JPH01220825A - 露光装置、及び露光方法 - Google Patents
露光装置、及び露光方法Info
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- JPH01220825A JPH01220825A JP63047026A JP4702688A JPH01220825A JP H01220825 A JPH01220825 A JP H01220825A JP 63047026 A JP63047026 A JP 63047026A JP 4702688 A JP4702688 A JP 4702688A JP H01220825 A JPH01220825 A JP H01220825A
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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
- G03F7/70483—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
-
- G—PHYSICS
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- 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
- G03F7/70208—Multiple illumination paths, e.g. radiation distribution devices, microlens illumination systems, multiplexers or demultiplexers for single or multiple projection systems
-
- G—PHYSICS
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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
- G03F7/70583—Speckle reduction, e.g. coherence control or amplitude/wavefront splitting
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はパターンを転写する露光装置に関し、特にレー
ザ光源を用いてＬＳ［パターンを対象物上に転写する露
光装置に関する。
ザ光源を用いてＬＳ［パターンを対象物上に転写する露
光装置に関する。
エキシマレーザを光源とするディープＵＶの露光装置は
、０．５μｍルール以下の細かいＬＳＩパターンの転写
装置として注目を集めている。特に、レーザの発振波長
幅を狭くした狭帯化レーザを用い、石英のみを光学材料
とした投影レンズによってレチクルやマスク等の原版の
パターンをウェハ等の感光基板へ縮小露光する形式の装
置は早期に実用化が期待されている。
、０．５μｍルール以下の細かいＬＳＩパターンの転写
装置として注目を集めている。特に、レーザの発振波長
幅を狭くした狭帯化レーザを用い、石英のみを光学材料
とした投影レンズによってレチクルやマスク等の原版の
パターンをウェハ等の感光基板へ縮小露光する形式の装
置は早期に実用化が期待されている。
上記の形式の装置においては、エキシマレーザ光源の空
間的コヒーレンスが高い傾向にあった。
間的コヒーレンスが高い傾向にあった。
例えば、マスター、スレイプ方式のインジェクションロ
ッキングレーザを用いると発振モード数が少なく可干渉
性の高い照明光となり、ウェハ上には転写パターンと重
畳スペックルと呼ばれる不要な干渉縞が出現し易くなる
。
ッキングレーザを用いると発振モード数が少なく可干渉
性の高い照明光となり、ウェハ上には転写パターンと重
畳スペックルと呼ばれる不要な干渉縞が出現し易くなる
。
またレーザ共振器内にエタロン（石英の平行平板の２枚
を一定間隔で設けたもの）を挿入してビーム径を大きく
保ち、発振モード数を減らさないようにした狭帯域レー
ザでも、空間的コヒーレンスは狭帯化する前の状態より
高く、特にビームの発散角の小さい方向に対しては空間
的コヒーレンスが高くて不要な干渉縞が出やすいという
問題があった。
を一定間隔で設けたもの）を挿入してビーム径を大きく
保ち、発振モード数を減らさないようにした狭帯域レー
ザでも、空間的コヒーレンスは狭帯化する前の状態より
