JPS63193130A - 光量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光学的な手段により照明用光量や露光用光量を
制御する光量制御装置に関し、特に半導体製造装置にお
いてレーザーからの光束を用いてレチクルやウニ八等を
照明し露光する際に好適な光量制御装置に関するもので
ある。

（従来の技術） 最近の半導体技術は電子回路の高集積化、微細化の一途
を辿り、光学的な露光方式も高解像力のレンズの開発等
でますますその領域を拡げつつある。このような半導体
製造における露光装置において、マスク又はレチクルの
回転パターンをウニ八面上に転写、焼付ける場合には、
ウニ八面上に焼付けられる回路パターンの解像線巾は光
源の波長に比例するため、近年ではりソグラフィの光源
として紫外線用ではＨｇランプを、またディープ紫外線
用では超高圧Ｘｅ−Ｈｇを使用している。

しかし、かかる光ではレジスト感度が弱く、このため長
い露光時間を必要とし、作業性に乏しかった。

一方、近年エキシマ（ｅｘｃｉｍｅｒ）レーザーという
高出力の遠紫外領域を発振波長とする光源が各方面で使
用されている。このエキシマレーザ−は高輝度性、単色
性そして可干渉距離が短いことから半導体製造の際の露
光装置には大変有効である。

このエキシマレーザ−の励起方式は放電励起方式である
のでエキシマレーザ−を回路パターンの露光用の照明光
学系の光源として用い、ウェハ面上への露光エネルギー
を所定値に維持する為には放電励起電圧を制御すること
によって行うことが考えられる。しかしながら励起電圧
が大きくなりすぎるとレーザー或いは励起回路が破壊さ
れ、逆に励起電圧が小さくなりすぎるとレーザーが発振
しなくなる等、励起電圧を制御して出力エネルギーを大
きく変えることは一般に大変困難である。

又エキシマレーザ−は大出力のパルス発振のため、通常
ｌパルスから数パルス程度で必要な露光エネルギーが得
られ、さらにパルスの発光時間も１０〜２０ｎｓｅｃ程
度と非常に短いため、超高速シャッターを必要とする等
露光時間を制御することにより、精密に露光エネルギー
を制御することは難しい。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は常に安定した状態でしかも長時間にわたり感光
性材料への露光量を適切なる値に制御することのできる
光学的な手段、特に電気的な信号により所定次数の回折
効率が変化する偏向素子、例えば音響光学効果を利用し
たＡＯ素子等を利用した簡易な構成の光量制御装置の提
供を特徴とする特に本発明においてはウェハ面上のフォ
トレジスト等の感光性材料面へ回路パターンを投影露光
する際に好適な光量制御装置の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 光源からの光束を偏向素子に導光し、該偏向素子から射
出する所定次数の光を集光レンズを介した後、該集光レ
ンズから一定量離れた位置に配置した一定開口を有する
空間フィルターに導光し、該空間フィルターの開口を通
過する所定次数の光の光量を前記偏向素子に与える電気
的信号により制御したことである。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の要部の光学系の概略図であ
る。同図において１は例えばエキシマレーザ−等の指向
性の良い光束、２は供給電圧の大きさに依存して所定の
回折現象を生ずる音響光学効果を利用したＡＯ素子であ
る。３は第ルンズ群、４は空間フィルターで所定の開口
を有しており第ルンズ群３の焦点面から一定量離れた位
置に配置されている。５は第２レンズ群である。

第ルンズ群３と第２レンズ群５の焦点距離を各々ｆ、、
ｆ、とじたとき第ルンズ群３と第２レンズ群５との間隔
が（ｒ＋”ｒ２）となるように設定している。

本実施例では平行光束１をＡＯ素子２に透過させ、この
ときＡＯ素子のブラッグ反射を利用して０次回折光６と
１次回折光７の２つの光束に分離して射出させている。

０次回折光６と１次回折光７の光量の和はＡＯ素子２に
入射する光束１の光量と等しくなっている。このとき１
次回折光７の光量はＡＯ素子２に供給される電力に比例
し、０次回折光６の光量は逆にＡＯ素子２に供給される
電力に反比例して射出してくる。

本実施例ではこのときの性質を利用してＡＯ素子２に供
給する電力を制御することにより０次回折光６の空間フ
ィルター４の開口からの射出してくる光量を制御し後述
する照明光学系による被照射面上の照度を制御している
。

