JPH02112224A - 投影露光方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体、誘電体、超電導体、磁性体の各固体
素子のりソグラフィを用いた微細加工に好適な、特にレ
ーザ先登光源とする投影露光方法および装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

ＬＳＩにおける回路パタンのパタニングなどに現在用い
られているリソグラフィ技術には、主に高圧水銀ランプ
のｇ線（波長４３６ｎｍ）またはｉ線（波長３６５ｎｍ
）を光源とする、縮小投影露光法が使用されている。一
方、ＬＳＩなどにおける集積度の増大に伴い回路パタン
の寸法は微細化の一途をたどり、上記リソグラフィ技術
にはその解像限界の向上が要求されている。

上記縮小投影露光法における限界解像度は、露光波長に
比例し、投影レンズの開口数（ＮＡ）に反比例する。し
たがって、解像限界を向上するためには露光波長を短か
く、投影レンズの開口数を大きくする必要がある。また
、現在光学技術の限界からＮＡはほぼ上限に達しており
、実際のバタン形成プロセスで重要な指標となる焦点深
度を確保するためにも、短波長化による解像度向上が有
利である。このため、遠紫外波長領域において強力な光
源であるエキシマレーザを用いた投影露光法が有望視さ
れている。この方法は、原理的には０．３μＩ以下のバ
タン形成も可能にする潜在能力を有している。エキシマ
レーザを用いた投影露光法については、例えば「ソリッ
ド・ステート・テクノロジー」１月号（１９８７）（Ｓ
ｏｌｉｄ　５ｔａｔｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ／Ｊａｎ
ｕａｒｙ　（１９８７）　）第７１頁から第７６頁にお
いて、論じられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

エキシマレーザなどの気体レーザにおけるビーム形状は
、レーザの主放電の形状、したがって主放電用電極構造
、特に上記電極間の距離および電極の幅によって定まる
。エキシマレーザにおいて、均一で高出力の放電を得る
ために最適化された電極構造では、一般にレーザビーム
の断面形状（以下、レーザビームの進行方向に垂直な平
面におけるビーム形状をビーｔ１断面形状と呼ぶ）は縦
横比が異なる矩形形状になる。

一方、一般にレーザビームのフレネル数、すなわち上記
ビームに含まれる横モード数ＮはλＬ で表わされる。ここに、ｄは上記ビームの断面寸法、λ
はレーザ発振波長、Ｌはレーザ共振器の長さである。上
式に示すように、Ｎの値はビーム寸法の２乗に比例する
ため、上記縦横比が異なる断面形状を有するビームでは
、上記縦横の各方向に含まれる横モードの数が異なる。

さらに、上記各方向における単位長さ当りのモード数も
異なる。

レーザビームの横モード数は、レーザの空間的コヒーレ
ンシイ（可干渉性）に関係し、一般１こ横モード数が増
大するにしたがって、ビームの空間的コヒーレンシイは
低下する。したがって、従来型の投影露光装置において
、その光源を上記縦横比が異なる断面形状のレーザビー
ムに置き換えて投影露光を行うと、露光光学系の光軸に
垂直な平面内で、特定の方向に対するコヒーレンシイの
大小、すなわち、コヒーレンシイの異方性が生じる。

一方、投影露光法における結像性能は露光光のコヒーレ
ンシイに依存するので、上記コヒーレンシイの異方性に
よりバタン解像力の異方性を生じる。

すなわち、マスク上のパタンの方向によりその解像力に
差を生じる。

従来、等方向かつ実質的に無限大の横モード数を含む高
圧水銀ランプのｇ線または」線を光源とする投影露光法
においては、一般に照明光学系内の２次光源面に円型ア
パチャを設け、有効光源領域（２次光源）の大きさを規
定することにより、パーシャリーコヒーレン１へな照明
を行っている。

上記円型アパチャの直径を変更することにより、空間的
コヒーレンシイを様々に設定することが可能である。空
間コヒーレンシイを表わすコヒーレンス・ファクターは
、上記アパチャの径の２乗に比例する。

