JPH10125585A - 半導体製造装置の照明光学系 - Google Patents
半導体製造装置の照明光学系Info
- Publication number
- JPH10125585A JPH10125585A JP8294443A JP29444396A JPH10125585A JP H10125585 A JPH10125585 A JP H10125585A JP 8294443 A JP8294443 A JP 8294443A JP 29444396 A JP29444396 A JP 29444396A JP H10125585 A JPH10125585 A JP H10125585A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical system
- dimensional
- beams
- fly
- dimensional multi
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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
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】
【課題】光源に強度ムラがあっても照度の均一性を確保
することができ、且つ干渉ノイズも低減することができ
る半導体製造装置の照明光学系を提供する。 【解決手段】第１及び第２の１次元マルチビーム生成光
学系３，４からなる２次元マルチビーム生成光学系２に
よって、レーザ光源１から射出したビームからＮ×Ｍ本
の２次元ビーム群を生成し、該Ｎ×Ｍ本の２次元ビーム
群を、フライアイ・レンズアレー７ａ，７ｂ、コンデン
サレンズ８ａ，８ｂ、及びレチクル２０の順に入射した
半導体製造装置の照明光学系において、Ｎ×Ｍ本のビー
ム群から選択した任意の２本のビームの光路長差が、レ
ーザ光源１の時間コヒーレンスによって定まるコヒーレ
ンス長以上となるように、２次元マルチビーム生成光学
系２を形成し、２次元ビーム群を、１又は複数枚の拡散
板５ａ，５ｂを介してフライアイ・レンズアレー７ａ，
７ｂに入射したことを特徴とする。
することができ、且つ干渉ノイズも低減することができ
る半導体製造装置の照明光学系を提供する。 【解決手段】第１及び第２の１次元マルチビーム生成光
学系３，４からなる２次元マルチビーム生成光学系２に
よって、レーザ光源１から射出したビームからＮ×Ｍ本
の２次元ビーム群を生成し、該Ｎ×Ｍ本の２次元ビーム
群を、フライアイ・レンズアレー７ａ，７ｂ、コンデン
サレンズ８ａ，８ｂ、及びレチクル２０の順に入射した
半導体製造装置の照明光学系において、Ｎ×Ｍ本のビー
ム群から選択した任意の２本のビームの光路長差が、レ
ーザ光源１の時間コヒーレンスによって定まるコヒーレ
ンス長以上となるように、２次元マルチビーム生成光学
系２を形成し、２次元ビーム群を、１又は複数枚の拡散
板５ａ，５ｂを介してフライアイ・レンズアレー７ａ，
７ｂに入射したことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体製造装置の
照明光学系に関する。
照明光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】パルスレーザを光源とする半導体製造装
置として、ＫｒＦエキシマ・ステッパーが製品化されて
いる。図４は第１の従来技術を示す。ＫｒＦエキシマレ
ーザ３０からの光はビームエキスパンダ３１で拡大され
た後、可動ミラー３２で反射され、フライアイ・レンズ
アレー３３に入射し、コンデンサーレンズ３４を介して
レチクル３５を照明している。このような照明系によっ
て、レチクル３５に描画された回路パターンは、投影レ
ンズ３６によってウエハ３７に転写される。１回の露光
は数１０のパルス照射によって行なわれる。このとき、
フライアイ・レンズアレー３３は、ビームのガウス分布
による強度ムラを補正するために不可欠の要素である
が、ビームを波面分割することになるから、レチクル３
５上には干渉ノイズが生じていた。この従来技術ではパ
ルス照射ごとに可動ミラー３２の角度を変化させること
によって干渉ノイズを平均化し、レチクル３５の照明強
度を均一にしていた。
置として、ＫｒＦエキシマ・ステッパーが製品化されて
いる。図４は第１の従来技術を示す。ＫｒＦエキシマレ
ーザ３０からの光はビームエキスパンダ３１で拡大され
た後、可動ミラー３２で反射され、フライアイ・レンズ
アレー３３に入射し、コンデンサーレンズ３４を介して
レチクル３５を照明している。このような照明系によっ
て、レチクル３５に描画された回路パターンは、投影レ
ンズ３６によってウエハ３７に転写される。１回の露光
は数１０のパルス照射によって行なわれる。このとき、
フライアイ・レンズアレー３３は、ビームのガウス分布
による強度ムラを補正するために不可欠の要素である
が、ビームを波面分割することになるから、レチクル３
５上には干渉ノイズが生じていた。この従来技術ではパ
ルス照射ごとに可動ミラー３２の角度を変化させること
によって干渉ノイズを平均化し、レチクル３５の照明強
度を均一にしていた。
【０００３】第２の従来技術として、特開昭６３−２１
６３３８号公報に開示された技術がある。この技術では
エキシマレーザからのビームは、繰り返し反射ミラー
（マルチビーム生成光学系）によって、行方向に対して
フライアイ・レンズアレーの要素と同じ数の平行なビー
ム群に変換されている。各ビームは、それぞれフライア
イ・レンズ要素に入射している。この従来例では、繰り
返し反射ミラー（マルチビーム生成光学系）の間隔を調
整することによって、各ビームの光路差がエキシマレー
ザの可干渉距離以上となるように設定してある。この設
定によれば、フライアイ・レンズアレーを射出した光波
は干渉せず、干渉ノイズが生じない。
６３３８号公報に開示された技術がある。この技術では
エキシマレーザからのビームは、繰り返し反射ミラー
（マルチビーム生成光学系）によって、行方向に対して
フライアイ・レンズアレーの要素と同じ数の平行なビー
ム群に変換されている。各ビームは、それぞれフライア
イ・レンズ要素に入射している。この従来例では、繰り
返し反射ミラー（マルチビーム生成光学系）の間隔を調
整することによって、各ビームの光路差がエキシマレー
ザの可干渉距離以上となるように設定してある。この設
定によれば、フライアイ・レンズアレーを射出した光波
は干渉せず、干渉ノイズが生じない。
【０００４】このとき、フライアイ・レンズアレーは通
常２次元に配列されているので、これに対応してビーム
群を２次元的に配列する方法も知られている。すなわち
第１の繰り返し反射ミラー（第１の１次元マルチビーム
生成光学系）によって光源からの１本のビームを行方向
のビーム群に変換し、次に各々のビームを第２の繰り返
し反射ミラー（第２の１次元マルチビーム生成光学系）
によって列方向のビーム群に変換することによって、結
果として２次元のビーム群を構成している。各ビームは
それぞれフライアイ・レンズ要素に入射して使用する。
なお、第２の従来技術に類似の技術として、特開昭６２
−２５４８３号公報、特開平１−２８７９２４号公報等
が知られている。
常２次元に配列されているので、これに対応してビーム
群を２次元的に配列する方法も知られている。すなわち
第１の繰り返し反射ミラー（第１の１次元マルチビーム
生成光学系）によって光源からの１本のビームを行方向
のビーム群に変換し、次に各々のビームを第２の繰り返
し反射ミラー（第２の１次元マルチビーム生成光学系）
によって列方向のビーム群に変換することによって、結
果として２次元のビーム群を構成している。各ビームは
それぞれフライアイ・レンズ要素に入射して使用する。
なお、第２の従来技術に類似の技術として、特開昭６２
−２５４８３号公報、特開平１−２８７９２４号公報等
が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】パルス発振の紫外レー
