(57)【要約】【課題】  ランプを用いて長方形状の領域を照明する装置において、照明効率を向上することと像質を改善すること。【解決手段】  長方形の断面形状の微小レンズを束ねて構成されるフライアイレンズからの照明光で重畳的に長方形状の照明領域を照明する装置において、回転楕円ミラーを分割した２つの部分楕円ミラーにより構成される反射手段１と、前記回転楕円ミラーの第２焦点近傍に反射手段２とを有し、前記長方形状の照明領域内に効率良く光を取り込むことができると同時に、前記フライアイレンズを構成する微小レンズ内に一対の光源像を形成することにより、像質を改善することができる。【選択図】        図１
2005116800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長方形の断面形状の微小レンズを束ねて構成されるフライアイレンズからの照明光で重畳的に長方形状の照明領域を照明する装置において、
回転楕円ミラーを前記微小レンズの長方形対角線方向と光軸で形成される平面で分割した２つの部分楕円ミラーを、前記回転楕円ミラーの第１焦点を通り前記平面に垂直な直線を軸に互いに逆方向に回転偏心している反射手段１と、
前記回転楕円ミラーの第２焦点近傍に反射手段２と、を有することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
長方形の断面形状の微小レンズを束ねて構成されるフライアイレンズからの照明光で重畳的に長方形状の照明領域を照明する装置からの光で第１物体面上のパターンを照明し、該パターンを投影光学系により第２物体面上に投影露光する際、
回転楕円ミラーを前記微小レンズの長方形対角線方向と光軸で形成される平面で分割した２つの部分楕円ミラーを、前記回転楕円ミラーの第１焦点を通り前記平面に垂直な直線を軸に互いに逆方向に回転偏心している反射手段１と、
前記回転楕円ミラーの第２焦点近傍に反射手段２と、を有することを特徴とする投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は照明装置及び該照明装置を備える投影露光装置に関するものであり、特にＩＣ，ＬＳＩ等の半導体デバイス、ＣＣＤ等の撮像デバイス、液晶パネル、磁気ヘッド等のデバイスを製造するために使用される照明装置および該照明装置を備える走査型投影露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図９は従来の走査型投影露光装置を示す概略図である。図９において、１はＨｇランプ、Ｘｅ−Ｈｇランプ等の紫外線を発する光源であり、１ａはその発光部（電極）である。２は楕円ミラーであり、その第１焦点付近に光源１の発光部１ａが置かれており、楕円ミラー２は発光部１ａをその第２焦点４に結像させる。３は紫外線を反射し赤外線を透過させるコールドミラーである。楕円ミラー２の第２焦点４の発光部１ａの像からの光はコンデンサレンズ５によりフライアイレンズ６よりなるオプティカルインテグレータの光入射面上に集光される。フライアイレンズ６は複数の微小レンズの集合体である。７は開口絞りである。この装置では、断面が長方形のスリット状の光でレチクル１２を照明してレチクル１２上に長方形の照明領域を形成するので、フライアイレンズ６の各微小レンズの断面形状は、照明領域と相似の長方形となっている。８，１１はコンデンサレンズであり、１０は視野絞りであるマスキングブレードで、マスキングブレード１０と共役な位置にレチクル１２が位置している。１４は投影光学系であり、屈折光学系，反射屈折光学系等で構成される。１５はウェハーであり、レチクル１２とウェハー１５は投影光学系１４に関して光学的に共役な関係にある。１３，１６はそれぞれレチクル１２とウェハー１５をスキャン方向に動かすための駆動装置であり、駆動装置１３，１６によりレチクル１２とウェハー１５を動かしてスリット状の光で走査露光する。
【０００３】
なお、その他にもさまざまな提案がなされている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開平０５−４５６０５号公報
【特許文献２】特開平０７−１３５１４９号公報
【特許文献３】特開平０７−１３５１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記装置においては光源として水銀ランプ等を用いるため、その光源像は所定半径の円形パターンとなる。この場合、照明パワーを向上させるために高出力な光源を使用すると、その光源像である円形パターンの形状が大きくなり、照明領域の狭い方向で光源像のケラレが生じるという問題があった。
【０００５】