しかしながら、上記エキシマレーザ光のように、上記２
次光源面へ入射するビーム自体がその断面の縦横方向に
異なる空間コヒーレンシイを有する場合には、照明光の
空間コヒーレンシイは上記アパチャの径だけでは決まら
ない。このため、たとえ上記円型アパチャを用いても、
上記縦横方向のコヒーレンシイの差は完全には解消しな
い。また、この場合にはアパチャによりレーザビームの
かなりの部分が遮断され、レーザビームの利用効率が低
下する。このため、エキシマレーザの高出力を最大限に
利用し、露光強度を上げることができない。この問題を
解決するためには１例えばシリンドリカルレンズ等を用
いてレーザビーム断面をほぼ正方形に成形し、上記アパ
チャにより遮断される領域を最小限にすることが有効で
ある。しかしこの場合に、レーザビームの長辺方向が縮
小、または短辺方向が拡大されるため、長辺、短辺方向
における単位長さ当り横モート数の差はさらに大きくな
る。このため、上記コヒーレンシイの異方性はさらに顕
著になるおそれがある。

実際、シリンドリカルレンズを用いて正方形に断面成形
したレーザビームを便用して投影露光を行い、マスク」
二のパタンを基板上に転写したところ、マスク上で互い
に直交する方向にのびるラインアンドスペースバタン（
細長い露光部と遮光部の繰返しパタン）の一方が解像す
るのに対し、もう一方が解像しないという現象が生じた
。また、シリンドリカルレンズによるビーム成形を行わ
ない場合も同様であった。

従来、このような縦横方向の解像力の差は、般に投影レ
ンズの非点収差等により生じるものとされてきた。しか
し、エキシマレーザ投影露光で現れた上記現象は、例え
は投影レンズを９０°回転してバタン転写を行っても、
高い解像性を有する方向が変化しないこと、およびエキ
シマレーザから出射するレーザ光束を、光軸を中心とし
て９０゜回転させてバタン転写を行うと、高い解像性を
有する方向も９０°回転することから、投影レンズの収
差でないことが判る。

一般に１、ＳＩ等の回路のパタニングにおいては、縦方
向・横方向ともに微細なパタンを形成する必要がある。

したがって、上記のような結像性能の異方性は大きな障
害になる。

本発明の目的は、上記レーザビームの空間コヒーレンシ
イの異方性に起因するバタン結像性能の異方性、すなわ
ち、マスク」−のパタンの方向性により解像カレこ差を
生しないような露光方法および装置を得ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記１」的は、レーザ光を露光光源とする投影露光装置
において、照明光学系内の２次光源面（有効光源領域）
を通過するレーザ光の縦横方向に含まれる横モード数を
、ほぼ等しくすることにより達成される。

元のレーザビームが、その断面の縦横方向に異なる横モ
ード数を含む場合、上記２次光源ｍ」に入射するレーザ
光の各方向に対する横モー１〜数を等しくするためには
、レーザ光源を発したレーザビームを、ビーム進行方向
を軸として、互いに異なる角度回転させた複数のビーｔ
１を合成する。例えば、９０°回転させたビームと元の
ビームを合成するなどすればよい。また、基板上の一露
光領域に対する露光において、上記複数ビームのそれぞ
れを用いて別々に行うか、ビームをその進行方向を軸に
回転しながら行うなどしてもよい。さらに、レーザ共振
器内部に、−辺または直径が元のビーム断面の短辺寸法
より小さい、ほぼ正方形または円型形状のアパチャを、
少なくとも］−個以上並列に挿入し、上記各アパチャを
通して互いに３１を行に発振された、少なくとも１個以
」二のレーザビー１１の合成ビームを用いて露光を行っ
てもよい。

また、上記目的は、照明光学系内の２次光源面における
有効光源領域の形状を、上記２次光源面に入射するレー
ザビームの断面において、上記ビームに含まれる横モー
ド数が最大の方向に対する寸法が、上記ビームに含まれ
る横モード数最小の方向に対する寸法より小さくなるよ
うにすることにより達成される。

さらにまた、上記有効光源領域の形状を、上記２方向に
含まれる横モー１〜数の比に応じた縦横比を有する矩形
またはだ円形状とすることにより達成される。

〔作　　用〕

投影露光装置の照明光学系内２次光源面における光軸対
称な有効光源領域に含まれるレーザ光の横モード数が、
上記領域内の異なる２方向で等しければ、上記２方向に
対する空間的コヒーレンシイを等しくすることができる
。したがって、上記２方向に対して同等のバタン解像力
が得られる。

