JPH04252012A - 円弧照明装置 - Google Patents
円弧照明装置Info
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- JPH04252012A JPH04252012A JP3008215A JP821591A JPH04252012A JP H04252012 A JPH04252012 A JP H04252012A JP 3008215 A JP3008215 A JP 3008215A JP 821591 A JP821591 A JP 821591A JP H04252012 A JPH04252012 A JP H04252012A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 34
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は集積回路製造用の微細パ
ターン焼付け装置に用いる照明光学系に関するものであ
る。集積回路の微細パターンをウェハに焼き付けるのに
投影光学系が使用される。なかでも反射投影光学系ある
いは反射屈折投影光学系は複数枚の反射鏡を含み、円弧
状照明光束を使用して焼付けを行なう光学系である。本
発明は、この種の光学系の照明系として、特にエキシマ
レーザ等のレーザを光源とした円弧状照明光束をつくる
装置に関するものである。
ターン焼付け装置に用いる照明光学系に関するものであ
る。集積回路の微細パターンをウェハに焼き付けるのに
投影光学系が使用される。なかでも反射投影光学系ある
いは反射屈折投影光学系は複数枚の反射鏡を含み、円弧
状照明光束を使用して焼付けを行なう光学系である。本
発明は、この種の光学系の照明系として、特にエキシマ
レーザ等のレーザを光源とした円弧状照明光束をつくる
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路はますます高集積
化が進み、露光装置の微細パターン焼付けの精度に関し
ても高度のものが要求されてきている。図４は、例えば
、１：１の反射型投影露光装置の結像光学系構成を示し
たものである。凹面鏡４１、凸面鏡４２からなり、レチ
クル４３に円弧状の照明光４４を照射し、レチクル上の
パターンをウェハ４５に投影し、レチクル４３とウェハ
４５を逆方向に走査して露光するものである。一方、周
知のように、露光に関してはより短い波長の光を用いて
分解能を上げてきているが、遠紫外線露光を行なう場合
、従来の超高圧水銀灯に比べて高い出力を有するエキシ
マレーザ等を光源とすることが有望視されている。ここ
で、エキシマレーザ等のレーザを光源とする場合には、
レーザ光の可干渉性に起因するスペックルを除去し、均
一にレチクルを照明し、かつ光源像が結像光学系の入射
瞳において適度な広がりを持つような照明系が必要とな
る。
化が進み、露光装置の微細パターン焼付けの精度に関し
ても高度のものが要求されてきている。図４は、例えば
、１：１の反射型投影露光装置の結像光学系構成を示し
たものである。凹面鏡４１、凸面鏡４２からなり、レチ
クル４３に円弧状の照明光４４を照射し、レチクル上の
パターンをウェハ４５に投影し、レチクル４３とウェハ
４５を逆方向に走査して露光するものである。一方、周
知のように、露光に関してはより短い波長の光を用いて
分解能を上げてきているが、遠紫外線露光を行なう場合
、従来の超高圧水銀灯に比べて高い出力を有するエキシ
マレーザ等を光源とすることが有望視されている。ここ
で、エキシマレーザ等のレーザを光源とする場合には、
レーザ光の可干渉性に起因するスペックルを除去し、均
一にレチクルを照明し、かつ光源像が結像光学系の入射
瞳において適度な広がりを持つような照明系が必要とな
る。
【０００３】図５に特開昭５９−２１６１１８において
開示された、コリメートされた光束を光源とする従来の
円弧照明装置を示す。図に示すように、球面レンズ５１
、５２、反射鏡５３、円柱型レンズ５４、円筒型反射鏡
５５、拡散板５６からなり、平行光束５７を拡散板５６
の位置において円弧状に集光するものである。
開示された、コリメートされた光束を光源とする従来の
円弧照明装置を示す。図に示すように、球面レンズ５１
、５２、反射鏡５３、円柱型レンズ５４、円筒型反射鏡
５５、拡散板５６からなり、平行光束５７を拡散板５６
の位置において円弧状に集光するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エキシ
マレーザ等を光源とする場合には、エキシマレーザは高
強度の遠紫外光をもたらすため、上記光学系のように透
過レンズを用いると、吸収や材料劣化が問題となり、実
用化に向けての大きな障害となっている。そこで本発明
は、エキシマレーザのような高強度の遠紫外光源を用い
た露光装置において、反射光学系のみにより構成される
露光用照明装置を提供するものである。
マレーザ等を光源とする場合には、エキシマレーザは高
