JP2000353651A - 露光装置及びコヒーレンス低減光学系 - Google Patents
露光装置及びコヒーレンス低減光学系Info
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- JP2000353651A JP2000353651A JP11163391A JP16339199A JP2000353651A JP 2000353651 A JP2000353651 A JP 2000353651A JP 11163391 A JP11163391 A JP 11163391A JP 16339199 A JP16339199 A JP 16339199A JP 2000353651 A JP2000353651 A JP 2000353651A
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- pulse laser
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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 And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】簡単な構成でコストのかからない露光装置及び
コヒーレンス低減光学系を提供する。 【解決手段】光源と、該光源からの光束を投影物体上に
照射する照明光学系Aと、前記投影物体を露光面上へ投
影する投影光学系Bと、から構成される露光装置におい
て、前記光源は、パルスレーザ1であり、前記照明光学
系中に、前記投影物体への入射照明光の位相をランダム
に変調する光拡散部材3を挿入し、該光拡散部材を移動
することによって、前記入射照明光のコヒーレンスを低
下させることを特徴とする露光装置を提供する。また、
パルスレーザと、該パルスレーザからの光束の位相をラ
ンダムに変調する光拡散部材と、を有し、該光拡散部材
を移動することによって、前記パルスレーザのコヒーレ
ンスを低下させ、被照射面を照明することを特徴とする
コヒーレンス低減光学系も提供する。
コヒーレンス低減光学系を提供する。 【解決手段】光源と、該光源からの光束を投影物体上に
照射する照明光学系Aと、前記投影物体を露光面上へ投
影する投影光学系Bと、から構成される露光装置におい
て、前記光源は、パルスレーザ1であり、前記照明光学
系中に、前記投影物体への入射照明光の位相をランダム
に変調する光拡散部材3を挿入し、該光拡散部材を移動
することによって、前記入射照明光のコヒーレンスを低
下させることを特徴とする露光装置を提供する。また、
パルスレーザと、該パルスレーザからの光束の位相をラ
ンダムに変調する光拡散部材と、を有し、該光拡散部材
を移動することによって、前記パルスレーザのコヒーレ
ンスを低下させ、被照射面を照明することを特徴とする
コヒーレンス低減光学系も提供する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造用露光装置
に関する。また、半導体製造用露光装置内に用いて好適
なコヒーレンス低減光学系にも関する。
に関する。また、半導体製造用露光装置内に用いて好適
なコヒーレンス低減光学系にも関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造用露光装置においては、近
年、エキシマレーザなどのバルスレーザを光源とするこ
とが多くなっている。このようなレーザ照明による高い
空間コヒーレンスは、照明むらや結像上の問題につなが
り、好ましくない。一般に、パルスレーザでは、パルス
発光時間に依存する可干渉距離が存在し、コヒーレンス
を低減するために、従来は、照明光学系内に可干渉距離
以上の光路差を設け、複数の光ビームを発生させる等の
対策をとっていた。
年、エキシマレーザなどのバルスレーザを光源とするこ
とが多くなっている。このようなレーザ照明による高い
空間コヒーレンスは、照明むらや結像上の問題につなが
り、好ましくない。一般に、パルスレーザでは、パルス
発光時間に依存する可干渉距離が存在し、コヒーレンス
を低減するために、従来は、照明光学系内に可干渉距離
以上の光路差を設け、複数の光ビームを発生させる等の
対策をとっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、互いに光路差
を設けた複数のビームを生成させると、照明光学系が大
きくかつ複雑になることは自明である。このため部品点
