JPH01287924A - コヒーレント制御露光装置 - Google Patents

コヒーレント制御露光装置

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JPH01287924A
JPH01287924A JP63074293A JP7429388A JPH01287924A JP H01287924 A JPH01287924 A JP H01287924A JP 63074293 A JP63074293 A JP 63074293A JP 7429388 A JP7429388 A JP 7429388A JP H01287924 A JPH01287924 A JP H01287924A
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JP
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light
lens
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branched
mask
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JP63074293A
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Keiji Kataoka
慶二 片岡
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Hitachi Ltd
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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
    • G03F7/70583—Speckle reduction, e.g. coherence control or amplitude/wavefront splitting
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • 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
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/16—Beam splitting or combining systems used as aids for focusing
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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    • G03F7/70208—Multiple illumination paths, e.g. radiation distribution devices, microlens illumination systems, multiplexers or demultiplexers for single or multiple projection systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping

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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〕 本発明は露光装置に係り、特にエキシマレーザを用いた
コヒーレント制御露光装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、レーザを用いた露光装置についてはＳ　Ｐ　Ｉ　
Ｅ　（Ｔｈｅ　５ｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ｐｈｏｔｏ−Ｏ
ｐｔｉｃａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　Ｅ　ｎ
ｇｉｎｅｅｒｓ）学会発行の１７４巻、デベロップメン
ト　イン　セミコンダクタマイクロリソグラフィ（１９
７９年）第２８頁から第３６頁において論じられている
。この文献においては、第２図（ａ）に示すようにクリ
プトンレーザからの光をＸ方向、Ｘ方向に走査ミラー３
゜６で走査し、コンデンサレンズ８で投影レンズ１１の
入射１３１１０の位置に第２図（ｂ）に示すように絞り
込みｘ、ｙ方向に走査する。コンデンサレンズ８の後方
にマスク９を配置し、マスク９のパターンは結像面１２
に投影レンズで結像される。
第２図（ｂ）に示した入射瞳の大きさＲと走査スポット
の走査範囲ａの大きさの比σ＝　ａ　／　Ｒはコヒーレ
ント因子と称されるもので、σ＝０のものはコヒーレン
ト照射、σ＝のはインコヒーレント照射に対応する。コ
ヒーレント照射は像のコントラストが大きくとれるが限
