JPH11174365A - 照明光学装置及び該照明光学装置を備えた露光装置並びに露光方法 - Google Patents

照明光学装置及び該照明光学装置を備えた露光装置並びに露光方法

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JPH11174365A
JPH11174365A JP9345613A JP34561397A JPH11174365A JP H11174365 A JPH11174365 A JP H11174365A JP 9345613 A JP9345613 A JP 9345613A JP 34561397 A JP34561397 A JP 34561397A JP H11174365 A JPH11174365 A JP H11174365A
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JP
Japan
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optical
optical path
delay element
light
path length
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JP9345613A
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English (en)
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Osamu Tanitsu
修 谷津
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】コヒーレンンシーの低減を十分に行った照明光
学装置を提供する。 【解決手段】コヒーレント光源と、該コヒーレント光源
からの光束を2方向に分割し、分割された一方の光束は
可干渉光路長以上の光路を通過させる光遅延素子と、を
有する照明光学系において、前記光遅延素子を少なくと
も2つ以上配置し、nを適当な数値とし、第1番目の光
遅延素子の遅延光路長をn×dとしたとき、第m番目の
光遅延素子の遅延光路長を3×(m−1)×n×dとす
る照明光学装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、照明光学装置に関
し、特に、半導体素子を製造するための照明光学装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来のコヒーレンシー低減用の照明光学
装置は、特開平1−198759号公報に開示されたよ
うなものであった。
【0003】
【発明が解決する課題】特開平1−198759号公報
に開示された照明光学装置は、第1の遅延素子の遅延光
路長がdのとき、第2の遅延素子が2×dとなってお
り、表1に示されるように、部分的に、2×d、4×d
の光路長は一致してしまい、コヒーレンシーの低減効果
が少なくなる問題がある。
【0004】また、ウエハ上でのスペックルの発生が指
摘されている。従って、本発明では上記問題点に鑑み、
コヒーレンンシーの低減を十分に行った照明光学装置を
提供するものである。
【0005】
【表1】
【0006】
【解決のための手段】本発明では、上記問題点を解決す
るために、コヒーレント光源と、該コヒーレント光源か
らの光束を2方向に分割し、分割された一方の光束は可
干渉光路長以上の光路を通過させる光遅延素子と、を有
する照明光学系において、前記光遅延素子を少なくとも
2つ以上配置し、nを適当な数値とし、第1番目の光遅
延素子の遅延光路長をn×dとしたとき、第m番目の光
遅延素子の遅延光路長を3×(m−1)×n×dとする
ことを特徴とする照明光学装置を提供する。
【0007】また、更に、これら上記の照明光学装置を
を有した露光装置及び露光方法をも提供する。
【0008】
【作用】本発明の光遅延素子は、レーザー光源等のコヒ
ーレント光源のスペックルを低減するためのものであ
る。一般に、レーザー光源から射出されたレーザー光の
主波長をλ、レーザー光の半値幅をΔλとすると、時間
的コヒーレンス長tcは、 tc=λ^2/Δλ で与えられる。λ=248nmのKrFエキシマレーザ
