(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面と平行な断面形状が、円形部分が８つのサイクロイド曲線によって分割されており、かつ、半球状の曲面が、２つの曲率を有する曲面で形成されているサイクロイド形状の断面を持つ半球型プリズムと円錐型プリズムをそれぞれ光軸上に平行に配置し、この組み合わせを用いて、フライアイレンズと露光レンズの中間に配置し、前記半球型プリズムに入射した光は４方向に分散、透過し、さらに前記円錐形プリズムを透過した後放射状に分散し全ての露光光をマスク上に斜入射させ、マスクパターンをウエハ上に露光することを特徴とするプリズム型変形照明装置。
【請求項２】
請求項１記載のプリズム型変形照明装置において、上面がサイクロイド形状の断面を持つ前記半球型プリズムと下面が下に凸となり、底面が上になる前記円錐プリズムとからなり、前記半球型プリズムの底面と前記円錐プリズムの上面とを張り合わせて一体成形することを特徴とするプリズム型変形照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路の製造におけるホトリソ工程で用いるプリズム型変形照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の光ステッパの構成としては、以下に示すようなものがあった。
【０００３】
図９はかかる従来の光ステッパの構成図である。
【０００４】
この図において、１はＨｇランプ、２は楕円ミラー、３はインテグレータ（フライアイレンズ）、４はアパーチャー、５はコンデンサレンズ、６はレチクル、７は縮小レンズ、８はウエハである。
【０００５】
従来の露光技術では、限界解像力の向上やＤＯＦ（焦点深度）の拡大等の効果を得るための手法として、変形照明などの超解像技術を用いて露光を行っていた。変形照明とするために、従来技術ではアパーチャーと呼ばれる遮光板を用いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この遮光板を用いる方法では、光を遮るのみであるために照明系の条件を最適に設定するに至っていないのが現状である。また、プリズムを変形照明の前に配置する手法もあるが、これは、本発明と全く異なる構造であるために、遮光板を要するか、あるいは方眼状の遮光を目的としたものである。
【０００７】
本発明は、上記問題点を除去し、変形照明の条件設定を最適化することができるプリズム型変形照明装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕プリズム型変形照明装置において、底面と平行な断面形状が、円形部分が８つのサイクロイド曲線によって分割されており、かつ、半球状の曲面が、２つの曲率を有する曲面で形成されているサイクロイド形状の断面を持つ半球型プリズムと円錐型プリズムをそれぞれ光軸上に平行に配置し、この組み合わせを用いて、フライアイレンズと露光レンズの中間に配置し、前記半球型プリズムに入射した光は４方向に分散、透過し、さらに前記円錐形プリズムを透過した後放射状に分散し全ての露光光をマスク上に斜入射させ、マスクパターンをウエハ上に露光することを特徴とする。
【０００９】
〔２〕上記〔１〕記載のプリズム型変形照明装置において、上面がサイクロイド形状の断面を持つ前記半球型プリズムと下面が下に凸となり、底面が上になる前記円錐プリズムとからなり、前記半球型プリズムの底面と前記円錐プリズムの上面とを張り合わせて一体成形することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の第１実施例を示すプリズム型変形照明装置の模式図であり、図１（ａ）はサイクロイドプリズムの透視斜視図、図１（ｂ）はそのサイクロイドプリズムの平面図、図１（ｃ）は円錐プリズムの斜視図である。図２はそのプリズム型変形照明の光路を示す図である。ここでは、プリズム型変形照明の中の１つである、図１に示す２種類のプリズムを使った変形照明について説明する。なお、図１（ｂ）において、曲面Ａ（１１Ａ）と曲面Ｂ（１１Ｂ）間では曲率が異なる。
【００１２】
このプリズム型変形照明は、図１に示すように、サイクロイド形状の断面を持つ半球型プリズム（以下サイクロイドプリズム）１１と、円錐型プリズム（以下、円錐プリズム）１２を、図２に示すようにそれぞれの裾が狭まる方向を外側又は内側に向けて平行に配置し、この組み合わせを用いて、フライアイレンズ（図示なし）と露光レンズ（図示なし）の中間に配置し、マスクパターンをウエハ（図示なし）上に露光する方法を基本構成とする。
【００１３】
露光を行うとき、図２に示すように、光源からの露光光がフライアイレンズを通った後、光源１０の露光光が図１に示すプリズム型変形照明のサイクロイドプリズム１１を通過することでプリズムの４つの断面方向に光が分散して透過し、円錐型プリズム１２を透過することで放射状に光が分散して透過する。これによって、露光光は任意の方向に分散した複数の光束となり、マスク上に斜入射することで、マスクから出た光は２光束干渉されて、露光レンズ（図示なし）を通過してウエハ（図示なし）上では良好な解像パターンが得られることになる。
【００１４】
