JPH06181153A - 光描画装置 - Google Patents
光描画装置Info
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- JPH06181153A JPH06181153A JP33190292A JP33190292A JPH06181153A JP H06181153 A JPH06181153 A JP H06181153A JP 33190292 A JP33190292 A JP 33190292A JP 33190292 A JP33190292 A JP 33190292A JP H06181153 A JPH06181153 A JP H06181153A
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- 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
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
- G03F7/70566—Polarisation control
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
- G02B19/0028—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed refractive and reflective surfaces, e.g. non-imaging catadioptric systems
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
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- G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
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- G03F7/70375—Multiphoton lithography or multiphoton photopolymerization; Imaging systems comprising means for converting one type of radiation into another type of radiation
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Optical Head (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 パワーロスなしに、輪帯照明を行い、高い解
像力を備えた光描画装置を得る。さらに、パワーロスの
ない輪帯照明と同時に、Ｓ偏光を利用した偏光照明を行
い、より高い解像度を達成する光描画装置を得る。 【構成】 レーザー発振器１１から出射された光は、第
一の円錐形のミラー１６により発散され、リレーミラー
１８により再び収束された後、輪帯状の光束を形成する
ように調節して設けられた第二の円錐形のミラー１７に
より、輪帯状の光束を形成して、集光レンズ１４により
基板１５上に集光されて、基板１５に回路パタンを描画
する。また、ミラー１６または１７の代わりに偏光ビー
ムスプリッタを設置して、輪帯照明と同時に偏光照明を
行い、パタン描画を行う。 【効果】 パワーロスなしに、輪帯照明及び偏光照明を
行い、高い解像度を得る。
像力を備えた光描画装置を得る。さらに、パワーロスの
ない輪帯照明と同時に、Ｓ偏光を利用した偏光照明を行
い、より高い解像度を達成する光描画装置を得る。 【構成】 レーザー発振器１１から出射された光は、第
一の円錐形のミラー１６により発散され、リレーミラー
１８により再び収束された後、輪帯状の光束を形成する
ように調節して設けられた第二の円錐形のミラー１７に
より、輪帯状の光束を形成して、集光レンズ１４により
基板１５上に集光されて、基板１５に回路パタンを描画
する。また、ミラー１６または１７の代わりに偏光ビー
ムスプリッタを設置して、輪帯照明と同時に偏光照明を
行い、パタン描画を行う。 【効果】 パワーロスなしに、輪帯照明及び偏光照明を
行い、高い解像度を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光描画装置に関し、
特に光ディスク半導体装置及びフォトマスク等の製造工
程で用いられる光描画装置に関する。
特に光ディスク半導体装置及びフォトマスク等の製造工
程で用いられる光描画装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１４は従来の光描画装置の光学系の一
例を示した概略図である。従来の光描画装置は、図のよ
うに、ＫｒＦエキシマレーザー等のレーザー発振器１０
１が設けられ、レーザー発振器１０１から出射されるレ
ーザー光の光軸内には、光軸に対してそれぞれ垂直にな
るように、リレーレンズ１０２、ビーム成形板１０３及
び集光レンズ１０４が順に設けられている。リレーレン
ズ１０２は、図に示すように、上下に設けられた凹凸２
つのレンズ１０２ａ及び１０２ｂにより構成されてい
る。以上のように構成された従来の光描画装置において
は、図１４に示すように、レーザー発振器１０１より出
射されたレーザー光は、リレーレンズ１０２の凹レンズ
１０２ａにより発散された後、凸レンズ１０２ｂで平行
ビームとなり、リレーレンズ１０２の下方に設けられた
ビーム成形板１０３を通過した後、さらにその下方に設
けられた集光レンズ１０４により、Ｓｉウェハ基板１０
５上に集光されて、回路パターンを基板１０５に焼き付
ける。
例を示した概略図である。従来の光描画装置は、図のよ
うに、ＫｒＦエキシマレーザー等のレーザー発振器１０
１が設けられ、レーザー発振器１０１から出射されるレ
ーザー光の光軸内には、光軸に対してそれぞれ垂直にな
