JP2002151388A - 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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Abstract
(57)【要約】
【課題】投影露光装置の大型化を回避しつつ測定用の干
渉計を備える。 【解決手段】連続発振レーザ１から出力されるレーザ光
を露光及び測定の双方に利用する。連続発振レーザ１か
ら出力されるレーザ光を半透過鏡５１及びミラー１１に
より無収差光学系Ｌに指向する。干渉計は、無収差光学
系Ｌ、投影光学系３、及び、ウェハステージ４上の反射
部材ＭＲを有し、投影光学系３の波面収差を反映した干
渉縞を光電変換器１３上に形成する。
渉計を備える。 【解決手段】連続発振レーザ１から出力されるレーザ光
を露光及び測定の双方に利用する。連続発振レーザ１か
ら出力されるレーザ光を半透過鏡５１及びミラー１１に
より無収差光学系Ｌに指向する。干渉計は、無収差光学
系Ｌ、投影光学系３、及び、ウェハステージ４上の反射
部材ＭＲを有し、投影光学系３の波面収差を反映した干
渉縞を光電変換器１３上に形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、露光装置及びデバイス
の製造方法に関し、特に、連続発振エキシマレーザから
出力されるレーザ光を用いて投影露光を行なう露光装置
及びデバイスの製造方法に関する。
の製造方法に関し、特に、連続発振エキシマレーザから
出力されるレーザ光を用いて投影露光を行なう露光装置
及びデバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】投影露光装置に投影光
学系の波面収差を測定するための干渉計を搭載すること
が考えられる。しかしながら、干渉計用の光源を露光用
の光源とは別に設けると、露光装置全体の大型化を招
く。
学系の波面収差を測定するための干渉計を搭載すること
が考えられる。しかしながら、干渉計用の光源を露光用
の光源とは別に設けると、露光装置全体の大型化を招
く。
【０００３】本発明の目的は、露光装置に干渉計を搭載
することによる該露光装置の大型化を回避することにあ
る。
することによる該露光装置の大型化を回避することにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、連続発振レー
ザから出力されるレーザ光でレチクル上のパターンを照
明する照明光学系と、該照明されたパターンを露光対象
物体（例えば、ウェハ）に投影する投影光学系とを有す
る露光装置に係り、前記連続発振レーザから出力される
レーザ光を利用する干渉計を備えることを特徴とする。
ザから出力されるレーザ光でレチクル上のパターンを照
明する照明光学系と、該照明されたパターンを露光対象
物体（例えば、ウェハ）に投影する投影光学系とを有す
る露光装置に係り、前記連続発振レーザから出力される
レーザ光を利用する干渉計を備えることを特徴とする。
【０００５】本発明の好適な実施形態によれば、前記干
渉計は、前記露光対象物体を保持するステージ（例え
ば、ウェハステージ）上に配置された反射部材を含む。
渉計は、前記露光対象物体を保持するステージ（例え
ば、ウェハステージ）上に配置された反射部材を含む。
【０００６】本発明の好適な実施形態によれば、前記干
渉計は、前記投影光学系の波面収差を計測するための干
渉縞を形成するように構成されている。
渉計は、前記投影光学系の波面収差を計測するための干
渉縞を形成するように構成されている。
【０００７】本発明の好適な実施形態によれば、前記連
続発振レーザは、発振波長が１９３ｎｍ又は１５７ｎｍ
の連続発振エキシマレーザであることが好ましい。
続発振レーザは、発振波長が１９３ｎｍ又は１５７ｎｍ
の連続発振エキシマレーザであることが好ましい。
【０００８】本発明の好適な実施形態によれば、前記干
渉計は、フィゾータイプが、構成が簡単であるので、好
ましいが、トワイマングリーンタイプ、及び、マッハツ
エンダータイプ等の他の干渉計も使用可能である。
渉計は、フィゾータイプが、構成が簡単であるので、好
ましいが、トワイマングリーンタイプ、及び、マッハツ
エンダータイプ等の他の干渉計も使用可能である。
【０００９】本発明の好適な実施形態によれば、本発明
の露光装置は、前記連続発振レーザの発振波長を安定化
させる安定化機構を更に備えることが好ましい。
の露光装置は、前記連続発振レーザの発振波長を安定化
させる安定化機構を更に備えることが好ましい。
【００１０】本発明の好適な実施形態によれば、前記連
続発振レーザと前記照明光学系との間に、前記連続発振
レーザから出力されるレーザ光の一部を前記干渉計に指
向する半透過鏡、或いは前記連続発振レーザから出力さ
れるレーザ光の光路を、前記照明光学系に向かう光路又
は前記干渉計に向かう光路に切り替える光路切り替え鏡
を更に備えることが好ましい。ここで、本発明の露光装
置は、前記連続発振レーザから出力されるレーザ光をイ
ンコヒーレント化して前記レチクルに指向する光学系を
更に備え、前記半透過鏡又は光路切り替え鏡は、前記連
続発振レーザと前記インコヒーレント化素子との間に配
置されており、前記干渉計には、インコヒーレント化さ
れていないレーザ光が前記半透過鏡又は光路切り替え鏡
により指向されることが好ましい。
続発振レーザと前記照明光学系との間に、前記連続発振
レーザから出力されるレーザ光の一部を前記干渉計に指
向する半透過鏡、或いは前記連続発振レーザから出力さ
れるレーザ光の光路を、前記照明光学系に向かう光路又
は前記干渉計に向かう光路に切り替える光路切り替え鏡
を更に備えることが好ましい。ここで、本発明の露光装
置は、前記連続発振レーザから出力されるレーザ光をイ
ンコヒーレント化して前記レチクルに指向する光学系を
更に備え、前記半透過鏡又は光路切り替え鏡は、前記連
続発振レーザと前記インコヒーレント化素子との間に配
置されており、前記干渉計には、インコヒーレント化さ
れていないレーザ光が前記半透過鏡又は光路切り替え鏡
により指向されることが好ましい。
【００１１】本発明の好適な実施形態によれば、前記干
渉計によって形成された干渉縞を撮像する光電変換器
と、前記光電変換器の出力を解析して前記投影光学系を
制御する演算器とを更に備えることが好ましい。
渉計によって形成された干渉縞を撮像する光電変換器
と、前記光電変換器の出力を解析して前記投影光学系を
制御する演算器とを更に備えることが好ましい。
【００１２】本発明の好適な実施形態によれば、前記連
続発振レーザに対して所定波長のレーザ光を注入するパ
ルス発振レーザを更に備えることが好ましい。
続発振レーザに対して所定波長のレーザ光を注入するパ
ルス発振レーザを更に備えることが好ましい。
【００１３】本発明の他の側面は、デバイスの製造方法
に係り、上記の露光装置を使用してパターンをウェハに
露光する段階と、該露光したウェハを現像する段階とを
含むことを特徴とする。
に係り、上記の露光装置を使用してパターンをウェハに
露光する段階と、該露光したウェハを現像する段階とを
含むことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の第１の実施形態
の投影露光装置を示す概略図である。この投影露光装置
は、例えば、半導体素子、液晶素子、撮像素子、磁気ヘ
ッドなどの各種デバイスを製造するために使用され得
る。また、この投影露光装置は、例えば、分解能が０．
１３μｍ以下のステップ・アンド・リピート型またはス
テップ・アンド・スキャン型の投影露光装置に応用され
得る。
の投影露光装置を示す概略図である。この投影露光装置
は、例えば、半導体素子、液晶素子、撮像素子、磁気ヘ
ッドなどの各種デバイスを製造するために使用され得
る。また、この投影露光装置は、例えば、分解能が０．
１３μｍ以下のステップ・アンド・リピート型またはス
テップ・アンド・スキャン型の投影露光装置に応用され
得る。
【００１５】図1において、連続発振レーザ１は、例え
ば中心波長が１９３nmで半値幅が０．１pm以下のレーザ
光を出力するエキシマレーザである。この連続発振レー
ザ１から出力されるレーザ光は、半透過鏡（Beam Spli
tter）５１をその大部分が透過し、照明光学系２のイン
コヒーレント化素子によりインコヒーレント化された後
に照明光学系１０に入射し、この照明光学系１０によ
り、均一な光強度分布を持つ所定の断面形状を有する照
明光となって不図示のレチクルを照明する。
ば中心波長が１９３nmで半値幅が０．１pm以下のレーザ
光を出力するエキシマレーザである。この連続発振レー
ザ１から出力されるレーザ光は、半透過鏡（Beam Spli
tter）５１をその大部分が透過し、照明光学系２のイン
コヒーレント化素子によりインコヒーレント化された後
に照明光学系１０に入射し、この照明光学系１０によ
り、均一な光強度分布を持つ所定の断面形状を有する照
明光となって不図示のレチクルを照明する。
【００１６】投影光学系３は、レーザ光で照明されたレ
チクルの回路パターンをウエハＷ上に縮小投影して該ウ
ェハＷを露光する。ウエハＷ上には複数のショット領域
が設定されており、このような投影露光が、一括露光ま
