JP3175180B2 - 露光方法及び露光装置 - Google Patents
露光方法及び露光装置Info
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- 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
- G03F7/70483—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
- G03F7/70575—Wavelength control, e.g. control of bandwidth, multiple wavelength, selection of wavelength or matching of optical components to wavelength
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は露光方法及び露光装置に
関する。特に本発明はバンド幅が狭いレーザービームに
よる露光により半導体デバイスを製造する時に使用され
る、露光方法及び露光装置に関する。
関する。特に本発明はバンド幅が狭いレーザービームに
よる露光により半導体デバイスを製造する時に使用され
る、露光方法及び露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体デバイスの高集積化の要求
を満足する為には、線幅０．５μｍ程度の回路パターン
をウエハ上に転写しなければならない。
を満足する為には、線幅０．５μｍ程度の回路パターン
をウエハ上に転写しなければならない。
【０００３】このような非常に微細な回路パターンの転
写を可能にする露光装置として、ＫｒＦエキシマレーザ
ーからの波長２４８．４ｎｍのレーザービームと縮小投
影レンズ系とを用いてレチクルの回路パターンの像を投
影する投影露光装置が注目を浴びている。
写を可能にする露光装置として、ＫｒＦエキシマレーザ
ーからの波長２４８．４ｎｍのレーザービームと縮小投
影レンズ系とを用いてレチクルの回路パターンの像を投
影する投影露光装置が注目を浴びている。
【０００４】この種の装置に関しては、例えば本件出願
人による、ＧＢＰ２１５３５４３（ＣＦＥ１５０Ｇ
Ｂ）、ＵＳＰ４８１１０５５（ＣＦＥ１７５），ＵＳＰ
４７１１５６８（ＣＦＥ３４８），ＵＳＰ４９０５０４
１（ＣＦＥ８０８），ＵＳＰ４９７４９１９（ＣＦＥ６
２３），ＵＳＰ４９６８８６８（ＣＦＥ７２９）或はＵ
ＳＰ４７７３７５０（ＡＴＴ）等に開示してある。
人による、ＧＢＰ２１５３５４３（ＣＦＥ１５０Ｇ
Ｂ）、ＵＳＰ４８１１０５５（ＣＦＥ１７５），ＵＳＰ
４７１１５６８（ＣＦＥ３４８），ＵＳＰ４９０５０４
１（ＣＦＥ８０８），ＵＳＰ４９７４９１９（ＣＦＥ６
２３），ＵＳＰ４９６８８６８（ＣＦＥ７２９）或はＵ
ＳＰ４７７３７５０（ＡＴＴ）等に開示してある。
【０００５】この装置は上記ＵＳＰ４７７３７５０に示
されているように、投影レンズ系で生じる色収差を抑制
する為に、エキシマレーザーからのレーザービームのバ
ンド幅を０．００５ｎｍ程度に狭帯域化している。この
狭帯域化は通常レーザーの共振器内にエタロン、プリズ
ム、回折格子等を設置することにより行なわれる。
されているように、投影レンズ系で生じる色収差を抑制
する為に、エキシマレーザーからのレーザービームのバ
ンド幅を０．００５ｎｍ程度に狭帯域化している。この
狭帯域化は通常レーザーの共振器内にエタロン、プリズ
ム、回折格子等を設置することにより行なわれる。
【０００６】共振器内にプリズム及び回折格子を設置し
たエキシマレーザーの一例を図６に示す。図中、１はレ
ーザー、２が共振器内のビームパスの端部に置いた反射
型レリーフ格子、３がビーム径を拡大する機能を持つプ
リズム、４，４´がアパーチャー（開口）を持つ絞り、
５，５´は放電チャンバーの窓、６が放電チャンバー、
７が紙面に垂直な方向に互いに対向して配置される一対
の放電電極の一方、８が出力ミラー、Ａが出力ミラー８
から出射するレーザー光を示す。
たエキシマレーザーの一例を図６に示す。図中、１はレ
ーザー、２が共振器内のビームパスの端部に置いた反射
型レリーフ格子、３がビーム径を拡大する機能を持つプ
リズム、４，４´がアパーチャー（開口）を持つ絞り、
５，５´は放電チャンバーの窓、６が放電チャンバー、
７が紙面に垂直な方向に互いに対向して配置される一対
の放電電極の一方、８が出力ミラー、Ａが出力ミラー８
から出射するレーザー光を示す。
【０００７】放電チャンバー６内で放電電極７に電圧を
印加すると、放電チャンバー６内のエキシマガスが励起
され、出力ミラー８と格子２の間で形成される共振器に
よって狭帯域化されたレーザー光（レーザービーム）が
発振する。このとき格子２を一回往復したレーザー光の
スペクトル幅は次にように考えられる。
印加すると、放電チャンバー６内のエキシマガスが励起
され、出力ミラー８と格子２の間で形成される共振器に
よって狭帯域化されたレーザー光（レーザービーム）が
発振する。このとき格子２を一回往復したレーザー光の
スペクトル幅は次にように考えられる。
【０００８】格子２の紙面に垂直方向に伸びる刻線のピ
ッチをｄ、格子２への光線の入射角をθB 、格子２での
反射回折の次数をｍとすると、格子２で選択される波長
λは次の式で与えられる。
ッチをｄ、格子２への光線の入射角をθB 、格子２での
反射回折の次数をｍとすると、格子２で選択される波長
λは次の式で与えられる。
【０００９】 λ＝（２ｄ／ｍ）ｓｉｎθB ‥‥‥‥（１） 格子２に入射する光束は、角度ΔθB なる広がりを持っ
ているので、格子２で反射して回折してプリズム３へ戻
る光束のスペクトルの幅ΔλBは（１）式から ΔλB ＝（２ｄ／ｍ）ｃｏｓθB ・ΔθB ‥‥‥‥（２） といった式で表わされる。
ているので、格子２で反射して回折してプリズム３へ戻
る光束のスペクトルの幅ΔλBは（１）式から ΔλB ＝（２ｄ／ｍ）ｃｏｓθB ・ΔθB ‥‥‥‥（２） といった式で表わされる。
【００１０】尚、平面波のような広がりがない光束が格
子２に入射した場合、プリズム３へ戻る光束のスペクト
ルの幅ΔλK は格子２の格子線に直交する方向の被照明
領域の幅をＤとすると、 ΔλK ＝λ（ｄ／ｍＤ） ‥‥‥‥（３） で表わされ、一般的にはΔλK ＜ΔλB なる関係があ
る。
子２に入射した場合、プリズム３へ戻る光束のスペクト
ルの幅ΔλK は格子２の格子線に直交する方向の被照明
領域の幅をＤとすると、 ΔλK ＝λ（ｄ／ｍＤ） ‥‥‥‥（３） で表わされ、一般的にはΔλK ＜ΔλB なる関係があ
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】通常のエキシマレーザ
ー或は類似の共振器構造を持つレーザーは、前記（２）
式で示されるスペクトルの広がりを持つ。従って共振器
内にエタロン、プリズム、回折格子等の狭帯域化素子を
配置しているにも係らず、それが放射するレーザー光の
バンド幅（半値幅：ＦＷＨＭ）が比較的広がる傾向があ
る。そして共振器の電極の劣化等により共振器内のレー
ザー光の強度分布が変化すると、この変化に応じてバン
ド幅変化し、バンド幅が広がるといった問題点が生じて
くる。
ー或は類似の共振器構造を持つレーザーは、前記（２）
式で示されるスペクトルの広がりを持つ。従って共振器
内にエタロン、プリズム、回折格子等の狭帯域化素子を
配置しているにも係らず、それが放射するレーザー光の
バンド幅（半値幅：ＦＷＨＭ）が比較的広がる傾向があ
る。そして共振器の電極の劣化等により共振器内のレー
ザー光の強度分布が変化すると、この変化に応じてバン
ド幅変化し、バンド幅が広がるといった問題点が生じて
くる。
【００１２】この為、この種のレーザーを搭載した投影
露光装置は、投影レンズ系の色収差を抑制するのに十分
なバンド幅のレーザー光を得ることができない場合が生
じたり、或はレーザー光のバンド幅の変化により投影レ
ンズ系で色収差が発生したりする等、安定性に欠けると
いった問題点があった。
露光装置は、投影レンズ系の色収差を抑制するのに十分
なバンド幅のレーザー光を得ることができない場合が生
じたり、或はレーザー光のバンド幅の変化により投影レ
ンズ系で色収差が発生したりする等、安定性に欠けると
いった問題点があった。