るように、リレーレンズ１０２、ビーム成形板１０３及
び集光レンズ１０４が順に設けられている。リレーレン
ズ１０２は、図に示すように、上下に設けられた凹凸２
つのレンズ１０２ａ及び１０２ｂにより構成されてい
る。以上のように構成された従来の光描画装置において
は、図１４に示すように、レーザー発振器１０１より出
射されたレーザー光は、リレーレンズ１０２の凹レンズ
１０２ａにより発散された後、凸レンズ１０２ｂで平行
ビームとなり、リレーレンズ１０２の下方に設けられた
ビーム成形板１０３を通過した後、さらにその下方に設
けられた集光レンズ１０４により、Ｓｉウェハ基板１０
５上に集光されて、回路パターンを基板１０５に焼き付
ける。
【０００３】また、従来の光描画装置は、微細な回路パ
ターンを形成することが出来れば、半導体装置の容量を
増やすことが出来るため、図１５に示すように、図１４
のビーム成形板１０３の代わりに、輪帯状絞り１０６を
設けて、低ＮＡ成分をカットし、輪帯状の光束を形成し
て輪帯照明を行う等して、解像度を高めていた。輪帯状
絞り１０６は、ドーナツ状の遮光板１０７の内側に、遮
光板１０７と同心で比較的小さい円形の遮光板１０８を
備えたものである。
ターンを形成することが出来れば、半導体装置の容量を
増やすことが出来るため、図１５に示すように、図１４
のビーム成形板１０３の代わりに、輪帯状絞り１０６を
設けて、低ＮＡ成分をカットし、輪帯状の光束を形成し
て輪帯照明を行う等して、解像度を高めていた。輪帯状
絞り１０６は、ドーナツ状の遮光板１０７の内側に、遮
光板１０７と同心で比較的小さい円形の遮光板１０８を
備えたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の光描画装置は以
上のように構成されて、解像度を高めるため、ビームの
中に輪帯状絞り１０６による遮光部分を形成して低ＮＡ
成分をカットしていたため、パワーロスの原因となって
いた。
上のように構成されて、解像度を高めるため、ビームの
中に輪帯状絞り１０６による遮光部分を形成して低ＮＡ
成分をカットしていたため、パワーロスの原因となって
いた。
【０００５】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、ビームのパワーロスがなく、か
つ、より高い解像度を備えた光描画装置を得ることを目
的とする。
めになされたもので、ビームのパワーロスがなく、か
つ、より高い解像度を備えた光描画装置を得ることを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的に鑑み、請求
項１の発明は、被加工物上に描画するための光束を発生
する光源と、光源から出射された光束を反射させて光束
の光軸を中心として径方向外向成分を持って発散する発
散光束を形成する発散ミラーと、発散光束を反射させ
て、光源から出射された光束の光軸を中心として径方向
内向成分を持って収束する収束光束を形成する収束ミラ
ーと、収束光束を反射させて、光源から出射された光束
の光軸に沿って平行で、かつ、中央部分が抜けている輪
帯状平行光束を形成する平行化ミラーと、輪帯状平行光
束を収束させて被加工物上に焦点を結ばせる集光レンズ
とを備えた光描画装置である。
項１の発明は、被加工物上に描画するための光束を発生
する光源と、光源から出射された光束を反射させて光束
の光軸を中心として径方向外向成分を持って発散する発
散光束を形成する発散ミラーと、発散光束を反射させ
て、光源から出射された光束の光軸を中心として径方向
内向成分を持って収束する収束光束を形成する収束ミラ
ーと、収束光束を反射させて、光源から出射された光束
の光軸に沿って平行で、かつ、中央部分が抜けている輪
帯状平行光束を形成する平行化ミラーと、輪帯状平行光
束を収束させて被加工物上に焦点を結ばせる集光レンズ
とを備えた光描画装置である。
【０００７】請求項２の発明は、被加工物上に描画する
ための光束を発生する光源と、光源から出射された光束
を偏角偏光させてＳ偏光とＰ偏光とに分け、Ｓ偏光だけ
を反射させて光束の光軸を中心として径方向外向成分を
持って発散する発散光束を形成する発散偏光ビームスプ
リッタと、発散光束を反射させて光源から出射された光
束の光軸を中心として径方向内向成分を持って収束する
収束光束を形成する収束ミラーと、収束光束を反射させ
て光源から出射された光束の光軸に沿って平行で、かつ
中央部分が抜けている輪帯状平行光束を形成する平行化
ミラーと、輪帯状平行光束を収束させて被加工物上に焦
点を結ばせる集光レンズとを備えた光描画装置である。
ための光束を発生する光源と、光源から出射された光束
を偏角偏光させてＳ偏光とＰ偏光とに分け、Ｓ偏光だけ
を反射させて光束の光軸を中心として径方向外向成分を
持って発散する発散光束を形成する発散偏光ビームスプ
リッタと、発散光束を反射させて光源から出射された光
束の光軸を中心として径方向内向成分を持って収束する
収束光束を形成する収束ミラーと、収束光束を反射させ
て光源から出射された光束の光軸に沿って平行で、かつ
中央部分が抜けている輪帯状平行光束を形成する平行化
ミラーと、輪帯状平行光束を収束させて被加工物上に焦
点を結ばせる集光レンズとを備えた光描画装置である。
【０００８】請求項３の発明は、被加工物上に描画する
ための光束を発生する光源と、光源から出射された光束
を反射させて光束の光軸を中心として径方向外向成分を
持って発散する発散光束を形成する発散ミラーと、発散
光束を反射させて光源から出射された光束の光軸を中心
として径方向内向成分を持って収束する収束光束を形成
する収束ミラーと、収束光束を偏角偏光させてＳ偏光と
Ｐ偏光とに分け、Ｓ偏光だけを反射させて光源から出射
された光束の光軸に沿って平行で、かつ中央部分が抜け
ている輪帯状平行光束を形成する平行化偏光ビームスプ
リッタと、輪帯状平行光束を収束させて被加工物上に焦
点を結ばせる集光レンズとを備えた光描画装置である。
ための光束を発生する光源と、光源から出射された光束