又本実施例では分離されたＯ次回折光６と１次回折光７
の２つの回折光は第ルンズ群３を通過した後、第ルンズ
群３の後側焦点面上の相異なる位置に集光する。そして
第ルンズ群３の後側焦点面から外れた位置に配置した一
定開口を有する空間フィルター４により１次回折光７を
遮光し、０次回折光６を通過させた後、第ルンズ群３の
後側焦点位置を前側焦点位置とする第２レンズ群５によ
り平行として射出させている。

このように本実施例では第ルンズ群３の焦点面から一定
ｆｆ１ｆｌｌれな位置に空間フィルター４を配置し、遮
光する１次回折光が空間フィルター４面上の一点に集光
しエキシマレーザ−等の大出力の光源を用いたとき空間
フィルター４が損傷しないようにしている。

又、通常エキシマレーザ−の波長帯域の光は、ＡＯ素子
２に形成される回折格子に対して回折効率が弱い為、照
明光としては本実施例の如く０次回折光６を使用するの
が望ましい。

次に本発明に係る光量制御装置を半導体製造用の投影露
光装置に適用したときの一実施例のブロック図を第２図
に示す。

同図において１０は光源であり、例えばインジェクショ
ンロッキングタイプのエキシマレーザ−より成っている
。１１は本発明に係る光量制御装置、１２はレチクルや
マスク等の被照射面１４を照明する為の照射光学系、１
３は反射鏡で一部が半透過面若しくは透過面となってい
る。

１５は被照射面１４上のレチクルやマスク等の回路パタ
ーンをウニへ面である被投影面１６に投影する為の投影
光学系である。１７は被照射面１４への光量を監視する
為の監視装置、１８は監視装置１７からの指令信号に基
づき光量制御装置１１を駆動させる駆動装置である。

本実施例では光源１からの光量を第１図に示す構成の光
量制御装置１１により所定値に制御しつつ照明光学系に
より被照射面１４を照明している。このとき照明光束の
一部を反射鏡ｉ３の一部より取り出し、監視装置１７に
より被照射面１４への光量を監視する。そして被照射面
への光量が所定値から変化したときは指令信号を駆動装
置１８に出す。駆動装置１８は指令信号に基づいて光量
制御装置１１を制御し、これにより常に一定の光量で被
照射面１４を照明するようにしている。

第１図に示す本実施例では空間フィルター４を第ルンズ
群ｌの焦点面から一定ｆｆ１ｆｉれた位置に配置し、空
間フィルター４の一点に不要の１次回折光が集光しない
ようにして空間フィルター４を保護する場合を示したが
、この他室間フィルターの一点に不要の回折光が集光し
ない構成であればどのような構成であっても良い。

例えば第３図に示すように空間フィルター４を第ルンズ
群３の焦点面近傍に配置し、このとき不要の１次回折光
７が集光する領域４１を傾斜させて１次回折光が拡散し
て入射するようにし、空間フィルター４の単位面積当り
の入射エネルギーを低下させるようにしても良い。

本実施例では以上のような光学系と空間フィルターを用
いることにより小型化を図った光量制御装置を達成して
いる。

尚以上の各実施例では空間フィルターにより１次回折光
を遮光して０次回折光を透過させた場合について示した
が１次回折光を透過させ０次回折光を遮光させるように
しても良い。

本発明に於ける空間フィルターは、上記実施例の如く特
定開口を有する反射部材や吸収部材で構成しても良く、
又、第２レンズ群５として長焦点レンズを選び、１次回
折光９が第２レンズ群５の入射瞳に入らない様にすれば
、このレンズ群自体が空間フィルターとして作用するこ
とにもなる。

