JPH06349701A - 露光装置 - Google Patents
露光装置Info
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- JPH06349701A JPH06349701A JP5141016A JP14101693A JPH06349701A JP H06349701 A JPH06349701 A JP H06349701A JP 5141016 A JP5141016 A JP 5141016A JP 14101693 A JP14101693 A JP 14101693A JP H06349701 A JPH06349701 A JP H06349701A
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- illumination
- light
- spatial coherence
- reticle
- scanning
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- 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
- G03F7/70075—Homogenization of illumination intensity in the mask plane by using an integrator, e.g. fly's eye lens, facet mirror or glass rod, by using a diffusing optical element or by beam deflection
-
- 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
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 スリットスキャン露光方式で空間コヒーレン
スの高い光を露光光として使用する場合に、スペックル
パターンによる照度むらを小さくする。 【構成】 照明領域１５に対してレチクルＲを走査方向
ＳＲに走査し、照明領域１５と共役な露光領域１６に対
してウエハＷを走査方向ＳＷに走査し、レチクルＲのパ
ターンを逐次ウエハＷ上に露光する。エキシマレーザ光
源１から射出されるレーザビームＬＢ0 の空間コヒーレ
ンスは水平方向（Ｈ方向）に高いため、その水平方向と
照明領域１５の走査方向ＳＲとを共役にして、空間コヒ
ーレンスの高い方を走査方向ＳＲとする。
スの高い光を露光光として使用する場合に、スペックル
パターンによる照度むらを小さくする。 【構成】 照明領域１５に対してレチクルＲを走査方向
ＳＲに走査し、照明領域１５と共役な露光領域１６に対
してウエハＷを走査方向ＳＷに走査し、レチクルＲのパ
ターンを逐次ウエハＷ上に露光する。エキシマレーザ光
源１から射出されるレーザビームＬＢ0 の空間コヒーレ
ンスは水平方向（Ｈ方向）に高いため、その水平方向と
照明領域１５の走査方向ＳＲとを共役にして、空間コヒ
ーレンスの高い方を走査方向ＳＲとする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば露光光で矩形又
は円弧状等の照明領域を照明し、その照明領域に対して
マスク及び感光基板を同期して走査することにより、マ
スク上のパターンを逐次感光基板上に露光する所謂スリ
ットスキャン露光方式の露光装置に関し、特に空間コヒ
ーレンスの高い光を露光光として用いる場合に適用して
好適なものである。
は円弧状等の照明領域を照明し、その照明領域に対して
マスク及び感光基板を同期して走査することにより、マ
スク上のパターンを逐次感光基板上に露光する所謂スリ
ットスキャン露光方式の露光装置に関し、特に空間コヒ
ーレンスの高い光を露光光として用いる場合に適用して
好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体素子、液晶表示素子又
は薄膜磁気ヘッド等をフォトリソグラフィー技術を用い
て製造する際に、フォトマスク又はレチクル（以下、
「レチクル」と総称する）のパターンを投影光学系を介
して、フォトレジスト等が塗布された基板（ウエハ又は
ガラスプレート等）上に露光する投影露光装置が使用さ
れている。斯かる投影露光装置では、露光光を短波長化
して解像度を向上させるために、ＫｒＦエキシマレーザ
若しくはＡｒＦエキシマレーザのようなエキシマレーザ
光、又はアルゴンレーザの高調波のような紫外域のレー
ザ光が露光光として使用されるようになって来ている。
は薄膜磁気ヘッド等をフォトリソグラフィー技術を用い
て製造する際に、フォトマスク又はレチクル（以下、
「レチクル」と総称する）のパターンを投影光学系を介
して、フォトレジスト等が塗布された基板（ウエハ又は
ガラスプレート等）上に露光する投影露光装置が使用さ
れている。斯かる投影露光装置では、露光光を短波長化
して解像度を向上させるために、ＫｒＦエキシマレーザ
若しくはＡｒＦエキシマレーザのようなエキシマレーザ
光、又はアルゴンレーザの高調波のような紫外域のレー
ザ光が露光光として使用されるようになって来ている。
【０００３】ところが、レーザ光は空間コヒーレンス
（可干渉性）が高く、照明光学系を通過する間にスペッ
クルパターンと呼ばれる干渉縞が生じ、これがレチクル
及び基板上での照度むらになるという問題がある。そこ
で、従来の通常のステッパーのような一括露光方式の投
影露光装置で、レーザ光を露光光として使用する場合に
は、スペックルパターンによる照度むらを減少させるた
めに、照明光学系中のフライアイレンズ（オプティカル
・インテグレータ）の前に振動ミラーを配置していた。
そして、１度の露光の間に、そのオプティカル・インテ
グレータに入射するレーザ光をその振動ミラーで走査す
ることによって、レチクル及び基板上に生じるスペック
ルパターン（干渉縞）の位相を変えながら露光を行い、
基板上の各ショット領域内の全面での露光量が均一にな
るようにしていた。この場合、一回の露光の間に、干渉
縞の位相が２π変化するように振動ミラーを振ることに
より、基板上の露光量の分布のコントラストが最小にな
る。
（可干渉性）が高く、照明光学系を通過する間にスペッ
クルパターンと呼ばれる干渉縞が生じ、これがレチクル
及び基板上での照度むらになるという問題がある。そこ
で、従来の通常のステッパーのような一括露光方式の投
影露光装置で、レーザ光を露光光として使用する場合に
は、スペックルパターンによる照度むらを減少させるた
めに、照明光学系中のフライアイレンズ（オプティカル
・インテグレータ）の前に振動ミラーを配置していた。
そして、１度の露光の間に、そのオプティカル・インテ
グレータに入射するレーザ光をその振動ミラーで走査す
ることによって、レチクル及び基板上に生じるスペック
ルパターン（干渉縞）の位相を変えながら露光を行い、
基板上の各ショット領域内の全面での露光量が均一にな
るようにしていた。この場合、一回の露光の間に、干渉
縞の位相が２π変化するように振動ミラーを振ることに
より、基板上の露光量の分布のコントラストが最小にな
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】最近は、半導体素子の
１個のチップサイズが大型化する傾向にあり、投影露光
装置においては、レチクル上のより大きな面積のパター
ンを基板上に露光する大面積化が求められている。斯か
る被転写パターンの大面積化及び投影光学系の露光フィ
ールドの制限に応えるために、例えば矩形、円弧状又は
６角形等の照明領域（これを「スリット状の照明領域」
という）に対してレチクル及び感光性の基板を同期して
走査することにより、レチクル上のパターンを逐次基板
上に露光する所謂スリットスキャン露光方式の投影露光
装置が開発されている。このようなスリットスキャン露
光方式の投影露光装置でも、露光光としてレーザ光のよ
うな空間コヒーレンスの高い光を使用する場合には、ス
ペックルパターンによる照度むらを低減させる必要があ
る。
１個のチップサイズが大型化する傾向にあり、投影露光
装置においては、レチクル上のより大きな面積のパター
ンを基板上に露光する大面積化が求められている。斯か
る被転写パターンの大面積化及び投影光学系の露光フィ
ールドの制限に応えるために、例えば矩形、円弧状又は