このように、第１実施例によれば、図１及び図２に示すプリズム型変形照明を用いることで任意の方向に光を分散させ、従来技術と違って全ての露光光をマスク上に斜入射させることができるため、非常に良好な解像パターンを得ることができる。このとき、サイクロイドプリズムの半円形の断面部分の面積を小さくすることで、さらに斜め方向に角度を付けて光を分散することができる。
【００１５】
また、断面部分の角度を大きくすることでも斜め方向に角度を付けることができるが、この角度は４つの半円同士が交差しない角度までという制限がある。
【００１６】
次に、本発明の第１参考例について説明する。
【００１７】
図３は本発明の第１参考例を示すプリズム型変形照明装置の模式図であり、図３（ａ）は第１のドームプリズムの透視斜視図、図３（ｂ）は第２のドームプリズムの透視斜視図、図３（ｃ）は円錐プリズムの斜視図である。図４はそのプリズム型変形照明の光路を示す図である。
【００１８】
この実施例では、図３に示す３個のプリズム２１，２２，２３を用いるもので、半円型の断面を対象形に配置した第１のドーム型プリズム２１を横方向に向けて光源２０からの光に対して裾が狭まる方向に配置し、同じく第２のドーム型プリズム２２を縦方向に断面を向け、光に対しては裾が狭まる方向を外側又は内側に向けて平行に配置する。さらに、円錐型プリズム２３を裾が狭まる方向に配置し、計３個のプリズムを光軸に対して平行に配置することができる。
【００１９】
この第２実施例では、３個のプリズム２１，２２，２３を順に光が透過して露光を行う。光源からの露光光がフライアイレンズ（図示なし）を通った後、図３に示すプリズム型変形照明のドーム型プリズム２１を通過することでプリズムの２つの断面方向である横方向に光が分散して透過し、ドーム型プリズム２２を通過することで、プリズムの２つの断面方向である縦方向に光が分散して透過し、更に、円錐型プリズム２３を透過することで放射状に光が分散して透過する。これによって、露光光は任意の方向に分散した複数の光束となり、マスク上に斜入射することで、マスクから出た光は２光束干渉されて、露光レンズ（図示なし）を通過してウエハ上では良好な解像パターンが得られることになる。
【００２０】
このように、第１参考例によれば、図３及び図４に示すプリズム型変形照明を用いることで任意の方向に光を分散させ、従来技術と違って全ての露光光をマスク上に斜入射させることができるため、非常に良好な解像パターンを得ることができる。このとき、半円形の断面部分の面積を小さくすることで、さらに斜め方向に角度を付けて光を分散することができる。また、断面部分の角度を大きくすることでも斜め方向に角度を付けることができるが、この角度は４つの半円同士が交差しない角度までという制限がある。プリズムを３個使うが、第１実施例と違って、この制限角度範囲が広いことが第２実施例の特徴である。
【００２１】
次に、本発明の第２参考例について説明する。
【００２２】
図５は本発明の第２参考例を示すプリズム型変形照明装置の模式図であり、図５（ａ）はピラミッド形状のプリズム（以下、ピラミッド型プリズムという）の透視斜視図、図５（ｂ）はそのピラミッド型プリズムの平面図、図５（ｃ）は円錐プリズムの透視斜視図である。図６はそのプリズム型変形照明装置の光路を示す図である。
【００２３】
ここでは、１個のプリズムのみを用いるもので、可変アパーチャーの構成例を示す。この実施例ではプリズム型変形照明を使った変形照明について説明する。
【００２４】
このプリズム型変形照明は、光源３０からの光に対して図５に示すピラミッド型プリズム３１と、円錐型プリズム３２のそれぞれの裾が狭まる方向を外側又は内側に向けて平行に配置し、この組み合わせを用いて、フライアイレンズ（図示なし）と露光レンズ（図示なし）の中間に配置し、マスクパターンをウエハ上に露光する方法を基本構成とする。
【００２５】
第２参考例は、２個のプリズム３１，３２を順に光が透過して露光を行う。光源３０からの露光光がフライアイレンズ（図示なし）を通った後、図５に示すプリズム型変形照明のピラミッド型プリズム３１を通過することでプリズムの４つの断面方向である斜め方向に光が分散して透過し、円錐型プリズム３２を透過することで放射状に光が分散して透過する。これによって、露光光は任意の方向に分散した複数の光束となり、マスク上に斜入射することで、マスクから出た光は２光束干渉されて、露光レンズ（図示なし）を通過してウエハ上では良好な解像パターンが得られる。
【００２６】
このように、第２参考例によれば、図５及び図６に示すプリズム型変形照明を用いることで任意の方向に光を分散させ、従来技術と違って全ての露光光をマスク上に斜入射させる事ができるため、非常に良好な解像パターンを得ることができる。このとき、ピラミッド型プリズム３１の三角形の断面部分の頂点を接したまま面積を小さくすることで、さらに斜め方向に角度を付けて光を分散することができる。また、断面部分の角度を大きくすることでも斜め方向に角度を付けることができるが、この角度は４つの三角形同士が交差しない角度までという制限がある。
【００２７】
次に、本発明の第２実施例について説明する。
【００２８】
図７は本発明の第２実施例を示すサイクロイド円錐プリズム型変形照明装置の構成図、図８はそのプリズム型変形照明装置の光路を示す図である。
