JPH0624180B2 - Projection exposure method and apparatus thereof - Google Patents

Projection exposure method and apparatus thereof

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JPH0624180B2
JPH0624180B2 JP61074220A JP7422086A JPH0624180B2 JP H0624180 B2 JPH0624180 B2 JP H0624180B2 JP 61074220 A JP61074220 A JP 61074220A JP 7422086 A JP7422086 A JP 7422086A JP H0624180 B2 JPH0624180 B2 JP H0624180B2
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Japan
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laser beam
light source
laser
projection exposure
laser light
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良忠 押田
康裕 吉武
直人 中島
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems

Landscapes

  • 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)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ光を用いた投影露光照明に係り、特に
半導体露光装置の微細パターン解像に適したエキシマレ
ーザを用いた投影露光方法及びその装置に関する。
The present invention relates to projection exposure illumination using laser light, and more particularly to a projection exposure method using an excimer laser suitable for fine pattern resolution of a semiconductor exposure apparatus, and Regarding the device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体露光装置は従来、水銀ランプのg線(波長436
nm)やi線(波長365nm)を照明光に用いて来
た。半導体パターンの微細可のニーズに対して、縮小レ
ンズの開口数(N.A)を大きくすることにより解像度
の向上が進められて来た。また上記g線からi線への移
行によっても微細化が進められて来た。
Conventionally, a semiconductor exposure apparatus is a g-line (wavelength 436) of a mercury lamp.
nm) and i-line (wavelength 365 nm) have been used as illumination light. In response to the need for finer semiconductor patterns, the resolution has been improved by increasing the numerical aperture (NA) of the reduction lens. Further, miniaturization has been promoted by the shift from the g-line to the i-line.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来技術はいずれも光源のスペクトル幅の比較的広
い(数nm以上)露光照明光を用い、結像レンズはこの
スペクトル幅に対し色収差の生じない複数種のガラス材
から成っていた。微細化のニーズに伴ないディープ(D
eep)UV領域の光による露光が必要となるが、この
領域では石英、蛍石等の数種の材料しか使用できず、ま
た材質の均一性を考慮すると一種類の材料を使用せざる
を得なくなる。この場合色収差の補正は不可能であるの
で、レーザ光、それもスペクトル幅が0.01mn以下のレ
ーザ光を使用する必要がある。例えばエキシマレーザに
インジェクションロックをかけたものなどが使われるこ
とになる。
In each of the above-mentioned conventional techniques, exposure illumination light having a relatively wide spectral width of the light source (several nm or more) is used, and the imaging lens is made of a plurality of types of glass materials that do not cause chromatic aberration with respect to this spectral width. Deep (D
eep) Exposure to light in the UV region is required, but only several types of materials such as quartz and fluorite can be used in this region, and one type of material must be used considering the uniformity of the materials. Disappear. In this case, since it is impossible to correct chromatic aberration, it is necessary to use laser light, which also has a spectral width of 0.01 mn or less. For example, an excimer laser with an injection lock is used.

このようなレーザ光を露光照明に用いると、レーザの指
向性が高いため、所謂コヒーレント照明となる。その結
果感光材料に露光されるパターンは、結像光学系で決ま
る特定空間周波数以下はMTF((モデュレーション,ト
ランスファー,ファンクション(Modulation Transfer F
unction))が1になり、それ以上の周波数ではMTFは
0となり、このカットオフ周波数に相当する空間周波数
の凹凸が、パターンに重畳し、良質な像が感光材に形成
されない。
When such laser light is used for exposure illumination, so-called coherent illumination is obtained because the laser has high directivity. As a result, the pattern exposed on the photosensitive material is MTF ((modulation, transfer, function (Modulation Transfer F
unction)) becomes 1 and the MTF becomes 0 at frequencies higher than this, and the unevenness of the spatial frequency corresponding to this cutoff frequency is superimposed on the pattern, and a good quality image is not formed on the photosensitive material.