たは走査露光により、ウエハＷ上の各ショット領域に対
して行われる。
チクルの回路パターンをウエハＷ上に縮小投影して該ウ
ェハＷを露光する。ウエハＷ上には複数のショット領域
が設定されており、このような投影露光が、一括露光ま
たは走査露光により、ウエハＷ上の各ショット領域に対
して行われる。
【００１７】ウエハＷは可動ステージ４上に保持されて
投影光学系３の像平面に沿って移動するとともに投影光
学系３の光軸方向にも移動する。この可動ステージ４上
には、干渉計の一要素である凹の球面鏡よりなる無収差
反射部材ＭＲが固定されている。
投影光学系３の像平面に沿って移動するとともに投影光
学系３の光軸方向にも移動する。この可動ステージ４上
には、干渉計の一要素である凹の球面鏡よりなる無収差
反射部材ＭＲが固定されている。
【００１８】この露光装置は、前記干渉計の他の要素で
ある無収差光学系Ｌ（対物レンズ等を含む）を有する。
無収差光学系Ｌは、不図示の駆動機構により、投影光学
系３の波面収差を計測する際は、レチクルＲを保持する
レチクルステージ１４と照明光学系１０のコンデンサー
レンズとの間に挿入され、露光対象物であるウェハＷを
露光する際は待避される。また、投影光学系３の波面収
差を計測する際、レチクルＲは、レチクルステージ１４
の移動により、照明光学系２と投影光学系３との間から
待避されるか、レチクルRをステージ１４上に置く前に
波面収差が測定される。半透過鏡５１により反射したレ
ーザ光の一部分はリレー光学系であるミラー１１で反射
され、更に半透過鏡１５で反射されて無収差光学系Ｌに
入射する。無収差光学系Ｌは、投影光学系３の任意の物
体高位置（像高位置）に測定用の物点となる光スポット
を形成した後に投影光学系３に入射するように、レーザ
光をフォーカスする。
ある無収差光学系Ｌ（対物レンズ等を含む）を有する。
無収差光学系Ｌは、不図示の駆動機構により、投影光学
系３の波面収差を計測する際は、レチクルＲを保持する
レチクルステージ１４と照明光学系１０のコンデンサー
レンズとの間に挿入され、露光対象物であるウェハＷを
露光する際は待避される。また、投影光学系３の波面収
差を計測する際、レチクルＲは、レチクルステージ１４
の移動により、照明光学系２と投影光学系３との間から
待避されるか、レチクルRをステージ１４上に置く前に
波面収差が測定される。半透過鏡５１により反射したレ
ーザ光の一部分はリレー光学系であるミラー１１で反射
され、更に半透過鏡１５で反射されて無収差光学系Ｌに
入射する。無収差光学系Ｌは、投影光学系３の任意の物
体高位置（像高位置）に測定用の物点となる光スポット
を形成した後に投影光学系３に入射するように、レーザ
光をフォーカスする。
【００１９】投影光学系３の波面収差を計測する際、上
記のように無収差光学系Ｌをレチクルステージ１４と照
明光学系１０との間に挿入する他、ウェハステージ４に
固定された反射部材ＭＲが上記物体高位置に対応する像
高位置に極率中心が一致するように可動ステージ４が駆
動される。このとき、無収差光学系Ｌ、投影光学系３及
び反射部材ＭＲにより干渉計が構成される。露光用及び
計測用の光源である連続発振エキシマレーザから出力さ
れるレーザ光は、無収差光学系Ｌ及び投影光学系３を通
して反射部材ＭＲに至り、反射部材ＭＲで反射されて再
び投影光学系３を通る。投影光学系３を通ったレーザ光
は、連続発振レーザ１から出力されたレーザ光で別途形
成された参照光と干渉し干渉縞（干渉パターン）を形成
する。この干渉縞は、投影光学系３の波面収差を反映し
ている。
記のように無収差光学系Ｌをレチクルステージ１４と照
明光学系１０との間に挿入する他、ウェハステージ４に
固定された反射部材ＭＲが上記物体高位置に対応する像
高位置に極率中心が一致するように可動ステージ４が駆
動される。このとき、無収差光学系Ｌ、投影光学系３及
び反射部材ＭＲにより干渉計が構成される。露光用及び
計測用の光源である連続発振エキシマレーザから出力さ
れるレーザ光は、無収差光学系Ｌ及び投影光学系３を通
して反射部材ＭＲに至り、反射部材ＭＲで反射されて再
び投影光学系３を通る。投影光学系３を通ったレーザ光
は、連続発振レーザ１から出力されたレーザ光で別途形
成された参照光と干渉し干渉縞（干渉パターン）を形成
する。この干渉縞は、投影光学系３の波面収差を反映し
ている。
【００２０】この干渉縞は、不図示の結像レンズにより
光電変換器１３上に結像され、光電変換器１３によりビ
デオ信号に変換されて演算器８に提供される。演算器８
は、このビデオ信号を解析することによって、投影光学
系３の波面収差を示す球面収差データを得る。演算器８
はまた、得られた波面収差データに基づいて投影光学系
３の状態を評価し、その結果に基づいて、例えば公知の
収差調整機構（例えば一つ又は複数のレンズを光軸方向
に移動させる機構）を用いて自動的に投影光学系３の光
学性能の最適化を行なったり、ウェハステージ４を光軸
方向に移動させたり、露光動作を禁止したりする。
光電変換器１３上に結像され、光電変換器１３によりビ
デオ信号に変換されて演算器８に提供される。演算器８
は、このビデオ信号を解析することによって、投影光学
系３の波面収差を示す球面収差データを得る。演算器８
はまた、得られた波面収差データに基づいて投影光学系
３の状態を評価し、その結果に基づいて、例えば公知の
収差調整機構（例えば一つ又は複数のレンズを光軸方向
に移動させる機構）を用いて自動的に投影光学系３の光
学性能の最適化を行なったり、ウェハステージ４を光軸
方向に移動させたり、露光動作を禁止したりする。
【００２１】無収差光学系Ｌ、投影光学系３及び反射部
材ＭＲにより構成される干渉計としては、例えば、当業
者に周知のフィゾータイプ、トワイマングリーンタイプ
またはマッハツエンダータイプ等が好適であり、採用す
るタイプに合わせて無収差光学系Ｌの構成が決定され
る。特に、フィゾータイプの干渉計は、構成が簡単なの
で、好適である。連続発振レーザは可干渉距離が長いの
で、フィゾータイプの干渉計でも、高いコントラストの
干渉縞が形成できる。
材ＭＲにより構成される干渉計としては、例えば、当業
者に周知のフィゾータイプ、トワイマングリーンタイプ
またはマッハツエンダータイプ等が好適であり、採用す
るタイプに合わせて無収差光学系Ｌの構成が決定され
る。特に、フィゾータイプの干渉計は、構成が簡単なの
で、好適である。連続発振レーザは可干渉距離が長いの
で、フィゾータイプの干渉計でも、高いコントラストの
干渉縞が形成できる。
【００２２】ここで、連続発振エキシマレーザは、時間
と共に発振波長が変化する傾向がある。そこで、連続発
振エキシマレーザを連続発振レーザ１として採用する場
合には、干渉縞、即ち波面収差の測定を正確に行なうた
めに、後述するような波長安定化機構を設けて連続発振
レーザ１の発振波長を安定化させることが好ましい。
と共に発振波長が変化する傾向がある。そこで、連続発
振エキシマレーザを連続発振レーザ１として採用する場
合には、干渉縞、即ち波面収差の測定を正確に行なうた
めに、後述するような波長安定化機構を設けて連続発振
レーザ１の発振波長を安定化させることが好ましい。
【００２３】投影光学系３としては、レンズ系で構成さ
れる屈折光学系（dioptric system）または複数のレン
ズと凹面鏡を組み合わせて構成される反射屈折光学系
（catadioptricsystem）のいずれをもを採用することが
できる。屈折光学系としては、半値幅が小さい場合、単
一の硝材で構成されるレンズ系を採用することができ
る。
れる屈折光学系（dioptric system）または複数のレン
ズと凹面鏡を組み合わせて構成される反射屈折光学系
（catadioptricsystem）のいずれをもを採用することが
できる。屈折光学系としては、半値幅が小さい場合、単
一の硝材で構成されるレンズ系を採用することができ
る。
【００２４】図２は、第１の実施形態の投影露光装置の
変形例としての第２の実施形態の投影露光装置の概略図
である。なお、特に言及しない事項については、図１に
示す第１の実施形態と同様である。図１に示す第１の実
施形態では半透過鏡５１を用いて連続発振レーザ１から
出力されるレーザ光の一部を無収差光学系Ｌに指向する
のに対して、図２に示す第２の実施形態では光路切り替
えミラー５２が連続発光発振レーザ１と露光用の照明光
学系２との間に配置されており、投影光学系３の波面収
差を計測する際は、光路切り替えミラー５２により、連
続発振レーザ１から出力されるレーザ光の全部を無収差
光学系Ｌに指向する。また、図１に示す第１の実施形態
はインコヒーレント化素子を有するのに対して、図２に
示す第２の実施形態はインコヒーレント化素子を有しな
い。ただし、第２の実施形態においても、第１の実施形
態と同様に、インコヒーレント化素子を光路切り替えミ
ラー５２と照明光学系１０との間に設けてもよい。
変形例としての第２の実施形態の投影露光装置の概略図
である。なお、特に言及しない事項については、図１に
示す第１の実施形態と同様である。図１に示す第１の実
施形態では半透過鏡５１を用いて連続発振レーザ１から
出力されるレーザ光の一部を無収差光学系Ｌに指向する
のに対して、図２に示す第２の実施形態では光路切り替
