DE69232145T2

DE69232145T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Belichtung

Info

Publication number: DE69232145T2
Application number: DE69232145T
Authority: DE
Inventors: Yukio Kenbo; Makoto Murayama; Minori Noguchi; Yoshitada Oshida; Masataka Shiba; Yasuhiro Yoshitake
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-03-05
Filing date: 1992-03-05
Publication date: 2002-07-11
Anticipated expiration: 2012-03-06
Also published as: US7604925B2; JP3200894B2; US6485891B1; JPH05160002A; KR950003823B1; EP0503472A3; EP0503472A2; US20050196705A1; US6016187A; US5767949A; EP0503472B1; US20030073045A1; US7277155B2; DE69232145D1; US20050191583A1; US6335146B1; US5526094A; US20050196713A1; US5329333A; US7598020B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Belichtungsvorrichtung und ein Verfahren gemäß der Gattung des Anspruch 11 und des Anspruchs 22.
In der Herstellung von LSI wird ein Schaltkreismuster auf einer Maske belichtet und auf einen Wafer übertragen, um ein feines Schaltkreismuster auf dem Wafer zu bilden. Wenn jedoch mit dem Erfordernis der hohen Integration der LSI zurechtzukommen ist, tendiert das Schaltkreismuster, das auf den Wafer übertragen wird, dazu, ein extrem feines Muster zu sein, das eine Auflösungsgrenze eines abbildenden optischen System bildet.
Im Hinblick darauf wurden verschiedene Verfahren entwickelt, um ein extrem feines Schaltkreismuster zu übertragen.
Von EP-A-0 352 795 (ein Dokument gemäß Art. 54(3) EPÜ) ist ein Auflösungsverdopplungs-Lithographiesystem für das Belichten von Mustern bekannt. Dieses System umfasst ein Abbildungssystem, das einen Spatialfilter umfasst, der zum Abschneiden des Fiaunhofer-Beugungsmusters positioniert ist, wobei der Spatialfilter eine zentrale Abdunklung zum vollständigen Abschneiden des Strahls 0-ter Ordnung der Fraunhofer-Beugung (lange Belichtungszeiten) einschließt, welche die höchste Lichtintensität der Lichtquelle darstellt.
Von WO-A-92/03842 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur optischen Belichtung bekannt, wobei ein Spatialfilter zwischen der Lichtquelle und einer Maske angeordnet ist, um die Schärfe der Bildprojektion zu erhöhen.
Von US-A-4,666,292 ist eine optische Projektionsvorrichtung und eine photographische Maske dafür bekannt, um ein Profil einer Struktur auf ein Substrat zu übertragen.
Ein anderes Beispiel ist ein Verfahren zum Belichten unter Verwenden von Röntgenstrahlen als SOR-Licht (im Synchroton erzeugte Resonanz). Es gibt ein weiteres Verfahren, das eine EB (Elektronenstrahl)-Belichtungsvorrichtugn verwendet. Weiterhin gibt es ein anderes Verfahren unter Verwendung eines Excimer-Lasers, das in "Excimer Laser Stepper for Sub-half Micron Lithography", Akikazu Tanimoto, SPIE, Bd. 1088 Optical Laser Microlithography 2 (1989)" oder der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 57(1982)-198631 offenbart ist.
Eine theoretische Analyse von teilweise kohärentem Abbilden wird in "Stepper's Optics (1), (2), (3) und (4)" (Optical Technical Contact: Bd. 27, Nr. 12, Seiten 762-771, Bd. 28, Nr. 1, Seiten 59-67, Spalte 28, Nr. 2, Seiten 108-119, Bd. 28, Nr. 3, Seiten 165-175) eingeführt.
Somit beschreibt die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 3-27516 ein Beispiel, in dem ein Spatialfilter verwendet wird, um die Auflösungsleistung zu verbessern.
