JPH0624180B2 - 投影露光方法及びその装置 - Google Patents
投影露光方法及びその装置Info
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- JPH0624180B2 JPH0624180B2 JP61074220A JP7422086A JPH0624180B2 JP H0624180 B2 JPH0624180 B2 JP H0624180B2 JP 61074220 A JP61074220 A JP 61074220A JP 7422086 A JP7422086 A JP 7422086A JP H0624180 B2 JPH0624180 B2 JP H0624180B2
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- Japan
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- laser beam
- light source
- laser
- projection exposure
- laser light
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- 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
- G03F7/70058—Mask illumination systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ光を用いた投影露光照明に係り、特に
半導体露光装置の微細パターン解像に適したエキシマレ
ーザを用いた投影露光方法及びその装置に関する。
半導体露光装置の微細パターン解像に適したエキシマレ
ーザを用いた投影露光方法及びその装置に関する。
半導体露光装置は従来、水銀ランプのｇ線（波長４３６
ｎｍ）やｉ線（波長３６５ｎｍ）を照明光に用いて来
た。半導体パターンの微細可のニーズに対して、縮小レ
ンズの開口数（Ｎ．Ａ）を大きくすることにより解像度
の向上が進められて来た。また上記ｇ線からｉ線への移
行によっても微細化が進められて来た。
ｎｍ）やｉ線（波長３６５ｎｍ）を照明光に用いて来
た。半導体パターンの微細可のニーズに対して、縮小レ
ンズの開口数（Ｎ．Ａ）を大きくすることにより解像度
の向上が進められて来た。また上記ｇ線からｉ線への移
行によっても微細化が進められて来た。
上記従来技術はいずれも光源のスペクトル幅の比較的広
い（数ｎｍ以上）露光照明光を用い、結像レンズはこの
スペクトル幅に対し色収差の生じない複数種のガラス材
から成っていた。微細化のニーズに伴ないディープ（Ｄ
ｅｅｐ）ＵＶ領域の光による露光が必要となるが、この
領域では石英、蛍石等の数種の材料しか使用できず、ま
た材質の均一性を考慮すると一種類の材料を使用せざる
を得なくなる。この場合色収差の補正は不可能であるの
で、レーザ光、それもスペクトル幅が0.01ｍｎ以下のレ
ーザ光を使用する必要がある。例えばエキシマレーザに
インジェクションロックをかけたものなどが使われるこ
とになる。
い（数ｎｍ以上）露光照明光を用い、結像レンズはこの
スペクトル幅に対し色収差の生じない複数種のガラス材
から成っていた。微細化のニーズに伴ないディープ（Ｄ
ｅｅｐ）ＵＶ領域の光による露光が必要となるが、この
領域では石英、蛍石等の数種の材料しか使用できず、ま
た材質の均一性を考慮すると一種類の材料を使用せざる
を得なくなる。この場合色収差の補正は不可能であるの
で、レーザ光、それもスペクトル幅が0.01ｍｎ以下のレ
ーザ光を使用する必要がある。例えばエキシマレーザに
インジェクションロックをかけたものなどが使われるこ
とになる。
このようなレーザ光を露光照明に用いると、レーザの指
向性が高いため、所謂コヒーレント照明となる。その結
果感光材料に露光されるパターンは、結像光学系で決ま
る特定空間周波数以下はＭＴＦ((モデュレーション，ト
ランスファー，ファンクション(Modulation Transfer F
unction))が１になり、それ以上の周波数ではＭＴＦは
０となり、このカットオフ周波数に相当する空間周波数
の凹凸が、パターンに重畳し、良質な像が感光材に形成
されない。
向性が高いため、所謂コヒーレント照明となる。その結
果感光材料に露光されるパターンは、結像光学系で決ま
る特定空間周波数以下はＭＴＦ((モデュレーション，ト
ランスファー，ファンクション(Modulation Transfer F
unction))が１になり、それ以上の周波数ではＭＴＦは
０となり、このカットオフ周波数に相当する空間周波数
の凹凸が、パターンに重畳し、良質な像が感光材に形成
されない。
本発明の目的はレーザ光を露光用光源とすることによ