界解像度は大きくとれない。一方、インコヒーレント照
射はコントラストは低くなるが限界解像度は高くなる。
したがって、通常はσ＝０．７付近に設定することが多
い。
また、第２図に示した方式では、入射瞳を走査するスポ
ットの走査される時刻の各瞬間毎に結像面に形成される
マスクパターンの像の光振幅ではなく光強度が順次重ね
合わされていくので、レーザのコヒーレンスに起因する
干渉性ノイズが低減されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上記従来技術は走査ミラー３，６が走査する時
の振動により高精度な露光が困難になること、レーザと
し°てエキシマレーザを用いる時、このようなパルスレ
ーザのレーザパルスの照射タイミングと走査ミラーの走
査位置の同期が必要となり装置が大型化すること、また
、エキシマレーザではレーザパルスの出力エネルギーの
変動が大きく、この変動により瞳面上の照射エネルギー
分布が一様でなくなる問題があった。
本発明の目的は、レーザ光を機械的に走査することなく
レーザのコヒーレンスに起因する干渉性ノイズが低減さ
れた高精度な露光を実現する装置を提供することにある
。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明のコヒーレント制御
露光装置では、レーザと、レーザからの光をレンズアレ
イあるいはレンズをマトリックス状に配置したインテグ
レータと、インテグレータからの出射光をマスク上に照
射させるコンデンサレンズと、マスク上のパターンを結
像させる投影レンズを用いる露光装置において、レーザ
からの出力光を分岐素子に入射し、該分岐素子は所定の
異なる反射率で分割された部分からなる第１の反射板と
第１の反射板を反射した光を第１の反射板にもどしかつ
第１の反射板の異なる反射率の分割部分に光が入射する
ようにした第２の反射板からなり、光が第１の反射板と
第２の反射板を１往復する距離がコヒーレンス長より長
くするように保持し、かつ第１の反射板の分割部分から
出射するそれぞれの分岐光が該インテグレータのそれぞ
れの対応するレンズ部分に入射させることを特徴とする
。また、上記分岐素子の第１の反射板の相隣り合うｉ番
目の反射率をＲ１（ｉｌ）番目の反射率をＲｉ−１とし
、第２の反射板の反射率をＲとすると、Ｒｉ−１＝１／
｛１＋Ｒ（１−Ｒｉ））の関係が成り立つように分岐素
子の反射率分布を設定すると、分岐素子から出力される
分岐光の光強度は等しくすることが可能となる。
〔作用〕
本発明の原理を第３図〜第６図を用いて説明する。第３
図は本発明で用いる分岐素子１６の動作を説明するため
の図を示す。エキシマレーザ等のレーザからのレーザ光
１５が分岐素子１６に光強度１で入射する場合を示して
いる０分岐素子１６は２枚の平行平板１６−１．１６−
２からなっている。第１の反射板としての平板１６−１
は石英ガラス等の基板上に作られたＮ個の分割部分から
での平板１６−２は石英ガラス上に反射率Ｒの材料がコ
ーティングされている。２枚の反射板を第３図に示すよ
うに第１の反射板の各分割部分から１本のレーザ光が分
岐されて出力されるように構成すると、Ｎ個ある分割部
分からの分岐光は図に示すように、１−Ｒ工、　ＲｉＲ
（Ｉ　　Ｒ２）　−ＲｌＲ，Ｒ”　（１−Ｒ３）、・・
・・・・・・・。
対重は次のように求められる。ｉ番目の分割部分から出
射する分岐光の光強度とｉ−１番目の分割部分から出射
する分岐光の光強度とが等しい条件は Ｒ１Ｒ２・−Ｒｉ−１Ｒ’−１（１−Ｒυ”−−−’Ｉ
ｈＲ２−ｆｈ−ｚＲ’−２（１−Ｒｉ−□）から次式の
ように求まる。
Ｒ＝１＝１／｛１＋Ｒ（１−Ｒｉ）） 分岐素子の光利用効率が高いためには、第２の反射板の
反射率Ｒは１００％すなわちＲ＝１に近いことが望まし
い。また、Ｎ分岐を得る分岐素子の場合、Ｎ番目の分割
部分のＲＮ＝Ｏであることが望ましい。Ｎ＝８の８分割
部分をもつ分岐素子の場合、それぞれの反射率は上式を
用いて次のように求められる。ただし、Ｒ＝１とする。
Ｒ８＝Ｏ Ｒ，＝０．５ Ｒ，＝０．６６７ Ｒｓ＝０．７５ Ｒ４＝０．８ Ｒ３＝０．８３３ Ｒ２＝＝０．８５７ Ｒ１＝０．８７５ ところで、本発明で用いる分岐素子からの分岐光は後述
するように互いに干渉性が無いことが望ましい。この場
合、第３図で示した２枚の反射板間の距離はそれぞれの
分岐光間の光路差がレーザ光の可干渉距離（コヒーレン
ス長）より長くなるように設定すると実現できる。すな
わち、レーザ光のスペクトルが第４図に示すように中心
波数に。（すなわち、中心波長λ。とすると１／λ。）
を中心として、おおよそ±Δ拡がっている場合、条件を
満たすと互いの分岐光の干渉性を無視することができる
。波長幅Δλ＝±０．００２５ｎｍをもつＫｒＦエキシ
マレーザの場合、中心波長はλ０＝２４８．４ｎｍであ
り、Δ＝　０　、７ｃ＋＋＋−１に対分岐素子からの分
岐光を用いてマスクを照明する光学系を第５図に示す。
分岐光１９のそれぞれはインテグレータとも称されるレ
ンズアレイ１７の対応するレンズに入射する。レンズア
レイ１７は点像列２０を作り、この点像は投影レンズの
入射瞳１０上にコンデンサレンズ８で結像される。
