JPH1012542A

JPH1012542A - 照明装置及びそれを用いた投影露光装置

Info

Publication number: JPH1012542A
Application number: JP8181261A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sato; 洋佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-06-21
Filing date: 1996-06-21
Publication date: 1998-01-16

Abstract

(57)【要約】【課題】コヒーレント光をインコヒーレント光に変換
してレチクル面上を均一に照明するようにした照明装置
及びそれを用いた投影露光装置を得ること。【解決手段】光源からのコヒーレント光をインコヒー
レント化光学系によってインコヒーレント光とし、該イ
ンコヒーレント光で照明系を介して被照射面を照明する
照明装置において該インコヒーレント化光学系によるイ
ンコヒーレント化の状態をインコヒーレント化検出手段
で検出していること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は照明装置及びそれを
用いた投影露光装置に関し、特に半導体素子製造用の投
影露光装置において、レーザ等の光源からのコヒーレン
ト光をインコヒーレント光に変換して被照射面に設けら
れた電子回路等の微細パターンが形成されているマスク
面やレチクル面（以下「マスク」という。）等を均一に
照明するようにした高集積度のデバイスを製造する際に
好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の半導体デバイスの製造技術におい
ては、露光波長をｇ線からｉ線（波長３６５ｎｍ）に変
えて超高圧水銀灯を用いた露光法により解像力を向上さ
せる試みが種々と行われている。またＫｒＦエキシマレ
ーザ（波長２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ（波長
１９３ｎｍ）等のエキシマレーザからの短い波長のパル
ス光を用いることにより解像力の向上を図る方法も種々
と提案されている。エキシマレーザとして、波長２４８
ｎｍの光束を発振するＫｒＦのエキシマレーザを用いた
投影露光装置は既に実用化段階に入っており、ＡｒＦエ
キシマレーザを光源とする研究も進んできている。

【０００３】例えばＫｒＦエキシマレーザは数千ものモ
ード数を持ち、もともとレーザ光源としては空間的コヒ
ーレンシイが極めて低いため干渉縞等はほとんど生じな
い。更に時間的コヒーレンスの方についても通常では半
値幅は０．４ｎｍ程度であり、コヒーレンス長はλ² ／
Δλ＝１５４ｎｍと非常に短く、その為これ以上、光路
長差のある光は干渉しない。これらのことから通常のエ
キシマレーザを光源として用いることができれば、特別
な機構を設けることなくスペックル等の干渉縞の影響が
ない露光を行えるという特徴がある。

【０００４】マスク面上のパターンをウエハ面上に投影
する為の投影光学系の光学部材としては、遠紫外領域に
おいて十分な透過率を有することが必要となっている。
ところが、このような遠紫外領域において十分な透過率
を保持する硝材は、現在のところ石英（ＳｉＯ₂ ）、蛍
石（ＣａＦ₂ ）といった限られたものしか存在しない。
硝材の安定性の問題から現在は実質的に石英のみの単一
硝材で投影光学系が構成されている。この為、エキシマ
レーザを用いた投影露光装置では、ｇ線、ｉ線の投影露
光装置のような色消しを行えないという問題点があっ
た。一方、短波長化による結像性能を十分発揮させる為
には、発振波長の半値値を小さくしなければならない。
この為、レーザ光源としてインジェクションロック型と
呼ばれるものを用いて、半値幅を１ｐｍ程度にまで狭帯
域化させている。

【０００５】しかしながらレーザの半値幅を小さくする
と、レーザのコヒーレンシイが高くなり、照射面上にス
ペックルと呼ばれる干渉縞が発生し易くなる。この為、
被照射面での照度分布が不均一になるという問題点が生
じてくる。この問題点を解決するための装置が従来から
レーザ光のインコヒーレント化技術として種々と提案さ
れている。

