JP2001284228A - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents
露光装置及びデバイス製造方法Info
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- 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
- G03F7/70066—Size and form of the illuminated area in the mask plane, e.g. reticle masking blades or blinds
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- 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
- 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
- G03F7/70566—Polarisation control
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 正確に露光量制御が行え、照度むらや露光む
らを 軽減できる露光装置を提供すること。 【解決手段】 エキシマレーザ１からのレーザ光を偏光
解消ユニット２により偏光解消し、この偏光解消したレ
ーザ光をフライアイレンズ31により波面分割することに
より互いに偏光状態が異なる複数の光を含む複数の光を
形成し、この互いに偏光状態が異なる複数の光を含む複
数の光をレンズ系３２によってオプティカルインテグレ
ータ4の光入射面上で重ね、オプティカルインテグレー
タ4の各棒状レンズに入射する光をそれぞれが十分に偏
光解消されていて且つ互いに偏光状態が同じとすること
で、オプティカルインテグレータ4から十分に偏光解消
されていて且つ互いに偏光状態が同じ複数の光をビーム
スプリッタ７と光量検出手段８や折り曲げミラー11を含
む下流の光学系に供給する。
らを 軽減できる露光装置を提供すること。 【解決手段】 エキシマレーザ１からのレーザ光を偏光
解消ユニット２により偏光解消し、この偏光解消したレ
ーザ光をフライアイレンズ31により波面分割することに
より互いに偏光状態が異なる複数の光を含む複数の光を
形成し、この互いに偏光状態が異なる複数の光を含む複
数の光をレンズ系３２によってオプティカルインテグレ
ータ4の光入射面上で重ね、オプティカルインテグレー
タ4の各棒状レンズに入射する光をそれぞれが十分に偏
光解消されていて且つ互いに偏光状態が同じとすること
で、オプティカルインテグレータ4から十分に偏光解消
されていて且つ互いに偏光状態が同じ複数の光をビーム
スプリッタ７と光量検出手段８や折り曲げミラー11を含
む下流の光学系に供給する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は露光装置、特にＩＣ
やＬＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイス
や液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイ
スを製造するために使用される露光装置に関する。
やＬＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイス
や液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイ
スを製造するために使用される露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来よりＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子製
造用の投影露光装置においては、半導体素子の高集積化
に伴い、ウエハ面上での最小線幅が０．２μｍ以下とい
う非常に高い光学性能が要求されている。
造用の投影露光装置においては、半導体素子の高集積化
に伴い、ウエハ面上での最小線幅が０．２μｍ以下とい
う非常に高い光学性能が要求されている。
【０００３】一般にレチクル面上の回路パターンを投影
光学系を介してウエハ面（投影面＝像面）上に投影する
際、回路パターンの解像線幅は露光光の波長（λ）や投
影光学系の開口数（ＮＡ）等と共に投影面上における照
度分布の均一性の良否が大きく影響している。
光学系を介してウエハ面（投影面＝像面）上に投影する
際、回路パターンの解像線幅は露光光の波長（λ）や投
影光学系の開口数（ＮＡ）等と共に投影面上における照
度分布の均一性の良否が大きく影響している。
【０００４】特に最小線幅が０．２μｍ以下ということ
になると、露光用の光源としてはＫｒＦエキシマレーザ
ー（λ＝２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー（λ＝
１９３ｎｍ）などが候補に挙げられるが、このようなレ
ーザーを用いた露光装置の投影面上での照度分布の均一
性は約１％程度以内が要望されている。
になると、露光用の光源としてはＫｒＦエキシマレーザ
ー（λ＝２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー（λ＝
１９３ｎｍ）などが候補に挙げられるが、このようなレ
ーザーを用いた露光装置の投影面上での照度分布の均一
性は約１％程度以内が要望されている。
【０００５】図８は従来の投影露光装置の光学系の要部
概略図である。
概略図である。
【０００６】同図において、エキシマレーザ１からのレ
ーザー光束（パルス光）は、ビーム整形光学系３により
所望の形状に整形され、微小レンズを２次元的に配列し
たオプティカルインテグレータ４の光入射面に入射し、
そこで分割及び集光されてオプティカルインテグレータ
４の光射出面近傍に複数の２次光源を形成している。こ
の光射出面近傍に形成した複数の２次元光源からの各発
散光束はコンデンサーレンズ６で集光され、被照射面に
存在するレチクル１２の回路パターン面と光学的に共役
な位置に配置された視野絞り９の開口をそこに互いに重
なり合って照明する。
ーザー光束（パルス光）は、ビーム整形光学系３により
所望の形状に整形され、微小レンズを２次元的に配列し
たオプティカルインテグレータ４の光入射面に入射し、
そこで分割及び集光されてオプティカルインテグレータ
４の光射出面近傍に複数の２次光源を形成している。こ
の光射出面近傍に形成した複数の２次元光源からの各発
散光束はコンデンサーレンズ６で集光され、被照射面に
存在するレチクル１２の回路パターン面と光学的に共役
な位置に配置された視野絞り９の開口をそこに互いに重
なり合って照明する。
【０００７】視野絞り９からの複数の光束はレンズ10
a、折り曲げミラー１１、レンズ10bを介してレチクル12
の同一領域（回路パターン）を照明する。レンズ10a,と
レンズ10ｂとは結像レンズ系を成しており、均一な光強
度分布を持つ絞り９の開口の像をレチクル１２の回路パ
ターン上に投影する。
a、折り曲げミラー１１、レンズ10bを介してレチクル12
の同一領域（回路パターン）を照明する。レンズ10a,と
レンズ10ｂとは結像レンズ系を成しており、均一な光強
度分布を持つ絞り９の開口の像をレチクル１２の回路パ
ターン上に投影する。
【０００８】こうして照明されたレチクル１２の回路パ
ターンは、投影光学系１３によりXYZステージ１６上に
保持されたウエハ１５上に縮小投影され、この回路パタ