えミラー５２が連続発光発振レーザ１と露光用の照明光
学系２との間に配置されており、投影光学系３の波面収
差を計測する際は、光路切り替えミラー５２により、連
続発振レーザ１から出力されるレーザ光の全部を無収差
光学系Ｌに指向する。また、図１に示す第１の実施形態
はインコヒーレント化素子を有するのに対して、図２に
示す第２の実施形態はインコヒーレント化素子を有しな
い。ただし、第２の実施形態においても、第１の実施形
態と同様に、インコヒーレント化素子を光路切り替えミ
ラー５２と照明光学系１０との間に設けてもよい。
【００２５】図３は、本発明の第３の実施形態の投影露
光装置を示す概略図である。この投影露光装置は、例え
ば、半導体素子、液晶素子、撮像素子或いは磁気ヘッド
などのデバイスを製造するために使用され得る。また、
この露光装置は、例えば、分解能が0.13μｍ以下のステ
ップ・アンド・スキャン型の露光装置に関する。なお、
特に言及しない事項については、図１に示す第１の実施
形態と同様である。
光装置を示す概略図である。この投影露光装置は、例え
ば、半導体素子、液晶素子、撮像素子或いは磁気ヘッド
などのデバイスを製造するために使用され得る。また、
この露光装置は、例えば、分解能が0.13μｍ以下のステ
ップ・アンド・スキャン型の露光装置に関する。なお、
特に言及しない事項については、図１に示す第１の実施
形態と同様である。
【００２６】図３に示す実施形態においても、図1に示
す実施形態と同様に、干渉計を構成する無収差光学系
Ｌ、投影光学系３及び反射部材ＭＲを有し、該干渉計に
より投影光学系３の波面収差を測定し、該波面収差の調
整を行なう。なお、ビームスプリッター５１は、図２に
示す実施形態の切り替えミラー５２で置き換えられても
よい。
す実施形態と同様に、干渉計を構成する無収差光学系
Ｌ、投影光学系３及び反射部材ＭＲを有し、該干渉計に
より投影光学系３の波面収差を測定し、該波面収差の調
整を行なう。なお、ビームスプリッター５１は、図２に
示す実施形態の切り替えミラー５２で置き換えられても
よい。
【００２７】図３において、１は連続発振ArFエキシマ
レーザ（中心波長１９３nm、半値幅０.２pm以下、好ま
しくは０.1pm以下）、２はレーザ1から出力されたレー
ザ光であり、回路パターンが形成されたレチクルＲを照
明する照明光学系１０、３はレチクルＲの回路パターン
の縮小像をウエハＷ上に縮小投影する投影光学系であ
り、実質的に単一の硝材より成るレンズ系で構成されて
いる。４はウエハＷを保持して移動するウェハステージ
を示す。このウェハステージ４上に球面鏡を備える反射
部材ＭＲが固定されている。
レーザ（中心波長１９３nm、半値幅０.２pm以下、好ま
しくは０.1pm以下）、２はレーザ1から出力されたレー
ザ光であり、回路パターンが形成されたレチクルＲを照
明する照明光学系１０、３はレチクルＲの回路パターン
の縮小像をウエハＷ上に縮小投影する投影光学系であ
り、実質的に単一の硝材より成るレンズ系で構成されて
いる。４はウエハＷを保持して移動するウェハステージ
を示す。このウェハステージ４上に球面鏡を備える反射
部材ＭＲが固定されている。
【００２８】図３に示す投影露光装置は、断面が矩形ま
たは円弧形状の、スリット状の照明光でレチクルを照明
しながら、該スリット状の照明光の幅方向に、レチクル
ＲとウエハＷを、投影光学系３の光軸と直交する方向
に、互いに逆向きに、光学系３の投影倍率に対応する速
度比で走査することにより、レチクルＲの回路パターン
をウエハＷの各ショット領域に投影露光する。
たは円弧形状の、スリット状の照明光でレチクルを照明
しながら、該スリット状の照明光の幅方向に、レチクル
ＲとウエハＷを、投影光学系３の光軸と直交する方向
に、互いに逆向きに、光学系３の投影倍率に対応する速
度比で走査することにより、レチクルＲの回路パターン
をウエハＷの各ショット領域に投影露光する。
【００２９】図３において、５は半透過鏡、６は半透過
鏡５で反射されたレーザ光の一部を受光して、レーザ光
の波長を検出する波長モニタ、７は波長モニタ６の出力
に基づいて設計波長からの現在の中心波長のずれ量を検
出し、このずれ量に基づいてピエゾ素子９を駆動する演
算器７である。演算器７とピエゾ素子９により連続発振
レーザ１の共振用のミラーをレーザ管の光軸方向に微小
変位させて共振器長を変えることにより、連続発振レー
ザ１の中心波長を設計波長に一致させ、レーザ光の中心
波長を一定に維持することができる。これにより、実質
的に単一の硝材で構成されるレンズ系である投影光学系
３においてレーザ光の波長変動に起因して光学特性（例
えば、倍率、焦点位置、収差）が変動することを防止す
ることができ、レチクルＲの回路パターンを正確にウエ
ハＷ上に投影することができる。
鏡５で反射されたレーザ光の一部を受光して、レーザ光
の波長を検出する波長モニタ、７は波長モニタ６の出力
に基づいて設計波長からの現在の中心波長のずれ量を検
出し、このずれ量に基づいてピエゾ素子９を駆動する演
算器７である。演算器７とピエゾ素子９により連続発振
レーザ１の共振用のミラーをレーザ管の光軸方向に微小
変位させて共振器長を変えることにより、連続発振レー
ザ１の中心波長を設計波長に一致させ、レーザ光の中心
波長を一定に維持することができる。これにより、実質
的に単一の硝材で構成されるレンズ系である投影光学系
３においてレーザ光の波長変動に起因して光学特性（例
えば、倍率、焦点位置、収差）が変動することを防止す
ることができ、レチクルＲの回路パターンを正確にウエ
ハＷ上に投影することができる。
【００３０】演算器８は、光電変換器１３から提供され
るビデオ信号や他のセンサから提供される情報を評価
し、その評価結果に基づいて投影光学系３の光学特性
（倍率,焦点位置,収差）の変化を補正する。この補正
は、例えば、投影光学系３の１又は複数のレンズやウェ
ハステージ４を光軸方向に移動させることにより、又は
他の公知の手法に従ってなされ得る。
るビデオ信号や他のセンサから提供される情報を評価
し、その評価結果に基づいて投影光学系３の光学特性
（倍率,焦点位置,収差）の変化を補正する。この補正
は、例えば、投影光学系３の１又は複数のレンズやウェ
ハステージ４を光軸方向に移動させることにより、又は
他の公知の手法に従ってなされ得る。
【００３１】図４は、図３に示す連続発振エキシマレー
ザ１の概略図である。１０１は、励起用のガスが高速循
環されるレーザチャンバ、１０３は、マイクロ波をレー
ザチャンバ１０１内に導入する誘電体、１０４は、マイ
クロ波を導波するスロット導波管、１０５は、マイクロ
波を供給するマイクロ波発振源である。→非実用的なの
で削除します。１０９はシャッター、１１０は、マイク
ロ波発振源１０５及びシャッター１０９を制御する制御
系である。Ｍ１はレーザからの光を出力するアウトプッ
トミラー、Ｍ２はミラーであり、ミラーＭ１、Ｍ２とで
エキシマレーザ１の光共振器を構成している。
ザ１の概略図である。１０１は、励起用のガスが高速循
環されるレーザチャンバ、１０３は、マイクロ波をレー
ザチャンバ１０１内に導入する誘電体、１０４は、マイ
クロ波を導波するスロット導波管、１０５は、マイクロ
波を供給するマイクロ波発振源である。→非実用的なの
で削除します。１０９はシャッター、１１０は、マイク
ロ波発振源１０５及びシャッター１０９を制御する制御
系である。Ｍ１はレーザからの光を出力するアウトプッ
トミラー、Ｍ２はミラーであり、ミラーＭ１、Ｍ２とで
エキシマレーザ１の光共振器を構成している。
【００３２】マイクロ波発振源１０５から供給されるマ
イクロ波は、マイクロ波導波管１０４によって導波さ
れ、該マイクロ波導波管１０４及び誘電体３を介してレ
ーザチャンバ１０１内に導入され、エキシマレーザガス
を連続的に励起する。励起されたエキシマレーザガスが
放出する光は、ミラーＭ２で反射し、レーザチャンバ１
０１に戻り、励起されたエキシマレーザガスからの光の
誘導放出を促し、その光がアウトプットミラーＭ１とミ
ラーＭ２とで構成される光共振器内を往復しながら順次
光の誘導放出を促すことにより、所定の波長の光のみが
増幅される。そして、増幅された光の一部がアウトプッ
トミラーＭ１を介して出力される。
イクロ波は、マイクロ波導波管１０４によって導波さ
れ、該マイクロ波導波管１０４及び誘電体３を介してレ
ーザチャンバ１０１内に導入され、エキシマレーザガス
を連続的に励起する。励起されたエキシマレーザガスが
放出する光は、ミラーＭ２で反射し、レーザチャンバ１
０１に戻り、励起されたエキシマレーザガスからの光の
誘導放出を促し、その光がアウトプットミラーＭ１とミ
ラーＭ２とで構成される光共振器内を往復しながら順次
光の誘導放出を促すことにより、所定の波長の光のみが
増幅される。そして、増幅された光の一部がアウトプッ
トミラーＭ１を介して出力される。
【００３３】図５は、図３に示す照明光学系１０の構成
を示すブロック図である。図５において、図３に示す連
続発振エキシマレーザ１から出力されたレーザ光は偏光
制御系６１によって少なくとも２光束に分割される。こ
こで、例えば、レーザ光を２光束に分割する場合には、
該２光束の偏光方向が互いに直交するように分割され得
る。断面強度分布均一化系６２は、これらの分割された