【０００６】一般にインジェクションロック型レーザを
用いると、時間的・空間的コヒーレンシイが共に高くな
る。そこで本出願人は特開平３−１１６１４号公報にお
いてコヒーレント光源を振幅分割して光路長差を与える
ことで時間的なコヒーレンシイを低減させ、そしてオプ
ティカルインテグレータに入射させる際にインコヒーレ
ントな光束を互いに異なる方向から入射させ重畳するこ
とで空間的コヒーレンシイを低減させ、更にオプティカ
ルインテグレータに入射させる光束を前記オプティカル
インテグレータ入射面上で揺動させて照射面を均一照明
するようにした照明装置を提案している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ウエハ面上に転写され
るパターンの像質は照明装置の性能、特に被照射面上の
照度分布の均一性等に大きく影響される。この為エキシ
マレーザを用いてインジェクションロッキングをして狭
帯域化を図ったときには被照射面上にスペックルがなる
べく発生しないようにして被照射面を均一に照明するこ
とが大きな課題となっている。従来よりエキシマレーザ
を用いたときのレーザ光のコヒーレントを軽減させるイ
ンコヒーレント化技術が種々と提案されており、エキシ
マレーザを用いても優れた像性能が達成されるようにな
ってきている。

【０００８】ところが近年の回路パターンの微細化と高
集積化に伴って、投影光学系のＮＡ（レンズの開口数）
や一度に投影露光できる範囲、所謂画面サイズが大きく
なってきている。特に最近ではＮＡが０．６前後、画面
サイズが２２×２２ｍｍの投影レンズが使用されるよう
になってきている。このように投影光学系のＮＡと画面
サイズが大きくなってくると、単一硝材であるがゆえの
色収差の問題が更に大きくなってくる。その為より狭帯
域化されたレーザ光源が求められることになるが、する
と光源のコヒーレンシイは更に高くなり、インコヒーレ
ント化の重要性はより増してきている。

【０００９】インコヒーレント化の方法としては、大別
すると光路長差を設けるような「静的な」方法と、オプ
ティカルインテグレータへの入射面で光束を揺動するよ
うな「動的な」方法がある。このうち動的な方法はイン
コヒーレント化が比較的容易である。しかしながら、動
的な方法では、例えば揺動手段が何らかの異常により十
分に機能しなかった場合、インコヒーレント化が十分に
行われなくなってくる。そうするとスペックルの発生に
よる照度むら、或いはレーザ光の過度の集中によるゴー
ストの発生、硝材の破壊という問題が発生してくる。一
方、光路長差を設ける静的な方法においても、レーザ光
源に何らかの異常が発生しコヒーレンシイが高くなって
しまった場合には、インコヒーレント化が十分でない場
合が発生してくる。

【００１０】本発明はレーザ等の光源からのコヒーレン
ト光をインコヒーレント光に変換して、スペックルの発
生を少なくして被照射面を均一に照明する際にインコヒ
ーレント化の状態を検出し、該検出結果を利用すること
によって被照射面を常に安定した均一の照度分布で照明
することができ、レチクル面上のパターンをウエハ面上
に高解像度で投影露光することができる半導体デバイス
の製造に好適な照明装置及びそれを用いた投影露光装置
の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の照明装置は、（１−１）光源からのコヒーレント光をインコヒーレン
ト化光学系によってインコヒーレント光とし、該インコ
ヒーレント光で照明系を介して被照射面を照明する照明
装置において該インコヒーレント化光学系によるインコ
ヒーレント化の状態をインコヒーレント化検出手段で検
出していることを特徴としている。

【００１２】特に、(1-1-1)前記インコヒーレント化光
学系は前記光源からのコヒーレント光を振幅分割して複
数の光束に分割し、該複数の光束間の光路長差をコヒー
レント長よりも長くしてインコヒーレント化を図って所
定面上に導光していること、(1-1-2)前記インコヒーレ
ント化光学系は前記光源からのコヒーレント光を振幅分
割して複数の光束に分割し、該複数の光束を少なくとも
１次元方向に揺動する光学部材を介してインコヒーレン
ト化を図って所定面上に導光していること、(1-1-3)前
記インコヒーレント化検出手段は前記インコヒーレント
化光学系の光路中に設けた光分割部材で前記複数の光束
の一部を各々分割して撮像素子面上に重ね合わせ、この
とき該撮像素子面上に生じる干渉パターンを利用してイ
ンコヒーレント化状態を検出していること、(1-1-4)前
記インコヒーレント化検出手段は前記インコヒーレント
化光学系の光路中に設けた該複数の光束を偏向して所定
面に導光する為の少なくとも１次元方向に揺動する光学
部材の作動状態を検出器で検出し、該検出器からの信号
に基づいてインコヒーレント化状態を検出しているこ
と、(1-1-5)前記照明系はオプティカルインテグレータ
を有し、前記インコヒーレント化光学系は複数の光束を
該オプティカルインテグレータの入射面に互いに異なる
方向から重畳して入射させていること等を特徴としてい
る。