ザとしてはエキシマレーザの他に、固体レーザが知られ
ている。これは、半導体レーザ励起ＹＡＧレーザの４倍
又は５倍高調波を利用したものであり、波長は２６６ｎ
ｍ又は２１３ｎｍである。固体レーザはエキシマレーザ
に比べてコンパクト、有毒ガスの交換が不要といった利
点を持っており、半導体製造装置の光源としても期待で
きる。
ザとしてはエキシマレーザの他に、固体レーザが知られ
ている。これは、半導体レーザ励起ＹＡＧレーザの４倍
又は５倍高調波を利用したものであり、波長は２６６ｎ
ｍ又は２１３ｎｍである。固体レーザはエキシマレーザ
に比べてコンパクト、有毒ガスの交換が不要といった利
点を持っており、半導体製造装置の光源としても期待で
きる。
【０００６】しかし、固体レーザを光源とし、第１の従
来技術の照明光学系を用いて露光装置を構成した場合に
は、フライアイ・レンズアレーの干渉ノイズを十分に平
均化できないという問題が起こった。すなわち第１の従
来技術では、各パルス照射ごとに干渉ノイズが生じてお
り、この干渉ノイズを数１０のパルス照射によって平均
化しているが、固体レーザを光源とした場合には、数１
００のパルス照射によっても干渉ノイズを十分に平均化
できなかった。これは、固体レーザの空間コヒーレンス
が、エキシマレーザに比べて非常に高いことが原因であ
った。この干渉ノイズは回路パターンに重畳し、パター
ン転写誤差を引き起こした。
来技術の照明光学系を用いて露光装置を構成した場合に
は、フライアイ・レンズアレーの干渉ノイズを十分に平
均化できないという問題が起こった。すなわち第１の従
来技術では、各パルス照射ごとに干渉ノイズが生じてお
り、この干渉ノイズを数１０のパルス照射によって平均
化しているが、固体レーザを光源とした場合には、数１
００のパルス照射によっても干渉ノイズを十分に平均化
できなかった。これは、固体レーザの空間コヒーレンス
が、エキシマレーザに比べて非常に高いことが原因であ
った。この干渉ノイズは回路パターンに重畳し、パター
ン転写誤差を引き起こした。
【０００７】また、固体レーザを光源とし、第２の従来
技術の照明光学系を用いて露光装置を構成した場合に
は、各ビームの配列とフライアイ・レンズアレーの配列
とは対応しており、各ビームを各ビームごとのフライア
イ・レンズ要素に入射したため、レーザビーム固有のガ
ウス分布強度ムラが問題となった。すなわち、レチクル
上における照度均一性が大きく低下し、パターン転写誤
差が生じた。
技術の照明光学系を用いて露光装置を構成した場合に
は、各ビームの配列とフライアイ・レンズアレーの配列
とは対応しており、各ビームを各ビームごとのフライア
イ・レンズ要素に入射したため、レーザビーム固有のガ
ウス分布強度ムラが問題となった。すなわち、レチクル
上における照度均一性が大きく低下し、パターン転写誤
差が生じた。
【０００８】以上のように従来技術では、ガウス強度ム
ラか、フライアイ・レンズアレーの干渉ノイズの内の一
方は回避できるものの、両方同時に回避することはでき
なかった。したがって本発明は、光源に強度ムラがあっ
ても照度の均一性を確保することができ、且つ干渉ノイ
ズも低減することができる半導体製造装置の照明光学系
を提供することを課題とする。
ラか、フライアイ・レンズアレーの干渉ノイズの内の一
方は回避できるものの、両方同時に回避することはでき
なかった。したがって本発明は、光源に強度ムラがあっ
ても照度の均一性を確保することができ、且つ干渉ノイ
ズも低減することができる半導体製造装置の照明光学系
を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたものであり、すなわち、レーザ光源
から射出した１本のビームを行方向に平行なＮ本のビー
ム群に変換する第１の１次元マルチビーム生成光学系
と、前記Ｎ本のビーム群の各々のビームをそれぞれ列方
向に平行なＭ本のビーム群に変換する第２の１次元マル
チビーム生成光学系とからなる２次元マルチビーム生成
光学系によって、全体としてＮ×Ｍ本の２次元ビーム群
を生成し、該Ｎ×Ｍ本の２次元ビーム群を、フライアイ
・レンズアレー、コンデンサレンズ、及びレチクルの順
に入射した半導体製造装置の照明光学系において、前記
Ｎ×Ｍ本のビーム群から選択した任意の２本のビームの
光路長差が、前記レーザ光源の時間コヒーレンスによっ
て定まるコヒーレンス長以上となるように、前記２次元
マルチビーム生成光学系を形成し、前記２次元ビーム群
を、１又は複数枚の拡散板を介して前記フライアイ・レ
ンズアレーに入射したことを特徴とする半導体製造装置
の照明光学系である。
するためになされたものであり、すなわち、レーザ光源
から射出した１本のビームを行方向に平行なＮ本のビー
ム群に変換する第１の１次元マルチビーム生成光学系
と、前記Ｎ本のビーム群の各々のビームをそれぞれ列方
向に平行なＭ本のビーム群に変換する第２の１次元マル
チビーム生成光学系とからなる２次元マルチビーム生成
光学系によって、全体としてＮ×Ｍ本の２次元ビーム群
を生成し、該Ｎ×Ｍ本の２次元ビーム群を、フライアイ
・レンズアレー、コンデンサレンズ、及びレチクルの順
に入射した半導体製造装置の照明光学系において、前記
Ｎ×Ｍ本のビーム群から選択した任意の２本のビームの
光路長差が、前記レーザ光源の時間コヒーレンスによっ
て定まるコヒーレンス長以上となるように、前記２次元
マルチビーム生成光学系を形成し、前記２次元ビーム群
を、１又は複数枚の拡散板を介して前記フライアイ・レ
ンズアレーに入射したことを特徴とする半導体製造装置
の照明光学系である。
【００１０】
【発明の実施の形態】先ず本発明による２次元マルチビ
ーム生成光学系を、図２と図３によって説明する。図２
は、レーザ光源から射出した単一のレーザビームを、２
次元のビーム群に変換する様子を示している。光軸ｚ方
向と直交し、互いに直交する２方向をｘ方向とｙ方向と
すると、本発明による２次元マルチビーム生成光学系２
は、ｘ方向１次元マルチビーム生成光学系３と、ｙ方向
１次元マルチビーム生成光学系４とからなる。ｘ方向１
次元マルチビーム生成光学系３は、レーザから射出した
単一のレーザビームを、ｘ方向に平行なＮ個のビーム群
に変換している。またｙ方向１次元マルチビーム生成光
学系４は、ｘ方向に平行なＮ個のビーム群の各々のビー
ムを、それぞれｙ方向に平行なＭ個のビーム群に変換し
ている。こうしてレーザから射出した単一のレーザビー
ムは、２次元マルチビーム生成光学系２によってＮ×Ｍ
個のビーム群に変換される。
ーム生成光学系を、図２と図３によって説明する。図２
は、レーザ光源から射出した単一のレーザビームを、２
次元のビーム群に変換する様子を示している。光軸ｚ方
向と直交し、互いに直交する２方向をｘ方向とｙ方向と
すると、本発明による２次元マルチビーム生成光学系２
は、ｘ方向１次元マルチビーム生成光学系３と、ｙ方向
１次元マルチビーム生成光学系４とからなる。ｘ方向１
次元マルチビーム生成光学系３は、レーザから射出した
単一のレーザビームを、ｘ方向に平行なＮ個のビーム群
に変換している。またｙ方向１次元マルチビーム生成光
学系４は、ｘ方向に平行なＮ個のビーム群の各々のビー
ムを、それぞれｙ方向に平行なＭ個のビーム群に変換し
ている。こうしてレーザから射出した単一のレーザビー
ムは、２次元マルチビーム生成光学系２によってＮ×Ｍ
個のビーム群に変換される。
【００１１】図３は、振幅分割によってｘ方向に平行な
Ｎ個の１次元ビーム群を得る方法を示している。図３で
は、ミラー３ａと、反射率の異なる複数の部分反射ミラ
ー３ｂとを向かい合わせに配置してある。各部分反射ミ
ラー３ｂは、ビーム群の強度が等しくなるように反射率
を設定してある。この配置において、図の左から１本の
レーザビームを入射すると、ｒ1x、ｒ0x、ｒ2x、ｒ0x、
・・・ｒ0x、ｒ(N-1)x、ｒ0xの順に反射して、図の右側
のようなｘ方向に平行なＮ本のビーム群が生成される。
Ｎ個の１次元ビーム群を得る方法を示している。図３で
は、ミラー３ａと、反射率の異なる複数の部分反射ミラ
