JPH07104563B2 - 露光装置用照明光学装置 - Google Patents
露光装置用照明光学装置Info
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- JPH07104563B2 JPH07104563B2 JP61225163A JP22516386A JPH07104563B2 JP H07104563 B2 JPH07104563 B2 JP H07104563B2 JP 61225163 A JP61225163 A JP 61225163A JP 22516386 A JP22516386 A JP 22516386A JP H07104563 B2 JPH07104563 B2 JP H07104563B2
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- laser light
- illumination optical
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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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Light Sources And Details Of Projection-Printing Devices (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、レーザビームを照明光束としてマスクパター
ンを転写する半導体露光装置の照明光学装置、特に、エ
キシマレーザを照明光源とする半導体露光装置の露光用
照明光学装置に関する。
ンを転写する半導体露光装置の照明光学装置、特に、エ
キシマレーザを照明光源とする半導体露光装置の露光用
照明光学装置に関する。
（従来の技術） IC、LSI等の微細なマスクパターンをウエハ面上に転写
する半導体露光装置においては、従来、例えば波長436n
mまたは365nmの光を主に発振する超高圧水銀灯が多く用
いられているが、さらに高密度で微細なパターンを得る
ためには、さらに短波長でしかも強力な光を発振する光
源を必要とする。そこで上記の紫外線波長域（350〜450
nm）を超えてさらに短い波長を発振するエキシマレーザ
を照明光源として備えた露光装置が、例えば特開昭57−
198631号公報によって開示され、既に公知である。
する半導体露光装置においては、従来、例えば波長436n
mまたは365nmの光を主に発振する超高圧水銀灯が多く用
いられているが、さらに高密度で微細なパターンを得る
ためには、さらに短波長でしかも強力な光を発振する光
源を必要とする。そこで上記の紫外線波長域（350〜450
nm）を超えてさらに短い波長を発振するエキシマレーザ
を照明光源として備えた露光装置が、例えば特開昭57−
198631号公報によって開示され、既に公知である。
上記の公開公報によれば、照明光源（エキシマレーザ）
からの光は、マスクの全範囲を均一に照明するために集
束成分およびその他の光学成分を用いた照明光学系を介
してマスクに投射されることが開示されている。一方、
露光装置におけるマスクの平均照明のための光学系とし
ては、従来、例えばフライアイレンズのようなオプチカ
ルインテグレータとコンデンサーレンズとを組み合せた
ものが公知である。また、レーザ光束を所望の大きい径
の光束に拡大するために、焦点距離の異る２個の球面レ
ンズにて構成されたビーム・エキスパンダーを用いるこ
とも、レーザを使用する光学装置においては、周知の技
術である。
からの光は、マスクの全範囲を均一に照明するために集
束成分およびその他の光学成分を用いた照明光学系を介
してマスクに投射されることが開示されている。一方、
露光装置におけるマスクの平均照明のための光学系とし
ては、従来、例えばフライアイレンズのようなオプチカ
ルインテグレータとコンデンサーレンズとを組み合せた
ものが公知である。また、レーザ光束を所望の大きい径
の光束に拡大するために、焦点距離の異る２個の球面レ
ンズにて構成されたビーム・エキスパンダーを用いるこ
とも、レーザを使用する光学装置においては、周知の技
術である。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、エキシマレーザの出力断面は電極の形状
に依存し、例えば7mm×20mmのように縦と横の長さが異
なる断面矩形のビーム形状を有している。従って、上記
のオプチカルインテグレータを用いてマスク上での光強
度を均一化しても、レーザ光束の断面形状は依然として
矩形であるため、投影レンズを介してマスクのパターン