【００１３】本発明の投影露光装置は、（２−１）光源からのコヒーレント光をインコヒーレン
ト化光学系によってインコヒーレント光とし、該インコ
ヒーレント光で照明系を介して第１物体面上のパターン
を照明し、該第１物体面上のパターンを投影光学系によ
って第２物体面上に投影する投影露光装置において、該
インコヒーレント化光学系によるインコヒーレント化の
状態をインコヒーレント化検出手段で検出していること
を特徴としている。

【００１４】特に、(2-1-1)前記インコヒーレント化光
学系は前記光源からのコヒーレント光を振幅分割して複
数の光束に分割し、該複数の光束間の光路長差をコヒー
レント長よりも長くしてインコヒーレント化を図って所
定面上に導光していること、(2-1-2)前記インコヒーレ
ント化光学系は前記光源からのコヒーレント光を振幅分
割して複数の光束に分割し、該複数の光束を少なくとも
１次元方向に揺動する光学部材を介してインコヒーレン
ト化を図って所定面上に導光していること、(2-1-3)前
記インコヒーレント化検出手段は前記インコヒーレント
化光学系の光路中に設けた光分割部材で前記複数の光束
の一部を各々分割して撮像素子面上に重ね合わせ、この
とき該撮像素子面上に生じる干渉パターンを利用してイ
ンコヒーレント化状態を検出していること、(2-1-4)前
記インコヒーレント化検出手段は前記インコヒーレント
化光学系の光路中に設けた該複数の光束を偏向して所定
面に導光する為の少なくとも１次元方向に揺動する光学
部材の作動状態を検出器で検出し、該検出器からの信号
に基づいてインコヒーレント化状態を検出しているこ
と、(2-1-5)前記照明系はオプティカルインテグレータ
を有し、前記インコヒーレント化光学系は複数の光束を
該オプティカルインテグレータの入射面に互いに異なる
方向から重畳して入射させていること、(2-1-6)前記イ
ンコヒーレント化検出手段からの信号に基づいて投影露
光をすべきか否かを判断する制御回路を有しているこ
と、(2-1-7)前記制御回路からの信号に基づいて照明光
路の開放及び遮断を行うシャッター手段を有しているこ
と、(2-1-8)前記制御回路は前記インコヒーレント化検
出手段からの信号に基づいて前記光源からのコヒーレン
ト光の発振を停止し、警告情報を表示手段に出力してい
ること等を特徴としている。

【００１５】本発明のデバイスの製造方法は、構成要件
（２−１）の投影露光装置を用いてレチクル面上のパタ
ーンをウエハ面上に投影露光し、該ウエハを現像処理し
てデバイスを製造していることを特徴としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１の要部
概略図である。

【００１７】図中、３は第１物体としてのレチクルであ
り、その面上には回路パターンが形成されており、後述
するインコヒーレント光で照明している。１は第２物体
としてのウエハであり、その面上にはレジスト等の感光
材料が塗布されている。２は縮小型の投影光学系（投影
レンズ）であり、レチクル３面上の回路パターンをウエ
ハ１面上に縮小投影している。

【００１８】１０はコヒーレント光をインコヒーレント
光に変換するインコヒーレント化光学系であり、後述す
るようにレーザ発振器７からのレーザ光線を振幅分割し
て、互いにインコヒーレントな複数個の光束としてオプ
ティカルインテグレータ６に向ける機能を備えている。
７はレーザ発振器であり、本実施形態では比較的空間的
コヒーレンシイが小さなＫｒＦエキシマレーザ（波長λ
＝２４８．４ｎｍ）を使用している。レーザ発振器７は
レーザ発振制御器８の制御により所定の間隔でパルスレ
ーザ光を発振している。