ーンの縮小像によりウエハ１５のレジストが露光され
る。 XYZステージ１６は光軸（Z）方向とこの方向に直
交する２（X、Y）方向に移動可能である。光学系１３は
レンズ系13aとレンズ系13bの間に開口絞り１４を有し、
この絞り１４が光学系１３の瞳の位置、形、大きさ
（径）を定める。
ターンは、投影光学系１３によりXYZステージ１６上に
保持されたウエハ１５上に縮小投影され、この回路パタ
ーンの縮小像によりウエハ１５のレジストが露光され
る。 XYZステージ１６は光軸（Z）方向とこの方向に直
交する２（X、Y）方向に移動可能である。光学系１３は
レンズ系13aとレンズ系13bの間に開口絞り１４を有し、
この絞り１４が光学系１３の瞳の位置、形、大きさ
（径）を定める。
【０００９】５は照明光学系の開口絞りであり、上述の
複数の２次光源から成る有効光源の大きさ及び形状を定
める開口を持つ。この絞り５の開口はレンズ６とレンズ
10a,10bとレンズ13aから成る結像レンズ系により開口絞
り１４の開口即ち瞳面に結像する。
複数の２次光源から成る有効光源の大きさ及び形状を定
める開口を持つ。この絞り５の開口はレンズ６とレンズ
10a,10bとレンズ13aから成る結像レンズ系により開口絞
り１４の開口即ち瞳面に結像する。
【００１０】７は誘電体膜が形成された若しくは誘電体
膜が形成されていないガラス板より成るビームスプリッ
タであり、このガラス板７は、レンズ6と視野絞りの間
に光軸に対し斜設され、インテグレータ4からの複数の
光束のそれぞれの一部の光を反射してこれらの光を光量
検出手段８に入射させる。光量検出手段８が検出する各
パルス光の光量からウエハ１５に順次入射する複数のパ
ルス光のそれぞれの光量が得られるので、これらの光量
（データ）を使ってウエハ１５のレジストに対する露光
量を制御する。
膜が形成されていないガラス板より成るビームスプリッ
タであり、このガラス板７は、レンズ6と視野絞りの間
に光軸に対し斜設され、インテグレータ4からの複数の
光束のそれぞれの一部の光を反射してこれらの光を光量
検出手段８に入射させる。光量検出手段８が検出する各
パルス光の光量からウエハ１５に順次入射する複数のパ
ルス光のそれぞれの光量が得られるので、これらの光量
（データ）を使ってウエハ１５のレジストに対する露光
量を制御する。
【００１１】１０１はλ／４板であり、λ／４板１０１
は、図9に示すように、エキシマレーザ１からの直線偏
光レーザ光の偏光方向（y方向）に対し45度を成す方向
に結晶軸を向けた複屈折板であり、このレーザ光の直線
偏光を円偏光に変換する。
は、図9に示すように、エキシマレーザ１からの直線偏
光レーザ光の偏光方向（y方向）に対し45度を成す方向
に結晶軸を向けた複屈折板であり、このレーザ光の直線
偏光を円偏光に変換する。
【００１２】従来は、図8に示す光学系を組んでいれ
ば、エキシマレーザ１からのレーザ光の偏光方向が少々
変動しても、λ／４板１０１の偏光変換作用により、ガ
ラス板７には常にレーザ光の紙面に平行な偏光成分（Ｐ
偏光光）と紙面に垂直な偏光成分（Ｓ偏光光）の強度が
略等しくなる略円偏光の光が入射してガラス板７を透過
する光（ウエハ15を露光する光）とガラス板７で反射す
る光（光量検出手段８に入射する光）の光量比がほぼ一
定に維持できると言われていた。
ば、エキシマレーザ１からのレーザ光の偏光方向が少々
変動しても、λ／４板１０１の偏光変換作用により、ガ
ラス板７には常にレーザ光の紙面に平行な偏光成分（Ｐ
偏光光）と紙面に垂直な偏光成分（Ｓ偏光光）の強度が
略等しくなる略円偏光の光が入射してガラス板７を透過
する光（ウエハ15を露光する光）とガラス板７で反射す
る光（光量検出手段８に入射する光）の光量比がほぼ一
定に維持できると言われていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】図10はインテグレータ
４の実際の組立工程を示す図である。図10（A）はイン
テグレータ４の光軸を含む断面についての断面図で、図
10（B）はインテグレータ４の光軸と直交する断面につ
いての断面図である。図10（A）に示す通りインテグレ
ータ４は両端に凸球面を持つ棒状レンズの集合であり、
図10（B）に示すとおり、複数の両端に凸球面を持つ棒
状レンズを積層して２方向から押し付けて接着、固定す
ることでインテグレータ４が組み立てられる。
４の実際の組立工程を示す図である。図10（A）はイン
テグレータ４の光軸を含む断面についての断面図で、図
10（B）はインテグレータ４の光軸と直交する断面につ
いての断面図である。図10（A）に示す通りインテグレ
ータ４は両端に凸球面を持つ棒状レンズの集合であり、
図10（B）に示すとおり、複数の両端に凸球面を持つ棒
状レンズを積層して２方向から押し付けて接着、固定す
ることでインテグレータ４が組み立てられる。
【００１４】この組立工程においてインテグレータ4の
各棒状レンズはその径方向に力を受けて歪むので、各棒
状レンズは互いに異なる複屈折性を持っており、しかも
各棒状レンズの内部でも場所によって複屈折性が異なっ
ている。このため、図8に示した装置では、インテグレ
ータ4に入射する時のレーザ光は円偏光であっても、イ
ンテグレータ4から出射する時には円偏光ではなく、し
かもインテグレータ4の各棒状レンズから出る光束は互
いに偏光状態が違うことになる。
各棒状レンズはその径方向に力を受けて歪むので、各棒
状レンズは互いに異なる複屈折性を持っており、しかも
各棒状レンズの内部でも場所によって複屈折性が異なっ
ている。このため、図8に示した装置では、インテグレ
ータ4に入射する時のレーザ光は円偏光であっても、イ
ンテグレータ4から出射する時には円偏光ではなく、し
かもインテグレータ4の各棒状レンズから出る光束は互
いに偏光状態が違うことになる。
【００１５】このため、図8の装置でも、エキシマレー
ザ1からの直線偏光光のレーザ光の偏光方向の変動とビ
ームスプリッタであるガラス板７の反射率（透過率）の
偏光依存性に起因して、ガラス板７を透過する光（ウエ
ハ15を露光する光）とガラス板７で反射する光（光量検
出手段８に入射する光）の光量比が必要な範囲内で一定
に維持できず、常に正確に露光制御を行なえないという
問題があった。
ザ1からの直線偏光光のレーザ光の偏光方向の変動とビ
ームスプリッタであるガラス板７の反射率（透過率）の
偏光依存性に起因して、ガラス板７を透過する光（ウエ
ハ15を露光する光）とガラス板７で反射する光（光量検
出手段８に入射する光）の光量比が必要な範囲内で一定
に維持できず、常に正確に露光制御を行なえないという
問題があった。
【００１６】また、各棒状レンズの入射面はウエハ面１
５と光学的に共役である。各棒状レンズの中で複屈折性
が違うため、ガラス板７やミラー１１の偏光透過率特性
により、照度ムラが発生してしまうという問題もある。
また露光に伴ってレーザ光の偏光状態や棒状レンズ及び
各光学系の複屈折性が変動した場合、発生する照度ムラ
も変わってしまうという問題もある。これらの問題は２
／４板のかわりに単純に偏光解消板を用いただけの場合
でも、依然残ってしまう。
５と光学的に共役である。各棒状レンズの中で複屈折性
が違うため、ガラス板７やミラー１１の偏光透過率特性
により、照度ムラが発生してしまうという問題もある。
また露光に伴ってレーザ光の偏光状態や棒状レンズ及び
各光学系の複屈折性が変動した場合、発生する照度ムラ
も変わってしまうという問題もある。これらの問題は２
／４板のかわりに単純に偏光解消板を用いただけの場合
でも、依然残ってしまう。
【００１７】本発明の目的は、上述の問題を軽減するこ