を反射させて光束の光軸を中心として径方向外向成分を
持って発散する発散光束を形成する発散ミラーと、発散
光束を反射させて光源から出射された光束の光軸を中心
として径方向内向成分を持って収束する収束光束を形成
する収束ミラーと、収束光束を偏角偏光させてＳ偏光と
Ｐ偏光とに分け、Ｓ偏光だけを反射させて光源から出射
された光束の光軸に沿って平行で、かつ中央部分が抜け
ている輪帯状平行光束を形成する平行化偏光ビームスプ
リッタと、輪帯状平行光束を収束させて被加工物上に焦
点を結ばせる集光レンズとを備えた光描画装置である。
【０００９】請求項４によれば、発散偏光ビームスプリ
ッタあるいは平行化偏光ビームスプリッタは、全反射面
を有する第１コーンレンズと、第１コーンレンズの全反
射面に相補関係に組み合わされた表面を有していて、第
１コーンレンズとは異なる屈折率を有する第２コーンレ
ンズとを備えている。
ッタあるいは平行化偏光ビームスプリッタは、全反射面
を有する第１コーンレンズと、第１コーンレンズの全反
射面に相補関係に組み合わされた表面を有していて、第
１コーンレンズとは異なる屈折率を有する第２コーンレ
ンズとを備えている。
【００１０】
【作用】上記のように構成された光描画装置は、平行化
ミラーまたは平行化偏光ビームスプリッタにより、輪帯
状の光束を形成し、輪帯照明を行うことによりパタン描
画を行う。さらに、請求項２及び請求項３によれば、偏
光ビームスプリッタを用いて、輪帯状の光束を形成する
と共に、偏角偏光を行い、Ｓ偏光による輪帯状の光束を
形成し、輪帯照明並びに偏光照明によりパタン描画を行
う。
ミラーまたは平行化偏光ビームスプリッタにより、輪帯
状の光束を形成し、輪帯照明を行うことによりパタン描
画を行う。さらに、請求項２及び請求項３によれば、偏
光ビームスプリッタを用いて、輪帯状の光束を形成する
と共に、偏角偏光を行い、Ｓ偏光による輪帯状の光束を
形成し、輪帯照明並びに偏光照明によりパタン描画を行
う。
【００１１】
実施例１．以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１は、本発明の光描画装置の実施例１の
光学系を示す概略図である。図に示すように、ＫｒＦエ
キシマレーザー等のレーザー発振器１１が設けられ、そ
の下方には、レーザー発振器１１から出射される光１３
の光軸内に、凹凸２つのレンズ１２ａ及び１２ｂから構
成されるリレーレンズ１２と、第一及び第二の輪帯形ミ
ラーである円錐形ミラー１６及び１７と、集光レンズ１
４とがそれぞれ光軸上に整列して設けられている。ま
た、第一及び第二の円錐形ミラー１６及び１７を取り囲
むように、収束ミラーであるリレーミラー１８が設けら
れている。リレーミラー１８は、２つの同形の円環形の
ミラー１８ａと１８ｂから構成されている。円環形ミラ
ー１８ａ及び１８ｂはそれぞれ、一端が他端に比べて緩
く外側に広がった比較的短い筒形をしており、両端とも
に完全に開口し、開口部は他端が一端より大きくなって
いる。リレーミラー１８は、円環形ミラー１８ａの小さ
い方の開口部１８ａａを上にして、また、円環形ミラー
１８ｂの小さい方の開口部１８ｂｂを下にして、１８ａ
と１８ｂの大きい方の開口部どうしが連結されており、
リレーミラー１８の２つの開口部１８ａａと１８ｂｂが
それぞれ上下になるように、光軸に対して整列して設け
られている。
て説明する。図１は、本発明の光描画装置の実施例１の
光学系を示す概略図である。図に示すように、ＫｒＦエ
キシマレーザー等のレーザー発振器１１が設けられ、そ
の下方には、レーザー発振器１１から出射される光１３
の光軸内に、凹凸２つのレンズ１２ａ及び１２ｂから構
成されるリレーレンズ１２と、第一及び第二の輪帯形ミ
ラーである円錐形ミラー１６及び１７と、集光レンズ１
４とがそれぞれ光軸上に整列して設けられている。ま
た、第一及び第二の円錐形ミラー１６及び１７を取り囲
むように、収束ミラーであるリレーミラー１８が設けら
れている。リレーミラー１８は、２つの同形の円環形の
ミラー１８ａと１８ｂから構成されている。円環形ミラ
ー１８ａ及び１８ｂはそれぞれ、一端が他端に比べて緩
く外側に広がった比較的短い筒形をしており、両端とも
に完全に開口し、開口部は他端が一端より大きくなって
いる。リレーミラー１８は、円環形ミラー１８ａの小さ
い方の開口部１８ａａを上にして、また、円環形ミラー
１８ｂの小さい方の開口部１８ｂｂを下にして、１８ａ
と１８ｂの大きい方の開口部どうしが連結されており、
リレーミラー１８の２つの開口部１８ａａと１８ｂｂが
それぞれ上下になるように、光軸に対して整列して設け
られている。
【００１２】以上のように構成された本発明の光描画装
置において、レーザー発振器１１から発射されたレーザ
ー光１３はリレーレンズ１２を経て、発射光１３よりも
径の大きい平行ビーム１３ａとなり、第一の円錐形ミラ
ー１６に入射される。レーザー光１３ａは、発散ミラー
である第一の円錐形ミラー１６により反射されて光軸に
対して垂直な面に沿って光軸を中心として径方向外側へ
導かれて発散され、円環形ミラー１８ａに入射する発散
光束１３ｂとなる。発散光束１３ｂは、円環形ミラー１
８ａにより直角に反射され、レーザー光１３の光軸に対
して平行に直進する輪帯形の光１３ｃとなる。光１３ｃ
は、下側の円環形ミラー１８ｂに入射し、再び直角に径
方向内側に反射され、水平方向に直進して、第二の円錐
形ミラー１７に収束する収束光束１３ｄとなる。収束光
束１３ｄは、平行化ミラーである第二の円錐形ミラー１
７により、光源１１からの光１３の光軸に平行な輪帯状
平行光束１３ｅとなり、集光レンズ１４により、Ｓｉウ
ェハ等の基板１５上に集光され、回路パタンを基板１５
に焼き付ける。この時、第二の円錐形ミラー１７は、そ
の頂点１９の付近が照明されないような位置に調節して
設けられているため、頂点１９付近には光が当たらず、
第二の円錐形ミラー１７から出射する光は輪帯状の光束
１３ｅを形成することになる。このようにして、本発明
の光描画装置は、ビームのうち、基板１５に対する入射