ここで、レーザ光源を発した矩形断面のレーザビームの
長辺方向（横方向とする）に含まれる横モード数をＡ、
同様に短辺方向（縦方向とする）に含まれるモード数を
Ｂとする。例えば、上記ビームをシリンドリカルレンズ
を用いて正方形に成形したのち、ビームスプリッタを用
いて２分割し、その一方を元のビームの進行方向を軸に
９０’回転し、再び元のビームと合成したとする。この
とき、合成されたビームに含まれるモード数は、縦横方
向ともにＡ＋Ｂになる。すなわち、このようなビームの
進行方向を軸とした回転、合成により、その縦横方向に
含まれるモード数をほぼ等しくすることができる。した
がって、上記のような合成光を用いて投影露光を行えば
、マスク上のバタン方向により解像度の差を生じること
がない。

また、レーザ共振器内部へ元のビームの短辺寸法より小
さな正方形または円型アパチャを挿入して、発振するビ
ーム形状の縦横比をほぼ等しくすると、上記フレネル数
の式より明らかなように、ビームの縦横方向に含まれる
横モード数はほぼ等しくなる。したがって、レーザ共振
器内の元のビームの通過領域に上記アパチャをＮ個（Ｎ
２２）並列に挿入し、元のビームを８本の縦横比が等し
いビームに分割・成形し、上記８本のビームのそれぞれ
、または合成ビームを用いて投影露光を行えば、マスク
」二のバタンの方向により解像度の差が生しることがな
い。

また、」―記有効光源領域の・」法をビームの横モード
数最小の方向に対して大きく、横モード数最大の方向に
対して小さくすると、上記各方向に対して横モード数が
少ないことによる高いコヒーレンシイは、有効光源領域
の寸法が大きいことにより、また横モード数が多いこと
による低いコヒーレンシイは有効光源領域の寸法が小さ
いことによりそれぞれ相殺され、上記各方向に対して均
一なコヒーレンシイが実現される。これにより、マスク
上のバタンの方向によって解像度の差を生じることがな
い。

〔実施例〕

つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。

第１図および第２図は本発明による投影露光装置の第１
実施例における光学系をそれぞれ示す図、第３図は上記
第２図に示した光学系の他の例を示す図、第４図は」−
配光学系のさらに他の例を示す図、第５図は本発明によ
る投影露光装置の第２実施例における光学系を示す図、
第６図および第７図は像回転プリズムの機能をそれぞれ
示す図、第８図は本発明の第３実施例である光学系を示
す図。

第９図は本発明の第４実施例である光学系を示す図、第
１０図および第１１図は本発明の第７実施例を示す図で
ある。

第１図において、第１実施例の縮小投影露光装置は、エ
キシマレーザ光源１、レーザビーム成形・回転・合成光
学系２、照明光学系３、レチクル４、投影レンズ５、ウ
ェハステージ６、およびその他の縮小投影露光装置に必
要な各種構成要素からなっている。上記レーザビーム成
形・回転・合成光学系２は、第２図に示すように、シリ
ン１〜リカルレンズ２１．２２、ビームスプリッタ２３
．２４およびミラー２５．２６．２７．２８．２９によ
り構成され、図示のように配置されている。

レーザ光源１を発し狭イ（Ｆ化されたレーザビー１３は
、レーザビーム成形・回転・合成光学系２、照明光学系
３を経て、レチクル４を照射する。レチクル４上のマス
クパタンは、投影レンズ５によリウェハステージ６の近
傍に結像する。レーザ光源］からレーザビー１１成形・
回転・合成光学系２に入射した矩形断面を有するレーザ
ビームは、シリンドリカルレンス２１．２２により、そ
の断面形状をほぼ正方形に成形されたのち、ビームスプ
リッタ２３シこより２木の光束３１および３２に分割さ
れる。上記ビームスプリッタ２３をそのまま直進する光
束３１は、ビームスプリンタ２４を経て照明光学系３に
入射する。上記ビームスプリンタ２３により分割された
もう一方の光束３２は、ミラー２５．２６．２７．２８
、Ｚ９を経て、ビームスプリッタ２４により上記光束３
１と再び合成されたのち照明光学系３に入射する。