高く、特にビームの発散角の小さい方向に対しては空間
的コヒーレンスが高くて不要な干渉縞が出やすいという
問題があった。
上記問題点の解決の為に、本発明では露光装置にセット
された原版を照明するためのレーザビームを２つに分割
し、一方のビームをビームの進行方向に対して約９０°
回転したあと、２つのビームをほぼ同軸又はほぼ平行に
重ね合わせ、この重ね合わされたビームを原版の照明に
使うように構成した。
された原版を照明するためのレーザビームを２つに分割
し、一方のビームをビームの進行方向に対して約９０°
回転したあと、２つのビームをほぼ同軸又はほぼ平行に
重ね合わせ、この重ね合わされたビームを原版の照明に
使うように構成した。
本発明においては、エキシマ等のレーザビームを２つに
分割したあと一方のビームを他方に対して約９０”回転
して重ね合わせるので、ビームの進行方向に垂直な平面
内では直交する２方向に対する空間的コヒーレンスをほ
ぼ等しくすることができる。
分割したあと一方のビームを他方に対して約９０”回転
して重ね合わせるので、ビームの進行方向に垂直な平面
内では直交する２方向に対する空間的コヒーレンスをほ
ぼ等しくすることができる。
第１図は本発明の第１の実施例の構成図であり、ｌはス
ペクトルを狭帯化したレーザ光源、２はシリンドリカル
レンズ系を含むビームエクスパングーであり、−次元方
向のみビームを延ばすようになっている０本実施例では
ｙ方向のみについてビーム幅を拡大している。レーザ光
源１はエタロンを共振器内部に入れた形式のものであり
、偏光はランダムである。３は偏光ビームスプリッタ−
であり、電場が紙面内にある偏光成分（Ｐ偏光）は透過
し、紙面と垂直な偏光成分（Ｓ偏光）は反射する。６も
同様の偏光ビームスプリッタ−である。４．５．７．８
．９は全反射ミラーである。
ペクトルを狭帯化したレーザ光源、２はシリンドリカル
レンズ系を含むビームエクスパングーであり、−次元方
向のみビームを延ばすようになっている０本実施例では
ｙ方向のみについてビーム幅を拡大している。レーザ光
源１はエタロンを共振器内部に入れた形式のものであり
、偏光はランダムである。３は偏光ビームスプリッタ−
であり、電場が紙面内にある偏光成分（Ｐ偏光）は透過
し、紙面と垂直な偏光成分（Ｓ偏光）は反射する。６も
同様の偏光ビームスプリッタ−である。４．５．７．８
．９は全反射ミラーである。
偏光ビームスプリンター３で反射したＳ偏光成分のビー
ムはミラー４．５７反射され、偏光ビームスプリッタ−
６で反射された後、照明強度均一化光学系１１に入射す
る。偏光ビームスプリッタ−３を透過したＰ偏光成分の
ビームはミラー７．８．９で反射されるが、ミラー７．
８．９の入射−反射面は紙面に対して４５°方向に傾い
ている。すなわちミラー７．８．９が一体となって水平
な光軸Ｃ２の回りに４５０だけ回転している。このため
ミラー９で反射された後のビームはミラー７に入射する
前のビームに対してビーム形状が９０゜回転しており、
偏光も９０°回転している。従って、石英製等でできた
１／２波長板１０をミラー９と偏光ビームスプリッタ−
６の間に設けるとｌ／２波長板を通ったと一ム１５は偏
光ビームスプリッタ−６に対してはＰ偏光となってミラ
ー５からのＳ偏光のビーム１４と同軸に重ね合わされて
、均一化光学系１１に入射する。
ムはミラー４．５７反射され、偏光ビームスプリッタ−
６で反射された後、照明強度均一化光学系１１に入射す
る。偏光ビームスプリッタ−３を透過したＰ偏光成分の
ビームはミラー７．８．９で反射されるが、ミラー７．
８．９の入射−反射面は紙面に対して４５°方向に傾い
ている。すなわちミラー７．８．９が一体となって水平
な光軸Ｃ２の回りに４５０だけ回転している。このため
ミラー９で反射された後のビームはミラー７に入射する
前のビームに対してビーム形状が９０゜回転しており、
偏光も９０°回転している。従って、石英製等でできた
１／２波長板１０をミラー９と偏光ビームスプリッタ−
６の間に設けるとｌ／２波長板を通ったと一ム１５は偏
光ビームスプリッタ−６に対してはＰ偏光となってミラ
ー５からのＳ偏光のビーム１４と同軸に重ね合わされて
、均一化光学系１１に入射する。
第２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は第１図におけるレーザ
ビームの各々の場所におけるビーム断面形状を示してお
り、第２図（Ａ）は第１図中の位置Ａ、すなわちレーザ
光′ｆ！Ａ１を射出した直後の出力ビームの断面であり
、−次元Ｘ方向に幅広くなっている。このビームはｙ方