また、上記装置においてはフライアイレンズ６の各微小レンズの断面が長方形であるため、フライアイレンズ６の作る有効光源（２次光源）は図８に示す強度分布を持ち、ｘ方向とｙ方向とで照度分布が異なっている。このためウェハー１５上に形成されるレチクルパターンの線幅が両方向で異なり、画面全体での線幅均一性が悪化するという問題があった。
【０００６】
本発明は斯かる点に鑑み、照明領域の狭い方向で光源像のケラレが生じる光源を使用した場合でも、そのケラレを低減させ照明効率を向上させることが可能で、かつ像質を改善することが可能な照明装置およびそれを用いた露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の照明装置は、長方形の断面形状の微小レンズを束ねて構成されるフライアイレンズからの照明光で重畳的に長方形状の照明領域を照明する装置において、回転楕円ミラーを前記照明領域の対角線方向と光軸で形成される平面で分割した２つの部分楕円ミラーを、前記回転楕円ミラーの第１焦点を通り前記平面に垂直な直線を軸に互いに逆方向に回転偏心している反射手段１と、前記回転楕円ミラーの第２焦点近傍に反射手段２と、を有することを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の露光装置は、長方形の断面形状の微小レンズを束ねて構成されるフライアイレンズからの照明光で重畳的に長方形状の照明領域を照明する装置からの光で第１物体面上のパターンを照明し、該パターンを投影光学系により第２物体面上に投影露光する際、回転楕円ミラーを前記微小レンズの長方形対角線方向と光軸で形成される平面で分割した２つの部分楕円ミラーを、前記回転楕円ミラーの第１焦点を通り前記平面に垂直な直線を軸に互いに逆方向に回転偏心している反射手段１と、前記回転楕円ミラーの第２焦点近傍に反射手段２と、を有することを特徴としている。
【０００９】
本発明の照明装置と露光装置によれば、前記２つの反射手段を有することにより、照明領域の狭い方向で光源像のケラレが生じる光源を使用した場合でも、そのケラレを低減させ照明効率を向上させることが可能で、かつ像質を改善することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
以上、本発明によれば光源から光束のケラレを低減さることができ、照明効率を向上させることができる。従って本発明を用いた投影露光装置においては半導体集積素子を生産する際のスループットを向上させることが可能となる。しかも本発明によれば有効光源の縦横の強度分布の差が小さくなるため、レチクルパターンの方向によらず線幅が均一化され像質が改善される。従って本発明を用いた投影露光装置においてはより高集積度の半導体素子を生産することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて図面を参照しながら説明する。
【００１２】
〔実施例１〕
図１は本発明の実施例の概略構成図である。
【００１３】
図１では簡略化のため図９で図示した折り曲げミラー，コールドミラーは省略してあるが、破線の位置にこれらのミラーが設けてあっても構わない。
【００１４】
図１の要素１，３，５〜１６は図９の従来例の概略図における各要素と同じものである。２（２ａ，２ｂ）は反射手段１で１７は反射手段２である。
【００１５】
図２は図１における光源１、反射手段１  ２ａ，２ｂ、反射手段２  １７と照明領域（レチクル１２）との配置の関係を説明する図で、簡略化のため第２焦点４ａ，４ｂ以降照明領域までの間の光学系は省略している。図１における反射手段１は、図２に示されるように、発光部１ａを第１焦点とする回転楕円ミラーをｘｚ平面をθ（照明領域の長手方向をＬｘ、短手方向をＬｙとしたとき、ｔａｎθ＝Ｌｙ／Ｌｘ）回転した平面（以下Ｓθ面と呼ぶ）により２つに分割した部分楕円ミラー２ａと２ｂにより構成されている。
【００１６】
図３もまた図１における光源１と反射手段１  ２ａ，２ｂおよび反射手段２  １７の配置の関係を示す図で、図３（Ａ）はこれらを照明領域側よりｘｙ平面内で見た図で、図３（Ｂ）はこれらを前記Ｓθ面内で見た図である。図１における反射手段１を構成する部分楕円ミラー２ａと２ｂはさらに図２および図３（Ａ），（Ｂ）に示されるように、発光部１ａを中心にＳθ面内で互いに逆方向に微小量回転偏心して配置されており、発光部１ａはこの部分楕円ミラー２ａと２ｂによりそれらの第２焦点である４ａと４ｂにそれぞれ結像される。
【００１７】
図１における反射手段２  １７は本実施例においては両面反射ミラーで、図２および図３に示されるように前記部分楕円ミラー２ａ，２ｂの第２焦点４ａ，４ｂ近傍で前記Ｓθ面に配置されており、部分楕円ミラー２ａより反射されてくる光束を一方の面で反射し、また部分楕円ミラー２ｂより反射されてくる光束をもう一方の面で反射する構成となっている。
【００１８】