ーの場合、Δλ=0.8pmではtc=77mmにな
り、Δλ=0.6pmではtc=103mmになる。そ
こで、光路中にハーフミラーを挿入し光束を分割し、コ
ヒーレンス長以上の光路差を設けて再び光路に戻せば、
コヒーレンシーの低減がはかれる。本明細書中では、こ
のハーフミラーと光を曲げるための反射ミラー等とを含
めて、光遅延素子と命名する。
【0009】光遅延素子は、原理的には中を無限回周っ
て光が出てくるが、ハーフミラーの反射率や反射ミラー
の反射率等から、ハーフミラー反射率を33%程度に設
定すると概ね2回周って出てくる光まで使用することが
出来る。この時複数の光遅延素子を用いて、第1の光遅
延素子を光路差dに設定し、第2の光路差を3dに設定
すると表2のように9つの分割光が光路差が重ならずに
出来るようになる。さらに、遅延素子の内部を光が周る
と射出する時に偏角θが発生するようにし、しかも偏角
の方位が互いに直交するように配置することにより、オ
プティカルインテグレータ等で光が2次元的に分割され
るため、エネルギー低減を図れる。また、オプティカル
インテグレータに光束が入射する時に、光束が傾くた
め、ウエハ上のスペックルパターンがシフトすることに
なる。従って、スペックルパターンのコントラスト低減
効果もある。さらに、デポラライザーとしてハーフミラ
ーを偏光ビームスプリッターに置き換えた物を使用する
ことで、レーザーの偏光を無偏光状態に出来る。このと
き、デポラライザーのS偏光遅延距離をLとすると、前
記第1の光遅延素子の遅延距離を2L、第2の遅延距離
を6Lにすれば、すべての分割された波連において、偏
光を除去できる、なおかつコヒーレンシーをも低減でき
る(表3参照)。
【0010】
【表2】
【0011】
【表3】
【0012】
【実施例】本発明の第1の実施例を図1を参照しながら
説明する。1はエキシマレーザー、2は1/4波長板、
3はデポラライザー、4は第1の光遅延素子、5は第2
の光遅延素子、6はフライアイオプティカルインテグレ
ータを示している。1/4波長板2は、水晶などの基板
を光学軸をレーザー光の偏光方向に対して45度に傾けた
もので、あおり調整が行えるようになっている。デポラ
ライザー3のデポラライザーは、偏光ビームスプリッタ
30、反射ミラー31から構成されている。ここで、偏
光ビームスプリッタ30は、石英基板等に薄膜を施し、
入射角がほぼブリュースターアングル56.5度から薄
膜の設計によっては65度近傍までなるように傾けて使
用され、主にs偏光を反射させp偏光を透過させる。さ
らに、反射したs偏光を、反射ミラー31で光路を光路
長が前記の時間コヒーレンシー長tc以上になるdmm
だけ離してある。
【0013】そして、偏光ビームスプリッタ30で再び
光路に戻る。このデポラライザー3の働きでp、s偏光
は元々強度の干渉作用が無いが、偏光状態は干渉するの
で、例えば、p、sから派生した円偏光同士、楕円偏光
同士も干渉しなくなるので、不図示のウエハ上でもデポ
ラライズされた状態が達成できる。光遅延素子4は、ハ
ーフミラー40と反射ミラー41で構成され、ハーフミ
ラー40を反射した光と透過した光で2dの光路差が生
じるように配置されている。ハーフミラー40の反射率
は平均で33%程度である。さらに、第2の光遅延素子
5は6dの光路差を生じるように設定してある。さら
に、図2に示すように光遅延素子の光入射方位を第1と
第2とで直交させしかも、一回中を通るたびに角度θが
付く様にしてやると、フライアイ6に入射する光束は、
ほぼ9つの光に分割される。これによりエネルギーが低
減するだけでなくウエハ上でのスペックルをシフトさせ
る効果がある。
【0014】さらに、ハーフミラー40の反射率は、p
偏光入射とs偏光入射とでは異なるため、このように方
位を直交させることで、第1と第2の合成の反射率は
p、sでほぼ同じになるので、フライアイに入射する光
束の偏光状態はあまり変化しないという効果もある。さ
らに、図3に示すように、直接光bと反射光c、dとで
光のプロファイルが反転するようにしてあるので、レー
ザー光のプロファイルを平均化する効果がある。
【0015】以上のようにほぼ光を時間的に9分割する
ことでコヒーレンシーの低減をはかれるが、さらに、Δ
λの小さい光源になった場合には光遅延素子を3段、4
段にすれば良い。また、本実施例では反射部にハーフミ
