JPH05121290A

JPH05121290A - 微細パタン投影露光装置

Info

Publication number: JPH05121290A
Application number: JP3148133A
Authority: JP
Inventors: Emi Tamechika; 恵美為近; Seitaro Matsuo; 誠太郎松尾; Kazuhiko Komatsu; 一彦小松; Yoshinobu Takeuchi; 良亘竹内; Katsuyuki Harada; 勝征原田; Yoshiaki Mimura; 義昭三村; Toshiyuki Horiuchi; 敏行堀内
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1991-05-24
Filing date: 1991-05-24
Publication date: 1993-05-18
Anticipated expiration: 2012-11-05
Also published as: JP2673915B2

Abstract

(57)【要約】【目的】１次光源での照度を低下させず、レチクル照
射光に対して投影光学系の開口数に応じた傾きを与え得
るような２次光源を形成し、通常の露光装置に比べて露
光強度を保ったまま解像度を向上させる。【構成】フィルタ１０を通った光束をドーナツ状光フ
ァイバの束２１に導き、そのファイバ束２１を通じて所
望の半径の円環状の光束つまり２次光源を実現するよう
に設定する。これにより、レチクルを照射する光が光軸
に対して投影光学系の開口数に応じた傾きを持つよう
に、その光ファイバなどによって円環状の２次光源を形
成してレチクルを照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＬＳＩ等の微細パタン
を投影レンズを用いてウエハ（基板）上に形成するとき
の微細パタン形成装置いわゆる投影露光装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりＬＳＩ等の微細パタンを形成す
るための投影露光装置には、高い解像力が要求されてい
る。そのため、最近の投影露光装置の投影レンズは、光
の波長から決まる理論限界に近い解像度を有している。
それにもかかわらず、近年のＬＳＩパタンの微細化に対
応するため、さらに高解像化が要求されている。この要
求に答えるため近年、レチクル上の隣合う光透過部に１
８０度に近い位相差を設けることにより遮光部での光強
度を零に近づける位相シフト法が提案され、解像度が向
上することが示された。しかし、位相シフト法にはレチ
クル製作と検査の困難さや、効果的なシフタ配置の難し
さなどの欠点があった。

【０００３】これに対して、同一出願人は、微細パタン
の投影露光装置においてレチクルに入射する光を投影光
学系の開口数に対応した角度だけ光軸から傾けて照射し
て露光する方法を提案している。この方法では位相シフ
ト法と同等の解像度向上が可能であることが理論的にか
つ数値的に示された。この方法について図８及び図９を
用いて簡単に説明する。

【０００４】図８は同一出願人にて既に提案された斜入
射投影法を、図９は従来の投影法を示している。従来の
投影法においては、図９に示すように入射光Ｉ（波数ｋ
₀）はレチクル３１の面に垂直に入射し、光軸ｚの両側
に回折光（波数ｋ₁）を生ずる。レチクル下部の開口絞
り（アパーチャ）３２により、図の投影系を通過するこ
との出来る最大波数はｋ₁となり、これにより波数の大
きい光すなわち２π／ｋ₁より短い周期のパタンによる
回折光はケラれてしまう。ここで、その回折角をα′と
すると

【０００５】ｋ₁＝ｋ₀・ｓｉｎα′ ……(1)

【０００６】であるから、最小解像寸法は２π／（ｋ₀
・ｓｉｎα′）の１／２となる。一方、図８に示す斜入
射投影法においては、入射光Ｉ（波数ｋ₀）の直進によ
り得られる０次光が投影系開口絞りの最外周を通るよう
な傾きを持つ時、図に示すごとく回折角２α′をもつ回
折光と０次光とが最も高い解像度を与える。この回折光
の波数は

【０００７】ｋ₁′＝ｋ₀・ｓｉｎ（２α′） ≒２ｋ₀・ｓｉｎ（α′） ……(2)

【０００８】と近似できるから最小解像寸法は２π／
（２ｋ₀・ｓｉｎα′）の１／２、すなわち従来の露光
法に比べて１／２の寸法が解像できることになる。この
ようにレチクルを照射する光を光軸に対して傾けること
によって、より大きな回折角の光を通過させ解像度を上
げることができる。０次光が最外周を通るとき最も大き
な回折角の光を通すことができるので、最大の解像度が
実現できるというものであった。ただし、上記先願のも
のではこの斜入射投影法の具体的な実現方法については
触れていない。