Ferner ist ein Phasenschieberverfahren zum Modifizieren einer Maske, um die Auflösungsleistung zu verbessern von der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 62(1987)-50811 bekannt. Entsprechend diesem Phasenschieberverfahren wird Licht von einem benachbarten Muster zum Interferieren gebracht, wodurch die Auflösungsleistung erhöht wird, was durch Bereitstellen eines Films (eines Phasenschiebers) mit Phasen, die in alternierender Weise um π abweichen, so dass die Phasen von benachbarten Mustern invertiert werden, realisiert wird. Jedoch hat der Stand der Technik, der von der vorerwähnten Patentveröffentlichung Nr. 62(1987)-50811 bekannt ist, ein Problem, indem eine Anordnung des Phasenschiebers schwierig ist und die Herstellung einer Maske, die einen Phasenschieber bereitstellt, schwierig ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Belichtungsverfahren und eine Vorrichtung dafür zu schaffen, dass ein extrem feines weißes und schwarzes Schaltkreismuster, das auf einer Maske gebildet ist, auf ein Substrat übertragen werden kann, mit einer Auflösungsleistung, die gleich oder höher ist als die eines Phasenschiebers, unter gleichzeitigem Lösen der vorerwähnten Probleme, die mit Bezug auf den Stand der Technik hinsichtlich langer Belichtungszeiten erwähnt wurden.
Dieses Problem wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 und des Anspruchs 22 gelöst.
Eine Belichtungsvorrichtung und ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung haben den Vorteil, den Einfluss des Interferenzlichtes, das auf einer Maske in einem extrem feinen Schaltkreismuster gebildet wird, zu eliminieren, so dass ein Bild mit einer hohen Auflösungsleistung auf einem Substrat durch vorzugsweise eine Projektionslinse gebildet wird. Die Lichtquelle einer derartigen Vorrichtung ist vorzugsweise eine Excimer-Laser-Lichtquelle.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Belichtungsverfahren und ein System bereit, und insbesondere ein Excimer-Belichtungsverfahren und -system, in dem Daten eines übertragenen Musters auf ein Substrat, das tatsächlich durch eine Belichtungsvorrichtung übertragen wird, durch Simulation mit arithmetischer Verarbeitung bestätigt werden kann.
Die vorliegende Erfindung schafft schließlich eine Belichtungsvorrichtung oder ein Belichtungsverfahren, das eine Beleuchtungsanordnung umfasst, die eine Excimer-Laserquelle, die kohärente Eigenschaften bis zu einem bestimmten Grad aufweist, eine Abbildungseinrichtung zum Abbilden von Licht, in dem eine Maske (einschließlich einer Zwischenmaske), die durch Beleuchtungsanordnung auf einem Wafer abgebildet wird, und eine Abschirmung zum Abschirmen mindestens eines Teils des Beugungslichtes 0-ter Ordnung von dem Licht, das durch die Maske transmittiert wird oder das von der Maske reflektiert wird.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin eine Excimer-Belichtungsvorrichtung bereit, wobei ein Spatialfilter eine Fläche abschirmt, die der NA der Beleuchtungsanordnung entspricht.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung eine Excimer-Belichtungsvorrichtung bereit, wobei die Beleuchtungsanordnung einen Integrator und ein Spatialfilter umfasst.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung eine Excimer-Belichtungsvorrichtung bereit, wobei die Maske ein Schaltkreismuster aufweist, das eine Linienbreite hat, die im Wesentlichen 1/2 der Abbildungsauflösungsleistung aufweist.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Belichtungsvorrichtung des Projektionstyps und ein Verfahren bereit, das eine Beleuchtungsanordnung zum im Wesentlichen gleichförmigen Aufbringen ringförmiger diffuser Beleuchtung von einer Anzahl imaginärer Punktquellen auf eine Maske in einem Belichtungsgebiet bildet, und eine Reduktionsprojektionslinse, die ein optisches Auge (bzw. Okular) aufweist, das zumindest einen Teil des Beugungslichtes 0-ter Ordnung oder des Beugungslichtes niedriger Ordnung aus dem Licht abschirmt, das durch die Maske transmittiert wird, die im Wesentlichen gleichförmig diffus durch die Beleuchtungsanordnung beleuchtet wird und ein Schaltkreismuster abbildet, das auf der Maske auf einem Substrat in der Belichtungsfläche gebildet wird, wobei das Schaltkreismuster, das auf der Maske gebildet wird, sequentiell auf dem Substrat durch eine Schritt-für-Schritt-Verarbeitung in sequentieller Weise belichtet wird.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Excimer-Belichtungsverfahren bereit, das die Schritte aufweist: Beleuchten einer Maske, auf der ein Schaltkreismuster gebildet ist, teilweises Abschirmen des Beugungslichtes 0-ter Ordnung aus dem Licht, das hindurch transmittiert wird oder von dem Schaltkreismuster der beleuchteten Maske reflektiert wird, Abbilden des Lichtes durch eine Abbildungseinrichtung und Übertragen des abgebildeten Lichts auf das Substrat.
Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung ein Excimer-Belichtungsverfahren bereit, wobei die minimale Linienbreite des Schaltkreismusters auf der Maske durch eine geeignete Abbildungsauflösungsleistung der Abbildungseinrichtung gebildet ist.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung ein Excimer-Belichtungsverfahren bereit, wobei die Maske ein Schaltkreismuster aufweist, das gebildet wird, um eine Linienbreite mit im Wesentlichen ¹/&sub2; der Abbildungsauflösungsleistung aufzuweisen.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Excimer-Belichtungsverfahren bereit, wobei das Schaltkreismuster auf der Maske gebildet ist, um eine Linienbreite mit im Wesentlichen ¹/&sub2; der Abbildungsauflösungsleistung und in einem weiten Schaltkreismuster, wenn auf ein Substrat übertragen, aufzuweisen, einen Transmissionsabschnitt auf der Maske von einer Linie und einem Abstand zu bilden, die eine Schrittweite von im Wesentlichen ¹/&sub2; oder 1/3 der Bildauflösungsleistung oder eines Gittermusters aufweisen.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Excimer-Belichtungsverfahren bereit, das die Schritte einschließt: Teilen eines Schaltkreismusters, das auf einer Maske geformt ist, in einen feinen Musterabschnitt und einen groben Musterabschnitt, Abbilden dieser durch eine Abbildungseinrichtung und Übertragen derselben auf ein Substrat.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Excimer-Belichtungssystem bereit, das einen Maskendatenkonverter zum Umwandeln und Erzeugen von Daten einer Maske von Daten aufweist, und einen Rechner zum Anwenden arithmetischer Verarbeitung, die auf einer Übertragungsfunktion basiert, die im Wesentlichen äquivalent ist zu einer Abbildungseinrichtung zum Übertragen eines Schaltkreismusters, das von einer Maske geformt wird unter Verwendung eines Excimer- Laserlichts, in Bezug auf die Maskendaten, die von dem Maskendatenkonverter erhalten werden, um Daten der übertragenen Muster auf das Substrat zu berechnen.