ここで照明領域の狭い方向で光源像のケラレが生じる光源を使用した場合において、反射手段１と反射手段２を使用することにより、ケラレを低減させる作用について説明する。図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は第２焦点４ａ，４ｂ近傍における光強度分布を示す。図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の長方形は、照明領域と相似な長方形で、図１のコンデンサレンズ５によりオプティカルインテグレータ６の射出面６ｂに結像される。すなわちこの長方形より外側に結像する発光部１ａからの光束はケラレることを意味している。反射手段１が部分楕円ミラーではなく、図９の従来例のように回転楕円ミラーの場合、発光部１ａからの光束の広がりが大きいとき、第２焦点近傍での発光部１ａの光強度分布は図４（Ａ）のようになり、長方形の短手方向でケラレが生じる。次に本発明の反射手段１である部分楕円ミラー２ａと２ｂを発光部１ａを中心に平面Ｓθ内で互いに逆方向に微小量回転偏心して配置したときの第２焦点４ａ，４ｂ近傍での発光部１ａの光強度分布は、図４（Ｂ）のように長方形の対角線方向に２つ分割した分布となる。この場合も斜線部分でケラレが生じている。そこで反射手段１  ２ａ，２ｂの他に、さらに反射手段２  １７を第２焦点４ａ，４ｂ近傍にＳθ面内に配置すると、先のケラレていた光束をこの反射手段２  １７により長方形内に取り込むことができ、第２焦点４ａ，４ｂ近傍での光強度分布は図４（Ｃ）のようになり、オプティカルインテグレータ６の射出面６ｂに光束がケラレることなく結像される。実際の光学系においては、反射手段１および２による第２焦点近傍での光強度分布は図４（Ｃ）のように長方形内にロスすること無く取り込まれることは無いが、反射手段１及び２を使用しない場合に比べ、照明領域内に取り込まれる照明効率は向上されるものとなる。
【００１９】
また本実施例の装置によれば、オプティカルインテグレータ６の各微小レンズの射出面６ｂに写る光源像は、図５に示されるように各微小レンズの長方形内で対になって形成されるため、オプティカルインテグレータ６の作る有効光源は、図８の従来の場合に比べｘ方向とｙ方向の強度分布の差は少ない。従って本実施例を用いた投影露光装置においては、ｘ方向とｙ方向の解像度の差も小さくなり像質は改善される。
【００２０】
〔実施例２および３〕
図６は本発明の反射手段２の他の構成の実施例を示す図である。図６において、反射手段２は２枚の反射ミラー１７ａと１７ｂにより構成され、反射手段１からの光束のうち、部分楕円ミラー２ａから反射されてくる光束を反射手段２  １７ａにより、部分楕円ミラー２ｂから反射されてくる光束を反射手段２  １７ｂにより反射し長方形内に取り込めるようにしている。
【００２１】
本実施例の装置も前記実施例の装置と同じ効果を示し、照明領域内に取り込まれる照明効率は向上され、また像質も改善される。
【００２２】
本実施例では、２枚のミラーを図６のように配置することによりケラレ光束を長方形内に取り込むようにしているが、ミラーの枚数は何枚でも良い。またミラーを配置する位置と方向もケラレ光束を長方形内に取り込むように配置すれば何処でも良く、例えば図７の反射手段２  １７ａ，１７ｂのように長方形に沿って配置しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例を示す概略構成図
【図２】図１の反射手段１，２と照明領域の関係を示す説明図
【図３】図１の反射手段１，２の配置の説明図
【図４】図１の反射手段１の第２焦点近傍における光強度分布を示す図
【図５】オプティカルインテグレータ射出面での光強度分布を示す図
【図６】反射手段２の他の実施例を示す説明図
【図７】反射手段２の他の実施例を示す説明図
【図８】従来装置におけるオプティカルインテグレータ射出面での光強度分布を示す図
【図９】従来の走査型投影露光装置を示す概略構成図
【符号の説明】
【００２４】
１  ランプ（光源）
１ａ  発光部
２  楕円ミラー
２ａ，２ｂ  反射手段１（部分楕円ミラー）
３  コールドミラー
４，４ａ，４ｂ  第２焦点
５  コンデンサレンズ
６  フライアイレンズ（オプティカルインテグレータ）
６ｂ  射出面
７  開口絞り
８  コンデンサレンズ
９  折り曲げミラー
１０  マスキングブレード
１１  コンデンサレンズ
１２  レチクル
１３  駆動装置
１４  投影光学系
１５  ウェハー
１６  駆動装置
１７，１７ａ，１７ｂ  反射手段２
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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