【００１９】本実施形態において、レーザ発振器７から
射出した平行なレーザ光ＬＢはミラー９で反射してイン
コヒーレント化光学系１０に導かれる。インコヒーレン
ト化光学系１０に導かれたレーザ光はビームスプリッタ
ー１１に入射し、ビームスプリッター１１により光束Ｌ
Ｂ１と光束ＬＢ２の２つの光束に振幅分割している。こ
のうちビームスプリッター１１で反射した光束ＬＢ１は
平面ガラス板２２を介しクサビ型プリズム１６に向かっ
て直進し、該クサビ型プリズム１６を通過偏向した後に
回転軸１７ａを中心に回転可能なインコヒーレント化機
能を有するクサビ型プリズム１７に入射している。

【００２０】一方、ビームスプリッター１１を透過した
光束ＬＢ２はミラー１２，１３，１４で順次反射して、
光路を３度直角に折り曲げられた後、平面ガラス板２１
を介しクサビ型プリズム１５に向かい、該クサビ型プリ
ズム１５を通過偏向した後にクサビ型プリズム１７に入
射する。

【００２１】光束ＬＢ１がクサビ型プリズム１６に到達
するまでの光路と、光束ＬＢ２がクサビ型プリズム１５
に到達するまでの光路は、互いに長さが異なっている。
このとき光束ＬＢ１と光束ＬＢ２の光路長差がレーザ光
（即ち光束ＬＢ１，光束ＬＢ２）の波長幅で定められる
レーザ光の時間的コヒーレンス長以上となるようにイン
コヒーレント化光学系１０の各要素を構成している。こ
れによってクサビ型プリズム１５，１６で偏向された光
束ＬＢ１とＬＢ２は互いにほとんど干渉しない状態とな
っている。クサビ型プリズム１５，１６を透過偏向した
光束ＬＢ１，ＬＢ２はクサビ型プリズム１７を介して照
明系を構成するオプティカルインテグレータ６の入射面
６ａに重ね合わさせるように入射している。

【００２２】５はミラーであり、オプティカルインテグ
レータ６からの光束をコンデンサーレンズ４に導光して
いる。コンデンサーレンズ４はミラー５からの光束を集
光してレチクル３面上を照明している。各要素６，５，
４は照明系の一要素を構成している。

【００２３】１８はプリズム駆動部であり、クサビ型プ
リズム１７を回転駆動している。プリズム駆動部１８は
プリズム駆動制御部１９により制御されている。２０は
検出器であり、クサビ型プリズム１７の回転状況を観察
（検出）している。２３は撮像素子であり、その面上に
は平面ガラス２１，２２からの反射光が重ね合わされて
干渉縞が形成されている。２７はマイクロプロセッサー
（制御回路）であり、撮像素子２３や検出器２０からの
データに基づいて、後述するようにコヒーレント光であ
る光束ＬＢ１と光束ＬＢ２のインコヒーレント化の状態
を検出している。

【００２４】２４はシャッターであり、シャッター駆動
部２５により駆動し、クサビ型プリズム１７からの光束
ＬＢ１，ＬＢ２がオプティカルインテグレータ６に入射
するのを制御している。２６はシャッター駆動制御部で
あり、制御回路２７からの信号に基づいてシャッター駆
動部２５を駆動制御している。

【００２５】本実施形態で使用するエキシマレーザは、
空間的コヒーレンシイは通常のレーザ光に比して小さい
が、投影レンズ２で生じる色収差を抑える為に、エタロ
ン、プリズム、グレーティング等の狭帯域化素子でレー
ザ光の波長幅（バンド幅）を狭くしているので、時間的
コヒーレンシイが大きい。本実施形態では中心波長λ＝
２４８．４ｎｍ、波長半値幅Δλ＝０．００１ｎｍのレ
ーザ光を使用しているので、光束ＬＢ１，ＬＢ２の時間
的コヒーレンス長が比較的長い。この為、インコヒーレ
ント化光学系１０によって光束ＬＢ１と光束ＬＢ２に対
して双方に光路長差を与えることにより互いにインコヒ
ーレントな光束として、オプティカルインテグレータ６
の光入射面６ａ上に干渉縞が形成されないようにしてい
る。