光束を用いて、レーザ光の断面の強度分布を均一化す
る。偏光制御系及び断面強度分布均一化系はどちらも公
知である。断面強度分布均一化系は、通常、フライアイ
レンズと集光光学系の組及び光パイプ（カレイドスコー
プ）の少なくとも一方を含む。
を示すブロック図である。図５において、図３に示す連
続発振エキシマレーザ１から出力されたレーザ光は偏光
制御系６１によって少なくとも２光束に分割される。こ
こで、例えば、レーザ光を２光束に分割する場合には、
該２光束の偏光方向が互いに直交するように分割され得
る。断面強度分布均一化系６２は、これらの分割された
光束を用いて、レーザ光の断面の強度分布を均一化す
る。偏光制御系及び断面強度分布均一化系はどちらも公
知である。断面強度分布均一化系は、通常、フライアイ
レンズと集光光学系の組及び光パイプ（カレイドスコー
プ）の少なくとも一方を含む。
【００３４】断面強度分布均一化系６２からのレーザ光
は、走査光学系６４により、照明光学系１０の瞳面にフ
ォーカスされ、走査光学系６４の２次元走査用の一枚若
しくは二枚のガルバノミラーを駆動装置６３で駆動して
回動させることよって、照明光学系１０の瞳面に形成し
たレーザ光スポットを走査し、瞳面に、予め決めた形状
及び大きさを持つ２次光源（有効光源）を形成する。こ
の形状としては、円、有限の幅を持つ輪帯、四重極など
が好適であり、この形状は、レチクルのパターンの種類
や寸法に応じて自動的に或いは手動で選択される。
は、走査光学系６４により、照明光学系１０の瞳面にフ
ォーカスされ、走査光学系６４の２次元走査用の一枚若
しくは二枚のガルバノミラーを駆動装置６３で駆動して
回動させることよって、照明光学系１０の瞳面に形成し
たレーザ光スポットを走査し、瞳面に、予め決めた形状
及び大きさを持つ２次光源（有効光源）を形成する。こ
の形状としては、円、有限の幅を持つ輪帯、四重極など
が好適であり、この形状は、レチクルのパターンの種類
や寸法に応じて自動的に或いは手動で選択される。
【００３５】走査光学系６４からのレーザ光はマスクキ
ングブレード結像系６５を介して不図示のレチクルに達
し、該レチクルを、上述した断面形状が矩形または円弧
のスリット状に光で照明する。マスクキングブレード結
像系６５は、上記の瞳面の前方または後方にある、レチ
クルと光学的に共役な、矩形または円弧のスリットを規
定するマスクキングブレードを、レチクル上に結像させ
る。
ングブレード結像系６５を介して不図示のレチクルに達
し、該レチクルを、上述した断面形状が矩形または円弧
のスリット状に光で照明する。マスクキングブレード結
像系６５は、上記の瞳面の前方または後方にある、レチ
クルと光学的に共役な、矩形または円弧のスリットを規
定するマスクキングブレードを、レチクル上に結像させ
る。
【００３６】また、２次元走査用の一枚若しくは二枚の
ガルバノミラーの光反射位置とレチクルの回路パターン
位置とは光学的に共役な関係にあり、ガルバノミラーの
回転で順次生じる複数の光束をレチクルの同一領域に入
射させることができる。
ガルバノミラーの光反射位置とレチクルの回路パターン
位置とは光学的に共役な関係にあり、ガルバノミラーの
回転で順次生じる複数の光束をレチクルの同一領域に入
射させることができる。
【００３７】なお、照明光学系の２の瞳面は投影光学系
３の瞳面（開口絞りの）と光学的に共役な位置関係にあ
り、且つ両者の間にはフライアイレンズ及び光パイプが
ないので、照明光学系の瞳面での光強度分布は、実質的
にそのまま、投影光学系３の瞳面に投影される。
３の瞳面（開口絞りの）と光学的に共役な位置関係にあ
り、且つ両者の間にはフライアイレンズ及び光パイプが
ないので、照明光学系の瞳面での光強度分布は、実質的
にそのまま、投影光学系３の瞳面に投影される。
【００３８】ガルバノミラー駆動装置６３は、レチクル
またはウエハの走査速度をV(ｍｍ/sec)、レチクル上の
照明光（スリット）の幅をW（ｍｍ）、瞳面に一回2次光
源を描くの必要な時間をT（sec）とすると、 Ｗ／V＝ｎT（ｎは整数） を満たすように、レーザ光スポットを走査する。これに
より、ウエハ上のショット領域全体が互いに同じ形状の
有効光源を使って投影露光されることになり、露光の均
一化が達成される。
またはウエハの走査速度をV(ｍｍ/sec)、レチクル上の
照明光（スリット）の幅をW（ｍｍ）、瞳面に一回2次光
源を描くの必要な時間をT（sec）とすると、 Ｗ／V＝ｎT（ｎは整数） を満たすように、レーザ光スポットを走査する。これに
より、ウエハ上のショット領域全体が互いに同じ形状の
有効光源を使って投影露光されることになり、露光の均
一化が達成される。
【００３９】図６に投影光学系３のレンズ構成の一例
を、図７に図６の投影光学系３の収差図を示す。図６の
投影光学系３は、全てのレンズが合成石英（SiO2）より
成り、投影倍率は１／４倍であり、像側の開口数はＮＡ
＝０．６５、物像間距離（レチクルとウエハWとの間の
距離）はＬ＝１０００ｍｍである。また、設計波長は１
９３ｎｍ、画面範囲はウエハ上での露光領域の直径で２
７．３ｍｍである。また、物体側（レチクル側）及び像
面側（ウエハ側）においてほぼテレセントリックになっ
ている。図１１に図６に示す投影光学系３のレンズデー
タを示す。
を、図７に図６の投影光学系３の収差図を示す。図６の
投影光学系３は、全てのレンズが合成石英（SiO2）より
成り、投影倍率は１／４倍であり、像側の開口数はＮＡ
＝０．６５、物像間距離（レチクルとウエハWとの間の
距離）はＬ＝１０００ｍｍである。また、設計波長は１
９３ｎｍ、画面範囲はウエハ上での露光領域の直径で２
７．３ｍｍである。また、物体側（レチクル側）及び像
面側（ウエハ側）においてほぼテレセントリックになっ
ている。図１１に図６に示す投影光学系３のレンズデー
タを示す。
【００４０】尚、図１１において、ｒｉは物体側より順
に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、ｄｉは物体側より順
に第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、ｎｉは物体側より
順に第ｉ番目のレンズの硝子の屈折率を示す。非球面の
形状は（１）式で与えられる。
に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、ｄｉは物体側より順
に第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、ｎｉは物体側より
順に第ｉ番目のレンズの硝子の屈折率を示す。非球面の
形状は（１）式で与えられる。
【００４１】
【数１】 ・・・（１） ここで、Ｘはレンズ頂点から光軸方向への変位量、Ｈは
光軸からの距離、ｒｉは曲率半径、ｋは円錐定数、
Ａ，．．，Ｇは非球面係数である。尚、露光波長１９３
ｎｍに対する石英の屈折率は１．５６０２０とする。ま
た、非球面の局所曲率パワーＰＨは、上記非球面の
（１）式をＸ（Ｈ）の関数として（２）式で与えられ
る。
光軸からの距離、ｒｉは曲率半径、ｋは円錐定数、
Ａ，．．，Ｇは非球面係数である。尚、露光波長１９３
ｎｍに対する石英の屈折率は１．５６０２０とする。ま
た、非球面の局所曲率パワーＰＨは、上記非球面の
（１）式をＸ（Ｈ）の関数として（２）式で与えられ
る。
【００４２】 ＰＨ＝（Ｎ’−Ｎ）／ρ 但し、ρ＝（１＋Ｘ′2）3/2／Ｘ″ ・・・（２） Ｎ、Ｎ’は各々屈折面の前後の媒質の屈折率である。
【００４３】図３の投影光学系３は、物体側（レチクル
側）より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、
負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力を有
する第３レンズ群Ｌ３、負の屈折力を有する第４レンズ
群Ｌ４、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｌ５、負の屈
折力を有する第６レンズ群Ｌ６、正の屈折力を有する第
７レンズ群Ｌ７、により構成し、非球面を７面も使用し
ている。
側）より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、
負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力を有
する第３レンズ群Ｌ３、負の屈折力を有する第４レンズ
群Ｌ４、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｌ５、負の屈
折力を有する第６レンズ群Ｌ６、正の屈折力を有する第
７レンズ群Ｌ７、により構成し、非球面を７面も使用し
ている。
【００４４】第１レンズ群Ｌ１は、像側に凸面を向けた
平凸形状の１枚の非球面正レンズで構成される。ｒ２の
非球面は局所曲率パワーの変化が正方向である領域を有
しており、この非球面により、主に正の歪曲収差を発生
させ、歪曲収差の補正に寄与している。
平凸形状の１枚の非球面正レンズで構成される。ｒ２の
非球面は局所曲率パワーの変化が正方向である領域を有
しており、この非球面により、主に正の歪曲収差を発生