６角形等の照明領域（これを「スリット状の照明領域」
という）に対してレチクル及び感光性の基板を同期して
走査することにより、レチクル上のパターンを逐次基板
上に露光する所謂スリットスキャン露光方式の投影露光
装置が開発されている。このようなスリットスキャン露
光方式の投影露光装置でも、露光光としてレーザ光のよ
うな空間コヒーレンスの高い光を使用する場合には、ス
ペックルパターンによる照度むらを低減させる必要があ
る。
【０００５】しかしながら、スリットスキャン露光方式
では、レチクル及び基板が走査されているためスッペク
ルパターンの出現する位相が時間変化する。従って先
ず、レチクル及び基板の走査方向が問題となる。次に一
括露光方式のときに用いた振動ミラーを併用する場合、
その走査方向並びにレチクル及び基板の走査速度に合わ
せて振動ミラーをどのように制御するかが問題になる。
では、レチクル及び基板が走査されているためスッペク
ルパターンの出現する位相が時間変化する。従って先
ず、レチクル及び基板の走査方向が問題となる。次に一
括露光方式のときに用いた振動ミラーを併用する場合、
その走査方向並びにレチクル及び基板の走査速度に合わ
せて振動ミラーをどのように制御するかが問題になる。
【０００６】例えば、図７（ａ）〜（ｄ）はスリット状
の照明領域５１に対してＸ方向（走査方向ＳＲ）にレチ
クルＲを走査する状態を示し、図７（ａ）の状態から図
７（ｄ）の状態にかけて、次第にレチクルＲのパターン
領域ＰＡが相対的に照明領域５１により走査される。従
って、レチクルＲのパターン領域ＰＡではＸ方向に対し
ては実質的に走査が行われているが、Ｘ方向に垂直なＹ
方向（非走査方向）に対しては静止状態であるため、走
査方向と非走査方向とでスペックルパターンの影響が異
なっている。
の照明領域５１に対してＸ方向（走査方向ＳＲ）にレチ
クルＲを走査する状態を示し、図７（ａ）の状態から図
７（ｄ）の状態にかけて、次第にレチクルＲのパターン
領域ＰＡが相対的に照明領域５１により走査される。従
って、レチクルＲのパターン領域ＰＡではＸ方向に対し
ては実質的に走査が行われているが、Ｘ方向に垂直なＹ
方向（非走査方向）に対しては静止状態であるため、走
査方向と非走査方向とでスペックルパターンの影響が異
なっている。
【０００７】本発明は斯かる点に鑑み、スリットスキャ
ン露光方式の露光装置で空間コヒーレンスの高い光を露
光光として使用する場合に、スペックルパターンによる
照度むらをできるだけ小さくすることを目的とする。
ン露光方式の露光装置で空間コヒーレンスの高い光を露
光光として使用する場合に、スペックルパターンによる
照度むらをできるだけ小さくすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による第１の露光
装置は、例えば図１及び図２に示すように、所定の空間
コヒーレンスを有する照明光（ＬＢ0)を発生する光源
（１）と、その照明光で所定形状の照明領域（１５）を
照明する照明光学系（２〜１４）と、照明領域（１５）
に対して相対的に転写用のパターンが形成されたマスク
（Ｒ）及び感光性の基板（Ｗ）を同期して走査する相対
走査手段（３２，３４，３５，ＲＳＴ，ＷＳＴ）とを有
し、マスク（Ｒ）のパターンを逐次基板（Ｗ）上に露光
する露光装置において、照明光（ＬＢ0)の空間コヒーレ
ンスの高い方向（方向Ｈ）を所定形状の照明領域（１
５）とマスク（Ｒ）との相対的な走査方向（方向ＳＲ）
と同一にしたものである。
装置は、例えば図１及び図２に示すように、所定の空間
コヒーレンスを有する照明光（ＬＢ0)を発生する光源
（１）と、その照明光で所定形状の照明領域（１５）を
照明する照明光学系（２〜１４）と、照明領域（１５）
に対して相対的に転写用のパターンが形成されたマスク
（Ｒ）及び感光性の基板（Ｗ）を同期して走査する相対
走査手段（３２，３４，３５，ＲＳＴ，ＷＳＴ）とを有
し、マスク（Ｒ）のパターンを逐次基板（Ｗ）上に露光
する露光装置において、照明光（ＬＢ0)の空間コヒーレ
ンスの高い方向（方向Ｈ）を所定形状の照明領域（１
５）とマスク（Ｒ）との相対的な走査方向（方向ＳＲ）
と同一にしたものである。
【０００９】また、本発明による第２の露光装置は、例
えば図１及び図２に示すように、所定の空間コヒーレン
スを有するパルス光（ＬＢ0)を発生するパルス光源
（１）と、そのパルス光で所定形状の照明領域（１５）
を照明する照明光学系（２〜１４）と、照明領域（１
５）に対して相対的に転写用のパターンが形成されたマ
スク（Ｒ）及び感光性の基板（Ｗ）を同期して走査する
相対走査手段（３２，３４，３５，ＲＳＴ，ＷＳＴ）と
を有し、マスク（Ｒ）のパターンを逐次基板（Ｗ）上に
露光する露光装置において、所定形状の照明領域（１
５）とマスク（Ｒ）との相対的な走査速度と、照明領域
（１５）でのそのパルス光のスペックルパターンのその
相対的な走査方向（方向ＳＲ）のピッチとに応じて、照
明領域（１５）でのそのパルス光のスペックルパターン
の位相をそのパルス光毎に変化させる位相可変手段
（８，９）を設けたものである。
えば図１及び図２に示すように、所定の空間コヒーレン
スを有するパルス光（ＬＢ0)を発生するパルス光源
（１）と、そのパルス光で所定形状の照明領域（１５）
を照明する照明光学系（２〜１４）と、照明領域（１
５）に対して相対的に転写用のパターンが形成されたマ
スク（Ｒ）及び感光性の基板（Ｗ）を同期して走査する
相対走査手段（３２，３４，３５，ＲＳＴ，ＷＳＴ）と
を有し、マスク（Ｒ）のパターンを逐次基板（Ｗ）上に
露光する露光装置において、所定形状の照明領域（１
５）とマスク（Ｒ）との相対的な走査速度と、照明領域
（１５）でのそのパルス光のスペックルパターンのその
相対的な走査方向（方向ＳＲ）のピッチとに応じて、照
明領域（１５）でのそのパルス光のスペックルパターン
の位相をそのパルス光毎に変化させる位相可変手段
（８，９）を設けたものである。
【００１０】この場合、そのパルス光の空間コヒーレン
スを検出する空間コヒーレンス検出手段（１７，１８）
と、このように検出されたそのパルス光の空間コヒーレ
ンスに応じて位相可変手段（８，９）の動作を制御する
制御手段（３２）とを設けることが望ましい。
スを検出する空間コヒーレンス検出手段（１７，１８）
と、このように検出されたそのパルス光の空間コヒーレ
ンスに応じて位相可変手段（８，９）の動作を制御する
制御手段（３２）とを設けることが望ましい。
【００１１】
【作用】斯かる本発明の第１の露光装置によれば、予め
照明光（ＬＢ0)の光束に垂直な面内で空間コヒーレンス
（可干渉性の程度）の高い方向を計測しておき、所定形
状の照明領域（１５）においてマスク（Ｒ）との相対的
な走査の方向（ＳＲ方向）に、その空間コヒーレンスの
高い方向を合わせている。従って、例えば図４に示すよ
うに、照明領域（１５）上に形成される照明光によるス
ペックルパターンの走査方向（ＳＲ方向）の照度分布
は、分布曲線４０のように所定ピッチで比較的大きい振
幅で変動する。また、その照明領域（１５）上のスペッ
クルパターンの非走査方向（Ｙ方向）の照度分布は、分
布曲線４１のように比較的平坦である。この場合、走査
方向ではマスク（Ｒ）上の各点の照度分布は、それぞれ
分布曲線４０のように変化して、実質的に振動ミラーで
走査した場合と同様になるため、照度むらは少ない。ま
た、非走査方向ではもともと照度むらは少ないため、マ
スク（Ｒ）及び基板（Ｗ）の全面で照度むらが少なくな
る。
照明光（ＬＢ0)の光束に垂直な面内で空間コヒーレンス
（可干渉性の程度）の高い方向を計測しておき、所定形
状の照明領域（１５）においてマスク（Ｒ）との相対的
な走査の方向（ＳＲ方向）に、その空間コヒーレンスの
高い方向を合わせている。従って、例えば図４に示すよ
うに、照明領域（１５）上に形成される照明光によるス
ペックルパターンの走査方向（ＳＲ方向）の照度分布
は、分布曲線４０のように所定ピッチで比較的大きい振
幅で変動する。また、その照明領域（１５）上のスペッ
クルパターンの非走査方向（Ｙ方向）の照度分布は、分
布曲線４１のように比較的平坦である。この場合、走査
方向ではマスク（Ｒ）上の各点の照度分布は、それぞれ
分布曲線４０のように変化して、実質的に振動ミラーで
走査した場合と同様になるため、照度むらは少ない。ま
た、非走査方向ではもともと照度むらは少ないため、マ
スク（Ｒ）及び基板（Ｗ）の全面で照度むらが少なくな