【００２６】クサビ型プリズム１５，１６で偏向（屈
折）させた光束ＬＢ１，ＬＢ２は、各々クサビ型プリズ
ム１７に平行光のまま入射する。このときクサビ型プリ
ズム１７はプリズム駆動部１８によりコンデンサーレン
ズ４と投影レンズ２より成る光学系の光軸１７ａを回転
中心として回転している。これによりクサビ型プリズム
１７を透過した光束ＬＢ１，ＬＢ２がオプティカルイン
テグレータ６の光入射面６ａに対する入射角と入射位置
が時間的に変化するようにしている。

【００２７】クサビ型プリズム１５，１６，１７は、光
束ＬＢ１，ＬＢ２がオプティカルインテグレータ６の光
入射面６ａ上で部分的に常に重なり合うように配列して
ある。

【００２８】本実施形態では以上のようにしてインコヒ
ーレント化光学系１０によりレーザ光源７からのコヒー
レント光をインコヒーレント光に変換してオプティカル
インテグレータ６の入射面に導光している。

【００２９】次に本実施形態の特徴とするコヒーレント
光束がインコヒーレント化された度合を検知するインコ
ヒーレント化検出手段の検出方法及びそれを構成する各
要素について説明する。

【００３０】図１において、平面ガラス板２１，２２は
光束ＬＢ１，ＬＢ２の光路上のクサビ型プリズム１５，
１６から等距離の位置に取り付けている。同図では平面
ガラス板２１，２２を光路に沿ってレーザ光源７側に設
けているが、クサビ型プリズム１５，１６とクサビ型プ
リズム１７との間に設けても良い。平面ガラス板２１，
２２は各々光束ＬＢ１，ＬＢ２の一部を反射させ、反射
された各々の光束は平面ガラス板２１，２２から等距離
の位置の撮像素子２３面上で重ね合わせている。このと
きの重ね合わせた光束をＬＢ３とする。重ね合わされた
光束ＬＢ３を撮像素子２３に取り込み、撮像素子２３に
より光束ＬＢ３の波形（干渉波形）を検出することによ
り、インコヒーレント化の状態を観察している。

【００３１】一方、本実施形態ではインコヒーレント化
の機能を果たす手段として回転可能なクサビ型プリズム
１７を用いている。クサビ型プリズム１７はプリズム駆
動部１８により回転している。そしてクサビ型プリズム
１７の回転数を測定する検出器２０によってクサビ型プ
リズム１７の回転状況を観察している。そして、このと
きの検出器２０からの信号に基づいて制御回路２７によ
りインコヒーレント化状態を求めている。

【００３２】本実施形態では平面ガラス板２１，２２よ
り投影レンズ２側の光路を遮ることができるシャッター
２４を設けて、レチクル３面上のパターンをウエハ１に
投影露光する。露光実行前にインコヒーレント化の状態
を撮像素子２３からのデータで観察できるようにしてい
る。シャッター２４はシャッター駆動部２５により駆動
させることにより、露光光を遮ったり露光光を投影レン
ズ２に導いたりしている。シャッター駆動部２５はシャ
ッター駆動制御部２６により制御している。これらの機
構によりウエハ１の露光を行わなくとも、インコヒーレ
ント化の状態を確認できるようにしている。

【００３３】尚、シャッター２４を設ける代わりにオプ
ティカルインテグレータ６の射出面６ｂにターレット形
式の交換絞りを設けて、この交換絞りの種類の中に遮光
板を設けても良く、これによっても同様の機構を実現す
ることができる。

【００３４】次に本実施形態の露光動作を図２のフロー
チャートを用いて説明する。

【００３５】露光に必要なパラメータが入力されると、
その条件下で露光が実行される。本実施形態ではレーザ
発振器７からレーザ発振が開始される（ステップＢ）と
きには、常にシャッター２４は閉じた状態になってい
る。本実施形態では制御回路２７によって良好なるイン
コヒーレント光が得られて投影露光しても良いか否かの
判断として、次の２つの判断方法を並列的に行ってい
る。第１の判断は撮像素子２３面上に形成される干渉縞
の状態を検出し、第２の判断はクサビ型プリズム１７の
回転数を検出する検出器２０からの信号を用い、これに
よって十分なインコヒーレント光が得られ投影露光を行
っても良いか否かを判断している。