とができる露光装置を提供することにある。
とができる露光装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明はレーザからの光
を用いて形成した複数の光束によりマスクを照明して該
マスクのパターンで基板を露光する露光装置において、
前記複数の光束のそれぞれを実質的に無偏光化（偏光解
消）する手段を有することにより上記目的を達成しよう
とするものである。
を用いて形成した複数の光束によりマスクを照明して該
マスクのパターンで基板を露光する露光装置において、
前記複数の光束のそれぞれを実質的に無偏光化（偏光解
消）する手段を有することにより上記目的を達成しよう
とするものである。
【００１９】本発明のマスクのパターンで基板を露光す
る露光装置は、光源からの偏光光を光軸に直交する断面
内で偏光状態が変化している光に変換し、この光を複数
の光に波面分割し、オプティカルインテグレータの光入
射面上に重ね合わせ、前記オプティカルインテグレータ
からの複数の光束により前記マスクを照明することを特
徴とする。
る露光装置は、光源からの偏光光を光軸に直交する断面
内で偏光状態が変化している光に変換し、この光を複数
の光に波面分割し、オプティカルインテグレータの光入
射面上に重ね合わせ、前記オプティカルインテグレータ
からの複数の光束により前記マスクを照明することを特
徴とする。
【００２０】本発明のマスクのパターンで基板を露光す
る他の露光装置は、光源からの偏光光の偏光を解消する
偏光解消手段と、該偏光解消手段からの光を複数の光に
波面分割し、オプティカルインテグレータの光入射面上
に重ねる第1の光学系と、前記オプティカルインテグレ
ータからの複数の光束により前記マスクを照明する第2
の光学系とを有することを特徴とする。
る他の露光装置は、光源からの偏光光の偏光を解消する
偏光解消手段と、該偏光解消手段からの光を複数の光に
波面分割し、オプティカルインテグレータの光入射面上
に重ねる第1の光学系と、前記オプティカルインテグレ
ータからの複数の光束により前記マスクを照明する第2
の光学系とを有することを特徴とする。
【００２１】これらの露光装置は、オプティカルインテ
グレータの下流（レーザのある側と反対側）に光量検出
用のビームスプリッタ（ガラス板）及び／又は光路変更
用の折り曲げミラーを配していても、偏光解消手段から
の光を複数の光に波面分割し、オプティカルインテグレ
ータの光入射面上に重ねるので、オプティカルインテグ
レータからの複数の光束をそれぞれ十分に偏光解消され
た光束とすることができ、上述の問題を軽減することが
可能になる。
グレータの下流（レーザのある側と反対側）に光量検出
用のビームスプリッタ（ガラス板）及び／又は光路変更
用の折り曲げミラーを配していても、偏光解消手段から
の光を複数の光に波面分割し、オプティカルインテグレ
ータの光入射面上に重ねるので、オプティカルインテグ
レータからの複数の光束をそれぞれ十分に偏光解消され
た光束とすることができ、上述の問題を軽減することが
可能になる。
【００２２】本発明のマスクのパターンで基板を露光す
る別の露光装置は、光源からの偏光光の偏光を円偏光又
は楕円偏光に変換する偏光変換手段と、該偏光変換手段
からの光を複数の光に波面分割し、オプティカルインテ
グレータの光入射面上に重ねる第1の光学系と、前記オ
プティカルインテグレータからの複数の光束により前記
マスクを照明する第2の光学系とを有することを特徴と
する。
る別の露光装置は、光源からの偏光光の偏光を円偏光又
は楕円偏光に変換する偏光変換手段と、該偏光変換手段
からの光を複数の光に波面分割し、オプティカルインテ
グレータの光入射面上に重ねる第1の光学系と、前記オ
プティカルインテグレータからの複数の光束により前記
マスクを照明する第2の光学系とを有することを特徴と
する。
【００２３】この別の露光装置も、オプティカルインテ
グレータの下流に光量検出用のビームスプリッタ（ガラ
ス板）及び／又は光路変更用の折り曲げミラーを配して
いても、偏光解消手段からの光を複数の光に波面分割
し、オプティカルインテグレータの光入射面上に重ねる
ので、オプティカルインテグレータからの複数の光束を
それぞれ十分に偏光解消された光束とすることができ、
上述の問題を軽減することが可能になる。ただし、先に
説明した本発明の各露光装置に比べると効果は劣る。
グレータの下流に光量検出用のビームスプリッタ（ガラ
ス板）及び／又は光路変更用の折り曲げミラーを配して
いても、偏光解消手段からの光を複数の光に波面分割
し、オプティカルインテグレータの光入射面上に重ねる
ので、オプティカルインテグレータからの複数の光束を
それぞれ十分に偏光解消された光束とすることができ、
上述の問題を軽減することが可能になる。ただし、先に
説明した本発明の各露光装置に比べると効果は劣る。
【００２４】また、本発明のデバイス製造方法は、本発
明の上記露光装置によりデバイスパターンでウエハを露
光する段階と、該露光したウエハを現像する段階とを含
むことを特徴とする。
明の上記露光装置によりデバイスパターンでウエハを露
光する段階と、該露光したウエハを現像する段階とを含
むことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】図1は本発明の第一実施形態を示
す概略図である。図１に示す装置は図８の装置を改良し
たものであり、図中、図８の装置と同じ部材には図８と
同じ符号を付してある。
す概略図である。図１に示す装置は図８の装置を改良し
たものであり、図中、図８の装置と同じ部材には図８と
同じ符号を付してある。
【００２６】図1に示す装置は、ステップアンドリピー
ト及び／又はステップアンドスキャン方式によりウエハ
上の複数のショット領域のそれぞれにマスク（レチク
ル）のデバイスパターンを順次縮小投影する投影露光装
置である。フォトリソグラフィーを用いるデバイス製造
工程においては、図1の露光装置によりデバイスパター
ンで各ショット（のレジスト）が露光されたウエハは、
現像液で現像されてレジストマスクが形成され、このレ
ジストマスクを介してエッチングを受ける。
ト及び／又はステップアンドスキャン方式によりウエハ
上の複数のショット領域のそれぞれにマスク（レチク
ル）のデバイスパターンを順次縮小投影する投影露光装
置である。フォトリソグラフィーを用いるデバイス製造
工程においては、図1の露光装置によりデバイスパター
ンで各ショット（のレジスト）が露光されたウエハは、
現像液で現像されてレジストマスクが形成され、このレ
ジストマスクを介してエッチングを受ける。
【００２７】図１において、１は直線偏光或いは別の偏
光の紫外線レーザ光を発するエキシマレーザであり、レ
ーザ１は、発振波長約248nmのKrFエキシマレーザ、発振
波長約193nmのArFエキシマレーザ、発振波長約157nmのF
2エキシマレーザなどから成り、発振器（共振器）内部
の回折格子等の分光素子の狭帯域化により1pm前後或い
は1pmより狭い半値幅の発光スペクトルを有する。
光の紫外線レーザ光を発するエキシマレーザであり、レ
ーザ１は、発振波長約248nmのKrFエキシマレーザ、発振
波長約193nmのArFエキシマレーザ、発振波長約157nmのF
2エキシマレーザなどから成り、発振器（共振器）内部
の回折格子等の分光素子の狭帯域化により1pm前後或い
は1pmより狭い半値幅の発光スペクトルを有する。
【００２８】２は偏光解消ユニットであり、2aは光軸を
含む断面がくさび型の偏光解消板であり、複屈折性を持
つ透明材料より成る。2bは、偏光解消板2aのくさび形状