角の小さい低ＮＡ成分をなくして、高ＮＡ成分のみの輪
帯照明を用いて描画しているため、高い解像度を得るこ
とが出来る。さらに、本実施例の場合は、従来のように
絞り等を用いてビームを遮光しないので、パワーロスも
起こらない。
置において、レーザー発振器１１から発射されたレーザ
ー光１３はリレーレンズ１２を経て、発射光１３よりも
径の大きい平行ビーム１３ａとなり、第一の円錐形ミラ
ー１６に入射される。レーザー光１３ａは、発散ミラー
である第一の円錐形ミラー１６により反射されて光軸に
対して垂直な面に沿って光軸を中心として径方向外側へ
導かれて発散され、円環形ミラー１８ａに入射する発散
光束１３ｂとなる。発散光束１３ｂは、円環形ミラー１
８ａにより直角に反射され、レーザー光１３の光軸に対
して平行に直進する輪帯形の光１３ｃとなる。光１３ｃ
は、下側の円環形ミラー１８ｂに入射し、再び直角に径
方向内側に反射され、水平方向に直進して、第二の円錐
形ミラー１７に収束する収束光束１３ｄとなる。収束光
束１３ｄは、平行化ミラーである第二の円錐形ミラー１
７により、光源１１からの光１３の光軸に平行な輪帯状
平行光束１３ｅとなり、集光レンズ１４により、Ｓｉウ
ェハ等の基板１５上に集光され、回路パタンを基板１５
に焼き付ける。この時、第二の円錐形ミラー１７は、そ
の頂点１９の付近が照明されないような位置に調節して
設けられているため、頂点１９付近には光が当たらず、
第二の円錐形ミラー１７から出射する光は輪帯状の光束
１３ｅを形成することになる。このようにして、本発明
の光描画装置は、ビームのうち、基板１５に対する入射
角の小さい低ＮＡ成分をなくして、高ＮＡ成分のみの輪
帯照明を用いて描画しているため、高い解像度を得るこ
とが出来る。さらに、本実施例の場合は、従来のように
絞り等を用いてビームを遮光しないので、パワーロスも
起こらない。
【００１３】実施例２．次に第二の実施例について説明
する。図２は光学系を示す概略図である。この実施例
は、実施例１における第二の円錐形ミラー１７（図１）
の代わりに、偏光ビームスプリッタ２１を用いて、輪帯
照明と同時に偏光照明を行って回路パタンを描画する光
描画装置である。他の部分の構造については、実施例１
と同じである。偏光ビームスプリッタ２１は、拡大斜視
図を図３に示すように、外側の凹状の第一のコーンレン
ズ２２と、第一のコーンレンズ２２の凹状の内部に嵌合
された凸状の第二のコーンレンズ２３とから構成されて
いる。第一のコーンレンズ２２は、円柱状の外形を有し
ており、内部に、外形の上端から内部に向かって、外形
の円柱と同径同心の円錐状の空洞２２ｂが形成され、外
形の上端は完全に外部に向かって開口した状態となって
いる。第二のコーンレンズ２３は、第一のコーンレンズ
２２と異なる屈折率を有する材質からなり、空洞２２ｂ
と相補形の円錐形で、空洞２２ｂ内に正確に嵌合されて
いる。
する。図２は光学系を示す概略図である。この実施例
は、実施例１における第二の円錐形ミラー１７（図１）
の代わりに、偏光ビームスプリッタ２１を用いて、輪帯
照明と同時に偏光照明を行って回路パタンを描画する光
描画装置である。他の部分の構造については、実施例１
と同じである。偏光ビームスプリッタ２１は、拡大斜視
図を図３に示すように、外側の凹状の第一のコーンレン
ズ２２と、第一のコーンレンズ２２の凹状の内部に嵌合
された凸状の第二のコーンレンズ２３とから構成されて
いる。第一のコーンレンズ２２は、円柱状の外形を有し
ており、内部に、外形の上端から内部に向かって、外形
の円柱と同径同心の円錐状の空洞２２ｂが形成され、外
形の上端は完全に外部に向かって開口した状態となって
いる。第二のコーンレンズ２３は、第一のコーンレンズ
２２と異なる屈折率を有する材質からなり、空洞２２ｂ
と相補形の円錐形で、空洞２２ｂ内に正確に嵌合されて
いる。
【００１４】図２に示すように、レーザー発振器１１か
ら出射された光は、実施例１と同じ光路をたどって、第
一及び第二のコーンレンズ２２及び２３から構成された
偏光ビームスプリッタ２１内に、偏光ビームスプリッタ
２１の軸に対して垂直に入射する。入射光は、図３に示
す如く偏光され、そのうちＳ偏光は、第二のコーンレン
ズ２３の斜面で反射し、下方へ出射して、図２に示すよ
うに、集光レンズ１４により、Ｓｉウェハ等の基板１５
上に集光され、回路パタンを基板１５上に焼き付ける。
一方、Ｐ偏光は、図３に示す如く、偏光ビームスプリッ
タ２１をそのまま透過し、反対側のリレーミラー１８で
反射され、先述の光路と逆向きの光路をたどり、レーザ
ー発振器１１に戻っていき、パタン描画に寄与しない。
Ｓ偏光とＰ偏光を比較すると、Ｓ偏光の方が高い解像度
を有しているので、Ｓ偏光を用いたパタン描画を行うこ
とにより、より高い解像度を得ることが出来る。Ｓ偏光
の優位性については後述する。
ら出射された光は、実施例１と同じ光路をたどって、第
一及び第二のコーンレンズ２２及び２３から構成された
偏光ビームスプリッタ２１内に、偏光ビームスプリッタ
２１の軸に対して垂直に入射する。入射光は、図３に示
す如く偏光され、そのうちＳ偏光は、第二のコーンレン
ズ２３の斜面で反射し、下方へ出射して、図２に示すよ
うに、集光レンズ１４により、Ｓｉウェハ等の基板１５
上に集光され、回路パタンを基板１５上に焼き付ける。
一方、Ｐ偏光は、図３に示す如く、偏光ビームスプリッ
タ２１をそのまま透過し、反対側のリレーミラー１８で
反射され、先述の光路と逆向きの光路をたどり、レーザ
ー発振器１１に戻っていき、パタン描画に寄与しない。
Ｓ偏光とＰ偏光を比較すると、Ｓ偏光の方が高い解像度
を有しているので、Ｓ偏光を用いたパタン描画を行うこ
とにより、より高い解像度を得ることが出来る。Ｓ偏光
の優位性については後述する。
【００１５】さらに、本実施例は、実施例１の第二の円
錐形ミラー１７（図１）と同様に、偏光ビームスプリッ
タ２１の円錐形の第二のコーンレンズ２３の円錐の頂点
２９付近が照明されないように、偏光ビームスプリッタ
２１の位置を調節して設けているので、偏光ビームスプ