り、結像に好適な単色光とするとともに、レーザの持つ
コヒーレンシーを実効的に低減することにより上述の従
来の課題を解決し、高輝度で、高解像を実現する投影露
光方法及びその装置を提供することにある。
り、結像に好適な単色光とするとともに、レーザの持つ
コヒーレンシーを実効的に低減することにより上述の従
来の課題を解決し、高輝度で、高解像を実現する投影露
光方法及びその装置を提供することにある。
上記目的は、光源部と、照明系部と、投影光学系部とを
有する投影露光装置において、光源部は、レーザ光源を
有し、照明系部は、レーザ光源から発射したレーザビー
ムをレーザビームの所望の領域内で強度分布を一様にす
るレーザビームの均一化手段と、この均一化手段で一様
な強度分布に調整されたレーザビームを偏向して走査さ
せる偏向走査手段と、レーザビームの偏向走査範囲を制
限し投影光学系の入射瞳と共役な位置に有る開口絞りと
を有し、投影光学系部は、開口絞りを介して露光物体に
照射され露光物体を透過した前記レーザビームにより得
られる露光物体の像を被露光物体の表面に結像させる投
影露光手段を有することことにより達成される。また本
発明の目的は特に、光を透過する硝材の種類が少ない３
５０ｎｍ以下の波長域領の高に対し、エキシマレーザ等
のパルスレーザ光を用い、単種又は数種の硝材から成る
結像光学系に対し、上述の露光照明をパルス光に対し、
パルス周期と偏向駆動を同期させることにより、同様に
空間的なコヒーレンシーの低減を図ることにより達成さ
れる。
有する投影露光装置において、光源部は、レーザ光源を
有し、照明系部は、レーザ光源から発射したレーザビー
ムをレーザビームの所望の領域内で強度分布を一様にす
るレーザビームの均一化手段と、この均一化手段で一様
な強度分布に調整されたレーザビームを偏向して走査さ
せる偏向走査手段と、レーザビームの偏向走査範囲を制
限し投影光学系の入射瞳と共役な位置に有る開口絞りと
を有し、投影光学系部は、開口絞りを介して露光物体に
照射され露光物体を透過した前記レーザビームにより得
られる露光物体の像を被露光物体の表面に結像させる投
影露光手段を有することことにより達成される。また本
発明の目的は特に、光を透過する硝材の種類が少ない３
５０ｎｍ以下の波長域領の高に対し、エキシマレーザ等
のパルスレーザ光を用い、単種又は数種の硝材から成る
結像光学系に対し、上述の露光照明をパルス光に対し、
パルス周期と偏向駆動を同期させることにより、同様に
空間的なコヒーレンシーの低減を図ることにより達成さ
れる。
縮小露光装置に本発明を適用する場合には、露光物体で
あるレチクルに一様にレーザ光を照明する。この際、レ
チクル上の各々の回路パターンには一定の入射角でレー
ザ光が照明される。この方向は、縮小レンズの（片テレ
セントリックの場合には）入射瞳面上のほぼ一点に入射
光が集光されるように照明される。更にレーザ光源から
レチクルに到る中間に、レーザ光を偏向せしめる手段が
挿入されている。この偏向手段により、レーザ光を偏向
することにより、レチクルには一様レーザ光が照明さ
れ、かつ各々の回路パターンには入射角度が上記偏向に
応じて変化し、従って縮小レンズの入射瞳面上にはほぼ
一点に入射光が集光するが、その位置は上記偏向に応じ
て変化する。このような照明を行ない、所望の複数の入
射角度で照明され、レチクルを透過した露光光を被露光
媒体であるウェハ上のレジストに積算露光する。このよ
うにすれば、露光時間内の各瞬間はコヒーレント照明で
あるが、積算され露光されたものはインコヒーレント
（或いはパーシャルコヒーレント）に照明されたものと
同等の照明となり、ノイズが少なく、解像度の高い良好
なパターンがウェハに形成される。
あるレチクルに一様にレーザ光を照明する。この際、レ
チクル上の各々の回路パターンには一定の入射角でレー
ザ光が照明される。この方向は、縮小レンズの（片テレ
セントリックの場合には）入射瞳面上のほぼ一点に入射
光が集光されるように照明される。更にレーザ光源から
レチクルに到る中間に、レーザ光を偏向せしめる手段が
挿入されている。この偏向手段により、レーザ光を偏向
することにより、レチクルには一様レーザ光が照明さ
れ、かつ各々の回路パターンには入射角度が上記偏向に
応じて変化し、従って縮小レンズの入射瞳面上にはほぼ
一点に入射光が集光するが、その位置は上記偏向に応じ
て変化する。このような照明を行ない、所望の複数の入
射角度で照明され、レチクルを透過した露光光を被露光
媒体であるウェハ上のレジストに積算露光する。このよ
うにすれば、露光時間内の各瞬間はコヒーレント照明で
あるが、積算され露光されたものはインコヒーレント
（或いはパーシャルコヒーレント）に照明されたものと
同等の照明となり、ノイズが少なく、解像度の高い良好
なパターンがウェハに形成される。