させ、歪曲収差の補正に寄与している。
【００４５】第２レンズ群Ｌ２は、両凹形状の１枚の非
球面負レンズで構成される。ｒ３の非球面は局所曲率パ
ワーの変化が負方向である領域を有しており、また、第
１レンズ群Ｌ１のｒ２との関係においては、局所曲率パ
ワーの変化が逆方向の領域を有している。
球面負レンズで構成される。ｒ３の非球面は局所曲率パ
ワーの変化が負方向である領域を有しており、また、第
１レンズ群Ｌ１のｒ２との関係においては、局所曲率パ
ワーの変化が逆方向の領域を有している。
【００４６】第３レンズ群Ｌ３は、物体側から順に配置
された、像側に凸面を向けた平凸形状の正レンズ、及
び、物体側に凸面を向けた略平凸形状の非球面正レンズ
で構成される。
された、像側に凸面を向けた平凸形状の正レンズ、及
び、物体側に凸面を向けた略平凸形状の非球面正レンズ
で構成される。
【００４７】第４レンズ群Ｌ４は、物体側から順に配置
された、両凹形状の負レンズ、及び、両凹形状の非球面
負レンズで構成される。ｒ１１の非球面は局所曲率パワ
ーの変化が負方向である領域を有しており、また、第１
レンズ群Ｌ１のｒ２との関係においては、局所曲率パワ
ーの変化が逆方向の領域を有している。この非球面によ
り、主に像面及びコマ収差等をバランス良く補正するこ
とに寄与している。
された、両凹形状の負レンズ、及び、両凹形状の非球面
負レンズで構成される。ｒ１１の非球面は局所曲率パワ
ーの変化が負方向である領域を有しており、また、第１
レンズ群Ｌ１のｒ２との関係においては、局所曲率パワ
ーの変化が逆方向の領域を有している。この非球面によ
り、主に像面及びコマ収差等をバランス良く補正するこ
とに寄与している。
【００４８】第５レンズ群Ｌ５は、物体側より順に配置
された、像側に凸面を向けた略平凸形状の正レンズ、及
び、両凸形状の正レンズで構成される。
された、像側に凸面を向けた略平凸形状の正レンズ、及
び、両凸形状の正レンズで構成される。
【００４９】第６レンズ群Ｌ６は、両凹形状の１枚の非
球面負レンズで構成される。この非球面により、主に強
い負の屈折力により発生する球面収差やコマ収差を効果
的に補正している。
球面負レンズで構成される。この非球面により、主に強
い負の屈折力により発生する球面収差やコマ収差を効果
的に補正している。
【００５０】第７レンズ群Ｌ７は、物体側より順に配置
された、像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レン
ズ、両凸形状の非球面正レンズ、物体側に凸面を向けた
略平凸形状の正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカ
ス形状の２枚の正レンズ、像側に凹面を向けたメニスカ
ス形状の負レンズ、及び、物体側に凸面を向けたメニス
カス形状の正レンズで構成される。この第７レンズ群に
おいては、物体面上の軸上から発した光束である軸上光
束が高い位置において用いられている非球面は、主にこ
の強い正の屈折力を有する第７レンズ群で発生する負の
球面収差を補正するために用いられている。また、像面
付近の凸面で用いられている非球面は、主にコマ収差と
歪曲収差をバランス良く補正するのに寄与している。
された、像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レン
ズ、両凸形状の非球面正レンズ、物体側に凸面を向けた
略平凸形状の正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカ
ス形状の２枚の正レンズ、像側に凹面を向けたメニスカ
ス形状の負レンズ、及び、物体側に凸面を向けたメニス
カス形状の正レンズで構成される。この第７レンズ群に
おいては、物体面上の軸上から発した光束である軸上光
束が高い位置において用いられている非球面は、主にこ
の強い正の屈折力を有する第７レンズ群で発生する負の
球面収差を補正するために用いられている。また、像面
付近の凸面で用いられている非球面は、主にコマ収差と
歪曲収差をバランス良く補正するのに寄与している。
【００５１】この投影光学系３では、特に絞りの手前に
５面の非球面レンズを導入することにより、主に歪曲収
差や非点収差、コマ収差等がバランス良く効果的に補正
されている。また、この投影光学系３では、軸外主光線
に影響の大きな面を非球面にすることにより、軸外に関
連した収差を主に補正するとともに他の収差補正の負担
を軽減し、良好な光学性能が実現されている。また、こ
の投影光学系３は、７枚の非球面レンズを使用すること
により、高開口数（高ＮＡ）でありながら少ないレンズ
数（合計で１６枚）で構成されている。
５面の非球面レンズを導入することにより、主に歪曲収
差や非点収差、コマ収差等がバランス良く効果的に補正
されている。また、この投影光学系３では、軸外主光線
に影響の大きな面を非球面にすることにより、軸外に関
連した収差を主に補正するとともに他の収差補正の負担
を軽減し、良好な光学性能が実現されている。また、こ
の投影光学系３は、７枚の非球面レンズを使用すること
により、高開口数（高ＮＡ）でありながら少ないレンズ
数（合計で１６枚）で構成されている。
【００５２】図６の投影光学系３は全てのレンズが合成
石英（SiO2）より成る単色のレンズ系であったが、例え
ば、図６の投影光学系の第7レンズ群Ｌ７の最もウエハ
側の１〜２枚のレンズや不図示のカバーガラスを蛍石
（CaF2）で構成することで、レンズ系の耐久性を上げて
もいい。このような光学系も実質的に単一の硝材からな
る光学系ということができる。
石英（SiO2）より成る単色のレンズ系であったが、例え
ば、図６の投影光学系の第7レンズ群Ｌ７の最もウエハ
側の１〜２枚のレンズや不図示のカバーガラスを蛍石
（CaF2）で構成することで、レンズ系の耐久性を上げて
もいい。このような光学系も実質的に単一の硝材からな
る光学系ということができる。
【００５３】図８は、本発明の第４の実施形態の投影露
光装置を示す概略図である。図８において、図３の投影
露光装置と同一の構成要素には図３と同一の符号を付
し、説明を省略する。図８の投影露光装置では、波長モ
ニタ６の出力を演算器７の他、演算器８にも供給され
る。演算器８は、光電変換器１３の出力の他、波長モニ
タ６の出力変動（即ち、レーザ光の波長変動）に基づい
て、投影光学系３の光学特性（例えば、倍率、焦点位
置、収差等）の変化を補正する。この補正は、例えば、
投影光学系３の１又は複数のレンズや可動ステージ４を
光軸方向に移動させることにより、又は他の公知の手法
に従ってなされ得る。このような投影光学系３の光学特
性の補正機能を備えることにより、演算器７及びピエゾ
素子９による波長安定化と光学特性の補正とを選択的に
実施し、又は、双方を実施することができる。
光装置を示す概略図である。図８において、図３の投影
露光装置と同一の構成要素には図３と同一の符号を付
し、説明を省略する。図８の投影露光装置では、波長モ
ニタ６の出力を演算器７の他、演算器８にも供給され
る。演算器８は、光電変換器１３の出力の他、波長モニ
タ６の出力変動（即ち、レーザ光の波長変動）に基づい
て、投影光学系３の光学特性（例えば、倍率、焦点位
置、収差等）の変化を補正する。この補正は、例えば、
投影光学系３の１又は複数のレンズや可動ステージ４を
光軸方向に移動させることにより、又は他の公知の手法
に従ってなされ得る。このような投影光学系３の光学特
性の補正機能を備えることにより、演算器７及びピエゾ
素子９による波長安定化と光学特性の補正とを選択的に
実施し、又は、双方を実施することができる。
【００５４】更に、図８に示す実施形態の投影露光装置
は、連続発振エキシマレーザ１にパルス発振ArFエキシ
マレーザ（中心波長１９３nm、半値幅1pm以下）１０か
ら出力されるパルス光を注入して連続発振エキシマレー
ザ１の発振波長を該パルス光の発振波長に一致させる機
構を有する。このような手法を注入同期法（injectionl
ock）という。
は、連続発振エキシマレーザ１にパルス発振ArFエキシ
マレーザ（中心波長１９３nm、半値幅1pm以下）１０か
ら出力されるパルス光を注入して連続発振エキシマレー
ザ１の発振波長を該パルス光の発振波長に一致させる機
構を有する。このような手法を注入同期法（injectionl
ock）という。
【００５５】連続発振エキシマレーザ１では、発振開始
時に中心波長が設計値（通常、光学系を設計する際の波
長と同一）に一致するまでに時間がかかったり、最悪の
場合には設計値に一致なかったりする。しかしながら、
この注入同期法を用いて、連続発振エキシマレーザ１
に、その設計波長と中心波長が同じでバンド幅が１ｐｍ
以下に狭帯域化されたパルス発振エキシマレーザ光を注
入することで、連続発振エキシマレーザ１の発振波長を
設計波長である１９３nmに常に発振開始時に一致させる
ことができる。
時に中心波長が設計値（通常、光学系を設計する際の波
長と同一）に一致するまでに時間がかかったり、最悪の
場合には設計値に一致なかったりする。しかしながら、
この注入同期法を用いて、連続発振エキシマレーザ１
に、その設計波長と中心波長が同じでバンド幅が１ｐｍ
以下に狭帯域化されたパルス発振エキシマレーザ光を注