本発明の目的はレーザ光を露光用光源とすることによ
り、結像に好適な単色光とするとともに、レーザの持つ
コヒーレンシーを実効的に低減することにより上述の従
来の課題を解決し、高輝度で、高解像を実現する投影露
光方法及びその装置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems by effectively reducing the coherency of the laser by using laser light as a light source for exposure to obtain monochromatic light suitable for imaging, and to achieve high brightness. In order to provide a high-resolution projection exposure method and apparatus therefor.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、光源部と、照明系部と、投影光学系部とを
有する投影露光装置において、光源部は、レーザ光源を
有し、照明系部は、レーザ光源から発射したレーザビー
ムをレーザビームの所望の領域内で強度分布を一様にす
るレーザビームの均一化手段と、この均一化手段で一様
な強度分布に調整されたレーザビームを偏向して走査さ
せる偏向走査手段と、レーザビームの偏向走査範囲を制
限し投影光学系の入射瞳と共役な位置に有る開口絞りと
を有し、投影光学系部は、開口絞りを介して露光物体に
照射され露光物体を透過した前記レーザビームにより得
られる露光物体の像を被露光物体の表面に結像させる投
影露光手段を有することことにより達成される。また本
発明の目的は特に、光を透過する硝材の種類が少ない3
50nm以下の波長域領の高に対し、エキシマレーザ等
のパルスレーザ光を用い、単種又は数種の硝材から成る
結像光学系に対し、上述の露光照明をパルス光に対し、
パルス周期と偏向駆動を同期させることにより、同様に
空間的なコヒーレンシーの低減を図ることにより達成さ
れる。
In the projection exposure apparatus having a light source unit, an illumination system unit, and a projection optical system unit, the light source unit has a laser light source, and the illumination system unit emits a laser beam emitted from the laser light source. Laser beam homogenizing means for making the intensity distribution uniform within a desired region of the laser beam, deflection scanning means for deflecting and scanning the laser beam adjusted to have a uniform intensity distribution by the homogenizing means, and laser beam Of the laser beam which has an aperture stop located at a position conjugate with the entrance pupil of the projection optical system by limiting the deflection scanning range of the projection optical system, and the projection optical system unit irradiates the exposure object through the aperture stop and transmits the exposure object. This is achieved by having projection exposure means for forming an image of the exposed object obtained by the method on the surface of the exposed object. Further, the object of the present invention is particularly to reduce the number of types of glass materials that transmit light.
For a high wavelength range of 50 nm or less, a pulsed laser beam such as an excimer laser is used, and the above-mentioned exposure illumination is applied to the pulsed beam for an imaging optical system made of one or several kinds of glass materials.
By synchronizing the pulse period and the deflection drive, the spatial coherency is similarly reduced.

〔作用〕[Action]

縮小露光装置に本発明を適用する場合には、露光物体で
あるレチクルに一様にレーザ光を照明する。この際、レ
チクル上の各々の回路パターンには一定の入射角でレー
ザ光が照明される。この方向は、縮小レンズの(片テレ
セントリックの場合には)入射瞳面上のほぼ一点に入射
光が集光されるように照明される。更にレーザ光源から
レチクルに到る中間に、レーザ光を偏向せしめる手段が
挿入されている。この偏向手段により、レーザ光を偏向
することにより、レチクルには一様レーザ光が照明さ
れ、かつ各々の回路パターンには入射角度が上記偏向に
応じて変化し、従って縮小レンズの入射瞳面上にはほぼ
一点に入射光が集光するが、その位置は上記偏向に応じ
て変化する。このような照明を行ない、所望の複数の入
射角度で照明され、レチクルを透過した露光光を被露光
媒体であるウェハ上のレジストに積算露光する。このよ
うにすれば、露光時間内の各瞬間はコヒーレント照明で
あるが、積算され露光されたものはインコヒーレント
(或いはパーシャルコヒーレント)に照明されたものと
同等の照明となり、ノイズが少なく、解像度の高い良好
なパターンがウェハに形成される。
When the present invention is applied to a reduction exposure apparatus, a reticle, which is an exposure object, is uniformly illuminated with laser light. At this time, each circuit pattern on the reticle is illuminated with laser light at a constant incident angle. This direction is illuminated so that the incident light is focused at approximately one point on the entrance pupil plane (in the case of one-telecentric) of the reduction lens. Further, a means for deflecting the laser light is inserted in the middle of reaching the reticle from the laser light source. By deflecting the laser light by the deflecting means, the reticle is illuminated with the uniform laser