リッタ２１から下方に出射されるＳ偏光から成る光束
は、光源からの光の光軸に平行な高ＮＡ成分から成る輪
帯状平行光束を形成している。このようにして、本実施
例の光描画装置は、偏光ビームスプリッタ２１を用い
て、同心円状に偏光させる、いわゆる偏角偏光を行い、
Ｓ偏光を用いた偏光照明及び輪帯照明を同時に行い、か
つ、パワーロスもなく、より高い解像度を得ることが出
来る。図７に、偏角偏光されて、集光レンズ１４により
集光され、基板１５へ入射する入射光の様子を示す。
錐形ミラー１７（図１）と同様に、偏光ビームスプリッ
タ２１の円錐形の第二のコーンレンズ２３の円錐の頂点
２９付近が照明されないように、偏光ビームスプリッタ
２１の位置を調節して設けているので、偏光ビームスプ
リッタ２１から下方に出射されるＳ偏光から成る光束
は、光源からの光の光軸に平行な高ＮＡ成分から成る輪
帯状平行光束を形成している。このようにして、本実施
例の光描画装置は、偏光ビームスプリッタ２１を用い
て、同心円状に偏光させる、いわゆる偏角偏光を行い、
Ｓ偏光を用いた偏光照明及び輪帯照明を同時に行い、か
つ、パワーロスもなく、より高い解像度を得ることが出
来る。図７に、偏角偏光されて、集光レンズ１４により
集光され、基板１５へ入射する入射光の様子を示す。
【００１６】図４及び図５を用いて、Ｓ偏光の優位性を
示す。Ｐ偏光及びＳ偏光によるパタニング工程中の様子
をそれぞれ図４及び図５に示す。いま、図４のＰ偏光に
よる場合も、図５のＳ偏光による場合も、同様に、それ
ぞれのパタニングにより、実線３０で示される断面が基
板１５に形成されているとする。ここに、図４のよう
に、Ｐ偏光３３が入射されると、Ｐ偏光３３は斜面に対
する反射率が低く、吸収が大きいため、光のエネルギー
は光路に直角な方向にも作用して破線３１に示される断
面形状が得られる。一方、Ｓ偏光３４は斜面に対する反
射率が高く、吸収が小さいので、Ｓ偏光３４が、図５に
示されるように入射されると、図の矢印３４ａで示され
る反射成分が発生し、エネルギーが比較的深い部分にま
で到達して、破線３２に示される断面形状が得られる。
このように、レーザー光による発熱及び化学励起等を用
いたアブレーション（ablation)により、描画を行う場
合には、図のように、Ｓ偏光を用いた場合の方が高い解
像度を得ることができる。
示す。Ｐ偏光及びＳ偏光によるパタニング工程中の様子
をそれぞれ図４及び図５に示す。いま、図４のＰ偏光に
よる場合も、図５のＳ偏光による場合も、同様に、それ
ぞれのパタニングにより、実線３０で示される断面が基
板１５に形成されているとする。ここに、図４のよう
に、Ｐ偏光３３が入射されると、Ｐ偏光３３は斜面に対
する反射率が低く、吸収が大きいため、光のエネルギー
は光路に直角な方向にも作用して破線３１に示される断
面形状が得られる。一方、Ｓ偏光３４は斜面に対する反
射率が高く、吸収が小さいので、Ｓ偏光３４が、図５に
示されるように入射されると、図の矢印３４ａで示され
る反射成分が発生し、エネルギーが比較的深い部分にま
で到達して、破線３２に示される断面形状が得られる。
このように、レーザー光による発熱及び化学励起等を用
いたアブレーション（ablation)により、描画を行う場
合には、図のように、Ｓ偏光を用いた場合の方が高い解
像度を得ることができる。
【００１７】図６は、Ｓ偏光及びＰ偏光に対する斜面の
角度と反射率の関係を示したものである。これらの関係
は、次の式によって与えられる。 Ｐ偏光 Ｒ1＝｛ｔａｎ2 (θi−θt）｝／｛ｔａｎ2
(θi＋θt）｝ Ｓ偏光 Ｒ2＝｛ｓｉｎ2 (θi−θt）｝／｛ｓｉｎ2
(θi＋θt）｝ Ｒ1，Ｒ2：反射率 θi：入射角 θt：透過角 図６からも明らかなように、Ｓ偏光はＰ偏光より、平均
すれば約２倍程度反射率が高いことがわかる。
角度と反射率の関係を示したものである。これらの関係
は、次の式によって与えられる。 Ｐ偏光 Ｒ1＝｛ｔａｎ2 (θi−θt）｝／｛ｔａｎ2
(θi＋θt）｝ Ｓ偏光 Ｒ2＝｛ｓｉｎ2 (θi−θt）｝／｛ｓｉｎ2
(θi＋θt）｝ Ｒ1，Ｒ2：反射率 θi：入射角 θt：透過角 図６からも明らかなように、Ｓ偏光はＰ偏光より、平均
すれば約２倍程度反射率が高いことがわかる。
【００１８】実施例３．図８に示す実施例においては、
輪帯形ミラーとして、実施例１の第一及び第二の円錐形
ミラー１６及び１７の代わりに、第一及び第二の四角錐
形ミラー４０及び４１を用いたものである。第一及び第
二の四角錐形ミラー４０及び４１は、それぞれ三角形の
ミラーを４枚はり合わせて構成されるか、もしくは、四
角錐形のガラス基板の表面にアルミニウム等を蒸着させ
て製造される。このとき、リレーミラー４２は、第一及
び第二の四角錐形ミラー４０及び４１に対応するよう
に、実施例１のリレーミラー１８の円環形のミラー１８
ａ及び１８ｂをそのまま矩形にしたような２つの同形の
矩環形のミラー４２ａと４２ｂとから構成されている。
矩環形ミラー４２ａ及び４２ｂは、比較的短い矩形の筒
形で、一端が他端に比べて緩く外側に広がっており、一
端の開口部が他端の開口部に比べて大きくなっている。
矩環形のミラー４２ａ及び４２ｂは、それぞれ、同形の
台形ミラーを４枚結合させて形成されて、リレーミラー
４２は、矩環形のミラー４２ａ及び４２ｂの大きい方の
開口部の辺どうしを結合させて、上下に小さい方の開口
部がくるようにして形成される。リレーミラー４２は、
リレーミラー４２の上下の開口部の辺と、第一及び第二
の四角錐形ミラー４０及び４１の四角錐の底面の辺とが
平行になるように、設けられている。この実施例におい
ても、実施例１と同様に、第二の四角錐形ミラー４１の
頂点付近が照明されないように、第二の四角錐形ミラー
４１が位置を調節して設けられている。
輪帯形ミラーとして、実施例１の第一及び第二の円錐形
ミラー１６及び１７の代わりに、第一及び第二の四角錐
形ミラー４０及び４１を用いたものである。第一及び第
二の四角錐形ミラー４０及び４１は、それぞれ三角形の
ミラーを４枚はり合わせて構成されるか、もしくは、四