【００２９】
この実施例では、プリズム型変形照明の中の１つである図７に示す１種類のプリズムを使った変形照明について説明する。
【００３０】
このプリズム型変形照明は、図７のサイクロイドプリズム４１と、円錐型プリズム４２の最も底面を張り合わせたような形状を特徴としている。
【００３１】
これは、フライアイレンズ（図示なし）と露光レンズ（図示なし）の中間に配置し、マスクパターンをウエハ（図示なし）上に露光する方法である。
【００３２】
露光を行うとき、光源からの露光光がフライアイレンズ（図示なし）を通った後、光源４０の露光光がプリズム型変形照明のサイクロイドプリズム４１を通過することでプリズムの４つの断面方向に光が分散して透過し、円錐型プリズム４２を透過することで放射状に光が分散して透過する。これによって、露光光は任意の方向に分散した複数の光束となり、マスク上に斜入射することで、マスクから出た光は２光束干渉されて、露光レンズ（図示なし）を通過してウエハ（図示なし）上では良好な解像パターンが得られることになる。
【００３３】
このように、第２実施例によれば、図７および図８に示すプリズム型変形照明装置を用いることで任意の方向に光を分散させ、従来技術と違って全ての露光光をマスク上に斜入射させることができるため、非常に良好な解像パターンを得ることができる。このとき、サイクロイドプリズム４１の半円形の断面部分の面積を小さくすることで、さらに斜め方向に角度を付けて光を分散することができる。また、断面部分の角度を大きくすることでも斜め方向に角度を付けることができるが、この角度は４つの半円同士が交差しない角度までという制限がある。さらに、第１実施例と異なり、プリズムを２つ用意する必要性をなくし、さらにプリズム間に光路を必要としないため、光学設計を容易に精密とすることができる。
【００３４】
なお、図１、図２、図３に示すような、各種の変形照明についてプリズム型変形照明が適用可能である上、プリズムの形を他の形にしてもよい。
【００３５】
本発明で、ある形状を特徴とするプリズム型変形照明装置を用いることにより、変形照明の条件設定を最適化できるため、従来技術よりも良好な露光結果を得るような照明系とすることができる。また、従来のプリズムと異なって３光束を２光束に成形でき、これも精密な制御ができるため、良好な解像特性を得ることができる。
【００３６】
また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００３７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００３８】
（１）任意の方向に光を分散させ、従来技術と違って全ての露光光をマスク上に斜入射させることができるため、非常に良好な解像パターンを得ることができる。このとき、サイクロイドプリズムの半円形の断面部分の面積を小さくすることで、さらに斜め方向に角度を付けて光を分散することができる。
【００３９】
（２）非常に良好な解像パターンを得ることができる。このとき、サイクロイドプリズムの半円形の断面部分の面積を小さくすることで、さらに斜め方向に角度を付けて光を分散することができる。さらに、上記（１）と異なり、プリズムを２つ用意する必要性を無くし、さらにプリズム間に光路を必要としないため、光学設計を容易に精密とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例を示すプリズム型変形照明の模式図である。
【図２】  本発明の第１実施例を示すプリズム型変形照明の光路を示す図である。
【図３】  本発明の第１参考例を示すプリズム型変形照明の模式図である。
【図４】  本発明の第１参考例を示すプリズム型変形照明の光路を示す図である。
【図５】  本発明の第２参考例を示すプリズム型変形照明の模式図である。
【図６】  本発明の第２参考例を示すプリズム型変形照明の光路を示す図である。
【図７】  本発明の第２実施例を示すサイクロイド円錐プリズム型変形照明の構成図である。
【図８】  本発明の第２実施例を示すプリズム型変形照明の光路を示す図である。
【図９】  従来の光ステッパの構成図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０    光源
１１，４１    サイクロイド形状の断面を持つ半球型プリズム（サイクロイドプリズム）
１２，２３，３２，４２    円錐型プリズム（円錐プリズム）
２１    第１のドーム型プリズム
２２    第２のドーム型プリズム
３１    ピラミッド型プリズム（ピラミッドプリズム）
【図１】
0004257440.tif 000002
【図２】
0004257440.tif 000003
【図３】
0004257440.tif 000004
【図４】
0004257440.tif 000005
【図５】
0004257440.tif 000006
【図６】
0004257440.tif 000007
【図７】
0004257440.tif 000008
【図８】
0004257440.tif 000009
【図９】
0004257440.tif 000010