ー３ｂとを向かい合わせに配置してある。各部分反射ミ
ラー３ｂは、ビーム群の強度が等しくなるように反射率
を設定してある。この配置において、図の左から１本の
レーザビームを入射すると、ｒ1x、ｒ0x、ｒ2x、ｒ0x、
・・・ｒ0x、ｒ(N-1)x、ｒ0xの順に反射して、図の右側
のようなｘ方向に平行なＮ本のビーム群が生成される。
【００１２】すなわちミラー３ａの反射率をｒ0xとし、
部分反射ミラー３ｂの各部分の反射率をｒ1x、ｒ2x、・
・・・、ｒ(N-1)x、ｒNxとすると、 ｒ0x＝１ ｒ1x＝（Ｎ−１）／Ｎ ｒ2x＝（Ｎ−２）／Ｎ ‥‥‥‥‥ ｒ(N-1)x＝１／Ｎ ｒNx＝０ となるように形成することにより、Ｎ個のビームの強度
は、いずれもレーザから射出したビームの強度の１／Ｎ
となる。
部分反射ミラー３ｂの各部分の反射率をｒ1x、ｒ2x、・
・・・、ｒ(N-1)x、ｒNxとすると、 ｒ0x＝１ ｒ1x＝（Ｎ−１）／Ｎ ｒ2x＝（Ｎ−２）／Ｎ ‥‥‥‥‥ ｒ(N-1)x＝１／Ｎ ｒNx＝０ となるように形成することにより、Ｎ個のビームの強度
は、いずれもレーザから射出したビームの強度の１／Ｎ
となる。
【００１３】また両ミラー３ａ、３ｂの間隔をｄxと
し、両ミラー３ａ、３ｂへの入射角をθxとすると、各
ビームのｘ方向の間隔ｈxは、 ｈx＝２ｄx・ｓｉｎθx となる。またｘ方向に隣接する２本のビームの光路差δ
xは、 δx＝２ｄx・ｃｏｓθx となる。したがって最初の部分ミラーｒ1xを透過したビ
ームに対する各ビームの光路長差は、 （０ δx ２δx ‥‥ （Ｎ−１）δx） となる。
し、両ミラー３ａ、３ｂへの入射角をθxとすると、各
ビームのｘ方向の間隔ｈxは、 ｈx＝２ｄx・ｓｉｎθx となる。またｘ方向に隣接する２本のビームの光路差δ
xは、 δx＝２ｄx・ｃｏｓθx となる。したがって最初の部分ミラーｒ1xを透過したビ
ームに対する各ビームの光路長差は、 （０ δx ２δx ‥‥ （Ｎ−１）δx） となる。
【００１４】２次元のビーム群は、図３の１次元マルチ
ビーム生成光学系を２組用いることによって得られる。
これを図２に示す。図２ではまず、ｘ方向１次元マルチ
ビーム生成光学系３によるミラー３ａと部分反射ミラー
３ｂの組によって、光源からの単一のビームを１次元の
ビーム群に変換し、次に、生成されたｘ方向に平行なＮ
個の１次元ビーム群の各々のビームを、ｙ方向１次元マ
ルチビーム生成光学系４によるミラー４ａと部分反射ミ
ラー４ｂの組によって、ｙ方向に平行なＭ個の１次元の
ビーム群に変換している。このようにして、全体として
Ｎ×Ｍ個の２次元のビーム群を得ることができる。例え
ば、両１次元マルチビーム生成光学系３、４の部分反射
ミラー３ａ、４ａの反射率がともに１０種類であったと
すると、１０×１０の２次元ビーム群が得られる。
ビーム生成光学系を２組用いることによって得られる。
これを図２に示す。図２ではまず、ｘ方向１次元マルチ
ビーム生成光学系３によるミラー３ａと部分反射ミラー
３ｂの組によって、光源からの単一のビームを１次元の
ビーム群に変換し、次に、生成されたｘ方向に平行なＮ
個の１次元ビーム群の各々のビームを、ｙ方向１次元マ
ルチビーム生成光学系４によるミラー４ａと部分反射ミ
ラー４ｂの組によって、ｙ方向に平行なＭ個の１次元の
ビーム群に変換している。このようにして、全体として
Ｎ×Ｍ個の２次元のビーム群を得ることができる。例え
ば、両１次元マルチビーム生成光学系３、４の部分反射
ミラー３ａ、４ａの反射率がともに１０種類であったと
すると、１０×１０の２次元ビーム群が得られる。
【００１５】ｙ方向１次元マルチビーム生成光学系４の
ミラー４ａの反射率をｒ0yとし、部分反射ミラー４ｂの
各部分の反射率をｒ1y、ｒ2y、・・・・、ｒ(M-1)y、ｒ
Myとすると、 ｒ0y＝１ ｒ1y＝（Ｍ−１）／Ｍ ｒ2y＝（Ｍ−２）／Ｍ ‥‥‥‥‥ ｒ(M-1)y＝１／Ｍ ｒMy＝０ となるように形成することにより、Ｎ×Ｍ個のビームの
強度は、いずれもレーザから射出したビームの強度の１
／（Ｎ×Ｍ）となる。
ミラー４ａの反射率をｒ0yとし、部分反射ミラー４ｂの
各部分の反射率をｒ1y、ｒ2y、・・・・、ｒ(M-1)y、ｒ
Myとすると、 ｒ0y＝１ ｒ1y＝（Ｍ−１）／Ｍ ｒ2y＝（Ｍ−２）／Ｍ ‥‥‥‥‥ ｒ(M-1)y＝１／Ｍ ｒMy＝０ となるように形成することにより、Ｎ×Ｍ個のビームの
強度は、いずれもレーザから射出したビームの強度の１
／（Ｎ×Ｍ）となる。
【００１６】またｙ方向１次元マルチビーム生成光学系
４の両ミラー４ａ、４ｂの間隔をｄyとし、両ミラー４
ａ、４ｂへの入射角をθyとすると、各ビームのｙ方向
の間隔ｈyは、 ｈy＝２ｄy・ｓｉｎθy となる。またｙ方向に隣接する２本のビームの光路差δ
yは、 δy＝２ｄy・ｃｏｓθy となる。したがってｘ方向１次元マルチビーム生成光学
系３の最初の部分反射ミラーｒ1xと、ｙ方向１次元マル
チビーム生成光学系４の最初の部分反射ミラーｒ1yとを
透過したビームに対する各ビームの光路長差は、 となる。
４の両ミラー４ａ、４ｂの間隔をｄyとし、両ミラー４
ａ、４ｂへの入射角をθyとすると、各ビームのｙ方向
の間隔ｈyは、 ｈy＝２ｄy・ｓｉｎθy となる。またｙ方向に隣接する２本のビームの光路差δ
yは、 δy＝２ｄy・ｃｏｓθy となる。したがってｘ方向１次元マルチビーム生成光学
系３の最初の部分反射ミラーｒ1xと、ｙ方向１次元マル
チビーム生成光学系４の最初の部分反射ミラーｒ1yとを
透過したビームに対する各ビームの光路長差は、 となる。
【００１７】ここで、２次元マルチビーム生成光学系２
を射出した各ビームは、両１次元マルチビーム生成光学
系３、４のミラー３ａ、４ａと部分反射ミラー３ｂ、４
ｂを往復した分の光路長差を持つが、課題解決のために
は２次元ビーム群を構成する各ビームの相対的な光路差
が、光源の時間コヒーレンスによって定まるコヒーレン
ス長ＬCよりも長くなるようにする必要がある。これ
は、各ビームの干渉性を小さく抑えるためである。この
とき、図２の２次元マルチビーム生成光学系２によって
これを実現するためには、両１次元マルチビーム生成光
学系３、４で生じる光路長について注意しなければなら
ない。すなわち、図２の方法ではｘ方向１次元マルチビ
ーム生成光学系３で得た１次元ビーム群の各々のビーム
を、さらに、ｙ方向１次元マルチビーム生成光学系４に
よって１次元ビーム群に変換している。
を射出した各ビームは、両１次元マルチビーム生成光学
系３、４のミラー３ａ、４ａと部分反射ミラー３ｂ、４
ｂを往復した分の光路長差を持つが、課題解決のために
は２次元ビーム群を構成する各ビームの相対的な光路差
が、光源の時間コヒーレンスによって定まるコヒーレン
ス長ＬCよりも長くなるようにする必要がある。これ
は、各ビームの干渉性を小さく抑えるためである。この
とき、図２の２次元マルチビーム生成光学系２によって
これを実現するためには、両１次元マルチビーム生成光
学系３、４で生じる光路長について注意しなければなら
ない。すなわち、図２の方法ではｘ方向１次元マルチビ
ーム生成光学系３で得た１次元ビーム群の各々のビーム
を、さらに、ｙ方向１次元マルチビーム生成光学系４に
よって１次元ビーム群に変換している。
【００１８】したがって、２次元のビーム群の相対的光
路差を、常にＬC以上の長さＬとするためには、第１の
方法として、 δx＝Ｌ（≧ＬC） δy＝Ｎδx＝ＮＬ とすれば良い。このとき、ｘ方向１次元マルチビーム生
成光学系３の最初の部分反射ミラーｒ1xと、ｙ方向１次
元マルチビーム生成光学系４の最初の部分反射ミラーｒ
1yとを透過したビームに対する各ビームの光路長差は、 となる。すなわちＮ×Ｍ本のビーム群から選択した任意
の２本のビームの光路長差は、Ｌ（≧ＬC）の整数倍と
なる。なお明らかに、δxがδx＝ＬCのときには、δy≧
Ｎδxであれば良い。またδxがδx＞ＬCのときには、δ
y≧（Ｎ−１）δx＋ＬCであれば良い。
路差を、常にＬC以上の長さＬとするためには、第１の