像を投影した場合、その像の解像力が縦と横とで異なっ
てしまう欠点が有った。また、ビームエキスパンダーで
光束径を拡大してもレーザ光束の断面形状は変らないの
で、絞りによって円形断面にビーム整形した場合には、
長手方向に大きくケラレを生じ、ややもすると、露光量
不足を来す恐れが有った。
に依存し、例えば7mm×20mmのように縦と横の長さが異
なる断面矩形のビーム形状を有している。従って、上記
のオプチカルインテグレータを用いてマスク上での光強
度を均一化しても、レーザ光束の断面形状は依然として
矩形であるため、投影レンズを介してマスクのパターン
像を投影した場合、その像の解像力が縦と横とで異なっ
てしまう欠点が有った。また、ビームエキスパンダーで
光束径を拡大してもレーザ光束の断面形状は変らないの
で、絞りによって円形断面にビーム整形した場合には、
長手方向に大きくケラレを生じ、ややもすると、露光量
不足を来す恐れが有った。
本発明は、上記従来装置の問題点を解決し、極めて微細
なマスクパターンをも効率良く正しく転写できる半導体
露光装置の照明光学装置を提供することを目的とする。
なマスクパターンをも効率良く正しく転写できる半導体
露光装置の照明光学装置を提供することを目的とする。
（問題点を解決する為の手段） 上記の問題点を解決するために、本発明においては、一
方向にのみ互いに異なる屈折力を有する２個のアナモル
フィックレンズから成るビーム整形光学系を断面矩形の
レーザ光束を出力するエキシマレーザ光源からの照明光
路上に設け、これによって、そのレーザ光束をほぼ正方
形の断面形状にビーム整形した後にマスク上のパターン
を照明するように構成することを技術的要点とするもの
である。
方向にのみ互いに異なる屈折力を有する２個のアナモル
フィックレンズから成るビーム整形光学系を断面矩形の
レーザ光束を出力するエキシマレーザ光源からの照明光
路上に設け、これによって、そのレーザ光束をほぼ正方
形の断面形状にビーム整形した後にマスク上のパターン
を照明するように構成することを技術的要点とするもの
である。
（作用） 上記のビーム整形光学系３、13、23によって入射する断
面矩形のレーザ光束は、一方向のみの屈折力のために短
辺が拡大されるかあるいは長辺が縮小されてほぼ正方形
の断面形状にビーム整形されたレーザ光束となる。この
断面正方形に整形されたレーザ光束は、光軸のまわりに
回転対称な光学系に四隅の光束のみがカットされるため
にほぼ断面円形のレーザ光束となり、マスク６上のパタ
ーン領域を照明した後、投影対物レンズ７の入射瞳を通
ってウエハ８上にマスク６のパターン像を結像させる。
従って、エキシマレーザ光源から出力されるレーザ光束
は、無駄にカットされることなく、充分な光量で投影露
光のために利用される。
面矩形のレーザ光束は、一方向のみの屈折力のために短
辺が拡大されるかあるいは長辺が縮小されてほぼ正方形
の断面形状にビーム整形されたレーザ光束となる。この
断面正方形に整形されたレーザ光束は、光軸のまわりに
回転対称な光学系に四隅の光束のみがカットされるため
にほぼ断面円形のレーザ光束となり、マスク６上のパタ
ーン領域を照明した後、投影対物レンズ７の入射瞳を通
ってウエハ８上にマスク６のパターン像を結像させる。
従って、エキシマレーザ光源から出力されるレーザ光束
は、無駄にカットされることなく、充分な光量で投影露
光のために利用される。
（実施例） 次に、本発明の実施例を添付の図面に基づいて詳しく説
明する。
明する。
第１図は本発明の実施例を示す光学系構成図で、エキシ
マレーザ光源１から発振するレーザ光束は、ミラー２に
て下方へ反射転向され、後で詳しく述べられる一対のシ
リンドリカルレンズの如きアナモルフィック光学系3A、
3Bから成るビーム整形光学系３により断面が所定の形状
にビーム整形される。このビーム整形されたレーザ光束
は、例えば特開昭56−81813号公報に開示されているよ
うに、フライアイレンズの如きオプチカルインテグレー
タ４によって多数の発散光束に分割され、さらに、コン
デンサーレンズ５にて集束されてレチクル６を均一に照
明する。この場合、オプチカルインテグレータ４は、多
数の微小光源を一平面上に作り、二次光源として作用す
る。このレーザ光束によって一様に照明されたレチクル
６上の回路パターンは、投影対物レンズ７によってステ
ージ９に載置されたウエハ８上に投影される。
マレーザ光源１から発振するレーザ光束は、ミラー２に
て下方へ反射転向され、後で詳しく述べられる一対のシ
リンドリカルレンズの如きアナモルフィック光学系3A、
3Bから成るビーム整形光学系３により断面が所定の形状
にビーム整形される。このビーム整形されたレーザ光束
は、例えば特開昭56−81813号公報に開示されているよ
うに、フライアイレンズの如きオプチカルインテグレー