【００１３】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、改良された露光方法及び露光装置を提供すること
を目的とする。
あり、改良された露光方法及び露光装置を提供すること
を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の露光方
法は、エキシマレーザーから狭帯域化されて射出したビ
ームで感光性基板を露光する露光方法において、該エキ
シマレーザーはその共振器内に回折格子を有し、該ビー
ムの断面強度分布を検出し、該断面強度分布に基づいて
該ビームのバンド幅の変化を検出し、絞りにより該回折
格子の格子線方向と直交する方向に関して該ビームを絞
ることによって、該ビームのバンド幅の変化を実質的に
補正することを特徴としている。請求項２の発明の露光
方法は、エキシマレーザーから狭帯域化されて射出した
ビームで感光性基板を露光する露光方法において、該ビ
ームの断面強度分布を検出し、該断面強度分布に基づい
て該ビームのバンド幅の変化を検出し、絞りにより該ビ
ームの断面の短手方向に関して該ビームを絞ることによ
って、該ビームのバンド幅の変化を実質的に補正するこ
とを特徴としている。請求項３の発明は請求項２の発明
において、前記エキシマレーザーはその共振器内に回折
格子を有しており、前記短手方向は該回折格子の格子線
方向と直交する方向であることを特徴としている。請求
項４の発明は請求項１、２、又は３の発明において、前
記エキシマレーザーはＫｒＦエキシマレーザーであるこ
とを特徴としている。請求項５の発明は請求項１、２、
又は３の発明において、前記絞りの開口を通過したビー
ムをレンズアセンブリを介して前記感光性基板に導光し
ていることを特徴としている。請求項６の発明は請求項
５の発明において、前記絞りの開口径は前記ビームのバ
ンド幅が０．００５ｎｍ以下となるように調整されてい
ることを特徴としている。請求項７の発明は請求項５の
発明において、前記絞りの開口径は前記ビームのバンド
幅が０．００３ｎｍ以下となるように調整されているこ
とを特徴としている。請求項８の発明は請求項５の発明
において、前記レンズアセンブリは実質的に単一の硝材
より構成されていることを特徴としている。請求項９の
発明は請求項５の発明において、前記硝材は合成石英で
あることを特徴としている。請求項１０の発明の露光装
置は、請求項１から９のいずれか１項記載の露光方法を
利用していることを特徴としている。
法は、エキシマレーザーから狭帯域化されて射出したビ
ームで感光性基板を露光する露光方法において、該エキ
シマレーザーはその共振器内に回折格子を有し、該ビー
ムの断面強度分布を検出し、該断面強度分布に基づいて
該ビームのバンド幅の変化を検出し、絞りにより該回折
格子の格子線方向と直交する方向に関して該ビームを絞
ることによって、該ビームのバンド幅の変化を実質的に
補正することを特徴としている。請求項２の発明の露光
方法は、エキシマレーザーから狭帯域化されて射出した
ビームで感光性基板を露光する露光方法において、該ビ
ームの断面強度分布を検出し、該断面強度分布に基づい
て該ビームのバンド幅の変化を検出し、絞りにより該ビ
ームの断面の短手方向に関して該ビームを絞ることによ
って、該ビームのバンド幅の変化を実質的に補正するこ
とを特徴としている。請求項３の発明は請求項２の発明
において、前記エキシマレーザーはその共振器内に回折
格子を有しており、前記短手方向は該回折格子の格子線
方向と直交する方向であることを特徴としている。請求
項４の発明は請求項１、２、又は３の発明において、前
記エキシマレーザーはＫｒＦエキシマレーザーであるこ
とを特徴としている。請求項５の発明は請求項１、２、
又は３の発明において、前記絞りの開口を通過したビー
ムをレンズアセンブリを介して前記感光性基板に導光し
ていることを特徴としている。請求項６の発明は請求項
５の発明において、前記絞りの開口径は前記ビームのバ
ンド幅が０．００５ｎｍ以下となるように調整されてい
ることを特徴としている。請求項７の発明は請求項５の
発明において、前記絞りの開口径は前記ビームのバンド
幅が０．００３ｎｍ以下となるように調整されているこ
とを特徴としている。請求項８の発明は請求項５の発明
において、前記レンズアセンブリは実質的に単一の硝材
より構成されていることを特徴としている。請求項９の
発明は請求項５の発明において、前記硝材は合成石英で
あることを特徴としている。請求項１０の発明の露光装
置は、請求項１から９のいずれか１項記載の露光方法を
利用していることを特徴としている。
【００１５】請求項１１の発明のデバイス製造方法は、
エキシマレーザーから狭帯域化されて射出したビームに
より回路パターンを照明し、該回路パターンを投影レン
ズ系によりウエハ上の感光層に投影する段階を有するデ
バイス製造方法において、該エキシマレーザはその共振
器内に回折格子を有し、該ビームの断面強度分布を検出
し、該断面強度分布に基づいて該ビームのバンド幅の変
化を検出し、絞りにより該回折格子の格子線方向と直交
する方向に関して該ビームを絞ることによって該ビーム
のバンド幅の変化を実質的に補正することを特徴として
いる。請求項１２の発明のデバイス製造方法は、エキシ
マレーザーから狭帯域化されて射出したビームにより回
路パターンを照明し、該回路パターンを投影レンズ系に
よりウエハ上の感光層に投影する段階を有するデバイス
製造方法において、該ビームの断面強度分布を検出し、
該断面強度分布に基づいて該ビームのバンド幅の変化を
検出し、絞りにより該ビームの断面の短手方向に関して
該ビームを絞ることによって、該ビームのバンド幅の変
化を実質的に補正することを特徴としている。請求項１
３の発明は請求項１２の発明において、前記エキシマレ
ーザーはその共振器内に回折格子を有し、前記短手方向
は、該回折格子の格子線方向と直交する方向であること
を特徴としている。請求項１４の発明は請求項１１、１
２又は１３の発明において、前記投影レンズは実質的に
単一の硝材より成るレンズアセンブリより構成されてい
ることを特徴としている。請求項１５の発明は請求項１
４の発明において、前記硝材は合成石英であることを特
徴としている。請求項１６の発明は請求項１５の発明に
おいて、前記絞りの開口径は前記ビームのバンド幅が
０．００５ｎｍ以下となるように調整されていることを
特徴としている。請求項１７の発明は請求項１５の発明
において、前記絞りの開口径は前記ビームのバンド幅が
０．００３ｎｍ以下となるように調整されていることを
特徴としている。
エキシマレーザーから狭帯域化されて射出したビームに
より回路パターンを照明し、該回路パターンを投影レン
ズ系によりウエハ上の感光層に投影する段階を有するデ
バイス製造方法において、該エキシマレーザはその共振
器内に回折格子を有し、該ビームの断面強度分布を検出
し、該断面強度分布に基づいて該ビームのバンド幅の変
化を検出し、絞りにより該回折格子の格子線方向と直交
する方向に関して該ビームを絞ることによって該ビーム
のバンド幅の変化を実質的に補正することを特徴として
いる。請求項１２の発明のデバイス製造方法は、エキシ
マレーザーから狭帯域化されて射出したビームにより回
路パターンを照明し、該回路パターンを投影レンズ系に
よりウエハ上の感光層に投影する段階を有するデバイス
製造方法において、該ビームの断面強度分布を検出し、
該断面強度分布に基づいて該ビームのバンド幅の変化を
検出し、絞りにより該ビームの断面の短手方向に関して
該ビームを絞ることによって、該ビームのバンド幅の変
化を実質的に補正することを特徴としている。請求項１
３の発明は請求項１２の発明において、前記エキシマレ
ーザーはその共振器内に回折格子を有し、前記短手方向
は、該回折格子の格子線方向と直交する方向であること
を特徴としている。請求項１４の発明は請求項１１、１
２又は１３の発明において、前記投影レンズは実質的に
単一の硝材より成るレンズアセンブリより構成されてい
ることを特徴としている。請求項１５の発明は請求項１
４の発明において、前記硝材は合成石英であることを特
徴としている。請求項１６の発明は請求項１５の発明に
おいて、前記絞りの開口径は前記ビームのバンド幅が
０．００５ｎｍ以下となるように調整されていることを
特徴としている。請求項１７の発明は請求項１５の発明
において、前記絞りの開口径は前記ビームのバンド幅が
０．００３ｎｍ以下となるように調整されていることを
特徴としている。