入することで、連続発振エキシマレーザ１の発振波長を
設計波長である１９３nmに常に発振開始時に一致させる
ことができる。
【００５６】パルス発振エキシマレーザ２０１から出力
されるレーザ光の一部は半透過鏡２０３で反射して波長
モニタ２０４に入射する。波長モニタ２０４はパルスレ
ーザ光の波長を検出して演算器２０２に提供する。演算
器２０２は、波長モニタ２０４の出力に基づいて、設計
波長からのパルスレーザ光の現在の中心波長のずれ量を
検出し、このずれ量に基づいてパルス発振エキシマレー
ザ２０１内の狭帯域化素子（例えば、プリズム、回折格
子またはエタロン）を駆動することにより、パルス発振
エキシマレーザ２０１の中心波長を設計波長である１９
３nmに一致させる。したがって、中心波長が１９３nmに
維持されたパルスレーザ光が連続発振エキシマレーザ１
に注入される。この注入時に連続発振エキシマレーザ１
の波長安定化機構（5,6,7,9）を作動させるにより連続
発振エキシマレーザ１の中心波長は素早く設計波長であ
る１９３nmに一致する。また、その後は、連続発振エキ
シマレーザ１を再起動するまでは、注入同期を行う必要
はない。注入同期を止めても、波長安定化機構（5,6,7,
9）が作動していれば、連続発振エキシマレーザ１から
出力されるレーザ光の中心波長は一定に維持され、単色
のレンズ系である投影光学系３において連続発振エキシ
マレーザ１からのレーザ光の波長変動に基づく光学特性
（倍率,焦点位置,収差等）の変動が生じるのを防止し、
レチクルの回路パターンを正確にウエハW上に投影する
ことができる。
されるレーザ光の一部は半透過鏡２０３で反射して波長
モニタ２０４に入射する。波長モニタ２０４はパルスレ
ーザ光の波長を検出して演算器２０２に提供する。演算
器２０２は、波長モニタ２０４の出力に基づいて、設計
波長からのパルスレーザ光の現在の中心波長のずれ量を
検出し、このずれ量に基づいてパルス発振エキシマレー
ザ２０１内の狭帯域化素子（例えば、プリズム、回折格
子またはエタロン）を駆動することにより、パルス発振
エキシマレーザ２０１の中心波長を設計波長である１９
３nmに一致させる。したがって、中心波長が１９３nmに
維持されたパルスレーザ光が連続発振エキシマレーザ１
に注入される。この注入時に連続発振エキシマレーザ１
の波長安定化機構（5,6,7,9）を作動させるにより連続
発振エキシマレーザ１の中心波長は素早く設計波長であ
る１９３nmに一致する。また、その後は、連続発振エキ
シマレーザ１を再起動するまでは、注入同期を行う必要
はない。注入同期を止めても、波長安定化機構（5,6,7,
9）が作動していれば、連続発振エキシマレーザ１から
出力されるレーザ光の中心波長は一定に維持され、単色
のレンズ系である投影光学系３において連続発振エキシ
マレーザ１からのレーザ光の波長変動に基づく光学特性
（倍率,焦点位置,収差等）の変動が生じるのを防止し、
レチクルの回路パターンを正確にウエハW上に投影する
ことができる。
【００５７】本発明によれば、解像度が０.０９μm以下
の投影露光装置を実現することもできる。この場合、連
続発振レーザ１として連続発振F2エキシマレーザ（中心
波長１５７nm、半値幅０.１pm以下、好ましくは０.０８
pm以下）が使用され得る。
の投影露光装置を実現することもできる。この場合、連
続発振レーザ１として連続発振F2エキシマレーザ（中心
波長１５７nm、半値幅０.１pm以下、好ましくは０.０８
pm以下）が使用され得る。
【００５８】図９及び図１０は、以上説明した投影露光
装置を用いてデバイスを製造する際の製造フローを示す
図である。
装置を用いてデバイスを製造する際の製造フローを示す
図である。
【００５９】図９は、微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の
半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、
マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１
（回路設計）では半導体デバイスの回路パターンを設計
する。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パタ
ーンに基づいてマスク（レチクル）を作成する。一方、
ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用い
てウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は
前工程と呼ばれ、上記のマスク及びウエハを用いて、リ
ソグラフィ技術によって該ウエハ上に実際の回路を形成
する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、
ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チ
ップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシン
グ、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ
５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久
性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デ
バイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、
マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１
（回路設計）では半導体デバイスの回路パターンを設計
する。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パタ
ーンに基づいてマスク（レチクル）を作成する。一方、
ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用い
てウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は
前工程と呼ばれ、上記のマスク及びウエハを用いて、リ
ソグラフィ技術によって該ウエハ上に実際の回路を形成
する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、
ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チ
ップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシン
グ、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ
５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久
性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デ
バイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００６０】図１０は、上記ウエハプロセスの詳細なフ
ローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を
酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に
絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエ
ハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イ
オン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ
１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。
ステップ１６（露光）では上記説明した投影露光装置に
よって回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ
１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ
１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分
を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチ
ングが済んで不要となったレジストを取り除く。これら
のステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多
重に回路パターンが形成される。
ローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を
酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に
絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエ
ハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イ
オン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ
１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。
ステップ１６（露光）では上記説明した投影露光装置に
よって回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ
１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ
１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分
を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチ
ングが済んで不要となったレジストを取り除く。これら
のステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多
重に回路パターンが形成される。
【００６１】本実施形態の製造方法を用いれば、従来は
製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コスト
に製造することができる。
製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コスト
に製造することができる。
【００６２】
【発明の効果】以上、本発明によれば、露光装置に干渉
計を搭載することによる該露光装置の大型化を回避する
ことができる。
計を搭載することによる該露光装置の大型化を回避する
ことができる。
【図１】本発明の第１の実施形態の投影露光装置を示す
概略図である。
概略図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の投影露光装置を示す
概略図である。
概略図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の投影露光装置を示す
概略図である。
概略図である。
【図４】図３に示す連続発振エキシマレーザの概略図で
ある。
ある。
【図５】図３に示す照明光学系の構成を示すブロック図
である。
である。
【図６】図３に示す投影光学系のレンズ構成の一例を示
す図である。
す図である。
【図７】図６に示す投影光学系の収差図である。
【図８】本発明の第４の実施形態の投影露光装置を示す
概略図である。
概略図である。
【図９】微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チッ
プ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマ
シン等）の製造のフローを示す。
プ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマ
シン等）の製造のフローを示す。
【図１０】ウエハプロセスの詳細なフローを示す。
【図１１】図６に示す投影光学系のレンズデータを示す
図である。
図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１２月１７日（２００１．１２．
１７）
１７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】図1において、連続発振レーザ１は、例え
ば中心波長が１９３nmで半値幅が０．１pm以下のレーザ
光を出力するエキシマレーザである。この連続発振レー
ザ１から出力されるレーザ光は、半透過鏡（Beam Spli
tter）５１をその大部分が透過し、インコヒーレント化
素子２によりインコヒーレント化された後に照明光学系
１０に入射し、この照明光学系１０により、均一な光強
度分布を持つ所定の断面形状を有する照明光となって不
図示のレチクルＲを照明する。
ば中心波長が１９３nmで半値幅が０．１pm以下のレーザ
光を出力するエキシマレーザである。この連続発振レー
ザ１から出力されるレーザ光は、半透過鏡（Beam Spli
tter）５１をその大部分が透過し、インコヒーレント化
素子２によりインコヒーレント化された後に照明光学系
１０に入射し、この照明光学系１０により、均一な光強
度分布を持つ所定の断面形状を有する照明光となって不
図示のレチクルＲを照明する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】この露光装置は、前記干渉計の他の要素で
ある無収差光学系Ｌ（対物レンズ等を含む）を有する。
無収差光学系Ｌは、不図示の駆動機構により、投影光学
系３の波面収差を計測する際は、レチクルＲを保持する
レチクルステージ１４と照明光学系１０のコンデンサー
レンズとの間に挿入され、露光対象物であるウェハＷを
露光する際は待避される。また、投影光学系３の波面収
差を計測する際、レチクルＲは、レチクルステージ１４
の移動により、照明光学系１０と投影光学系３との間か
ら待避されるか、レチクルRをステージ１４上に置く前
に波面収差が測定される。半透過鏡５１により反射した
レーザ光の一部分はリレー光学系であるミラー１１で反
射され、更に半透過鏡１５で反射されて無収差光学系Ｌ
に入射する。無収差光学系Ｌは、投影光学系３の任意の
物体高位置（像高位置）に測定用の物点となる光スポッ
トを形成した後に投影光学系３に入射するように、レー
ザ光をフォーカスする。
ある無収差光学系Ｌ（対物レンズ等を含む）を有する。
無収差光学系Ｌは、不図示の駆動機構により、投影光学
系３の波面収差を計測する際は、レチクルＲを保持する
レチクルステージ１４と照明光学系１０のコンデンサー
レンズとの間に挿入され、露光対象物であるウェハＷを
露光する際は待避される。また、投影光学系３の波面収
差を計測する際、レチクルＲは、レチクルステージ１４
の移動により、照明光学系１０と投影光学系３との間か
ら待避されるか、レチクルRをステージ１４上に置く前
に波面収差が測定される。半透過鏡５１により反射した
レーザ光の一部分はリレー光学系であるミラー１１で反
射され、更に半透過鏡１５で反射されて無収差光学系Ｌ
に入射する。無収差光学系Ｌは、投影光学系３の任意の
物体高位置（像高位置）に測定用の物点となる光スポッ
トを形成した後に投影光学系３に入射するように、レー
ザ光をフォーカスする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】投影光学系３の波面収差を計測する際、上
記のように無収差光学系Ｌをレチクルステージ１４と照
明光学系１０との間に挿入する他、ウェハステージ４に
固定された反射部材ＭＲが上記物体高位置に対応する像
高位置に曲率中心が一致するように可動ステージ４が駆
動される。このとき、無収差光学系Ｌ、投影光学系３及
び反射部材ＭＲにより干渉計が構成される。露光用及び
計測用の光源である連続発振エキシマレーザから出力さ
れるレーザ光は、無収差光学系Ｌ及び投影光学系３を通
して反射部材ＭＲに至り、反射部材ＭＲで反射されて再
び投影光学系３を通る。投影光学系３を通ったレーザ光
は、連続発振レーザ１から出力されたレーザ光で別途形
成された参照光と干渉し干渉縞（干渉パターン）を形成
する。この干渉縞は、投影光学系３の波面収差を反映し
ている。
記のように無収差光学系Ｌをレチクルステージ１４と照
明光学系１０との間に挿入する他、ウェハステージ４に
固定された反射部材ＭＲが上記物体高位置に対応する像
高位置に曲率中心が一致するように可動ステージ４が駆
動される。このとき、無収差光学系Ｌ、投影光学系３及
び反射部材ＭＲにより干渉計が構成される。露光用及び
計測用の光源である連続発振エキシマレーザから出力さ
れるレーザ光は、無収差光学系Ｌ及び投影光学系３を通
して反射部材ＭＲに至り、反射部材ＭＲで反射されて再
び投影光学系３を通る。投影光学系３を通ったレーザ光
は、連続発振レーザ１から出力されたレーザ光で別途形
成された参照光と干渉し干渉縞（干渉パターン）を形成
する。この干渉縞は、投影光学系３の波面収差を反映し
ている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】投影光学系３としては、レンズ系で構成さ
れる屈折光学系（dioptric system）または複数のレン
ズと凹面鏡を組み合わせて構成される反射屈折光学系
（catadioptric system）のいずれをも採用することが
できる。屈折光学系としては、半値幅が小さい場合、単
一の硝材で構成されるレンズ系を採用することができ
る。
れる屈折光学系（dioptric system）または複数のレン
ズと凹面鏡を組み合わせて構成される反射屈折光学系
（catadioptric system）のいずれをも採用することが
できる。屈折光学系としては、半値幅が小さい場合、単
一の硝材で構成されるレンズ系を採用することができ
る。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３１】図４は、図３に示す連続発振エキシマレー