【００３６】まず第１の判断方法について説明する。撮
像素子２３で平面ガラス板２１，２２により反射した光
の一部を観察する。光束ＬＢ１と光束ＬＢ２の光路長差
は前述したようにレーザ光の時間的コヒーレンス長より
長いので、通常であれば撮像素子２３に干渉縞は観察さ
れない。ところがレーザ発振器７及びその他のレーザ発
振機構部分に何らかの異常が生じ、レーザ光ＬＢの時間
的コヒーレンシイが更に大きくなると、光束ＬＢ１とＬ
Ｂ２の光路長差だけではインコヒーレント化が不十分に
なり、ウエハ１上の投影像に悪影響を及ぼす。このよう
にレーザ光ＬＢの時間的コヒーレンス長が長くなった場
合は、撮像素子２３に干渉縞が観察されるようになる。

【００３７】以上のように撮像素子２３で観察された波
形はマイクロプロセッサー２７に信号として送られる。
マイクロプロセッサー２７には観察された波形をもと
に、その干渉縞がウエハ１上への露光に問題があるレベ
ルかどうかを判定するプログラムが記憶されている。こ
れによりマイクロプロセッサー２７は露光を実行してよ
いかどうかを判断し、シャッター２４を開閉する為の信
号をシャッター駆動制御部２６に送る。

【００３８】露光が可能であると判断されるとシャッタ
ー２４を開くことで露光が実行される（ステップＧ）。
露光に不適当な状態であると判断された場合は、シャッ
ター２４が閉じた状態のまま保持される一方で、レーザ
発振器７の発振が停止される（ステップＥ）。マイクロ
プロセッサー２７は表示手段（端末装置）２８に警告メ
ッセージ及び適切な処置を表示させる（ステップＦ）。

【００３９】撮像素子２３で観察される干渉縞は、例え
ば図３のようなコントラストで、その干渉性を判断して
いる。コントラストがどの値を越えたら実行不可である
と判定するかは、シミュレーション及び実験等によりス
ペックル等の影響を見積もることで決定している。

【００４０】本実施形態では光束をＬＢ１，ＬＢ２の２
つの光束にしか分割していないが、３つ以上の光束に分
割して、２つの光束の場合と同様に互いがコヒーレンス
長以上の光路長差を持つようにして構成しても良い。こ
の場合は分割した光束は全てに平面ガラス板２１，２２
のようなものを設けて、撮像素子で各光束の一部を重ね
合わせて観察をする。

【００４１】次に第２の判断方法についてい説明する。
本実施形態では揺動手段として回転可能なクサビ型プリ
ズム１７を用いている。通常では一定回転以上でクサビ
型プリズム１７を回転させることにより、安定したイン
コヒーレント光を作り出しているが、プリズム駆動系に
何らかの異常が生じることで、クサビ型プリズム１７の
回転が低下するとインコヒーレント化が不十分になり、
像性能が劣化してくる。この為、本実施形態ではクサビ
型プリズム１７の回転状態を検出器２０で観察し、この
回転数により露光可能か否かを判断するようにしてい
る。

【００４２】マイクロプロセッサー２７には十分にイン
コヒーレントな照明光を作り出すのに必要なクサビ型プ
リズム１７の回転数を記憶させており、検出器２０で観
察された回転数が設定値以上であればシャッター２４を
開いて露光を行う（ステップＧ）。

【００４３】クサビ型プリズム１７の回転数が設定値以
下（揺動が行われていない場合も含む）であり、露光に
不適当な状態であると判断された場合は、シャッター２
４が閉じた状態のまま保持される一方で、レーザの発振
が停止される（ステップＥ）。マイクロプロセッサー２
７は端末装置２８に警告メッセージ及び適切な処置を表
示させる（ステップＦ）。

【００４４】判断基準となるクサビ型プリズム１７の回
転数はシミュレーション及び実験等によりスペックル等
の影響を見積もることで決定している。

【００４５】本実施形態では揺動手段としてクサビ型プ
リズム１７を回転させたが、ミラー等の他の光線の進行
方向を変える部材を用いたり、一次元的に揺動させた
り、回転方向に振動させる等の動作を用いたり、これら
の手段を組み合わせて用いても良い。この場合は振動の
振幅や周波数を検出するようにする。