光束３２は、順にビームスプリッタ２３、ミラー２５．
２６、２７．２８．２９およびビームスプリッタ２４を
通過することにより、光束３１に対して、その進行方向
を軸として９０°回転される。したがって、ビームスプ
リッタ２４により合成されたのちのレーザビームは、元
のビーｌいと、元のビームをビーム進行方向を軸に９０
″′回転したビームとの合成ビームになる。ビームスプ
リッタ２３により分割される前にレーザビームは正方形
に成形されているので、９０゜回転した光束３２の断面
は元の光束３１の断面とほぼ完全に重なり合う。

本装置を用いてレチクル」二のマスクパタンを、基板上
に形成したレジスト膜に転写した。その結果、上記マス
クの縦方向・横方向のそれぞれに対して解像力の差は見
られず、ともに微細パタンの形成が可能であった。

一方、光束３１または３２のどちらか一方を遮断して露
光を行った場合には、マスクの縦横方向で解像力に差が
現われ、本発明の効果が確認された、。

なお、本実施例では、従来の投影露光装置同様に照明光
学系２内の２次光源面内に設けた通常の円型アパチャに
より、いｂゆるコヒーレンスファクタを０．１〜１の間
で変化させてパタン形成を試みたが、レーザビームの成
形・回転・合成光学系による上記レーザビームの回転・
合成の効果は、いずれの場合にも明らかであった。シリ
ンドリカルレンズによるビーム形状成形は光束３１．３
２に分割後、それぞれの光束に刻して独立に行っても構
わない。また、レーザビームの利用効率が小さくても差
支えない場合には、上記ビーム断面形状の成形は必ずし
も必要でない。ただし、この場合には、２つの光束が重
なった領域をアパチャ等を用いて選択し、これにより露
光を行うことが好ましい。

ビームスプリッタ２４を通過したのちの光束３】および
３２の光強度がほぼ等しくなるように、各ビームスプリ
ンタおよびミラーの反射率、透過率を設定した。また、
光束３１の光路内にアテネータを挿入するなどして、上
記各光束の光強度を等しくしてもよい。本実施例では、
レーザビーム成形・回転・合成光学系として第２図に示
したような光学系を用いたが、これとほぼ等価な機能を
有する他の光学系を用いても構わない。

例えば第３図に示したように、第２図のミラー２５〜２
９を２個のミラー４０．４１と１個の像回転プリズム４
２に置き換えてもよい。像回転プリズム４２の設置角度
を調整することにより、これを通過するビームを、その
進行方向を軸に９０°回転することができる。像回転プ
リズムのビーム回転機能については、第２実施例におい
て説明する。なお、照明光学系３が、いわゆるケラ−照
明の条件を満たしている場合には、光束３１と光束３２
とは必ずしも重なり合う必要がなく、第２図または第３
図にパしたようなビームスプリッタ２３．２４に代えて
、例えば第４図に示したようなビームスプリッタ４３．
４４を用いた構成としてもよい。さらに、ビームの回転
角に関しては本実施例中に示した値に限らず、他の角度
の組合わせでもかまわない。例えば元のビームと、元の
ビームを進行方向を軸にそれぞれ４５°、９０°、１３
５°回転したビームを、重ね合わせるなどしてもよい。

スペックルを抑制するために、露光中照明光学系内のフ
ライアイレンズを光軸に垂直な平面内の縦横方向に揺動
させた。これに関しても、上記フライアイレンズを光軸
を軸として回転させる、あるいはレーザビーム自体を走
査するなど、その他のスペックル抑制手段を用いること
ができる。また、本実施例ではレーザ光をレーザ光源に
おいて狭帯化して用いたが、投影レンズの色収差特性に
よっては必ずしも狭帯化を行う必要はない。本実施例に
よれば、エキシマレーザ光の利用効率を低下させること
なく、解像度の異方性を解消した、すくれた投影露光装
置を得ることができる。

つぎに、本発明の第２実施例を第５図により説明する。

本実施例では、上記第１実施例におけるレーザビーム成
形・回転・合成光学系の代りに、第５図に示すような像
回転プリズム５０および像プリズム回転装置５１からな
る光学系を設置した。