タ４によって多数の発散光束に分割され、さらに、コン
デンサーレンズ５にて集束されてレチクル６を均一に照
明する。この場合、オプチカルインテグレータ４は、多
数の微小光源を一平面上に作り、二次光源として作用す
る。このレーザ光束によって一様に照明されたレチクル
６上の回路パターンは、投影対物レンズ７によってステ
ージ９に載置されたウエハ８上に投影される。
エキシマレーザ光源１は、封入されたレーザ媒質の雰囲
気中に設けられた、第２図に示すような細長いカマボコ
型の放電電極E1、E2を有し、レーザ光は、その主放電電
極E1,E2間に高電圧が印加されて放電する際に生じる閃
光が電極の長手方向に共振して矢印Ｌの方向に発光する
ものである。その際、レーザビームの断面形状は、電極
E1、E2の形状に大きく左右される特質を有しているが、
現在市販されているエキシマレーザでは、放電方向が長
辺（ｘ）で、これに直角な方向が短辺（ｙ）の、第３図
に示すような長方形の断面形状を有しているものが多
い。第１図のエキシマレーザ光源１においては、主放電
電極E1、E2が第２図の如く上下に並設されているので、
発振されるレーザ光束の断面は上下に長い長方形であ
る。このレーザ光束は、ミラー２によって下方へ転向さ
れた後は、第４図（ａ）に示すように左右に長い長方形
の断面形状となって、本発明の要部を構成するビーム整
形光学系３に入射する。
気中に設けられた、第２図に示すような細長いカマボコ
型の放電電極E1、E2を有し、レーザ光は、その主放電電
極E1,E2間に高電圧が印加されて放電する際に生じる閃
光が電極の長手方向に共振して矢印Ｌの方向に発光する
ものである。その際、レーザビームの断面形状は、電極
E1、E2の形状に大きく左右される特質を有しているが、
現在市販されているエキシマレーザでは、放電方向が長
辺（ｘ）で、これに直角な方向が短辺（ｙ）の、第３図
に示すような長方形の断面形状を有しているものが多
い。第１図のエキシマレーザ光源１においては、主放電
電極E1、E2が第２図の如く上下に並設されているので、
発振されるレーザ光束の断面は上下に長い長方形であ
る。このレーザ光束は、ミラー２によって下方へ転向さ
れた後は、第４図（ａ）に示すように左右に長い長方形
の断面形状となって、本発明の要部を構成するビーム整
形光学系３に入射する。
このビーム整形光学系３は、発散性のシリンドリカルレ
ンズ3Aと収斂性のシリンドリカルレンズ3Bとから成り、
第５図に示すように両シリンドリカルレンズ3A、3Bの母
線は互いに平行となるように構成されている。すなわ
ち、母線を含む面内の光線は、第５図（ａ）に示すよう
に屈折することなく、そのまま通過し、この母線に垂直
な面内の光線は第５図（ｂ）に示す如く屈折する。この
場合、双方のシリンドリカルレンズ3A、3Bの各焦点を点
O1で合致するように配置すれば、両シリンドリカルレン
ズによってアフォーカル系が形成され、一方のシリンド
リカルレンズ3Aに入射する母線に平行な平行光束は、他
方のシリンドリカルレンズ3Bからも平行光束として射出
され、その際、母線に垂直な面内の光線のみ、第５図
（ｂ）に示すように光束幅が拡大されて再び平行光束と
なって射出される。
ンズ3Aと収斂性のシリンドリカルレンズ3Bとから成り、
第５図に示すように両シリンドリカルレンズ3A、3Bの母
線は互いに平行となるように構成されている。すなわ
ち、母線を含む面内の光線は、第５図（ａ）に示すよう
に屈折することなく、そのまま通過し、この母線に垂直
な面内の光線は第５図（ｂ）に示す如く屈折する。この
場合、双方のシリンドリカルレンズ3A、3Bの各焦点を点
O1で合致するように配置すれば、両シリンドリカルレン
ズによってアフォーカル系が形成され、一方のシリンド
リカルレンズ3Aに入射する母線に平行な平行光束は、他
方のシリンドリカルレンズ3Bからも平行光束として射出
され、その際、母線に垂直な面内の光線のみ、第５図
（ｂ）に示すように光束幅が拡大されて再び平行光束と
なって射出される。
いま、一方のシリンドリカルレンズ3Aの焦点距離をf1、
他方のシリンドリカルレンズ3Bの焦点距離をf2とし、エ
キシマレーザ光束の長辺の長さをｘ、短辺の長さをｙと
し、｜f1｜＜｜f2｜とすると ｜f2/f1｜＝x/y……（１） の式を満足するように両焦点距離を選べば、断面長方形
のエキシマレーザ光束を断面正方形にビーム整形するこ
とができる。
他方のシリンドリカルレンズ3Bの焦点距離をf2とし、エ
キシマレーザ光束の長辺の長さをｘ、短辺の長さをｙと
し、｜f1｜＜｜f2｜とすると ｜f2/f1｜＝x/y……（１） の式を満足するように両焦点距離を選べば、断面長方形
のエキシマレーザ光束を断面正方形にビーム整形するこ
とができる。
第１図において、シリンドリカルレンズ3A、3Bの母線を