の影響で変化する光軸の向きを補正するための光軸を含
む断面がくさび型の透明部材であり、この部材2bは複屈
折性を持たない材料より成る。
含む断面がくさび型の偏光解消板であり、複屈折性を持
つ透明材料より成る。2bは、偏光解消板2aのくさび形状
の影響で変化する光軸の向きを補正するための光軸を含
む断面がくさび型の透明部材であり、この部材2bは複屈
折性を持たない材料より成る。
【００２９】尚、図2（b）に示すように、場合によりく
さび型の透明部材2bを用いない形態も採れる、この場合
も偏光解消板2aにより偏向された光軸（レーザ光）のと
後段の光学系の光軸とは一致させる必要がある。
さび型の透明部材2bを用いない形態も採れる、この場合
も偏光解消板2aにより偏向された光軸（レーザ光）のと
後段の光学系の光軸とは一致させる必要がある。
【００３０】図3に偏光解消板2aの構成を、図4に偏光解
消板2aの機能を示す。図3に示す通り、偏光解消板2a
は、その結晶軸の方向が、エキシマレーザ１からの直線
偏光レーザ光の偏光方向（y方向）に対して角度（例え
ば４５度）を成しており、その厚さは光軸が貫くその中
心位置を通過する光線（y方向直線偏光）が円偏光に変
換されるように決めてある。
消板2aの機能を示す。図3に示す通り、偏光解消板2a
は、その結晶軸の方向が、エキシマレーザ１からの直線
偏光レーザ光の偏光方向（y方向）に対して角度（例え
ば４５度）を成しており、その厚さは光軸が貫くその中
心位置を通過する光線（y方向直線偏光）が円偏光に変
換されるように決めてある。
【００３１】但し、偏光解消板2aの中心を通過する光線
は必ず円偏光に変換する必要無く、要は偏光解消板2aに
入射した光線束の偏光状態がy方向に沿って連続的又は
段階的に変化して光線束全体として偏光が解消された実
質的に無偏光の状態に成ればいいのである。
は必ず円偏光に変換する必要無く、要は偏光解消板2aに
入射した光線束の偏光状態がy方向に沿って連続的又は
段階的に変化して光線束全体として偏光が解消された実
質的に無偏光の状態に成ればいいのである。
【００３２】本第1の実施形態においては、偏光解消板2
aから出た光線束は、図4右の光線束の正面図に矢印で描
いているようにｙ方向に沿って偏光状態が変化してい
る。図4中、LAの範囲内では、上からy方向直線偏光→反
時計回りの楕円偏光→反時計回りの円偏光→反時計回り
の楕円偏光→x方向の直線偏光→時計回りの楕円偏光→
時計回りの円偏光→時計回りの楕円偏光→y方向の直線
偏光と連続的に変化しており、このLAの範囲内の偏光状
態の変化がy方向に沿って繰り返される。
aから出た光線束は、図4右の光線束の正面図に矢印で描
いているようにｙ方向に沿って偏光状態が変化してい
る。図4中、LAの範囲内では、上からy方向直線偏光→反
時計回りの楕円偏光→反時計回りの円偏光→反時計回り
の楕円偏光→x方向の直線偏光→時計回りの楕円偏光→
時計回りの円偏光→時計回りの楕円偏光→y方向の直線
偏光と連続的に変化しており、このLAの範囲内の偏光状
態の変化がy方向に沿って繰り返される。
【００３３】この繰り返しの回数は偏光解消板2aのくさ
び角θ1と厚さとレーザ光のビーム径に依存して決ま
り、必要な偏光解消の度合いに応じてのくさび角θ1と
厚さを決める。十分な偏光解消効果を得るには、５回以
上繰り返しのあることが好ましい。
び角θ1と厚さとレーザ光のビーム径に依存して決ま
り、必要な偏光解消の度合いに応じてのくさび角θ1と
厚さを決める。十分な偏光解消効果を得るには、５回以
上繰り返しのあることが好ましい。
【００３４】以上説明したように偏光解消板2aは入射し
た直線偏光レーザ光を光軸に直交する断面内でその偏光
状態が連続的又は段階的に変化している光に変換して偏
光を解消する。
た直線偏光レーザ光を光軸に直交する断面内でその偏光
状態が連続的又は段階的に変化している光に変換して偏
光を解消する。
【００３５】尚、偏光解消板の構成や機能については、
日本の特公平3-46802号公報に詳しく説明されているこ
とを付言しておく。
日本の特公平3-46802号公報に詳しく説明されているこ
とを付言しておく。
【００３６】偏光解消ユニット２からの偏光が解消され
たレーザ光は第1のフライアイレンズ３１に入射する。
このフライアイレンズ31もオプティカルインテグレータ
であり、フライアイレンズ３１とレンズ系３２とによっ
てオプティカルインテグレータ4（第2のフライアイレン
ズ）を均一な照度分布で照明する。
たレーザ光は第1のフライアイレンズ３１に入射する。
このフライアイレンズ31もオプティカルインテグレータ
であり、フライアイレンズ３１とレンズ系３２とによっ
てオプティカルインテグレータ4（第2のフライアイレン
ズ）を均一な照度分布で照明する。
【００３７】この時、偏光解消ユニット２からの偏光が
解消されたレーザ光はフライアイレンズ31により波面分
割されて互いに偏光状態が異なる複数の光を含む複数の
光となってフライアイレンズ31から出射し、この互いに
偏光状態が異なる複数の光はレンズ系３２によってオプ
ティカルインテグレータ4の光入射面上で重なり合うの
で、オプティカルインテグレータ4の各部分（各棒状レ
ンズ）に入射するレーザ光はそれぞれが十分に偏光解消
されていて且つ互いに偏光状態が同じになる。
解消されたレーザ光はフライアイレンズ31により波面分
割されて互いに偏光状態が異なる複数の光を含む複数の
光となってフライアイレンズ31から出射し、この互いに
偏光状態が異なる複数の光はレンズ系３２によってオプ
ティカルインテグレータ4の光入射面上で重なり合うの
で、オプティカルインテグレータ4の各部分（各棒状レ
ンズ）に入射するレーザ光はそれぞれが十分に偏光解消
されていて且つ互いに偏光状態が同じになる。
【００３８】従って、オプティカルインテグレータ4か
ら即ち複数の２次光源から出射する複数のレーザ光束も
それぞれが十分に偏光解消されていて且つ互いに偏光状
態が同じになる。
ら即ち複数の２次光源から出射する複数のレーザ光束も
それぞれが十分に偏光解消されていて且つ互いに偏光状
態が同じになる。
【００３９】本実施形態のように、それぞれが十分に偏
光解消されている複数のレーザ光束が複数の２次光源か
ら出射する光学系を組んでおくと、仮にエキシマレーザ
1からの直線偏光又は別の偏光のレーザ光の偏光状態が
変化しても、複数の２次光源からの複数の光束の偏光状
態は変化しないか、変化しても従来技術に比べてかなり
小さくなる。
光解消されている複数のレーザ光束が複数の２次光源か
ら出射する光学系を組んでおくと、仮にエキシマレーザ
1からの直線偏光又は別の偏光のレーザ光の偏光状態が
変化しても、複数の２次光源からの複数の光束の偏光状
態は変化しないか、変化しても従来技術に比べてかなり
小さくなる。
【００４０】従って、従来技術の、ビームスプリッタで
あるガラス板７の反射率（透過率）の偏光依存性に起因
するガラス板７を透過する光とガラス板７で反射する光
の光量比が一定に維持できず光量検出手段８を用いて常
に正確に露光制御を行なえないという問題や、折り曲げ
ミラー１１の反射率も偏光依存性があることに起因する
照度むらと露光むらの発生やレーザ光の偏光状態の変化
やレンズの複屈折性の変化による照度むらと露光むらの
変化が生じるという問題が、軽減できる。
あるガラス板７の反射率（透過率）の偏光依存性に起因
するガラス板７を透過する光とガラス板７で反射する光
の光量比が一定に維持できず光量検出手段８を用いて常
に正確に露光制御を行なえないという問題や、折り曲げ
ミラー１１の反射率も偏光依存性があることに起因する
照度むらと露光むらの発生やレーザ光の偏光状態の変化