レーザ光源を出射し適当な形状に断面成形されたレーザ
ビームは、像回転プリズム５０の斜面の一方に入射し、
屈折により上記プリズム内で進行方向を変え、上記プリ
ズム底面で反射し、さらに上記プリズム５０のもう一方
の斜面に到達し、ここで屈折により再び進行方向を変え
て出射される。上記プリズムは露光中休回転プリズム回
転装置５１により光軸を軸として回転する。これに伴い
、上記プリズムを出射したビームは、その進行方向髪軸
に回転する。上記のように、レーザビームをその進行方
向を軸に回転させながら露光を行うことにより、上記レ
ーザビームに含まれる横モー１〜数の異方性が平均化さ
れる。本装置を用いて第１実施例同様の実験を行い、同
様の効果を得た。

つぎに、上記像回転プリズムの機能について。

第６図および第７図により説明する。第６図は像回転プ
リズムを通過したときのレーザビー１１の方向変化を示
した図である６第６図および第７図において、矢印は上
記ビー１５断面内でビーム固有の特定方向、例えばその
横モード数最大の方向を表わす。第６図（、）は上記特
定の方向が、上記プリズムの底面に垂直に入射した場合
で、図示のようにプリズムを通過することにより、上記
方向が反転することが判る。一方、第６図（ｂ）は、上
記特定の方向がプリズムの底面と平行に入射した場合で
、図示のようにプリズムを通過することによっても上記
の方向は変化しない。

第７図は上記ブリズ１１に入射するビーム固有の特定方
向と上記プリズム底面の相対的な角度が、垂直（９０’
　）と平行（○°）との間にあるときの、上記方向の像
回転プリズムの通過前後における変化を示したものであ
る。第７図から判るように、上記相対的角度を適当に設
定することにより、上記プリズムに入射するビームを、
その進行方向を軸に任意の角度回転させることができる
。

なお、第５図中の像回転プリズ１１回転装置５１はあく
まで概念的な模式図であり、これにより、上記プリズム
の回転方法を規定するものではない。

また、露光中にレーザビームを、その進行方向を軸に回
転さぜることがてきる他の光学系を用いてもよいことは
いうまでもない。さらに、上記回転は本実施例で示した
ような連続的なものに限らず、段階的なものであっても
よい。

つぎに、上記のような例を第３実施例として説明する。

第３実施例は第８図に示すように、上記第１実施例にお
けるレーザビーム成形・回転・合成光学系２内のビーム
スプリンタ２３．２４に代えて。

回１１Ｖ１チョッパ１６］、６２を設けたものである。

−Ｊ二部２つの回転チョッパ鏡６１と６２とを同期させ
ながら回転することにより、光束３■と光束３２との切
換えが行われる。したがって、基板上の一露光領域の露
光中に、上記回転チョッパ鏡を回転することにより、上
記露光はビーム進行方向を軸に、ビーム断面の縦横が入
れ替った２つのレーザビームにより交互に行われる。本
実施例により、上記第１実施例と同様の効果が得られた
。

つぎに、第９図を用いて本発明の第４実施例を説明する
。第９図は縮小投影露光装置におけるエキシマレーザ光
源部を示す構成図である。上記光源部は、放電部を含む
レーザガスキャビティ７１、レーザ共振器を形成する一
対の反射鏡７２および出力鏡７３、狭帯域化用エタロン
７４、アパチャ７５、ミラー７６．７７およびハーフミ
ラ−７８，７９を含むもので、それぞれ第９図に示すよ
うに配置されている。

アパチャ７５は、並列に配置された複数の正方形開口部
をもつものであり、上記アパチャ７５を介してレーザが
発振することにより、同一の放電部から縦横比が等しい
複数のビー１１がｉ４）られるようになっている。これ
ら複数のビームはミラー７６．７７およびハーフミラ−
７８，７９により合成されたのち、上記露光装置の照明
光学系と投影光学系を含む露光光学系に進み、所望のバ
タン露光に供される。

本装置を用いて上記第１実施例と同様の効果を得ること
ができた。なお、上記複数のビームは、必ずしもミラー
７５．７７およびハーフミラ−７８，７９を用いて合成
する必要はない。

アパチャ７５における複数の各開口部の一辺の寸法は、
上記アパチャ７５を設けないときのビーム（以下、元の
ビームと呼ぶ）の短辺寸法より小さくするのが好ましい
。また、並列に配置する開口部の数は、上記元のビーム
の縦横比に応じて設定するのが好ましい。なお、各開口
部の縦横寸法は厳密に等しくなくても構わず、またその
形状も、正方形以外に例えば円形等であってもよい。さ
らに、上記アパチャ７５は第９図に示した位置に限らず
、反射鏡７２と出力鏡７３どの間の設置可能な任意の位
置に配置することができる。