含む面（紙面に平行な面）内の光線を実線で、また、母
線に垂直な面（紙面に垂直な面）内の光線を破線にて示
す。ミラー２で反射された断面形状が第４図（ａ）の如
く長辺がｘ、短辺がｙの長方形断面のエキシマレーザ光
束は、発散性のシリンドリカルレンズ3Aによって短辺ｙ
のみが拡大されて長辺ｘと等しくなり、吸斂性のシリン
ドリカルレンズ3Bにて平行光束となって射出される。従
って、ビーム整形光学系３を通過した光束は、第４図
（ｂ）に示すように一辺がｘの正方形断面にビーム整形
される。このビーム整形されたレーザ光束は、オプチカ
ルインテグレータ４と、このオプチカルインテグレータ
４による二次光源結像面またはこれに近接して設けられ
た円形の開口を有する絞り（以下「α絞り」と称す
る。）4Aおよびコンデンサーレンズ５を介して、マスク
６のパターン領域を均一に照明する。その際、オプチカ
ルインテグレータ４によって多数の輝点の集合に形成さ
れた二次光源も一辺ｘのほぼ正方形の断面形状となって
おり、α絞り4Aによって四隅がカットされてほぼ円形に
形成され第４図（ｃ）に示す如き形状となる。
含む面（紙面に平行な面）内の光線を実線で、また、母
線に垂直な面（紙面に垂直な面）内の光線を破線にて示
す。ミラー２で反射された断面形状が第４図（ａ）の如
く長辺がｘ、短辺がｙの長方形断面のエキシマレーザ光
束は、発散性のシリンドリカルレンズ3Aによって短辺ｙ
のみが拡大されて長辺ｘと等しくなり、吸斂性のシリン
ドリカルレンズ3Bにて平行光束となって射出される。従
って、ビーム整形光学系３を通過した光束は、第４図
（ｂ）に示すように一辺がｘの正方形断面にビーム整形
される。このビーム整形されたレーザ光束は、オプチカ
ルインテグレータ４と、このオプチカルインテグレータ
４による二次光源結像面またはこれに近接して設けられ
た円形の開口を有する絞り（以下「α絞り」と称す
る。）4Aおよびコンデンサーレンズ５を介して、マスク
６のパターン領域を均一に照明する。その際、オプチカ
ルインテグレータ４によって多数の輝点の集合に形成さ
れた二次光源も一辺ｘのほぼ正方形の断面形状となって
おり、α絞り4Aによって四隅がカットされてほぼ円形に
形成され第４図（ｃ）に示す如き形状となる。
マスク６上にパターンを照明したレーザ光束は、投影対
物レンズ７の入射瞳（第１図では実質的な絞りに担当す
る。）Ｐを通りウエハ８上にパターン像を結像する。こ
の場合、α絞り4Aは投影対物レンズ７の入射瞳Ｐと共役
な位置に設けられており、α絞り4Aの開口の像Ｉが第４
図（ｄ）に示すように入射瞳Ｐ内に結像される。このα
絞り4Aの開口の像Ｉ（すなわち入射瞳Ｐを通る光束の断
面）の大きさが入射瞳Ｐに対して0.5〜0.7となるように
すると、ウエハ８上で解像力およびコントラストが共に
良好なパターン像を得ることができる。従って、α絞り
4Aによりレーザ光束をわずかにカットするのみで、エキ
シマレーザ光源からのレーザ光束を最大限に利用して投
影露光を行うことが可能となる。
物レンズ７の入射瞳（第１図では実質的な絞りに担当す
る。）Ｐを通りウエハ８上にパターン像を結像する。こ
の場合、α絞り4Aは投影対物レンズ７の入射瞳Ｐと共役
な位置に設けられており、α絞り4Aの開口の像Ｉが第４
図（ｄ）に示すように入射瞳Ｐ内に結像される。このα
絞り4Aの開口の像Ｉ（すなわち入射瞳Ｐを通る光束の断
面）の大きさが入射瞳Ｐに対して0.5〜0.7となるように
すると、ウエハ８上で解像力およびコントラストが共に
良好なパターン像を得ることができる。従って、α絞り
4Aによりレーザ光束をわずかにカットするのみで、エキ
シマレーザ光源からのレーザ光束を最大限に利用して投
影露光を行うことが可能となる。
ビーム整形光学系３は、第５図に示す発散性（負）のシ
リンドリカルレンズ3Aと収斂性（正）のシリンドリカル
レンズ3Bとから成るアナモルフィック系ビーム整形光学
系の代りに、第６図に示すように正のシリンドリカルレ
ンズ13A、13Bのみを用いてアナモルフィック系ビーム整
形光学系13を構成してもよい。この場合、両レンズ13
A、13Bの焦点距離f1、f2は、前述の（１）式を用いて決
定される。また、両レンズ13A、13Bは第６図に示すよう
に点O2において焦点が合致するように配置される。
リンドリカルレンズ3Aと収斂性（正）のシリンドリカル
レンズ3Bとから成るアナモルフィック系ビーム整形光学
系の代りに、第６図に示すように正のシリンドリカルレ
ンズ13A、13Bのみを用いてアナモルフィック系ビーム整
形光学系13を構成してもよい。この場合、両レンズ13
A、13Bの焦点距離f1、f2は、前述の（１）式を用いて決
定される。また、両レンズ13A、13Bは第６図に示すよう
に点O2において焦点が合致するように配置される。