light, and the incident angle of each circuit pattern changes according to the deflection, and therefore, on the entrance pupil plane of the reduction lens. The incident light is focused on almost one point, but its position changes according to the deflection. By performing such illumination, the exposure light transmitted through the reticle, which is illuminated at a desired plurality of incident angles, is integratedly exposed to the resist on the wafer as the medium to be exposed. In this way, each moment within the exposure time is coherent illumination, but the integrated and exposed illumination is equivalent to incoherent (or partial coherent) illumination, and there is little noise and resolution is high. A high good pattern is formed on the wafer.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の第1の実施例を第1図により説明する。
1はエキシマレーザ光源であり、ここを出射したパルス
レーザ光は本発明の露光照明装置3を通り、露光物体で
あるレチクル2を一様に照明し、このレチクルを透過し
たレーザ光は縮小レンズ5を透過し、被露光媒体である
ウェハ4の上に塗布された感光材(レジスト)に露光物
体の像を結像する。露光照明装置3は以下の構成から成
っている。レーザ光源より出射したレーザ光の分布は、
特にインジェクションロック方式のエキシマレーザの場
合、中央部に窪みがあるため、ビームを一様な分布にす
るビーム一様化手段31を通る。このビーム一様化手段
はレーザ光の波面を球面或いは平面波からランダムな波
面、或いはランダムでなくてもビームの広がり角を大幅
に増大させるような波面を発生させるようなものではな
く、例えばレンズと微小な開口等から成るものである。
従ってビーム一様化手段31を通過したレーザ光は所望
のビーム領域内で一様な分布を持ちビーム広がり角も、
エキシマレーザ本来の広がり角程度である。この一様な
レーザビームは3の集光レンズでA点に絞り込まれる。
A点に到る途中にはガルバノミラー301があり、レー
ザ光を−面内に偏向する。A点を前側焦点とするレンズ
302は偏向されたレーザ光を受け、303のガルバノ
ミラー面上に、301のガルバのミラー面を結像する様
に配置されている。従ってレンズ302を通過したレー
ザ光はほぼ平行光となり、ガルバノミラ301の偏向角
に無関係に、ガルバノミラー303上の同一位置にレー
ザ光を当てる。ガルバノミラー303は、軸を回転軸と
して振れる。レンズ33とレンズ34は、A点を開口絞
り35及び縮小レンズ5の瞳51に結像すると同時に、
ガルバノミラー301,303とレチクル2の描画面
(下面)を互に共やくな位置関係にしている。従って制
御回路7により、エキシマレーザ1のパルス発光のタイ
ミングと、ガルバノミラー301と303の偏向制御を
第5図のように行なうことにより、縮小レンズの瞳51
上に第2図に示すようにA点を結像する。これら各点に
A点を結像している時には、レチクル2への照明光の入
射角度が変化しているのであり、いずれの場合もレチク
ル上の照射光の分布は一様光となっていることは、は、
301と303とレチクルが共やくであることから明ら
かである。第5図(a)はガルバノミラー301の駆動
信号を、第5図(b)はガルバノミラー303の駆動信
号を、第5図(c)はエキシマレーザの発光パルスを示
す図である。このように第5図に示すようにガルバノミ
ラーとエキシマレーザのパルス光を制御すると縮小レン
ズの瞳51上にはスポットが基盤状に矩形に広がった範
囲でできる。一般には瞳上に回転対称的な分布で広がっ
ている方が、結晶パターンの解像度の方向依存性が無く
なる。そこでレンズ33の後方に開口絞り35を設け
る。これは円形開口を有し、開口径が制御できるもので
あり、レチクル上の回路パターンの種類に応じて任意の
開口径とすることができる。この開口絞りはレンズ34
により、縮小レンズの瞳上に結像されているため、瞳上
のレーザスポットの広がりを(従ってレチクル照明角の
範囲を)任意にコントロールすることが可能となる。
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
Reference numeral 1 denotes an excimer laser light source, and the pulsed laser light emitted from this light source passes through an exposure illumination device 3 of the present invention and uniformly illuminates a reticle 2 which is an exposure object, and the laser light transmitted through this reticle is a reduction lens 5. And an image of the exposed object is formed on the photosensitive material (resist) applied on the wafer 4 which is the medium to be exposed. The exposure illumination device 3 has the following configuration. The distribution of laser light emitted from the laser light source is
Particularly, in the case of an injection lock type excimer laser, since there is a depression in the central portion, the beam passes through the beam homogenizing means 31 which makes the beam uniform in distribution. This beam homogenizing means does not generate a wavefront of laser light from a spherical surface or a plane wave to a random wavefront, or a wavefront that significantly increases the divergence angle of the beam even if it is not random. It is composed of minute openings and the like.
Therefore, the laser beam that has passed through the beam homogenizing means 31 has a uniform distribution in the desired beam area and has a beam divergence angle as well.
It is about the original spread angle of the excimer laser. This uniform laser beam is narrowed down to point A by the condenser lens 3.