同様に、狭帯域化用エタロン７４の配置も本実施例に示
した位置に限らず、さらに他の狭帯域化学段を用いても
構わない。また、使用する投影レンズの色収差特性によ
っては、狭帯域化自体必ずしも必要でないことはいうま
でもない。本実施例では、得られた複数のビームを合成
して１個の露光光学系へ導いていたが、上記合成を行わ
ずに、各ビームをそれぞれ別個の露光光学系に導き、複
数ウェハの露光を並行して行うなどしてもよい。

本発明による投影露光装置の第５実施例は、上記投影露
光装置の露光光源として、ビーム断面内の縦方向および
横方向に対し、ほぼ等しい横モード数を含むレーザビー
ムを出射するレーザ共振器を設けたもので、第１実施例
と同様のバタン形成を行い、同様の効果が得られた。

本発明による投影露光装置の第６実施例は、上記投影露
光装置において、−露光領域の露光中に、露光光源のレ
ーザ共振器を上記共振器の光軸を軸として回転できるよ
うにしたものである。上記第１実施例と同様のバタン形
成を行うことができ、同様の効果を得ることができた。

つぎに、第１０図および第１１図を用いて本発明の第７
実施例を説明する。本実施例では、上記第１実施例にお
けるレーザビーム成形・回転・合成光学系に代えて、第
１０図に示すようなシリンドリカルレンズ８１．８２か
らなる光学系を設けた。上記シリンドリカルレンズ８Ｉ
、８２は、光源を発した矩形断面レーザビー１１８３の
断面を、その長辺方向すなわち横モード数が最大の方向
に対して縮小成形し、上記シリン１〜リ力ルレンズ通過
後の上記方向に対するビーム寸法を、元のビームの短辺
方向寸法（上記レンズ通過後も変らず）より小さくする
。

一方、照明光学系内２次光源面のアパチャを十分大きく
して、有効光源（２次光源）領域が上記成形されたビー
ム８４の断面形状および寸法により、第１１図に示すよ
うに決定されるようにした。すなわち、これにより有効
光源領域の形状は、その短辺方向が横モード数最大の方
向に−・致した細長い矩形になる。

また、上記シリンドリカルレンズの前後に適当なだ円型
アパチャを設けるなどして、有効光源領域を、短径方向
が上記構モード数最大の方向に−致した細長いだ円とし
てもよい。さらに、適当なレンズを用いて、上記成形さ
れたビームを拡大縮小することにより、上記２次光源面
内の有効光源領域を拡大縮小することができる。

また、上記２次光源面内にだ円型アパチャを設けること
により、短径方向が上記横モード数最人の方向に一致し
た細長いだ円としてもよい。

なお、本実施例におけるシリンドリカルレンズの光学系
は、同じ機能を有する他の光学系、例えば反射光学系等
におきかえても構わない。本実施例の投影露光装置によ
れば、シリン１〜リカルレンズまたはアパチャを用いて
有効光源領域の縦横比を変えることによって、マスクの
縦横方向に対するコヒーレンシイを調整することが可能
である。

本実施例の装置を用いて、上記第１実施例と同様のバタ
ン形成を行い、同様の効果を得ることができた。

〔発明の効果〕

上記のように本発明による投影露光方法および装置は、
レーザ光を用いてマスクバタンを基板−１ニに投影露光
する投影露光方法および装置において、照明光学系内の
２次光源面を通過するレーザ光に含まれた横モード数を
、上記２次光源面内の互いに直交する２方向でほぼ等し
くするか、上記レーザ光の横モード数が最大の方向に対
する上記有効光源寸法を、他の方向に較へて和対的に小
さくしたことにより、露光に寄り、するレーザ光の空間
的コヒーレンシイを、露光光学系の光軸に垂直な平面内
で等方的にして、マスク上の縦方向および横方向に対す
るバタン解像度の差を解消できるため、エキシマレーザ
等のレーザ光を光源どする投影露光法を、Ｌ　Ｓ　Ｉ回
路バタン笠の微細バタン形成に適用する際の障害を取除
くことができる。