【０００９】一方、同一出願人に係る特願昭５９−２１
１２６９号では光源アパーチャに輪帯アパーチャを用い
て、光源の周辺部の光のみを使用することにより解像度
が向上することが実験的に示されている。この中では、
輪帯アパーチャ光源の寸法について投影光学系の開口数
に対応させること等は考慮されていない。また、輪帯光
源の実現法については円環絞りなどの絞りの挿入につい
てのみ述べられている。この点について図を用いて簡単
に説明する。図７は、従来の一般的な縮小投影露光装置
を表している。従来、この種の投影露光装置の多くは光
源のランプ１として水銀灯を使用し、ｇ線，ｈ線，ｉ線
等の輝線またはこれらの波長付近の連続スペクトルを取
り出して用いている。光源のランプ１は高い輝度が必要
であるとともに集光効率や照射均一性が要求されてい
る。しかし理想的な点光源は存在しないため、有限の大
きさで強度に分布を持つランプ１が使われている。

【００１０】図７に示した装置は従来の代表的な集光方
法を用いた構成の装置であり、第１集光光学系１７を構
成する楕円反射鏡２の第１焦点にランプ１を置き、楕円
反射鏡２の第２焦点３付近に一旦光束を集める。そして
第２焦点３とほぼ焦点を共有するインプットレンズ４に
より光束を平行光束に直し、コーンレンズ５により光束
を中心部に集め光強度分布を均一化して、オプチカルイ
ンテグレータ６に入れる。オプチカルインテグレータ６
は具体的には、はえの目レンズと称されるものを用い
る。ここで、はえの目レンズとは多数の非常に焦点距離
の短い棒状レンズを束ねたもので、複数の２次光源を形
成しレチクル面を多数光束で照射することによりレチク
ルによる回折像を除去するとともに、ムラのない均一な
照明を得るためのものである。これを通すことによりレ
チクル面での照射強度分布がほぼ均一になる。

【００１１】インプットレンズ４及びコーンレンズ５は
オプチカルインテグレータ６を通る光線のケラれを少な
くして集光効率を高める役目をなす。このオプチカルイ
ンテグレータ６を出た光は、アウトプットレンズ７及び
コンデンサレンズ群８によって、オプチカルインテグレ
ータ６の各小レンズから出た光束がレチクル９に重畳し
て当たるように集光せられる。フィルタ１０を通過した
光線は場所による強度分布を有するが、コーンレンズ５
により集光され、さらにオプチカルインテグレータ６を
通ってその各小レンズから出る光がほぼ等しく重畳せら
れる結果、レチクル９上では照射強度がほぼ均一とな
る。オプチカルインテグレータ６の射出側には開口絞り
１１が置かれ、オプチカルインテグレータ６の射出寸法
を決めている。

【００１２】ランプ１として水銀灯を用いて楕円反射鏡
２で集光する場合、水銀灯の構造が図７に示すように縦
長であり、両端が電極となっているためランプ１の軸方
向の光線を取り出すことができない。そのためオプチカ
ルインテグレータ６に入射する光は中心部の強度が弱い
分布となっている。これを補正して中心部においても均
一な強度を持たせるためにコーンレンズ５が設置されて
いる場合が多い。図７において斜線で示した部分が光強
度が大きい部分である。フィルタ１０は、光学系が収差
補正されている波長の光だけを通すためのものである。
レチクル９を照射した光は投影光学系１４を通り、レチ
クル９上の微細パタンの像がウエハ１５上のレジストに
投影露光される。投影光学系１４の中には開口数を決定
する絞り１６が存在する。なお、図中１２，１３はコー
ルドミラーである。

