JP2770984B2 - 照明装置，投影露光装置及び素子製造方法 - Google Patents
照明装置，投影露光装置及び素子製造方法Info
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- JP2770984B2 JP2770984B2 JP1146216A JP14621689A JP2770984B2 JP 2770984 B2 JP2770984 B2 JP 2770984B2 JP 1146216 A JP1146216 A JP 1146216A JP 14621689 A JP14621689 A JP 14621689A JP 2770984 B2 JP2770984 B2 JP 2770984B2
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- 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
-
- 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
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- 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
- G03F7/70583—Speckle reduction, e.g. coherence control or amplitude/wavefront splitting
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- 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】 ［技術分野］ 本発明は照明装置、投影露光装置及び素子製造方法に
関するものであり、特に、半導体（素子）製造用の露光
装置に搭載して、マスクやレチクル等の回路パターンを
照明するのに好適な照明装置、投影露光装置及び素子製
造方法に関するものである。
関するものであり、特に、半導体（素子）製造用の露光
装置に搭載して、マスクやレチクル等の回路パターンを
照明するのに好適な照明装置、投影露光装置及び素子製
造方法に関するものである。
［従来技術］ 従来から、エキシマレーザー等のコヒーレント光源を
用いた露光装置の開発が盛んに行なわれている。コヒー
レント光源からの光束でマスクやレチクル等の回路パタ
ーンを照明する場合に生じる問題点として、マスクやレ
チクル上での照度分布の不均一性が挙げられる。この不
均一性は、コヒーレント光源からの光束が形成する干渉
縞に起因するものであり、この干渉縞による照度分布の
不均一性を解消するために、従来から様々なタイプの照
明装置が提案されてきた。
用いた露光装置の開発が盛んに行なわれている。コヒー
レント光源からの光束でマスクやレチクル等の回路パタ
ーンを照明する場合に生じる問題点として、マスクやレ
チクル上での照度分布の不均一性が挙げられる。この不
均一性は、コヒーレント光源からの光束が形成する干渉
縞に起因するものであり、この干渉縞による照度分布の
不均一性を解消するために、従来から様々なタイプの照
明装置が提案されてきた。
しかしながら、従来の照明装置では、照明装置内の光
路中に形成される有効光源（２次光源の分布）が満足で
きるものではなかった為、マスクやレチクルを良好に照
明することが容易ではなかった。
路中に形成される有効光源（２次光源の分布）が満足で
きるものではなかった為、マスクやレチクルを良好に照
明することが容易ではなかった。
［発明の概要］ 本発明の目的は、上記問題を考慮した、改良された照
明装置を提供することにある。
明装置を提供することにある。
この目的を達成する為に、本発明の照明装置は、コヒ
ーレント光源と、オプティカルインテグレーターと、コ
ヒーレント光源からの光束を２次元的に複数個の光束に
振幅分割し、この複数個の光束を互いにほぼインコヒー
レントな光束に変換し、オプティカルインテグレーター
の光入射面に互いに異なる方向から入射させて重畳せし
める光学手段と、前記オプティカルインテグレーターか
らの光束を被照明面に向ける光学系とを有することを特
徴としている。
ーレント光源と、オプティカルインテグレーターと、コ
ヒーレント光源からの光束を２次元的に複数個の光束に
振幅分割し、この複数個の光束を互いにほぼインコヒー
レントな光束に変換し、オプティカルインテグレーター
の光入射面に互いに異なる方向から入射させて重畳せし
める光学手段と、前記オプティカルインテグレーターか
らの光束を被照明面に向ける光学系とを有することを特
徴としている。
また、本発明の投影露光装置は、コヒーレント光源
と、オプティカルインテグレーターと、コヒーレント光
源からの光束を２次元的に複数個の光束に振幅分割し、
この複数個の光束を互いにほぼインコヒーレントな光束
に変換し、オプティカルインテグレーターの光入射面に
互いに異なる方向から入射させて重畳せしめる光学手段
と、オプティカルインテグレーターからの光束をマスク
又はレチクルに向ける照射光学系と、マスク又はレチク
ルのパターンを被露光基板上に投影する投影光学系とを
有することを特徴としている。
と、オプティカルインテグレーターと、コヒーレント光
源からの光束を２次元的に複数個の光束に振幅分割し、
この複数個の光束を互いにほぼインコヒーレントな光束
に変換し、オプティカルインテグレーターの光入射面に
互いに異なる方向から入射させて重畳せしめる光学手段
と、オプティカルインテグレーターからの光束をマスク
又はレチクルに向ける照射光学系と、マスク又はレチク
ルのパターンを被露光基板上に投影する投影光学系とを
有することを特徴としている。