【００１６】請求項１８の発明の露光装置は、エキシマ
レーザーからの狭帯域化されたレーザービームを照明系
を介してレチクルステージに載置したレチクルの回路パ
ターンに照射し、該レチクルの回路パターンを投影レン
ズ系でウエハステージに載置したウエハに投影する露光
装置において、該照明系は該レーザービームを絞る絞り
部材と、該絞り部材の開口を通過したレーザービームの
径を拡大し、このレーザービームを強度分布が実質的に
均一な照明光束にして該レチクルを照明する光学系と、
該絞り部材の開口径を調整する調整機構と該レーザービ
ームの断面強度分布を検出する検出器とを有しており、
該調整機構は該レーザービームの該断面強度分布の変化
に応じて該絞り部材の開口径を調整することによって、
該レーザービームのバンド幅の変化を補償することを特
徴としている。請求項１９の発明は請求項１８の発明に
おいて、前記エキシマレーザーは、その共振器内に回折
格子を備えたＫｒＦエキシマレーザーであることを特徴
としている。請求項２０の発明は請求項１８の発明にお
いて、前記調整機構は前記絞りの開口の前記回折格子の
格子線と直交する線に対応する方向に沿った幅を変化さ
せることを特徴としている。請求項２１の発明は請求項
１８の発明において、前記調整機構は前記絞りの開口の
前記レーザービームの断面の短手方向に関する幅を変化
させることを特徴としている。請求項２２の発明は請求
項１８の発明において、前記エキシマレーザーはＫｒＦ
エキシマレーザーであることを特徴としている。請求項
２３の発明は請求項１８の発明において、前記検出器は
前記レーザービームの光路中に置かれ、その上の照度分
布が観察されるガラス部材を備えていることを特徴とし
ている。請求項２４の発明は請求項１８の発明におい
て、前記検出器は前記レーザービームの強度分布に応じ
た信号を出力する光検出器を備えていることを特徴とし
ている。請求項２５の発明は請求項２４の発明におい
て、前記光検出器からの信号に応答して前記調整機構を
駆動する駆動手段を備えていることを特徴としている。
請求項２６の発明は請求項１８の発明において、前記絞
り部材は前記レーザービームの光路中から着脱可能に設
けられていることを特徴としている。請求項２７の発明
は請求項１８の発明において、前記絞り部材は互いに径
が異なる複数の開口を備えており、前記調整機構で前記
絞り部材を動かして前記複数の開口のある開口を前記レ
ーザービームの光路中に位置ずけることにより、前記絞
り部材の開口径を調整することを特徴としている。請求
項２８の発明は請求項１８の発明において、前記絞り部
材は該絞りの開口を定める２枚の可動遮光板を備えてお
り、前記調整機構で前記２枚の可動遮光板を動かして前
記絞り部材の開口径を調整することを特徴としている。
請求項２９の発明は請求項１８の発明において、前記エ
キシマレーザーはＫｒＦエキシマレーザーより成り、前
記投影レンズ系は合成石英を主成分とした実質的に単一
の硝材より成るレンズアセンブリで構成することを特徴
としている。
レーザーからの狭帯域化されたレーザービームを照明系
を介してレチクルステージに載置したレチクルの回路パ
ターンに照射し、該レチクルの回路パターンを投影レン
ズ系でウエハステージに載置したウエハに投影する露光
装置において、該照明系は該レーザービームを絞る絞り
部材と、該絞り部材の開口を通過したレーザービームの
径を拡大し、このレーザービームを強度分布が実質的に
均一な照明光束にして該レチクルを照明する光学系と、
該絞り部材の開口径を調整する調整機構と該レーザービ
ームの断面強度分布を検出する検出器とを有しており、
該調整機構は該レーザービームの該断面強度分布の変化
に応じて該絞り部材の開口径を調整することによって、
該レーザービームのバンド幅の変化を補償することを特
徴としている。請求項１９の発明は請求項１８の発明に
おいて、前記エキシマレーザーは、その共振器内に回折
格子を備えたＫｒＦエキシマレーザーであることを特徴
としている。請求項２０の発明は請求項１８の発明にお
いて、前記調整機構は前記絞りの開口の前記回折格子の
格子線と直交する線に対応する方向に沿った幅を変化さ
せることを特徴としている。請求項２１の発明は請求項
１８の発明において、前記調整機構は前記絞りの開口の
前記レーザービームの断面の短手方向に関する幅を変化
させることを特徴としている。請求項２２の発明は請求
項１８の発明において、前記エキシマレーザーはＫｒＦ
エキシマレーザーであることを特徴としている。請求項
２３の発明は請求項１８の発明において、前記検出器は
前記レーザービームの光路中に置かれ、その上の照度分
布が観察されるガラス部材を備えていることを特徴とし
ている。請求項２４の発明は請求項１８の発明におい
て、前記検出器は前記レーザービームの強度分布に応じ
た信号を出力する光検出器を備えていることを特徴とし
ている。請求項２５の発明は請求項２４の発明におい
て、前記光検出器からの信号に応答して前記調整機構を
駆動する駆動手段を備えていることを特徴としている。
請求項２６の発明は請求項１８の発明において、前記絞
り部材は前記レーザービームの光路中から着脱可能に設
けられていることを特徴としている。請求項２７の発明
は請求項１８の発明において、前記絞り部材は互いに径
が異なる複数の開口を備えており、前記調整機構で前記
絞り部材を動かして前記複数の開口のある開口を前記レ
ーザービームの光路中に位置ずけることにより、前記絞
り部材の開口径を調整することを特徴としている。請求
項２８の発明は請求項１８の発明において、前記絞り部
材は該絞りの開口を定める２枚の可動遮光板を備えてお
り、前記調整機構で前記２枚の可動遮光板を動かして前
記絞り部材の開口径を調整することを特徴としている。
請求項２９の発明は請求項１８の発明において、前記エ
キシマレーザーはＫｒＦエキシマレーザーより成り、前
記投影レンズ系は合成石英を主成分とした実質的に単一
の硝材より成るレンズアセンブリで構成することを特徴
としている。
【００１７】請求項３０の発明の露光方法は、狭帯域化
したレーザービームで基板を露光する露光方法におい
て、該レーザービームの断面強度分布を検出し、該断面
強度分布に基づいて該レーザービームのバンド幅の変化
を検出し、絞りにより該レーザービームのバンド幅の変
化を実質的に補正することを特徴としている。請求項３
１の発明は請求項３０の発明において、前記レーザービ
ームはレンズアセンブリを介して前記基板に向けられて
いることを特徴としている。請求項３２の発明は請求項
３１の発明において、前記レーザービームは前記レンズ
アセンブリで色収差が実質的に発生しないように絞られ
ていることを特徴としている。請求項３３の発明は請求
項３１の発明において、前記レーザービームは波長が３
００ｎｍ以下の光であることを特徴としている。請求項
３４の発明は請求項３３の発明において、前記レーザー
ビームはＫｒＦエキシマレーザーから放射される光であ
ることを特徴としている。請求項３５の発明の露光装置
は、請求項３０から３４のいずれか１項記載の露光方法
を利用することを特徴としている。請求項３６の発明の
デバイス製造方法は、請求項３０から３４のいずれか１
項記載の露光方法を利用することを特徴としている。
したレーザービームで基板を露光する露光方法におい
て、該レーザービームの断面強度分布を検出し、該断面
強度分布に基づいて該レーザービームのバンド幅の変化
を検出し、絞りにより該レーザービームのバンド幅の変
化を実質的に補正することを特徴としている。請求項３
１の発明は請求項３０の発明において、前記レーザービ
ームはレンズアセンブリを介して前記基板に向けられて
いることを特徴としている。請求項３２の発明は請求項
３１の発明において、前記レーザービームは前記レンズ
アセンブリで色収差が実質的に発生しないように絞られ
ていることを特徴としている。請求項３３の発明は請求
項３１の発明において、前記レーザービームは波長が３
００ｎｍ以下の光であることを特徴としている。請求項
３４の発明は請求項３３の発明において、前記レーザー
ビームはＫｒＦエキシマレーザーから放射される光であ
ることを特徴としている。請求項３５の発明の露光装置
は、請求項３０から３４のいずれか１項記載の露光方法
を利用することを特徴としている。請求項３６の発明の
デバイス製造方法は、請求項３０から３４のいずれか１
項記載の露光方法を利用することを特徴としている。