【００１３】このように構成された装置においてレチク
ル９から光が来る側を見た場合光の性質は第２集光光学
系すなわちアウトプットレンズ７とコンデンサレンズ８
を通してオプチカルインテグレータ６から出てくる光の
性質となり、オプチカルインテグレータ６の射出側が見
かけ上の光源に見える。このため上記のような構成にお
いて一般にオプチカルインテグレータ６の射出側を２次
光源と称している。特願昭５９−２１１２６９号記載の
投影露光装置では、上記のような従来の露光装置に対し
て、その開口絞り１１の代わりに円環状など、中央部に
比べて周辺部を透過する光強度が高くなるような絞りを
挿入することを提案している。２次光源の周辺部の光を
用いることにより、レチクル面には光軸に対して傾きを
持った光が照射されることになるので、垂直入射の場合
に比べて解像度が向上するというものであった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】このように円環絞りに
よる２次光源では、傾きの角度は投影光学系の開口数と
は無関係に２次光源の円環絞りの径のみによって決まっ
てしまうので、投影光学系の最大の解像力を得ることは
できなかった。また、従来の装置に円環等の絞りを挿入
するため、１次光源の光の大部分を遮光していまい照度
が著しく下がるという欠点があった。本発明は以上の点
に鑑みてなされたものであり、その目的は、１次光源で
の照度を低下させずに、レチクル照射光に対して投影光
学系の開口数に応じた傾きを与えるような２次光源を形
成し、通常の露光装置に比べて露光強度を保ったまま解
像度を向上させることができる投影露光装置を提供する
ことにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の投影露光装置は、レンズや光ファイバを用
いて円環状の２次光源を実現するように設定したもので
ある。

【００１６】

【作用】本発明においては、レチクルを照射する光が光
軸に対して投影光学系の開口数に応じた傾きを持つよう
に、レンズや光ファイバなどによって円環状の２次光源
を形成してレチクルを照射する。

【００１７】

【実施例】以下、実際に２次光源を円環状にする方法に
ついていくつかの実施例を図を用いて説明する。実施例１図１は光ファイバを用いた場合の円環光源実現法を示
す。ここで一例として用いる光ファイバは、高屈折率の
ガラスなどを材質とし、径が１０μｍ以下程度の円柱状
の光学繊維をその繊維より低い屈折率のガラスなどで覆
ったもので、光はこの繊維の内部を理想的には全反射を
繰り返しながら進む。図１(A)はその光ファイバを水銀
ランプからの光Ｉに対して入射面を小径とし射出面を大
径としてドーナツ状に束ねた光ファイバの束２１を示す
もので、これは図７においてフィルタ１０の後ろからコ
ンデンサレンズ８までの間に設置される。本来１次光源
を出てフィルタ１０に到達した光は１次光源の形状によ
り、中心部の光強度が弱く周辺部の光強度が強い分布を
持っている。

【００１８】通常は光強度分布を均一にするためコーン
レンズ５を設置するが、本発明においては周辺部の光強
度を高める必要があるので、コーンレンズによる均一化
はしなくてもよい。フィルタを通った光束をそのまま図
１(A)のようなドーナツ状の光ファイバの束２１に導
き、そのファイバ束２１を通じて所望の半径の円環状の
光束とする。円環形開口絞りのみを用いて円環光源を実
現しようとすると、円環の外径は元の光束の半径より大
きくすることはできないが、光ファイバを用いた場合は
入射する光束の半径などに関わりなく射出する円環状光
束の内径，外径や光線の方向等を自在に変化させること
ができる。光ファイバで投影光学系の開口数に対応した
半径の円環光源を得る場合について図１(B)に示す。

【００１９】図１(B)は図７の該当部分に図１(A)のドー
ナツ状の光ファイバを挿入した一例である。光ファイバ
束２１を出た光は、オプチカルインテグレータ６及び第
２集光光学系を経て図示してないレチクル９に入射す
る。光ファイバの開口数ＮＡは、内側繊維の屈折率ｎ₁
と外側の被覆材の屈折率ｎ₂とすると、

【００２０】ＮＡ＝（ｎ₁−ｎ₂）^1/2 ……(3)

【００２１】で与えられる。一例として、ｎ₁＝１．
７，ｎ₂＝１．５の場合、ＮＡ＝０．８となる。一般に
ファイバの開口数は、レンズに比べて大きい。ファイバ
を出た光は拡散光となっているので、オプチカルインテ
グレータ６を挿入しなくてもレチクル照射光は面内強度
はある程度均一となる。従ってオプチカルインテグレー
タは挿入してもしなくてもよい。ファイバの射出口をレ
ンズにしておくことにより広がりを抑えることもでき
る。また、オプチカルインテグレータをファイバの前に
置くことも可能であるが、この場合はファイバへの入射
時に開口数で許される角度以上の光がケラれるので効率
が落ちる。ファイバの後のオプチカルインテグレータ６
の射出側に円環形開口絞りを挿入して円環部以外からの
光を完全に遮光しても良い。ここで、投影光学系の開口
数を０．５、縮小倍率を１／５とすると、これに対応し
た照射角α′は