角錐形のガラス基板の表面にアルミニウム等を蒸着させ
て製造される。このとき、リレーミラー４２は、第一及
び第二の四角錐形ミラー４０及び４１に対応するよう
に、実施例１のリレーミラー１８の円環形のミラー１８
ａ及び１８ｂをそのまま矩形にしたような２つの同形の
矩環形のミラー４２ａと４２ｂとから構成されている。
矩環形ミラー４２ａ及び４２ｂは、比較的短い矩形の筒
形で、一端が他端に比べて緩く外側に広がっており、一
端の開口部が他端の開口部に比べて大きくなっている。
矩環形のミラー４２ａ及び４２ｂは、それぞれ、同形の
台形ミラーを４枚結合させて形成されて、リレーミラー
４２は、矩環形のミラー４２ａ及び４２ｂの大きい方の
開口部の辺どうしを結合させて、上下に小さい方の開口
部がくるようにして形成される。リレーミラー４２は、
リレーミラー４２の上下の開口部の辺と、第一及び第二
の四角錐形ミラー４０及び４１の四角錐の底面の辺とが
平行になるように、設けられている。この実施例におい
ても、実施例１と同様に、第二の四角錐形ミラー４１の
頂点付近が照明されないように、第二の四角錐形ミラー
４１が位置を調節して設けられている。
【００１９】この実施例においては、光源１１から出射
された光４３は、リレーミラー１２により、径の大きい
平行ビーム４３ａとなり、第一の四角錐形ミラー４０に
入射され、第一の四角錐形ミラー４０の三角形の４面に
より反射され、四方向に分かれて径方向外側へ発散さ
れ、４本の発散光束４３ｂを形成する。４本の発散光束
４３ｂはリレーミラー４２を経て、第二の四角錐形ミラ
ー４１に四方向から収束する収束光束４３ｃとなる。収
束光束４３ｃは、第二の四角錐形ミラー４１の三角形の
４面により反射され、光束４３ｄを形成する。このと
き、第二の四角錐形ミラー４１の各面で反射された光束
４３ｄ間はそれぞれ連続でなく、また、第二の四角錐形
ミラー４１の頂点付近は照明されないので、第二の四角
錐形ミラー４１から出射される光束４３ｄは、中央部分
が抜けた不連続な輪帯状平行光束４３ｄを形成してい
る。この実施例は、矩形パタンを基板１５に描画するの
に適しており、また、実施例１と同様に、低ＮＡ成分を
なくした高ＮＡ成分のみからなる輪帯状の光束を形成し
て、輪帯照明を行うことにより、高い解像力を得ること
ができる。尚、この実施例においては、四角錐形ミラー
を用いたが、多角錐のミラーを用いてもよい。
された光４３は、リレーミラー１２により、径の大きい
平行ビーム４３ａとなり、第一の四角錐形ミラー４０に
入射され、第一の四角錐形ミラー４０の三角形の４面に
より反射され、四方向に分かれて径方向外側へ発散さ
れ、４本の発散光束４３ｂを形成する。４本の発散光束
４３ｂはリレーミラー４２を経て、第二の四角錐形ミラ
ー４１に四方向から収束する収束光束４３ｃとなる。収
束光束４３ｃは、第二の四角錐形ミラー４１の三角形の
４面により反射され、光束４３ｄを形成する。このと
き、第二の四角錐形ミラー４１の各面で反射された光束
４３ｄ間はそれぞれ連続でなく、また、第二の四角錐形
ミラー４１の頂点付近は照明されないので、第二の四角
錐形ミラー４１から出射される光束４３ｄは、中央部分
が抜けた不連続な輪帯状平行光束４３ｄを形成してい
る。この実施例は、矩形パタンを基板１５に描画するの
に適しており、また、実施例１と同様に、低ＮＡ成分を
なくした高ＮＡ成分のみからなる輪帯状の光束を形成し
て、輪帯照明を行うことにより、高い解像力を得ること
ができる。尚、この実施例においては、四角錐形ミラー
を用いたが、多角錐のミラーを用いてもよい。
【００２０】実施例４．図９に示す実施例は、実施例３
の第二の四角錐形ミラー４1（図８）の代わりに、四角
柱の外形を有する偏光ビームスプリッタ４５を用いたも
のである。他の構造については、実施例３と同じである
ため説明は省略する。偏光ビームスプリッタ４５は、図
２に示された実施例２の偏光ビームスプリッタ２１（図
３拡大図参照）と同様に、凹凸２つの第一及び第二のコ
ーンレンズ４６及び４７から構成されており、外側の凹
形の第一コーンレンズ４６は、略々四角柱の外形を有
し、内部に、外形の上端から内部に向かって、外形の上
端と同形の底面を有する略々四角錐形の空洞が形成さ
れ、外形の上端は完全に外部に向かって開口した状態に
なっている。凸型の第二のコーンレンズ４７は、第一の
コーンレンズ４６の上記の四角錐形の空洞と、相補形を
しており、正確に嵌合されている。この実施例において
も、実施例２と同様に、偏光ビームスプリッタ４５を調
節して設けて、輪帯照明を行うと同時に、Ｓ偏光を利用
した偏光照明を行うことにより、より高い解像度を得る
ことが出来る。この実施例も、実施例３と同様に、矩形
パタンの描画に適している。この実施例においては、四
角錐形ミラー４０及び四角柱形の偏光ビームスプリッタ
４５を用いた例を示したが、多角錐形ミラー及び多角柱
形の偏光ビームスプリッタを用いてもよい。
の第二の四角錐形ミラー４1（図８）の代わりに、四角
柱の外形を有する偏光ビームスプリッタ４５を用いたも
のである。他の構造については、実施例３と同じである
ため説明は省略する。偏光ビームスプリッタ４５は、図
２に示された実施例２の偏光ビームスプリッタ２１（図
３拡大図参照）と同様に、凹凸２つの第一及び第二のコ
ーンレンズ４６及び４７から構成されており、外側の凹
形の第一コーンレンズ４６は、略々四角柱の外形を有
し、内部に、外形の上端から内部に向かって、外形の上
端と同形の底面を有する略々四角錐形の空洞が形成さ
れ、外形の上端は完全に外部に向かって開口した状態に
なっている。凸型の第二のコーンレンズ４７は、第一の
コーンレンズ４６の上記の四角錐形の空洞と、相補形を
しており、正確に嵌合されている。この実施例において
も、実施例２と同様に、偏光ビームスプリッタ４５を調
節して設けて、輪帯照明を行うと同時に、Ｓ偏光を利用
した偏光照明を行うことにより、より高い解像度を得る
ことが出来る。この実施例も、実施例３と同様に、矩形
パタンの描画に適している。この実施例においては、四
角錐形ミラー４０及び四角柱形の偏光ビームスプリッタ