【００１８】請求項３７の発明の露光方法は、狭帯域化
されたレーザービームで基板を露光する露光方法におい
て、該レーザービームの断面強度分布を検出し、該断面
強度分布に基づいて該レーザービームのバンド幅の変化
を検出し、該レーザービームのバンド幅が０．００５ｎ
ｍを越えるとき、該絞りにより該レーザービームを絞る
ことによりバンド幅を０．００５ｎｍ以下にしたことを
特徴としている。請求項３８の発明は請求項３７の発明
において、前記レーザービームはレンズアセンブリを介
して前記基板に向けられていることを特徴としている。
請求項３９の発明は請求項３８の発明において、前記レ
ーザービームのバンド幅が０．００３ｎｍ以下になるよ
うに前記絞りにより前記レーザービームを絞ったことを
特徴としている。請求項４０の発明は請求項３８の発明
において、前記レーザービームは波長が３００ｎｍ以下
の光であることを特徴としている。請求項４１の発明は
請求項４０の発明において、前記レーザービームはＫｒ
Ｆエキシマレーザーから放射される光であることを特徴
としている。請求項４２の発明の露光装置は、請求項３
７から４１のいずれか１項記載の露光方法を利用するこ
とを特徴としている。請求項４３の発明のデバイス製造
方法は、請求項３７から４１のいずれか１項記載の露光
方法を利用することを特徴としている。
されたレーザービームで基板を露光する露光方法におい
て、該レーザービームの断面強度分布を検出し、該断面
強度分布に基づいて該レーザービームのバンド幅の変化
を検出し、該レーザービームのバンド幅が０．００５ｎ
ｍを越えるとき、該絞りにより該レーザービームを絞る
ことによりバンド幅を０．００５ｎｍ以下にしたことを
特徴としている。請求項３８の発明は請求項３７の発明
において、前記レーザービームはレンズアセンブリを介
して前記基板に向けられていることを特徴としている。
請求項３９の発明は請求項３８の発明において、前記レ
ーザービームのバンド幅が０．００３ｎｍ以下になるよ
うに前記絞りにより前記レーザービームを絞ったことを
特徴としている。請求項４０の発明は請求項３８の発明
において、前記レーザービームは波長が３００ｎｍ以下
の光であることを特徴としている。請求項４１の発明は
請求項４０の発明において、前記レーザービームはＫｒ
Ｆエキシマレーザーから放射される光であることを特徴
としている。請求項４２の発明の露光装置は、請求項３
７から４１のいずれか１項記載の露光方法を利用するこ
とを特徴としている。請求項４３の発明のデバイス製造
方法は、請求項３７から４１のいずれか１項記載の露光
方法を利用することを特徴としている。
【００１９】この他、本発明の方法及び装置の更なる特
徴や他の形態は、後述する実施例の説明から明らかにな
る。
徴や他の形態は、後述する実施例の説明から明らかにな
る。
【００２０】
【実施例】図１は本発明の実施例１を示す概略図であ
る。図中１がＫｒＦエキシマレーザー、２が反射型レリ
ーフ格子（グレーティング）、３がビーム径を拡大する
機能を持ち、かつ格子２を均一な照度で照明するプリズ
ム、４，４´がアパーチャー（開口）を持つ絞り、５，
５´が放電チャンバーの窓、６が放電チャンバー、７が
放電電極、８は出力ミラーを示す。ここまでの構成は図
６のレーザーとほぼ同じである。さて、図中Ａは出力ミ
ラー８から出射する中心波長２４８．４ｎｍでバンド幅
（半値幅）が０．００５ｎｍを越えるレーザー光を示
し、Ｂはバンド幅を０．００３ｎｍ以下まで狭くしたレ
ーザー光を示す。
る。図中１がＫｒＦエキシマレーザー、２が反射型レリ
ーフ格子（グレーティング）、３がビーム径を拡大する
機能を持ち、かつ格子２を均一な照度で照明するプリズ
ム、４，４´がアパーチャー（開口）を持つ絞り、５，
５´が放電チャンバーの窓、６が放電チャンバー、７が
放電電極、８は出力ミラーを示す。ここまでの構成は図
６のレーザーとほぼ同じである。さて、図中Ａは出力ミ
ラー８から出射する中心波長２４８．４ｎｍでバンド幅
（半値幅）が０．００５ｎｍを越えるレーザー光を示
し、Ｂはバンド幅を０．００３ｎｍ以下まで狭くしたレ
ーザー光を示す。
【００２１】又、９は紙面上下方向（ｘ方向）に開口幅
が可変なスリット（絞り）、１０は半導体露光装置本体
への導入光学系、１１は全反射ミラー、１２は照明光学
系、１３はレチクル、１４は投影レンズ系、１５はウエ
ハ、９０はスリット９を駆動する駆動器、１３０はレチ
クルステージ、１５０はウエハステージをそれぞれ表わ
している。
が可変なスリット（絞り）、１０は半導体露光装置本体
への導入光学系、１１は全反射ミラー、１２は照明光学
系、１３はレチクル、１４は投影レンズ系、１５はウエ
ハ、９０はスリット９を駆動する駆動器、１３０はレチ
クルステージ、１５０はウエハステージをそれぞれ表わ
している。
【００２２】スリット９の開口部の長手方向はグレーテ
ィング２の刻線（格子線）の方向と平行で紙面に垂直な
方向であり、スリット９は図示する遮光板の間隔を駆動
器９０で遮光板を動かすことにより、この長手方向に直
交するｘ方向（幅方向）に関してその開口の幅が可変で
ある。即ち開口幅の調整は駆動機構（調整機構）９０に
より行なわれる。
ィング２の刻線（格子線）の方向と平行で紙面に垂直な
方向であり、スリット９は図示する遮光板の間隔を駆動
器９０で遮光板を動かすことにより、この長手方向に直
交するｘ方向（幅方向）に関してその開口の幅が可変で
ある。即ち開口幅の調整は駆動機構（調整機構）９０に
より行なわれる。
【００２３】又、スリット９の各遮光板はステンレス、
アルミ等の金属で構成される。スリット９を正面から見
た図を図２（Ｂ）に示す。尚、図２（Ｂ）中、Ａｘは照
明系（１０，１１，１２）の光軸である。
アルミ等の金属で構成される。スリット９を正面から見
た図を図２（Ｂ）に示す。尚、図２（Ｂ）中、Ａｘは照
明系（１０，１１，１２）の光軸である。
【００２４】放電チャンバー６に封じ込められたエキシ
マーガスは対向放電電極７に高電圧を印加することによ
って励起される。出力ミラー８はグレーティング２との
間で共振器を形成しており、この結果出力ミラー８から
狭帯域化されたエキシマレーザー光Ａが発振する。狭帯
域化エキシマレーザー１から発生したレーザー光Ａは幅
可変スリット９を通過し、ここで幅可変スリット９の絞
りとしての働きによってレーザー光Ａの空間的コヒーレ
ンスを向上させないでレーザー光Ａのスペクトル幅を更
に狭帯域化し、改良されたレーザー光Ｂを導入光学系１
０に入射せしめる。導入光学系１０を通過したレーザー
光は光学系１０によりビーム整形及びビーム拡大され
て、全反射ミラー１１を経由して照明光学系１２に入射
し、ここで公知の例えばＵＳＰ４９７４９１９に示され
る方法によって、断面強度分布が均一な照明光束に変換
されてレチクル１３に到達する。
マーガスは対向放電電極７に高電圧を印加することによ
って励起される。出力ミラー８はグレーティング２との
間で共振器を形成しており、この結果出力ミラー８から
狭帯域化されたエキシマレーザー光Ａが発振する。狭帯
域化エキシマレーザー１から発生したレーザー光Ａは幅
可変スリット９を通過し、ここで幅可変スリット９の絞
りとしての働きによってレーザー光Ａの空間的コヒーレ
ンスを向上させないでレーザー光Ａのスペクトル幅を更
に狭帯域化し、改良されたレーザー光Ｂを導入光学系１
０に入射せしめる。導入光学系１０を通過したレーザー
光は光学系１０によりビーム整形及びビーム拡大され
て、全反射ミラー１１を経由して照明光学系１２に入射
し、ここで公知の例えばＵＳＰ４９７４９１９に示され
る方法によって、断面強度分布が均一な照明光束に変換
されてレチクル１３に到達する。
【００２５】この照明光束で照らされたレチクル１３の
回路パターンの像は投影レンズ系１４によってウエハ１
５面上に縮小投影される。従ってウエハ１５の感光層と
してのレジストが、この回路パターン像で露光され、そ
れに縮小された回路パターンが転写される。
回路パターンの像は投影レンズ系１４によってウエハ１
５面上に縮小投影される。従ってウエハ１５の感光層と
してのレジストが、この回路パターン像で露光され、そ
れに縮小された回路パターンが転写される。
【００２６】ここで幅可変スリット９の作用、即ちレー
ザー光の空間的コヒーレンスを向上させないで、そのス
ペクトル幅を狭くする効果について説明する。（１）式
で示したようにグレーティング２の反射角θB での波長
はλ＝（２ｄ／ｍ）ｓｉｎθB で表わされる。