向の方がビーム発散角が小さく、ｙ方向の方がＸ方向よ
り空間的コヒーレンスは高い、第２図（Ｂ）は第１図中
の位ｆｉＢ、すなわちシリンドリカル系のビームエクス
パングー２を通った後のレーザビームの断面形状であり
、ｘ、ｙ方向に対してほぼ同じ幅のビームとなるが、ｙ
方向の空間コヒーレンスはＸ方向よりもはるかに高い状
態となる。
ビームの各々の場所におけるビーム断面形状を示してお
り、第２図（Ａ）は第１図中の位置Ａ、すなわちレーザ
光′ｆ！Ａ１を射出した直後の出力ビームの断面であり
、−次元Ｘ方向に幅広くなっている。このビームはｙ方
向の方がビーム発散角が小さく、ｙ方向の方がＸ方向よ
り空間的コヒーレンスは高い、第２図（Ｂ）は第１図中
の位ｆｉＢ、すなわちシリンドリカル系のビームエクス
パングー２を通った後のレーザビームの断面形状であり
、ｘ、ｙ方向に対してほぼ同じ幅のビームとなるが、ｙ
方向の空間コヒーレンスはＸ方向よりもはるかに高い状
態となる。
第２図（Ｃ）は第１図中の位置Ｃ１すなわち偏光ビーム
スプリッタ−６により重ね合わされた後のビームの断面
形状であり、ビーム１４と１５がほぼ同軸に重なってい
る。この状態ではＸとｙの２方向に対して空間的コヒー
レンスが等しくなる。
スプリッタ−６により重ね合わされた後のビームの断面
形状であり、ビーム１４と１５がほぼ同軸に重なってい
る。この状態ではＸとｙの２方向に対して空間的コヒー
レンスが等しくなる。
次に第１図に戻り本実施例の説明を続ける０重ね合わさ
れたビーム１４．１５を入射する照明強度均一化光学系
１１は、フライアイレンズ等を含むとともに、スペック
ル低減の為の走査ミラー等の光学系も含んでいる。この
プライアイレンズと走査ミラーの組み合わせについて、
詳しくは特開昭５９−２２６３１７号公報に開示されて
いる。
れたビーム１４．１５を入射する照明強度均一化光学系
１１は、フライアイレンズ等を含むとともに、スペック
ル低減の為の走査ミラー等の光学系も含んでいる。この
プライアイレンズと走査ミラーの組み合わせについて、
詳しくは特開昭５９−２２６３１７号公報に開示されて
いる。
均一化光学系１１を射出した光束は反射ミラー１２、コ
ンデンサーレンズ１３を介して原版であるレチクルＲを
均一な照度で照明し、投影レンズＬはレチクル只の下側
にあるパターンの像をウェハＷ上面の感光層上に形成す
るようになっている。
ンデンサーレンズ１３を介して原版であるレチクルＲを
均一な照度で照明し、投影レンズＬはレチクル只の下側
にあるパターンの像をウェハＷ上面の感光層上に形成す
るようになっている。
以上、本実施例では、レーザ光源１、ビームエクスパン
ダー２、ビームスプリッタ−３，６、ミラー４．５．７
．８．９及び１／２波長板１０によって露光装置用の照
明系が構成される。
ダー２、ビームスプリッタ−３，６、ミラー４．５．７
．８．９及び１／２波長板１０によって露光装置用の照
明系が構成される。
以上の第１の実施例ではエタロンを用いて偏光のランダ
ムなビームを射出するレーザ光源ｌを用いたが、次にプ
リズムやグレーティングのような偏光特性の顕著な分散
素子を用いてスペクトルを狭帯化したレーザ光源を用い
た場合に最適な例を第２の実施例として述べる。
ムなビームを射出するレーザ光源ｌを用いたが、次にプ
リズムやグレーティングのような偏光特性の顕著な分散
素子を用いてスペクトルを狭帯化したレーザ光源を用い
た場合に最適な例を第２の実施例として述べる。
第２の実施例ではレーザ光源１の出力ビームが一方向に
偏光している。この場合、第１の実施例における偏光ビ
ームスプリンタ３を偏光特性を持たずに反射光と透過光
の強度比を１：１にするようなビームスプリッタ−に替
えて、１／２波長板ｌＯは取り除けばよい。
偏光している。この場合、第１の実施例における偏光ビ
ームスプリンタ３を偏光特性を持たずに反射光と透過光
の強度比を１：１にするようなビームスプリッタ−に替
えて、１／２波長板ｌＯは取り除けばよい。
第１と第２の実施例の説明においては、ビームエクスパ
ンダ−２をビームスプリッタ−３の前に設けたが、特に
なくてもよいし、またビームスプリッタ−６の後に入れ
てもよい。
ンダ−２をビームスプリッタ−３の前に設けたが、特に
なくてもよいし、またビームスプリッタ−６の後に入れ
てもよい。
また、照明強度均一化光学系１１はビームスプリンター
６の後としたが、スペックル低減用の光学系（走査ミラ
ー、フライアイレンズ、ファイバー等）をビームスプリ
ッタ−３の前に入れた方が、空間的コヒーレンスの低減