また、本発明の素子製造方法は、コヒーレント光源か
らの光束を２次元的に複数個の光束に振幅分割してこの
複数個の光束を互いにほぼインコヒーレントな光束に変
換し、オプティカルインテグレーターの光入射面に互い
に異なる方向から入射させて重畳せしめ、オプティカル
インテグレーターからの光束をマスク又はレチクルに照
射して、投影光学系によりマスク又はレチクルのパター
ンを被露光基板上に投影することを特徴としている。
らの光束を２次元的に複数個の光束に振幅分割してこの
複数個の光束を互いにほぼインコヒーレントな光束に変
換し、オプティカルインテグレーターの光入射面に互い
に異なる方向から入射させて重畳せしめ、オプティカル
インテグレーターからの光束をマスク又はレチクルに照
射して、投影光学系によりマスク又はレチクルのパター
ンを被露光基板上に投影することを特徴としている。
本発明では、オプティカルインテグレーターの光入射
面に、互いにインコヒーレントな複数個の光束を互いに
異なる方向から入射させて重畳しているので、オプティ
カルインテグレーターにより非常に多くの２次光源を形
成することができる。従って、２次光源が密に分布した
有効光源を得ることができ、被照明面を良好に照明する
ことが可能になる。その上、光源からの光束を振幅分割
して複数個の光束を形成するようにしているため、光源
からオプティカルインテグレーターに到る光学系が小型
になる。
面に、互いにインコヒーレントな複数個の光束を互いに
異なる方向から入射させて重畳しているので、オプティ
カルインテグレーターにより非常に多くの２次光源を形
成することができる。従って、２次光源が密に分布した
有効光源を得ることができ、被照明面を良好に照明する
ことが可能になる。その上、光源からの光束を振幅分割
して複数個の光束を形成するようにしているため、光源
からオプティカルインテグレーターに到る光学系が小型
になる。
本発明の更なる特徴と具体的な形態は以下に述べる実
施例に記載されている。
施例に記載されている。
［実施例］ 第１図は本発明の照明装置の一実施例を示す概略構成
図であり、ステッパーと呼称される縮小投影型露光装置
に本発明を適用した例である。
図であり、ステッパーと呼称される縮小投影型露光装置
に本発明を適用した例である。
第１図において、11は比較的空間的コヒーレンシィー
が小さな（横モードの数が多い）KrFエキシマレーザ
ー、20は光束分割・インコヒーレント化光学系（光学手
段）、22はバーレンズアレイより成るオプティカルイン
テグレーター、23は照射光学系の構成要素であるコンデ
ンサーレンズ、Ｒは回路パターンが描かれたレチクル
（またはマスク）、Ｗはレジストが塗布されたウェハ
（被露光基板）、24はレチクルＲの回路パターンをウェ
ハＷに投影する縮小投影レンズ系を示す。光学系20は、
ハーフミラー（プリズム）12とミラー（直角プリズム）
13,14,15とクサビ形プリズム16,17と、駆動装置210によ
り駆動される回転可能なクサビ計プリズム21とを有して
おり、レーザー11からのレーザー光を振幅分割して、互
いにインコヒーレントな複数個の光束をオプティカルイ
ンテグレーター22に向ける機能を備えている。光学系20
は他の機能も備えているが、他の機能に関しては後述す
る。
が小さな（横モードの数が多い）KrFエキシマレーザ
ー、20は光束分割・インコヒーレント化光学系（光学手
段）、22はバーレンズアレイより成るオプティカルイン
テグレーター、23は照射光学系の構成要素であるコンデ
ンサーレンズ、Ｒは回路パターンが描かれたレチクル
（またはマスク）、Ｗはレジストが塗布されたウェハ
（被露光基板）、24はレチクルＲの回路パターンをウェ
ハＷに投影する縮小投影レンズ系を示す。光学系20は、
ハーフミラー（プリズム）12とミラー（直角プリズム）
13,14,15とクサビ形プリズム16,17と、駆動装置210によ
り駆動される回転可能なクサビ計プリズム21とを有して
おり、レーザー11からのレーザー光を振幅分割して、互
いにインコヒーレントな複数個の光束をオプティカルイ
ンテグレーター22に向ける機能を備えている。光学系20
は他の機能も備えているが、他の機能に関しては後述す
る。
第２図は、第１図に示す装置のレーザー光の光路の、
矢印Ａ〜Ｄで示す断面（紙面に垂直な平面）とレクチル
Ｒ上における光強度分布を示しており、以下、この第２
図と第１図を用いて、本照明装置に関して詳述する。
矢印Ａ〜Ｄで示す断面（紙面に垂直な平面）とレクチル
Ｒ上における光強度分布を示しており、以下、この第２
図と第１図を用いて、本照明装置に関して詳述する。
レーザー１から射出した平行なレーザー光はハーフミ
ラー12に入射し、ハーフミラー12より２光束LB1とLB2に
振幅分割される。ハーフミラー12を透過した光束LB1は
クサビ型プリズム17に向かって直進し、ハーフミラー12
で反射した光束LB2はミラー13,14,15で順次反射して、
光路を３度直角に折り曲げられた後、クサビ型プリズム
16に向かう。光束LB1がクサビ型プリズム17に到達する
までの光路と光束LB2がクサビ型プリズム16に到達する
までの光路は互いに長さが異なっており、光束LB1とLB2
の光路長差が、レーザー光（即ち光束LB1,LB2）の波長
巾で定められるレーザー光の時間的コヒーレンス長以上
になるように光学系20が構成される。従って、クサビ型
プリズム16,17で偏向された光束LB1とLB2は互いに殆ど
干渉しない。（ほぼインコヒーレントである。） 前述のように、本実施例で用いるエキシマレーザー11
は、空間的コヒーレンシィーは比較的小さいのである
が、投影レンズ系24で生じる色収差を抑える為にエタロ
ン、プリズムなどの狭帯域化素子でレーザー光の波長幅
（バンド幅）を非常に狭くしているので、時間的コヒー
レンシィーが大きい。本実施例では、中心波長λ＝248.