ザー光の空間的コヒーレンスを向上させないで、そのス
ペクトル幅を狭くする効果について説明する。（１）式
で示したようにグレーティング２の反射角θB での波長
はλ＝（２ｄ／ｍ）ｓｉｎθB で表わされる。
【００２７】図１で出力ミラー８から出た直後のレーザ
ー光Ａの断面にグレーティング２の刻線方向と直交する
方向にｘ軸を採る。
ー光Ａの断面にグレーティング２の刻線方向と直交する
方向にｘ軸を採る。
【００２８】一方、共振器内の光線が格子２で角度θB
＝θ0で反射したときのレーザー光Ａ内の、この光線の
位置をｘの原点ｘ＝０とすると、θB ：θB →θ0 ＋Δ
θと変化したときｘ：０→ｘと変化する。このときｘと
Δθの間にはｋを比例定数として ｘ＝ｋ・Δθ で近似される。Δθ《１とすると、波長変化Δλは Δλ＝（２ｄ／ｍ）ｓｉｎθ ＝（２ｄ／ｍ）ｓｉｎ（ｘ／ｋ） ≒ｃｏｎｓｔ・ｘ ‥‥‥‥‥‥‥（４） と近似することができる。
＝θ0で反射したときのレーザー光Ａ内の、この光線の
位置をｘの原点ｘ＝０とすると、θB ：θB →θ0 ＋Δ
θと変化したときｘ：０→ｘと変化する。このときｘと
Δθの間にはｋを比例定数として ｘ＝ｋ・Δθ で近似される。Δθ《１とすると、波長変化Δλは Δλ＝（２ｄ／ｍ）ｓｉｎθ ＝（２ｄ／ｍ）ｓｉｎ（ｘ／ｋ） ≒ｃｏｎｓｔ・ｘ ‥‥‥‥‥‥‥（４） と近似することができる。
【００２９】図４に狭帯域化素子としてグレーティング
及びプリズムを用いた場合の共振器の出力ミラーから射
出するレーザー光の、そのパスを横切る格子の刻線に直
交する軸に対応する方向についての波長の変化を示す。
グレーティングでの分散を反映してビーム内で波長がリ
ニアに変化していく様子をみることができる。例えばビ
ームの中心をｘ＝０とし、ｘ＝０を基準とすると、波長
のずれΔλはｘの絶対値が大きくなるほど大きい。
及びプリズムを用いた場合の共振器の出力ミラーから射
出するレーザー光の、そのパスを横切る格子の刻線に直
交する軸に対応する方向についての波長の変化を示す。
グレーティングでの分散を反映してビーム内で波長がリ
ニアに変化していく様子をみることができる。例えばビ
ームの中心をｘ＝０とし、ｘ＝０を基準とすると、波長
のずれΔλはｘの絶対値が大きくなるほど大きい。
【００３０】従って本実施例のように出力ミラー８の後
に格子の刻線に直交するビームの短軸方向であるｘ方向
に関する幅が可変なスリット９を置いてｘ方向のレーザ
ー光Ａの幅を制限すれば、レーザー光Ａのスペクトルを
ｘ＝０付近の値に抑制でき、非常に狭帯域化されたレー
ザー光Ｂを得ることができることが分かる。
に格子の刻線に直交するビームの短軸方向であるｘ方向
に関する幅が可変なスリット９を置いてｘ方向のレーザ
ー光Ａの幅を制限すれば、レーザー光Ａのスペクトルを
ｘ＝０付近の値に抑制でき、非常に狭帯域化されたレー
ザー光Ｂを得ることができることが分かる。
【００３１】又、幅可変スリット９はレーザー１の共振
器外に設けているのでレーザー１の固有の特性である比
較的弱い空間的コヒーレンスを強くすることがない。
器外に設けているのでレーザー１の固有の特性である比
較的弱い空間的コヒーレンスを強くすることがない。
【００３２】参考の為、図５にＫｒＦエキシマレーザー
からの狭帯域化されたレーザー光をスリットで絞り、こ
のスリットの開口幅を変化させたときのスリットの開口
の幅（ｍｍ）と開口を通過したレーザー光のバンド幅
（ｐｍ：ピコメートル、半値幅）との関係を示す。図５
から理解できるように絞りの開口径とレーザー光のバン
ド幅（半値幅）は、ほぼリニアな関係にある。
からの狭帯域化されたレーザー光をスリットで絞り、こ
のスリットの開口幅を変化させたときのスリットの開口
の幅（ｍｍ）と開口を通過したレーザー光のバンド幅
（ｐｍ：ピコメートル、半値幅）との関係を示す。図５
から理解できるように絞りの開口径とレーザー光のバン
ド幅（半値幅）は、ほぼリニアな関係にある。
【００３３】尚、図４，図５のグラフはＫｒＦエキシマ
レーザーの射出口から２ｍ離れた位置で行なった測定結
果に基づいて作成した。
レーザーの射出口から２ｍ離れた位置で行なった測定結
果に基づいて作成した。
【００３４】本実施例では、このスリット９（絞り）の
開口径とレーザー光のバンド幅（半値幅）のリニアな関
係を応用し、スリット９の開口の幅を変化させることに
より、レーザー光Ｂのバンド幅（半値幅）を調整できる
ようにしている。従って、レーザー１の電極６の劣化等
により経時的にレーザー光Ａのバンド幅が変化して、そ
れが拡がってもこのバンド幅の変化を検出し、スリット
９の開口の幅を所定量狭めることにより、常に予め決め
たバンド幅のレーザー光Ｂを供給できる。
開口径とレーザー光のバンド幅（半値幅）のリニアな関
係を応用し、スリット９の開口の幅を変化させることに
より、レーザー光Ｂのバンド幅（半値幅）を調整できる
ようにしている。従って、レーザー１の電極６の劣化等
により経時的にレーザー光Ａのバンド幅が変化して、そ
れが拡がってもこのバンド幅の変化を検出し、スリット
９の開口の幅を所定量狭めることにより、常に予め決め
たバンド幅のレーザー光Ｂを供給できる。
【００３５】本実施例では投影レンズ系１４として合成
石英のみを主成分とした硝材より成るレンズアセンブリ
を使用しており、投影レンズ系１４の色収差の発生を抑
制する為に、レーザー光Ｂのバンド幅が常に０．００３
ｎｍを越えないようにスリット９の幅を調整する。尚、
レンズアセンブリのタイプや回路パターンの線幅によっ
てレーザー光のバンド幅が決定されるから、レーザー光
Ｂのバンド幅は０．００３ｎｍ以下に限定されるもので
は無く、だいたい０．００５ｎｍ以下に抑えればよい。
石英のみを主成分とした硝材より成るレンズアセンブリ
を使用しており、投影レンズ系１４の色収差の発生を抑
制する為に、レーザー光Ｂのバンド幅が常に０．００３
ｎｍを越えないようにスリット９の幅を調整する。尚、
レンズアセンブリのタイプや回路パターンの線幅によっ
てレーザー光のバンド幅が決定されるから、レーザー光
Ｂのバンド幅は０．００３ｎｍ以下に限定されるもので
は無く、だいたい０．００５ｎｍ以下に抑えればよい。
【００３６】レーザー光Ａのバンド幅を検出する為の光
検出器としては様々なものが使用できるが、本実施例で
は図２（Ａ）に示すような検出器でバンド幅を検出して
いる。図２（Ａ）において３０はＰＳＤ等の光検出器で
あり、この検出器３０をレーザー光Ａのパスを横切るよ
うに動かして、光検出器３０によりレーザー光Ａを走査
しながら光検出器３０からの出力をモニターする。これ
によりレーザー光Ａの、その短軸方向（ｘ方向）の強度
分布を検出し、この強度分布とレーザー１固有の空間的
な波長分布（図４参照）とからレーザー光Ａの波長スペ
クトルを求め、この波長スペクトルからバンド幅（半値
幅）を求める。
検出器としては様々なものが使用できるが、本実施例で
は図２（Ａ）に示すような検出器でバンド幅を検出して
いる。図２（Ａ）において３０はＰＳＤ等の光検出器で
あり、この検出器３０をレーザー光Ａのパスを横切るよ
うに動かして、光検出器３０によりレーザー光Ａを走査
しながら光検出器３０からの出力をモニターする。これ
によりレーザー光Ａの、その短軸方向（ｘ方向）の強度
分布を検出し、この強度分布とレーザー１固有の空間的
な波長分布（図４参照）とからレーザー光Ａの波長スペ
クトルを求め、この波長スペクトルからバンド幅（半値
幅）を求める。
【００３７】又、単にレーザー光Ａのバンド幅が拡がっ
たことを検出する場合には、レーザー光Ａの強度分布の
初期状態（予め測定しておく）からの変化を検出するだ
けでもいい。従って図２（Ａ）の光検出器３０により検
出する方法以外にも、例えばガラス等をレーザー光Ａの
パスに挿入しガラス上の照度分布を観察したりすること
によっても強度分布の変化を検出できる。
たことを検出する場合には、レーザー光Ａの強度分布の
初期状態（予め測定しておく）からの変化を検出するだ
けでもいい。従って図２（Ａ）の光検出器３０により検
出する方法以外にも、例えばガラス等をレーザー光Ａの
パスに挿入しガラス上の照度分布を観察したりすること
によっても強度分布の変化を検出できる。
【００３８】又、光検出器３０でレーザー光Ａを走査す
る代わりに１次元或は２次元の光電変換素子アレイをレ
ーザー光Ａのパスに挿入して、レーザー光Ａの強度分布
を検出してもいい。
る代わりに１次元或は２次元の光電変換素子アレイをレ
