(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光源からの光をフライアイレンズを通してマスクに照射し、該マスクのパターンを投影光学系を介してウエハに投影し露光するスキャン式露光装置であって、
前記フライアイレンズを、平面視形状が長方形の平凹レンズを互いに密接して二次元的に配列することにより構成し、該フライアイレンズにより前記マスク上に、パターン形成に必要な略長方形の照射領域を形成する、
ことを特徴とするスキャン式露光装置。
【請求項２】
前記フライアイレンズと前記マスク間にコンデンサレンズが配置され、該コンデンサレンズは、前記ウエハの露光に必要な領域が最小限含まれる略長形状に形成されている請求項１記載の半導体露光装置。
【請求項３】
前記フライアイレンズの焦点をコンデンサレンズの光入射側の焦点に一致させさたことを特徴とする請求項１または２記載のスキャン式露光装置。
【請求項４】
露光用光源としてエキシマレーザ光源を用い、該エキシマレーザ光源から振動ミラーを通して入射される光をビームエキスパンダにより平行光にして前記フライアイレンズに入射させることを特徴とする請求項１、２または３記載のスキャン式露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スキャン式露光装置に関し、詳しくは、半導体リソグラフィ工程において、スキャン露光のための照明光学系を改良したスキャン露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体リソグラフィ工程において、ウエハに対する露光光を横長に拡大する方法にスキャン露光がある。
図７および図８は、半導体のリソグラフィ工程に使用される一般的なスキャン式露光装置の例を示している。
図７および図８において、符号１は光源、４はフライアイレンズ、１１はマスキングブレード、５はコンデンサレンズ、６はマスク（レチクル）、７は投影光学系、８はウエハである。
【０００３】
フライアイレンズ４は、一般に球面レンズを組み合わせたものが使用されている。
マスク６およびウエハ８は駆動装置（図示せず）により矢印の方向に走査されるようになっている。
光源１からの光はフライアイレンズ４で拡散され、マスキングブレード１１のスリット１１ａにより、コンデンサレンズ５への入射光を制限して細長い楕円形状９にし、かつ、この入射光をコンデンサレンズ５で平行光にしてマスク６上にパターン露光に必要な長楕円形の照射領域１０を形成し、この照明光束でマスク６のパターンを投影光学系８を通してウエハ８に投影する。
このようにスリット１１ａを通すことにより、露光装置光学系としての性能保証領域が、スリットの領域に限られ、ディストーションや像面等の収差をより低減できるという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来のスキャン式露光装置では、マスク６上に長楕円形の照射領域１０を形成するためにマスキングブレード１１のスリット１１ａを用いているため、スキャン露光には光源１からの光の一部しか利用されず、露光量が減少し、スループットの低下をもたらしている。
また、照明系に図示のような円形のコンデンサレンズ５を用いた場合、実際に露光に使用される楕円形状９の部分以外が無駄になっている。
しかもコンデンサレンズ５の素材である硝材に高価な石英や蛍石を使用した場合、コストアップになる。
本発明は上述の点に着目してなされたもので、マスキングブレードなしでマスク上にパターン形成に必要な分だけの略長方形の照射領域を形成でき、露光光の無駄をなくすと共に、ウエハ上での照度が増加し、露光時間の短縮ができるスキャン式露光装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、露光光源からの光をフライアイレンズを通してマスクに照射し、該マスクのパターンを投影光学系を介してウエハに投影し露光するスキャン式露光装置であって、前記フライアイレンズを、平面視形状が長方形の平凹レンズを互いに密接して二次元的に配列することにより構成し、該フライアイレンズにより前記マスク上に、パターン形成に必要な略長方形の照射領域を形成することを特徴とする。
本発明はまた、前記フライアイレンズと前記マスク間にコンデンサレンズが配置され、該コンデンサレンズは、前記ウエハの露光に必要な領域が最小限含まれる略長形状に形成したものである。
本発明はまた、前記フライアイレンズの焦点をコンデンサレンズの光入射側の焦点に一致させさたことを特徴とする。
本発明はまた、露光用光源としてエキシマレーザ光源を用い、該エキシマレーザ光源から振動ミラーを通して入射される光をビームエキスパンダにより平行光にして前記フライアイレンズに入射させることを特徴とする。
【０００６】
本発明では、フライアイレンズからの光は、スリットを通すことなく直接コンデンサレンズに照射される。
フライアイレンズは断面長方形の平凹レンズを二次元的の配列したものであるから、フライアイレンズからの出射光は横長の細長い楕円状光束となり、露光に必要な領域だけに光を集めることができ、ウエハ上での単位面積当たりの光量が増加し、マスクパターンの露光時間が短縮される。
また、コンデンサレンズは、マスク上の照射領域と同じ程度の広さがあればよいので、コンデンサレンズの成形硝材を節減し得る。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
図１および図２において、図７および図８と同一の構成要素及び機能のものには同一符号を付して述べると、１は光源、１４はフライアイレンズ、１５はコンデンサレンズで、フライアイレンズ１４の出射光はコンデンサレンズ１５に直接入射され、従来のマスキングブレード１１は用いていない。
フライアイレンズ１４は、図３および図４に示すように平面視形状が長方形の平凹レンズＬを複数個互いに密接して二次元的に配列することにより構成されるものであり、その凹部側をコンデンサレンズ１５に向けて配置している。
【０００８】