On the way to the point A, there is a galvano mirror 301, which deflects the laser light in the negative plane. A lens 302 having a front focus at point A receives the deflected laser light and is arranged so as to form an image on the galvano mirror surface of 303 on the galvano mirror surface of 303. Therefore, the laser light that has passed through the lens 302 becomes substantially parallel light, and the laser light is applied to the same position on the galvano mirror 303 regardless of the deflection angle of the galvano mirror 301. The galvanometer mirror 303 swings around the axis of rotation. The lenses 33 and 34 form the point A on the aperture stop 35 and the pupil 51 of the reduction lens 5, and at the same time,
The Galvano mirrors 301 and 303 and the drawing surface (lower surface) of the reticle 2 are in a mutually positional relationship. Therefore, the control circuit 7 controls the pulse emission timing of the excimer laser 1 and the deflection control of the galvano mirrors 301 and 303 as shown in FIG.
The point A is imaged as shown in FIG. When the point A is imaged on each of these points, the incident angle of the illumination light on the reticle 2 changes, and in any case, the distribution of the irradiation light on the reticle is uniform. That is,
It is clear from the fact that 301 and 303 and the reticle coexist. FIG. 5 (a) is a diagram showing a drive signal for the galvano mirror 301, FIG. 5 (b) is a diagram showing a drive signal for the galvano mirror 303, and FIG. 5 (c) is a diagram showing an emission pulse of the excimer laser. In this way, as shown in FIG. 5, by controlling the pulsed light of the galvanometer mirror and the excimer laser, a spot is formed on the pupil 51 of the reduction lens in a range in which it spreads like a base in a rectangular shape. In general, the rotationally symmetrical distribution spread on the pupil eliminates the direction dependence of the resolution of the crystal pattern. Therefore, an aperture stop 35 is provided behind the lens 33. This has a circular opening, and the opening diameter can be controlled. The opening diameter can be set arbitrarily according to the type of the circuit pattern on the reticle. This aperture stop is a lens 34
Since the image is formed on the pupil of the reduction lens, it becomes possible to arbitrarily control the spread of the laser spot on the pupil (thus, the range of the reticle illumination angle).

第3図は瞳上へのレーザ光の集光の状態と、集光点の広
がりとパーシャルコヒーレンシーσを説明する図であ
る。レチクル2のB1,B2,B3の各パターン位置に、
或る瞬間には611,621,631で光線が表わせる
指向性の高いパルス光が入射し、瞳上の361に集光す
る。当然B1〜B3には回路パターンが描画されている
ので、このパターンで回折した光は361を中心に広が
りを持つことは云うまでもない。同様にして他の瞬間に
は612,622,632の光線が入射し、瞳上362
(瞳中心)に集光する。同様にして他のパルス光は36
3に集光する。瞳上の集光スポットの広がりの範囲を直
径dとし、瞳の直径をDとすると、照明光のパーシャル
コヒーレンシσはd/Dとなる。d0即ち瞳の中心3
62のみに照明する場合には完全なコヒーレント照明と
なり、d/Dが1に近づく程コヒーレンシーが失われ
る。σの値とパターンの解像については既に知られてい
るが、第4図のようにσ=0の時には結像パターンの窪
みが強度にも解像パターン形状にも表われ、良好なパタ
ーンがウェハ上に形成されない。σを0.4〜0.8にすれば
良好なパターンを形成することができる。なお、第4図
において点線は理想的結像を示す。
FIG. 3 is a diagram for explaining the state of focusing of laser light on the pupil, the spread of the focusing point, and the partial coherency σ. At each pattern position of B1, B2, B3 of reticle 2,
At a certain moment, pulsed light with high directivity that can be represented by light rays 611, 621, and 631 is incident and is condensed on 361 on the pupil. Of course, since circuit patterns are drawn in B1 to B3, it goes without saying that the light diffracted by this pattern has a spread around 361. Similarly, at other moments, light rays 612, 622, and 632 are incident, and 362 on the pupil.
Focus on the center of the pupil. Similarly, the other pulsed light is 36
Focus on 3. Assuming that the range of the spread of the focused spot on the pupil is d and the diameter of the pupil is D, the partial coherency σ of the illumination light is d / D. d0, the center of the pupil 3
When only 62 is illuminated, it becomes completely coherent illumination, and coherency is lost as d / D approaches 1. Although the value of σ and the resolution of the pattern are already known, when σ = 0 as shown in FIG. 4, the depressions of the imaging pattern appear in both the strength and the resolution pattern shape, and a good pattern is obtained. Not formed on the wafer. A good pattern can be formed by setting σ to 0.4 to 0.8. The dotted line in FIG. 4 indicates ideal image formation.