以下、本発明の第１の実施例を第１図により説明する。
１はエキシマレーザ光源であり、ここを出射したパルス
レーザ光は本発明の露光照明装置３を通り、露光物体で
あるレチクル２を一様に照明し、このレチクルを透過し
たレーザ光は縮小レンズ５を透過し、被露光媒体である
ウェハ４の上に塗布された感光材（レジスト）に露光物
体の像を結像する。露光照明装置３は以下の構成から成
っている。レーザ光源より出射したレーザ光の分布は、
特にインジェクションロック方式のエキシマレーザの場
合、中央部に窪みがあるため、ビームを一様な分布にす
るビーム一様化手段３１を通る。このビーム一様化手段
はレーザ光の波面を球面或いは平面波からランダムな波
面、或いはランダムでなくてもビームの広がり角を大幅
に増大させるような波面を発生させるようなものではな
く、例えばレンズと微小な開口等から成るものである。
従ってビーム一様化手段３１を通過したレーザ光は所望
のビーム領域内で一様な分布を持ちビーム広がり角も、
エキシマレーザ本来の広がり角程度である。この一様な
レーザビームは３の集光レンズでＡ点に絞り込まれる。
Ａ点に到る途中にはガルバノミラー３０１があり、レー
ザ光を−面内に偏向する。Ａ点を前側焦点とするレンズ
３０２は偏向されたレーザ光を受け、３０３のガルバノ
ミラー面上に、３０１のガルバのミラー面を結像する様
に配置されている。従ってレンズ３０２を通過したレー
ザ光はほぼ平行光となり、ガルバノミラ３０１の偏向角
に無関係に、ガルバノミラー３０３上の同一位置にレー
ザ光を当てる。ガルバノミラー３０３は、軸を回転軸と
して振れる。レンズ３３とレンズ３４は、Ａ点を開口絞
り３５及び縮小レンズ５の瞳５１に結像すると同時に、
ガルバノミラー３０１，３０３とレチクル２の描画面
（下面）を互に共やくな位置関係にしている。従って制
御回路７により、エキシマレーザ１のパルス発光のタイ
ミングと、ガルバノミラー３０１と３０３の偏向制御を
第５図のように行なうことにより、縮小レンズの瞳５１
上に第２図に示すようにＡ点を結像する。これら各点に
Ａ点を結像している時には、レチクル２への照明光の入
射角度が変化しているのであり、いずれの場合もレチク
ル上の照射光の分布は一様光となっていることは、は、
３０１と３０３とレチクルが共やくであることから明ら
かである。第５図（ａ）はガルバノミラー３０１の駆動
信号を、第５図（ｂ）はガルバノミラー３０３の駆動信
号を、第５図（ｃ）はエキシマレーザの発光パルスを示
す図である。このように第５図に示すようにガルバノミ
ラーとエキシマレーザのパルス光を制御すると縮小レン
ズの瞳５１上にはスポットが基盤状に矩形に広がった範
囲でできる。一般には瞳上に回転対称的な分布で広がっ
ている方が、結晶パターンの解像度の方向依存性が無く
なる。そこでレンズ３３の後方に開口絞り３５を設け
る。これは円形開口を有し、開口径が制御できるもので
あり、レチクル上の回路パターンの種類に応じて任意の
開口径とすることができる。この開口絞りはレンズ３４
により、縮小レンズの瞳上に結像されているため、瞳上
のレーザスポットの広がりを（従ってレチクル照明角の
範囲を）任意にコントロールすることが可能となる。
１はエキシマレーザ光源であり、ここを出射したパルス
レーザ光は本発明の露光照明装置３を通り、露光物体で
あるレチクル２を一様に照明し、このレチクルを透過し
たレーザ光は縮小レンズ５を透過し、被露光媒体である
ウェハ４の上に塗布された感光材（レジスト）に露光物
体の像を結像する。露光照明装置３は以下の構成から成
っている。レーザ光源より出射したレーザ光の分布は、
特にインジェクションロック方式のエキシマレーザの場
合、中央部に窪みがあるため、ビームを一様な分布にす
るビーム一様化手段３１を通る。このビーム一様化手段
はレーザ光の波面を球面或いは平面波からランダムな波
面、或いはランダムでなくてもビームの広がり角を大幅
に増大させるような波面を発生させるようなものではな
く、例えばレンズと微小な開口等から成るものである。
従ってビーム一様化手段３１を通過したレーザ光は所望
のビーム領域内で一様な分布を持ちビーム広がり角も、
エキシマレーザ本来の広がり角程度である。この一様な
レーザビームは３の集光レンズでＡ点に絞り込まれる。
Ａ点に到る途中にはガルバノミラー３０１があり、レー
ザ光を−面内に偏向する。Ａ点を前側焦点とするレンズ
３０２は偏向されたレーザ光を受け、３０３のガルバノ
ミラー面上に、３０１のガルバのミラー面を結像する様
に配置されている。従ってレンズ３０２を通過したレー
ザ光はほぼ平行光となり、ガルバノミラ３０１の偏向角
に無関係に、ガルバノミラー３０３上の同一位置にレー
ザ光を当てる。ガルバノミラー３０３は、軸を回転軸と
して振れる。レンズ３３とレンズ３４は、Ａ点を開口絞
り３５及び縮小レンズ５の瞳５１に結像すると同時に、