のためには良い結果を生むことがある。
６の後としたが、スペックル低減用の光学系（走査ミラ
ー、フライアイレンズ、ファイバー等）をビームスプリ
ッタ−３の前に入れた方が、空間的コヒーレンスの低減
のためには良い結果を生むことがある。
ビームを９０°回転して重ね合わせる剥取外に、例えば
ビームを３本に分け１２０°、２４０’の回転を与えた
ビームを元の回転しないビームと重ね合わせる例等も考
えられるが、この場合は重ね合わせする場合のエネルギ
ー損失が大きくなることは避けられないが空間的コヒー
レンスの方向性をなくすことに対しては効果がある。従
って、このように３つのビームに分割することも、本発
明の一実施例として含まれるものである。
ビームを３本に分け１２０°、２４０’の回転を与えた
ビームを元の回転しないビームと重ね合わせる例等も考
えられるが、この場合は重ね合わせする場合のエネルギ
ー損失が大きくなることは避けられないが空間的コヒー
レンスの方向性をなくすことに対しては効果がある。従
って、このように３つのビームに分割することも、本発
明の一実施例として含まれるものである。
以上の第１及び第２の実施例では、２つに分けたビーム
を再び重ね合わせる手法として、偏光ビームスプリッタ
−６を用いたが、その代わりに部分的反射鏡を用いると
安価で偏光の方向に依存しない光学配置が可能となる。
を再び重ね合わせる手法として、偏光ビームスプリッタ
−６を用いたが、その代わりに部分的反射鏡を用いると
安価で偏光の方向に依存しない光学配置が可能となる。
第３図は本発明の第３の実施例による露光装置の構成を
示し、第１図で示したビームスプリンター６の代わりに
、本発明の重ね合わせ手段としての部分鏡２０が設けら
れ、この部分鏡２０で直角に反射された元の回転しない
ビーム１４と、部分鏡２０の脇を透過した９０”回転の
ビーム１５とは互いに同軸ではなく、ほぼ平行に均一化
光学系１１に入射する。その他、１／２波長板１０が省
略される以外の構成は第１図のものと同じである。
示し、第１図で示したビームスプリンター６の代わりに
、本発明の重ね合わせ手段としての部分鏡２０が設けら
れ、この部分鏡２０で直角に反射された元の回転しない
ビーム１４と、部分鏡２０の脇を透過した９０”回転の
ビーム１５とは互いに同軸ではなく、ほぼ平行に均一化
光学系１１に入射する。その他、１／２波長板１０が省
略される以外の構成は第１図のものと同じである。
本実施例の場合、投影レンズＬの光軸とビーム１４．１
５の各中心軸とは偏心したものになる。
５の各中心軸とは偏心したものになる。
第４図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は第３図中の位置Ａ、Ｂ
、Ｃの各々におけるビームの断面形状を示し、位置Ａ、
Ｂでの断面形状はともに第２図（Ａ）、（Ｂ）と同じで
ある。ところが本実施例では第４図（Ｃ）に示すように
、たがいに９０＠回転したビーム１４と１５は第３図中
の部分鏡２０の直後の位置Ｃにおいて、互いにｙ方向に
ほぼビームの幅寸性分だけ同軸から偏心しており、ビー
ム１４．１５は互いに重畳しないようになっている０本
実施例では第４図（Ｃ）に示すように均一化光学系１１
に入射するビーム１４．１５の全体的な断面形状は正方
形とはならないが、ビーム１４．１５が均一化光学系１
１に入射する手前（位置Ｃ）に、−次元方向のビームエ
クスパンダー（シリンドリカルレンズ）を設け、ビーム
１４．１５の全体形状を再び正方形に近いものにするこ
ともできる。
、Ｃの各々におけるビームの断面形状を示し、位置Ａ、
Ｂでの断面形状はともに第２図（Ａ）、（Ｂ）と同じで
ある。ところが本実施例では第４図（Ｃ）に示すように
、たがいに９０＠回転したビーム１４と１５は第３図中
の部分鏡２０の直後の位置Ｃにおいて、互いにｙ方向に
ほぼビームの幅寸性分だけ同軸から偏心しており、ビー
ム１４．１５は互いに重畳しないようになっている０本
実施例では第４図（Ｃ）に示すように均一化光学系１１
に入射するビーム１４．１５の全体的な断面形状は正方
形とはならないが、ビーム１４．１５が均一化光学系１
１に入射する手前（位置Ｃ）に、−次元方向のビームエ
クスパンダー（シリンドリカルレンズ）を設け、ビーム
１４．１５の全体形状を再び正方形に近いものにするこ
ともできる。
以上、本発明の第１、第２、第３の実施例では、さらに
ビームを分割したあと、分割され複数のビームを相対的
に回転させてから再び同一方向に進むビームに合成する
照明系を、レーザ光源１とレチクル（被照射部）Ｒとの
間に２重又はそれ以上直列に順次配置して、さらにスペ