【００４６】ここまでの説明は２つの判断を１つずつ示
しているが、実際にはこの２つを並行して行っている。
つまり図２のステップＣとステップＤが共に満たされた
ときにシャッター２４を開いて露光を行い（ステップ
Ｆ）、ステップＣ又はステップＤのいずれか一方でも条
件を満たしていなければ、その時点で露光停止の手順に
入る（ステップＥ）。

【００４７】以上の説明は露光実行前からの手順であっ
たが、露光実行最中でも同様にして行える。即ち、実行
最中にも撮像素子２３での干渉縞の検出（ステップＦ）
及び検出器２０でのクサビ型プリズム１７の回転数（ス
テップＤ）の監視を常に行い、実行時でも（ステップ
Ｃ）或いは（ステップＤ）の少なくとも一方が条件を満
たさなくなれば、その時点で露光を停止する（ステップ
Ｅ）ようにすれば良い。

【００４８】次に上記説明した投影露光装置を利用した
半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。

【００４９】図４は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の
半導体チップ、或いは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造の
フローを示す。

【００５０】ステップ１（回路設計）では半導体デバイ
スの回路設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。

【００５１】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、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。

【００５２】次のステップ５（組立）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。

【００５３】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
等の検査を行なう。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。

【００５４】図５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。

【００５５】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）では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。

【００５６】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）ではエッチングがす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なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

【００５７】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容易に製
造することができる。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば以上のように、レーザ等
の光源からのコヒーレント光をインコヒーレント光に変
換して、スペックルの発生を少なくして被照射面を均一
に照明する際にインコヒーレント化の状態を検出し、該
検出結果を利用することによって被照射面を常に安定し
た均一の照度分布で照明することができ、レチクル面上
のパターンをウエハ面上に高解像度で投影露光すること
ができる半導体デバイスの製造に好適な照明装置及びそ
れを用いた投影露光装置を達成することができる。

【００５９】特に本発明によれば、コヒーレントな光源
を照明光として用い、前記コヒーレント光源をインコヒ
ーレント化するインコヒーレント化光学系の部分にイン
コヒーレント化が確実に行われていることを確認するイ
ンコヒーレント化検出手段を設け、検出結果により露光
の実行を制御するようにすることにより、不時の状況に
もスペックル等の問題点を回避するようにした投影露光
装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の要部概略図