やレンズの複屈折性の変化による照度むらと露光むらの
変化が生じるという問題が、軽減できる。
【００４１】図１において、７１は、ガラス板７で折り
曲げられた光軸を含み且つ紙面内で見て光軸に対して傾
いた平行平板であり、ガラス板７の反射率（透過率）の
偏光依存性に基づく露光量の検出誤差を軽減させる機能
を有する。この平行平板７１を用いた露光量の検出誤差
を軽減技術については、本願と同一発明者による日本特
許第２７４４２７４号（１９９８年４月２８日発行）に
詳しく記載されている。
曲げられた光軸を含み且つ紙面内で見て光軸に対して傾
いた平行平板であり、ガラス板７の反射率（透過率）の
偏光依存性に基づく露光量の検出誤差を軽減させる機能
を有する。この平行平板７１を用いた露光量の検出誤差
を軽減技術については、本願と同一発明者による日本特
許第２７４４２７４号（１９９８年４月２８日発行）に
詳しく記載されている。
【００４２】因みに本第1実施形態および後述する実施
形態では、ビームスプリッタであるガラス板7のＰ偏光
成分に対する透過率をT1P、反射率をR1P、Ｓ偏光成分に
対する透過率をT1S、反射率をR1S、平行平板71のＰ偏光
成分、Ｓ偏光成分の透過率をそれぞれT2P、T2Sとした
時、 T2P/T2S＝（T1P・R1S）／（T1S・R1P） を満足するように構成することにより、エキシマレーザ
1からの偏光光の偏光状態が少々変動しても、ガラス板
７で反射されて光量検出手段8で検出される光のＰ偏光
成分とＳ偏光成分の強度比とガラス板７を透過した光の
Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の比がほぼ等しくなるようにし
ている。
形態では、ビームスプリッタであるガラス板7のＰ偏光
成分に対する透過率をT1P、反射率をR1P、Ｓ偏光成分に
対する透過率をT1S、反射率をR1S、平行平板71のＰ偏光
成分、Ｓ偏光成分の透過率をそれぞれT2P、T2Sとした
時、 T2P/T2S＝（T1P・R1S）／（T1S・R1P） を満足するように構成することにより、エキシマレーザ
1からの偏光光の偏光状態が少々変動しても、ガラス板
７で反射されて光量検出手段8で検出される光のＰ偏光
成分とＳ偏光成分の強度比とガラス板７を透過した光の
Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の比がほぼ等しくなるようにし
ている。
【００４３】偏光解消ユニット2とオプティカルインテ
グレータ31及びレンズ系32により互いに偏光状態が異な
る複数の光をオプティカルインテグレータ4の光入射面
上で重ねることに加えて、この種の平行平板71を用いる
ことにより、レーザ光の偏光状態の変動に起因する問題
を確実に解消できる。
グレータ31及びレンズ系32により互いに偏光状態が異な
る複数の光をオプティカルインテグレータ4の光入射面
上で重ねることに加えて、この種の平行平板71を用いる
ことにより、レーザ光の偏光状態の変動に起因する問題
を確実に解消できる。
【００４４】但し、本発明においては、この種の平行平
板71を用いない形態を実施することもできる。
板71を用いない形態を実施することもできる。
【００４５】さて、図１において、視野絞り９から出た
それぞれが十分に偏光解消された複数の光束はレンズ10
a、折り曲げミラー１１、レンズ10bを介してレチクル12
の同一領域（回路パターン）を照明する。レンズ10a,と
レンズ10ｂとは結像レンズ系を成しており、均一な光強
度分布を持つ絞り９の開口の像をレチクル１２の回路パ
ターン上に投影する。
それぞれが十分に偏光解消された複数の光束はレンズ10
a、折り曲げミラー１１、レンズ10bを介してレチクル12
の同一領域（回路パターン）を照明する。レンズ10a,と
レンズ10ｂとは結像レンズ系を成しており、均一な光強
度分布を持つ絞り９の開口の像をレチクル１２の回路パ
ターン上に投影する。
【００４６】こうして照明されたレチクル１２の回路パ
ターンは、投影光学系１３によりXYZステージ１６上に
保持されたウエハ１５上に縮小投影され、この回路パタ
ーンの縮小像によりウエハ１５のレジストが露光され
る。 XYZステージ１６は光軸（Z）方向とこの方向に直
交する２（X、Y）方向に移動可能である。光学系１３は
レンズ系13aとレンズ系13bの間に開口絞り１４を有し、
この絞り１４が光学系１３の瞳の位置と形と大きさ
（径）を定める。
ターンは、投影光学系１３によりXYZステージ１６上に
保持されたウエハ１５上に縮小投影され、この回路パタ
ーンの縮小像によりウエハ１５のレジストが露光され
る。 XYZステージ１６は光軸（Z）方向とこの方向に直
交する２（X、Y）方向に移動可能である。光学系１３は
レンズ系13aとレンズ系13bの間に開口絞り１４を有し、
この絞り１４が光学系１３の瞳の位置と形と大きさ
（径）を定める。
【００４７】５は照明光学系の開口絞りであり、上述の
複数の２次光源から成る有効光源の大きさ及び形状を定
める開口を持つ。この絞り５の開口はレンズ６とレンズ
10a,10bとレンズ13aから成る結像レンズ系により開口絞
り１４の開口即ち瞳面に結像する。
複数の２次光源から成る有効光源の大きさ及び形状を定
める開口を持つ。この絞り５の開口はレンズ６とレンズ
10a,10bとレンズ13aから成る結像レンズ系により開口絞
り１４の開口即ち瞳面に結像する。
【００４８】７は誘電体膜が形成された若しくは誘電体
膜が形成されていないガラス板より成るビームスプリッ
タであり、このガラス板７は、レンズ6と視野絞りの間
に光軸に対し斜設され、インテグレータ4からの複数の
光束のそれぞれの一部の光を反射してこれらの光を光量
検出手段８に入射させる。
膜が形成されていないガラス板より成るビームスプリッ
タであり、このガラス板７は、レンズ6と視野絞りの間
に光軸に対し斜設され、インテグレータ4からの複数の
光束のそれぞれの一部の光を反射してこれらの光を光量
検出手段８に入射させる。
【００４９】光量検出手段８が検出する各パルス光の光
量からウエハ１５に順次入射する複数のパルス光のそれ
ぞれの光量が得られるので、これらの光量（データ）を
使ってウエハ１５のレジストに対する露光量を制御す
る。
量からウエハ１５に順次入射する複数のパルス光のそれ
ぞれの光量が得られるので、これらの光量（データ）を
使ってウエハ１５のレジストに対する露光量を制御す
る。
【００５０】投影光学系１３は、マスク（レチクル）12
及びウエハ15側の双方か或いはウエハ15側のみがテレセ
ントリックな光学系であり、マスク１２のパターンをウ
エハ15上に縮小投影する。光学系１３は図示すようにレ
ンズ系13a,13b及びそれらの間の開口絞り１４（開口径
が可変）を備える屈折系（ディオプトリック系）か、レ
ンズ系13aとレンズ系13bの一方又は双方の代わりに凹面
鏡及びレンズを備える径を用いた反射屈折系（カタディ
オプトリック系）である。
及びウエハ15側の双方か或いはウエハ15側のみがテレセ
ントリックな光学系であり、マスク１２のパターンをウ
エハ15上に縮小投影する。光学系１３は図示すようにレ
ンズ系13a,13b及びそれらの間の開口絞り１４（開口径
が可変）を備える屈折系（ディオプトリック系）か、レ
ンズ系13aとレンズ系13bの一方又は双方の代わりに凹面
鏡及びレンズを備える径を用いた反射屈折系（カタディ
オプトリック系）である。
【００５１】エキシマレーザ1が発振波長159nmのF2エキ
シマレーザの場合は、光学系をヘリウムの雰囲気中に置
くことで、レーザ光の強度の減衰を防止する。