方法として、 δx＝Ｌ（≧ＬC） δy＝Ｎδx＝ＮＬ とすれば良い。このとき、ｘ方向１次元マルチビーム生
成光学系３の最初の部分反射ミラーｒ1xと、ｙ方向１次
元マルチビーム生成光学系４の最初の部分反射ミラーｒ
1yとを透過したビームに対する各ビームの光路長差は、 となる。すなわちＮ×Ｍ本のビーム群から選択した任意
の２本のビームの光路長差は、Ｌ（≧ＬC）の整数倍と
なる。なお明らかに、δxがδx＝ＬCのときには、δy≧
Ｎδxであれば良い。またδxがδx＞ＬCのときには、δ
y≧（Ｎ−１）δx＋ＬCであれば良い。
【００１９】また第２の方法として、 δy＝Ｌ（≧ＬC） δx＝Ｍδy＝ＭＬ としてもよい。このとき、ｘ方向１次元マルチビーム生
成光学系３の最初の部分反射ミラーｒ1xと、ｙ方向１次
元マルチビーム生成光学系４の最初の部分反射ミラーｒ
1yとを透過したビームに対する各ビームの光路長差は、 となる。すなわちＮ×Ｍ本のビーム群から選択した任意
の２本のビームの光路長差は、Ｌ（≧ＬC）の整数倍と
なる。なお明らかに、δyがδy＝ＬCのときには、δx≧
Ｍδyであれば良い。またδyがδy＞ＬCのときには、δ
x≧（Ｍ−１）δy＋ＬCであれば良い。
成光学系３の最初の部分反射ミラーｒ1xと、ｙ方向１次
元マルチビーム生成光学系４の最初の部分反射ミラーｒ
1yとを透過したビームに対する各ビームの光路長差は、 となる。すなわちＮ×Ｍ本のビーム群から選択した任意
の２本のビームの光路長差は、Ｌ（≧ＬC）の整数倍と
なる。なお明らかに、δyがδy＝ＬCのときには、δx≧
Ｍδyであれば良い。またδyがδy＞ＬCのときには、δ
x≧（Ｍ−１）δy＋ＬCであれば良い。
【００２０】上述した特開昭６３−２１６３３８号公報
や特開平１−２８７９２４号公報にも、２つの１次元マ
ルチビーム生成光学系を用いて、２次元のビーム群を得
る方法の記述があるが、両方の１次元マルチビーム生成
光学系での光路差に関する検討はなされていなかった。
また他方、特開昭６２−２５４８３号公報には、１次元
マルチビーム生成光学系をジグザグにつなぐことによっ
て、２次元ビーム群を得る方法が示されており、この方
法によっても干渉しない２次元ビーム群を得ることがで
きるが、これは原理的には１次元マルチビーム生成光学
系と同じである。従って、例えば１０×１０の２次元ビ
ーム群を得るためには、１００本の１次元ビーム群が必
要となる。これには１００種類の部分反射ミラーが必要
となり、光学系は非常に複雑となる。これに対して１次
元マルチビーム生成光学系を２つ用いる図２の方法によ
れば、両方の１次元マルチビーム生成光学系とも１０種
類ずつの部分反射ミラーで足りるから、コンパクトな光
学系によって互いに干渉しない２次元ビーム群を得るこ
とができるのである。
や特開平１−２８７９２４号公報にも、２つの１次元マ
ルチビーム生成光学系を用いて、２次元のビーム群を得
る方法の記述があるが、両方の１次元マルチビーム生成
光学系での光路差に関する検討はなされていなかった。
また他方、特開昭６２−２５４８３号公報には、１次元
マルチビーム生成光学系をジグザグにつなぐことによっ
て、２次元ビーム群を得る方法が示されており、この方
法によっても干渉しない２次元ビーム群を得ることがで
きるが、これは原理的には１次元マルチビーム生成光学
系と同じである。従って、例えば１０×１０の２次元ビ
ーム群を得るためには、１００本の１次元ビーム群が必
要となる。これには１００種類の部分反射ミラーが必要
となり、光学系は非常に複雑となる。これに対して１次
元マルチビーム生成光学系を２つ用いる図２の方法によ
れば、両方の１次元マルチビーム生成光学系とも１０種
類ずつの部分反射ミラーで足りるから、コンパクトな光
学系によって互いに干渉しない２次元ビーム群を得るこ
とができるのである。
【００２１】こうして相互にインコヒーレントなＮ×Ｍ
個のビーム群が得られるが、個々のビームはガウス強度
分布ムラを持っており、また隣接するビームの間で光強
度は断続している。したがってＮ×Ｍ個のビーム群全体
のコントラストは一様ではない。このコントラストは、
フライアイ・レンズアレーによって均一化されるが、本
発明では、Ｎ×Ｍ個のビーム群を直ちにはフライアイ・
レンズアレーに入射せずに、拡散板を介してフライアイ
・レンズアレーに入射している。
個のビーム群が得られるが、個々のビームはガウス強度
分布ムラを持っており、また隣接するビームの間で光強
度は断続している。したがってＮ×Ｍ個のビーム群全体
のコントラストは一様ではない。このコントラストは、
フライアイ・レンズアレーによって均一化されるが、本
発明では、Ｎ×Ｍ個のビーム群を直ちにはフライアイ・
レンズアレーに入射せずに、拡散板を介してフライアイ
・レンズアレーに入射している。
【００２２】すなわち図１に示すように、２次元マルチ
ビーム光学系２を射出したビーム群は、ビーム縮小光学
系１４によって全体のビーム径を縮小した後に、拡散板
５ａ，５ｂに入射している。この拡散板５ａ，５ｂは１
枚でもよいが、微小間隔を置いた２枚としたほうがよ
い。更にそれらの拡散板５ａ，５ｂのうち少なくとも１
枚を回転することが好ましく、２枚の拡散板５ａ，５ｂ
をビーム群の入射位置において相互に逆方向に移動する
ように回転させることが最も好ましい。Ｎ×Ｍ個のビー
ム群は拡散板５ａ，５ｂによって拡散して、各ビームが
それぞれ後段のフライアイ・レンズアレー７ａのほぼ全
体に拡がっている。したがってフライアイ・レンズアレ
ー７ａの配列は、２次元マルチビーム生成光学系２で生
成するビーム群の配列Ｎ×Ｍとは関係がなく、両者は同
一の配列であっても良いし異なる配列であってもよい。
また拡散板５ａ，５ｂ上のビーム群は後段のフライアイ
・レンズアレー７ａの各要素レンズの出射面にほぼ全面
結像している。前述のビーム縮小光学系１４の縮小倍率
はこの条件を満たすように決める。このようにすること
によって光のロス無く干渉に依って出来る干渉ノイズを
平均化できる。
ビーム光学系２を射出したビーム群は、ビーム縮小光学
系１４によって全体のビーム径を縮小した後に、拡散板
５ａ，５ｂに入射している。この拡散板５ａ，５ｂは１
枚でもよいが、微小間隔を置いた２枚としたほうがよ
い。更にそれらの拡散板５ａ，５ｂのうち少なくとも１
枚を回転することが好ましく、２枚の拡散板５ａ，５ｂ
をビーム群の入射位置において相互に逆方向に移動する
ように回転させることが最も好ましい。Ｎ×Ｍ個のビー
ム群は拡散板５ａ，５ｂによって拡散して、各ビームが
それぞれ後段のフライアイ・レンズアレー７ａのほぼ全
体に拡がっている。したがってフライアイ・レンズアレ
ー７ａの配列は、２次元マルチビーム生成光学系２で生
成するビーム群の配列Ｎ×Ｍとは関係がなく、両者は同
一の配列であっても良いし異なる配列であってもよい。
また拡散板５ａ，５ｂ上のビーム群は後段のフライアイ
・レンズアレー７ａの各要素レンズの出射面にほぼ全面
結像している。前述のビーム縮小光学系１４の縮小倍率
はこの条件を満たすように決める。このようにすること
によって光のロス無く干渉に依って出来る干渉ノイズを
平均化できる。
【００２３】以上のように本発明では、固体レーザ１か
らの単一のビームを、可干渉距離以上の光路差のついた
２次元のビーム群に変換し、各ビームを縮小して回転拡
散板５ａ，５ｂを通してフライアイ・レンズアレー７ａ
に入射させており、これによって、ビームのガウス強度
ムラを低減し、かつ同時にフライアイ・レンズアレー７
ａによって生じていた干渉ノイズを低減することができ
た。すなわちレチクル照度の均一性が格段に向上した。
らの単一のビームを、可干渉距離以上の光路差のついた
２次元のビーム群に変換し、各ビームを縮小して回転拡
散板５ａ，５ｂを通してフライアイ・レンズアレー７ａ
に入射させており、これによって、ビームのガウス強度
ムラを低減し、かつ同時にフライアイ・レンズアレー７
ａによって生じていた干渉ノイズを低減することができ
た。すなわちレチクル照度の均一性が格段に向上した。
【００２４】
【実施例】図１は固体レーザ１を光源とする半導体製造