Die vorliegende Erfindung stellt zusätzlich ein Inspektionssystem für eine Maske mit Schaltkreismuster bereit, das einen Maskendatenkonverter zum Konvertieren und Erzeugen von Daten einer Maske aus Leiterbahndaten aufweist, einen Rechner zum Anwenden arithmetischer Verarbeitung, basierend auf einer Übertragungsfunktion, die im Wesentlichen äquivalent zu einer Abbildungsvorrichtung zum Übertragen eines Schaltkreismusters, das auf einer Maske unter Verwendung von Excimer-Laserlicht geformt ist mit Bezug auf Maskendaten, die von dem Maskendatenkonverter erhalten werden, um Daten eines übertragenen Musters auf einem Wafer zu berechnen, eine Inspektionseinrichtung, die eine Beleuchtungsanordnung zum Beleuchten einer Maske mit einem Excimer-Licht umfasst, eine Abbildungseinrichtung zum Abbilden von Licht, das dort hindurch transmittiert oder von einer Maske reflektiert wird, die durch die Beleuchtungseinrichtung auf eine Erfassungsposition beleuchtet wird, eine Abbildungseinrichtung, die eine Übertragungsfunktion aufweist, welche im Wesentlichen äquivalent zu der zuerst erwähnten Abbildungseinrichtung ist, und einen Lichtempfänger zum Empfangen eines abgebildeten Schaltkreismusters, das an der Erfassungsposition abgebildet wird, um ein Abbildungssignal zu erhalten, und einen Komparator zum Vergleichen eines Abbildungssignals, das von dem Lichtempfänger der Inspektionseinrichtung erhalten ist mit Daten eines übertragenen Musters auf einen Wafer, die durch den Rechner berechnet sind.
In einer Belichtungsvorrichtung, die z. B. ein Excimer-Licht verwendet, ist der Kontrast eines Schaltkreismusters, das auf ein Substrat übertragen wird, vermindert, weil das Beugungslicht nicht ausreichend in eine Öffnung der Abbildungseinrichtung fällt. Das Licht wird entsprechend der verwendeten Wellenform und der Dimension des Schaltkreismusters von dem Schaltkreismuster auf der Maske gebeugt. Zu dieser Zeit wird in dem Fall, wo ein Schaltkreismuster extrem fein ist, ein Beugungswinkel groß und es erhöht sich auch die Intensität des gebeugten Lichts. Als ein Ergebnis fällt kein Licht in die Öffnung einer Abbildungsvorrichtung (Projektionslinse), die zum Übertragen verwendet wird, was den Grund für das Abschwächen der Auflösungsleistung bzw. der Auflösungsfähigkeit bildet.
Um den Verlust des gebeugten Lichts zu minimieren, wurde überlegt, dass die Wellenlänge verkürzt wird, um die Beugungskomponenten zu vermindern, wie in einem Excimer-Laser-Stepper oder der NA der Abbildungseinrichtung (Projektionslinse) vergrößert wird, um so von dem Beugungslicht so viel wie möglich zu empfangen.
Andererseits wird gemäß der vorliegenden Erfindung, mit Blick auf ein Phänomen, in dem weniger Komponenten des Beugungslichts von einem Schaltkreismuster auf einer Maske in einer Abbildungseinrichtung (Projektionslinse) empfangen werden, während alle Komponenten (Beugungslicht der 0-ten Ordnung), die nicht von dem Schaltkreismuster gebeugt werden, auf der Maske darin empfangen werden, wobei allein das Beugungslicht 0-ter Ordnung in großen Ausmaß des Lichts, das notwendig ist für das Abbilden in der Abbildungseinrichtung (Projektionslinse) empfangen wird und weniger Streulichtkomponenten relativ in der Abbildungseinrichtung (Projektionslinse) empfangen werden. Im Hinblick darauf wird das Beugungslicht 0-ter Ordnung teilweise dadurch abgeschirmt, um das Lichtmengengleichgewicht relativ zu verbessern, sind zwar zwischen dem Beugungslicht, das außerhalb der Abbildungseinrichtung gebeugt wird (Projektionslinse) und dem Beugungslicht 0-ter Ordnung, und um den Kontrast eines extrem feinen Schaltkreismusters zu verbessern, das auf der Maske, die abgebildet werden soll, gebildet ist und auf das Substrat über die Abbildungseinrichtung (Projektionslinse) übertragen wird, um somit die Belichtung mit hoher Auflösungsleistung zu verwirklichen.