る。
【００１２】また、本発明の第２の露光装置によれば、
照明光としてパルス光が使用されている。パルス光が例
えば遠紫外域のエキシマレーザ光（波長が例えば２４８
ｎｍ）である場合、光学系での色収差を消すことが容易
ではないため、パルス光源（１）では回折格子及びスリ
ット等を使用することによりスペクトル線幅を狭帯化し
たパルス光を発生する。そのため、図１において、光源
（１）から射出されるパルス光（ＬＢ0)は、水平方向
（Ｈ方向）で空間コヒーレンスが高く且つビーム幅が狭
くなっているが、垂直方向（Ｖ方向）では空間コヒーレ
ンスが低く且つビーム幅が広くなっている。従って、本
発明では光源（１）から射出されるパルス光（ＬＢ0)の
水平方向を、マスク（Ｒ）上のスリット状の照明領域
（１５）の走査方向に設定する。
照明光としてパルス光が使用されている。パルス光が例
えば遠紫外域のエキシマレーザ光（波長が例えば２４８
ｎｍ）である場合、光学系での色収差を消すことが容易
ではないため、パルス光源（１）では回折格子及びスリ
ット等を使用することによりスペクトル線幅を狭帯化し
たパルス光を発生する。そのため、図１において、光源
（１）から射出されるパルス光（ＬＢ0)は、水平方向
（Ｈ方向）で空間コヒーレンスが高く且つビーム幅が狭
くなっているが、垂直方向（Ｖ方向）では空間コヒーレ
ンスが低く且つビーム幅が広くなっている。従って、本
発明では光源（１）から射出されるパルス光（ＬＢ0)の
水平方向を、マスク（Ｒ）上のスリット状の照明領域
（１５）の走査方向に設定する。
【００１３】この場合、そのパルス光（ＬＢ0)の水平方
向の幅と垂直方向の幅との比は、一般に通常のスリット
状の照明領域（１５）の走査方向の幅と非走査方向の幅
との比よりも小さいため、例えば図３に示すような、２
枚のシリンドリカルレンズ３８及び３９を用いて、その
パルス光（ＬＢ0)の水平方向の幅を広げる必要がある。
このとき、入射するパルス光（ＬＢ0)の拡がり角を
θ1 、前段のシリンドリカルレンズ３８の焦点距離をｆ
1 、後段のシリンドリカルレンズ３９の焦点距離をｆ2
とすると、シリンドリカルレンズ３９から射出されるパ
ルス光（ＬＢ）の拡がり角θ2 は、次のようになる。
向の幅と垂直方向の幅との比は、一般に通常のスリット
状の照明領域（１５）の走査方向の幅と非走査方向の幅
との比よりも小さいため、例えば図３に示すような、２
枚のシリンドリカルレンズ３８及び３９を用いて、その
パルス光（ＬＢ0)の水平方向の幅を広げる必要がある。
このとき、入射するパルス光（ＬＢ0)の拡がり角を
θ1 、前段のシリンドリカルレンズ３８の焦点距離をｆ
1 、後段のシリンドリカルレンズ３９の焦点距離をｆ2
とすると、シリンドリカルレンズ３９から射出されるパ
ルス光（ＬＢ）の拡がり角θ2 は、次のようになる。
【００１４】θ2 ＝（ｆ1 ／ｆ2 ）θ1 （１） 従って、水平方向のビーム幅を拡げるために、ｆ1 ＜ｆ
2 とすると、次のようになり、射出されるパルス光（Ｌ
Ｂ）の拡がり角θ2 は小さくなる。 θ1 ＞θ2 （２） 従って、ビーム幅を水平方向に拡げると、図４に示すよ
うに照明領域（１５）の走査方向（ＳＲ方向）での空間
コヒーレンスは更に高くなる。そのため、走査方向には
コントラストの高いスペックルパターンが形成される。
これに対して非走査方向のスペックルパターンのコント
ラストは低いため、非走査方向では照度むらは少ない。
2 とすると、次のようになり、射出されるパルス光（Ｌ
Ｂ）の拡がり角θ2 は小さくなる。 θ1 ＞θ2 （２） 従って、ビーム幅を水平方向に拡げると、図４に示すよ
うに照明領域（１５）の走査方向（ＳＲ方向）での空間
コヒーレンスは更に高くなる。そのため、走査方向には
コントラストの高いスペックルパターンが形成される。
これに対して非走査方向のスペックルパターンのコント
ラストは低いため、非走査方向では照度むらは少ない。
【００１５】その照明領域（１５）の走査方向の照度分
布は例えば図５（ａ）の分布曲線４０のようになる。マ
スク及び基板の走査方向をこの方向に選べば、走査によ
る位相ずれによって図５（ｂ）のように様々な位相の波
の畳重になるので、積算効果によってスペックルの軽減
が見込まれる。但し、何等かの制御を行わない場合、走
査速度によっては、パルス発光のタイミングとスペック
ルパターンの位相がほぼ一致する形になり、マスク
（Ｒ）上の或る照射点では、例えば図５（ａ）の位置４
０Ｃ，４０Ｆ，…の順に露光が行われ、別の照射点では
位置４０Ｂ，４０Ｅ，…の順に露光が行われて、積算効
果が見込めず、照度むらが軽減されない可能性もある。
これを避けるために、図５（ａ）の位置４０Ｃ，４０
Ｆ，４０Ｉで、パルス発光が行われるような走査速度の
ときは、振動ミラーを走査させて、位置４０Ｆで発光す
るときはδＡ、位置４０Ｉで発光するときはδＢだけ横
ずれさせるような走査制御をする。
布は例えば図５（ａ）の分布曲線４０のようになる。マ
スク及び基板の走査方向をこの方向に選べば、走査によ
る位相ずれによって図５（ｂ）のように様々な位相の波
の畳重になるので、積算効果によってスペックルの軽減
が見込まれる。但し、何等かの制御を行わない場合、走
査速度によっては、パルス発光のタイミングとスペック
ルパターンの位相がほぼ一致する形になり、マスク
（Ｒ）上の或る照射点では、例えば図５（ａ）の位置４
０Ｃ，４０Ｆ，…の順に露光が行われ、別の照射点では
位置４０Ｂ，４０Ｅ，…の順に露光が行われて、積算効
果が見込めず、照度むらが軽減されない可能性もある。
これを避けるために、図５（ａ）の位置４０Ｃ，４０
Ｆ，４０Ｉで、パルス発光が行われるような走査速度の
ときは、振動ミラーを走査させて、位置４０Ｆで発光す
るときはδＡ、位置４０Ｉで発光するときはδＢだけ横
ずれさせるような走査制御をする。
【００１６】これによりマスク（Ｒ）上の各照射点は、
図５（ｂ）の分布曲線４０，４２，４３という、パルス
数に応じて等分されて、異なる位相のスッペクルパター
ンをもつ照度で露光されるため、積算露光量は平均化さ
れ、マスク（Ｒ）上の走査方向での照度むらは低減され
る。即ち、マスク（Ｒ）上の任意の照射点において、
ｎ，ｍを整数として、パルス発光毎に分布曲線４０上の
走査方向の位相が０，２ｍπ＋（２π／ｎ），４ｍπ＋
（４π／ｎ），６ｍπ＋（６π／ｎ），・・・，２（ｎ
−１）ｍπ＋２（ｎ−１）π／ｎ，・・・となるよう
に、位相可変手段（８，９）の動作を制御することによ
り、走査方向の照度むらが低減される。
図５（ｂ）の分布曲線４０，４２，４３という、パルス
数に応じて等分されて、異なる位相のスッペクルパター
ンをもつ照度で露光されるため、積算露光量は平均化さ
れ、マスク（Ｒ）上の走査方向での照度むらは低減され
る。即ち、マスク（Ｒ）上の任意の照射点において、
ｎ，ｍを整数として、パルス発光毎に分布曲線４０上の
走査方向の位相が０，２ｍπ＋（２π／ｎ），４ｍπ＋
（４π／ｎ），６ｍπ＋（６π／ｎ），・・・，２（ｎ
−１）ｍπ＋２（ｎ−１）π／ｎ，・・・となるよう
に、位相可変手段（８，９）の動作を制御することによ
り、走査方向の照度むらが低減される。
【００１７】また、そのパルス光の空間コヒーレンスを
検出する空間コヒーレンス検出手段（１７，１８）と、
このように検出されたそのパルス光の空間コヒーレンス
に応じて位相可変手段（８，９）の動作を制御する制御
手段（３２）とを設けた場合には、検出された空間コヒ
ーレンスに応じて、マスク（Ｒ）及び基板（Ｗ）上での
スペックルパターンに起因する照度むらが最小になるよ
うに、位相可変手段（８，９）の動作を制御する。
検出する空間コヒーレンス検出手段（１７，１８）と、
このように検出されたそのパルス光の空間コヒーレンス
に応じて位相可変手段（８，９）の動作を制御する制御
手段（３２）とを設けた場合には、検出された空間コヒ
ーレンスに応じて、マスク（Ｒ）及び基板（Ｗ）上での
スペックルパターンに起因する照度むらが最小になるよ
うに、位相可変手段（８，９）の動作を制御する。
【００１８】
【実施例】以下、本発明による露光装置の一実施例につ
き図面を参照して説明する。本実施例は、露光光の光源
としてパルス発振型のレーザ光源を使用したスリットス
キャン露光方式の投影露光装置に本発明を適用したもの
である。図１は本例の投影露光装置の光学系を示し、こ
の図１において、エキシマレーザ光源１から射出された
遠紫外域（波長は例えば２４８ｎｍ）のレーザビームＬ
