JPH10242018A - 露光光学系 - Google Patents
露光光学系Info
- Publication number
- JPH10242018A JPH10242018A JP5252397A JP5252397A JPH10242018A JP H10242018 A JPH10242018 A JP H10242018A JP 5252397 A JP5252397 A JP 5252397A JP 5252397 A JP5252397 A JP 5252397A JP H10242018 A JPH10242018 A JP H10242018A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mirror
- light beam
- light
- optical system
- exposure
- Prior art date
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- Pending
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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
- G03F7/70058—Mask illumination systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低コストかつ光路長が短いにもかかわらず、
平行度の優れた露光光学系を提供すること。 【解決手段】 光源１０と、集光手段２０と、２次光源
作成手段３０と、コリメーター４０と、ミラー５０から
成る露光光学系において、光線Ａのミラー５０への入射
角をθとし、光線Ｂと光線Ａの平行誤差をφとしたと
き、光線Ｂのミラー５０への入射角がθ＋φ／２となる
ようにミラー５０を弾性変形させる。ただし、光線Ａは
ミラー５０へ入射する光軸上の主光線、光線Ｂはミラー
５０へ入射する光軸外を通る主光線である。
平行度の優れた露光光学系を提供すること。 【解決手段】 光源１０と、集光手段２０と、２次光源
作成手段３０と、コリメーター４０と、ミラー５０から
成る露光光学系において、光線Ａのミラー５０への入射
角をθとし、光線Ｂと光線Ａの平行誤差をφとしたと
き、光線Ｂのミラー５０への入射角がθ＋φ／２となる
ようにミラー５０を弾性変形させる。ただし、光線Ａは
ミラー５０へ入射する光軸上の主光線、光線Ｂはミラー
５０へ入射する光軸外を通る主光線である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マスクに描かれた
パターンを半導体基板やガラス基板等（以下基板とい
う）に露光する装置に関し、特にマスクと基板の間に微
少な間隔を隔てて露光するいわゆるプロキシミティ露光
装置の光学系に関する。
パターンを半導体基板やガラス基板等（以下基板とい
う）に露光する装置に関し、特にマスクと基板の間に微
少な間隔を隔てて露光するいわゆるプロキシミティ露光
装置の光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のプロキシミティ露光装置の光学系
は９図のような構成になっている。すなわち、ランプ１
１から出た光を楕円鏡２１で２次光源作成手段３０に集
め、ここに２次光源を作る。２次光源から出た光はコリ
メーター４０によって平行光に変換され、露光面６０に
設置されたマスクと基板を照射する。
は９図のような構成になっている。すなわち、ランプ１
１から出た光を楕円鏡２１で２次光源作成手段３０に集
め、ここに２次光源を作る。２次光源から出た光はコリ
メーター４０によって平行光に変換され、露光面６０に
設置されたマスクと基板を照射する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ここで、コ
リメーター４０の性能が不十分で、光線の平行度に誤差
があると、マスク上の場所によって光線の照射角が異な
ることになる。たとえば、図２において、プロキシミテ
ィギャップ６５が５００ミクロンで、光線の平行度に
０．１度の誤差がある場合、マスク６１に描かれたパタ
ーン６２の転写位置ズレ６６は０．９ミクロンになり、
半導体や液晶の製造に支障をきたす。このため、従来は