数も増え、コストも増大する。本発明では、上記問題点
に鑑み、簡単な構成でコストのかからない露光装置を提
供することを目的とする。また、同時に、コヒーレンス
低減光学系も提供することも第2の目的とする。
を設けた複数のビームを生成させると、照明光学系が大
きくかつ複雑になることは自明である。このため部品点
数も増え、コストも増大する。本発明では、上記問題点
に鑑み、簡単な構成でコストのかからない露光装置を提
供することを目的とする。また、同時に、コヒーレンス
低減光学系も提供することも第2の目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、光源と、該光源からの光束を投影物体
上に照射する照明光学系と、前記投影物体を露光面上へ
投影する投影光学系と、から構成される露光装置におい
て、前記光源は、パルスレーザであり、前記照明光学系
中に、前記投影物体への入射照明光の位相をランダムに
変調する光拡散部材を挿入し、該光拡散部材を移動する
ことによって、前記入射照明光のコヒーレンスを低下さ
せることを特徴とする露光装置を提供する。
達成するために、光源と、該光源からの光束を投影物体
上に照射する照明光学系と、前記投影物体を露光面上へ
投影する投影光学系と、から構成される露光装置におい
て、前記光源は、パルスレーザであり、前記照明光学系
中に、前記投影物体への入射照明光の位相をランダムに
変調する光拡散部材を挿入し、該光拡散部材を移動する
ことによって、前記入射照明光のコヒーレンスを低下さ
せることを特徴とする露光装置を提供する。
【0005】また、本発明では、上記第2の目的を達成
するために、パルスレーザと、該パルスレーザからの光
束の位相をランダムに変調する光拡散部材と、を有し、
該光拡散部材を移動することによって、前記パルスレー
ザのコヒーレンスを低下させ、被照射面を照明すること
を特徴とするコヒーレンス低減光学系も提供する。
するために、パルスレーザと、該パルスレーザからの光
束の位相をランダムに変調する光拡散部材と、を有し、
該光拡散部材を移動することによって、前記パルスレー
ザのコヒーレンスを低下させ、被照射面を照明すること
を特徴とするコヒーレンス低減光学系も提供する。
【0006】
【実施の形態】本発明では、上記の様に、光拡散部材
(特に、拡散板であり、以下では、拡散板を例にとり説
明を行う。)を用い、簡単にして効果的にコヒーレンズ
を低下させることができる。本発明の特徴的な基本構成
は、移動する拡散板である。不規則でかつ微小な起伏を
持った拡散板を高速で移動させると、これを横切る光の
位相が不規則に変調される。これによって光源の空間コ
ヒーレンスが低下する。
(特に、拡散板であり、以下では、拡散板を例にとり説
明を行う。)を用い、簡単にして効果的にコヒーレンズ
を低下させることができる。本発明の特徴的な基本構成
は、移動する拡散板である。不規則でかつ微小な起伏を
持った拡散板を高速で移動させると、これを横切る光の
位相が不規則に変調される。これによって光源の空間コ
ヒーレンスが低下する。
【0007】ここで、レーザがパルス発光でなく連続発
振のものであれば、移動拡散板による光の位相変調は、
事実上レジストが露光反応を生じる時間より十分早けれ
ばよい。しかし、パルスレーザの場合は、短いパルス発
光時間の間に光の位相変調を行わなければ、コヒーレン
ス低減効果がない。
振のものであれば、移動拡散板による光の位相変調は、
事実上レジストが露光反応を生じる時間より十分早けれ
ばよい。しかし、パルスレーザの場合は、短いパルス発
光時間の間に光の位相変調を行わなければ、コヒーレン
ス低減効果がない。
【0008】これを克服するには、移動拡散板による光
の位相変調周波数の上限ωmax を、パルス発光時間Tに
対し、 ωmax >1/T (1) を満たすようにすればよい。このようにすれば、移動拡
散板による位相変調はパルス発光時間の間で一周期位相
が変調されるような成分を持つことになり、コヒーレン
ス低減が有効に行われる。ただし、ここで注意すべきこ
とは、ωmax が大きければ大きいほどよい、とは言えな
いことである。なぜなら、ωmax がレーザの中心波長に
対応する周波数並に大きくなると、レーザの波長帯域幅
が際立って広くなってしまうからである。これは、レー
ザの単色性を失うことを意味し、非常に都合が悪い。
の位相変調周波数の上限ωmax を、パルス発光時間Tに
対し、 ωmax >1/T (1) を満たすようにすればよい。このようにすれば、移動拡
散板による位相変調はパルス発光時間の間で一周期位相