【００２２】ｓｉｎα′＝（１／ｍ）ｓｉｎα ……(4)

【００２３】より約５．７度となる。この照射角を満た
すように光ファイバ束２１の外径と位置を設定すること
により、光軸に対してこの傾きを持ってレチクルに入射
した光は与えられた投影レンズに対して最も高い解像度
を実現する。円環光源を得るための手段として絞りでは
なく、光ファイバを用いることにより、光束のケラれを
なくし照度の低下を防ぐことができる。従来のようにコ
ーンレンズ５で光を均一化した後オプチカルインテグレ
ータ６を出た光に輪帯絞りを挿入した場合、外半径２．
０ｃｍ、内半径１．５ｃｍとすると、絞りの外側でのケ
ラれを除いても照度は５６％に低下する。本発明の場合
は、光ファイバにより集光するので１次光源の光が到達
する全域にファイバを設置すれば１００％に近い照度を
得ることが可能となる。

【００２４】実施例２図２にコーンレンズを用いた場合の円環光源実現法を示
す。図２(A)は、図７においてフィルタ１０の後ろから
コンデンサレンズ８までの間に設置されるべきコーンレ
ンズ２２，リング状凸レンズ２３，リング状凹レンズ２
４から成る光学系を示している。前述のようにフィルタ
１０に到達した光は１次光源の形状により、中心部の光
強度が弱く周辺部に光強度が集中している。通常はオプ
チカルインテグレータ６に入る光の強度分布を均一にす
るためコーンレンズ５を設置するが、本発明においては
周辺部の光強度を高める必要があるので、コーンレンズ
による均一化は行わなくてよい。

【００２５】フィルタ１０を通った光束はそのままで
は、投影系のレンズの開口数に対応した傾きを与えるの
に十分な半径を持っていないので、図２(B)のようにコ
ーンレンズ２２を通常とは逆向きに設置した光学系によ
り半径を拡大する。このコーンレンズ２２は円錐を重ね
た形のレンズで、その断面は図２(A)に示したような矢
羽根の形をしている。コーンレンズ２２の凹側に光軸に
平行に入射した光Ｉ₁はレンズ表面で外側に広がる方向
に屈折し、コーンレンズ２２の凸側を射出する際に屈折
して光軸に平行な光束Ｉ₂として出ていく。結果として
ドーナツ状の入射光束Ｉ₁の半径を広げる役目を担う。

【００２６】すなわち、フィルタ１０を通過した中央部
の強度が弱い分布を持つ光束はコーンレンズ２２により
その半径を広げられ輪帯状の光束Ｉ₂となる。この光束
Ｉ₂を図２(A)に示すように、リング状凸レンズ２３とリ
ング状凹レンズ２４の組み合わせによりその幅を狭め
る。すなわち、コーンレンズ２２の射出側に輪帯状で円
周の各部分が凸レンズであるような光学素子つまりリン
グ状凸レンズ２３を置いて輪帯光束の幅を狭め、その後
輪帯状で円周の各部分が凹レンズであるような光学素子
つまりリング状凹レンズ２４を置いて光束を平行光に戻
す。このようにして半径が大きく周辺部に光強度の集中
した輪帯状の光束Ｉ₃が得られる。

【００２７】この場合も１次光源からの光をコーンレン
ズ２２により漏れなく輪帯状に集めることにより照度の
低下をなくすことができる。オプチカルインテグレータ
６を通過した直後に円環状の開口絞り１１を挿入して円
環部以外の光強度を完全に零にしてもよい。このように
本発明によると、投影系レンズの開口数に対応した半径
の光束を得るのに適した形状のコーンレンズ２２を用
い、輪帯光束の幅はリング状凸レンズ２３とリング状凹
レンズ２４の組合わせにより調節することにより、照度
の低下を招くことなく投影光学系の最も高い解像度を得
ることができる。