Ｂ0 は、紫外用反射ミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３及びＭ４を
介してシリンドリカルレンズを含むビーム整形光学系２
に入射する。エキシマレーザ光源１から射出されたレー
ザビームＬＢ0 の断面形状は、水平方向（Ｈ方向）の幅
が垂直方向（Ｖ方向）の幅よりかなり狭い細長い矩形で
あり、ビーム整形光学系２では、レーザビームＬＢ0 の
水平方向の幅を拡げ、後述のスリット状の照明領域１５
の縦横比とほぼ同じ縦横比の断面形状のレーザビームＬ
Ｂを射出する。
き図面を参照して説明する。本実施例は、露光光の光源
としてパルス発振型のレーザ光源を使用したスリットス
キャン露光方式の投影露光装置に本発明を適用したもの
である。図１は本例の投影露光装置の光学系を示し、こ
の図１において、エキシマレーザ光源１から射出された
遠紫外域（波長は例えば２４８ｎｍ）のレーザビームＬ
Ｂ0 は、紫外用反射ミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３及びＭ４を
介してシリンドリカルレンズを含むビーム整形光学系２
に入射する。エキシマレーザ光源１から射出されたレー
ザビームＬＢ0 の断面形状は、水平方向（Ｈ方向）の幅
が垂直方向（Ｖ方向）の幅よりかなり狭い細長い矩形で
あり、ビーム整形光学系２では、レーザビームＬＢ0 の
水平方向の幅を拡げ、後述のスリット状の照明領域１５
の縦横比とほぼ同じ縦横比の断面形状のレーザビームＬ
Ｂを射出する。
【００１９】図３は、ビーム整形光学系２の構成を示
し、この図３に示すように、入射するレーザビームＬＢ
0 は、焦点距離ｆ1 のシリンドリカルレンズ３８及び焦
点距離ｆ2(ｆ2 ＞ｆ1)のシリンドリカルレンズ３９を経
て、断面形状の水平方向の幅がｆ2/ｆ1 倍に拡大され
る。入射するレーザビームＬＢ０ の拡がり角をθ1 と
すると、射出されるレーザビームＬＢの拡がり角θ
2 は、拡がり角θ1 のｆ1/ｆ2に減少している。一般
に、光束の空間コヒーレンスは拡がり角が小さい程高い
ため、射出されるレーザビームＬＢの水平方向（Ｈ方
向）の空間コヒーレンスは、入射するレーザビームＬＢ
0 よりも高められている。
し、この図３に示すように、入射するレーザビームＬＢ
0 は、焦点距離ｆ1 のシリンドリカルレンズ３８及び焦
点距離ｆ2(ｆ2 ＞ｆ1)のシリンドリカルレンズ３９を経
て、断面形状の水平方向の幅がｆ2/ｆ1 倍に拡大され
る。入射するレーザビームＬＢ０ の拡がり角をθ1 と
すると、射出されるレーザビームＬＢの拡がり角θ
2 は、拡がり角θ1 のｆ1/ｆ2に減少している。一般
に、光束の空間コヒーレンスは拡がり角が小さい程高い
ため、射出されるレーザビームＬＢの水平方向（Ｈ方
向）の空間コヒーレンスは、入射するレーザビームＬＢ
0 よりも高められている。
【００２０】図１に戻り、ビーム整形光学系２から射出
されたレーザビームＬＢは、紫外用反射ミラーＭ５で折
り曲げられてビームエクスパンダー（又はズームレン
ズ）３に入射し、所定の断面寸法にまで断面形状が拡大
される。ビームエクスパンダー３から射出された平行な
レーザビームＬＢは、偏光手段としての水晶プリズム４
に入射し、２つの直交する偏光成分に分離される。この
ように分離された２つの偏光成分は、光路補正用の石英
ガラスプリズム５に入射し、ビームの進行方向が補正さ
れる。その後、２つの偏光成分のレーザビームは、１段
目のフライアイレンズ６及びリレーレンズ７を経て、振
動ミラー８で折り曲げられる。振動ミラー８は駆動装置
９により、水平面上の所定の角度範囲内でレーザビーム
を適切な制御方法で走査する。
されたレーザビームＬＢは、紫外用反射ミラーＭ５で折
り曲げられてビームエクスパンダー（又はズームレン
ズ）３に入射し、所定の断面寸法にまで断面形状が拡大
される。ビームエクスパンダー３から射出された平行な
レーザビームＬＢは、偏光手段としての水晶プリズム４
に入射し、２つの直交する偏光成分に分離される。この
ように分離された２つの偏光成分は、光路補正用の石英
ガラスプリズム５に入射し、ビームの進行方向が補正さ
れる。その後、２つの偏光成分のレーザビームは、１段
目のフライアイレンズ６及びリレーレンズ７を経て、振
動ミラー８で折り曲げられる。振動ミラー８は駆動装置
９により、水平面上の所定の角度範囲内でレーザビーム
を適切な制御方法で走査する。
【００２１】振動ミラー８で走査されるレーザビーム
が、リレーレンズ１０を経て２段目のフライアイレンズ
１１に入射し、その射出側の焦点面に多数の３次光源
（スポット光）が結像され、これら多数の３次光源から
のレーザビームが、更に集光レンズ１２によって集光さ
れミラー１３で曲り折げられて、メインコンデンサーレ
ンズ１４に入射する。多数の３次光源からのレーザビー
ムはメインコンデンサーレンズ１４によって、レチクル
Ｒ上の短辺方向の幅がＤの長方形の照明領域１５に重量
して照射される。その照明領域１５内のパターン像が投
影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の長方形の露光領域１
６内に結像投影される。
が、リレーレンズ１０を経て２段目のフライアイレンズ
１１に入射し、その射出側の焦点面に多数の３次光源
（スポット光）が結像され、これら多数の３次光源から
のレーザビームが、更に集光レンズ１２によって集光さ
れミラー１３で曲り折げられて、メインコンデンサーレ
ンズ１４に入射する。多数の３次光源からのレーザビー
ムはメインコンデンサーレンズ１４によって、レチクル
Ｒ上の短辺方向の幅がＤの長方形の照明領域１５に重量
して照射される。その照明領域１５内のパターン像が投
影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の長方形の露光領域１
６内に結像投影される。
【００２２】この場合、投影光学系ＰＬの光軸に平行に
Ｚ軸を取り、その光軸に垂直なＸＹ平面内のＸ軸を長方
形の照明領域１５の短辺方向に取る。そして、本例で
は、投影光学系ＰＬの投影倍率をβとして、照明領域１
５に対してレチクルＲをＸ方向（これを「走査方向Ｓ
Ｒ」とする）に速度Ｖで走査するのと同期して、ウエハ
Ｗを−Ｘ方向（これを「走査方向ＳＷ」とする）に速度
β・Ｖで走査することにより、レチクルＲのパターン領
域ＰＡ内の回路パターン像が逐次ウエハＷのショット領
域に投影露光される。
Ｚ軸を取り、その光軸に垂直なＸＹ平面内のＸ軸を長方
形の照明領域１５の短辺方向に取る。そして、本例で
は、投影光学系ＰＬの投影倍率をβとして、照明領域１
５に対してレチクルＲをＸ方向（これを「走査方向Ｓ
Ｒ」とする）に速度Ｖで走査するのと同期して、ウエハ
Ｗを−Ｘ方向（これを「走査方向ＳＷ」とする）に速度
β・Ｖで走査することにより、レチクルＲのパターン領
域ＰＡ内の回路パターン像が逐次ウエハＷのショット領
域に投影露光される。
【００２３】図１において、エキシマレーザ光の空間コ
ヒーレンスを調べるために、集光レンズＬ１を紫外用反
射ミラーＭ５の後ろに設置し、紫外用反射ミラーＭ５で
の漏れ光を集光レンズＬ１の後側焦点位置に集光させ、
その焦点位置に設置したＣＣＤよりなる２次元撮像素子
１７で２次元的に分布する漏れ光を受光する。そして、
２次元撮像素子１７からの撮像信号を画像処理系１８で
処理することで、レーザビームの発散角を測定するよう
にした。レーザビームの発散角は空間コヒーレンスに対
して反比例の関係にあるため、その測定した発散角によ
り、照明領域１５上での走査方向ＳＲ及び非走査方向の
空間コヒーレンスを算出することができる。
ヒーレンスを調べるために、集光レンズＬ１を紫外用反
射ミラーＭ５の後ろに設置し、紫外用反射ミラーＭ５で
の漏れ光を集光レンズＬ１の後側焦点位置に集光させ、
その焦点位置に設置したＣＣＤよりなる２次元撮像素子
１７で２次元的に分布する漏れ光を受光する。そして、
２次元撮像素子１７からの撮像信号を画像処理系１８で
処理することで、レーザビームの発散角を測定するよう
にした。レーザビームの発散角は空間コヒーレンスに対
して反比例の関係にあるため、その測定した発散角によ
り、照明領域１５上での走査方向ＳＲ及び非走査方向の
空間コヒーレンスを算出することができる。
【００２４】図２は、図１の投影露光装置の制御系を示
し、この図２において、エキシマレーザ光源１内には、