が変調されるような成分を持つことになり、コヒーレン
ス低減が有効に行われる。ただし、ここで注意すべきこ
とは、ωmax が大きければ大きいほどよい、とは言えな
いことである。なぜなら、ωmax がレーザの中心波長に
対応する周波数並に大きくなると、レーザの波長帯域幅
が際立って広くなってしまうからである。これは、レー
ザの単色性を失うことを意味し、非常に都合が悪い。
【0009】いま、移動拡散板による位相変調の周波数
スペクトルをA(ω)、パルスレーザの周波数スペクト
ルをB(ω)とする。拡散板で位相変調を受けたパルス
レーザの複素振幅は拡散板の複素振幅と元のパルスレー
ザの複素振幅とを掛け合わせたものになるから、複素振
幅のフーリエ変換である周波数スペクトルに関しては、
位相変調をうけた後のパルスレーザの周波数スペクトル
をC(ω)とすると、 C(ω)=A(ω)*B(ω) (2) となる。ここで記号*は接合積を表す。この式より、A
(ω)が有限な帯域幅を持つことによってレーザ光の帯
域幅が広がってしまうことがわかる。したがって、A
(ω)の帯域幅は式(1)と式(2)とを同時に満たす
ように決めなくてはならない。
スペクトルをA(ω)、パルスレーザの周波数スペクト
ルをB(ω)とする。拡散板で位相変調を受けたパルス
レーザの複素振幅は拡散板の複素振幅と元のパルスレー
ザの複素振幅とを掛け合わせたものになるから、複素振
幅のフーリエ変換である周波数スペクトルに関しては、
位相変調をうけた後のパルスレーザの周波数スペクトル
をC(ω)とすると、 C(ω)=A(ω)*B(ω) (2) となる。ここで記号*は接合積を表す。この式より、A
(ω)が有限な帯域幅を持つことによってレーザ光の帯
域幅が広がってしまうことがわかる。したがって、A
(ω)の帯域幅は式(1)と式(2)とを同時に満たす
ように決めなくてはならない。
【0010】ここで、明らかに、帯域A(ω)の中心周
波数はゼロであり、かつ周波数の上限はωmax であるか
ら、帯域幅は正負の周波数を考慮しておよそ2×ωmax
である。拡散板の位相変調によるしーザ波長帯域の拡大
が2倍以上になると甚だ問題であるから、このためには
位相変調の帯域幅2×ωmax がもとのパルスレーザの帯
域幅Δの半分以下であることが好ましい。すなわち、 2×ωmax <Δ/2 (3) であることが好ましい。
波数はゼロであり、かつ周波数の上限はωmax であるか
ら、帯域幅は正負の周波数を考慮しておよそ2×ωmax
である。拡散板の位相変調によるしーザ波長帯域の拡大
が2倍以上になると甚だ問題であるから、このためには
位相変調の帯域幅2×ωmax がもとのパルスレーザの帯
域幅Δの半分以下であることが好ましい。すなわち、 2×ωmax <Δ/2 (3) であることが好ましい。
【0011】
【実施例】図1を参照しながら、本発明によるコヒーレ
ンス低減光学系及び半導体製造用露光装置の実施例を示
す。パルスレーザ光源1から出射されたレーザ光は、ビ
ームエキスバンダ2で光束を拡大され、拡散板3を通過
する。拡散板3は、その一方の表面が粗面4になってお
り、ここで光が拡散される。粗面4は、拡散板3の上下
いずれの面に形成されていてもよい。拡散板3には回転
軸5があり、モーター6によって拡散板3全体が、回転
軸5のまわりを回転する。すなわち、拡散板3、粗面
4、回転軸5及びモーター6が、回転拡散板を構成す
る。コヒーレンス低減照明を実行する際には、回転拡散
板は常時回転状態にある。
ンス低減光学系及び半導体製造用露光装置の実施例を示
す。パルスレーザ光源1から出射されたレーザ光は、ビ
ームエキスバンダ2で光束を拡大され、拡散板3を通過
する。拡散板3は、その一方の表面が粗面4になってお
り、ここで光が拡散される。粗面4は、拡散板3の上下
いずれの面に形成されていてもよい。拡散板3には回転
軸5があり、モーター6によって拡散板3全体が、回転
軸5のまわりを回転する。すなわち、拡散板3、粗面
4、回転軸5及びモーター6が、回転拡散板を構成す
る。コヒーレンス低減照明を実行する際には、回転拡散
板は常時回転状態にある。
【0012】拡散板3を通過して位相変調を受けた光
は、周知のフライアイ型インテグレーター7を通過し、
さらにコンデンサーレンズ8を通過して投影物体である
レチクル9を照射する。レチクル9で回折した光は、投
影光学系Bである投影レンズ10を通過し、レジスト1
3上にレチクル9の像を結像する。ここで、レジスト1
3はウエハ12表面に塗布されており、ウエハ12はス
テージ11上に設置されている。