装置の全体図である。固体レーザ１からのビームはマル
チビーム生成光学系２に入射し、１１×１１の２次元ビ
ーム群に変換される。ビーム群はビーム縮小光学系１４
に入射し、ビーム径が調節されて、それぞれ回転駆動装
置６ａ，６ｂによって回転駆動された回転拡散板５ａ，
５ｂに入射する。後側拡散板５ｂの各点から拡散した光
束は、フィールドレンズ１５によって互いに平行な光束
に変換された後に、第１のフライアイ・レンズアレー７
ａに入射する。第１のフライアイ・レンズアレー７ａを
射出した光束は、第１のコンデンサーレンズ８ａと、ミ
ラー１６を介して、第２のフライアイ・レンズアレー７
ｂに入射する。第２のフライアイ・レンズアレー７ｂを
射出した光束は、第２のコンデンサーレンズ８ｂと、ミ
ラー１７を介して、レチクル２０を照明する。これを照
明光として、レチクル２０上の回路パターンが、投影レ
ンズ２１によってウエハ２２に転写される。
装置の全体図である。固体レーザ１からのビームはマル
チビーム生成光学系２に入射し、１１×１１の２次元ビ
ーム群に変換される。ビーム群はビーム縮小光学系１４
に入射し、ビーム径が調節されて、それぞれ回転駆動装
置６ａ，６ｂによって回転駆動された回転拡散板５ａ，
５ｂに入射する。後側拡散板５ｂの各点から拡散した光
束は、フィールドレンズ１５によって互いに平行な光束
に変換された後に、第１のフライアイ・レンズアレー７
ａに入射する。第１のフライアイ・レンズアレー７ａを
射出した光束は、第１のコンデンサーレンズ８ａと、ミ
ラー１６を介して、第２のフライアイ・レンズアレー７
ｂに入射する。第２のフライアイ・レンズアレー７ｂを
射出した光束は、第２のコンデンサーレンズ８ｂと、ミ
ラー１７を介して、レチクル２０を照明する。これを照
明光として、レチクル２０上の回路パターンが、投影レ
ンズ２１によってウエハ２２に転写される。
【００２５】次に照明系の各部について説明する。固体
レーザ１は半導体レーザ励起ＹＡＧレーザの４倍ないし
は５倍高調波によって、波長２６６ｎｍないしは２１３
ｎｍでパルス発振するものを用いた。パルス長は１０ｎ
ｓ、時間コヒーレンスによる可干渉距離ＬCは１００ｍ
ｍである。レーザ光源１からのレーザ光は、シャッター
１０、１／２波長板１１、ポラライザ１２、ビーム拡大
光学系１３を経て、２次元マルチビーム生成光学系２に
入射する。１／２波長板１１は回転可能に配置されてお
り、１／２波長板１１の光学軸の方位をポラライザ１２
の透過軸方位に対して回転することにより、レーザ光の
光量を調節している。またレーザ光源１からのビーム
は、ビーム拡大光学系１３でビームウエスト直径が３．
４ｍｍとなるように整形してある。なお、ビームウエス
トは次に説明するマルチビーム生成光学系２の最長光路
と最短光路との中央に設定する。
レーザ１は半導体レーザ励起ＹＡＧレーザの４倍ないし
は５倍高調波によって、波長２６６ｎｍないしは２１３
ｎｍでパルス発振するものを用いた。パルス長は１０ｎ
ｓ、時間コヒーレンスによる可干渉距離ＬCは１００ｍ
ｍである。レーザ光源１からのレーザ光は、シャッター
１０、１／２波長板１１、ポラライザ１２、ビーム拡大
光学系１３を経て、２次元マルチビーム生成光学系２に
入射する。１／２波長板１１は回転可能に配置されてお
り、１／２波長板１１の光学軸の方位をポラライザ１２
の透過軸方位に対して回転することにより、レーザ光の
光量を調節している。またレーザ光源１からのビーム
は、ビーム拡大光学系１３でビームウエスト直径が３．
４ｍｍとなるように整形してある。なお、ビームウエス
トは次に説明するマルチビーム生成光学系２の最長光路
と最短光路との中央に設定する。
【００２６】マルチビーム生成光学系２は図２の構造で
ある。但し図２では簡単のため４×４の場合を示した。
２次元のビーム群を得るために、ミラー３ａ，４ａと部
分反射ミラー３ｂ，４ｂのセットを２つ用いている。こ
れをｘ方向１次元マルチビーム生成光学系３、及びｙ方
向１次元マルチビーム生成光学系４と呼ぶことにする。
両１次元マルチビーム生成光学系３、４は、図３に示す
構造である。ミラー３ａ、４ａ、部分反射ミラー３ｂ、
４ｂとも誘電多層ミラーを石英ガラス基板上に成膜して
作成した。ここで、ミラー３ａ、４ａの反射率ｒ0はｒ0
＝ｒ0x＝ｒ0y＝１、各部分反射ミラー３ｂ、４ｂの反射
率は、 ｒ1＝ｒ1x＝ｒ1y＝１０／１１、 ｒ2＝ｒ2x＝ｒ2y＝９／１０、 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥、 ｒn＝ｒnx＝ｒny＝（１１−ｎ）／（１２−ｎ）、 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥、 ｒ11＝ｒ11x＝ｒ11y＝０ （１） となるように設定した。
ある。但し図２では簡単のため４×４の場合を示した。
２次元のビーム群を得るために、ミラー３ａ，４ａと部
分反射ミラー３ｂ，４ｂのセットを２つ用いている。こ
れをｘ方向１次元マルチビーム生成光学系３、及びｙ方
向１次元マルチビーム生成光学系４と呼ぶことにする。
両１次元マルチビーム生成光学系３、４は、図３に示す
構造である。ミラー３ａ、４ａ、部分反射ミラー３ｂ、
４ｂとも誘電多層ミラーを石英ガラス基板上に成膜して
作成した。ここで、ミラー３ａ、４ａの反射率ｒ0はｒ0
＝ｒ0x＝ｒ0y＝１、各部分反射ミラー３ｂ、４ｂの反射
率は、 ｒ1＝ｒ1x＝ｒ1y＝１０／１１、 ｒ2＝ｒ2x＝ｒ2y＝９／１０、 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥、 ｒn＝ｒnx＝ｒny＝（１１−ｎ）／（１２−ｎ）、 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥、 ｒ11＝ｒ11x＝ｒ11y＝０ （１） となるように設定した。
【００２７】このように設定することによって、ｘ方向
にもｙ方向にも１１本の等強度ビーム群が得られる。そ
して、この部分反射ミラー３ｂ、４ｂで両１次元マルチ
ビーム生成光学系３、４を構成することによって、１１
×１１の等強度の２次元ビーム群を得ることができる。
なお、ｒ11（＝０）の面は部分反射ミラーではなく、反
射防止膜となる。またここでは、ミラー３ａ、４ａと部
分反射ミラー３ｂ、４ｂの吸収やミラーの透過ロスはな
いとしたが、これらがある場合にも、ｒ1〜ｒ11を適当
に設定することによって、等強度ビーム群を得ることは
可能である。ここで、ビーム強度に若干の差がある場合
でも本方式によって大きな効果が得られることに変わり
はない。
にもｙ方向にも１１本の等強度ビーム群が得られる。そ
して、この部分反射ミラー３ｂ、４ｂで両１次元マルチ
ビーム生成光学系３、４を構成することによって、１１
×１１の等強度の２次元ビーム群を得ることができる。
なお、ｒ11（＝０）の面は部分反射ミラーではなく、反
射防止膜となる。またここでは、ミラー３ａ、４ａと部
分反射ミラー３ｂ、４ｂの吸収やミラーの透過ロスはな
いとしたが、これらがある場合にも、ｒ1〜ｒ11を適当
に設定することによって、等強度ビーム群を得ることは
可能である。ここで、ビーム強度に若干の差がある場合
でも本方式によって大きな効果が得られることに変わり
はない。
【００２８】次に、両１次元マルチビーム生成光学系
３、４のミラー３ａ、４ａと部分反射ミラー３ｂ、４ｂ
の距離ｄx、ｄyと、ビームの入射角θx、θyの設定につ
いて説明する。これらは、ビーム群の隣のビームとの光
路差δx、δyと間隔ｈx、ｈyと、次の関係にある。 δx＝２ｄx・ｃｏｓθx； δy＝２ｄy・ｃｏｓθy （２） ｈx＝２ｄx・ｓｉｎθx； ｈy＝２ｄy・ｓｉｎθy （３） この関係を用いて、ｘ方向１次元マルチビーム生成光学
系３については、ｄx＝５０．０９ｍｍ、θx＝３．４３
４°とした。このとき、δx＝１００．００ｍｍ、ｈx＝
６．００ｍｍである。δ≧ＬCであるので、ビームごと
の干渉は非常に小さくなっている。ｙ方向１次元マルチ
ビーム生成光学系４については、ｄy＝５５０．０１ｍ