ックルの低減を計るようにしてもよい、さらに以上の各
実施例においてはエキシマレーザを用いるものと仮定し
ているが、他の固体レーザや気体レーザを用いた場合で
も同様の効果を得ることができるし、狭帯化レーザでな
く、元来狭帯域発振する種類のアルゴンイオンレーザ等
のレーザ光源を用いた各種装置の場合にも適用できる。
ビームを分割したあと、分割され複数のビームを相対的
に回転させてから再び同一方向に進むビームに合成する
照明系を、レーザ光源１とレチクル（被照射部）Ｒとの
間に２重又はそれ以上直列に順次配置して、さらにスペ
ックルの低減を計るようにしてもよい、さらに以上の各
実施例においてはエキシマレーザを用いるものと仮定し
ているが、他の固体レーザや気体レーザを用いた場合で
も同様の効果を得ることができるし、狭帯化レーザでな
く、元来狭帯域発振する種類のアルゴンイオンレーザ等
のレーザ光源を用いた各種装置の場合にも適用できる。
また、露光装置のタイプとして投影露光だけでなく、プ
ロキシシティやコンタクトの露光装置にも本発明は適用
可能である。
ロキシシティやコンタクトの露光装置にも本発明は適用
可能である。
また、本発明の各実施例では露光装置へ応用することを
前提としたが、同様の問題点を有するレーザ光源を物体
面の観察用の照明系として使って、物体面上の微小構造
をテレビカメラ等で拡大観察するアライメント装置、ウ
ェハ検査装置においても全く同様に応用できる。
前提としたが、同様の問題点を有するレーザ光源を物体
面の観察用の照明系として使って、物体面上の微小構造
をテレビカメラ等で拡大観察するアライメント装置、ウ
ェハ検査装置においても全く同様に応用できる。
以上の様に本発明によれば、ビームの進行方向に垂直な
平面内における空間的コヒーレンスが直交する２方向に
対して等しくなり、投影されるパターンの縦と横の方向
に対する像質が等しくなるという効果がある。すなわち
ビームによって証明される領域の２次元的な方向（ｘ、
ｙ）について、良好にスペックルが低減されるといった
効果が得られる。
平面内における空間的コヒーレンスが直交する２方向に
対して等しくなり、投影されるパターンの縦と横の方向
に対する像質が等しくなるという効果がある。すなわち
ビームによって証明される領域の２次元的な方向（ｘ、
ｙ）について、良好にスペックルが低減されるといった
効果が得られる。
また本発明の実施例に述べたように偏光特性の違いを利
用してビームを分割して重ね合わせるとビームのエネル
ギー損失が小さいという特徴もある。
用してビームを分割して重ね合わせるとビームのエネル
ギー損失が小さいという特徴もある。
第１図は本発明の第１の実施例による照明系を備えた露
光装置の構成を示す図、第２図は第１図中のレーザビー
ムの各位置におけるビーム形状を示す図、第３図は本発
明の第３の実施例による照明系を備えた露光装置の構成
を示す図、第４図は第３図中のレーザビームの各位置に
おけるビーム形状を示す図である。 （主要部分の符号の説明〕 ■・・・レーザ光源、 ２・・・ビームエクスパング
ー、３．６・・・偏光ビームスプリッタ−１４，５，７
，８，９・・・ミラー、
光装置の構成を示す図、第２図は第１図中のレーザビー
ムの各位置におけるビーム形状を示す図、第３図は本発
明の第３の実施例による照明系を備えた露光装置の構成
を示す図、第４図は第３図中のレーザビームの各位置に
おけるビーム形状を示す図である。 （主要部分の符号の説明〕 ■・・・レーザ光源、 ２・・・ビームエクスパング
ー、３．６・・・偏光ビームスプリッタ−１４，５，７
，８，９・・・ミラー、
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 放射ビームを射出する光源と、前記放射ビームにより
原版上のパターンを対象物上に転移させる装置において
、 前記光源と前記原版の間に設けられて、前記放射ビーム
を少なくとも２つに分割する分割手段と；該分割された
ビームの少なくとも一方をビームの進行方向を中心に回
転させ、分割された他方のビームに対してほぼ直交する
方向に回転したビームに変換する回転手段と；ほぼ直交
した２つのビームを重ね合わせる重ね合わせ手段とを備
え、該重ね合わされたビームの光軸と垂直な面内におけ
る光学的特性を互いに直交する方向に対して略等しくし
たことを特徴とする露光装置。
Priority Applications (2)
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