4nm、波長幅Δλ＝0.003nmのレーザー光を使用している
ので、光束LB1、LB2の時間的コヒーレンス長が比較的長
い。従って、光束LB1と光束LB2に対して光路長差を与え
ることにより互いにインコヒーレントな光束として、後
述するようにオプティカルインテグレータ22の光入射面
上に干渉縞が形成されないようにしている。
ラー12に入射し、ハーフミラー12より２光束LB1とLB2に
振幅分割される。ハーフミラー12を透過した光束LB1は
クサビ型プリズム17に向かって直進し、ハーフミラー12
で反射した光束LB2はミラー13,14,15で順次反射して、
光路を３度直角に折り曲げられた後、クサビ型プリズム
16に向かう。光束LB1がクサビ型プリズム17に到達する
までの光路と光束LB2がクサビ型プリズム16に到達する
までの光路は互いに長さが異なっており、光束LB1とLB2
の光路長差が、レーザー光（即ち光束LB1,LB2）の波長
巾で定められるレーザー光の時間的コヒーレンス長以上
になるように光学系20が構成される。従って、クサビ型
プリズム16,17で偏向された光束LB1とLB2は互いに殆ど
干渉しない。（ほぼインコヒーレントである。） 前述のように、本実施例で用いるエキシマレーザー11
は、空間的コヒーレンシィーは比較的小さいのである
が、投影レンズ系24で生じる色収差を抑える為にエタロ
ン、プリズムなどの狭帯域化素子でレーザー光の波長幅
（バンド幅）を非常に狭くしているので、時間的コヒー
レンシィーが大きい。本実施例では、中心波長λ＝248.
4nm、波長幅Δλ＝0.003nmのレーザー光を使用している
ので、光束LB1、LB2の時間的コヒーレンス長が比較的長
い。従って、光束LB1と光束LB2に対して光路長差を与え
ることにより互いにインコヒーレントな光束として、後
述するようにオプティカルインテグレータ22の光入射面
上に干渉縞が形成されないようにしている。
クサビ型プリズム16,17で偏向（屈折）された光束LB
1,LB2は、各々クサビ型プリズム21に、平行光のまま入
射する。クサビ型プリズム21は、駆動装置210により、
コンデンサレンズ23と投影レンズ系24より成る光学系の
光軸を回転中心として回転するので、クサビ型プリズム
21を通過した光束LB1、LB2が揺動され、光束LB1、LB2の
オプティカルインテグレーター22の光入射面に対する入
射角と入射位置が時間的に変化する。
1,LB2は、各々クサビ型プリズム21に、平行光のまま入
射する。クサビ型プリズム21は、駆動装置210により、
コンデンサレンズ23と投影レンズ系24より成る光学系の
光軸を回転中心として回転するので、クサビ型プリズム
21を通過した光束LB1、LB2が揺動され、光束LB1、LB2の
オプティカルインテグレーター22の光入射面に対する入
射角と入射位置が時間的に変化する。
クサビ型プリズム16,17,21は、光束LB1,LB2がオプテ
ィカルインテグレーター22の光入射面上で部分的に常に
重なり合うように配列してある。
ィカルインテグレーター22の光入射面上で部分的に常に
重なり合うように配列してある。
第２図（Ａ）に示すように、レーザー11からのレーザ
ー光の断面強度分布は、ガウス分布或いはこの分布に近
い分布であるため、第２図（Ｂ）に示すように、クサビ
型プリズム16,17に入射する光束LB1,LB2の断面強度分布
もほぼガウス分布を呈する。さて、この光束LB1,LB2が
オプティカルインテグレーター22の光入射面に入射して
重なり合った時の光束の断面強度分布は、第２図（Ｃ）
に示すように光軸に関して対称で、しかもほぼ均一な分
布になる。これは、前述のように光束LB1,LB2をオプテ
ィカルインテグレーター22の光入射面上で部分的に重な
り合わせたことによる効果である。又、この時のオプテ
ィカルインテグレーター22の光出射近傍（平面Ｄ）での
光強度分布は第２図（Ｄ）に示すような形である。光束
LB1、LB2の平面Ｂにおける断面強度分布がガウス分布以
外の場合にも、オプティカルインテグレーター22の光入
射面（平面Ｃ）での強度分布が均一になるように、光束
LB1,LB2をオプティカルインテグレーター22の光入射面
上で重ね合せることが好ましい。
ー光の断面強度分布は、ガウス分布或いはこの分布に近
い分布であるため、第２図（Ｂ）に示すように、クサビ
型プリズム16,17に入射する光束LB1,LB2の断面強度分布
もほぼガウス分布を呈する。さて、この光束LB1,LB2が
オプティカルインテグレーター22の光入射面に入射して
重なり合った時の光束の断面強度分布は、第２図（Ｃ）
に示すように光軸に関して対称で、しかもほぼ均一な分
布になる。これは、前述のように光束LB1,LB2をオプテ
ィカルインテグレーター22の光入射面上で部分的に重な
り合わせたことによる効果である。又、この時のオプテ
ィカルインテグレーター22の光出射近傍（平面Ｄ）での
光強度分布は第２図（Ｄ）に示すような形である。光束