第７図は、ビーム整形光学系３、13を構成するミリンド
リカルレンズ3A、3B、13A、13の母線の方向とエキシマ
レーザ光源１の電極E1、E2の方向との関係を示す説明図
である。各シリンドリカルレンズ3A、3B、13A、13Bは、
第７図（ａ）に示すように母線の方向（矢印S1にて示
す。）が、電極E1、E2の並びの方向、すなわちレーザビ
ームの矩形断面の長手方向に平行するように設置され
る。これによりレーザ光束は、母線の方向には第７図
（ａ）に示すように屈折することなくシリンドリカルレ
ンズ3A（13A）および3B（13B）を通って直進するが、第
７図（ｂ）および第７図（ｃ）に示すように母線に垂直
な方向（矢印S2にて示す。）に対しては、一方のシリン
ドリカルレンズ3A、13Aによって光束幅が拡大された
後、他方のシリンドリカルレンズ3B、13Bによって再び
平行光束となる。従って、このビーム整形光学系３、13
を構成するシリンドリカルレンズの母線の方向を、エキ
シマレーザ光源の放電電極E1、E2の放電方向と平行させ
ることによって、断面矩形のレーザ光束の短辺の方向の
みを拡大することができる。
リカルレンズ3A、3B、13A、13の母線の方向とエキシマ
レーザ光源１の電極E1、E2の方向との関係を示す説明図
である。各シリンドリカルレンズ3A、3B、13A、13Bは、
第７図（ａ）に示すように母線の方向（矢印S1にて示
す。）が、電極E1、E2の並びの方向、すなわちレーザビ
ームの矩形断面の長手方向に平行するように設置され
る。これによりレーザ光束は、母線の方向には第７図
（ａ）に示すように屈折することなくシリンドリカルレ
ンズ3A（13A）および3B（13B）を通って直進するが、第
７図（ｂ）および第７図（ｃ）に示すように母線に垂直
な方向（矢印S2にて示す。）に対しては、一方のシリン
ドリカルレンズ3A、13Aによって光束幅が拡大された
後、他方のシリンドリカルレンズ3B、13Bによって再び
平行光束となる。従って、このビーム整形光学系３、13
を構成するシリンドリカルレンズの母線の方向を、エキ
シマレーザ光源の放電電極E1、E2の放電方向と平行させ
ることによって、断面矩形のレーザ光束の短辺の方向の
みを拡大することができる。
また、第５図および第６図に示すアナモルフィック系の
ビーム整形光学系3A、3B、13A、13Bに、左方から光を通
すと、母線に垂直な方向のみの光束幅を短縮することが
可能である。従って、エキシマレーザ光源１の出力断面
での光束が、例えば第３図中でｙ方向が適当で、ｘ方向
が長すぎる場合には、ｘ方向を縮小するために、拡大型
のビーム整形光学系が逆向きにすると共に、母線の方向
を放電電極の放電方向に対して直角に設置すれば、縮小
型ビーム整形光学系として用いることができる。
ビーム整形光学系3A、3B、13A、13Bに、左方から光を通
すと、母線に垂直な方向のみの光束幅を短縮することが
可能である。従って、エキシマレーザ光源１の出力断面
での光束が、例えば第３図中でｙ方向が適当で、ｘ方向
が長すぎる場合には、ｘ方向を縮小するために、拡大型
のビーム整形光学系が逆向きにすると共に、母線の方向
を放電電極の放電方向に対して直角に設置すれば、縮小
型ビーム整形光学系として用いることができる。
第８図は、断面矩形のレーザ光束の長手方向を縮小して
断面正方形の光束にビーム整形して、マスク６を照明す
るように構成した本発明の第２の実施例を示す投影露光
装置の光学系配置図で、第９図の（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、第８図の光束のＡ−Ａ、Ｂ
−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ断面図である。なお、第１図と同
じ機能を有する部分には第１図と同じ符号を付し、その
構成についての詳しい説明は省略する。
断面正方形の光束にビーム整形して、マスク６を照明す
るように構成した本発明の第２の実施例を示す投影露光
装置の光学系配置図で、第９図の（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、第８図の光束のＡ−Ａ、Ｂ
−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ断面図である。なお、第１図と同
じ機能を有する部分には第１図と同じ符号を付し、その
構成についての詳しい説明は省略する。
第８図において、エキシマレーザ光源１からのレーザ光
束はミラー２によって反射され縮小型のビーム整形光学
系23に入射する。その際のレーザ光束の断面形状は、第
９図（ａ）に示す如く左右方向に長い矩形状となってい
る。ビーム整形光学系23は、紙面に垂直方向に母線を持
つ正のシリンドリカルレンズ23Aと負のシリンドリカル