ーザー光Ａのパスに挿入して、レーザー光Ａの強度分布
を検出してもいい。
【００３９】又、スリット９の開口の幅の調整は、レー
ザー光Ａの強度分布をモニターした結果に基づいて自動
的に或は手動でスリット９を動かすことにより行なう。
自動的に行なう場合には、光検出器３０と露光装置のコ
ントローラとを信号線で連絡しておき光検出器からの出
力信号をコントローラー内部で処理してバンド幅を求
め、それに応じて駆動器９０によるスリット９の移動量
を制御する。
ザー光Ａの強度分布をモニターした結果に基づいて自動
的に或は手動でスリット９を動かすことにより行なう。
自動的に行なう場合には、光検出器３０と露光装置のコ
ントローラとを信号線で連絡しておき光検出器からの出
力信号をコントローラー内部で処理してバンド幅を求
め、それに応じて駆動器９０によるスリット９の移動量
を制御する。
【００４０】スリット９によりレーザー光Ａを絞るの
は、レーザー光Ａが所定のバンド幅に狭帯域化されてい
ない時であるから、必要に応じてスリット９をレーザー
光Ａのパスに挿入するような形態、即ちスリット９を着
脱可能に支持するように構成してもいい。
は、レーザー光Ａが所定のバンド幅に狭帯域化されてい
ない時であるから、必要に応じてスリット９をレーザー
光Ａのパスに挿入するような形態、即ちスリット９を着
脱可能に支持するように構成してもいい。
【００４１】又、本実施例のスリットは２枚の可動遮光
板で構成していたが、４枚の遮光板で開口を定め、２枚
若しくは４枚全部を可動にしたスリットを用いてもい
い。又、１枚の遮光板に複数の互いに径が異なる開口を
形成しておき、この遮光板を動かして所定の開口をレー
ザー光のパスに位置付けるような形態も採れる。
板で構成していたが、４枚の遮光板で開口を定め、２枚
若しくは４枚全部を可動にしたスリットを用いてもい
い。又、１枚の遮光板に複数の互いに径が異なる開口を
形成しておき、この遮光板を動かして所定の開口をレー
ザー光のパスに位置付けるような形態も採れる。
【００４２】以上述べた本実施例のスリット９の開口幅
調整法及び変形例は、以下に述べる図３の実施例２の装
置にも適用される。
調整法及び変形例は、以下に述べる図３の実施例２の装
置にも適用される。
【００４３】図３は本発明の実施例２の要部概略図であ
る。同図において図１で示した要素と同一要素には同符
番を付している。またこの装置も図２（Ａ）に示した強
度分布モニターを有している。即ち１は光源であるＫｒ
Ｆエキシマレーザーの共振器、２は狭帯域化を行なう分
散素子としてのグレーティングである。４及び４´は共
振器内アパーチャー（絞り）、５と５´は放電チャンバ
ーのウィンドウ、６は放電チャンバー、７は対向放電電
極、８は出力ミラーを表わす。レーザー１の共振器の外
側の部分で９はｘ方向の開口幅が可変のスリット（絞
り、図２（Ｂ）参照）、１０は半導体露光装置本体への
導入光学系、１１は全反射ミラー、１２は照明光学系、
１３は半導体デバイス製造用のレチクル、１４は投影レ
ンズ系、１５はウエハをそれぞれ表わしている。
る。同図において図１で示した要素と同一要素には同符
番を付している。またこの装置も図２（Ａ）に示した強
度分布モニターを有している。即ち１は光源であるＫｒ
Ｆエキシマレーザーの共振器、２は狭帯域化を行なう分
散素子としてのグレーティングである。４及び４´は共
振器内アパーチャー（絞り）、５と５´は放電チャンバ
ーのウィンドウ、６は放電チャンバー、７は対向放電電
極、８は出力ミラーを表わす。レーザー１の共振器の外
側の部分で９はｘ方向の開口幅が可変のスリット（絞
り、図２（Ｂ）参照）、１０は半導体露光装置本体への
導入光学系、１１は全反射ミラー、１２は照明光学系、
１３は半導体デバイス製造用のレチクル、１４は投影レ
ンズ系、１５はウエハをそれぞれ表わしている。
【００４４】図３の構成での特徴はグレーティング２を
均一に照明する共振器内光学系として、シリンドリカル
エキスパンダー１６を用いていることである。この方式
であると、斜めに置くグレーティング２以外は全てレー
ザーの光軸上に垂直に構成していくことができるので、
装置の配置が簡単になる。シリンドリカルエキスパンダ
ー１６を構成しているシリンドリカルレンズの母線方向
はグレーティング２の刻線方向と一致している。
均一に照明する共振器内光学系として、シリンドリカル
エキスパンダー１６を用いていることである。この方式
であると、斜めに置くグレーティング２以外は全てレー
ザーの光軸上に垂直に構成していくことができるので、
装置の配置が簡単になる。シリンドリカルエキスパンダ
ー１６を構成しているシリンドリカルレンズの母線方向
はグレーティング２の刻線方向と一致している。
【００４５】装置としての作用は図１に示したのと同様
である。即ち放電チャンバー６に封じ込められたエキシ
マーガスは対向放電電極７に高電圧を印加することによ
って励起され、この結果出力ミラー８から狭帯域化され
たエキシマレーザー光が発振する。ＫｒＦエキシマレー
ザー１から発生したレーザー光Ａは幅可変スリット９の
開口を通過し、ここで幅可変のスリット９の働きによっ
て空間的コヒーレンスを向上させないでスペクトル幅が
更に狭帯域化されたレーザー光Ｂが導入光学系１０に入
射する等である。導入光学系１０、ミラー１１及び照明
光学系１２を通過したレーザー光はレチクル１３に到達
し、投影レンズ系１４によってウエハ１５がレーザー光
が作る回路パターン像で露光される。
である。即ち放電チャンバー６に封じ込められたエキシ
マーガスは対向放電電極７に高電圧を印加することによ
って励起され、この結果出力ミラー８から狭帯域化され
たエキシマレーザー光が発振する。ＫｒＦエキシマレー
ザー１から発生したレーザー光Ａは幅可変スリット９の
開口を通過し、ここで幅可変のスリット９の働きによっ
て空間的コヒーレンスを向上させないでスペクトル幅が
更に狭帯域化されたレーザー光Ｂが導入光学系１０に入
射する等である。導入光学系１０、ミラー１１及び照明
光学系１２を通過したレーザー光はレチクル１３に到達
し、投影レンズ系１４によってウエハ１５がレーザー光
が作る回路パターン像で露光される。
【００４６】これまでの実施例では幅可変のスリット９
は狭帯域化エキシマレーザー１と導入光学系１０の間に
配置されていた。しかしながら幅可変のスリット９の位
置は必ずしもこの場所に限るものではない。導入光学系
１０以降の光学系において図１，図２で示す位置と光学
的に等価な位置が存在する場合、そこに幅可変のスリッ
ト９を配置しても、これまでに説明してきた実施例と全
く同じ効果を期待することができる。このような位置と
しては導入光学系１０の中、導入光学系１０と照明光学
系１２の間、あるいは照明光学系１２の中など、レチク
ル１３に光が到達するまでの経路が考えられる。
は狭帯域化エキシマレーザー１と導入光学系１０の間に
配置されていた。しかしながら幅可変のスリット９の位
置は必ずしもこの場所に限るものではない。導入光学系
１０以降の光学系において図１，図２で示す位置と光学
的に等価な位置が存在する場合、そこに幅可変のスリッ
ト９を配置しても、これまでに説明してきた実施例と全
く同じ効果を期待することができる。このような位置と
しては導入光学系１０の中、導入光学系１０と照明光学
系１２の間、あるいは照明光学系１２の中など、レチク
ル１３に光が到達するまでの経路が考えられる。
【００４７】いずれの場合にも幅可変スリット９の長手
方向はグレーティング２の位置で考えると刻線の方向と
平行であり、レーザー１から出力されるレーザー光Ａに
対しグレーティングの刻線方向と９０度を成すｘ方向の
広がりを制御することは同一である。又スリット９の開
口幅はある期間固定されていても良く、必要に応じてス
リット９の開口幅を変え、レーザー光Ｂのバンド幅を調
整する。スリットはレーザー光がほぼ平行となっている
光路中に設けることが望ましい。
方向はグレーティング２の位置で考えると刻線の方向と
平行であり、レーザー１から出力されるレーザー光Ａに
対しグレーティングの刻線方向と９０度を成すｘ方向の
広がりを制御することは同一である。又スリット９の開
口幅はある期間固定されていても良く、必要に応じてス
リット９の開口幅を変え、レーザー光Ｂのバンド幅を調
整する。スリットはレーザー光がほぼ平行となっている
光路中に設けることが望ましい。
【００４８】以上、説明した各実施例では光源としてＫ
ｒＦエキシマレーザーを備えた露光装置を示したが、他