入射瞳上に作られる点像列は前述したように分岐素子を
出射した分岐光のそれぞれが干渉しないように設定しで
あるので非干渉な点像の集合である。
別の見方をすればレンズアレイが作る点像列２０＋互い
に非干渉であるのでマスク９上を照射する照明は干渉性
ノイズのない照明が可能となりマスク９の投影レンズに
よる結像パターンも干渉性ノイズのない良好なものが得
られる。
第５図は１次元に配列した点光源列を発生する場合を示
したが、第６図を示すように分岐素子１６．２０を用い
ると２次元マトリックス状に分岐光２２を発生させ、イ
ンテグレータ２１としてのレンズマトリックス２１を用
いると２次元マトリックス状の点光原列を発生させるこ
とができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。
ＫｒＦエキシマレーザ１４から出射したレーザ光１５は
、第３図で説明した分岐素子１６により一次元方向アレ
イ状に分岐した分岐光１９に変換され、インテグレータ
としてのレンズアレイ１７に入射する。レンズアレイ１
７は点像列２０を作り、コンデンサレンズ８はこの点像
列を投影レンズ１１の瞳面１０に結像するように設定す
る。
１８はミラーである。また、マスク９はコンデンサレン
ズ８の焦点面に配置されると、図に示すようにすべての
分岐光がマスクの同一場所を照明するようになり、均一
な照明が得られる。照明されたマスクパターン１３は、
投影レンズ１１でウェハ１２上の位置１４に結像される
。
第１図においては、分岐素子１６およびイシテグレータ
としてのレンズアレイ１７で一次元方向に配列した点像
列を投影レンズ瞳面に発生させる場合を示したが、第６
図に示したように分岐素子を２個、インテグレータとし
てレンズマトリックス２１を用いると、２次元点像を投
影レンズ瞳面に発生させることが出来る。また第７図で
示すようにエキシマレーザ１４から出射する光の断面光
強度分布は２５で示すような楕円形状をしており、Ｘ方
向の狭い光分右方向は干渉性の良い光特性を持っている
が、Ｘ方向の拡い光分右方向は干渉性の悪いすなわちコ
ヒーレントイの程度の低い光特性を持っている。したが
って、分岐素子１６は干渉性の良い方向すなわちＸ方向
に光を分岐するように設定し、干渉性の悪い方向すなわ
ちＸ方向には光を分岐する分岐素子を用いず、分岐パタ
ーン２６をレンズマトリックス２１からなるインテグレ
ータを入射させると、２次元点像分布が実現できる。こ
の２次元点像分布は分岐素子を一個しか用いなかったが
、Ｘ方向、Ｘ方向ともお互いの点像間の干渉性は減じさ
せてあり、投影レンズと伴に用いても結像パターンの干
渉性ノイズは生じない良好なものとなる。
［発明の効果〕 上記のように、本発明のレーザ光を用いる露光装置は、
レーザ光を機械的に走査することなくレーザのコヒーレ
ンス（干渉性）に起因する干渉性ノイズが低減された高
精度な露光を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のコヒーレント制御露光装置の一実施例
を示す図、第２図は従来のレーザ露光装置を示す図、第
３図は本発明で用いる分岐素子の動作を説明する図、第
４図はレーザのスペクトル分布を示す図、第５図は本発
明の分岐素子とインテグレータ、コンデンサレンズの動
作を説明する図、第６図は２式の分岐素子で２次元光分
岐を説明する図、第７図は本発明の装置の一実施例を示
す図である。 ／９゜ 第２目 ２゛り 第３国 一一一一）−一一一ノ ７／ 第７目 （＝）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、レーザからの光をインテグレータとコンデンサレン
    ズを介してマスク上に照射させ、該マスク上のパターン
    を投影レンズで結像させる露光装置において、上記レー
    ザからの出力光を分岐素子に入射し、該分岐素子は所定
    の異なる反射率で分割された部分からなる第１の反射板
    と第１の反射板を反射した光を第１の反射板にもどしか
    つ第１の反射板の異なる反射率の分割部分に光が入射す
    るようにした第２の反射板からなり、光が第１の反射板
    と第２の反射板を１往復する距離がコヒーレンス長より
    長くなるように保持し、かつ、第１の反射板の分割部分
    から出射するそれぞれの分岐光が該インテグレータのそ
    れぞれの対応するレンズ部分に入射させるようにしたこ
    とを特徴とするコヒーレント制御露光装置。 ２、上記第１の反射板の相隣り合うｉ番目の反射率をＲ
    ＿１、（ｉ−１）番目の反射率をＲ＿ｉ＿−＿１とし、
    上記第２の反射板の反射率をＲとすると、Ｒ＿ｉ＿−＿
    １＝１／｛１＋　Ｒ（１−Ｒ＿１）｝と設定したことを
    特徴とする請求項１記載のコヒーレント制御露光装置。
JP63074293A 1988-03-30 1988-03-30 コヒーレント制御露光装置 Pending JPH01287924A (ja)

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