レーザ発振の媒体となるガスや発振トリガ用の電極を封
入したレーザチューブ２１、共振器を構成する所定の反
射率（１００％未満）を持ったフロントミラー２２、そ
の共振器のリアミラー２３、波長選択用の開口板２９、
波長選択及び波長狭帯化用のプリズム２４、及び反射型
回折格子２５等が、光学素子として設けられている。更
に、エキシマレーザ光源１には、レーザチューブ２１内
の電極に高電圧を印加して発振を行わせるための発振制
御部２６、発振されるレーザビームの絶対波長を常に一
定にするために、回折格子２５の傾斜角を調整する波長
調整駆動部２７、及びリアミラー２３の傾きを調整する
ための駆動部２８等が設けられている。
し、この図２において、エキシマレーザ光源１内には、
レーザ発振の媒体となるガスや発振トリガ用の電極を封
入したレーザチューブ２１、共振器を構成する所定の反
射率（１００％未満）を持ったフロントミラー２２、そ
の共振器のリアミラー２３、波長選択用の開口板２９、
波長選択及び波長狭帯化用のプリズム２４、及び反射型
回折格子２５等が、光学素子として設けられている。更
に、エキシマレーザ光源１には、レーザチューブ２１内
の電極に高電圧を印加して発振を行わせるための発振制
御部２６、発振されるレーザビームの絶対波長を常に一
定にするために、回折格子２５の傾斜角を調整する波長
調整駆動部２７、及びリアミラー２３の傾きを調整する
ための駆動部２８等が設けられている。
【００２５】また、フロントミラー２２から射出された
レーザビームの一部を、ビームスプリッター３０を介し
て波長検出器（分光器等）３に導き、波長検出器３１で
レーザビームの波長を検出し、検出した波長を波長調整
駆動部２７に伝達する。波長調整駆動部２７は、波長検
出器３１で検出された波長に応じて、予め定められた絶
対波長との差が規格内になるように回折格子２５の傾斜
角を変化させる。また、２次元撮像素子１７からの撮像
信号を画像処理系１８で処理して検知されるビーム発散
角に応じた信号（具体的には、２次元撮像素子１７上に
作られたビームスポットの大きさに応じた信号）は、エ
キシマレーザ光源１のリアミラー２３の駆動部２８へフ
ィードバックされると共に、装置全体の動作を制御する
主制御装置３２へも送られる。駆動部２８は予め定めら
れた値に対して実測されたビームの発散角の値が、許容
範囲以上に外れているときは、リアミラー２３の傾斜角
を変化させる。
レーザビームの一部を、ビームスプリッター３０を介し
て波長検出器（分光器等）３に導き、波長検出器３１で
レーザビームの波長を検出し、検出した波長を波長調整
駆動部２７に伝達する。波長調整駆動部２７は、波長検
出器３１で検出された波長に応じて、予め定められた絶
対波長との差が規格内になるように回折格子２５の傾斜
角を変化させる。また、２次元撮像素子１７からの撮像
信号を画像処理系１８で処理して検知されるビーム発散
角に応じた信号（具体的には、２次元撮像素子１７上に
作られたビームスポットの大きさに応じた信号）は、エ
キシマレーザ光源１のリアミラー２３の駆動部２８へフ
ィードバックされると共に、装置全体の動作を制御する
主制御装置３２へも送られる。駆動部２８は予め定めら
れた値に対して実測されたビームの発散角の値が、許容
範囲以上に外れているときは、リアミラー２３の傾斜角
を変化させる。
【００２６】また、図１のレチクルＲの位置決め及び走
査は図２のレチクルステージＲＳＴによって行われ、ウ
エハＷの位置決め及び走査は図２のウエハステージＷＳ
Ｔによって行われる。レチクルステージＲＳＴは、１チ
ップのパターンが描かれたレチクルＲの照射範囲を順次
変えるために、レチクルＲの走査を行う。ウエハステー
ジＷＳＴは、ウエハＷ上の複数のショット領域の夫々に
対してレチクルＲのパターン像が露光されるように、Ｘ
方向及びＹ方向にステップ・アンド・リピート方式でウ
エハＷを移動させる機能と、レチクルＲの照射範囲に応
じてレチクルＲの走査に同期してウエハＷを走査する機
能とを合わせ持つ。
査は図２のレチクルステージＲＳＴによって行われ、ウ
エハＷの位置決め及び走査は図２のウエハステージＷＳ
Ｔによって行われる。レチクルステージＲＳＴは、１チ
ップのパターンが描かれたレチクルＲの照射範囲を順次
変えるために、レチクルＲの走査を行う。ウエハステー
ジＷＳＴは、ウエハＷ上の複数のショット領域の夫々に
対してレチクルＲのパターン像が露光されるように、Ｘ
方向及びＹ方向にステップ・アンド・リピート方式でウ
エハＷを移動させる機能と、レチクルＲの照射範囲に応
じてレチクルＲの走査に同期してウエハＷを走査する機
能とを合わせ持つ。
【００２７】主制御装置３２は、発振制御部２６を介し
てエキシマレーザ光源１の発振を制御し、ウエハステー
ジ制御系３４及びレチクルステージ制御系３５を介して
それぞれウエハステージＷＳＴ及びレチクルステージＲ
ＳＴの動作を制御する。そして、主制御装置３２は、駆
動装置９を介して振動ミラー８の振動の振幅及び周期等
を制御する。また、主制御装置３２には、入力装置とし
てのキーボード３６、座標入力装置（所謂マウス）３７
や出力装置としての表示部（ＣＲＴディスプレイ、メー
タ等）３３等が接続されている。キーボード３６及び座
標入力装置３７は、或るウエハの露光処理にあたって１
ショット領域当り何パルスで露光するかを予め指定する
ことの他に、種々のシーケンス設定やパラメータ設定の
ために使われる。
てエキシマレーザ光源１の発振を制御し、ウエハステー
ジ制御系３４及びレチクルステージ制御系３５を介して
それぞれウエハステージＷＳＴ及びレチクルステージＲ
ＳＴの動作を制御する。そして、主制御装置３２は、駆
動装置９を介して振動ミラー８の振動の振幅及び周期等
を制御する。また、主制御装置３２には、入力装置とし
てのキーボード３６、座標入力装置（所謂マウス）３７
や出力装置としての表示部（ＣＲＴディスプレイ、メー
タ等）３３等が接続されている。キーボード３６及び座
標入力装置３７は、或るウエハの露光処理にあたって１
ショット領域当り何パルスで露光するかを予め指定する
ことの他に、種々のシーケンス設定やパラメータ設定の
ために使われる。
【００２８】また、主制御装置３２は、予備発振中のエ
キシマレーザ光源１からのレーザビームのビーム発散角
の情報を画像処理系１８から受け取り、スループットを
下げないで、スペックルパターンを最も小さくするよう
に最適化された発振周波数、及びウエハＷ上の１つのシ
ョット領域に照射されるレーザビームのパルス数を決定
して、発振制御部２６に指令を発する。並行して主制御
装置３２は、振動ミラー８の振動周期、振幅、及び位相
を決定して駆動装置９に指令を発すると共に、レチクル
ステージ制御系３５およびウエハステージ制御系３４に
は、最適な走査速度を決定して指令を出す。
キシマレーザ光源１からのレーザビームのビーム発散角
の情報を画像処理系１８から受け取り、スループットを
下げないで、スペックルパターンを最も小さくするよう
に最適化された発振周波数、及びウエハＷ上の１つのシ
ョット領域に照射されるレーザビームのパルス数を決定
して、発振制御部２６に指令を発する。並行して主制御
装置３２は、振動ミラー８の振動周期、振幅、及び位相
を決定して駆動装置９に指令を発すると共に、レチクル
ステージ制御系３５およびウエハステージ制御系３４に
は、最適な走査速度を決定して指令を出す。
【００２９】次に、本例でレチクルＲ及びウエハＷ上の
照度むらを低減させるための構成につき説明する。先
ず、本例では、図１においてエキシマレーザ光源１から
射出されるレーザビームＬＢ0 の空間コヒーレンスは水
平方向（Ｈ方向）に高くなっている。そこで、そのレー
ザビームＬＢ0 の空間コヒーレンスの高い方向が照明領
域１５の短辺方向、即ち走査方向ＳＲになるように、照
明光学系を構成する。これにより、レチクルＲ上の照明
領域１５上に形成されるレーザビームのスペックルパタ
ーンは、走査方向ＳＲのコントラストが高く、非走査方
向（Ｙ方向）のコントラストが低くなっている。
照度むらを低減させるための構成につき説明する。先
ず、本例では、図１においてエキシマレーザ光源１から
射出されるレーザビームＬＢ0 の空間コヒーレンスは水
平方向（Ｈ方向）に高くなっている。そこで、そのレー
ザビームＬＢ0 の空間コヒーレンスの高い方向が照明領
域１５の短辺方向、即ち走査方向ＳＲになるように、照
明光学系を構成する。これにより、レチクルＲ上の照明