コリメーター４０の性能を高めるべく以下の２つのアプ
ローチがとられてきた。
リメーター４０の性能が不十分で、光線の平行度に誤差
があると、マスク上の場所によって光線の照射角が異な
ることになる。たとえば、図２において、プロキシミテ
ィギャップ６５が５００ミクロンで、光線の平行度に
０．１度の誤差がある場合、マスク６１に描かれたパタ
ーン６２の転写位置ズレ６６は０．９ミクロンになり、
半導体や液晶の製造に支障をきたす。このため、従来は
コリメーター４０の性能を高めるべく以下の２つのアプ
ローチがとられてきた。
【０００４】第１は、コリメーターに放物面鏡を使うア
プローチである。図３のような軸外し放物面鏡を使用す
れば、１点から出た光を完全な平行光に変換できること
は広く知られている。しかし、軸外し放物面を製作する
には、図３のように軸を含む直径Ｄの放物面の生成が必
要であることに加え、曲率が鏡の場所によって変化する
ため研磨が容易でない。このため、コリメーターに軸外
し放物面鏡を使うときわめてコストが高くなるという弊
害がある。
プローチである。図３のような軸外し放物面鏡を使用す
れば、１点から出た光を完全な平行光に変換できること
は広く知られている。しかし、軸外し放物面を製作する
には、図３のように軸を含む直径Ｄの放物面の生成が必
要であることに加え、曲率が鏡の場所によって変化する
ため研磨が容易でない。このため、コリメーターに軸外
し放物面鏡を使うときわめてコストが高くなるという弊
害がある。
【０００５】第２は、コリメーターに球面鏡を使い、そ
の焦点距離をできるだけ長くするアプローチである。１
点から出た光を球面鏡で平行光に変換しようとすると、
球面収差によって平行誤差が発生する。ここで、平行誤
差は球面鏡のＦナンバー（焦点距離を口径で割った値）
の２乗に逆比例するので、焦点距離を長くすれば平行誤
差を実用上支障のないレベルまで引き下げることができ
る。だいたい、Ｆナンバーを５以上にとれば実用上支障
ないレベルになる。しかし、焦点距離を長くすると光路
長が長くなるという弊害がある。特に近年は液晶基板の
大面積化が進み、露光サイズも対角で１ｍ程度のが必要
になった。この場合には焦点距離が５ｍも必要になり、
２次光源から露光面までの光路長は１０ｍにもなる。装
置がこんなに大きくなっては装置コストが上昇するだけ
でなく、高価なクリーンルームの占有面積も増してしま
う。そこで、本発明は装置コストを上昇させることな
く、かつ装置サイズを増大させることなく、露光光の平
行度の改善された露光光学系を提供することを課題とす
る。
の焦点距離をできるだけ長くするアプローチである。１
点から出た光を球面鏡で平行光に変換しようとすると、
球面収差によって平行誤差が発生する。ここで、平行誤
差は球面鏡のＦナンバー（焦点距離を口径で割った値）
の２乗に逆比例するので、焦点距離を長くすれば平行誤
差を実用上支障のないレベルまで引き下げることができ
る。だいたい、Ｆナンバーを５以上にとれば実用上支障
ないレベルになる。しかし、焦点距離を長くすると光路
長が長くなるという弊害がある。特に近年は液晶基板の
大面積化が進み、露光サイズも対角で１ｍ程度のが必要
になった。この場合には焦点距離が５ｍも必要になり、
２次光源から露光面までの光路長は１０ｍにもなる。装
置がこんなに大きくなっては装置コストが上昇するだけ
でなく、高価なクリーンルームの占有面積も増してしま
う。そこで、本発明は装置コストを上昇させることな
く、かつ装置サイズを増大させることなく、露光光の平
行度の改善された露光光学系を提供することを課題とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】光源１０と、集光手段２
０と、２次光源作成手段３０と、コリメーター４０と、
ミラー５０から成る露光光学系において、光線Ａのミラ
ー５０への入射角をθとし、光線Ｂと光線Ａの平行誤差
をφとしたとき、光線Ｂのミラー５０への入射角がθ＋
φ／２となるようにミラー５０を弾性変形させる。ただ
し、光線Ａはミラー５０へ入射する光軸上の主光線、光
線Ｂはミラー５０へ入射する光軸外を通る主光線であ
る。
０と、２次光源作成手段３０と、コリメーター４０と、
ミラー５０から成る露光光学系において、光線Ａのミラ
ー５０への入射角をθとし、光線Ｂと光線Ａの平行誤差