シマレーザの場合は、光学系をヘリウムの雰囲気中に置
くことで、レーザ光の強度の減衰を防止する。
【００５２】また、F2エキシマレーザを露光光源に用い
る場合に投影光学系13を屈折系とする時には、複数のレ
ンズの材料に互いにアッベ数が異なる複数の材料を使う
か、レンズに加えてレンズと逆の分散を示す正の焦点距
離を有する回折光学素子を用いるといい。また、投影光
学系13を中間像を形成する型或いは中間像を形成しない
型の反射屈折系とすると有効である。
る場合に投影光学系13を屈折系とする時には、複数のレ
ンズの材料に互いにアッベ数が異なる複数の材料を使う
か、レンズに加えてレンズと逆の分散を示す正の焦点距
離を有する回折光学素子を用いるといい。また、投影光
学系13を中間像を形成する型或いは中間像を形成しない
型の反射屈折系とすると有効である。
【００５３】レンズ6,10a,b,13a,b,32や透明くさび2bや
ガラス板7,11,71やマスク１２の基板の材料としては、
溶融合成石英、フッ素ドープ溶融合成石英、螢石等が挙
げられる。また、偏光解消板2aの材料は、エキシマレー
ザ1がKrFやArFエキシマレーザの時には水晶等の複屈折
結晶を用い、エキシマレーザ1がF2エキシマレーザの時
には波長１５７ｎｍの光に対し高透過率を持つＣａＦ2
などの部材に歪を与えて複屈折性を持たせた素子を用い
る。
ガラス板7,11,71やマスク１２の基板の材料としては、
溶融合成石英、フッ素ドープ溶融合成石英、螢石等が挙
げられる。また、偏光解消板2aの材料は、エキシマレー
ザ1がKrFやArFエキシマレーザの時には水晶等の複屈折
結晶を用い、エキシマレーザ1がF2エキシマレーザの時
には波長１５７ｎｍの光に対し高透過率を持つＣａＦ2
などの部材に歪を与えて複屈折性を持たせた素子を用い
る。
【００５４】図5に偏光解消ユニット2の変形例を示す。
図5において、2a,2cが偏光解消板であり、どちらの板も
光軸とy軸を含む断面に関して但し互いに逆方向にくさ
び形状を有している。偏光解消板2aの結晶軸aはエキシ
マレーザ１からの直線偏光レーザ光の基準の偏光方向で
あるｙ軸に対して所定の角度を成し、偏光解消板2cの結
晶軸bは偏光解消板2aの結晶軸aに対し４５度を成してい
る。
図5において、2a,2cが偏光解消板であり、どちらの板も
光軸とy軸を含む断面に関して但し互いに逆方向にくさ
び形状を有している。偏光解消板2aの結晶軸aはエキシ
マレーザ１からの直線偏光レーザ光の基準の偏光方向で
あるｙ軸に対して所定の角度を成し、偏光解消板2cの結
晶軸bは偏光解消板2aの結晶軸aに対し４５度を成してい
る。
【００５５】図１〜図４の偏光解消ユニット2のように
偏光解消板2aだけの場合、エキシマレーザ１からの直線
偏光レーザ光の偏光方向が大きく変動してレーザ光の偏
光方向が偏光解消板2aの結晶軸の方向と一致もしくは直
交した場合にはレーザ光の偏光を解消することができな
いが、図5の偏光解消ユニットは結晶軸の方向を一致も
直交もさせない結晶軸の方向が互いに45度を成す一対の
偏光解消板2a,2cを用いているので、このような事はな
く、エキシマレーザ１からの偏光したレーザ光の偏光を
常に解消できる。
偏光解消板2aだけの場合、エキシマレーザ１からの直線
偏光レーザ光の偏光方向が大きく変動してレーザ光の偏
光方向が偏光解消板2aの結晶軸の方向と一致もしくは直
交した場合にはレーザ光の偏光を解消することができな
いが、図5の偏光解消ユニットは結晶軸の方向を一致も
直交もさせない結晶軸の方向が互いに45度を成す一対の
偏光解消板2a,2cを用いているので、このような事はな
く、エキシマレーザ１からの偏光したレーザ光の偏光を
常に解消できる。
【００５６】図6は本発明の第二実施形態を示す概略図
である。図1の装置と同じ部材には図1と同じ符号を付
し、説明を省く。
である。図1の装置と同じ部材には図1と同じ符号を付
し、説明を省く。
【００５７】図6に示す装置も、ステップアンドリピー
ト及び／又はステップアンドスキャン方式によりウエハ
上の複数のショット領域のそれぞれにマスク（レチク
ル）のデバイスパターンを順次縮小投影する投影露光装
置である。フォトリソグラフィーを用いるデバイス製造
工程においては、図1の露光装置によりデバイスパター
ンで各ショット（のレジスト）が露光されたウエハは、
現像液で現像されてレジストマスクが形成され、このレ
ジストマスクを介してエッチングを受ける。
ト及び／又はステップアンドスキャン方式によりウエハ
上の複数のショット領域のそれぞれにマスク（レチク
ル）のデバイスパターンを順次縮小投影する投影露光装
置である。フォトリソグラフィーを用いるデバイス製造
工程においては、図1の露光装置によりデバイスパター
ンで各ショット（のレジスト）が露光されたウエハは、
現像液で現像されてレジストマスクが形成され、このレ
ジストマスクを介してエッチングを受ける。
【００５８】図6の装置の図1の装置との違いは偏光解消
ユニット2とオプティカルインテグレータ4の間の光学系
の構成である。
ユニット2とオプティカルインテグレータ4の間の光学系
の構成である。
【００５９】図6において、偏光解消ユニット２から
の、光軸に直交する断面（波面）内で場所により偏光状
態が異なる偏光解消されたレーザ光は、折り曲げミラー
４４により反射されて、レンズ４３により内面反射型の
オプティカルインテグレータ４１の光入射面上に集光さ
れる。このインテグレータ４１は、ロッド型インテグレ
ータとも呼び、光軸に直交する断面が多角形のガラス棒
や、カレイドスコープ（複数のミラーを向かい合わせて
光軸に直交する断面が多角形の内面反射面を形成した、
万華鏡のようなもの）より成る。
の、光軸に直交する断面（波面）内で場所により偏光状
態が異なる偏光解消されたレーザ光は、折り曲げミラー
４４により反射されて、レンズ４３により内面反射型の
オプティカルインテグレータ４１の光入射面上に集光さ
れる。このインテグレータ４１は、ロッド型インテグレ
ータとも呼び、光軸に直交する断面が多角形のガラス棒
や、カレイドスコープ（複数のミラーを向かい合わせて
光軸に直交する断面が多角形の内面反射面を形成した、
万華鏡のようなもの）より成る。
【００６０】ロッド型インテグレータ４１に入射したレ
ーザ光は、ロッド型インテグレータ４１の内面（ガラス
棒の場合は側面が該当）により反射しなかった光と互多
重反射を受けた複数の光と成ってロッド型インテグレー
タ４１の光出射面上に重なり合って到達するので、この
光出射面の光強度分布は均一に成る。また、光出射面上
に重なり合って到達する複数の光は、偏光解消ユニット
２からの偏光解消されたレーザ光の波面が分割されて生
じた光群であるから、ロッド型インテグレータ４１の光
出射面に互いに偏光状態が異なる複数の光が重なり合う
ことになり、実質的に無偏光状態が得られる。
ーザ光は、ロッド型インテグレータ４１の内面（ガラス
棒の場合は側面が該当）により反射しなかった光と互多
重反射を受けた複数の光と成ってロッド型インテグレー
タ４１の光出射面上に重なり合って到達するので、この
光出射面の光強度分布は均一に成る。また、光出射面上
に重なり合って到達する複数の光は、偏光解消ユニット
２からの偏光解消されたレーザ光の波面が分割されて生
じた光群であるから、ロッド型インテグレータ４１の光
出射面に互いに偏光状態が異なる複数の光が重なり合う
ことになり、実質的に無偏光状態が得られる。
【００６１】ロッド型インテグレータ４１の光出射面は
レンズ系42によりオプティカルインテグレータ4の光入
射面上に結像される。従って、オプティカルインテグレ
ータ4の各部分（各棒状レンズ）に入射するレーザ光は