LB1、LB2の平面Ｂにおける断面強度分布がガウス分布以
外の場合にも、オプティカルインテグレーター22の光入
射面（平面Ｃ）での強度分布が均一になるように、光束
LB1,LB2をオプティカルインテグレーター22の光入射面
上で重ね合せることが好ましい。
レチクルＲ上での照度分布の均一性は、通常、オプテ
ィカルインテグレーター22の光入射面における光強度分
布の均一性と、オプティカルインテグレーター22を構成
するレンズエレメントの数とに比例する。一方、光束LB
1,LB2のようなコヒーレントな光束がオプティカルイン
テグレーター22に入射する場合、ある光束が入射するレ
ンズエレメントの数が多い程、オプティカルインテグレ
ーター22の光射出近傍に、互いにコヒーレントな２次光
源が多く形成されるので、これらの２次光源からのコヒ
ーレント光同志の干渉によりレチクルＲ上にコントラス
トの高い干渉縞が形成され易い。オプティカルインテグ
レーター22は入射光束の波面を分割するように機能する
ので、この干渉縞のコントラストは、レーザー11の空間
的コヒーレンシィーの度合により決まる。
ィカルインテグレーター22の光入射面における光強度分
布の均一性と、オプティカルインテグレーター22を構成
するレンズエレメントの数とに比例する。一方、光束LB
1,LB2のようなコヒーレントな光束がオプティカルイン
テグレーター22に入射する場合、ある光束が入射するレ
ンズエレメントの数が多い程、オプティカルインテグレ
ーター22の光射出近傍に、互いにコヒーレントな２次光
源が多く形成されるので、これらの２次光源からのコヒ
ーレント光同志の干渉によりレチクルＲ上にコントラス
トの高い干渉縞が形成され易い。オプティカルインテグ
レーター22は入射光束の波面を分割するように機能する
ので、この干渉縞のコントラストは、レーザー11の空間
的コヒーレンシィーの度合により決まる。
本実施例では、レーザー11として空間的コヒーレンシ
ィーが小さいものを用いて、オプティカルインテグレー
ター22のレンズエレメントの数を増やす代わりにいくつ
かのレンズエレメントに光束LB1,LB2の双方を入射させ
て２次光源の数を増やし、レチクルＲ上に形成される干
渉縞がレチクルＲ上での照度分布の均一性を狙害しない
ようにしている。又、光束LB1,LB2は互いに異なる方向
からオプティカルインテグレーター22に向けられている
ので、オプティカルインテグレーター22を介して、光束
LB1,LB2の各々によりレチクルＲ上に形成されるコント
ラストの弱い各干渉縞の位相は互いに異なる。従って、
これらの干渉縞により定まる光強度分布は平滑化された
ものとなり、レチクルＲ上での照度分布にあまり影響し
ない。
ィーが小さいものを用いて、オプティカルインテグレー
ター22のレンズエレメントの数を増やす代わりにいくつ
かのレンズエレメントに光束LB1,LB2の双方を入射させ
て２次光源の数を増やし、レチクルＲ上に形成される干
渉縞がレチクルＲ上での照度分布の均一性を狙害しない
ようにしている。又、光束LB1,LB2は互いに異なる方向
からオプティカルインテグレーター22に向けられている
ので、オプティカルインテグレーター22を介して、光束
LB1,LB2の各々によりレチクルＲ上に形成されるコント
ラストの弱い各干渉縞の位相は互いに異なる。従って、
これらの干渉縞により定まる光強度分布は平滑化された
ものとなり、レチクルＲ上での照度分布にあまり影響し
ない。
更に、本実施例では、クサビ型プリズム21を回転させ
ることにより、光束LB1,LB2のオプティカルインテグレ
ーター22に対する入射角と入射位置を変化させているの
で、オプティカルインテグレーター22の光入射面上での
光強度分布は、順次生じるいくつかの光強度分布を重畳
させた形になり、更に均一性が向上している。この時、
光束LB1,LB2によりオプティカルインテグレーターの光
射出面近傍に形成される２次光源の分布（有効光源）も
時々刻々と変化するので、２次光源の数が実質的に増加
することになる。
ることにより、光束LB1,LB2のオプティカルインテグレ
ーター22に対する入射角と入射位置を変化させているの
で、オプティカルインテグレーター22の光入射面上での
光強度分布は、順次生じるいくつかの光強度分布を重畳
させた形になり、更に均一性が向上している。この時、
光束LB1,LB2によりオプティカルインテグレーターの光
射出面近傍に形成される２次光源の分布（有効光源）も
時々刻々と変化するので、２次光源の数が実質的に増加
することになる。
エキシマレーザー11はパルスレーザーであるため、所
定の間隔でパルスレーザー光を放射する。レチクルＲ上
の回路パターンでウェハＷのレジスト層を露光するのに
必要なパルス数をＭとすると、露光中にクサビ型プリズ
ム21が回転し続けるとすれば、オプティカルインテグレ
ーター22の光入射面での光強度分布はＭ個の光強度分布
が重なり合った形になる。又、光束LB1,LB2により、１
パルス当りＮ個の２次光源が形成されるとすると、ウェ