ｍ、θy＝０．３１２５°とした。このとき、δy＝１１
００．００ｍｍ、ｈy＝６．００ｍｍである。
３、４のミラー３ａ、４ａと部分反射ミラー３ｂ、４ｂ
の距離ｄx、ｄyと、ビームの入射角θx、θyの設定につ
いて説明する。これらは、ビーム群の隣のビームとの光
路差δx、δyと間隔ｈx、ｈyと、次の関係にある。 δx＝２ｄx・ｃｏｓθx； δy＝２ｄy・ｃｏｓθy （２） ｈx＝２ｄx・ｓｉｎθx； ｈy＝２ｄy・ｓｉｎθy （３） この関係を用いて、ｘ方向１次元マルチビーム生成光学
系３については、ｄx＝５０．０９ｍｍ、θx＝３．４３
４°とした。このとき、δx＝１００．００ｍｍ、ｈx＝
６．００ｍｍである。δ≧ＬCであるので、ビームごと
の干渉は非常に小さくなっている。ｙ方向１次元マルチ
ビーム生成光学系４については、ｄy＝５５０．０１ｍ
ｍ、θy＝０．３１２５°とした。このとき、δy＝１１
００．００ｍｍ、ｈy＝６．００ｍｍである。
【００２９】すなわち隣接するビーム間の間隔がｘ方向
にもｙ方向にも等しくなるように、ｈ＝ｈx＝ｈyとなる
ようにし、且つｙ方向１次元マルチビーム生成光学系４
の光路差δyは、ｘ方向１次元マルチビーム生成光学系
３の光路差δxのビーム数倍となるように、δy＝１１×
δxとした。このように設定することによって、最終的
に得られる１１×１１のビーム群の光路差は、どの２つ
を比較してもＬC以上となり、その干渉性は非常に低く
なる。
にもｙ方向にも等しくなるように、ｈ＝ｈx＝ｈyとなる
ようにし、且つｙ方向１次元マルチビーム生成光学系４
の光路差δyは、ｘ方向１次元マルチビーム生成光学系
３の光路差δxのビーム数倍となるように、δy＝１１×
δxとした。このように設定することによって、最終的
に得られる１１×１１のビーム群の光路差は、どの２つ
を比較してもＬC以上となり、その干渉性は非常に低く
なる。
【００３０】ここで、前述のビームウエストについて説
明する。ビーム群のうちで最大の光路差は部分反射ミラ
ーで一度も反射しなかったものと、最も多く反射したも
のとの差であり、これは、（Ｎ×Ｍ−１）×δx＝１２
０×１００．１８ｍｍ＝１２ｍとなる。ガウスビームは
伝播とともにビーム径が拡がってゆくが、多重反射させ
ることを考えるとこの拡がりは小さいほどよい。そのた
めには、レーザ１から射出したビームをビーム整形し、
ビームウエストを最大光路差の半分の位置に配置するの
が最適である。ビームウエスト直径を３．４ｍｍとし、
最大光路差の半分の位置に配置したとき、マルチビーム
生成光学系を射出するまでに６ｍ伝播する。ここでのビ
ーム直径を計算すると約３．４５ｍｍとなる。ビーム直
径は０．０５ｍｍ拡がっているが、これは問題とならな
い量である。
明する。ビーム群のうちで最大の光路差は部分反射ミラ
ーで一度も反射しなかったものと、最も多く反射したも
のとの差であり、これは、（Ｎ×Ｍ−１）×δx＝１２
０×１００．１８ｍｍ＝１２ｍとなる。ガウスビームは
伝播とともにビーム径が拡がってゆくが、多重反射させ
ることを考えるとこの拡がりは小さいほどよい。そのた
めには、レーザ１から射出したビームをビーム整形し、
ビームウエストを最大光路差の半分の位置に配置するの
が最適である。ビームウエスト直径を３．４ｍｍとし、
最大光路差の半分の位置に配置したとき、マルチビーム
生成光学系を射出するまでに６ｍ伝播する。ここでのビ
ーム直径を計算すると約３．４５ｍｍとなる。ビーム直
径は０．０５ｍｍ拡がっているが、これは問題とならな
い量である。
【００３１】次にビーム整形について説明する。両フラ
イアイ・レンズアレー７ａ，７ｂの各要素レンズは両凸
レンズで焦点距離は２０ｍｍであり、かつ焦点面は互い
の面の反対面に来ており、すなわち、入射面の後側焦点
位置が射出面にあり、射出面の前側焦点位置が入射面に
あるように形成されている。したがって後側拡散板５ｂ
の各点から拡散した光束は、第１のフライアイ・レンズ
アレー１８の個々の要素レンズの射出面に結像してい
る。第１のフライアイ・レンズアレー７ａの前に置かれ
たフィールドレンズ１５の焦点距離ｆは、後側拡散板５
ｂによるビームの拡がり角をαとして、ｆ＝Ａ／αで与
えられる。ここにＡはフライアイ・レンズアレーの有効
径（５６ｍｍ）である。フライアイ・レンズアレーの各
要素レンズの大きさ（周期）をｄ（４ｍｍ）とすると、
ビーム縮小光学系１４によって拡散板上のマルチビーム
の全体の大きさを２０ｄ／ｆに縮小しておけば、拡散板
５ａ，５ｂ上の光束はムダなく第１のフライアイ・レン
ズアレー７ａの出射面を埋め尽くす。
イアイ・レンズアレー７ａ，７ｂの各要素レンズは両凸
レンズで焦点距離は２０ｍｍであり、かつ焦点面は互い
の面の反対面に来ており、すなわち、入射面の後側焦点
位置が射出面にあり、射出面の前側焦点位置が入射面に
あるように形成されている。したがって後側拡散板５ｂ
の各点から拡散した光束は、第１のフライアイ・レンズ
アレー１８の個々の要素レンズの射出面に結像してい
る。第１のフライアイ・レンズアレー７ａの前に置かれ
たフィールドレンズ１５の焦点距離ｆは、後側拡散板５
ｂによるビームの拡がり角をαとして、ｆ＝Ａ／αで与
えられる。ここにＡはフライアイ・レンズアレーの有効
径（５６ｍｍ）である。フライアイ・レンズアレーの各
要素レンズの大きさ（周期）をｄ（４ｍｍ）とすると、
ビーム縮小光学系１４によって拡散板上のマルチビーム
の全体の大きさを２０ｄ／ｆに縮小しておけば、拡散板
５ａ，５ｂ上の光束はムダなく第１のフライアイ・レン
ズアレー７ａの出射面を埋め尽くす。
【００３２】次にフライアイ・レンズアレー７ａ，７ｂ
以降の光学系を説明する。両フライアイ・レンズアレー
７ａ，７ｂはいずれも１０×１０要素で、周期ＰFEは２
次元のどちらの方向についても４ｍｍである。よって、
フライアイ・レンズアレー８の有効径は５６ｍｍ（４０
ｍｍ正方形の対角線）である。両コンデンサーレンズ８
ａ，８ｂの焦点距離ｆCは、いずれも２００ｍｍであ
る。ミラー１６，１７は誘電多層ミラーである。両フラ
イアイ・レンズアレー７ａ，７ｂから、レチクル２０ま
での等価光学系は図１に示す通りである。なお、両コン
デンサーレンズ８ａ，８ｂはフーリエ変換レンズとな
り、かつ、各フライアイ・レンズ要素とコンデンサーレ
ンズ８ａ，８ｂによる合成レンズ系の収差を低く抑える
ように設計してある。
以降の光学系を説明する。両フライアイ・レンズアレー
７ａ，７ｂはいずれも１０×１０要素で、周期ＰFEは２
次元のどちらの方向についても４ｍｍである。よって、
フライアイ・レンズアレー８の有効径は５６ｍｍ（４０
ｍｍ正方形の対角線）である。両コンデンサーレンズ８
ａ，８ｂの焦点距離ｆCは、いずれも２００ｍｍであ
る。ミラー１６，１７は誘電多層ミラーである。両フラ
イアイ・レンズアレー７ａ，７ｂから、レチクル２０ま
での等価光学系は図１に示す通りである。なお、両コン
デンサーレンズ８ａ，８ｂはフーリエ変換レンズとな
り、かつ、各フライアイ・レンズ要素とコンデンサーレ
ンズ８ａ，８ｂによる合成レンズ系の収差を低く抑える
ように設計してある。
【００３３】以上の照明光学系を用い、回転拡散板５
ａ，５ｂを十分な速度で回転することによって、１回の
露光を５００パルスとしたところ、露光強度ムラ数％以
下の良好なパターン転写を行なうことができた。ここ
で、より均一な露光を行なうためには、図１のミラー１
６，１７の角度をパルスごとに変化させるという方法も
考えられる。このようにすることによって、残存干渉ノ
イズを平均化することができる。また、強度減衰素子
（図示せず）によってレーザビームの強度を低くした後
に２次元マルチビーム生成光学系２に入射することによ
って、１露光に必要なパルス数を５００よりも大きくす
ることも考えられる。このようにすれば、より多くの平
均化を行なうことができ、残存干渉ノイズをより平均化
できる。また、ミラー１６，１７の角度変化を行なわな
い場合でもパルス性に伴うノイズを低減することができ
る。
ａ，５ｂを十分な速度で回転することによって、１回の
露光を５００パルスとしたところ、露光強度ムラ数％以