【００２８】実施例３上記実施例１，２は、光ファイバやレンズ等の光学系を
用いて輪帯状２次光源の半径の調節と照度の維持を同時
に実現する例であるが、次に特願昭５９ー２１１２６９
号の投影露光装置と同様に、半径の調節ができない円環
形絞り等を用いた場合にも別の工夫により傾き角の調節
ができることを図３〜図４を用いて示す。この場合は、
照度を低下させないために通常の露光装置に光強度分布
均一化のために用いられるコーンレンズを使用しないこ
と、もしくはそれ以外にも周辺部に光強度を集中させる
ような手段を用いることが望ましい。

【００２９】図３及び図４は、この方法においてレンズ
の倍率をどの様に調節するかを他の光学系との比較で説
明するための図である。まず、通常の露光装置を理想化
した点光源の場合を図３(A)に、また特願昭５９−２１
１２６９号のような小径の円環光源を用いてそのままの
コンデンサレンズで露光する場合を図３(B)に示す。こ
れらの図は説明を簡単にするために実際の光学系を簡略
化し、模式的にかつ定性的に示している。図３及び図４
において図７と同一または相当部分は便宜上同一符号を
付してある。ここで、図３(A)及び図４(A)，(B)の各４
本ずつの実線はそれぞれ２本ずつコンデンサレンズ８の
中心を通る光線と、第１投影レンズ１４ ₁の中心を通る
光線を示す。各図の点線はレチクル９の中心に入射した
光の回折と結像の様子を示し、各図の記号ｆ₁，ｆ₂，ｆ
c及びｆc′は光学系の焦点距離を示す。

【００３０】従来の光学系は、２次光源が有限の大きさ
を持っているが、これを理想化すると点光源となり、そ
の光学系は図３(A)のように表すことができる。図３(A)
において点光源２０を出てコンデンサレンズ８を通過し
た光は平行光となり、レチクル９に垂直に入射する。解
像限界は投影系の開口絞り１６の最外周を通る光のレチ
クル面での回折角α₀′によって決まる。

【００３１】図３(B)では２次光源が小径の円環状光源
２０ａとなることにより、レチクル９に入射する光は、
レチクル面に垂直ではなく光軸に対して傾きα₁′／２
を持つ。しかしこの傾き角はα₀′＜α₁′であるから点
光源の場合よりは解像度が向上するが、α₁′＜２α₀′
であるので、レチクル９を通過した０次光と１次回折光
は投影系の開口絞り１６の最外周より内側を通って結像
するため、その開口絞りによって決まる最大の解像度を
得ることはできない。

【００３２】次に上記２例で挙げたようにコンデンサレ
ンズの倍率は元の光学系のままで光ファイバなどにより
２次光源の半径を投影系の開口数に対応した傾きとなる
ような半径にした場合の光学系を図４(A)に示す。図４
(A)は円環状２次光源２０ｂの半径が大きく、コンデン
サレンズ８により屈折した光のレチクル面に入射する角
度がα₀′となる。この時レチクル９を通過する０次光
と１次回折光の開き角が２α₀′でちょうど投影系の開
口絞り１６の最外周を通るため、最大の解像度を得るこ
とができる。

【００３３】ここで、図３(B)の例のように半径の調節
ができない円環絞りなどを用いて小径の円環光源が得ら
れている時に、コンデンサレンズの倍率を変えることに
よりレチクルに入射する光の傾きを投影系の開口数に対
応させる方法を図４(B)に示す。図４(B)においては、円
環状光源２０ａは図３(B)の場合と同様に半径の小さい
ものである。コンデンサレンズ８₁の焦点距離ｆc′が短
いため、円環状光源２０ａをコンデンサレンズ８₁に近
づけるか、もしくはコンデンサレンズ８₁を移動させて
光源２０ａの各点がレンズの焦点面に位置するように配
置する。光源２０ａの１点を出た光はコンデンサレンズ
８₁を通過すると平行光となり、レチクル９の面に傾き
α₀′で入射する。これにより図４(A)の場合と同様に、
レチクル９を通過する０次光と１次回折光の開き角が２
α₀′となり、投影系の最大解像度を得ることができ
る。