ハＷはＭ×Ｎ個の２次光源からの光を用いて露光される
ことになる。次に、オプティカルインテグレーター22以
降の光学系に関して詳しく説明する。
定の間隔でパルスレーザー光を放射する。レチクルＲ上
の回路パターンでウェハＷのレジスト層を露光するのに
必要なパルス数をＭとすると、露光中にクサビ型プリズ
ム21が回転し続けるとすれば、オプティカルインテグレ
ーター22の光入射面での光強度分布はＭ個の光強度分布
が重なり合った形になる。又、光束LB1,LB2により、１
パルス当りＮ個の２次光源が形成されるとすると、ウェ
ハＷはＭ×Ｎ個の２次光源からの光を用いて露光される
ことになる。次に、オプティカルインテグレーター22以
降の光学系に関して詳しく説明する。
コンデンサレンズ23は複数のレンズエレメントを光軸
に沿って設けたレンズアセンブリであり、オプティカル
インテグレーター22の光射出面近傍に形成した多数個の
２次光源からの光束をレチクルＲ上へ向ける。多数個の
２次光源はコンデンサレンズ23の光軸に垂直な面内に分
布しており、この面（２次光源形成面）とコンデンサレ
ンズ23の光入射側（前側）主平面との間隔はコンデンサ
レンズ23の焦点距離と等しい。一方、コンデンサレンズ
23の光射出側（後側）主平面とレチクルＲとの間隔間も
コンデンサレンズ23の焦点距離と等しくなるように設定
してある。このような構成において、多数個の２次光源
からの各光束はコンデンサレンズ23により平行光束にさ
れ、レクチルＲ上で互いに効率良く重ね合せられる。こ
の時のレチクルＲ上の照度分布は、第２図（Ｅ）に示す
ように、均一である。
に沿って設けたレンズアセンブリであり、オプティカル
インテグレーター22の光射出面近傍に形成した多数個の
２次光源からの光束をレチクルＲ上へ向ける。多数個の
２次光源はコンデンサレンズ23の光軸に垂直な面内に分
布しており、この面（２次光源形成面）とコンデンサレ
ンズ23の光入射側（前側）主平面との間隔はコンデンサ
レンズ23の焦点距離と等しい。一方、コンデンサレンズ
23の光射出側（後側）主平面とレチクルＲとの間隔間も
コンデンサレンズ23の焦点距離と等しくなるように設定
してある。このような構成において、多数個の２次光源
からの各光束はコンデンサレンズ23により平行光束にさ
れ、レクチルＲ上で互いに効率良く重ね合せられる。こ
の時のレチクルＲ上の照度分布は、第２図（Ｅ）に示す
ように、均一である。
投影レンズ系24も、複数のレンズエレメントを光軸に
沿って設けたレンズアセンブリであり、レチクルＲの回
路パターン面とウェハＷの被露光面とを光学的に共役に
する。本実施例では、投影レンズ系21が1/5の縮小倍率
でレチクルＲの回路パターン像をウェハＷ上に形成する
よう設定している。投影レンズ系24の入射瞳（不図示）
は、オプティカルインテグレーター22の光射出面近傍の
２次光源形成面と光学的に共役であり、ウエハＷは、レ
チクルＲと同じように、ケーラー照明される。
沿って設けたレンズアセンブリであり、レチクルＲの回
路パターン面とウェハＷの被露光面とを光学的に共役に
する。本実施例では、投影レンズ系21が1/5の縮小倍率
でレチクルＲの回路パターン像をウェハＷ上に形成する
よう設定している。投影レンズ系24の入射瞳（不図示）
は、オプティカルインテグレーター22の光射出面近傍の
２次光源形成面と光学的に共役であり、ウエハＷは、レ
チクルＲと同じように、ケーラー照明される。
又、オプティカルインテグレーター22の光入射面とレ
チクルＲの回路パターン面が光学的に共役になるよう
に、オプティカルインテグレーター22とコンデンサレン
ズ23が構成されている。
チクルＲの回路パターン面が光学的に共役になるよう
に、オプティカルインテグレーター22とコンデンサレン
ズ23が構成されている。
本実施例の照明装置では、光源として空間的コヒーレ
ンシィーが小さなエキシマレーザー11を用い、光学系20
により、オプティカルインテグレーター22の光入射面
で、互いにインコヒーレントな光束LB1,LB2を互いに異
なる方向から入射させて重畳しているため、オプティカ
ルインテグレーター22の光射出面近傍に非常に多くの２
次光源を形成でき、しかも、オプティカルインテグレー
ター22の光入射面の強度分布を均一にすることができ
る。従って、２次光源が密に分布した有効光源を形成す
ることが可能になり、レチクルＲの回路パターン面を良
好に照明してレチクルＲの回路パターン像をウエハＷ上
に正確に投影する。
ンシィーが小さなエキシマレーザー11を用い、光学系20
により、オプティカルインテグレーター22の光入射面
で、互いにインコヒーレントな光束LB1,LB2を互いに異
なる方向から入射させて重畳しているため、オプティカ
ルインテグレーター22の光射出面近傍に非常に多くの２
次光源を形成でき、しかも、オプティカルインテグレー
ター22の光入射面の強度分布を均一にすることができ
る。従って、２次光源が密に分布した有効光源を形成す