下の良好なパターン転写を行なうことができた。ここ
で、より均一な露光を行なうためには、図１のミラー１
６，１７の角度をパルスごとに変化させるという方法も
考えられる。このようにすることによって、残存干渉ノ
イズを平均化することができる。また、強度減衰素子
（図示せず）によってレーザビームの強度を低くした後
に２次元マルチビーム生成光学系２に入射することによ
って、１露光に必要なパルス数を５００よりも大きくす
ることも考えられる。このようにすれば、より多くの平
均化を行なうことができ、残存干渉ノイズをより平均化
できる。また、ミラー１６，１７の角度変化を行なわな
い場合でもパルス性に伴うノイズを低減することができ
る。
【００３４】
【発明の効果】本発明により、レチクル上に生じていた
レーザビームによるガウス強度ムラと、フライアイ・レ
ンズアレーによる干渉ノイズとを低減することができ
た。すなわち、レチクル上の照度均一性が向上し、固体
レーザを光源とした半導体製造装置のパターン転写精度
が格段に向上した。
レーザビームによるガウス強度ムラと、フライアイ・レ
ンズアレーによる干渉ノイズとを低減することができ
た。すなわち、レチクル上の照度均一性が向上し、固体
レーザを光源とした半導体製造装置のパターン転写精度
が格段に向上した。
【図１】本発明の一実施例を示す概略図
【図２】該実施例の２次元マルチビーム生成光学系を示
す概略図
す概略図
【図３】ｘ方向１次元マルチビーム生成光学系を示す概
略図
略図
【図４】従来技術を示す概略図
１…固体レーザ ２…２次元マルチビ
ーム生成光学系 ３…ｘ方向１次元マルチビーム生成光学系 ４…ｙ方向１次元マルチビーム生成光学系 ３ａ、４ａ…ミラー ３ｂ、４ｂ…部分反
射ミラー ５ａ，５ｂ…拡散板 ６ａ，６ｂ…回転駆
動装置 ７ａ，７ｂ…フライアイ・レンズアレー ８ａ，８ｂ…コンデンサーレンズ １０…シャッター １１…１／２波長板 １２…ポラライザ １３…ビーム拡大光
学系 １４…ビーム縮小光学系 １５…フィールドレ
ンズ １６，１７…ミラー ２０…レチクル ２１…投影レンズ ２２…ウエハ
ーム生成光学系 ３…ｘ方向１次元マルチビーム生成光学系 ４…ｙ方向１次元マルチビーム生成光学系 ３ａ、４ａ…ミラー ３ｂ、４ｂ…部分反
射ミラー ５ａ，５ｂ…拡散板 ６ａ，６ｂ…回転駆
動装置 ７ａ，７ｂ…フライアイ・レンズアレー ８ａ，８ｂ…コンデンサーレンズ １０…シャッター １１…１／２波長板 １２…ポラライザ １３…ビーム拡大光
学系 １４…ビーム縮小光学系 １５…フィールドレ
ンズ １６，１７…ミラー ２０…レチクル ２１…投影レンズ ２２…ウエハ
Claims (8)
- 【請求項１】レーザ光源から射出した１本のビームを行
方向に平行なＮ本のビーム群に変換する第１の１次元マ
ルチビーム生成光学系と、前記Ｎ本のビーム群の各々の
ビームをそれぞれ列方向に平行なＭ本のビーム群に変換
する第２の１次元マルチビーム生成光学系とからなる２
次元マルチビーム生成光学系によって、全体としてＮ×
Ｍ本の２次元ビーム群を生成し、 該Ｎ×Ｍ本の２次元ビーム群を、フライアイ・レンズア
レー、コンデンサレンズ、及びレチクルの順に入射した
半導体製造装置の照明光学系において、 前記Ｎ×Ｍ本のビーム群から選択した任意の２本のビー
ムの光路長差が、前記レーザ光源の時間コヒーレンスに
よって定まるコヒーレンス長以上となるように、前記２
次元マルチビーム生成光学系を形成し、 前記２次元ビーム群を、１又は複数枚の拡散板を介して
前記フライアイ・レンズアレーに入射したことを特徴と
する半導体製造装置の照明光学系。 - 【請求項２】前記行方向に平行なＮ本のビーム群のう
ち、行方向に隣接する２本のビームの光路長差が、前記
レーザ光源の時間コヒーレンスによって定まるコヒーレ
ンス長以上となるように、前記第１の１次元マルチビー
ム生成光学系を形成し、 前記列方向に平行なＭ本のビーム群のうち、列方向に隣
接する２本のビームの光路長差が、前記レーザ光源の時
間コヒーレンスによって定まるコヒーレンス長のＮ倍以
上となるように、前記第２の１次元マルチビーム生成光
学系を形成した、請求項１記載の半導体製造装置の照明
光学系。 - 【請求項３】前記列方向に平行なＭ本のビーム群のう
ち、列方向に隣接する２本のビームの光路長差が、前記
レーザ光源の時間コヒーレンスによって定まるコヒーレ
ンス長以上となるように、前記第２の１次元マルチビー
ム生成光学系を形成し、 前記行方向に平行なＮ本のビーム群のうち、行方向に隣
接する２本のビームの光路長差が、前記レーザ光源の時
間コヒーレンスによって定まるコヒーレンス長のＭ倍以
上となるように、前記第１の１次元マルチビーム生成光
学系を形成した、請求項１記載の半導体製造装置の照明
光学系。 - 【請求項４】前記２次元ビーム群のビーム径を縮小した
後に、前記１又は複数枚の拡散板に入射した、請求項
１、２又は３記載の半導体製造装置の照明光学系。 - 【請求項５】前記１又は複数枚の拡散板の各点から拡散
する光束が、前記フライアイ・レンズアレーの入射面の
ほぼ全体に広がるように形成した、請求項１、２、３又
は４記載の半導体製造装置の照明光学系。 - 【請求項６】前記１又は複数枚の拡散板の各点の像が、
前記フライアイ・レンズアレーの射出面又はその近傍に
結像するように形成した、請求項１、２、３、４又は５
記載の半導体製造装置の照明光学系。 - 【請求項７】前記拡散板のうち少なくとも１枚の拡散板
は回転可能である、請求項１、２、３、４、５又は６記
載の半導体製造装置の照明光学系。 - 【請求項８】前記２次元ビーム群の入射位置において、
拡散面が相互に逆方向に移動するように回転する２枚の
拡散板を用いた、請求項７記載の半導体製造装置の照明
光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8294443A JPH10125585A (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | 半導体製造装置の照明光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8294443A JPH10125585A (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | 半導体製造装置の照明光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10125585A true JPH10125585A (ja) | 1998-05-15 |
Family
ID=17807850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8294443A Pending JPH10125585A (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | 半導体製造装置の照明光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10125585A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001127003A (ja) * | 1999-08-13 | 2001-05-11 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザ照射装置 |
| JP2003510646A (ja) * | 1999-09-29 | 2003-03-18 | カール ツァイス イエナ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 主に半導体の製造に用いられる検査用顕微鏡 |
| US6535273B1 (en) * | 1998-07-02 | 2003-03-18 | Carl-Zeiss-Stiftung | Microlithographic illumination system with depolarizer |