（発明の効果） 本発明によれば空間フィルターの開口を通過する所定次
数の回折光量を偏向素子に印加する電気的な信号によっ
て制御した簡易な構成の光量制御装置を達成することが
できる。特に本発明では遠紫外領域で回折効率が小さい
ＡＯ素子の０次回折光を使用するようにして効率の良い
光利用を図り、更に空間フィルターの位置を回折光の集
光位置からずらすことにより、大出力レーザーを用いた
ときの空間フィルターの損傷を効果的に防止し、安定し
た光制御の出来る光量制御装置を達成することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略図、第２図は本発明を
半導体製造用の露光装置に通用したときの一実施例の概
略構成図、第３図は本発明の他の一実施例の概略図であ
る。図中１は光束、２はＡＯ素子、３は第ルンズ群、４
は空間フィルター、５は第２次レンズ群、６は０次回折
光、７は１次回折光である。 第１図 第　２　図 第　３　図 ′Ｊ′１　ルアタネ＋ｆｌ　　、ｉ−、Ｌ−＝−・ト（
自発）昭和６３年　５月　つ日 昭和６２年特許願第　２５２６３号 ２、発明の名称 露光装置 ３、補ＩＦをする者 ｉｓ件との関係　　　　　特許出願人 住所　東京都大【１１区下丸子３−３０−２名称　（＋
００）　　キャノン株式会社代表者　賀　　来　　龍　
三　部 ４、代理人 居所　〒１５８東京都凹田谷区奥沢２−１７−３ベルハ
イム自由が化３０１号（？Ｉｔ話７１８−５６１４）（
１）明細書の発明の名称の欄 （２）明細書の特許請求の範囲の欄 （３）明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 （１）明細ｉ！Ｆｆｌ　Ｉ　Ｌ１第３行目の「光量７学
キく（Ｂ光装置」と補正する。 （２）別紙のとおり特許請求の範囲の欄を補正する。 （３）（（）明細書第２頁第１行目と第４行目の「光量
制御装置」を「露光装置」と補正する。 （ロ）明細書第４頁第３行目から第１２行目にかけての
「本発明は・・・・・・目的とする。」を削除し、代わ
りにｒ本発明は非常に発光時間が短いエキシマレーザか
らのパルスレーザ光の光量を正確に制御することが可能
な露光装置を提供することを目的とする。」を代入する
。 （八）明細書第４頁第１４行目から第２０行目にかけて
の「光源から・・・・・・ことである。」を削除し、代
わりに「マスクのパターンをウェハ上に転写する為の露
光装置において、エキシマレーザと該エキシマレーザか
らのパルスレーザ光を受けて該パルスレーザ光で前記マ
スクを照明する照明系と該照明系の前記パルスレーザ光
の光路中に配設した音響光学素子とを有し、前記音響光
学素子により前記パルスレーザ光を回折せ（ニ）明細書
第５頁第２行目から第３行目にかけての「第１図は・・
・・・・である。」を［第１図は本発明に使用する光■
制御装置の一例の要部を示す概略図である。」と補正す
る。 （ホ）明細書第７貞第７行ＩＩから第９行目にかけての
「次に・・・に示す。Ｊを削除し、代わりに「次に、本
発明に係る露光装置の一実施例を示すブロック図を第２
図に示す。本実施例の露光装置は、第１図に示した音響
光学素子を利用した光量制御装置を具備している。」を
代入する。 （へ）明細書第９頁第２０行目から第１０頁第１Ｏ行目
にかけての「本発明に・・・・・・できる。」を削除し
、代わりに「本発明によれば、エキシマレーザからのパ
ルスレーザ光の光路中に音響光学素子を配し、この音響
光学素子によりパルスレーザ光を回折せしめることによ
り、マスクに到達するパルスレーザ光の光量を調整する
為、極めて小型且つ高速に光計制御が行なえる。従って
、マスクパターンをウェハ上に転写する際の露光１辻制
御を、非常に発光時間が短いエキシマレーザを露光用光
源として用いても、正確に行なうことか可能である。」
を特徴する 特許請求の範囲 マスクのパターンをウェハ−トに転写する為の露光装置
において、エキシマレーザと詠エキシマレーザからのパ
ルスレーザ光を受けて該パルスレーザ光で前記マスクを
照明する照明系と該照明系の１１１ｆ記パルスレーザ光
の光路中に配設したｒｆ響光学素ｆとを有し、前記音響
光学素子により前記パルスレーザ光を回折せしめ、１１
η記マスクに到達するパルスレーザ光の光ｒ１１を調整
することを特徴とする露光装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源からの光束を偏向素子に導光し、該偏向素子
   から射出する所定次数の光を集光レンズを介した後、該
   集光レンズから一定量離れた位置に配置した一定開口を
   有する空間フィルターに導光し、該空間フィルターの開
   口を通過する所定次数の光の光量を前記偏向素子に与え
   る電気的信号により制御したことを特徴とする光量制御
   装置。
2. （２）前記偏向素子がＡＯ素子から成ることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の光量制御装置。
3. （３）前記所定次数の光は０次回折光であることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載の光量制御装置。