また、上記の結果として、レーザ光を用いたりソクラフ
ィによる０、３μＩ１１以下のバタン形成が可能になり
、これらの超微細バタンを有する固体素子の製造におけ
る信頼性と経済性とを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による投影露光装置の第１実施例におけ
る光学系を示す図、第２図は−［二部光学系のうち、レ
ーザビーム成形・回転・合成光学系を示す図、第３図は
上記し−ザビー１１成形・回転・合成光学系の他の例を
示す図、第４図は上記光学系のさらに他の例を示す図、
第５図は本発明による投影露光装置の第２実施例におけ
る光学系を爪す図、第６図および第７図は（＆回転プリ
ズムの機能をそれぞれ示す図、第８図は本発明の第３実
施例である光学系を示す図、第９図は本発明の第４実施
例である光学系を示す図、第１０図および第１１図は本
発明の第７実施例をそれぞれ示す図である。 １・・レーザ光源 ２・・・レーザビーム成形・回転・合成光学系３・照明
光学系 ６・ウェハステージ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ光を用いて、マスクパタンを基板上に投影露
   光する投影露光方法において、照明光学系内の２次光源
   面を通過するレーザ光に含まれた横モード数を、上記２
   次光源面内の互いに直交する２方向で、ほぼ等しくした
   ことを特徴とする投影露光方法。 ２、上記レーザ光の露光は、レーザビームの進行方向を
   軸として、それぞれ異なる角度に回転させた複数のビー
   ムの合成光を用いて行うことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載した投影露光方法。 ３、上記レーザ光の露光は、光源から発したレーザビー
   ムを、ビーム進行方向を軸として回転させながら行うこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した投影露
   光方法。 ４、上記レーザ光の露光は、上記レーザ光を発するレー
   ザ共振器内部にアパチャを設け、上記アパチャを介して
   発振されるレーザビームの断面形状の縦横比が、ほぼ１
   に等しくなるようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載した投影露光方法。 ５、上記アパチャは、並列に配置した複数の独立した開
   口部を有し、かつ、上記レーザ光による露光は、上記複
   数の開口部を介して発振したそれぞれ縦横比がほぼ１に
   等しいビーム断面形状を有する複数のレーザ光束の合成
   光束を用いて行うことを特徴とする特許請求の範囲第４
   項に記載した投影露光方法。 ６、レーザ光を用いてマスクパタンを基板上に投影露光
   する投影露光方法において、照明光学系内の２次光源面
   を、上記レーザビームが通過する有効光源領域が、上記
   レーザビームの横モード数が最大である方向に対して、
   他の方向の有効光源領域の寸法よりも、相対的に小さい
   寸法を有することを特徴とする投影露光方法。 ７．上記有効光源領域は、上記横モード数が最大の方向
   に対して最小寸法を有する、矩形またはだ円型としたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載した投影露
   光方法。 ８、レーザ光を用いて、マスクパタンを基板上に投影露
   光する投影露光装置において、レーザ光の進行方向を軸
   に、上記レーザ光束を回転させる機能を有することを特
   徴とする投影露光装置。 ９、レーザ光を用いて、マスクパタンを基板上に投影露
   光する投影露光装置において、共振器から発振される少
   なくとも１本以上のレーザ光の、それぞれの断面の縦横
   比をほぼ１にする、少なくとも１個以上の開口部を有す
   るアパチャを、上記レーザ光の共振器内部に備えたこと
   を特徴とする投影露光装置。 １０、レーザ光を用いて、マスクパタンを基板上に投影
   露光する投影露光装置において、上記レーザ光は非回転
   対称の形状をもつ有効光源を有することを特徴とする投
   影露光装置。 １１、上記非回転対称の形状は、上記レーザ光に含まれ
   る横モード数が最大の方向に対して、ほぼ最小の寸法を
   有することを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の
   投影露光装置。 １２、上記レーザ光は、該レーザの光束が発振された直
   後の断面形状の長辺方向に対して縮少するか、あるいは
   上記断面形状の短辺方向に対して拡大することにより、
   上記レーザ光束の断面形状における縦横方法の大小関係
   を、逆転させる光学手段を有することを特徴とする特許
   請求の範囲第１０項記載の投影露光装置。