| KR20140141647A (ko) * | 2012-03-09 | 2014-12-10 | 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 | Euv 투영 리소그래피용 조명 옵틱스 및 이러한 조명 옵틱스를 갖는 광학 시스템 |
| US20220317041A1 (en) * | 2021-04-01 | 2022-10-06 | Corning Incorporated | Light source intensity control systems and methods for improved light scattering polarimetry measurements |
-
1996
- 1996-10-15 JP JP8294443A patent/JPH10125585A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6535273B1 (en) * | 1998-07-02 | 2003-03-18 | Carl-Zeiss-Stiftung | Microlithographic illumination system with depolarizer |
| JP2001127003A (ja) * | 1999-08-13 | 2001-05-11 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザ照射装置 |
| JP2003510646A (ja) * | 1999-09-29 | 2003-03-18 | カール ツァイス イエナ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 主に半導体の製造に用いられる検査用顕微鏡 |
| KR20140141647A (ko) * | 2012-03-09 | 2014-12-10 | 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 | Euv 투영 리소그래피용 조명 옵틱스 및 이러한 조명 옵틱스를 갖는 광학 시스템 |
| JP2015511064A (ja) * | 2012-03-09 | 2015-04-13 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | Ｅｕｖ投影リソグラフィのための照明光学ユニット及びそのような照明光学ユニットを含む光学系 |
| US9645501B2 (en) | 2012-03-09 | 2017-05-09 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Illumination optical unit for EUV projection lithography, and optical system comprising such an illumination optical unit |
| US20220317041A1 (en) * | 2021-04-01 | 2022-10-06 | Corning Incorporated | Light source intensity control systems and methods for improved light scattering polarimetry measurements |
| US11860090B2 (en) * | 2021-04-01 | 2024-01-02 | Corning Incorporated | Light source intensity control systems and methods for improved light scattering polarimetry measurements |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5153773A (en) | Illumination device including amplitude-division and beam movements | |
| US4974919A (en) | Illuminating device | |
| JP3627762B2 (ja) | マイクロリソグラフィのための照射光源と照射方法 | |
| KR100554260B1 (ko) | 포토리소그래피 기법에서 사용하는 혼성 (ｈｙｂｒｉｄ) 조명 장치 | |
| JP3338028B2 (ja) | 走査式マイクロ・リソグラフィー・システム用の照明設計 | |
| KR101680620B1 (ko) | 조명 광학 장치, 노광 장치, 조명 방법, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법 | |
| US6238063B1 (en) | Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus | |
| US7372048B2 (en) | Source multiplexing in lithography | |
| JPH01287924A (ja) | コヒーレント制御露光装置 | |
| JP2007150295A (ja) | ラスタ要素を有する光学装置、及びこの光学装置を有する照射システム | |
| US10871717B2 (en) | Optical system for a projection exposure apparatus | |
| US9477025B2 (en) | EUV light source for generating a used output beam for a projection exposure apparatus | |
| JP2000277421A (ja) | 照明装置 | |
| TWI627509B (zh) | 用於投影曝光設備以產生合用的輸出光束的ｅｕｖ光源 | |
| JPH10125585A (ja) | 半導体製造装置の照明光学系 | |
| JP2590530B2 (ja) | 光学装置 | |
| JP4413528B2 (ja) | レーザ照射装置 | |
| US6858853B2 (en) | Illumination system particularly for microlithography | |
| JPS63114186A (ja) | 照明装置 | |
| JP2765162B2 (ja) | 照明装置 | |
| JP2770984B2 (ja) | 照明装置，投影露光装置及び素子製造方法 | |
| JP2002057098A (ja) | 照明光学装置，該照明光学装置を備えた露光装置，及びマイクロデバイスの製造方法 | |
| JPH04250455A (ja) | 円弧照明装置 | |
| USRE41667E1 (en) | Illumination system particularly for microlithography | |
| US20100277707A1 (en) | Illumination optics for a microlithographic projection exposure apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050401 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070130 |
|
| RD05 | Notification of revocation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425 Effective date: 20070202 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070612 |