４５を用いた例を示したが、多角錐形ミラー及び多角柱
形の偏光ビームスプリッタを用いてもよい。
【００２１】実施例５．図１０の実施例は、図１に示す
実施例１の第一の円錐形ミラー１６の位置に、図１０に
示すように円柱形の偏光ビームスプリッタ５０を設けた
もので、他の構造については実施例１と同じであるた
め、説明は省略し、同一符号にて示す。また、図８に示
す実施例３の第一の四角錐形ミラー４０の位置に、図１
１に示すように、四角柱形の偏光ビームスプリッタ６０
を設けても良い。他の構造については、実施例３と同じ
であるため、説明は省略する。これらの実施例は、偏光
ビームスプリッタ５０または６０を用いて、Ｓ偏光を用
いた偏光照明を行うと同時に、第二の円錐形ミラー１７
及び第二の四角錐形ミラー４１が調節して設けられて、
輪帯状の光束を形成するので、実施例２及び実施例４と
同様の効果を得ることが出来、高い解像度が得られる。
実施例１の第一の円錐形ミラー１６の位置に、図１０に
示すように円柱形の偏光ビームスプリッタ５０を設けた
もので、他の構造については実施例１と同じであるた
め、説明は省略し、同一符号にて示す。また、図８に示
す実施例３の第一の四角錐形ミラー４０の位置に、図１
１に示すように、四角柱形の偏光ビームスプリッタ６０
を設けても良い。他の構造については、実施例３と同じ
であるため、説明は省略する。これらの実施例は、偏光
ビームスプリッタ５０または６０を用いて、Ｓ偏光を用
いた偏光照明を行うと同時に、第二の円錐形ミラー１７
及び第二の四角錐形ミラー４１が調節して設けられて、
輪帯状の光束を形成するので、実施例２及び実施例４と
同様の効果を得ることが出来、高い解像度が得られる。
【００２２】上記実施例では、半導体装置を作成するた
めの光描画装置について述べたが、本発明は、これに限
られるものではなく、図１２のように、光ディスク７０
に対して適用してもよい。また、図１３に示すようにマ
スク７１に適用することも可能である。
めの光描画装置について述べたが、本発明は、これに限
られるものではなく、図１２のように、光ディスク７０
に対して適用してもよい。また、図１３に示すようにマ
スク７１に適用することも可能である。
【００２３】
【発明の効果】本発明の光描画装置は、以上のように構
成されているので、パワーロスなしに輪帯照明を行うこ
とができ、高い解像度を得ることができる。また、偏光
ビームスプリッタを用いて、輪帯照明と同時に、Ｓ偏光
を利用した偏光照明を行うことにより、より高い解像度
を得ることが出来る。
成されているので、パワーロスなしに輪帯照明を行うこ
とができ、高い解像度を得ることができる。また、偏光
ビームスプリッタを用いて、輪帯照明と同時に、Ｓ偏光
を利用した偏光照明を行うことにより、より高い解像度
を得ることが出来る。
【図１】本発明の実施例１の光描画装置の構造を示す概
略構成図である。
略構成図である。
【図２】実施例２の構造を示す概略構成図である。
【図３】実施例２の偏光ビームスプリッタ２１の構造を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図４】Ｐ偏光による解像力を示す断面図である。
【図５】Ｓ偏光による解像力を示す断面図である。
【図６】Ｐ偏光及びＳ偏光に対する斜面の角度と反射率
の関係を示したものである。
の関係を示したものである。
【図７】実施例２における入射光と偏光の様子を示した
ものである。
ものである。
【図８】実施例３の構造を示す概略構成図である。
【図９】実施例４の構造を示す概略構成図である。
【図１０】実施例５の構造を示す概略構成図である。
【図１１】実施例５の構造を示す概略構成図である。
【図１２】本発明を光ディスクに適用した例である。
【図１３】本発明をマスクに適用した例である。
【図１４】従来の光描画装置の構造を示す断面図であ
る。
る。
【図１５】従来の輪帯状絞りを用いた光描画装置の構造
を示す断面図である。
を示す断面図である。
１１、１０１ レーザー発振器 １２、１０２ リレーレンズ １４、１０４ 集光レンズ １５、１０５ Ｓｉウェハ基板 １６ 第一の円錐形ミラー １７ 第二の円錐形ミラー １８、４２ リレーミラー １９ 第二の円錐形ミラーの頂点 ２１、４５、５０、６０ 偏光ビームスプリッタ ２２、４６ 第一のコーンレンズ ２３、４７ 第二のコーンレンズ ４０ 第一の四角錐形ミラー ４１ 第二の四角錐形ミラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｆ 7/20 ５０５ 7316−2Ｈ Ｇ１１Ｂ 7/135 Ｚ 7247−5Ｄ Ｈ０１Ｓ 3/101 8934−4Ｍ
Claims (4)
- 【請求項１】 被加工物上に描画するための光束を発生
する光源と、 上記光源から出射された光束を反射させて上記光束の光
軸を中心として径方向外向成分を持って発散する発散光
束を形成する発散ミラーと、 上記発散光束を反射させて上記光束の光軸を中心として
径方向内向成分を持って収束する収束光束を形成する収
束ミラーと、 上記収束光束を反射させて上記光軸に沿った平行な輪帯
状平行光束を形成する平行化ミラーと、 上記輪帯状平行光束を収束させて被加工物上に焦点を結
ばせる集光レンズとを備えた光描画装置。 - 【請求項２】 被加工物上に描画するための光束を発生
する光源と、 上記光源から出射された光束を偏角偏光させてＳ偏光と
Ｐ偏光とに分け、上記Ｓ偏光だけを反射させて上記光束
の光軸を中心として径方向外向成分を持って発散する発
散光束を形成する発散偏光ビームスプリッタと、 上記発散光束を反射させて上記光束の光軸を中心として
径方向内向成分を持って収束する収束光束を形成する収
束ミラーと、 上記収束光束を反射させて上記光軸に沿った平行な輪帯
状平行光束を形成する平行化ミラーと、 上記輪帯状平行光束を収束させて被加工物上に焦点を結
ばせる集光レンズとを備えた光描画装置。 - 【請求項３】 被加工物上に描画するための光束を発生
する光源と、 上記光源から出射された光束を反射させて上記光束の光