レンズ23Bとから成り、このビーム整形光学系23を通過
したレーザ光束は、第９図（ｂ）に示すように左右方向
のみが縮小されて入射光束の矩形断面の短辺ｙを一辺と
するほぼ正方形にビーム整形される。この断面正方形の
レーザ光束は、オプチカルインテグレータ４および円形
の開口を有するα絞り4Aとにより多数の輝点の集合から
成る円形の二次光源に形成される。この二次光源からの
光束はコンデンサーレンズ５を介してマスク６を均一に
照明する。第９図（ｃ）は、α絞り4Aの開口を通過した
光束の断面形状を示す。マスク６を照明したレーザ光束
は、投影対物レンズ７の入射瞳Ｐを通り、ステージ９上
のウエハ８の面に結像する。この場合も、入射瞳Ｐ上に
第９図（ｄ）に示すように入射瞳Ｐに対して適当な大き
さでα絞り4Aの像Ｉが形成される。従って、エキシマレ
ーザ光源１からの光束を最も有効に利用することができ
る。なおこの第２実施例において、正のシリンドリカル
レンズ23Aの焦点距離をf2、負のシリンドリカルレンズ2
3Bをf1として、前述の（１）式を満足するようにアフォ
ーカル系として構成されているので、断面矩形のエキシ
マレーザ光束の長辺ｘが短辺ｙに等しくなる。
束はミラー２によって反射され縮小型のビーム整形光学
系23に入射する。その際のレーザ光束の断面形状は、第
９図（ａ）に示す如く左右方向に長い矩形状となってい
る。ビーム整形光学系23は、紙面に垂直方向に母線を持
つ正のシリンドリカルレンズ23Aと負のシリンドリカル
レンズ23Bとから成り、このビーム整形光学系23を通過
したレーザ光束は、第９図（ｂ）に示すように左右方向
のみが縮小されて入射光束の矩形断面の短辺ｙを一辺と
するほぼ正方形にビーム整形される。この断面正方形の
レーザ光束は、オプチカルインテグレータ４および円形
の開口を有するα絞り4Aとにより多数の輝点の集合から
成る円形の二次光源に形成される。この二次光源からの
光束はコンデンサーレンズ５を介してマスク６を均一に
照明する。第９図（ｃ）は、α絞り4Aの開口を通過した
光束の断面形状を示す。マスク６を照明したレーザ光束
は、投影対物レンズ７の入射瞳Ｐを通り、ステージ９上
のウエハ８の面に結像する。この場合も、入射瞳Ｐ上に
第９図（ｄ）に示すように入射瞳Ｐに対して適当な大き
さでα絞り4Aの像Ｉが形成される。従って、エキシマレ
ーザ光源１からの光束を最も有効に利用することができ
る。なおこの第２実施例において、正のシリンドリカル
レンズ23Aの焦点距離をf2、負のシリンドリカルレンズ2
3Bをf1として、前述の（１）式を満足するようにアフォ
ーカル系として構成されているので、断面矩形のエキシ
マレーザ光束の長辺ｘが短辺ｙに等しくなる。
第１図および第８図に実施例においてビーム整形された
エキシマレーザ光束の正方形断面をさらにそのまま比例
的に拡大または縮小して適当な大きさにする場合には、
アフォーカル系からなる一般のビームエキスパンダー又
はそのを逆向きにしたものを、シリンドリカルレンズか
ら成るビーム整形光学系13、23とオプチカルインテグレ
ータ４との間の光路上に付加すればよい。また、第１図
および第２図に示すシリンドリカルレンズの円筒面とは
反対側の平面を適当な曲率の球面（正または負）に形成
することによって、正方形にビーム整形された光束をさ
らに全体に拡大あるいは縮小して、投影対物レンズの入
射瞳に対して適当な大きさにビーム整形することも可能
である。
エキシマレーザ光束の正方形断面をさらにそのまま比例
的に拡大または縮小して適当な大きさにする場合には、
アフォーカル系からなる一般のビームエキスパンダー又
はそのを逆向きにしたものを、シリンドリカルレンズか
ら成るビーム整形光学系13、23とオプチカルインテグレ
ータ４との間の光路上に付加すればよい。また、第１図
および第２図に示すシリンドリカルレンズの円筒面とは
反対側の平面を適当な曲率の球面（正または負）に形成
することによって、正方形にビーム整形された光束をさ
らに全体に拡大あるいは縮小して、投影対物レンズの入
射瞳に対して適当な大きさにビーム整形することも可能
である。
以上の如く本発明によれば、アナモルフィックレンズに
よって構成されたレーザビーム整形光学系を用いること
により、エキシマレーザ光源からの光束の光量損失を最
小限にとどめて、、投影されるパターン像の解像力に方
向性が無いようにビーム整形が可能となり、しかも、、
構成が簡単で、光源からの光束を最も有効に投影レンズ
へ導き、コントラストと解像力に優れたパターン像を形
成させることができる。
よって構成されたレーザビーム整形光学系を用いること
により、エキシマレーザ光源からの光束の光量損失を最
小限にとどめて、、投影されるパターン像の解像力に方
向性が無いようにビーム整形が可能となり、しかも、、