ガルバノミラー３０１，３０３とレチクル２の描画面
（下面）を互に共やくな位置関係にしている。従って制
御回路７により、エキシマレーザ１のパルス発光のタイ
ミングと、ガルバノミラー３０１と３０３の偏向制御を
第５図のように行なうことにより、縮小レンズの瞳５１
上に第２図に示すようにＡ点を結像する。これら各点に
Ａ点を結像している時には、レチクル２への照明光の入
射角度が変化しているのであり、いずれの場合もレチク
ル上の照射光の分布は一様光となっていることは、は、
３０１と３０３とレチクルが共やくであることから明ら
かである。第５図（ａ）はガルバノミラー３０１の駆動
信号を、第５図（ｂ）はガルバノミラー３０３の駆動信
号を、第５図（ｃ）はエキシマレーザの発光パルスを示
す図である。このように第５図に示すようにガルバノミ
ラーとエキシマレーザのパルス光を制御すると縮小レン
ズの瞳５１上にはスポットが基盤状に矩形に広がった範
囲でできる。一般には瞳上に回転対称的な分布で広がっ
ている方が、結晶パターンの解像度の方向依存性が無く
なる。そこでレンズ３３の後方に開口絞り３５を設け
る。これは円形開口を有し、開口径が制御できるもので
あり、レチクル上の回路パターンの種類に応じて任意の
開口径とすることができる。この開口絞りはレンズ３４
により、縮小レンズの瞳上に結像されているため、瞳上
のレーザスポットの広がりを（従ってレチクル照明角の
範囲を）任意にコントロールすることが可能となる。
第３図は瞳上へのレーザ光の集光の状態と、集光点の広
がりとパーシャルコヒーレンシーσを説明する図であ
る。レチクル２のＢ１,Ｂ２,Ｂ３の各パターン位置に、
或る瞬間には６１１，６２１，６３１で光線が表わせる
指向性の高いパルス光が入射し、瞳上の３６１に集光す
る。当然Ｂ１〜Ｂ３には回路パターンが描画されている
ので、このパターンで回折した光は３６１を中心に広が
りを持つことは云うまでもない。同様にして他の瞬間に
は６１２，６２２，６３２の光線が入射し、瞳上３６２
（瞳中心）に集光する。同様にして他のパルス光は３６
３に集光する。瞳上の集光スポットの広がりの範囲を直
径ｄとし、瞳の直径をＤとすると、照明光のパーシャル
コヒーレンシσはｄ／Ｄとなる。ｄ０即ち瞳の中心３
６２のみに照明する場合には完全なコヒーレント照明と
なり、ｄ／Ｄが１に近づく程コヒーレンシーが失われ
る。σの値とパターンの解像については既に知られてい
るが、第４図のようにσ＝０の時には結像パターンの窪
みが強度にも解像パターン形状にも表われ、良好なパタ
ーンがウェハ上に形成されない。σを0.4〜0.8にすれば
良好なパターンを形成することができる。なお、第４図
において点線は理想的結像を示す。
がりとパーシャルコヒーレンシーσを説明する図であ
る。レチクル２のＢ１,Ｂ２,Ｂ３の各パターン位置に、
或る瞬間には６１１，６２１，６３１で光線が表わせる
指向性の高いパルス光が入射し、瞳上の３６１に集光す
る。当然Ｂ１〜Ｂ３には回路パターンが描画されている
ので、このパターンで回折した光は３６１を中心に広が
りを持つことは云うまでもない。同様にして他の瞬間に
は６１２，６２２，６３２の光線が入射し、瞳上３６２
（瞳中心）に集光する。同様にして他のパルス光は３６
３に集光する。瞳上の集光スポットの広がりの範囲を直
径ｄとし、瞳の直径をＤとすると、照明光のパーシャル
コヒーレンシσはｄ／Ｄとなる。ｄ０即ち瞳の中心３
６２のみに照明する場合には完全なコヒーレント照明と
なり、ｄ／Ｄが１に近づく程コヒーレンシーが失われ
る。σの値とパターンの解像については既に知られてい
るが、第４図のようにσ＝０の時には結像パターンの窪
みが強度にも解像パターン形状にも表われ、良好なパタ
ーンがウェハ上に形成されない。σを0.4〜0.8にすれば
良好なパターンを形成することができる。なお、第４図
において点線は理想的結像を示す。
第６図は本発明の第２の実施例であり、第１図と基本的
な構成は同一であるがビーム一様化手段３１が大幅に異
なる。第６図（ａ）はビーム一様化手段３１を第１図で
示すｘ−ｙ−ｚ座標に対し、ｙ軸には直角方向から、ｚ
軸には４５゜の傾き、ｘ軸には１３５゜の傾きを持って
見た図である。エキシマレーザより出射したビームは中
央部に窪みがあるのでこれを３１０のプリズムに４つに
分割し、入射方向に直角で、互に直交する４方向に進め
る。第６図（ａ）のＢ−Ｂの断面をｇ方向に沿って見た
図が第６図（ｂ）で、４方向に進むビームが示されてい
る。プリズム上の３１０１は遮光板であり中央の窪み部
分の微小領域をカットしている。４方向に進むビーム
（第６図（ａ）では紙面に垂直な２方向は図示せず）、
例えば、＜１，０，−１＞方向に進むビームについて説
明すると、３１１０のレンズにより一旦集光され、この
集光位置に微小円開口３１１１があるため、この開口を
通ることにより一様光となる。この一様光はレンズ３１