第6図は本発明の第2の実施例であり、第1図と基本的
な構成は同一であるがビーム一様化手段31が大幅に異
なる。第6図(a)はビーム一様化手段31を第1図で
示すx−y−z座標に対し、y軸には直角方向から、z
軸には45゜の傾き、x軸には135゜の傾きを持って
見た図である。エキシマレーザより出射したビームは中
央部に窪みがあるのでこれを310のプリズムに4つに
分割し、入射方向に直角で、互に直交する4方向に進め
る。第6図(a)のB−Bの断面をg方向に沿って見た
図が第6図(b)で、4方向に進むビームが示されてい
る。プリズム上の3101は遮光板であり中央の窪み部
分の微小領域をカットしている。4方向に進むビーム
(第6図(a)では紙面に垂直な2方向は図示せず)、
例えば、<1,0,−1>方向に進むビームについて説
明すると、3110のレンズにより一旦集光され、この
集光位置に微小円開口3111があるため、この開口を
通ることにより一様光となる。この一様光はレンズ31
12によりほぼ平光なビームとなり、プリズム3113
で折返される。この折返しの状態は、第6図(a)のプ
リズム3123と同様である。同じように4つのビーム
は一様平行となり、共通のプリズム311に入射する。
ここで4つのビームがプリズム310で分離され、共通
のプリズム311に入射するまでの光路長は各ビームで
例えば等差的に異なっており、最も短い光路長を有する
3110を通るビームに対し、3120を通るビームの
光路は△lだけ長く、3130,3140を通るビーム
はそれぞれ2△l、3△lだけ長い。しかも△lはエキ
シマレーザの可干渉距離以上である。例えばエキシマレ
ーザとしてインジェクションロック方式のものを用いた
場合、スペクトル幅は0.003nmであるので、△lは5
0nm以上の値となる。このように光路長が互に可干渉
距離以上に異なるビームがプリズム311に入射する直
前にある楔ガラス3114,3124,3134,31
44(3114と3134は図示せず)を通過すること
により、プリズム311を通過し、レンズ32により、
ガルバノミラー301上のほぼ同一位置で重なる。重な
った4つのビームは互に干渉しないため、一様光同志が
加えられ、ガルバノミラー301上では一様な強度分布
となる。しかしこれら4つのビームは進行方向が異なる
ため、第1図に示すA点では第6図(a)及び(c)に
示すように、4つの分離したスポットとなる。従ってA
点の面は開口絞り35及び縮小レンズの瞳51の各面と
共やくであるため、瞳上では第7図(b)に示すように
4点のスポットとなっている。また先に説明したように
ガルバノミラ301と、303、及びレチクル2の面も
共やくであるため、ガルバノミラー301上で一様な強
度分布となる4本の重畳ビームはレチクル上でも一様な
強度分布となり、レチクル上の回路パターンを均一に照
明する。この結果ガルバノミラー301と303を偏向
することにより、第7図(a)に示すように縮小レンズ
の瞳上に多数のスポット(第2図の実施例に示す場合に
比べ、ガルバノミラー及びパルスレーザの動作を同一と
する4倍のスポット)が照射されることになり、レチク
ルの照明角を微小に変えた、離散性の少ない、パーシャ
ルコヒーレント照明を実現することが可能となる。ま
た、第1図と同一の瞳上のスポット数を実現する場合に
は少ない(1/4の)パルス光で所望のパーシャルコヒーレ
ンスを得ることが可能となる。更に4本のビームは第6
図(a)に示す3125,3145(3115,3135
は図示せず)等の位置に第8図(b)に示すような透過
率を有する透過率分布フィルタを配置し、レチクル照明
光が更に均一となる様にする。例えば第8図(a)に示
すようにレチクルの回路パターンを照明する有効域内で
の均一性を更に良好にするため、この分布に逆比例する
ような透過率特性をこの有効域内で有するフィルタ(第
8図(b))を3125等の位置に入れれば第8図
(c)に示すように、有効域内での均一性は高くなる。
また4つの透過率分布フィルタを総合的に透過率調整す
れば更にレチクル照明の均一化が図れる。
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention, which has the same basic configuration as that of FIG. 1 but is largely different in the beam homogenizing means 31. FIG. 6 (a) shows the beam homogenizing means 31 in the direction perpendicular to the x-y-z coordinates shown in FIG.