をφとしたとき、光線Ｂのミラー５０への入射角がθ＋
φ／２となるようにミラー５０を弾性変形させる。ただ
し、光線Ａはミラー５０へ入射する光軸上の主光線、光
線Ｂはミラー５０へ入射する光軸外を通る主光線であ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】本実施形態は７４０ｍｍ×６２０
ｍｍの領域を均一強度の紫外光（主波長３６５ｎｍ）で
露光するため光学系で、１図にその構成を示す。１０は
光源であり、本実施形態においては超高圧水銀灯が用い
られているが、基板上に塗布される感光材料によっては
キセノン水銀ランプ等へも代替可能である。２０は集光
手段であり、本実施形態においては楕円鏡が用いられて
いる。集光手段にはこの他、球面鏡、コンデンサーレン
ズなどが含まれる。３０は２次光源作成手段である。本
実施形態においてはロッド３１とレンズ３３から成る。
集光手段２０によって集光された光はロッド３１に投入
され、その内部で全反射を繰り返し、出射端面３２で均
一な光強度分布になる。レンズ３３はロッドの出射端面
３２を露光面６０に拡大投影し、均一な照度分布での露
光を実現する。２次光源作成手段には、図４のようなフ
ライアイレンズも含まれる。これは光束を分割重畳させ
ることによって露光面６０で均一な照度分布を実現する
ものである。
ｍｍの領域を均一強度の紫外光（主波長３６５ｎｍ）で
露光するため光学系で、１図にその構成を示す。１０は
光源であり、本実施形態においては超高圧水銀灯が用い
られているが、基板上に塗布される感光材料によっては
キセノン水銀ランプ等へも代替可能である。２０は集光
手段であり、本実施形態においては楕円鏡が用いられて
いる。集光手段にはこの他、球面鏡、コンデンサーレン
ズなどが含まれる。３０は２次光源作成手段である。本
実施形態においてはロッド３１とレンズ３３から成る。
集光手段２０によって集光された光はロッド３１に投入
され、その内部で全反射を繰り返し、出射端面３２で均
一な光強度分布になる。レンズ３３はロッドの出射端面
３２を露光面６０に拡大投影し、均一な照度分布での露
光を実現する。２次光源作成手段には、図４のようなフ
ライアイレンズも含まれる。これは光束を分割重畳させ
ることによって露光面６０で均一な照度分布を実現する
ものである。
【０００８】コリメーター４０には球面鏡が用いられ
る。これは２次光源から２．４６ｍの位置に配置され、
その焦点距離は２．５ｍ、口径は８４０ｍｍ×７２０ｍ
ｍである。軸外し角は２８度に設置されている。本発明
では後述するように光線の平行度の補正をミラー５０で
行うので、コリメーターには高価な軸外し放物面鏡を使
う必要もなければ、球面鏡の焦点距離をむやみに長くす
る必要もない。しかし、もちろんコリメーターは球面鏡
に限られるものではなく、他の非球面鏡とレンズを含
む。
る。これは２次光源から２．４６ｍの位置に配置され、
その焦点距離は２．５ｍ、口径は８４０ｍｍ×７２０ｍ
ｍである。軸外し角は２８度に設置されている。本発明
では後述するように光線の平行度の補正をミラー５０で
行うので、コリメーターには高価な軸外し放物面鏡を使
う必要もなければ、球面鏡の焦点距離をむやみに長くす
る必要もない。しかし、もちろんコリメーターは球面鏡
に限られるものではなく、他の非球面鏡とレンズを含
む。
【０００９】ミラー５０は５ｍｍ厚のガラスにアルミニ
ウムを蒸着したもので、そのサイズは９８０ｍｍ×８４
０ｍｍである。このミラーはホルダー５１に収納されて
いる。図５はミラー５０が完全な平面の場合に、露光面
６０における光線の平行度を表したものである。矢印の
起点は露光面６０上の位置を表し、矢印の方向は光線の
倒れ方向を表している。そして、矢印の長さが光線の平
行度を示している。コリメーター４０に球面収差がある
ため平行度は最悪０．４２度に達しており、露光位置誤
差が無視できない。次に図６はミラー５０を図７のよう
な形状に弾性変形させた場合の光線の平行度を表したも
のである。ミラー５０は比較的薄いため容易に変形でき
る。図７はミラー５０の等高線図であり、ミラー５０は
±２ミリほど変形されていることがわかる。図６にある
ように、平行度は最悪値でも０．０６度と実用上支障の
ないレベルにまで改善されている。ここで、ミラー５０
の理想形状の求めかたについて図８を用いて説明する。
以下の説明において、光線Ａはミラー５０へ入射する光