のエキシマーガスを使用したエキシマレーザーや他のタ
イプのレーザーを光源に用いてもいい。又投影レンズ系
の構成も単一の硝材より成るレンズアセンブリではな
く、合成石英とホタル石等の複数の硝材を用いたレンズ
アセンブリを使用することも可能である。
ｒＦエキシマレーザーを備えた露光装置を示したが、他
のエキシマーガスを使用したエキシマレーザーや他のタ
イプのレーザーを光源に用いてもいい。又投影レンズ系
の構成も単一の硝材より成るレンズアセンブリではな
く、合成石英とホタル石等の複数の硝材を用いたレンズ
アセンブリを使用することも可能である。
【００４９】又、本発明は露光装置のタイプを投影露光
装置に限定しない。例えば本発明は遠紫外線レーザー光
をレンズアセンブリによりウエハ等の被露光板に集光し
て、レーザー光によりパターンを描画するような形態の
装置にも適用でき、上記実施例同様、レンズアセンブリ
を合成石英を主成分とした単一硝材で構成することも可
能になる。このような効果は、特に本発明を使用可能な
硝材が限られている波長３００ｎｍ以下のレーザー光を
放射するレーザーに適用することにより生じる。
装置に限定しない。例えば本発明は遠紫外線レーザー光
をレンズアセンブリによりウエハ等の被露光板に集光し
て、レーザー光によりパターンを描画するような形態の
装置にも適用でき、上記実施例同様、レンズアセンブリ
を合成石英を主成分とした単一硝材で構成することも可
能になる。このような効果は、特に本発明を使用可能な
硝材が限られている波長３００ｎｍ以下のレーザー光を
放射するレーザーに適用することにより生じる。
【００５０】又、当業者であれば本発明の思想に基づい
て、ここで示した形態以外の様々な形態の方法及び装置
が容易に提供できる。
て、ここで示した形態以外の様々な形態の方法及び装置
が容易に提供できる。
【００５１】
【発明の効果】本発明によれば前述の如くレーザーの共
振器の外にスリット（絞り）を挿入することにより、レ
ーザー光自体の空間的コヒーレンスを向上させることな
く、実効的にレーザー光のバンド幅を狭くする。
振器の外にスリット（絞り）を挿入することにより、レ
ーザー光自体の空間的コヒーレンスを向上させることな
く、実効的にレーザー光のバンド幅を狭くする。
【００５２】従って、狭帯域化レーザーを光源とする半
導体露光方法及び露光装置では、空間的コヒーレンスが
向上しない為、スペックル等の不要の干渉現象を抑える
ことができる一方、スペクトル幅が狭くなった効果とし
て投影レンズ系の色収差の影響を小さくすることがで
き、解像力の向上を図ることができる。従って、良好な
半導体デバイスを安定して供給できるといった特長を有
する露光方法及び露光装置を達成することができる。
導体露光方法及び露光装置では、空間的コヒーレンスが
向上しない為、スペックル等の不要の干渉現象を抑える
ことができる一方、スペクトル幅が狭くなった効果とし
て投影レンズ系の色収差の影響を小さくすることがで
き、解像力の向上を図ることができる。従って、良好な
半導体デバイスを安定して供給できるといった特長を有
する露光方法及び露光装置を達成することができる。
【図１】 本発明の実施例１の要部概略図
【図２】 （Ａ）はレーザー光Ａの波長分布をモニター
する検出器の一例を示す説明図、（Ｂ）はレーザー光Ａ
とスリット９の関係を示す正面図
する検出器の一例を示す説明図、（Ｂ）はレーザー光Ａ
とスリット９の関係を示す正面図
【図３】 本発明の実施例２の要部概略図
【図４】 レーザー光の断面における波長スペクトルを
示すグラフ図
示すグラフ図
【図５】 レーザー光のバンド幅のスリットの開口幅に
対する依存性を示すグラフ図
対する依存性を示すグラフ図
【図６】 通常のエキシマレーザーの共振器の構造を示
す説明図
す説明図
１ エキシマレーザー ２ グレーティング（格子） ３ プリズム ４，４´ 絞り ５，５´ 放電チャンバーの窓 ６ 放電チャンバー ７ 放電電極 ８ 出力ミラー ９ 絞り １０ 導入光学系 １１ ミラー １２ 照明系 １３ レチクル １４ 投影レンズ系 １５ ウエハ １６ シリンドリカルエキスパンダー ９０ 調整機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 505 G03F 7/20 521 H01S 3/134
Claims (43)
- 【請求項１】 エキシマレーザーから狭帯域化されて射
出したビームで感光性基板を露光する露光方法におい
て、該エキシマレーザーはその共振器内に回折格子を有
し、該ビームの断面強度分布を検出し、該断面強度分布
に基づいて該ビームのバンド幅の変化を検出し、絞りに
より該回折格子の格子線方向と直交する方向に関して該
ビームを絞ることによって、該ビームのバンド幅の変化
を実質的に補正することを特徴とする露光方法。 - 【請求項２】 エキシマレーザーから狭帯域化されて射
出したビームで感光性基板を露光する露光方法におい
て、該ビームの断面強度分布を検出し、該断面強度分布
に基づいて該ビームのバンド幅の変化を検出し、絞りに
より該ビームの断面の短手方向に関して該ビームを絞る
ことによって、該ビームのバンド幅の変化を実質的に補
正することを特徴とする露光方法。 - 【請求項３】 前記エキシマレーザーはその共振器内に
回折格子を有しており、前記短手方向は該回折格子の格
子線方向と直交する方向であることを特徴とする請求項
２の露光方法。 - 【請求項４】 前記エキシマレーザーはＫｒＦエキシマ
レーザーであることを特徴とする請求項１、２又は３の
露光方法。 - 【請求項５】 前記絞りの開口を通過したビームをレン
ズアセンブリを介して前記感光性基板に導光しているこ
とを特徴とする請求項１、２又は３の露光方法。 - 【請求項６】 前記絞りの開口径は前記ビームのバンド
幅が０．００５ｎｍ以下となるように調整されているこ
とを特徴とする請求項５の露光方法。 - 【請求項７】 前記絞りの開口径は前記ビームのバンド
幅が０．００３ｎｍ以下となるように調整されているこ
とを特徴とする請求項５の露光方法。 - 【請求項８】 前記レンズアセンブリは実質的に単一の
硝材より構成されていることを特徴とする請求項５の露
光方法。 - 【請求項９】 前記硝材は合成石英であることを特徴と
する請求項５の露光方法。 - 【請求項１０】 請求項１から９のいずれか１項記載の
露光方法を利用していることを特徴とする露光装置。 - 【請求項１１】 エキシマレーザーから狭帯域化されて
射出したビームにより回路パターンを照明し、該回路パ
ターンを投影レンズ系によりウエハ上の感光層に投影す
る段階を有するデバイス製造方法において、該エキシマ
レーザはその共振器内に回折格子を有し、該ビームの断
面強度分布を検出し、該断面強度分布に基づいて該ビー
ムのバンド幅の変化を検出し、絞りにより該回折格子の
格子線方向と直交する方向に関して該ビームを絞ること
によって該ビームのバンド幅の変化を実質的に補正する
ことを特徴とするデバイス製造方法。 - 【請求項１２】 エキシマレーザーから狭帯域化されて
射出したビームにより回路パターンを照明し、該回路パ
ターンを投影レンズ系によりウエハ上の感光層に投影す
る段階を有するデバイス製造方法において、該ビームの
断面強度分布を検出し、該断面強度分布に基づいて該ビ
ームのバンド幅の変化を検出し、絞りにより該ビームの
断面の短手方向に関して該ビームを絞ることによって、
該ビームのバンド幅の変化を実質的に補正することを特
徴とするデバイス製造方法。 - 【請求項１３】 前記エキシマレーザーはその共振器内
に回折格子を有し、前記短手方向は、該回折格子の格子
線方向と直交する方向であることを特徴とする請求項１
２のデバイス製造方法。 - 【請求項１４】 前記投影レンズは実質的に単一の硝材
より成るレンズアセンブリより構成されていることを特
徴とする請求項１１、１２又は１３のデバイス製造方
法。 - 【請求項１５】 前記硝材は合成石英であることを特徴
とする請求項１４のデバイス製造方法。 - 【請求項１６】 前記絞りの開口径は前記ビームのバン
ド幅が０．００５ｎｍ以下となるように調整されている
ことを特徴とする請求項１５のデバイス製造方法。 - 【請求項１７】 前記絞りの開口径は前記ビームのバン
ド幅が０．００３ｎｍ以下となるように調整されている
ことを特徴とする請求項１５のデバイス製造方法。 - 【請求項１８】 エキシマレーザーからの狭帯域化され