コンデンサレンズ１５は、図１に示すように、略長形状の形成されている。
ここに、略長形状とは、細長い略長方形状、細長い略楕円形状、またはこの両者を組み合わせた形状のいずれであってもよい。
また、６はマスク、７は投影光学系、８はウエハである。
光源１からの光はフライアイレンズ１４に入射され、フライアイレンズ１４からコンデンサレンズ１５に入射される。
フライアイレンズ１４は平面視形状が長方形の平凹レンズＬを複数個互いに密接して二次元的に配列することにより構成されるものであるから、従来の球面レンズや凸レンズに比して光の発散角が小さくなり、しかも長方形であるから出射光も横長の細長い楕円形状１６の光束となる（図１参照）。
このように、フライアイレンズ１４からの出射光は、細長い楕円形状１６であるので、略長形状のコンデンサレンズ１５からはみ出すことがなく、全光束がコンデンサレンズ１５に入射される。
【０００９】
図６に示すように、光軸上におけるフライアイレンズ１４の焦点Ｆ４は、コンデンサレンズ１５の入射側の焦点Ｆ５と一致しており、これにより、コンデンサレンズ１５からの出射光でマスク６上に略長方形の照射領域１０を形成することができる。
また、コンデンサレンズ１５の出射側の焦点Ｆ５の位置にマスク６を配置すると、照射領域１０をより均一に照射することができる。
【００１０】
フライアイレンズ５からの出射光が、この略長方形の照射領域１０に近い領域となるように、フライアイレンズ５のコンデンサレンズ４からの距離を調整する（この状態で、Ｆ４とＦ５が一致している）。
マスク６の照射領域１０内のパターンが投影光学系７を介してウエハ８の長方形の露光領域１２内に投影され、露光される。
マスク６およびウエハ８は駆動装置（図示せず）により矢印の方向に走査されるようになっている。
【００１１】
図５は、光源１としてエキシマレーザを使用したスキャン式露光装置の実施の形態を示すものである。
２はレーザの干渉を防ぐための振動ミラー、３はビームエキスパンダであって、エキシマレーザ光源１から出射されたレーザビームは、ビームエキスパンダ３で平行光に変換され、フライアイレンズ１４に入射される。
スキャン式露光装置は図５に示す構成のものに限定されず、例えば、光源はエキシマレーザ光源のほか、ＹＡＧレーザ、アルゴンレーザでもよく、あるいはＨｇランプ等の紫外線光源でもよい。
本発明のスキャン式露光装置は、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイスのほか、ＣＣＤ等の撮像デバイス、液晶パネル（ＬＣＤ）、磁気ヘッド等の各種デバイスにも使用される。
【００１２】
以上のように、本実施の形態のスキャン式露光装置では、平面視形状が長方形の平凹レンズＬを複数個互いに密接して二次元的に配列することにより構成したフライアイレンズ１４を使用することにより、光の発散角を小さくすることができ、フライアイレンズ１４からの出射光は細長い楕円状光束となり、露光に必要な領域だけに光を集めることができる。
したがって、ウエハ８上での単位面積当たりの光量が増加し、マスクパターンの露光時間が短縮される。
また、フライアイレンズ１４を構成する平凹レンズＬの焦点とコンデンサレンズ１５の焦点を合致させることにより、マスク６上の照射領域に均一に照射することができる。
また、コンデンサレンズ１５は、マスク６上の照射領域と同じ程度の広さがあればよいので、コンデンサレンズ１５の成形硝材を節減することができる。
特に、今後遠赤外線領域で高価な石英または蛍石等の硝材を使用することが予想され、コスト低減の効果は大きい。
【００１３】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明によれば、露光光源からの光をフライアイレンズを通してマスクに照射し、該マスクのパターンを投影光学系を介してウエハに投影し露光するスキャン式露光装置において、前記フライアイレンズを、平面視形状が長方形の平凹レンズを互いに密接して二次元的に配列することにより構成し、該フライアイレンズにより前記マスク上に、パターン形成に必要な略長方形の照射領域を形成したので、フライアイレンズの光の発散角を小さくすることができ、フライアイレンズからの出射光は細長い楕円状光束となり、露光に必要な領域だけに光を集めることができ、ウエハ上での単位面積当たりの光量が増加し、マスクパターンの露光時間を短縮できる。
また本発明によれば、前記フライアイレンズと前記マスク間に配置されたコンデンサレンズを、前記ウエハの露光に必要な領域が最小限含まれる略長形状に形成したので、コンデンサレンズ１５の成形硝材を節減することができる。
さらに本発明によれば、マスキングプレートを使用しないため、光源の光を無駄なく有効に利用することができ、露光量の無駄をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスキャン式露光装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１の要部の説明図である。
【図３】フライアイレンズの平面図である。
【図４】フライアイレンズの平凹レンズを示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線断面である。
【図５】本発明のスキャン式露光装置の一実施の形態を示す概略側面図である。
【図６】図６の要部を拡大して示す側面図である。
【図７】従来のスキャン式露光装置の概略構成を示す斜視図である。
【図８】図７の要部の説明図である。
【符号の説明】
１  光源（エキシマレーザ）
２  振動ミラー
３  ビームエキスパンダ
６  マスク
８  ウエハ
１０  照射領域
１４  フライアイレンズ
１５  コンデンサレンズ
Ｌ  平凹レンズ
Ｆ４  フライアイレンズの焦点
Ｆ５  コンデンサレンズの焦点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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