【００３４】すなわち、レチクル９により回折された光
が開口絞り１６の最外周を通るように、レチクル面への
入射角がα₀′となるような倍率つまり高倍率のコンデ
ンサレンズ８₁を設置する。実施例１の場合と同様に、
縮小投影系の開口数０．５、縮小倍率１／５とすると、
レチクル透過後の光のうち投影系にケラれずに結像する
最大波数の回折光の傾き角はα₀′は５．７度であるか
ら、レチクル９に入射する光は光軸に対して５．７度傾
いていればよい。そのような傾きを与えるようにコンデ
ンサレンズ８₁の倍率と位置を設定することにより、レ
ンズの倍率変換による照射光の傾き角最適化が達成され
る。また、この例においてコンデンサレンズにズームレ
ンズを用いることにより、投影光学系の開口数の可変な
装置に対してもその開口数に対応してズームレンズでレ
チクル照射光の傾きを変化させることができる。ズーム
レンズを用いれば同一の装置で通常の垂直入射露光を行
うことも可能である。

【００３５】実施例４次に、投影系の開口数に対応した傾きの光線が得られる
ような半径の円環状２次光源に対して、円環状光源の幅
ａを照度を維持したまま調整する方法の実施例を図５を
用いて示す。この方法はコーンレンズを用いた実施例２
のところで、既に述べているが、図５のようにリング状
凸レンズ２５とリング状凹レンズ２６の組合わせにより
入射した平行光束を細くするものである。図６(A)と(B)
にそれぞれリング状凸レンズ２５とリング状凹レンズ２
６を正面からみた図と中心での断面図とを示す。

【００３６】例えば図７のフィルタ１０の後ろにリング
状凸レンズ２５とリング状凹レンズ２６を続けて配置す
れば、フィルタ１０を通った中央部での光強度分布の弱
い光は、円環状に光強度分布が集中した光束となる。リ
ング状凸レンズ２５とリング状凹レンズ２６の倍率の調
節と両レンズ間の距離を変化させることにより円環の幅
ａを調節できる。リング状レンズ２５、２６のリングの
内径を小さくしておけば光強度の損失は少なく、照度を
維持できる。このようにして円環状光源を形成した後、
レチクル面での照射強度分布を均一にするために、オプ
チカルインテグレータ６を挿入することが望ましい。ま
た、その後に、円環開口絞り１１を用いることも可能で
ある。

【００３７】例えば、このリング状レンズ２５，２６の
組合わせの方法で照度の低下を起こさない円環状光源を
実現し、前記の例に挙げたコンデンサレンズの倍率を変
える方法で投影系の開口数に対応した傾きを与えれば、
２つの方法の組合わせにより、２次光源の半径と射出強
度分布の周辺部集中が同一装置内で実現でき、照度の低
下も防げるので、露光時間の増加を招かずに解像度の向
上を図ることができる。このように、上に挙げたいくつ
かの実施例はその内の複数を組合わせることで、より高
い効果を生み出すこともできる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、従来装置
が用いていた照射光の傾きの範囲を投影レンズの開口数
に応じて設定することにより、投影レンズの最高の解像
度で結像させることができる。しかも、円環状などの開
口絞りを用いずに円環光源を実現するため特殊絞りの遮
光による照度の低下を免れ、露光時間の増大等の弊害無
しに任意のパタンに対して解像度の向上が達成できる利
点を有する。このように本発明を用いれば、ＬＳＩ等の
微細パタン形成において集積度向上と信頼性の向上が図
れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すもので、(A)はそ
の光ファイバの部分を示す断面図、(B)はその光ファイ
バを用いた円環光源の実現例を示す構成図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示すもので、(A)はそ
のコーンレンズの部分を示す拡大断面図、(B)はそのコ
ーンレンズを用いた円環光源の実現例を示す構成図であ
る。

【図３】投影露光装置において２次光源から出た光線の
道筋とレチクルにより回折を受けた光がウエハ面上で結
像する様子を示すものであり、(A)は点光源の場合の模
式図、(B)は半径が最適化されていない円環光源の場合
の模式図である。

【図４】本発明の第３の実施例を示すものであって、投
影露光装置において２次光源から出た光線の道筋とレチ
クルにより回折を受けた光がウエハ面上で結像する様子
を示すものであり、(A)は投影系の開口数に対応した半
径の円環光源を用いた場合の模式図、(B)は図３(B)と同
様の円環光源に高倍率のコンデンサレンズを用いた場合
の模式図である。