軸上の主光線、光線Ｂはミラー５０へ入射する光軸外を
通る主光線である。
ウムを蒸着したもので、そのサイズは９８０ｍｍ×８４
０ｍｍである。このミラーはホルダー５１に収納されて
いる。図５はミラー５０が完全な平面の場合に、露光面
６０における光線の平行度を表したものである。矢印の
起点は露光面６０上の位置を表し、矢印の方向は光線の
倒れ方向を表している。そして、矢印の長さが光線の平
行度を示している。コリメーター４０に球面収差がある
ため平行度は最悪０．４２度に達しており、露光位置誤
差が無視できない。次に図６はミラー５０を図７のよう
な形状に弾性変形させた場合の光線の平行度を表したも
のである。ミラー５０は比較的薄いため容易に変形でき
る。図７はミラー５０の等高線図であり、ミラー５０は
±２ミリほど変形されていることがわかる。図６にある
ように、平行度は最悪値でも０．０６度と実用上支障の
ないレベルにまで改善されている。ここで、ミラー５０
の理想形状の求めかたについて図８を用いて説明する。
以下の説明において、光線Ａはミラー５０へ入射する光
軸上の主光線、光線Ｂはミラー５０へ入射する光軸外を
通る主光線である。
【００１０】ここで、光線Ａと、光線Ａがミラー５０に
入射する点でのミラーの法線Ｎのなす角をθとする。ま
た、光線Ａがミラー５０で反射した後の光線をＰとす
る。光線Ｐは法線Ｎと角θをなし、かつ光線Ａと法線Ｎ
が作る面内にある。一方、光線Ｂと光線Ａの平行誤差を
φとしたとき、光線Ｂがミラー５０で反射した後光線Ｐ
と平行になるには、図８のように光線Ｂがミラー５０に
入射する点でのミラーの法線Ｍをφ／２だけ傾ければよ
い。
入射する点でのミラーの法線Ｎのなす角をθとする。ま
た、光線Ａがミラー５０で反射した後の光線をＰとす
る。光線Ｐは法線Ｎと角θをなし、かつ光線Ａと法線Ｎ
が作る面内にある。一方、光線Ｂと光線Ａの平行誤差を
φとしたとき、光線Ｂがミラー５０で反射した後光線Ｐ
と平行になるには、図８のように光線Ｂがミラー５０に
入射する点でのミラーの法線Ｍをφ／２だけ傾ければよ
い。
【００１１】以上の操作をミラー５０の多くの点で繰り
返せば、ミラー５０の各点の傾きが決まる。これを全面
にわたって積分すればミラー５０の理想形状が決まる。
一方、上記理想形状を研磨によって創生すると、きわめ
てコストが高くなる。そこで、本発明の好適な実施の形
態においては、上記形状はミラー５０を弾性変形させる
ことによって得ている。ミラー５０をホルダー５１に入
れていくつかの場所に圧力をかけた場合に生じる弾性変
形量は、上記理想形状とはわずかに異なる。このため、
ミラー５０で反射した後、必ずしも光束は平行にならな
いが、図６に見られる通り、０．０６度の残存量であれ
ば実用上支障はない。また図７に見られる通り変形量は
±２ミリ程度で足り、ミラー５０の弾性変形の領域内で
ある。
返せば、ミラー５０の各点の傾きが決まる。これを全面
にわたって積分すればミラー５０の理想形状が決まる。
一方、上記理想形状を研磨によって創生すると、きわめ
てコストが高くなる。そこで、本発明の好適な実施の形
態においては、上記形状はミラー５０を弾性変形させる
ことによって得ている。ミラー５０をホルダー５１に入
れていくつかの場所に圧力をかけた場合に生じる弾性変
形量は、上記理想形状とはわずかに異なる。このため、
ミラー５０で反射した後、必ずしも光束は平行にならな
いが、図６に見られる通り、０．０６度の残存量であれ
ば実用上支障はない。また図７に見られる通り変形量は
±２ミリ程度で足り、ミラー５０の弾性変形の領域内で
ある。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、露光光束の平行度を改
善するのにコリメーターを非球面化する必要がない。こ
のため、コリメーターに非球面鏡を用いた露光光学系に
比較して露光光学系のコストを下げることができる。
善するのにコリメーターを非球面化する必要がない。こ
のため、コリメーターに非球面鏡を用いた露光光学系に
比較して露光光学系のコストを下げることができる。
【００１３】さらに、本発明によれば、露光光束の平行
度を改善するのにコリメーターの焦点距離を長くする必
要もない。従って、露光光学系の全光路長を短くするこ
とができ、ひいては露光装置の設置床面積を小さくでき
る。
度を改善するのにコリメーターの焦点距離を長くする必