It is a view with an inclination of 45 ° on the axis and an inclination of 135 ° on the x-axis. Since the beam emitted from the excimer laser has a hollow at the center, it is divided into four prisms 310, and the beams are advanced in four directions at right angles to the incident direction and at right angles to each other. FIG. 6 (b) is a view of the cross section B-B of FIG. 6 (a) taken along the g direction, and a beam traveling in four directions is shown. Reference numeral 3101 on the prism is a light-shielding plate that cuts a minute area in the central depressed portion. A beam traveling in four directions (two directions perpendicular to the paper surface are not shown in FIG. 6 (a)),
For example, the beam traveling in the <1, 0, -1> direction will be described. Since the light is once condensed by the lens 3110 and there is a minute circular aperture 3111 at this concentration position, a uniform light is obtained by passing through this aperture. Become. This uniform light is reflected by the lens 31.
The beam becomes almost flat by 12 and the prism 3113
Will be folded back at. This folded state is similar to that of the prism 3123 of FIG. 6 (a). Similarly, the four beams are uniformly parallel and enter the common prism 311.
Here, the four beams are separated by the prism 310, and the optical path lengths until they are incident on the common prism 311 are different, for example, by equal difference, and the beam passing through 3110 having the shortest optical path length is 3120. The optical path of the beam passing through is longer by Δl and the beams passing through 3130 and 3140 are longer by 2Δl and 3Δl, respectively. Moreover, Δl is longer than the coherence length of the excimer laser. For example, when an injection lock type excimer laser is used, the spectral width is 0.003 nm, so Δl is 5
The value is 0 nm or more. Thus, the wedge glasses 3114, 3124, 3134, 31 immediately before the beams whose optical path lengths differ from each other by the coherence length or more enter the prism 311.
44 (3114 and 3134 are not shown), the prism 321, and the lens 32
The galvano mirrors 301 overlap at almost the same position. Since the four overlapping beams do not interfere with each other, uniform light beams are added to each other, and a uniform intensity distribution is obtained on the galvanometer mirror 301. However, since these four beams have different traveling directions, at point A shown in FIG. 1, there are four separated spots as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (c). Therefore A
Since the surface of the points is co-located with the surfaces of the aperture stop 35 and the pupil 51 of the reduction lens, there are four spots on the pupil as shown in FIG. 7 (b). Further, as described above, since the surfaces of the galvano mirrors 301 and 303 and the reticle 2 are also intimate, the four superimposed beams having a uniform intensity distribution on the galvano mirror 301 have uniform intensity on the reticle. Distribution, and evenly illuminates the circuit pattern on the reticle. As a result, by deflecting the Galvano mirrors 301 and 303, as shown in FIG. 7A, a large number of spots are formed on the pupil of the reduction lens (compared with the case shown in the embodiment of FIG. 2). Therefore, it is possible to realize partial coherent illumination with little discreteness by minutely changing the illumination angle of the reticle. Further, when realizing the same number of spots on the pupil as in FIG. 1, it is possible to obtain a desired partial coherence with a small (1/4) pulse light. Four more beams are the sixth
3125, 3145 (3115, 3135) shown in FIG.
(Not shown) etc., a transmittance distribution filter having a transmittance as shown in FIG. 8B is arranged at a position such that the reticle illumination light becomes more uniform. For example, as shown in FIG. 8 (a), in order to further improve the uniformity in the effective area for illuminating the circuit pattern of the reticle, a filter having a transmittance characteristic inversely proportional to this distribution in the effective area ( If FIG. 8 (b)) is placed at a position such as 3125, as shown in FIG. 8 (c), the uniformity within the effective area becomes high.
Further, if the four transmittance distribution filters are comprehensively adjusted for transmittance, the reticle illumination can be made more uniform.

第9図は本発明の第3の実施例であり、第6図に示した
プリズム310及び311に代り、6方向にビームを分
離及び合成するプリズム310′(311′は図示せ
ず)を用いるものである。この場合も各ビームが分離さ
れてから合成されるまでの光路長の差は互に可干渉距離
以上を保っている。このようなプリズム310′を用い
たビーム一様化手段を有する露光照明装置3′を用いれ
ば第10図(a)及び(b)に示すように、一回のパルス露
光では6点のスポットが生じ、入射瞳51内のスポット
の分布は更に密になり、パーシャルコヒーレント照明が
実現できる。また、所望のスポット数を瞳上に生ずるた
めにパルスレーザの露光に要するパルス数も実効的に低
減でき、露光時間の短縮やレチクル照明光の均一化も更
に容易に実現しやすくなる。
FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention. Instead of the prisms 310 and 311 shown in FIG. 6, a prism 310 '(311' is not shown) for separating and combining beams in six directions is used. It is a thing. In this case as well, the difference in the optical path length from the separation of the beams to the combination of the beams is kept at a coherence length or more. If an exposure illumination device 3'having a beam homogenizing means using such a prism 310 'is used, as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), there are 6 spots in one pulse exposure. As a result, the distribution of spots in the entrance pupil 51 becomes more dense, and partial coherent illumination can be realized. Further, since the desired number of spots is generated on the pupil, the number of pulses required for the exposure of the pulse laser can be effectively reduced, and the exposure time can be shortened and the reticle illumination light can be made uniform more easily.