構成が簡単で、光源からの光束を最も有効に投影レンズ
へ導き、コントラストと解像力に優れたパターン像を形
成させることができる。
第１図は本発明の第１の実施例を示す投影露光装置の光
学系配置図、第２図は、第１図の実施例に用いられるエ
キシマレーザ光源の放電電極部の斜視図、第３図は第２
図の放電電極部から出力されるエキシマレーザ光束の断
面形状を示す平面図、第４図は第１図の実施例における
エキシマレーザ光束断面形状の変化を示す説明図で、
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ第１図に
おけるＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ断面のエキシマ
レーザ光束断面図、第５図は、本発明の要部をなす第１
図中のビーム整形光学系の説明図で（ａ）は母線に平行
な横断面図（ｂ）は（ａ）の縦断面図、第６図は第５図
とは異なる実施例を示すビーム整形光学系の構成図、第
７図は、第５図および第６図に示すビーム整形光学系と
エキシマレーザ光源の放電電極間の放電方向との関係を
示す説明図、第８図は第２の実施例を示す投影露光装置
の光学系配置図、第９図は第８図中のエキシマレーザ光
束の断面形状の変化を示す説明図で、（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ第８図のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ
−Ｃ、Ｄ−Ｄ断面におけるエキシマレーザ光束断面図で
ある。 （主要部分の符号の説明） １…エキシマレーザ光源 ３、13、23…ビーム整形光学系 3A、3B、13A、13B、23A、23B…シリンドリカルレンズ
（アナモルフィックレンズ） ４…オプチカルインテグレータ 4A…α絞り ５…コンデンサーレンズ ６…マスク ７…投影対物レンズ ８…ウエハ（感光基板） E1、E2…主放電電極 Ｐ…入射瞳
学系配置図、第２図は、第１図の実施例に用いられるエ
キシマレーザ光源の放電電極部の斜視図、第３図は第２
図の放電電極部から出力されるエキシマレーザ光束の断
面形状を示す平面図、第４図は第１図の実施例における
エキシマレーザ光束断面形状の変化を示す説明図で、
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ第１図に
おけるＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ断面のエキシマ
レーザ光束断面図、第５図は、本発明の要部をなす第１
図中のビーム整形光学系の説明図で（ａ）は母線に平行
な横断面図（ｂ）は（ａ）の縦断面図、第６図は第５図
とは異なる実施例を示すビーム整形光学系の構成図、第
７図は、第５図および第６図に示すビーム整形光学系と
エキシマレーザ光源の放電電極間の放電方向との関係を
示す説明図、第８図は第２の実施例を示す投影露光装置
の光学系配置図、第９図は第８図中のエキシマレーザ光
束の断面形状の変化を示す説明図で、（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ第８図のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ
−Ｃ、Ｄ−Ｄ断面におけるエキシマレーザ光束断面図で
ある。 （主要部分の符号の説明） １…エキシマレーザ光源 ３、13、23…ビーム整形光学系 3A、3B、13A、13B、23A、23B…シリンドリカルレンズ
（アナモルフィックレンズ） ４…オプチカルインテグレータ 4A…α絞り ５…コンデンサーレンズ ６…マスク ７…投影対物レンズ ８…ウエハ（感光基板） E1、E2…主放電電極 Ｐ…入射瞳
Claims (4)
- 【請求項１】エキシマレーザを露光用照明光源としてマ
スク上のパターンの像を感光基板上に投影する投影露光
装置において、 一方向にのみ異なる屈折力を有する少なくとも２個のア
ナモルフィックレンズから成るビーム整形光学系を、エ
キシマレーザ光源からの照明光路上に設け、前記エキシ
マレーザ光源の光束断面をほぼ正方形にビーム整形した
後に前記マスクを照明する如く構成し、 前記ビーム整形光学系は、一方のレンズの前記一方向に
おける焦点距離をf1、他方のレンズの前記一方向におけ
る焦点距離をf2、矩形断面の前記エキシマレンズ光束の
長辺をｘ、短辺をｙとし、｜f1｜＜｜f2｜とするとき、 ｜f2/f1｜＝x/y の関係をほぼ満足するように構成したことを特徴とする
露光装置用照明光学装置。 - 【請求項２】前記ビーム整形光学系は、焦点距離の互い
に異なるシリンドリカルレンズにて形成されることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の露光装置用照明光