１２によりほぼ平光なビームとなり、プリズム３１１３
で折返される。この折返しの状態は、第６図（ａ）のプ
リズム３１２３と同様である。同じように４つのビーム
は一様平行となり、共通のプリズム３１１に入射する。
ここで４つのビームがプリズム３１０で分離され、共通
のプリズム３１１に入射するまでの光路長は各ビームで
例えば等差的に異なっており、最も短い光路長を有する
３１１０を通るビームに対し、３１２０を通るビームの
光路は△ｌだけ長く、３１３０，３１４０を通るビーム
はそれぞれ２△ｌ、３△ｌだけ長い。しかも△ｌはエキ
シマレーザの可干渉距離以上である。例えばエキシマレ
ーザとしてインジェクションロック方式のものを用いた
場合、スペクトル幅は0.003ｎｍであるので、△ｌは５
０ｎｍ以上の値となる。このように光路長が互に可干渉
距離以上に異なるビームがプリズム３１１に入射する直
前にある楔ガラス３１１４，３１２４，３１３４，３１
４４（３１１４と３１３４は図示せず）を通過すること
により、プリズム３１１を通過し、レンズ３２により、
ガルバノミラー３０１上のほぼ同一位置で重なる。重な
った４つのビームは互に干渉しないため、一様光同志が
加えられ、ガルバノミラー３０１上では一様な強度分布
となる。しかしこれら４つのビームは進行方向が異なる
ため、第１図に示すＡ点では第６図（ａ）及び（ｃ）に
示すように、４つの分離したスポットとなる。従ってＡ
点の面は開口絞り３５及び縮小レンズの瞳５１の各面と
共やくであるため、瞳上では第７図（ｂ）に示すように
４点のスポットとなっている。また先に説明したように
ガルバノミラ３０１と、３０３、及びレチクル２の面も
共やくであるため、ガルバノミラー３０１上で一様な強
度分布となる４本の重畳ビームはレチクル上でも一様な
強度分布となり、レチクル上の回路パターンを均一に照
明する。この結果ガルバノミラー３０１と３０３を偏向
することにより、第７図（ａ）に示すように縮小レンズ
の瞳上に多数のスポット（第２図の実施例に示す場合に
比べ、ガルバノミラー及びパルスレーザの動作を同一と
する４倍のスポット）が照射されることになり、レチク
ルの照明角を微小に変えた、離散性の少ない、パーシャ
ルコヒーレント照明を実現することが可能となる。ま
た、第１図と同一の瞳上のスポット数を実現する場合に
は少ない(1/4の)パルス光で所望のパーシャルコヒーレ
ンスを得ることが可能となる。更に４本のビームは第６
図（ａ）に示す３１２５,３１４５(３１１５，３１３５
は図示せず)等の位置に第８図（ｂ）に示すような透過
率を有する透過率分布フィルタを配置し、レチクル照明
光が更に均一となる様にする。例えば第８図（ａ）に示
すようにレチクルの回路パターンを照明する有効域内で
の均一性を更に良好にするため、この分布に逆比例する
ような透過率特性をこの有効域内で有するフィルタ（第
８図（ｂ））を３１２５等の位置に入れれば第８図
（ｃ）に示すように、有効域内での均一性は高くなる。
また４つの透過率分布フィルタを総合的に透過率調整す
れば更にレチクル照明の均一化が図れる。
な構成は同一であるがビーム一様化手段３１が大幅に異
なる。第６図（ａ）はビーム一様化手段３１を第１図で
示すｘ−ｙ−ｚ座標に対し、ｙ軸には直角方向から、ｚ
軸には４５゜の傾き、ｘ軸には１３５゜の傾きを持って
見た図である。エキシマレーザより出射したビームは中
央部に窪みがあるのでこれを３１０のプリズムに４つに
分割し、入射方向に直角で、互に直交する４方向に進め
る。第６図（ａ）のＢ−Ｂの断面をｇ方向に沿って見た
図が第６図（ｂ）で、４方向に進むビームが示されてい
る。プリズム上の３１０１は遮光板であり中央の窪み部
分の微小領域をカットしている。４方向に進むビーム
（第６図（ａ）では紙面に垂直な２方向は図示せず）、
例えば、＜１，０，−１＞方向に進むビームについて説
明すると、３１１０のレンズにより一旦集光され、この
集光位置に微小円開口３１１１があるため、この開口を
通ることにより一様光となる。この一様光はレンズ３１
１２によりほぼ平光なビームとなり、プリズム３１１３
で折返される。この折返しの状態は、第６図（ａ）のプ
リズム３１２３と同様である。同じように４つのビーム
は一様平行となり、共通のプリズム３１１に入射する。
ここで４つのビームがプリズム３１０で分離され、共通
のプリズム３１１に入射するまでの光路長は各ビームで
例えば等差的に異なっており、最も短い光路長を有する
３１１０を通るビームに対し、３１２０を通るビームの
光路は△ｌだけ長く、３１３０，３１４０を通るビーム
はそれぞれ２△ｌ、３△ｌだけ長い。しかも△ｌはエキ
シマレーザの可干渉距離以上である。例えばエキシマレ
ーザとしてインジェクションロック方式のものを用いた
場合、スペクトル幅は0.003ｎｍであるので、△ｌは５
０ｎｍ以上の値となる。このように光路長が互に可干渉