領域１５上に形成されるレーザビームのスペックルパタ
ーンは、走査方向ＳＲのコントラストが高く、非走査方
向（Ｙ方向）のコントラストが低くなっている。
【００３０】図１のレチクルＲ上及びウエハＷ上に生成
されるスペックルパターンには、フライアイレンズ６及
び１１のレンズエレメントの配列に対応した周期的な成
分が含まれており、この干渉パターンのコントラスト
は、レチクルＲ上のＸ方向に高くなる。本例では、スペ
ックルパターンのコントラストを低減させるために、レ
ーザビームＬＢを、偏光手段としての水晶プリズム４に
より所定の角度をなす２つの偏光成分のレーザビームに
分離してレチクルＲを照明している。その２つの偏光成
分の内の、第１の偏光成分のレーザビームによる照明領
域１５の走査方向（Ｘ方向）の照度分布Ｉ（Ｘ）（相対
値）は、図６（ａ）の分布曲線４０のように、所定ピッ
チで周期的に変化している。これに対して、第２の偏光
成分のレーザビームによる照度分布Ｉ（Ｘ）は、分布曲
線４４で示すように分布曲線４０に対してＸ方向に半ピ
ッチだけずれている。これにより全体の照度分布Ｉ
（Ｘ）は、図６（ｂ）の分布曲線４５となり、照度分布
の変動の振幅は低減される。
されるスペックルパターンには、フライアイレンズ６及
び１１のレンズエレメントの配列に対応した周期的な成
分が含まれており、この干渉パターンのコントラスト
は、レチクルＲ上のＸ方向に高くなる。本例では、スペ
ックルパターンのコントラストを低減させるために、レ
ーザビームＬＢを、偏光手段としての水晶プリズム４に
より所定の角度をなす２つの偏光成分のレーザビームに
分離してレチクルＲを照明している。その２つの偏光成
分の内の、第１の偏光成分のレーザビームによる照明領
域１５の走査方向（Ｘ方向）の照度分布Ｉ（Ｘ）（相対
値）は、図６（ａ）の分布曲線４０のように、所定ピッ
チで周期的に変化している。これに対して、第２の偏光
成分のレーザビームによる照度分布Ｉ（Ｘ）は、分布曲
線４４で示すように分布曲線４０に対してＸ方向に半ピ
ッチだけずれている。これにより全体の照度分布Ｉ
（Ｘ）は、図６（ｂ）の分布曲線４５となり、照度分布
の変動の振幅は低減される。
【００３１】図４は本例のレチクルＲ上の照明領域１５
の照度分布を示し、レチクルＲ上には図４（ａ）に示す
ように走査方向ＳＲ（Ｘ方向）の幅Ｄの照明領域１５が
形成されている。そして、照明領域１５のＸ方向の照度
分布Ｉ（Ｘ）は、図４（ｂ）の分布曲線４０のように所
定ピッチで比較的大きな振幅で変化し、照明領域１５の
Ｙ方向の照度分布Ｉ（Ｙ）は、図４（ｃ）の分布曲線４
１のようにほぼ平坦である。従って、非走査方向である
Ｙ方向での照度むらは小さくなっている。また、本例で
は、Ｘ方向での照度むらを、照明領域１５に対するレチ
クルＲの走査及び図１の振動ミラー８によるレーザビー
ムの走査により解消する。
の照度分布を示し、レチクルＲ上には図４（ａ）に示す
ように走査方向ＳＲ（Ｘ方向）の幅Ｄの照明領域１５が
形成されている。そして、照明領域１５のＸ方向の照度
分布Ｉ（Ｘ）は、図４（ｂ）の分布曲線４０のように所
定ピッチで比較的大きな振幅で変化し、照明領域１５の
Ｙ方向の照度分布Ｉ（Ｙ）は、図４（ｃ）の分布曲線４
１のようにほぼ平坦である。従って、非走査方向である
Ｙ方向での照度むらは小さくなっている。また、本例で
は、Ｘ方向での照度むらを、照明領域１５に対するレチ
クルＲの走査及び図１の振動ミラー８によるレーザビー
ムの走査により解消する。
【００３２】図５（ａ）は、その照明領域１５での１パ
ルス光当りの走査方向（Ｘ方向）の照度分布Ｉ（Ｘ）に
対応する分布曲線４０を示し、原点からＸ座標がＤまで
の領域が図４（ａ）の照明領域１５の内部である。ま
た、照明領域１５に対してレチクルＲがＸ方向に走査さ
れると、レチクルＲ上の各照射点が図５（ａ）（図５
（ｂ）も同様）のＸ軸に沿って移動していくものとす
る。
ルス光当りの走査方向（Ｘ方向）の照度分布Ｉ（Ｘ）に
対応する分布曲線４０を示し、原点からＸ座標がＤまで
の領域が図４（ａ）の照明領域１５の内部である。ま
た、照明領域１５に対してレチクルＲがＸ方向に走査さ
れると、レチクルＲ上の各照射点が図５（ａ）（図５
（ｂ）も同様）のＸ軸に沿って移動していくものとす
る。
【００３３】本例では、パルス発光が行われ、分布曲線
４０のピッチをＰＸ，１パルスのエネルギー密度及びレ
ジスト感度から求められる必要パルス数をｎとすると
き、ｎ回のパルス発光で、０，ＰＸ／ｎ，２ＰＸ／ｎ，
・・・，（ｎ−１）ＰＸ／ｎの各位置にピークを持つ分
布曲線が得られるような走査速度（０，ＰＸ／ｎ，２Ｐ
Ｘ／ｎ，・・・，（ｎ−１）ＰＸ／ｎの順にピークをも
つ分布曲線が出現する必要はない。ｎ回のパルス発光
で、各々の位置にピークを持つ分布曲線が全て得られれ
ばよい。また、ｎが充分に大きくて、ピッチＰＸをｎ／
２，ｎ／３，・・・等分した位置にピークを持つ分布曲
線が得られればよい場合もある。）が、予め決定されて
いる速度（照射領域Ｄを必要パルス数ｎで割ってレーザ
ーの発振周波数ｆを掛けた値Ｖ＝（Ｄ／ｎ）ｆ）と一致
する場合、図１の振動ミラー８を走査させるまでもな
く、レチクルＲ上及びウエハＷ上での照度むらは最も効
率よく軽減される。
４０のピッチをＰＸ，１パルスのエネルギー密度及びレ
ジスト感度から求められる必要パルス数をｎとすると
き、ｎ回のパルス発光で、０，ＰＸ／ｎ，２ＰＸ／ｎ，
・・・，（ｎ−１）ＰＸ／ｎの各位置にピークを持つ分
布曲線が得られるような走査速度（０，ＰＸ／ｎ，２Ｐ
Ｘ／ｎ，・・・，（ｎ−１）ＰＸ／ｎの順にピークをも
つ分布曲線が出現する必要はない。ｎ回のパルス発光
で、各々の位置にピークを持つ分布曲線が全て得られれ
ばよい。また、ｎが充分に大きくて、ピッチＰＸをｎ／
２，ｎ／３，・・・等分した位置にピークを持つ分布曲
線が得られればよい場合もある。）が、予め決定されて
いる速度（照射領域Ｄを必要パルス数ｎで割ってレーザ
ーの発振周波数ｆを掛けた値Ｖ＝（Ｄ／ｎ）ｆ）と一致
する場合、図１の振動ミラー８を走査させるまでもな
く、レチクルＲ上及びウエハＷ上での照度むらは最も効
率よく軽減される。
【００３４】例えば、必要パルス数が３の場合には、１
パルス毎にレチクルＲはＸ方向にＤ／３だけ移動する。
従って、図５（ａ）に示すように、レチクルＲ上の或る
照射点（Ｘ＝０）では、間隔Ｄ／３の位置４０Ａ，４０
Ｅ，４０Ｉ，…の順に露光が行われ、Ｘ方向の露光量分
布を見ると、図５（ｂ）の分布曲線４０，４２，４３の
パルスの重ね合わせとなるため、積算露光量の光量むら
は、極めて小さくなる。レチクルＲが１パルス毎に移動
する距離は、照明領域１５の走査方向の幅Ｄの整数分の
１に予め設定されている。
パルス毎にレチクルＲはＸ方向にＤ／３だけ移動する。
従って、図５（ａ）に示すように、レチクルＲ上の或る
照射点（Ｘ＝０）では、間隔Ｄ／３の位置４０Ａ，４０
Ｅ，４０Ｉ，…の順に露光が行われ、Ｘ方向の露光量分
布を見ると、図５（ｂ）の分布曲線４０，４２，４３の
パルスの重ね合わせとなるため、積算露光量の光量むら
は、極めて小さくなる。レチクルＲが１パルス毎に移動
する距離は、照明領域１５の走査方向の幅Ｄの整数分の
１に予め設定されている。
【００３５】但し、レチクルＲ及びウエハＷの走査速度
は後述のようにウエハＷ上での適正露光量等により決定
されるため、必ずしも前記の条件が満足されない場合が
ある。このような場合には、図１の振動ミラー８を走査
して、０，ＰＸ／ｎ，２ＰＸ／ｎ，・・・，（ｎ−１）
ＰＸ／ｎの位置にピークをもつ分布曲線が得られるよう
にする必要がある。
は後述のようにウエハＷ上での適正露光量等により決定
されるため、必ずしも前記の条件が満足されない場合が
ある。このような場合には、図１の振動ミラー８を走査
して、０，ＰＸ／ｎ，２ＰＸ／ｎ，・・・，（ｎ−１）
ＰＸ／ｎの位置にピークをもつ分布曲線が得られるよう
にする必要がある。
【００３６】具体的に必要パルス数が４の場合には、１
パルス毎にレチクルＲは、Ｘ方向にＤ／４だけ移動す
る。従って、図５（ａ）に示すようにレチクルＲ上の或
る照射点（Ｘ＝０）では、間隔がＤ／４の位置４０Ａ，
４０Ｄ，４０Ｇ，４０Ｋ・・・の順に露光が行われ、別
の或る点、Ｘ＝０の位置からＤ／６だけ離れた点では、
位置４０Ｃ，４０Ｆ，４０Ｉ，４０Ｌの順に露光が行わ
れるため、Ｘ方向の積算露光量の分布は、分布曲線４０
の重ね合わせとなり、光量むらの軽減は全くされない。