ることが可能になり、レチクルＲの回路パターン面を良
好に照明してレチクルＲの回路パターン像をウエハＷ上
に正確に投影する。
又、光学系20は、エキシマレーザー11からのレーザー
光を振幅分割して複数個の光束を形成するので、レーザ
ー光を波面分割するタイプの光学系に比べて、光学系が
小型になる。
光を振幅分割して複数個の光束を形成するので、レーザ
ー光を波面分割するタイプの光学系に比べて、光学系が
小型になる。
回転可能なクサビ型プリズム21の配置は、オプティカ
ルインテグレーター22とレチクルＲの間の照射光学系に
設けても良い。又、光学系20内の光路中において光束LB
1やLB2の回折損失が多い時には、アフォーカルコンバー
ターなどの結像系を光路中に設けて、光束LB1とLB2を効
率良くオプティカルインテグレーター22まで伝達すると
良い。この結像系は光学系20を構成する所定のエレメン
ト光通過面同志を光学的に共役関係にするように設け
る。
ルインテグレーター22とレチクルＲの間の照射光学系に
設けても良い。又、光学系20内の光路中において光束LB
1やLB2の回折損失が多い時には、アフォーカルコンバー
ターなどの結像系を光路中に設けて、光束LB1とLB2を効
率良くオプティカルインテグレーター22まで伝達すると
良い。この結像系は光学系20を構成する所定のエレメン
ト光通過面同志を光学的に共役関係にするように設け
る。
本発明では、レーザーなどのコヒーレント光源からの
光束を振幅分割して複数個の光束を形成するが、この光
束の数は３個乃至20個程度が好ましい。この範囲内に光
束数を定めることにより、光学系が比較的小型になり、
且つ有効光源も満足できるものが得られる。
光束を振幅分割して複数個の光束を形成するが、この光
束の数は３個乃至20個程度が好ましい。この範囲内に光
束数を定めることにより、光学系が比較的小型になり、
且つ有効光源も満足できるものが得られる。
又、本発明では、横モードの数が多い、空間的コヒー
レンシィーが小さなレーザーを用いるのが有効であり、
横モード数が100以上のレーザー（とりわけエキシマレ
ーザー）を用いると効果的である。そして、このような
レーザーを光源とした照明装置を、第１図に示したよう
に縮小投影型露光装置に適用することにより、極めて転
写性能が優れた露光装置を提供できる。
レンシィーが小さなレーザーを用いるのが有効であり、
横モード数が100以上のレーザー（とりわけエキシマレ
ーザー）を用いると効果的である。そして、このような
レーザーを光源とした照明装置を、第１図に示したよう
に縮小投影型露光装置に適用することにより、極めて転
写性能が優れた露光装置を提供できる。
第３図（Ａ），（Ｂ）は第１図に示した装置の変形例
を示す説明図である。第１図に示した実施例では、説明
を容易にするために、光学系20によるレーザー光の振幅
分割数を２個（光束LB1とLB2）としていたが、本実施例
では、振幅分割数を４個とする場合の光学系20の構成に
関して簡単に説明する。
を示す説明図である。第１図に示した実施例では、説明
を容易にするために、光学系20によるレーザー光の振幅
分割数を２個（光束LB1とLB2）としていたが、本実施例
では、振幅分割数を４個とする場合の光学系20の構成に
関して簡単に説明する。
第３図（Ａ）は、第１図における光学系20からレチク
ルＲに到る部分に対応する系のみを図示している。ここ
では、光学系20をハーフミラーHM1,HM2,HM3とミラーM1,
M2,M3,M4,M5とクサビ型プリズム16,17,18,19と回転可能
なクサビ型プリズム21とで構成している。不図示のレー
ザーから射出したレーザー光LB0は、ハーフミラーHM1,H
M2,HM3とミラーM1,M2,M3,M4,M5から成る系で４つの光束
に振幅分割され、各光束が対応するクサビ型プリズム1
6,17,18,19に入射して、クサビ型プリズム16,17,18,19
から光束LB1,LB2,LB3,LB4が射出する。これらの光束LB
1,LB2,LB3,LB4は互いにインコヒーレントな光であり、
クサビ型プリズム21を通過してオプティカルインテグレ
ーター22の光入射面上で部分的に重なり合う。
ルＲに到る部分に対応する系のみを図示している。ここ
では、光学系20をハーフミラーHM1,HM2,HM3とミラーM1,
M2,M3,M4,M5とクサビ型プリズム16,17,18,19と回転可能
なクサビ型プリズム21とで構成している。不図示のレー
ザーから射出したレーザー光LB0は、ハーフミラーHM1,H
M2,HM3とミラーM1,M2,M3,M4,M5から成る系で４つの光束
に振幅分割され、各光束が対応するクサビ型プリズム1
6,17,18,19に入射して、クサビ型プリズム16,17,18,19
から光束LB1,LB2,LB3,LB4が射出する。これらの光束LB
1,LB2,LB3,LB4は互いにインコヒーレントな光であり、
クサビ型プリズム21を通過してオプティカルインテグレ
ーター22の光入射面上で部分的に重なり合う。