本発明においては光偏向手段として上述の実施例に示し
たガルバノミラーに限定するものではなく、ポリゴンミ
ラ、A/O偏向器等を用いることができ、これにより高
速化を図ることも可能である。またレーザ光源としては
エキシマレーザに限定されることなく、他の露光に適し
た波長を有するレーザを用いても良いことは明らかであ
る。
In the present invention, the light deflecting means is not limited to the galvano mirror shown in the above-mentioned embodiment, but a polygon mirror, an A / O deflector or the like can be used, and thereby it is possible to increase the speed. . Further, the laser light source is not limited to the excimer laser, and it is obvious that a laser having a wavelength suitable for other exposure may be used.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば従来の縮小レンズに比べ、露光波長を大
幅に短波長化したエキシマレーザ光等のレーザを用い、
しかもスペクトル幅を狭くし、一種の硝材に対しても十
分解像可能とした縮小投影露光装置において、レチクル
を一様に照明するとともに、照明のパーシャルコヒーレ
ンシーを最適な値にすることを実現することが可能とな
り、光リソグラフィーにより0.5μm或いはそれ以下の
線幅のパターンを良好な像質で解像することを可能なら
しめた。
According to the present invention, compared with the conventional reduction lens, using a laser such as an excimer laser light whose exposure wavelength is significantly shortened,
Moreover, in a reduction projection exposure apparatus that has a narrow spectral width and is capable of sufficiently resolving even one type of glass material, it is possible to uniformly illuminate the reticle and to achieve the optimum partial coherency of the illumination. It has become possible to resolve a pattern having a line width of 0.5 μm or less with good image quality by photolithography.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の第1の実施例を示す図、第2図は縮小
レンズの瞳上のレーザスポット分布を示す図、第3図は
レーザ照明光線を示す図、第4図は本発明の効果を示す
図、第5図はガルバノミラーとエキシマレーザのパルス
のタイミングを示す図、第6図は本発明の第2の実施例
で一様露光手段を示す図、第7図は第6図の実施例に於
る瞳上のスポットを示す図、第8図は本発明の第2の実
施例における透過率分布フィルタの効果を示す図、第9
図、及び第10図は本発明の第3の実施例を示す図であ
る。 1……エキシマレーザ,2……レチクル,3……露光照
明装置,4……ウェハ,5……縮小レンズ,301,3
03……ガルバノミラー,35……開口絞り,31……
一様露光手段,51……入射瞳,310,311,31
0′……ビーム分離又は合成用のプリズム,7……制御
回路。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a laser spot distribution on a pupil of a reduction lens, FIG. 3 is a diagram showing a laser illuminating beam, and FIG. 4 is a diagram showing the present invention. FIG. 5 is a diagram showing the pulse timings of the galvanometer mirror and the excimer laser, FIG. 6 is a diagram showing the uniform exposure means in the second embodiment of the present invention, and FIG. The figure which shows the spot on the pupil in the example of a figure, FIG. 8 is the figure which shows the effect of the transmittance distribution filter in the 2nd Example of this invention, FIG.
FIG. 10 and FIG. 10 are views showing a third embodiment of the present invention. 1 ... Excimer laser, 2 ... Reticle, 3 ... Exposure illuminator, 4 ... Wafer, 5 ... Reduction lens, 301, 3
03 …… Galvano mirror, 35 …… Aperture stop, 31 ……
Uniform exposure means, 51 ... Entrance pupil, 310, 311, 31
0 '... Prism for beam separation or combination, 7 ... Control circuit.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光源部と、照明系部と、投影光学系部とを
有する投影露光装置において、前記光源部は、レーザ光
源を有し、前記照明系部は、前記レーザ光源から発射し
たレーザビームを該レーザビームの所望の領域内で強度
分布を一様にする前記レーザビームの均一化手段と、該
均一化手段で一様な強度分布に調整された前記レーザビ
ームを偏向して走査させる偏向走査手段と、前記レーザ
ビームの偏向走査範囲を制限し前記投影光学系の入射瞳
と共役な位置に有る開口絞りとを有し、前記投影光学系
部は、前記開口絞りを介して露光物体に照射され該露光
物体を透過した前記レーザビームにより得られる前記露
光物体の像を被露光物体の表面に結像させる投影露光手
段を有することを特徴とする投影露光装置。
1. A projection exposure apparatus having a light source section, an illumination system section, and a projection optical system section, wherein the light source section has a laser light source, and the illumination system section emits laser light from the laser light source. The laser beam homogenizing means for uniformizing the intensity distribution within a desired region of the laser beam, and the laser beam adjusted to have a uniform intensity distribution by the homogenizing means are deflected and scanned. Deflection scanning means and an aperture stop that limits the deflection scanning range of the laser beam and is located at a position conjugate with the entrance pupil of the projection optical system, and the projection optical system section exposes the exposure object through the aperture stop. A projection exposure apparatus, comprising: projection exposure means for forming an image of the exposure object, which is obtained by the laser beam irradiated onto the object and transmitted through the exposure object, on the surface of the object to be exposed.