は、周知のフライアイ型インテグレーター7を通過し、
さらにコンデンサーレンズ8を通過して投影物体である
レチクル9を照射する。レチクル9で回折した光は、投
影光学系Bである投影レンズ10を通過し、レジスト1
3上にレチクル9の像を結像する。ここで、レジスト1
3はウエハ12表面に塗布されており、ウエハ12はス
テージ11上に設置されている。
【0013】また、ビームエキスバンダ2、回転拡散
板、フライアイ型インテグレーター7及びコンデンサー
レンズ8によって照明光学系Aが構成されている。ここ
で、一例として、パルスレーザのパルス発光時間を10
nsec、波長を248nm、帯域幅を0.6pmとする。この
場合、式(1)からωmax >100MHz でなくてはなら
ない。一方、式(3)Δ=2900MHz となる(Δ=
(δλ/λ2)×c:単位Hz)から、ωmax <725Hz
でなくてはならない。したがって、この場合は、ωmax
100MHz から725MHz の間に設定するのが好まし
い。ωmax は:粗面4の凹凸幅の実質的な最小値を拡散
板の回転線速度で割ることによって得られる。例えば、
凹凸幅最小値が1μm(最小周期2μm)、光が通過す
る点での半径が30cmであるとすると、要求される回転
速度は、およそ100〜700回転/秒となる。例え
ば、図1に示す照明光学系中の回転拡散板は、半径30
cmで毎秒200回転、凹凸最小値は1μmであり、ωma
x は約200MHz である。
板、フライアイ型インテグレーター7及びコンデンサー
レンズ8によって照明光学系Aが構成されている。ここ
で、一例として、パルスレーザのパルス発光時間を10
nsec、波長を248nm、帯域幅を0.6pmとする。この
場合、式(1)からωmax >100MHz でなくてはなら
ない。一方、式(3)Δ=2900MHz となる(Δ=
(δλ/λ2)×c:単位Hz)から、ωmax <725Hz
でなくてはならない。したがって、この場合は、ωmax
100MHz から725MHz の間に設定するのが好まし
い。ωmax は:粗面4の凹凸幅の実質的な最小値を拡散
板の回転線速度で割ることによって得られる。例えば、
凹凸幅最小値が1μm(最小周期2μm)、光が通過す
る点での半径が30cmであるとすると、要求される回転
速度は、およそ100〜700回転/秒となる。例え
ば、図1に示す照明光学系中の回転拡散板は、半径30
cmで毎秒200回転、凹凸最小値は1μmであり、ωma
x は約200MHz である。
【0014】尚、本実施例では、光拡散部材として拡散
板を示したが、光拡散部材は拡散板のみに限られるもの
では無く、フライアイ型インテグレーター以外にもロッ
ドの使用も考えられる。
板を示したが、光拡散部材は拡散板のみに限られるもの
では無く、フライアイ型インテグレーター以外にもロッ
ドの使用も考えられる。
【0015】
【発明の効果】以上の様に、本発明によって、簡単な構
成でコストのかからない露光装置を提供することができ
るようになった。
成でコストのかからない露光装置を提供することができ
るようになった。
【図1】図1は、本発明による実施例を示した図であ
る。
る。
1 パルスレーザ 3 拡散板 6 モーター 9 レチクル 13 レジスト A 照明光学系 B 投影光学系
Claims (9)
- 【請求項1】光源と、該光源からの光束を投影物体上に
照射する照明光学系と、前記投影物体を露光面上へ投影
する投影光学系と、から構成される露光装置において、 前記光源は、パルスレーザであり、 前記照明光学系中に、前記投影物体への入射照明光の位
相をランダムに変調する光拡散部材を挿入し、 該光拡散部材を移動することによって、前記入射照明光
のコヒーレンスを低下させることを特徴とする露光装
置。 - 【請求項2】請求項1に記載の露光装置において、前記
光拡散部材の移動は、回転運動によることを特徴とする
露光装置。 - 【請求項3】請求項1又は2に記載の露光装置におい
て、前記光拡散部材による前記入射照明光の位相変調周
波数の上限をωmax とし、前記パルスレーザのパルス発
光時間をTとしたとき、以下の条件を満たすことを特徴
とする露光装置。 ωmax >1/T - 【請求項4】請求項1乃至3に記載の露光装置におい
て、前記光拡散部材による前記入射照明光の位相変調周
波数の上限をωmax とし、前記パルスレーザの波長帯域
幅をΔとしたとき、以下の条件を満たすことを特徴とす
る露光装置。 2×ωmax <Δ/2 - 【請求項5】請求項1乃至4に記載の露光装置を用い
て、露光を行うことを特徴とする露光方法。 - 【請求項6】パルスレーザと、該パルスレーザからの光