そこで振動ミラー８を走査させる。例えば、位置４０Ｆ
での露光のときはＰＸ／４，位置４０ＩのときはＰＸ／
２，位置４０Ｌのときは３ＰＸ／４だけ振動ミラー８の
走査によって位相を変えると、図５（ｃ）のように異な
る４種類の位相の波の重畳となり、照度むらが極めて小
さくなる。図５（ｃ）で、分布曲線４６，４７，４８
は、分布曲線４０から振動ミラー８によってそれぞれ位
相をＰＸ／４，ＰＸ／２，３ＰＸ／４だけ変えたもので
ある。
パルス毎にレチクルＲは、Ｘ方向にＤ／４だけ移動す
る。従って、図５（ａ）に示すようにレチクルＲ上の或
る照射点（Ｘ＝０）では、間隔がＤ／４の位置４０Ａ，
４０Ｄ，４０Ｇ，４０Ｋ・・・の順に露光が行われ、別
の或る点、Ｘ＝０の位置からＤ／６だけ離れた点では、
位置４０Ｃ，４０Ｆ，４０Ｉ，４０Ｌの順に露光が行わ
れるため、Ｘ方向の積算露光量の分布は、分布曲線４０
の重ね合わせとなり、光量むらの軽減は全くされない。
そこで振動ミラー８を走査させる。例えば、位置４０Ｆ
での露光のときはＰＸ／４，位置４０ＩのときはＰＸ／
２，位置４０Ｌのときは３ＰＸ／４だけ振動ミラー８の
走査によって位相を変えると、図５（ｃ）のように異な
る４種類の位相の波の重畳となり、照度むらが極めて小
さくなる。図５（ｃ）で、分布曲線４６，４７，４８
は、分布曲線４０から振動ミラー８によってそれぞれ位
相をＰＸ／４，ＰＸ／２，３ＰＸ／４だけ変えたもので
ある。
【００３７】次に、レチクルＲ及びウエハＷの走査速度
につき説明する。先ずウエハＷの走査速度は、ウエハＷ
に与える適正露光量（これはウエハＷ上に塗布されてい
るレジストの感度により定まる）と、パルス毎のエネル
ギー量とによって決定される。エキシマレーザ光源１の
ような光源の場合、パルス毎に放出されるエネルギー量
が異なるので、照明光学系の中で減光して、パルス数を
増やして露光することによって、その積算効果でウエハ
Ｗに与える露光量のばらつきが少なくなるように、パル
ス毎のエネルギー量は決定される。
につき説明する。先ずウエハＷの走査速度は、ウエハＷ
に与える適正露光量（これはウエハＷ上に塗布されてい
るレジストの感度により定まる）と、パルス毎のエネル
ギー量とによって決定される。エキシマレーザ光源１の
ような光源の場合、パルス毎に放出されるエネルギー量
が異なるので、照明光学系の中で減光して、パルス数を
増やして露光することによって、その積算効果でウエハ
Ｗに与える露光量のばらつきが少なくなるように、パル
ス毎のエネルギー量は決定される。
【００３８】ウエハに与える適正露光量をＥ、パルス毎
のエネルギー量（平均エネルギー量）をＥP とすると、
露光パルス数はＥ／ＥP で表され、レチクルＲ上で一度
に照明される範囲の走査方向の長さ（即ち照明領域１５
の走査方向の幅）はＤであるため、１パルス毎のレチク
ルＲの移動量は（ＥP ／Ｅ）Ｄとなり、エキシマレーザ
光源１の発振周波数がｆ［Ｈｚ］のとき、レチクルＲの
走査速度Ｖは、次式の値に設定される。
のエネルギー量（平均エネルギー量）をＥP とすると、
露光パルス数はＥ／ＥP で表され、レチクルＲ上で一度
に照明される範囲の走査方向の長さ（即ち照明領域１５
の走査方向の幅）はＤであるため、１パルス毎のレチク
ルＲの移動量は（ＥP ／Ｅ）Ｄとなり、エキシマレーザ
光源１の発振周波数がｆ［Ｈｚ］のとき、レチクルＲの
走査速度Ｖは、次式の値に設定される。
【００３９】Ｖ＝（ＥP ／Ｅ）ｆ・Ｄ （３） なお、上述実施例では照明領域１５の非走査方向（図４
のＹ方向）へのスペックルパターンの走査は行っていな
かったが、非走査方向の照度むらをより軽減するために
は、例えば図１において振動ミラー８を垂直方向へ振る
ことにより、非走査方向へもスペックルパターンの走査
を行うことが望ましい。
のＹ方向）へのスペックルパターンの走査は行っていな
かったが、非走査方向の照度むらをより軽減するために
は、例えば図１において振動ミラー８を垂直方向へ振る
ことにより、非走査方向へもスペックルパターンの走査
を行うことが望ましい。
【００４０】また、図４において、走査方向ＳＲ（Ｘ方
向）と非走査方向（Ｙ方向）との両方にスペックルパタ
ーンを振動させるためには、Ｘ方向とＹ方向とに交差す
る方向にスペックルパターンを振動させても良い。
向）と非走査方向（Ｙ方向）との両方にスペックルパタ
ーンを振動させるためには、Ｘ方向とＹ方向とに交差す
る方向にスペックルパターンを振動させても良い。
【００４１】なお、空間コヒーレンスが高い方向とスキ
ャン方向とを一致させる方法には次のような手法もあ
る。 露光装置本体側でレチクル、ウエハをＸ、Ｙ両方向に
スキャン可能に構成しておけば、本体とレーザ光源とを
接続させた後であっても、コヒーレンスが高い方向をス
キャン方向とするだけでよい。このとき、この決定され
たスキャン方向がレチクル上の照明領域の短手方向とな
るように、例えばレチクルブラインドで照明領域の形状
を設定する必要がある。 レーザ光源からのレーザ光の空間コヒーレンスの高い
方向が、スキャン方向と一致するように露光装置の照明
光学系に入射するレーザビームのコヒーレンスの高い方
向を、例えば複数枚のミラーによって調整すれば良い。
但しフライアイレンズ等の調整を行う必要があることも
ある。一般的にはコヒーレンスの高い方向を考慮して装
置を組むことが望ましい。
ャン方向とを一致させる方法には次のような手法もあ
る。 露光装置本体側でレチクル、ウエハをＸ、Ｙ両方向に
スキャン可能に構成しておけば、本体とレーザ光源とを
接続させた後であっても、コヒーレンスが高い方向をス
キャン方向とするだけでよい。このとき、この決定され
たスキャン方向がレチクル上の照明領域の短手方向とな
るように、例えばレチクルブラインドで照明領域の形状
を設定する必要がある。 レーザ光源からのレーザ光の空間コヒーレンスの高い
方向が、スキャン方向と一致するように露光装置の照明
光学系に入射するレーザビームのコヒーレンスの高い方
向を、例えば複数枚のミラーによって調整すれば良い。
但しフライアイレンズ等の調整を行う必要があることも
ある。一般的にはコヒーレンスの高い方向を考慮して装
置を組むことが望ましい。
【００４２】なお、本発明は上述実施例に限定されず、
例えば露光光としてＹＡＧレーザーの高調波よりなるレ
ーザ光を用いる場合や、露光光として水銀ランプのｉ線
のような連続光を使用する場合など、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論であ
る。
例えば露光光としてＹＡＧレーザーの高調波よりなるレ
ーザ光を用いる場合や、露光光として水銀ランプのｉ線
のような連続光を使用する場合など、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論であ
る。
【００４３】
【発明の効果】本発明の第１の露光装置によれば、スッ
ペクルパターンの干渉縞のコントラストの高い方向が走
査方向に一致し、その走査方向の照度むらは照明領域と
マスク（基板）との相対的な走査で軽減されるため、ス
ペックルパターンによる照度むらが小さくなる利点があ
る。
ペクルパターンの干渉縞のコントラストの高い方向が走
査方向に一致し、その走査方向の照度むらは照明領域と
マスク（基板）との相対的な走査で軽減されるため、ス
ペックルパターンによる照度むらが小さくなる利点があ
る。
【００４４】また、第２の露光装置によれば、照明領域
とマスクとの相対的な走査速度と、その照明領域でのパ
ルス光のスペックルパターンの相対的な走査方向のピッ
チとに応じて、照明領域でのパルス光のスペックルパタ
ーンの位相をパルス光毎に変化させることができるた
め、スペックルパターンによる照度むらを小さくできる
利点がある。
とマスクとの相対的な走査速度と、その照明領域でのパ
ルス光のスペックルパターンの相対的な走査方向のピッ
チとに応じて、照明領域でのパルス光のスペックルパタ
ーンの位相をパルス光毎に変化させることができるた
め、スペックルパターンによる照度むらを小さくできる
利点がある。
【００４５】また、パルス光の空間コヒーレンスを検出
する空間コヒーレンス検出手段と、このように検出され
たパルス光の空間コヒーレンスに応じて位相可変手段の
動作を制御する制御手段とを設けた場合には、特にスペ
ックルパターンによる照度むらを小さくできる。
する空間コヒーレンス検出手段と、このように検出され
たパルス光の空間コヒーレンスに応じて位相可変手段の
