(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレンスの異方性を有する光を供給する光源と、該光源によって供給された光束が入射するオプティカルインテグレータとを有し、該オプティカルインテグレータによって形成された複数の２次光源からの光束を用いてマスクを照明し、該マスクのパターンを基板に露光転写する露光装置において、
前記マスクと基板とを同期させながら走査する手段を有し、
前記オプティカルインテグレータは、入射側開口が前記マスクと共役に配置された複数の素子レンズを有し、該素子レンズの開口は、前記オプティカルインテグレータに入射する光束のコヒーレンスの高い第１の方向の寸法の方が、該第１の方向に比してコヒーレンスの低い第２の方向の寸法よりも大きく、
前記マスクと基板の走査方向は、前記第２の方向と等しいことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
請求項１記載の露光装置を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は照明光学系に関し、特に、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイス、ＣＣＤ等の撮像デバイス、磁気ヘッド等のデバイスを製造する露光装置に好適に用いられる照明光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より半導体素子をフォトリソグラフィー技術を用いて製造する際に、フォトマスク（マスク）の転写パターンを投影光学系を介してフォトレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、単に基板）上に露光転写する投影露光装置が使用されている。近年、半導体素子の高集積化、微細化に応じて投影光学系の解像度の向上が求められている。
【０００３】
この高解像度化に応えるために、エキシマレーザのようなパルスレーザが遠紫外領域の光源として投影露光装置に使用されてきている。
【０００４】
一方、エキシマレーザ等のコヒーレント光源からの光束でマスクを照明する場合、干渉縞に起因した照度分布の不均一性が生じ、露光精度に悪影響を与えるという問題が生じる。これを避けるため、従来はハエノ目レンズ等のオプティカルインテグレータに入射する光束の入射位置をずらし、干渉縞の位相を変えながら複数パルスで露光を行い、干渉縞に起因した照度分布の不均一性が露光精度に影響を与えないようしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような方法では、例えば振動ミラーによりオプティカルインテグレータに入射する光束の入射位置をずらす場合のように、光束の入射位置をずらすための部材を駆動する手段が必要であり、複雑な装置構成となっていた。
【０００６】
本発明は、上述した問題を解決し、物体を均一に照明することのできる照明光学系を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面としての露光装置は、コヒーレンスの異方性を有する光を供給する光源と、該光源によって供給された光束が入射するオプティカルインテグレータとを有し、該オプティカルインテグレータによって形成された複数の２次光源からの光束を用いてマスクを照明し、該マスクのパターンを基板に露光転写する露光装置において、前記マスクと基板とを同期させながら走査する手段を有し、前記オプティカルインテグレータは、入射側開口が前記マスクと共役に配置された複数の素子レンズを有し、該素子レンズの開口は、前記オプティカルインテグレータに入射する光束のコヒーレンスの高い第１の方向の寸法の方が、該第１の方向に比してコヒーレンスの低い第２の方向の寸法よりも大きく、前記マスクと基板の走査方向は、前記第２の方向と等しいことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いてデバイスを製造することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の照明光学系を有する投影露光装置の要部概略図である。
【００１１】
エキシマレーザ等の光源１を出射したコヒーレンスの異方性を有する光束は、ビーム整形光学系２で所望の光束形状に変形され、オプティカルインテグレータであるハエノ目レンズ３、コンデンサーレンズ４に入射する。コンデンサーレンズ４を通過した光束は、絞り５により所望の照明領域形状となり、光学系６、マスク７、投影光学系８を介して感光性の材料が塗布された基板９を照射する。これによりマスク７に形成されたパターンが、基板９に露光転写される。なお、絞り５、マスク７、基板９は光学的に共役な位置に配置されている。
【００１２】
ハエノ目レンズ３を光源１側から見た図を図２に示す。
【００１３】
ハエノ目レンズ３を構成する素子レンズは、図２に示すように、入射光束のコヒーレンスの高い方向と平行な辺が、それと直交するコヒーレンスの低い方向の辺よりも長い長方形の開口をしている。これらの辺の長さは、光束のコヒーレンスにより決定されるもので、シミュレーションや実測などにより求められた最も均一な照度分布が得られる形状に決定されている。
【００１４】
本実施形態におけるビーム整形光学系２からマスク７までの詳細図を図３、図４に示す。図３は入射光束のコヒーレンスの高い方向と平行な面での断面図であり、図４はコヒーレンスの低い方向と平行な面での断面図である。
【００１５】
前述したようにハエノ目レンズ３の素子レンズの開口の寸法比が、コヒーレンスの高い方向と低い方向によって異なるので、図３、４に示すように各素子レンズより出射する光束の出射角が、コヒーレンスの高い方向と低い方向によって異なる。したがって、コンデンサーレンズ４を経て絞り５面上に到達する光束の照明領域は異なるが、絞り５によって規定される所定の形状の照明領域でマスク７を照明することができる。
【００１６】
ハエノ目レンズの他の例を図５に示す。この例のように、素子レンズの開口は、入射光束のコヒーレンスの高い方向に長軸を、コヒーレンスの低い方向に短軸を有する楕円形状でもよい。また、図２、図５以外の形状でも、コヒーレンスの低い方向よりもコヒーレンスの高い方向が長い開口形状であれば、本発明の効果は期待できる。