要もない。従って、露光光学系の全光路長を短くするこ
とができ、ひいては露光装置の設置床面積を小さくでき
る。
【図１】本発明にかかる露光光学系の全体構成図であ
る。
る。
【図２】露光光の平行度の誤差がパターンの転写ずれの
原因になることを説明する図である。
原因になることを説明する図である。
【図３】軸外し放物面鏡を説明する図である。
【図４】フライアイレンズを表す図である。
【図５】ミラー５０で補正をしない場合の露光光の平行
度を表す図である。
度を表す図である。
【図６】ミラー５０で補正をした場合の露光光の平行度
を表す図である。
を表す図である。
【図７】ミラー５０の弾性変形量を表す等高線図であ
る。
る。
【図８】光線Ａ、Ｂがミラー５０へ入射する様子を説明
する図である。
する図である。
【図９】従来の露光光学系を説明する図である。
１０ 光源 ２０ 集光手段 ３０ ２次光源作成手段 ４０ コリメーター ５０ ミラー
Claims (1)
- 【請求項１】光源１０と、集光手段２０と、２次光源作
成手段３０と、コリメーター４０と、ミラー５０から成
る露光光学系において、光線Ａのミラー５０への入射角
をθとし、光線Ｂと光線Ａの平行誤差をφとしたとき、
光線Ｂのミラー５０への入射角がθ＋φ／２となるよう
にミラー５０を弾性変形させたことを特徴とする露光光
学系。ただし、光線Ａはミラー５０へ入射する光軸上の
主光線、光線Ｂはミラー５０へ入射する光軸外を通る主
光線である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5252397A JPH10242018A (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 露光光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5252397A JPH10242018A (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 露光光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10242018A true JPH10242018A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=12917114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5252397A Pending JPH10242018A (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 露光光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10242018A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013011715A (ja) * | 2011-06-29 | 2013-01-17 | Hitachi High-Technologies Corp | 露光方法及びその装置 |
-
1997
- 1997-02-21 JP JP5252397A patent/JPH10242018A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013011715A (ja) * | 2011-06-29 | 2013-01-17 | Hitachi High-Technologies Corp | 露光方法及びその装置 |
| KR101432888B1 (ko) * | 2011-06-29 | 2014-08-21 | 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 | 노광 방법 및 그 장치 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20050729 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050809 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060110 |