学装置。 - 【請求項３】前記ビーム整形光学系は、母線に垂直な屈
折面が前記エキシマレーザ光源（１）の放電電極（E1,E
2）間の放電方向と平行するように設置されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
露光装置用照明光学装置。 - 【請求項４】前記露光装置用照明光学装置は、前記ビー
ム整形光学系の射出側光路中に配置されたオプティカル
インテグレータ及びコンデンサーレンズを有し、 前記オプティカルインテグレータによる二次光源形成面
には円形の開口を有する絞りが配置されることを特徴と
する特許請求の範囲第１項乃至第３項の何れか一項記載
の露光装置用照明光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61225163A JPH07104563B2 (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | 露光装置用照明光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61225163A JPH07104563B2 (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | 露光装置用照明光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6380243A JPS6380243A (ja) | 1988-04-11 |
| JPH07104563B2 true JPH07104563B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=16824927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61225163A Expired - Lifetime JPH07104563B2 (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | 露光装置用照明光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07104563B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5986744A (en) * | 1995-02-17 | 1999-11-16 | Nikon Corporation | Projection optical system, illumination apparatus, and exposure apparatus |
| JP4022355B2 (ja) * | 2000-03-10 | 2007-12-19 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工装置およびレーザ加工方法およびこの加工方法による光導波路の製造方法 |
| JP4336545B2 (ja) * | 2003-08-07 | 2009-09-30 | キヤノン株式会社 | 光学部材、当該光学部材を有する照明装置及び露光装置 |
| JP2008270571A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Canon Inc | 照明光学装置、引き回し光学系、露光装置及びデバイス製造方法 |
| CN102879908B (zh) * | 2012-10-24 | 2015-01-21 | 北京凯普林光电科技有限公司 | 补偿光源***及列车运行故障动态图像检测设备 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5483810A (en) * | 1977-12-17 | 1979-07-04 | Victor Co Of Japan Ltd | Optical recording method |
| JPS5728416U (ja) * | 1980-07-24 | 1982-02-15 | ||
| JPH0792556B2 (ja) * | 1984-04-28 | 1995-10-09 | 株式会社ニコン | 露光装置 |
-
1986
- 1986-09-24 JP JP61225163A patent/JPH07104563B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6380243A (ja) | 1988-04-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |