及びY方向)及び
光軸K1との傾きのそれぞれに対するフライアイレンズ
14及び開口絞り21〜25又は26の位置及び状態を
調整することができるのであれば調整機構としてはこの
他種々の構成を適用できる。
【0041】さらに上述の第2実施例においては、フラ
イアイレンズ14及び開口絞り21〜25又は26のX
方向、Y方向及びZ方向の全ての位置調整機構(第1の
XYZ機構42等)を共有させるようにした場合につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、フライアイレンズ
14及び開口絞り21〜25又は26のX方向、Y方向
及びZ方向の位置調整機構の一部だけを共有させたり、
又はフライアイレンズ14及び開口絞り21〜25又は
26のX方向、Y方向及びZ方向の全ての位置調整機構
に加えて煽り状態の状態調整機構(第1及び第2の煽り
調整機構45、53)をも共有させるようにしても良
い。
【0042】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、照明光学
系から発射された露光光をマスクに照射すると共に、露
光光がマスクを通過することにより得られるマスクのパ
ターン像を投影光学系を介して感光基板上に投影結像す
るようにして感光基板を露光する露光装置において、照
明光学系は、光源から発射された露光光の強度分布を均
一化する光学素子と、光学素子の後段に交換可能に配置
された開口絞りと、光学素子及び開口絞りを順次通過す
る露光光の光軸方向、光軸と垂直な方向及び光軸との傾
きのそれぞれに対する光学素子及び開口絞りの位置及び
状態を調整するための調整機構とを設けるようにしたこ
とにより、光学素子と開口絞りとの位置関係を常に一定
にすることができ、露光精度を向上させ得る簡易な構成
の露光装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した投影露光装置の構成を示す略
線図である。
【図2】回転板に設けられた各開口絞りの様子を示す略
線的な正面図である。
【図3】第1実施例による可調整保持機構の構成を示す
側面図である。
【図4】第2実施例による可調整保持機構の構成を示す
側面図である。
【符号の説明】
1……投影露光装置、14……フライアイレンズ、20
……回転板、21〜26……開口絞り、31……モー
タ、40、60……可調整保持機構、41……ベース、
42、51……XYZ機構、45、53……煽り調整機
構、46……フライアイレンズホルダ、47、55……
駆動部、L1……露光光、K1……光軸。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】照明光学系から発射された露光光をマスク
    に照射すると共に、前記露光光が前記マスクを通過する
    ことにより得られる前記マスクのパターン像を投影光学
    系を介して感光基板上に投影結像するようにして前記感
    光基板を露光する露光装置において、 前記照明光学系は、 光源から発射された前記露光光の強度分布を均一化する
    光学素子と、 前記光学素子の後段に交換可能に配置された開口絞り
    と、 前記光学素子及び前記開口絞りを順次通過する前記露光
    光の光軸方向、前記光軸と垂直な方向及び前記光軸との
    傾きのそれぞれに対する前記光学素子及び前記開口絞り
    の位置及び状態を調整するための調整機構とを具えるこ
    とを特徴とする露光装置。
  2. 【請求項2】前記光学素子の前記位置及び又は前記状態
    の調整と連動して、前記光学素子及び前記開口絞りの関
    係が一定となるように前記開口絞りの前記位置及び又は
    前記状態を調整することを特徴とする請求項1に記載の
    露光装置。
  3. 【請求項3】前記調整機構は、 前記光学素子及び前記開口絞りを順次通過する前記露光
    光の光軸方向、当該光軸と垂直な方向及び前記光軸との
    傾きのそれぞれに対する前記光学素子の位置及び状態を
    調整するための第1の調整機構と、前記光学素子及び前
    記開口絞りを順次通過する前記露光光の光軸方向、当該
    光軸と垂直な方向及び前記光軸との傾きのそれぞれに対
    する前記開口絞りの位置と及び状態を調整するための第
    2の調整機構とが一部又は全部を共有してなることを特
    徴とする請求項1に記載の露光装置。
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