強度の遠紫外光をもたらすため、上記光学系のように透
過レンズを用いると、吸収や材料劣化が問題となり、実
用化に向けての大きな障害となっている。そこで本発明
は、エキシマレーザのような高強度の遠紫外光源を用い
た露光装置において、反射光学系のみにより構成される
露光用照明装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の円弧照明装置は、円形または矩形に成形
した入射開口と、円弧状に成形した出射開口を備えた筒
状の内面反射鏡を有するものであり、さらにこれに入射
する平行光束の幅を変換するためのアフォーカル変倍光
学系とを備えたものである。
めに、本発明の円弧照明装置は、円形または矩形に成形
した入射開口と、円弧状に成形した出射開口を備えた筒
状の内面反射鏡を有するものであり、さらにこれに入射
する平行光束の幅を変換するためのアフォーカル変倍光
学系とを備えたものである。
【０００６】
【作用】本発明は、特にレーザ光源のビーム形状に合致
した円形または矩形に成形した入射開口にレーザ光を入
射し、これを筒状の内面反射鏡を通じて、円弧状に成形
した出射開口に導くものである。この出射開口により、
レチクル面の上に結像光学系の良像域、すなわち、収差
の補正された円弧状の領域に厳密に一致した照射域をつ
くる。従って、本発明は円弧状の良像域を用いてレチク
ルとウェハを同期走査してパターンの転写を行なう半導
体露光装置に使用するのに好都合である。
した円形または矩形に成形した入射開口にレーザ光を入
射し、これを筒状の内面反射鏡を通じて、円弧状に成形
した出射開口に導くものである。この出射開口により、
レチクル面の上に結像光学系の良像域、すなわち、収差
の補正された円弧状の領域に厳密に一致した照射域をつ
くる。従って、本発明は円弧状の良像域を用いてレチク
ルとウェハを同期走査してパターンの転写を行なう半導
体露光装置に使用するのに好都合である。
【０００７】本発明においては、上記に説明したように
透過レンズによる吸収や材料劣化が問題とならないのみ
ならず、以下に述べるような作用が可能となる。
透過レンズによる吸収や材料劣化が問題とならないのみ
ならず、以下に述べるような作用が可能となる。
【０００８】エキシマレーザを露光光源として用いる場
合に、まず懸念されることは上述のようにスペックルの
発生である。これはエキシマレーザ光の可干渉性に起因
するものであり、照明系においてレーザ光のコヒーレン
ト長よりも長い光路差を与えた光束を混合することによ
り回避し得る。本発明においては、内面反射鏡の形状に
よりこれらを実現することが可能であり、さらに反射鏡
の一部を回折格子や散乱板にすることにより、レーザの
コヒーレント長に応じた形状の設計が可能となる。この
ような反射や回折、散乱を利用した照明系により、さら
に均一照明、および光源像が結像光学系の入射瞳におい
て適度な広がりを持たせることが必要となる。特に、後
者の点に関しては、アフォーカル変倍光学系の導入によ
り入射ビームの幅を調節することにより、最適化が図れ
るものである。
合に、まず懸念されることは上述のようにスペックルの
発生である。これはエキシマレーザ光の可干渉性に起因
するものであり、照明系においてレーザ光のコヒーレン
ト長よりも長い光路差を与えた光束を混合することによ
り回避し得る。本発明においては、内面反射鏡の形状に
よりこれらを実現することが可能であり、さらに反射鏡
の一部を回折格子や散乱板にすることにより、レーザの
コヒーレント長に応じた形状の設計が可能となる。この
ような反射や回折、散乱を利用した照明系により、さら
に均一照明、および光源像が結像光学系の入射瞳におい
て適度な広がりを持たせることが必要となる。特に、後
者の点に関しては、アフォーカル変倍光学系の導入によ
り入射ビームの幅を調節することにより、最適化が図れ
るものである。
【０００９】
【実施例】次に、図面を用いて本発明の実施例について
説明する。簡単のため主にエキシマレーザを光源とする
場合を考える。
説明する。簡単のため主にエキシマレーザを光源とする
場合を考える。
【００１０】図１は本発明の第１の実施例で、矩形に成
形した入射開口１２と、円弧状に成形した出射開口１３
を備えた筒状の内面反射鏡１１である。入射開口１２の
形状は、レーザのビーム形状に応じて設計することが可
能であり、図はエキシマレーザの場合で、矩形とした。 図６（ａ）にエキシマレーザのビームの強度分布の測定
例、図６（ｂ）にこれを励起放電と平行な方向（Ｘ方向
）と垂直な方向（Ｙ方向）からみた強度分布の測定例を
それぞれ示す。これによりエキシマレーザのビーム強度
分布は、レーザの励起放電と平行な方向では比較的均一
であり、励起放電と垂直な方向ではガウス分布状の分布
であることがわかる。従って、ビームの均一化を図る方
向としては励起放電と垂直な方向に着目すればよい。 すなわち、図１のＸ、Ｙ方向と図６のＸ、Ｙ方向とが合
致するように入射開口１２にビームを入射することによ
り、レーザ光のＹ方向成分は筒状内面反射鏡１１の内面