たレーザービームを照明系を介してレチクルステージに
載置したレチクルの回路パターンに照射し、該レチクル
の回路パターンを投影レンズ系でウエハステージに載置
したウエハに投影する露光装置において、該照明系は該
レーザービームを絞る絞り部材と、該絞り部材の開口を
通過したレーザービームの径を拡大し、このレーザービ
ームを強度分布が実質的に均一な照明光束にして該レチ
クルを照明する光学系と、該絞り部材の開口径を調整す
る調整機構と該レーザービームの断面強度分布を検出す
る検出器とを有しており、該調整機構は該レーザービー
ムの該断面強度分布の変化に応じて該絞り部材の開口径
を調整することによって、該レーザービームのバンド幅
の変化を補償することを特徴とする露光装置。 - 【請求項１９】 前記エキシマレーザーは、その共振器
内に回折格子を備えたＫｒＦエキシマレーザーであるこ
とを特徴とする請求項１８の露光装置。 - 【請求項２０】 前記調整機構は前記絞りの開口の前記
回折格子の格子線と直交する線に対応する方向に沿った
幅を変化させることを特徴とする請求項１８の露光装
置。 - 【請求項２１】 前記調整機構は前記絞りの開口の前記
レーザービームの断面の短手方向に関する幅を変化させ
ることを特徴とする請求項１８の露光装置。 - 【請求項２２】 前記エキシマレーザーはＫｒＦエキシ
マレーザーであることを特徴とする請求項１８の露光装
置。 - 【請求項２３】 前記検出器は前記レーザービームの光
路中に置かれ、その上の照度分布が観察されるガラス部
材を備えていることを特徴とする請求項１８の露光装
置。 - 【請求項２４】 前記検出器は前記レーザービームの強
度分布に応じた信号を出力する光検出器を備えているこ
とを特徴とする請求項１８の露光装置。 - 【請求項２５】 前記光検出器からの信号に応答して前
記調整機構を駆動する駆動手段を備えていることを特徴
とする請求項２４の露光装置。 - 【請求項２６】 前記絞り部材は前記レーザービームの
光路中から着脱可能に設けられていることを特徴とする
請求項１８の露光装置。 - 【請求項２７】 前記絞り部材は互いに径が異なる複数
の開口を備えており、前記調整機構で前記絞り部材を動
かして前記複数の開口のある開口を前記レーザービーム
の光路中に位置ずけることにより、前記絞り部材の開口
径を調整することを特徴とする請求項１８の露光装置。 - 【請求項２８】 前記絞り部材は該絞りの開口を定める
２枚の可動遮光板を備えており、前記調整機構で前記２
枚の可動遮光板を動かして前記絞り部材の開口径を調整
することを特徴とする請求項１８の露光装置。 - 【請求項２９】 前記エキシマレーザーはＫｒＦエキシ
マレーザーより成り、前記投影レンズ系は合成石英を主
成分とした実質的に単一の硝材より成るレンズアセンブ
リで構成することを特徴とする請求項１８の露光装置。 - 【請求項３０】 狭帯域化したレーザービームで基板を
露光する露光方法において、該レーザービームの断面強
度分布を検出し、該断面強度分布に基づいて該レーザー
ビームのバンド幅の変化を検出し、絞りにより該レーザ
ービームのバンド幅の変化を実質的に補正することを特
徴とする露光方法。 - 【請求項３１】 前記レーザービームはレンズアセンブ
リを介して前記基板に向けられていることを特徴とする
請求項３０の露光方法。 - 【請求項３２】 前記レーザービームは前記レンズアセ
ンブリで色収差が実質的に発生しないように絞られてい
ることを特徴とする請求項３１の露光方法。 - 【請求項３３】 前記レーザービームは波長が３００ｎ
ｍ以下の光であることを特徴とする請求項３１の露光方
法。 - 【請求項３４】 前記レーザービームはＫｒＦエキシマ
レーザーから放射される光であることを特徴とする請求
項３３の露光方法。 - 【請求項３５】 請求項３０から３４のいずれか１項記
載の露光方法を利用することを特徴とする露光装置。 - 【請求項３６】 請求項３０から３４のいずれか１項記
載の露光方法を利用することを特徴とするデバイス製造
方法。 - 【請求項３７】 狭帯域化されたレーザービームで基板
を露光する露光方法において、該レーザービームの断面
強度分布を検出し、該検出した断面強度分布に基づいて
該レーザービームのバンド幅の変化を検出し、該レーザ
ービームのバンド幅が０．００５ｎｍを越えるとき、該
絞りにより該レーザービームを絞ることによりバンド幅
を０．００５ｎｍ以下にしたことを特徴とする露光方
法。 - 【請求項３８】 前記レーザービームはレンズアセンブ
リを介して前記基板に向けられていることを特徴とする
請求項３７の露光方法。 - 【請求項３９】 前記レーザービームのバンド幅が０．
００３ｎｍ以下になるように前記絞りにより前記レーザ
ービームを絞ったことを特徴とする請求項３８の露光方
法。 - 【請求項４０】 前記レーザービームは波長が３００ｎ
ｍ以下の光であることを特徴とする請求項３８の露光方
法。 - 【請求項４１】 前記レーザービームはＫｒＦエキシマ
レーザーから放射される光であることを特徴とする請求
項４０の露光方法。 - 【請求項４２】 請求項３７から４１のいずれか１項記
載の露光方法を利用することを特徴とする露光装置。 - 【請求項４３】 請求項３７から４１のいずれか１項記
載の露光方法を利用することを特徴とするデバイス製造
方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06400291A JP3175180B2 (ja) | 1990-03-09 | 1991-03-05 | 露光方法及び露光装置 |
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| US08/444,929 US5661547A (en) | 1990-03-09 | 1995-05-19 | Exposure method and apparatus and device produced thereby in which a stop includes an opening which is variable to substantially compensate for a change in bandwidth of a laser beam |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2-59614 | 1990-03-09 | ||
| JP5961490 | 1990-03-09 | ||
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ID=26400671
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| US5933841A (en) * | 1996-05-17 | 1999-08-03 | Ameritech Corporation | Structured document browser |
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| DE10141831A1 (de) * | 2000-09-05 | 2002-07-18 | Kaisha Topcon Tokio Kabushiki | Optisches Bauelement und dessen Herstellungsverfahren |
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| KR100630703B1 (ko) * | 2004-10-15 | 2006-10-02 | 삼성전자주식회사 | 레이저빔의 파장 제어 시스템 및 그 제어방법 |
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- 1991-03-05 JP JP06400291A patent/JP3175180B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1995
- 1995-04-27 US US08/430,158 patent/US5597670A/en not_active Expired - Fee Related
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