【００１７】
このように本発明は、コヒーレンスの高い方向のハエノ目レンズの開口寸法を低い方向に比して長くすることにより、コヒーレンスの高い方向の空間的コヒーレンシィを低下させ、マスク７を均一に照明することができる。
【００１８】
図６は、本発明の他の実施形態を示した図であり、走査型露光装置の要部概略図である。
【００１９】
先の実施例との違いは、マスク及び基板を同期走査させるためのマスク走査手段１０、基板走査手段１１を有していることである。また、ハエノ目レンズ３の素子レンズの入射側開口はマスク７と共役に配置されている。
【００２０】
本実施形態におけるビーム整形光学系２からマスク７までの詳細図を図７、図８に示す。図７は入射光束のコヒーレンスの高い方向と平行な面での断面図であり、図８はコヒーレンスの低い方向と平行な面での断面図である。
【００２１】
本実施形態では、ハエノ目レンズ３を構成する素子レンズの入射側開口がマスク７と共役、したがって絞り５とも共役な位置に配置されているので、絞り５面上に投影される光束の形状は、素子レンズの入射側開口形状と相似の形状となる。
【００２２】
一般に走査型露光装置では、走査方向が非走査方向よりも短い長方形の照明領域を形成し、マスク７、基板９を同期走査して、照明領域よりも広い露光領域に対して露光を行う。本実施形態においても、素子レンズの開口は先の実施形態と同様に様々な形状が採用されうるが、図２に示したように、素子レンズの開口形状が長方形である場合には、絞り５面上の光束の形状が前述したように素子レンズの開口と相似な長方形であるので、その短辺方向をマスク７、基板９の走査方向とするよう構成すれば、絞り５で照明領域を形成するために遮光する光束が少なくてすみ光利用効率がよい。
【００２３】
次に、本発明の露光装置を利用した半導体素子の製造方法について説明する。
【００２４】
図９は半導体素子（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネルやＣＣＤ）の製造フローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体素子の回路設計を行う。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（マスク７）を製作する。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（基板９）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、上記用意したマスクとウエハとを用いて、リソグラフィー技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウエハを用いて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。ステップ６（検査）ではステップ５で作成された半導体素子の動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体素子が完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００２５】
図１０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（基板９）の表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハの表面に絶縁膜を形成する。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）ではウエハにレジスト（感材）を塗布する。ステップ１６（露光）では上記露光装置によってマスク（マスク７）の回路パターンの像でウエハを露光する。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）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらステップを繰り返し行うことによりウエハ上に回路パターンが形成される。
【００２６】
このような製造方法を用いれば、従来は難しかった高集積度の半導体素子を製造することが可能になる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、物体を均一に照明することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の照明光学系を有する投影露光装置の要部概略図である。
【図２】ハエノ目レンズを光源側から見た図である。
【図３】図１の投影露光装置において、ビーム整形光学系からマスクまでのコヒーレンスの高い方向と平行な面での断面詳細図である。
【図４】図１の投影露光装置において、ビーム整形光学系からマスクまでのコヒーレンスの低い方向と平行な面での断面詳細図である。
【図５】他の例のハエノ目レンズを光源側から見た図である。
【図６】本発明の照明光学系を有する走査型露光装置の要部概略図である。
【図７】図６の走査型露光装置において、ビーム整形光学系からマスクまでのコヒーレンスの高い方向と平行な面での断面詳細図である。
【図８】図６の走査型露光装置において、ビーム整形光学系からマスクまでのコヒーレンスの低い方向と平行な面での断面詳細図である。
【図９】半導体素子の製造工程を示す図である。
【図１０】図９の工程中のウエハプロセスの詳細を示す図である。
【符号の説明】
１  光源
２  ビーム整形光学系
３  ハエノ目レンズ
４  コンデンサーレンズ
５  絞り
６  光学系
７  マスク
８  投影光学系
９  基板
１０  マスク走査手段
１１  基板走査手段
【図１】
0003796294.tif 000002
【図２】
0003796294.tif 000003
【図３】
0003796294.tif 000004
【図４】
0003796294.tif 000005
【図５】
0003796294.tif 000006
【図６】
0003796294.tif 000007
【図７】
0003796294.tif 000008
【図８】
0003796294.tif 000009
【図９】
0003796294.tif 000010
【図１０】
0003796294.tif 000011