距離以上に異なるビームがプリズム３１１に入射する直
前にある楔ガラス３１１４，３１２４，３１３４，３１
４４（３１１４と３１３４は図示せず）を通過すること
により、プリズム３１１を通過し、レンズ３２により、
ガルバノミラー３０１上のほぼ同一位置で重なる。重な
った４つのビームは互に干渉しないため、一様光同志が
加えられ、ガルバノミラー３０１上では一様な強度分布
となる。しかしこれら４つのビームは進行方向が異なる
ため、第１図に示すＡ点では第６図（ａ）及び（ｃ）に
示すように、４つの分離したスポットとなる。従ってＡ
点の面は開口絞り３５及び縮小レンズの瞳５１の各面と
共やくであるため、瞳上では第７図（ｂ）に示すように
４点のスポットとなっている。また先に説明したように
ガルバノミラ３０１と、３０３、及びレチクル２の面も
共やくであるため、ガルバノミラー３０１上で一様な強
度分布となる４本の重畳ビームはレチクル上でも一様な
強度分布となり、レチクル上の回路パターンを均一に照
明する。この結果ガルバノミラー３０１と３０３を偏向
することにより、第７図（ａ）に示すように縮小レンズ
の瞳上に多数のスポット（第２図の実施例に示す場合に
比べ、ガルバノミラー及びパルスレーザの動作を同一と
する４倍のスポット）が照射されることになり、レチク
ルの照明角を微小に変えた、離散性の少ない、パーシャ
ルコヒーレント照明を実現することが可能となる。ま
た、第１図と同一の瞳上のスポット数を実現する場合に
は少ない(1/4の)パルス光で所望のパーシャルコヒーレ
ンスを得ることが可能となる。更に４本のビームは第６
図（ａ）に示す３１２５,３１４５(３１１５，３１３５
は図示せず)等の位置に第８図（ｂ）に示すような透過
率を有する透過率分布フィルタを配置し、レチクル照明
光が更に均一となる様にする。例えば第８図（ａ）に示
すようにレチクルの回路パターンを照明する有効域内で
の均一性を更に良好にするため、この分布に逆比例する
ような透過率特性をこの有効域内で有するフィルタ（第
８図（ｂ））を３１２５等の位置に入れれば第８図
（ｃ）に示すように、有効域内での均一性は高くなる。
また４つの透過率分布フィルタを総合的に透過率調整す
れば更にレチクル照明の均一化が図れる。
第９図は本発明の第３の実施例であり、第６図に示した
プリズム３１０及び３１１に代り、６方向にビームを分
離及び合成するプリズム３１０′（３１１′は図示せ
ず）を用いるものである。この場合も各ビームが分離さ
れてから合成されるまでの光路長の差は互に可干渉距離
以上を保っている。このようなプリズム３１０′を用い
たビーム一様化手段を有する露光照明装置３′を用いれ
ば第１０図(ａ)及び(ｂ)に示すように、一回のパルス露
光では６点のスポットが生じ、入射瞳５１内のスポット
の分布は更に密になり、パーシャルコヒーレント照明が
実現できる。また、所望のスポット数を瞳上に生ずるた
めにパルスレーザの露光に要するパルス数も実効的に低
減でき、露光時間の短縮やレチクル照明光の均一化も更
に容易に実現しやすくなる。
プリズム３１０及び３１１に代り、６方向にビームを分
離及び合成するプリズム３１０′（３１１′は図示せ
ず）を用いるものである。この場合も各ビームが分離さ
れてから合成されるまでの光路長の差は互に可干渉距離
以上を保っている。このようなプリズム３１０′を用い
たビーム一様化手段を有する露光照明装置３′を用いれ
ば第１０図(ａ)及び(ｂ)に示すように、一回のパルス露
光では６点のスポットが生じ、入射瞳５１内のスポット
の分布は更に密になり、パーシャルコヒーレント照明が
実現できる。また、所望のスポット数を瞳上に生ずるた
めにパルスレーザの露光に要するパルス数も実効的に低
減でき、露光時間の短縮やレチクル照明光の均一化も更
に容易に実現しやすくなる。
本発明においては光偏向手段として上述の実施例に示し
たガルバノミラーに限定するものではなく、ポリゴンミ
ラ、Ａ／Ｏ偏向器等を用いることができ、これにより高
速化を図ることも可能である。またレーザ光源としては
エキシマレーザに限定されることなく、他の露光に適し
た波長を有するレーザを用いても良いことは明らかであ
る。
たガルバノミラーに限定するものではなく、ポリゴンミ
ラ、Ａ／Ｏ偏向器等を用いることができ、これにより高
速化を図ることも可能である。またレーザ光源としては
エキシマレーザに限定されることなく、他の露光に適し
た波長を有するレーザを用いても良いことは明らかであ
る。
本発明によれば従来の縮小レンズに比べ、露光波長を大
幅に短波長化したエキシマレーザ光等のレーザを用い、
しかもスペクトル幅を狭くし、一種の硝材に対しても十
分解像可能とした縮小投影露光装置において、レチクル
を一様に照明するとともに、照明のパーシャルコヒーレ
ンシーを最適な値にすることを実現することが可能とな