束の位相をランダムに変調する光拡散部材と、を有し、 該光拡散部材を移動することによって、前記パルスレー
ザのコヒーレンスを低下させ、被照射面を照明すること
を特徴とするコヒーレンス低減光学系。 - 【請求項7】請求項6に記載のコヒーレンス低減光学系
において、前記光拡散部材の移動は、回転運動によるこ
とを特徴とするコヒーレンス低減光学系。 - 【請求項8】請求項6又は7に記載のコヒーレンス低減
光学系において、前記光拡散部材による照明光の位相変
調周波数の上限をωmax とし、、前記パルスレーザのパ
ルス発光時間をTとしたとき、以下の条件を満たすこと
を特徴とするコヒーレンス低減光学系。 ωmax >1/T - 【請求項9】請求項6乃至8に記載のコヒーレンス低減
光学系において、前記光拡散部材による照明光の位相変
調周波数の上限をωmax とし、前記パルスレーザの波長
帯域幅をΔとしたとき、以下の条件を満たすことを特徴
とするコヒーレンス低減光学系。 2×ωmax <Δ/2
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11163391A JP2000353651A (ja) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | 露光装置及びコヒーレンス低減光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11163391A JP2000353651A (ja) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | 露光装置及びコヒーレンス低減光学系 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000353651A true JP2000353651A (ja) | 2000-12-19 |
Family
ID=15773007
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11163391A Pending JP2000353651A (ja) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | 露光装置及びコヒーレンス低減光学系 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000353651A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017534902A (ja) * | 2014-09-23 | 2017-11-24 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | 投影リソグラフィのための照明光学ユニット及びそのための中空導波管構成要素 |
JP2020507099A (ja) * | 2017-01-16 | 2020-03-05 | サイマー リミテッド ライアビリティ カンパニー | エキシマ光源におけるスペックルの低減 |
-
1999
- 1999-06-10 JP JP11163391A patent/JP2000353651A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017534902A (ja) * | 2014-09-23 | 2017-11-24 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | 投影リソグラフィのための照明光学ユニット及びそのための中空導波管構成要素 |
JP2020507099A (ja) * | 2017-01-16 | 2020-03-05 | サイマー リミテッド ライアビリティ カンパニー | エキシマ光源におけるスペックルの低減 |
US11054665B2 (en) | 2017-01-16 | 2021-07-06 | Cymer, Llc | Reducing speckle in an excimer light source |
US11686951B2 (en) | 2017-01-16 | 2023-06-27 | Cymer, Llc | Reducing speckle in an excimer light source |
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