それぞれが十分に偏光解消されていて且つ互いに偏光状
態が同じになる。
レンズ系42によりオプティカルインテグレータ4の光入
射面上に結像される。従って、オプティカルインテグレ
ータ4の各部分（各棒状レンズ）に入射するレーザ光は
それぞれが十分に偏光解消されていて且つ互いに偏光状
態が同じになる。
【００６２】従って、オプティカルインテグレータ4か
ら即ち複数の２次光源から出射する複数のレーザ光束も
それぞれが十分に偏光解消されていて且つ互いに偏光状
態が同じになり、上述の第一実施形態の露光装置と同様
の効果が得られる。
ら即ち複数の２次光源から出射する複数のレーザ光束も
それぞれが十分に偏光解消されていて且つ互いに偏光状
態が同じになり、上述の第一実施形態の露光装置と同様
の効果が得られる。
【００６３】図7は本発明の第三実施形態を示す概略図
である。図1の装置と同じ部材には図1と同じ符号を付
し、説明を省く。また、視野絞り９より下流の構成は図
１の装置とまったく同じなので図示もしない。
である。図1の装置と同じ部材には図1と同じ符号を付
し、説明を省く。また、視野絞り９より下流の構成は図
１の装置とまったく同じなので図示もしない。
【００６４】図7に示す装置も、ステップアンドリピー
ト及び／又はステップアンドスキャン方式によりウエハ
上の複数のショット領域のそれぞれにマスク（レチク
ル）のデバイスパターンを順次縮小投影する投影露光装
置である。フォトリソグラフィーを用いるデバイス製造
工程においては、図1の露光装置によりデバイスパター
ンで各ショット（のレジスト）が露光されたウエハは、
現像液で現像されてレジストマスクが形成され、このレ
ジストマスクを介してエッチングを受ける。
ト及び／又はステップアンドスキャン方式によりウエハ
上の複数のショット領域のそれぞれにマスク（レチク
ル）のデバイスパターンを順次縮小投影する投影露光装
置である。フォトリソグラフィーを用いるデバイス製造
工程においては、図1の露光装置によりデバイスパター
ンで各ショット（のレジスト）が露光されたウエハは、
現像液で現像されてレジストマスクが形成され、このレ
ジストマスクを介してエッチングを受ける。
【００６５】図7の装置の図1の装置との違いは偏光解消
ユニット2とオプティカルインテグレータ4の間の光学系
の構成である。
ユニット2とオプティカルインテグレータ4の間の光学系
の構成である。
【００６６】図7において、偏光解消ユニット２から
の、光軸に直交する断面（波面）内で場所により偏光状
態が異なる偏光解消されたレーザ光は、オプティカルイ
ンテグレータ5１（第１のフライアイレンズ）により波
面分割されて互いに偏光状態が異なる複数の光となって
フライアイレンズ51から出射し、この互いに偏光状態が
異なる複数の光はレンズ系54によってオプティカルイン
テグレータ53の光入射面上で重なり合うので、オプティ
カルインテグレータ53の各部分（各棒状レンズ）に入射
するレーザ光はそれぞれが十分に偏光解消されていて且
つ互いに偏光状態が同じになる。
の、光軸に直交する断面（波面）内で場所により偏光状
態が異なる偏光解消されたレーザ光は、オプティカルイ
ンテグレータ5１（第１のフライアイレンズ）により波
面分割されて互いに偏光状態が異なる複数の光となって
フライアイレンズ51から出射し、この互いに偏光状態が
異なる複数の光はレンズ系54によってオプティカルイン
テグレータ53の光入射面上で重なり合うので、オプティ
カルインテグレータ53の各部分（各棒状レンズ）に入射
するレーザ光はそれぞれが十分に偏光解消されていて且
つ互いに偏光状態が同じになる。
【００６７】オプティカルインテグレータ53からのそれ
ぞれが十分に偏光解消され且つ互いに偏光状態が同じ複
数の光は、更に、オプティカルインテグレータ53（第2
のフライアイレンズ）により波面分割されて複数の光と
なってフライアイレンズ53から出射し、この複数の光は
レンズ系32によってオプティカルインテグレータ4（第3
のフライアイレンズ）の光入射面上で重なり合うので、
オプティカルインテグレータ4の各部分（各棒状レン
ズ）に入射するレーザ光はそれぞれがより十分に偏光解
消されていて且つ互いに偏光状態がかなり度合いで同じ
になる。
ぞれが十分に偏光解消され且つ互いに偏光状態が同じ複
数の光は、更に、オプティカルインテグレータ53（第2
のフライアイレンズ）により波面分割されて複数の光と
なってフライアイレンズ53から出射し、この複数の光は
レンズ系32によってオプティカルインテグレータ4（第3
のフライアイレンズ）の光入射面上で重なり合うので、
オプティカルインテグレータ4の各部分（各棒状レン
ズ）に入射するレーザ光はそれぞれがより十分に偏光解
消されていて且つ互いに偏光状態がかなり度合いで同じ
になる。
【００６８】従って、オプティカルインテグレータ4か
ら即ち複数の２次光源から出射する複数のレーザ光束も
それぞれがより十分に偏光解消されていて且つ互いに偏
光状態がかなりの度合いで同じになり、上述の第一実施
形態の露光装置と同様もしくはそれ以上の効果が得られ
る。
ら即ち複数の２次光源から出射する複数のレーザ光束も
それぞれがより十分に偏光解消されていて且つ互いに偏
光状態がかなりの度合いで同じになり、上述の第一実施
形態の露光装置と同様もしくはそれ以上の効果が得られ
る。
【００６９】以上説明した第二及び第三の実施形態の装
置でも第一実施形態に関して説した変形例が適用可能で
ある。
置でも第一実施形態に関して説した変形例が適用可能で
ある。
【００７０】また、各実施形態において、フライアイレ
ンズのオプティカルインテグレータの代わりにロッド型
インテグレータを使う変形例、逆にロッド型インテグレ
ータの変わりにフアイアイレンズのオプティカルインテ
グレータを、他の光学系を少し変更するだけで、使うこ
とができる。従って、例えばフライアイレンズのオプテ
ィカルインテグレータを用いず、ロッド型インテグレー
タを２個若しくは３個以上直列に配置した形態や、エキ
シマレーザ１側から順にフライアイレンズのオプティカ
ルインテグレータ、ロッド型インテグレータを配置した
形態などが採れる。
ンズのオプティカルインテグレータの代わりにロッド型
インテグレータを使う変形例、逆にロッド型インテグレ
ータの変わりにフアイアイレンズのオプティカルインテ
グレータを、他の光学系を少し変更するだけで、使うこ
とができる。従って、例えばフライアイレンズのオプテ
ィカルインテグレータを用いず、ロッド型インテグレー
タを２個若しくは３個以上直列に配置した形態や、エキ
シマレーザ１側から順にフライアイレンズのオプティカ
ルインテグレータ、ロッド型インテグレータを配置した
形態などが採れる。
【００７１】エキシマレーザ1としてF2エキシマレーザ
を使う場合には、レーザ光の光量損失を少なくするため
に、上述したオプティカルインテグレータの代わりに、
比較的薄い回折光学素子を用いるといい。この回折光学
素子としては、単純にフライアイレンズと同じ機能を有
する素子や、この素子のような波面分割機能に加え光軸
に直交する断面での光強度分布や断面形状などの制御機
能を加えた特殊な素子を使う。この特殊な素子は、C.G.
H.により実現できる。
を使う場合には、レーザ光の光量損失を少なくするため
に、上述したオプティカルインテグレータの代わりに、
比較的薄い回折光学素子を用いるといい。この回折光学
素子としては、単純にフライアイレンズと同じ機能を有
する素子や、この素子のような波面分割機能に加え光軸
に直交する断面での光強度分布や断面形状などの制御機
能を加えた特殊な素子を使う。この特殊な素子は、C.G.