動作を制御する制御手段とを設けた場合には、特にスペ
ックルパターンによる照度むらを小さくできる。
【図１】本発明の一実施例の投影露光装置を示す斜視図
である。
である。
【図２】実施例の投影露光装置の制御系を示すブロック
図である。
図である。
【図３】図１のビーム整形光学系２の一例を示す構成図
である。
である。
【図４】レチクルＲ上の照明領域１５の照度分布を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図５】（ａ）はレチクルＲ上の照明領域１５の走査方
向の照度分布を示す図、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれス
ペックルパターンを振動させる場合の照明領域１５の走
査方向の照度分布を示す図である。
向の照度分布を示す図、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれス
ペックルパターンを振動させる場合の照明領域１５の走
査方向の照度分布を示す図である。
【図６】（ａ）は２方向からのレーザビームで照明領域
１５を照明する場合の照明領域１５の２つの照度分布を
示す図、（ｂ）は図６（ａ）の２つの照度分布の和の照
度分布を示す図である。
１５を照明する場合の照明領域１５の２つの照度分布を
示す図、（ｂ）は図６（ａ）の２つの照度分布の和の照
度分布を示す図である。
【図７】スリット状の照明領域に対するレチクルの走査
の様子を示す図である。
の様子を示す図である。
１ エキシマレーザ光源 ６，７ フライアイレンズ ８ 振動ミラー １５ 照明領域 １７ ２次元撮像素子 １８ 画像処理系 Ｒ レチクル ＰＬ 投影光学系 Ｗ ウエハ ＲＳＴ レチクルステージ ＷＳＴ ウエハステージ
Claims (3)
- 【請求項１】 所定の空間コヒーレンスを有する照明光
を発生する光源と、前記照明光で所定形状の照明領域を
照明する照明光学系と、前記照明領域に対して相対的に
転写用のパターンが形成されたマスク及び感光性の基板
を同期して走査する相対走査手段とを有し、前記マスク
のパターンを逐次前記基板上に露光する露光装置におい
て、 前記照明光の空間コヒーレンスの高い方向を前記所定形
状の照明領域と前記マスクとの相対的な走査方向と同一
にしたことを特徴とする露光装置。 - 【請求項２】 所定の空間コヒーレンスを有するパルス
光を発生するパルス光源と、前記パルス光で所定形状の
照明領域を照明する照明光学系と、前記照明領域に対し
て相対的に転写用のパターンが形成されたマスク及び感
光性の基板を同期して走査する相対走査手段とを有し、
前記マスクのパターンを逐次前記基板上に露光する露光
装置において、 前記所定形状の照明領域と前記マスクとの相対的な走査
速度と、前記照明領域での前記パルス光のスペックルパ
ターンの前記相対的な走査方向のピッチとに応じて、前
記照明領域での前記パルス光のスペックルパターンの位
相を前記パルス光毎に変化させる位相可変手段を設けた
ことを特徴とする露光装置。 - 【請求項３】 前記パルス光の空間コヒーレンスを検出
する空間コヒーレンス検出手段と、該検出された前記パ
ルス光の空間コヒーレンスに応じて前記位相可変手段の
動作を制御する制御手段と、を設けたことを特徴とする
請求項２記載の露光装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14101693A JP3265503B2 (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | 露光方法及び装置 |
| US08/255,927 US5534970A (en) | 1993-06-11 | 1994-06-07 | Scanning exposure apparatus |
| KR1019940013279A KR100296779B1 (ko) | 1993-06-11 | 1994-06-11 | 주사형노광장치및이장치를이용하는소자제조방법 |
| US09/112,380 USRE37309E1 (en) | 1993-06-11 | 1998-07-09 | Scanning exposure apparatus |
| KR1019990038118A KR100311432B1 (ko) | 1993-06-11 | 1999-09-08 | 주사노광방법, 주사형 노광장치 및 소자제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14101693A JP3265503B2 (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | 露光方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06349701A true JPH06349701A (ja) | 1994-12-22 |
| JP3265503B2 JP3265503B2 (ja) | 2002-03-11 |
Family
ID=15282240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14101693A Expired - Lifetime JP3265503B2 (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | 露光方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3265503B2 (ja) |
Cited By (28)
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|---|---|---|---|---|
| JPH10189444A (ja) * | 1996-11-25 | 1998-07-21 | Svg Lithography Syst Inc | 走査式ホトリソグラフィ装置において使用するための照明系 |
| JP2002151391A (ja) * | 2000-11-10 | 2002-05-24 | Canon Inc | 走査型露光装置及びデバイス製造方法 |
| USRE38465E1 (en) | 1994-12-14 | 2004-03-16 | Nikon Corporation | Exposure apparatus |
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| JP2012103327A (ja) * | 2010-11-08 | 2012-05-31 | Funai Electric Co Ltd | 画像表示装置 |
| JP2012151495A (ja) * | 2012-03-23 | 2012-08-09 | Gigaphoton Inc | 露光用放電励起レーザ装置 |
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| US8982320B2 (en) | 2004-08-19 | 2015-03-17 | Nikon Corporation | Alignment information display method and its program, alignment method, exposure method, device production process, display system, display device, and program and measurement/inspection system |
| WO2015107976A1 (ja) * | 2014-01-16 | 2015-07-23 | 株式会社ニコン | 露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法 |
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-
1993
- 1993-06-11 JP JP14101693A patent/JP3265503B2/ja not_active Expired - Lifetime
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