【請求項2】前記レーザビーム発生手段はパルスレーザ
を発生させるパルスレーザ光源を有し、前記可変偏向手
段により前記パルスレーザの発光パルスと同期して前記
レーザビームを偏向して走査させることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の投影露光装置。
2. The laser beam generating means has a pulse laser light source for generating a pulse laser, and the variable deflecting means deflects and scans the laser beam in synchronization with an emission pulse of the pulse laser. The projection exposure apparatus according to claim 1.
【請求項3】前記レーザビーム発生手段はエキシマレー
ザ光源を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の投影露光装置。
3. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the laser beam generating means has an excimer laser light source.
【請求項4】前記エキシマレーザ光源は、インジェクシ
ョンロック方式であることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の投影露光装置。
4. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the excimer laser light source is an injection lock system.
【請求項5】前記開口絞りは、絞り量が可変であること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の投影露光装
置。
5. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the aperture stop has a variable stop amount.
【請求項6】前記レーザビーム発生手段は、前記レーザ
光源発射したレーザビームを該レーザビームの所望の領
域内で強度分布を一様にすると共に、前記レーザビーム
を複数のビームに分離して、該分離した複数のビームを
互いに可干渉距離以上の光路長差を持って再び合成させ
た後、前記偏向走査手段に入射させることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の投影露光装置。
6. The laser beam generating means makes the laser beam emitted from the laser light source have a uniform intensity distribution in a desired region of the laser beam, and separates the laser beam into a plurality of beams. 2. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the plurality of separated beams are recombined with an optical path length difference of at least a coherence distance and then are incident on the deflection scanning means.
【請求項7】レーザ光源から発射したレーザビームを所
望の領域内で強度分布を一様にし、該一様な強度分布に
調整された前記レーザビームを偏向して走査し、該偏向
して走査されたレーザビームを前記偏向して走査する領
域を制限する開口絞り手段を介して露光物体に照射し、
該露光物体を透過した前記レーザビームにより得られる
前記露光物体の像を、前記開口絞り手段と共役な位置に
設けた投影露光手段により被露光物体の表面に結像させ
ることを特徴とする投影露光方法。
7. A laser beam emitted from a laser light source has a uniform intensity distribution within a desired region, the laser beam adjusted to have the uniform intensity distribution is deflected and scanned, and the deflected and scanned. Irradiate the exposed object through the aperture stop means for limiting the area for deflecting and scanning the laser beam,
Projection exposure, characterized in that an image of the exposure object obtained by the laser beam transmitted through the exposure object is formed on the surface of the exposure object by projection exposure means provided at a position conjugate with the aperture stop means. Method.
【請求項8】前記レーザ光源から発射された前記レーザ
ビームを複数のビームに分離し、該分離した複数のビー
ムを互いに可干渉距離以上の光路差を持って再び合成さ
せたのち前記偏向して走査させることにより、複数の前
記露光物体の像を前記被露光物体の表面に同時に結像さ
せることを特徴とする特許請求の範囲第7項記載の投影
露光方法。
8. The laser beam emitted from the laser light source is separated into a plurality of beams, the separated beams are combined again with an optical path difference of a coherence length or more, and then the deflected beam is deflected. 8. The projection exposure method according to claim 7, wherein images of the plurality of exposed objects are simultaneously formed on the surface of the exposed object by scanning.
【請求項9】前記被露光物体の表面に結像される前記レ
ーザビームのパーシャルコヒーレンシーが、0.4から
0.8の間であることを特徴とする特許請求の範囲第7
項記載の投影露光方法。
9. The partial coherency of the laser beam imaged on the surface of the object to be exposed is between 0.4 and 0.8.
The projection exposure method according to the item.
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