H.により実現できる。
【００７２】また、露光用光源としては、エキシマレー
ザではなく、銅蒸気レーザやアルゴンガスレーザーと二
次高調波発生素子とを組み合わせて遠紫外線を形成する
ものが使える。
ザではなく、銅蒸気レーザやアルゴンガスレーザーと二
次高調波発生素子とを組み合わせて遠紫外線を形成する
ものが使える。
【００７３】また、以上の各実施形態や変形例において
更偏光解消ユニット２の代わりに直線偏光レーザ光を円
偏光や楕円偏光に変換するλ/4板などを持つ偏光変換ユ
ニットを用いても、レーザ光の偏光状態の変動に起因す
る問題が従来よりも軽減できる。
更偏光解消ユニット２の代わりに直線偏光レーザ光を円
偏光や楕円偏光に変換するλ/4板などを持つ偏光変換ユ
ニットを用いても、レーザ光の偏光状態の変動に起因す
る問題が従来よりも軽減できる。
【００７４】
【発明の効果】以上、本発明によれば、露光用光源から
のレーザ光の偏光状態が変動しても、従来よりも正確に
露光量制御が行えるか及び/又は従来よりも照度むらや
露光むらを軽減できる。
のレーザ光の偏光状態が変動しても、従来よりも正確に
露光量制御が行えるか及び/又は従来よりも照度むらや
露光むらを軽減できる。
【図１】本発明の第一実施形態を示す概略図である。
【図２】偏光解消ユニットを2例示す図である。
【図３】偏光解消板の機能を示す説明図である。
【図４】偏光解消板の光軸を含む断面での断面図と偏光
解消の様子を示す図である。
解消の様子を示す図である。
【図５】偏光解消ユニットの変形例を示す説明図であ
る。
る。
【図６】本発明の第二実施形態を示す概略図である。
【図７】本発明の第三実施形態を示す概略図である。
【図８】従来の露光装置を示す概略図である。
【図９】図8中のλ／4板の機能を示す説明図である。
【図１０】フライアイレンズの組立工程を示す図であ
る。
る。
１ エキシマレーザ ２ａ 偏光解消板 ４ オプティカルインテグレータ ７ ビームスプリッタ ８ 光量検出手段 １１ 折り曲げミラー ３１ オプティカルインテグレータ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年３月１日（２００１．３．１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】また、各棒状レンズの入射面はウエハ面１
５と光学的に共役である。各棒状レンズの中で複屈折性
が違うため、ガラス板７やミラー１１の偏光透過率特性
により、照度ムラが発生してしまうという問題もある。
また露光に伴ってレーザ光の偏光状態や棒状レンズ及び
各光学系の複屈折性が変動した場合、発生する照度ムラ
も変わってしまうという問題もある。これらの問題はλ
／４板のかわりに単純に偏光解消板を用いただけの場合
でも、依然残ってしまう。
５と光学的に共役である。各棒状レンズの中で複屈折性
が違うため、ガラス板７やミラー１１の偏光透過率特性
により、照度ムラが発生してしまうという問題もある。
また露光に伴ってレーザ光の偏光状態や棒状レンズ及び
各光学系の複屈折性が変動した場合、発生する照度ムラ
も変わってしまうという問題もある。これらの問題はλ
／４板のかわりに単純に偏光解消板を用いただけの場合
でも、依然残ってしまう。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５１】エキシマレーザ1が発振波長1５７ｎｍのＦ
２エキシマレーザの場合は、光学系をヘリウムの雰囲気
中に置くことで、レーザ光の強度の減衰を防止する。
２エキシマレーザの場合は、光学系をヘリウムの雰囲気
中に置くことで、レーザ光の強度の減衰を防止する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６０】ロッド型インテグレータ４１に入射したレ
ーザ光は、ロッド型インテグレータ４１の内面（ガラス
棒の場合は側面が該当）により反射しなかった光と多重
反射を受けた複数の光と成ってロッド型インテグレータ
４１の光出射面上に重なり合って到達するので、この光
出射面の光強度分布は均一に成る。また、光出射面上に
重なり合って到達する複数の光は、偏光解消ユニット２
からの偏光解消されたレーザ光の波面が分割されて生じ
た光群であるから、ロッド型インテグレータ４１の光出
射面に互いに偏光状態が異なる複数の光が重なり合うこ
とになり、実質的に無偏光状態が得られる。
ーザ光は、ロッド型インテグレータ４１の内面（ガラス
棒の場合は側面が該当）により反射しなかった光と多重
反射を受けた複数の光と成ってロッド型インテグレータ
４１の光出射面上に重なり合って到達するので、この光
出射面の光強度分布は均一に成る。また、光出射面上に
重なり合って到達する複数の光は、偏光解消ユニット２
からの偏光解消されたレーザ光の波面が分割されて生じ
た光群であるから、ロッド型インテグレータ４１の光出
射面に互いに偏光状態が異なる複数の光が重なり合うこ
とになり、実質的に無偏光状態が得られる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７３】また、以上の各実施形態や変形例において
偏光解消ユニット２の代わりに直線偏光レーザ光を円偏
光や楕円偏光に変換するλ／４板などを持つ偏光変換ユ
ニットを用いても、レーザ光の偏光状態の変動に起因す
る問題が従来よりも軽減できる。
偏光解消ユニット２の代わりに直線偏光レーザ光を円偏
光や楕円偏光に変換するλ／４板などを持つ偏光変換ユ
ニットを用いても、レーザ光の偏光状態の変動に起因す
る問題が従来よりも軽減できる。
Claims (6)
- 【請求項１】 レーザからの光を用いて形成した複数の
光束によりマスクを照明して該マスクのパターンで基板
を露光する露光装置において、前記複数の光束のそれぞ
れを実質的に無偏光化（偏光解消）する手段を有するこ
とを特徴とする露光装置。 - 【請求項２】 マスクのパターンで基板を露光する露光
装置において、光源からの偏光光を光軸に直交する断面
内で偏光状態が変化している光に変換し、この光を複数
の光に波面分割し、オプティカルインテグレータの光入
射面上に重ね合わせ、前記オプティカルインテグレータ
からの複数の光束により前記マスクを照明することを特
徴とする露光装置。 - 【請求項３】 マスクのパターンで基板を露光する露光
装置において、光源からの偏光光の偏光を解消する偏光
解消手段と、該偏光解消手段からの光を複数の光に波面
分割し、オプティカルインテグレータの光入射面上に重
ねる第1の光学系と、前記オプティカルインテグレータ
からの複数の光束により前記マスクを照明する第2の光
学系とを有することを特徴とする露光装置。 - 【請求項４】 マスクのパターンで基板を露光する露光
装置において、光源からの偏光光の偏光を円偏光又は楕
円偏光に変換する偏光変換手段と、該偏光変換手段から
の光を複数の光に波面分割し、オプティカルインテグレ
ータの光入射面上に重ねる第1の光学系と、前記オプテ
ィカルインテグレータからの複数の光束により前記マス
クを照明する第2の光学系とを有することを特徴とする
露光装置。 - 【請求項５】 前記オプティカルインテグレータの下流
に光量検出用のビームスプリッタ及び／又は光路変更用
の折り曲げミラーを有することを特徴とする請求項１又
は請求項2又は請求項3又は請求項4に記載の露光装置。 - 【請求項６】 請求項１又は請求項2又は請求項3又は請
求項4又は請求項5に記載の露光装置によりデバイスパタ
ーンでウエハを露光する段階と、該露光したウエハを現
像する段階とを含むことを特徴とするデバイス製造方
法。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2000097068A JP3927753B2 (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 露光装置及びデバイス製造方法 |
| US09/820,622 US6636295B2 (en) | 2000-03-31 | 2001-03-30 | Exposure apparatus and device manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000097068A JP3927753B2 (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 露光装置及びデバイス製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001284228A true JP2001284228A (ja) | 2001-10-12 |
| JP3927753B2 JP3927753B2 (ja) | 2007-06-13 |
Family
ID=18611742
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000097068A Expired - Fee Related JP3927753B2 (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 露光装置及びデバイス製造方法 |
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