り、光リソグラフィーにより0.5μｍ或いはそれ以下の
線幅のパターンを良好な像質で解像することを可能なら
しめた。
幅に短波長化したエキシマレーザ光等のレーザを用い、
しかもスペクトル幅を狭くし、一種の硝材に対しても十
分解像可能とした縮小投影露光装置において、レチクル
を一様に照明するとともに、照明のパーシャルコヒーレ
ンシーを最適な値にすることを実現することが可能とな
り、光リソグラフィーにより0.5μｍ或いはそれ以下の
線幅のパターンを良好な像質で解像することを可能なら
しめた。
第１図は本発明の第１の実施例を示す図、第２図は縮小
レンズの瞳上のレーザスポット分布を示す図、第３図は
レーザ照明光線を示す図、第４図は本発明の効果を示す
図、第５図はガルバノミラーとエキシマレーザのパルス
のタイミングを示す図、第６図は本発明の第２の実施例
で一様露光手段を示す図、第７図は第６図の実施例に於
る瞳上のスポットを示す図、第８図は本発明の第２の実
施例における透過率分布フィルタの効果を示す図、第９
図、及び第１０図は本発明の第３の実施例を示す図であ
る。 １……エキシマレーザ，２……レチクル，３……露光照
明装置，４……ウェハ，５……縮小レンズ，３０１，３
０３……ガルバノミラー，３５……開口絞り，３１……
一様露光手段，５１……入射瞳，３１０，３１１，３１
０′……ビーム分離又は合成用のプリズム，７……制御
回路。
レンズの瞳上のレーザスポット分布を示す図、第３図は
レーザ照明光線を示す図、第４図は本発明の効果を示す
図、第５図はガルバノミラーとエキシマレーザのパルス
のタイミングを示す図、第６図は本発明の第２の実施例
で一様露光手段を示す図、第７図は第６図の実施例に於
る瞳上のスポットを示す図、第８図は本発明の第２の実
施例における透過率分布フィルタの効果を示す図、第９
図、及び第１０図は本発明の第３の実施例を示す図であ
る。 １……エキシマレーザ，２……レチクル，３……露光照
明装置，４……ウェハ，５……縮小レンズ，３０１，３
０３……ガルバノミラー，３５……開口絞り，３１……
一様露光手段，５１……入射瞳，３１０，３１１，３１
０′……ビーム分離又は合成用のプリズム，７……制御
回路。
Claims (9)
- 【請求項１】光源部と、照明系部と、投影光学系部とを
有する投影露光装置において、前記光源部は、レーザ光
源を有し、前記照明系部は、前記レーザ光源から発射し
たレーザビームを該レーザビームの所望の領域内で強度
分布を一様にする前記レーザビームの均一化手段と、該
均一化手段で一様な強度分布に調整された前記レーザビ
ームを偏向して走査させる偏向走査手段と、前記レーザ
ビームの偏向走査範囲を制限し前記投影光学系の入射瞳
と共役な位置に有る開口絞りとを有し、前記投影光学系
部は、前記開口絞りを介して露光物体に照射され該露光
物体を透過した前記レーザビームにより得られる前記露
光物体の像を被露光物体の表面に結像させる投影露光手
段を有することを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項２】前記レーザビーム発生手段はパルスレーザ
を発生させるパルスレーザ光源を有し、前記可変偏向手
段により前記パルスレーザの発光パルスと同期して前記
レーザビームを偏向して走査させることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の投影露光装置。 - 【請求項３】前記レーザビーム発生手段はエキシマレー
ザ光源を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の投影露光装置。 - 【請求項４】前記エキシマレーザ光源は、インジェクシ
ョンロック方式であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の投影露光装置。 - 【請求項５】前記開口絞りは、絞り量が可変であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の投影露光装
置。 - 【請求項６】前記レーザビーム発生手段は、前記レーザ
光源発射したレーザビームを該レーザビームの所望の領
域内で強度分布を一様にすると共に、前記レーザビーム
を複数のビームに分離して、該分離した複数のビームを
互いに可干渉距離以上の光路長差を持って再び合成させ
た後、前記偏向走査手段に入射させることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の投影露光装置。 - 【請求項７】レーザ光源から発射したレーザビームを所
望の領域内で強度分布を一様にし、該一様な強度分布に
調整された前記レーザビームを偏向して走査し、該偏向
して走査されたレーザビームを前記偏向して走査する領
域を制限する開口絞り手段を介して露光物体に照射し、