で反射を繰り返すことにより、出射側の円弧状出射開口
１３にいたるときには十分に均一化され、かつ広がりを
持つようになる。Ｘ成分に関してはエキシマレーザのビ
ーム幅と必要となる円弧状出射開口１３の幅とのかねあ
いで決まり、円弧状出射開口１３の幅の方が大きい場合
に関しては、実施例３で述べる。
形した入射開口１２と、円弧状に成形した出射開口１３
を備えた筒状の内面反射鏡１１である。入射開口１２の
形状は、レーザのビーム形状に応じて設計することが可
能であり、図はエキシマレーザの場合で、矩形とした。 図６（ａ）にエキシマレーザのビームの強度分布の測定
例、図６（ｂ）にこれを励起放電と平行な方向（Ｘ方向
）と垂直な方向（Ｙ方向）からみた強度分布の測定例を
それぞれ示す。これによりエキシマレーザのビーム強度
分布は、レーザの励起放電と平行な方向では比較的均一
であり、励起放電と垂直な方向ではガウス分布状の分布
であることがわかる。従って、ビームの均一化を図る方
向としては励起放電と垂直な方向に着目すればよい。 すなわち、図１のＸ、Ｙ方向と図６のＸ、Ｙ方向とが合
致するように入射開口１２にビームを入射することによ
り、レーザ光のＹ方向成分は筒状内面反射鏡１１の内面
で反射を繰り返すことにより、出射側の円弧状出射開口
１３にいたるときには十分に均一化され、かつ広がりを
持つようになる。Ｘ成分に関してはエキシマレーザのビ
ーム幅と必要となる円弧状出射開口１３の幅とのかねあ
いで決まり、円弧状出射開口１３の幅の方が大きい場合
に関しては、実施例３で述べる。
【００１１】図２は本発明の第２の実施例で、上記の内
面反射鏡１１において、反射面の一部を回折格子２１と
したものの断面図である。特に反射屈折投影光学系にお
いては、遠紫外域に有効な硝材が石英に限られるので、
屈折系による色収差を回避するためにはレーザ光を狭帯
域化することが必然となる。すると光源自体のコヒーレ
ンシイが向上してしまい、可干渉性が問題となる。第２
の実施例はこのような場合に適したものであり、入射開
口１２より入射したレーザ光は回折格子２１により高次
光の成分ごとに分離されることによって、異なる光路を
進むことになり、出射開口１３に至るまでにレーザ光の
コヒーレント長よりも長い光路差が与えられ、結果とし
て可干渉性が低減する。また、回折格子２１の替わりに
散乱板を配置することによっても、同様の効果が得られ
る。
面反射鏡１１において、反射面の一部を回折格子２１と
したものの断面図である。特に反射屈折投影光学系にお
いては、遠紫外域に有効な硝材が石英に限られるので、
屈折系による色収差を回避するためにはレーザ光を狭帯
域化することが必然となる。すると光源自体のコヒーレ
ンシイが向上してしまい、可干渉性が問題となる。第２
の実施例はこのような場合に適したものであり、入射開
口１２より入射したレーザ光は回折格子２１により高次
光の成分ごとに分離されることによって、異なる光路を
進むことになり、出射開口１３に至るまでにレーザ光の
コヒーレント長よりも長い光路差が与えられ、結果とし
て可干渉性が低減する。また、回折格子２１の替わりに
散乱板を配置することによっても、同様の効果が得られ
る。
【００１２】図３は本発明の第３の実施例で、上記の内
面反射鏡１１の前段に反射型のアフォーカル変倍光学系
３１を備えている。反射型のアフォーカル変倍光学系と
しては、一例として共焦点放物面鏡が挙げられる。この
とき、上述のようにエキシマレーザの場合には放物面は
回転対象である必要はなく、図３の断面の示す方向にの
み放物面であればよい。アフォーカル変倍光学系３１に
より、入射平行光束の幅を所望の幅に変えることで、結
像光学系３２の入射瞳３３において光源像が適度な広が
りを持つように内面反射鏡１１の設計を行なうことが可
能となる。
面反射鏡１１の前段に反射型のアフォーカル変倍光学系
３１を備えている。反射型のアフォーカル変倍光学系と
しては、一例として共焦点放物面鏡が挙げられる。この
とき、上述のようにエキシマレーザの場合には放物面は
回転対象である必要はなく、図３の断面の示す方向にの
み放物面であればよい。アフォーカル変倍光学系３１に
より、入射平行光束の幅を所望の幅に変えることで、結
像光学系３２の入射瞳３３において光源像が適度な広が
りを持つように内面反射鏡１１の設計を行なうことが可
能となる。
【００１３】
【発明の効果】以上のように本発明の円弧照明装置によ
れば、エキシマレーザ等のレーザを光源とする露光にお
いて、光学系によるビームのエネルギーの吸収やレンズ
材料の劣化の問題が回避でき、微細パターンの焼付け露
光を長時間に渡って安定に行うことが可能となる。
れば、エキシマレーザ等のレーザを光源とする露光にお
いて、光学系によるビームのエネルギーの吸収やレンズ
材料の劣化の問題が回避でき、微細パターンの焼付け露
光を長時間に渡って安定に行うことが可能となる。
【図１】第１の実施例である筒状の内面反射鏡の斜視図
。
。
【図２】第２の実施例である回折格子を備えた筒状の内
面反射鏡の断面図。
面反射鏡の断面図。