ラーを配置したが、図4に示すように、透過光が基本に
なる設置方法もある。また、図5に示すように、光遅延
素子の中にリレーレンズを7配置するかミラー自身を凹
面鏡にして入り口、出口を共役にするかという構成を採
ることで、角度ずれなどに強くなる。
【0016】
【発明の効果】以上のように、本発明による照明光学装
置では、簡単な構成でコヒーレンシーの低減と、エネル
ギー密度の低減、偏光解消、スペックルのコントラスト
低減がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の第1の実施例を示す図であ
る。
【図2】図2は、本発明の第1の実施例の作用を説明す
る図である。
【図3】図3は、本発明の第1の実施例の作用を説明す
る図である。
【図4】図4は、本発明の変形例を示す図である。
【図5】図5は、本発明の変形例を示す図である。
【図6】図6は、本発明の変形例を示す図である。
【符号の説明】
1 エキシマレーザー 2 1/4波長板 3 デポラライザー 4 第1の光遅延素子 5 第2の光遅延素子 6 フライアイオプティカルインテグレータ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コヒーレント光源と、該コヒーレント光源
    からの光束を2方向に分割し、分割された一方の光束は
    可干渉光路長以上の光路を通過させる光遅延素子と、を
    有する照明光学系において、 前記光遅延素子を少なくとも2つ以上配置し、nを適当
    な数値とし、第1番目の光遅延素子の遅延光路長をn×
    dとしたとき、第m番目の光遅延素子の遅延光路長を3
    ×(m−1)×n×dとすることを特徴とする照明光学
    装置。
  2. 【請求項2】前記光遅延素子は、ハーフミラーと反射ミ
    ラーとにより構成されることを特徴とする請求項1記載
    の照明光学装置。
  3. 【請求項3】前記光遅延素子は、可干渉光路長以上の光
    路を通過するたびに、偏角が変わって射出されることを
    特徴とする請求項1または2記載の照明光学装置。
  4. 【請求項4】前記偏角は、前記複数の光遅延素子間で方
    位が異なることを特徴とする請求項3記載の照明光学装
    置。
  5. 【請求項5】波長板と、偏光ビームスプリッターと、か
    ら構成されるデポラライザーを更に有することを特徴と
    する請求項1乃至4記載の照明光学装置。
  6. 【請求項6】前記デポラライザーのs偏光の遅延光路長
    をLとすると、前記第1の光遅延素子の遅延光路長は2
    n×L、第2の光遅延素子の遅延光路長は6n×L、m
    番目の光遅延素子の遅延光路長は2n×3×(m−1)
    ×Lであることを特徴とする請求項5記載の照明光学装
    置。
  7. 【請求項7】前記第1の光遅延素子のハーフミラーと前
    記第2の光遅延素子のハーフミラーとは、互いに直交す
    る方向に光を曲げるように設置したことを特徴とする請
    求項2乃至6記載の照明光学装置。
  8. 【請求項8】コヒーレント光源と、該コヒーレント光源
    からの光束を2方向に分割し、分割された一方の光束は
    可干渉光路長以上の光路を通過させる光遅延素子と、を
    有する照明光学系において、 前記光遅延素子は、可干渉光路長以上の光路を通過する
    たびに、偏角が変わって射出されることを特徴とする照
    明光学装置。
  9. 【請求項9】前記照明光学装置を用いて、アライメント
    を行った後、ウエハ、またはプレート上にマスクの微細
    パターンを、投影レンズを介して投影露光することを特
    徴とする請求項1乃至8記載の露光装置。
  10. 【請求項10】前記照明光学装置を用いて、アライメン
    トを行った後、ウエハ、またはプレート上にマスクの微
    細パターンを、投影レンズを介して投影露光することを
    特徴とする請求項1乃至8記載の露光方法。
JP9345613A 1997-12-15 1997-12-15 照明光学装置及び該照明光学装置を備えた露光装置並びに露光方法 Pending JPH11174365A (ja)

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