本実施例では、光束LB1,LB2,LB3,LB4の各々が、オプ
ティカルインテグレーター22を成すレンズエレメントの
内のいずれか４個のレンズユニットに入射するように設
定してあり、LB1とLB2、LB1とLB4、LB2とLB3、LB3とLB4
が、オプティカルインテグレーター22の光入射面で互い
に重なり合う。
ティカルインテグレーター22を成すレンズエレメントの
内のいずれか４個のレンズユニットに入射するように設
定してあり、LB1とLB2、LB1とLB4、LB2とLB3、LB3とLB4
が、オプティカルインテグレーター22の光入射面で互い
に重なり合う。
又、第３図（Ｂ）に示すように、光束LB1,LB2,LB3,LB
4の断面強度分布は互いに異なり、オプティカルインテ
グレーター22の光入射面上における光強度分布が均一に
なるように且つレチクル上に各光束により形成される干
渉縞の位置が互いに異なるように、光束LB1,LB2,LB3,LB
4がオプティカルインテグレーター22へ向けられる。
4の断面強度分布は互いに異なり、オプティカルインテ
グレーター22の光入射面上における光強度分布が均一に
なるように且つレチクル上に各光束により形成される干
渉縞の位置が互いに異なるように、光束LB1,LB2,LB3,LB
4がオプティカルインテグレーター22へ向けられる。
第４図は本発明のいくつかの実施例１〜７を示す表で
あり、振幅分割により形成された所定の（１個の）光束
が入射するオプティカルインテグレーターの一部分の断
面形状と、オプティカルインテグレーター全体の断面形
状と、オプティカルインテグレーターの光入射面上での
複数の光束の重なり具合と、１パルスのレーザー光によ
りオプティカルインテグレーターの光射出面近傍に形成
できる有効光源（２次光源の分布）と、パルスのレーザ
ー光によりオプティカルインテグレーターの光射出面近
傍に形成できる２次光源の数とが示されている。尚、表
中の実施例１は第３図（Ａ），（Ｂ）で説明した装置に
対応している。
あり、振幅分割により形成された所定の（１個の）光束
が入射するオプティカルインテグレーターの一部分の断
面形状と、オプティカルインテグレーター全体の断面形
状と、オプティカルインテグレーターの光入射面上での
複数の光束の重なり具合と、１パルスのレーザー光によ
りオプティカルインテグレーターの光射出面近傍に形成
できる有効光源（２次光源の分布）と、パルスのレーザ
ー光によりオプティカルインテグレーターの光射出面近
傍に形成できる２次光源の数とが示されている。尚、表
中の実施例１は第３図（Ａ），（Ｂ）で説明した装置に
対応している。
［発明の効果］ 以上、本発明によれば、レチクル、ウエハなどの被照
明面の照度分布を均一にするだけでなく、装置の光路中
に、多くの２次光源が分布した有効光源を形成できるの
で、被照明面を良好に照明できる。従って、本装置によ
りレチクル、ウエハを照明するようにすれば、レクチル
の回路パターンを正確にウエハ上へ転写することが可能
になる。
明面の照度分布を均一にするだけでなく、装置の光路中
に、多くの２次光源が分布した有効光源を形成できるの
で、被照明面を良好に照明できる。従って、本装置によ
りレチクル、ウエハを照明するようにすれば、レクチル
の回路パターンを正確にウエハ上へ転写することが可能
になる。
第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図。 第２図（Ａ）〜（Ｅ）は第１図に示す装置のレーザー光
の光路の断面とレチクル上での光強度分布を示すグラフ
図。 第３図（Ａ），（Ｂ）は第１図に示す装置の変形例を示
す説明図。 第４図は本発明のいくつかの実施例を示す表。 11……エキシマレーザー 20……光束分割・インコヒーレント化光学系 21……回転可能なクサビ型プリズム 22……オプティカルインテグレーター 23……コンデンサーレンズ 24……投影レンズ系 210……プリズム駆動装置 Ｒ……レチクル Ｗ……ウエハ
の光路の断面とレチクル上での光強度分布を示すグラフ
図。 第３図（Ａ），（Ｂ）は第１図に示す装置の変形例を示
す説明図。 第４図は本発明のいくつかの実施例を示す表。 11……エキシマレーザー 20……光束分割・インコヒーレント化光学系 21……回転可能なクサビ型プリズム 22……オプティカルインテグレーター 23……コンデンサーレンズ 24……投影レンズ系 210……プリズム駆動装置 Ｒ……レチクル Ｗ……ウエハ
Claims (4)
- 【請求項１】コヒーレント光源と、オプティカルインテ
グレーターと、前記光源からの光束を２次元的に複数個
の光束に振幅分割し、該複数個の光束を互いにほぼイン
コヒーレントな光束に変換し、前記オプティカルインテ
グレーターの光入射面に互いに異なる方向から入射させ
て重畳せしめる光学手段と、前記オプティカルインテグ
レーターからの光束を被照明面に向ける光学系とを有す
ることを特徴とする照明装置。 - 【請求項２】前記光学手段が前記複数個の光束を前記オ
プティカルインテグレーターの光入射面上で２次元的に
揺動せしめる偏向手段を有することを特徴とする特許請
求の範囲第（１）項記載の照明装置。 - 【請求項３】コヒーレント光源と、オプティカルインテ
グレーターと、前記光源からの光束を２次元的に複数個
の光束に振幅分割し、該複数個の光束を互いにほぼイン
コヒーレントな光束に変換し、前記オプティカルインテ
グレーターの光入射面に互いに異なる方向から入射させ
て重畳せしめる光学手段と、前記オプティカルインテグ
レーターからの光束をマスク又はレチクルに向ける照射
光学系と、前記マスク又はレチクルのパターンを被露光
基板上に投影する投影光学系とを有することを特徴とす
る投影露光装置。 - 【請求項４】コヒーレント光源からの光束を２次元的に
複数個の光束に振幅分割して該複数個の光束を互いにほ
ぼインコヒーレントな光束に変換し、オプティカルイン
テグレーターの光入射面に互いに異なる方向から入射さ
せて重畳せしめ、前記オプティカルインテグレーターか
らの光束をマスク又はレチクルに照射して、投影光学系
により前記マスク又はレチクルのパターンを被露光基板
上に投影することを特徴とする素子製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1146216A JP2770984B2 (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 照明装置，投影露光装置及び素子製造方法 |
| US07/534,246 US5153773A (en) | 1989-06-08 | 1990-06-07 | Illumination device including amplitude-division and beam movements |
| US08/261,229 US5463497A (en) | 1989-06-08 | 1994-06-16 | Illumination device including an optical integrator defining a plurality of secondary light sources and related method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1146216A JP2770984B2 (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 照明装置，投影露光装置及び素子製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0311614A JPH0311614A (ja) | 1991-01-18 |
| JP2770984B2 true JP2770984B2 (ja) | 1998-07-02 |
Family
ID=15402736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1146216A Expired - Lifetime JP2770984B2 (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 照明装置，投影露光装置及び素子製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2770984B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1721217A2 (de) * | 2004-02-26 | 2006-11-15 | Carl Zeiss SMT AG | System zur reduzierung der kohärenz einer laserstrahlung |
| JP4841624B2 (ja) * | 2006-05-12 | 2011-12-21 | 大日本スクリーン製造株式会社 | 照明装置 |
| US7728954B2 (en) * | 2006-06-06 | 2010-06-01 | Asml Netherlands B.V. | Reflective loop system producing incoherent radiation |
| JP6593678B2 (ja) * | 2015-03-30 | 2019-10-23 | 株式会社ニコン | 照明光学系、照明方法、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法 |
-
1989
- 1989-06-08 JP JP1146216A patent/JP2770984B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0311614A (ja) | 1991-01-18 |
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