該露光物体を透過した前記レーザビームにより得られる
前記露光物体の像を、前記開口絞り手段と共役な位置に
設けた投影露光手段により被露光物体の表面に結像させ
ることを特徴とする投影露光方法。 - 【請求項８】前記レーザ光源から発射された前記レーザ
ビームを複数のビームに分離し、該分離した複数のビー
ムを互いに可干渉距離以上の光路差を持って再び合成さ
せたのち前記偏向して走査させることにより、複数の前
記露光物体の像を前記被露光物体の表面に同時に結像さ
せることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の投影
露光方法。 - 【請求項９】前記被露光物体の表面に結像される前記レ
ーザビームのパーシャルコヒーレンシーが、０．４から
０．８の間であることを特徴とする特許請求の範囲第７
項記載の投影露光方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61074220A JPH0624180B2 (ja) | 1986-04-02 | 1986-04-02 | 投影露光方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61074220A JPH0624180B2 (ja) | 1986-04-02 | 1986-04-02 | 投影露光方法及びその装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7289458A Division JP2788434B2 (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 投影露光方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62231924A JPS62231924A (ja) | 1987-10-12 |
| JPH0624180B2 true JPH0624180B2 (ja) | 1994-03-30 |
Family
ID=13540884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61074220A Expired - Lifetime JPH0624180B2 (ja) | 1986-04-02 | 1986-04-02 | 投影露光方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0624180B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2662562B2 (ja) * | 1988-04-11 | 1997-10-15 | 株式会社ニコン | 露光装置 |
| US6900888B2 (en) | 2001-09-13 | 2005-05-31 | Hitachi High-Technologies Corporation | Method and apparatus for inspecting a pattern formed on a substrate |
| US6927847B2 (en) | 2001-09-13 | 2005-08-09 | Hitachi High-Technologies Corporation | Method and apparatus for inspecting pattern defects |
| JP4260587B2 (ja) | 2003-09-18 | 2009-04-30 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | パターン欠陥検査装置 |
| JP5473350B2 (ja) * | 2009-02-13 | 2014-04-16 | キヤノン株式会社 | 照明光学系、露光装置及びデバイスの製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59226317A (ja) * | 1983-06-06 | 1984-12-19 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 照明装置 |
| JPH0792556B2 (ja) * | 1984-04-28 | 1995-10-09 | 株式会社ニコン | 露光装置 |
-
1986
- 1986-04-02 JP JP61074220A patent/JPH0624180B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62231924A (ja) | 1987-10-12 |
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