【図２】本発明の投影露光装置の動作のフローチャート

【図３】図１のコヒーレント化検出手段によって得られ
る干渉信号の説明図

【図４】本発明のデバイスの製造方法のフローチャート

【図５】本発明のデバイスの製造方法のフローチャート

【符号の説明】

１ウエハ２投影レンズ３マスク（レチクル）４コンデンサーレンズ５ミラー６オプティカルインテグレータ７レーザ発振器８レーザ発振制御器９ミラー１０インコヒーレント化光学系１１ビームスプリッター１２，１３，１４ミラー１５，１６クサビ型プリズム１７回転可能なプリズム１８プリズム駆動部１９プリズム駆動制御部２０検出器２１，２２平面ガラス板２３撮像素子２４シャッター２５シャッター駆動部２６シャッター駆動制御部２７マイクロプロセッサー２８表示手段（端末装置）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からのコヒーレント光をインコヒー
レント化光学系によってインコヒーレント光とし、該イ
ンコヒーレント光で照明系を介して被照射面を照明する
照明装置において該インコヒーレント化光学系によるイ
ンコヒーレント化の状態をインコヒーレント化検出手段
で検出していることを特徴とする照明装置。
【請求項２】前記インコヒーレント化光学系は前記光
源からのコヒーレント光を振幅分割して複数の光束に分
割し、該複数の光束間の光路長差をコヒーレント長より
も長くしてインコヒーレント化を図って所定面上に導光
していることを特徴とする請求項１の照明装置。
【請求項３】前記インコヒーレント化光学系は前記光
源からのコヒーレント光を振幅分割して複数の光束に分
割し、該複数の光束を少なくとも１次元方向に揺動する
光学部材を介してインコヒーレント化を図って所定面上
に導光していることを特徴とする請求項１又は２の照明
装置。
【請求項４】前記インコヒーレント化検出手段は前記
インコヒーレント化光学系の光路中に設けた光分割部材
で前記複数の光束の一部を各々分割して撮像素子面上に
重ね合わせ、このとき該撮像素子面上に生じる干渉パタ
ーンを利用してインコヒーレント化状態を検出している
ことを特徴とする請求項１の照明装置。
【請求項５】前記インコヒーレント化検出手段は前記
インコヒーレント化光学系の光路中に設けた該複数の光
束を偏向して所定面に導光する為の少なくとも１次元方
向に揺動する光学部材の作動状態を検出器で検出し、該
検出器からの信号に基づいてインコヒーレント化状態を
検出していることを特徴とする請求項１の照明装置。
【請求項６】前記照明系はオプティカルインテグレー
タを有し、前記インコヒーレント化光学系は複数の光束
を該オプティカルインテグレータの入射面に互いに異な
る方向から重畳して入射させていることを特徴とする請
求項１の照明装置。
【請求項７】光源からのコヒーレント光をインコヒー
レント化光学系によってインコヒーレント光とし、該イ
ンコヒーレント光で照明系を介して第１物体面上のパタ
ーンを照明し、該第１物体面上のパターンを投影光学系
によって第２物体面上に投影する投影露光装置におい
て、該インコヒーレント化光学系によるインコヒーレン
ト化の状態をインコヒーレント化検出手段で検出してい
ることを特徴とする投影露光装置。
【請求項８】前記インコヒーレント化光学系は前記光
源からのコヒーレント光を振幅分割して複数の光束に分
割し、該複数の光束間の光路長差をコヒーレント長より
も長くしてインコヒーレント化を図って所定面上に導光
していることを特徴とする請求項７の投影露光装置。
【請求項９】前記インコヒーレント化光学系は前記光
源からのコヒーレント光を振幅分割して複数の光束に分
割し、該複数の光束を少なくとも１次元方向に揺動する
光学部材を介してインコヒーレント化を図って所定面上
に導光していることを特徴とする請求項７又は８の投影
露光装置。
【請求項１０】前記インコヒーレント化検出手段は前
記インコヒーレント化光学系の光路中に設けた光分割部
材で前記複数の光束の一部を各々分割して撮像素子面上
に重ね合わせ、このとき該撮像素子面上に生じる干渉パ
ターンを利用してインコヒーレント化状態を検出してい
ることを特徴とする請求項７の投影露光装置。
【請求項１１】前記インコヒーレント化検出手段は前
記インコヒーレント化光学系の光路中に設けた該複数の
光束を偏向して所定面に導光する為の少なくとも１次元
方向に揺動する光学部材の作動状態を検出器で検出し、
該検出器からの信号に基づいてインコヒーレント化状態
を検出していることを特徴とする請求項７の投影露光装
置。
【請求項１２】前記照明系はオプティカルインテグレ
ータを有し、前記インコヒーレント化光学系は複数の光
束を該オプティカルインテグレータの入射面に互いに異
なる方向から重畳して入射させていることを特徴とする
請求項７の投影露光装置。
【請求項１３】前記インコヒーレント化検出手段から
の信号に基づいて投影露光をすべきか否かを判断する制
御回路を有していることを特徴とする請求項１０又は１
１の投影露光装置。
【請求項１４】前記制御回路からの信号に基づいて照
明光路の開放及び遮断を行うシャッター手段を有してい
ることを特徴とする請求項１３の投影露光装置。
【請求項１５】前記制御回路は前記インコヒーレント
化検出手段からの信号に基づいて前記光源からのコヒー
レント光の発振を停止し、警告情報を表示手段に出力し
ていることを特徴とする請求項１３又は１４の投影露光
装置。
【請求項１６】請求項７から１５のいずれか１項記載
の投影露光装置を用いてレチクル面上のパターンをウエ
ハ面上に投影露光し、該ウエハを現像処理してデバイス
を製造していることを特徴とするデバイスの製造方法。