軸を中心として径方向外向成分を持って発散する発散光
束を形成する発散ミラーと、 上記発散光束を反射させて上記光束の光軸を中心として
径方向内向成分を持って収束する収束光束を形成する収
束ミラーと、 上記収束光束を偏角偏光させてＳ偏光とＰ偏光とに分
け、上記Ｓ偏光だけを反射させて上記光軸に沿った平行
な輪帯状平行光束を形成する平行化偏光ビームスプリッ
タと、 上記輪帯状平行光束を収束させて被加工物上に焦点を結
ばせる集光レンズとを備えた光描画装置。 - 【請求項４】上記発散偏光ビームスプリッタあるいは上
記平行化偏光ビームスプリッタが、全反射面を有する第
１コーンレンズと、上記第１コーンレンズの上記全反射
面に相補関係に組み合わされた表面を有していて、上記
第１コーンレンズとは異なる屈折率を有する第２コーン
レンズとを備えた請求項２あるいは請求項３記載の光描
画装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33190292A JP2866267B2 (ja) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | 光描画装置およびウェハ基板の光描画方法 |
| US08/164,959 US5382999A (en) | 1992-12-11 | 1993-12-10 | Optical pattern projecting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33190292A JP2866267B2 (ja) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | 光描画装置およびウェハ基板の光描画方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06181153A true JPH06181153A (ja) | 1994-06-28 |
| JP2866267B2 JP2866267B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=18248913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33190292A Expired - Fee Related JP2866267B2 (ja) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | 光描画装置およびウェハ基板の光描画方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5382999A (ja) |
| JP (1) | JP2866267B2 (ja) |
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| JP2008538452A (ja) * | 2005-04-20 | 2008-10-23 | カール・ツァイス・エスエムティー・アーゲー | 投影露光系、このような投影露光系の補助により微細構造の構成部材を製造する方法、このような系において使用するために適応させた偏光光学素子 |
| JP2009541977A (ja) * | 2006-06-21 | 2009-11-26 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | 光学装置 |
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| KR20240178591A (ko) * | 2023-06-22 | 2024-12-31 | 한국기계연구원 | 레이저 빔 간격 조절 및 위치 보정 장치 |
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|---|---|---|---|---|
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| EP2157480B1 (en) | 2003-04-09 | 2015-05-27 | Nikon Corporation | Exposure method and apparatus, and device manufacturing method |
| NO320941B1 (no) * | 2003-09-12 | 2006-02-13 | Kongsberg Defence & Aerospace | Optisk transformator |
| TWI360158B (en) | 2003-10-28 | 2012-03-11 | Nikon Corp | Projection exposure device,exposure method and dev |
| TWI385414B (zh) | 2003-11-20 | 2013-02-11 | 尼康股份有限公司 | 光學照明裝置、照明方法、曝光裝置、曝光方法以及元件製造方法 |
| CN101799587B (zh) | 2004-01-16 | 2012-05-30 | 卡尔蔡司Smt有限责任公司 | 光学系统、投影系统及微结构半导体部件的制造方法 |
| US20070019179A1 (en) | 2004-01-16 | 2007-01-25 | Damian Fiolka | Polarization-modulating optical element |
| US8270077B2 (en) * | 2004-01-16 | 2012-09-18 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Polarization-modulating optical element |
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