【図３】第３の実施例であるアフォーカル変倍光学系を
備えた筒状の内面反射鏡の断面図。
備えた筒状の内面反射鏡の断面図。
【図４】反射型露光装置の結像光学系を示す図。
【図５】コリメートされた光束を光源とする従来の円弧
照明装置の図。
照明装置の図。
【図６】エキシマレーザのビームの強度分布の判定例を
示す図。
示す図。
１１ 内面反射鏡
１２ 入射開口
１３ 出射開口
２１ 回折格子
３１ 反射型アフォーカル変倍光学系３２
結像光学系 ３３ 入射瞳 ４１ 凹面鏡 ４２ 凸面鏡 ４３ レチクル ４４ 円弧状の照明光 ４５ ウェハ ５１，５２ 球面鏡 ５３ 反射鏡 ５４ 円柱型レンズ ５５ 円筒型反射鏡 ５６ 拡散板
結像光学系 ３３ 入射瞳 ４１ 凹面鏡 ４２ 凸面鏡 ４３ レチクル ４４ 円弧状の照明光 ４５ ウェハ ５１，５２ 球面鏡 ５３ 反射鏡 ５４ 円柱型レンズ ５５ 円筒型反射鏡 ５６ 拡散板
Claims (4)
- 【請求項１】 レーザ光源からの平行光束を入射し、
円弧状照明を得る光学的手段において、円形または矩形
に成形した入射開口と、円弧状に成形した出射開口を備
えた筒状の内面反射鏡であることを特徴とする円弧照明
装置。 - 【請求項２】 レーザ光源からの平行光束を入射し、
円弧状照明を得る光学的手段において、前記平行光束の
幅を変換するための反射型のアフォーカル変倍光学系と
、前記アフォーカル変倍系を射出する平行光束中に配置
され、円形または矩形に成形した入射開口と、円弧状に
成形した出射開口を備えた筒状の内面反射鏡とを備えた
ことを特徴とする円弧照明装置。 - 【請求項３】 請求項１及び２記載の照明装置におい
て、前記筒状の内面反射鏡の一部を回折格子とした円弧
照明装置。 - 【請求項４】 請求項１及び２記載の照明装置におい
て、前記筒状の内面反射鏡の一部を散乱板とした円弧照
明装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3008215A JPH04252012A (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | 円弧照明装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3008215A JPH04252012A (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | 円弧照明装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04252012A true JPH04252012A (ja) | 1992-09-08 |
Family
ID=11687005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3008215A Pending JPH04252012A (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | 円弧照明装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04252012A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001060550A (ja) * | 1999-06-30 | 2001-03-06 | Lambda Physik G Zur Herstellung Von Lasern Mbh | レーザビームのスペックル低減方法及びその装置、及びリソグラフィ装置 |
| WO2003050857A1 (fr) * | 2001-12-12 | 2003-06-19 | Nikon Corporation | Element et systeme optiques d'eclairage reflechissant, et dispositif d'exposition duv a euv |
-
1991
- 1991-01-28 JP JP3008215A patent/JPH04252012A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001060550A (ja) * | 1999-06-30 | 2001-03-06 | Lambda Physik G Zur Herstellung Von Lasern Mbh | レーザビームのスペックル低減方法及びその装置、及びリソグラフィ装置 |
| WO2003050857A1 (fr) * | 2001-12-12 | 2003-06-19 | Nikon Corporation | Element et systeme optiques d'eclairage reflechissant, et dispositif d'exposition duv a euv |
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