ザ１の概略図である。１０１は、励起用のガスが高速循
環されるレーザチャンバ、１０３は、マイクロ波をレー
ザチャンバ１０１内に導入する誘電体、１０４は、マイ
クロ波を導波するスロット導波管、１０５は、マイクロ
波を供給するマイクロ波発振源である。１０９はシャッ
ター、１１０は、マイクロ波発振源１０５及びシャッタ
ー１０９を制御する制御系である。Ｍ１はレーザからの
光を出力するアウトプットミラー、Ｍ２はミラーであ
り、ミラーＭ１、Ｍ２とでエキシマレーザ１の光共振器
を構成している。
ザ１の概略図である。１０１は、励起用のガスが高速循
環されるレーザチャンバ、１０３は、マイクロ波をレー
ザチャンバ１０１内に導入する誘電体、１０４は、マイ
クロ波を導波するスロット導波管、１０５は、マイクロ
波を供給するマイクロ波発振源である。１０９はシャッ
ター、１１０は、マイクロ波発振源１０５及びシャッタ
ー１０９を制御する制御系である。Ｍ１はレーザからの
光を出力するアウトプットミラー、Ｍ２はミラーであ
り、ミラーＭ１、Ｍ２とでエキシマレーザ１の光共振器
を構成している。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４１】
【数１】（非球面の形状） ・・・（１） ここで、Ｘはレンズ頂点から光軸方向への変位量、Ｈは
光軸からの距離、ｒｉは曲率半径、ｋは円錐定数、Ａ〜
Ｇは非球面係数である。尚、露光波長１９３ｎｍに対す
る石英の屈折率は１．５６０２０とする。また、非球面
の局所曲率パワーＰＨは、上記非球面の（１）式をＸ
（Ｈ）の関数として（２）式で与えられる。
光軸からの距離、ｒｉは曲率半径、ｋは円錐定数、Ａ〜
Ｇは非球面係数である。尚、露光波長１９３ｎｍに対す
る石英の屈折率は１．５６０２０とする。また、非球面
の局所曲率パワーＰＨは、上記非球面の（１）式をＸ
（Ｈ）の関数として（２）式で与えられる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４２】
【数２】 ・・・（２） Ｎ、Ｎ’は各々屈折面の前後の媒質の屈折率である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５４】更に、図８に示す実施形態の投影露光装置
は、連続発振エキシマレーザ１にパルス発振ArFエキシ
マレーザ（中心波長１９３nm、半値幅1pm以下）２０１
から出力されるパルス光を注入して連続発振エキシマレ
ーザ１の発振波長を該パルス光の発振波長に一致させる
機構を有する。このような手法を注入同期法（injectio
n lock）という。
は、連続発振エキシマレーザ１にパルス発振ArFエキシ
マレーザ（中心波長１９３nm、半値幅1pm以下）２０１
から出力されるパルス光を注入して連続発振エキシマレ
ーザ１の発振波長を該パルス光の発振波長に一致させる
機構を有する。このような手法を注入同期法（injectio
n lock）という。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
Claims (13)
- 【請求項１】 連続発振レーザから出力されるレーザ光
でレチクル上のパターンを照明する照明光学系と、該照
明されたパターンを露光対象物体に投影する投影光学系
とを有する露光装置であって、 前記連続発振レーザから出力されるレーザ光を利用する
干渉計を備えることを特徴とする露光装置。 - 【請求項２】 前記干渉計は、前記露光対象物体を保持
するステージ上に配置された反射部材を含むことを特徴
とする請求項１に記載の露光装置。 - 【請求項３】 前記干渉計は、前記投影光学系の波面収
差を計測するための干渉縞を形成することを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の露光装置。 - 【請求項４】 前記連続発振レーザは、発振波長が１９
３ｎｍ又は１５７ｎｍの連続発振エキシマレーザである
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項
に記載の露光装置。 - 【請求項５】 前記干渉計は、フィゾータイプであるこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に
記載の露光装置。 - 【請求項６】 前記連続発振レーザの発振波長を安定化
させる安定化機構を更に備えることを特徴とする請求項
１乃至請求項５のいずれか１項に記載の露光装置。 - 【請求項７】 前記連続発振レーザと前記照明光学系と
の間に、前記連続発振レーザから出力されるレーザ光の
一部を前記干渉計に指向する半透過鏡を更に備えること
を特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記
載の露光装置。 - 【請求項８】 前記連続発振レーザから出力されるレー
ザ光をインコヒーレント化して前記レチクルに指向する
光学系を備え、前記半透過鏡は、前記連続発振レーザと
前記光学系との間に配置されており、前記干渉計には、
インコヒーレント化されていないレーザ光が前記半透過
鏡により指向されることを特徴とする請求項７に記載の
露光装置。 - 【請求項９】 前記連続発振レーザから出力されるレー
ザ光の光路を、前記照明光学系に向かう光路又は前記干
渉計に向かう光路に切り替える光路繰り替え鏡を更に備
えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか
１項に記載の露光装置。 - 【請求項１０】 前記連続発振レーザから出力されるレ
ーザ光をインコヒーレント化して前記レチクルに指向す
る光学系を備え、前記光路切り替え鏡は、前記連続発振
レーザと前記光学系との間に配置されており、前記干渉
計には、インコヒーレント化されていないレーザ光が前
記光路切り替え鏡により指向されることを特徴とする請
求項９に記載の露光装置。 - 【請求項１１】 前記干渉計によって形成された干渉縞
を撮像する光電変換器と、 前記光電変換器の出力を解析して前記投影光学系を制御
する演算器と、 を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１０
のいずれか１項に記載の露光装置。 - 【請求項１２】 前記連続発振レーザに対して所定波長
のレーザ光を注入するパルス発振レーザを更に備えるこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項
に記載の露光装置。 - 【請求項１３】 請求項１乃至請求項１２のいずれか１
項に記載の露光装置を使用してパターンをウエハに露光
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
するデバイスの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000344356A JP3862497B2 (ja) | 2000-11-10 | 2000-11-10 | 露光装置及びデバイス製造方法 |
| US09/986,323 US6774982B2 (en) | 2000-11-10 | 2001-11-08 | Exposure apparatus and device manufacturing method using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000344356A JP3862497B2 (ja) | 2000-11-10 | 2000-11-10 | 露光装置及びデバイス製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002151388A true JP2002151388A (ja) | 2002-05-24 |
| JP3862497B2 JP3862497B2 (ja) | 2006-12-27 |
Family
ID=18818564
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000344356A Expired - Lifetime JP3862497B2 (ja) | 2000-11-10 | 2000-11-10 | 露光装置及びデバイス製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6774982B2 (ja) |
| JP (1) | JP3862497B2 (ja) |
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| JP4343559B2 (ja) * | 2003-03-07 | 2009-10-14 | キヤノン株式会社 | 収差測定装置 |
| JP2005156403A (ja) * | 2003-11-27 | 2005-06-16 | Canon Inc | シアリング干渉を利用した測定方法及び装置、それを利用した露光方法及び装置、並びに、デバイス製造方法 |
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