【図５】本発明の第４の実施例を示すもので、リング状
凸レンズとリング状凹レンズを組み合わせて円環光源を
実現した例を示す構成図である。

【図６】(A)は図５のリング状凸レンズを正面からみた
図とその中心での断面図で、(B)は図５のリング状凹レ
ンズを正面からみた図とその中心での断面図である。

【図７】従来の投影露光装置の一例を示す構成図であ
る。

【図８】同一出願人にて提案された斜入射露光法による
レチクル照射の原理説明図である。

【図９】図８と比較するための従来法によるレチクル照
射の説明図である。

【符号の説明】

４インプットレンズ６オプチカルインテグレータ７アウトプットレンズ８，８₁ コンデンサレンズ９レチクル１１開口絞り１４₁ 第１投影レンズ１４₂ 第２投影レンズ１５ウエハ１６開口絞り２１ドーナツ状の光ファイバ束２２コーンレンズ２３，２５リング状凸レンズ２４，２６リング状凹レンズ

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１０月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すもので、（Ａ）は
その光ファイバの部分を示す断面図、（Ｂ）はその光フ
ァイバを用いた円環光源の実現例を示す構成図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示すもので、（Ａ）は
そのコーンレンズの部分を示す拡大断面図、（Ｂ）はそ
のコーンレンズを用いた円環光源の実現例を示す構成図
である。

【図３】投影露光装置において２次光源から出た光線の
道筋とレチクルにより回折を受けた光がウエハ面上で結
像する様子を示すものであり、（Ａ）は点光源の場合の
模式図、（Ｂ）は半径が最適化されていない円環光源の
場合の模式図である。

【図４】本発明の第３の実施例を示すものであって、投
影露光装置において２次光源から出た光線の道筋とレチ
クルにより回折を受けた光がウエハ面上で結像する様子
を示すものであり、（Ａ）は投影系の開口数に対応した
半径の円環光源を用いた場合の模式図、（Ｂ）は図３
（Ｂ）と同様の円環光源に高倍率のコンデンサレンズを
用いた場合の模式図である。

【図６】（Ａ）は図５のリング状凸レンズを正面からみ
た図とその中心での断面図で、（Ｂ）は図５のリング状
凹レンズを正面からみた図とその中心での断面図であ
る。

【図７】従来の投影露光装置の一例を示す構成図であ
る。

【符号の説明】４インプットレンズ６オプチカルインテグレータ７アウトプットレンズ８，８_１コンデンサレンズ９レチクル１１開口絞り１４_１第１投影レンズ１４_２第２投影レンズ１５ウエハ１６開口絞り２１ドーナツ状の光ファイバ束２２コーンレンズ２３，２５リング状凸レンズ２４，２６リング状凹レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹内良亘東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者原田勝征東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者三村義昭東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者堀内敏行東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物面マスク上のパタンを投影光学系を介
してウエハ上に投影露光する投影露光装置において、前
記マスクを照射する光線が光軸に対して投影レンズの開
口数に対応した角度の傾きを与えるような、前記マスク
を照明する２次光源の射出面の大きさと射出面内強度分
布を実現するための手段を有することを特徴とする微細
パタン投影露光装置。
【請求項２】請求項１において、前記マスクを照射す
る光線が光軸に対して投影レンズの開口数に対応した角
度の傾きを与えるような、前記マスクを照明する２次光
源の射出面の大きさと射出面内強度分布を実現するため
の手段として光ファイバを用いたことを特徴とする微細
パタン投影露光装置。
【請求項３】請求項１において、前記マスクを照射す
る光線が光軸に対して投影レンズの開口数に対応した角
度の傾きを与えるような、前記マスクを照明する２次光
源の射出面の大きさと射出面内強度分布を実現するため
の手段としてコーンレンズを用いたことを特徴とする微
細パタン投影露光装置。
【請求項４】請求項１において、前記マスクを照明す
る２次光源の面内強度分布を所定の位置に集中させるた
めに、凸レンズと凹レンズを組み合わせて用いたことを
特徴とする微細パタン投影露光装置。
【請求項５】物面マスク上のパタンを投影光学系を介
してウエハ上に投影露光する投影露光装置において、前
記マスクを照射する光線が光軸に対して投影レンズの開
口数に対応した角度の傾きを与えるようなコンデンサレ
ンズを前記マスクの光源側に設けたことを特徴とする微
細パタン投影露光装置。