Insbesondere sind in der vorliegenden Erfindung vorgesehen: eine Beleuchtungsanordnung zum im Wesentlichen gleichförmigen Anwenden einer ringförmigen diffusen Beleuchtung, die von einer Anzahl imaginärer Punktquellen auf einer Maske in einer Belichtungsfläche gebildet wird, und eine Reduktionsprojektionslinse, die eine optische Blende aufweist, die mindestens einen Teil des Beugungslichts 0-ter Ordnung oder des Beugungslichts niedriger Ordnung aus dem Licht, das durch die Maske transmittiert wird, abschirmt, das im Wesentlichen gleichförmig diffus ist und durch die Beleuchtungseinrichtung beleuchtet wird, und das ein Schaltkreismuster, das auf der Maske gebildet wird, auf das Substrat in der Belichtungsfläche abbildet. Mit dieser Struktur wird ein extrem feines Schaltkreismuster, das auf der Maske gebildet wird, auf das Substrat abgebildet und übertragen durch die Linse für eine reduzierte Projektion, um den Kontrast zu erhöhen und somit eine Belichtung mit hoher Auflösungsleistung zu verwirklichen.
Es ist anzumerken, dass, obwohl die vorliegende Erfindung hiernach in Bezug auf die Verwendung des Excimer-Laserlichts beschrieben wird, die vorliegende Erfindung nicht auf ein projektionsartiges Belichtungsverfahren unter Verwendung eines Excimer-Laserlichts beschränkt ist.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher von der nachfolgenden Beschreibung, wenn sie in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen gesehen werden, die nur zum Zwecke der Erläuterung einige Beispiele gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1(a) und (b) zeigen ein Beugungsphänomen des Lichts durch ein Schaltkreismuster, das zur Erklärung des Prinzips der vorliegenden Erfindung auf einer Maske gebildet wird.
Fig. 2(a) und (b) sind Ansichten zur Erläuterung des Prinzips der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist eine Ansicht zur weiteren Erklärung des Prinzips der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform eines Belichtungssystems in einer Reduktionsprojektions-Belichtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht, die ein Verhältnis zwischen einem Lichtquellen-Spatialfilter und ein Abbildungsfilter in einem Belichtungsfilm gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht, die eine Beziehung eines Abbildungsraumes in einem Belichtungssystem der Erfindung zeigt.
Fig. 7(a) und (b) sind Ansichten, die ein Abbildungsverhältnis eines Schaltkreismusters auf einer Maske in einer konventionellen Reduktionsprojektionsentwicklungseinrichtung zeigt.
Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Reaktionsfunktion des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 9 ist eine Ansicht zum Erläutern der relativen Funktion zwischen der Form der Lichtquelle und der Form der Pupillenfläche gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 10 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Relativfunktion zwischen der Form einer Lichtquelle und der Form einer Pupillenfläche gemäß dem Stand der Technik.
Fig. 11(a) bis 11(c) sind Ansichten zur Erläuterung des Berechnungsverfahrens der relativen Funktion zwischen der Form der Lichtquelle und der Form der Pupillenfläche.
Fig. 12 ist eine Ansicht zum Erläutern des Berechnungsverfahrens der relativen Funktion zwischen der Form der Lichtquelle und der Form der Pupillenfläche.
Fig. 13 ist eine Ansicht, die das berechnete Ergebnis der OTF gemäß der Erfindung zeigt.
Fig. 14 ist eine Ansicht, die die Brennweite gemäß der Erfindung zeigt.
Fig. 15(a) bis (b) sind Ansichten zum Erläutern der Wirkung einer ringförmigen Lichtquelle und eines ringförmigen Filters.
Fig. 16(a) bis (b) sind Ansichten, die ein ringförmiges Filter zeigen.
Fig. 17(a) bis (d) sind Ansichten, die eine ringförmige Quelle und ein ringförmiges Filter zeigen.
Fig. 18(a) bis (b) zeigen Intensitätsverteilungen einer ringförmigen Lichtquelle und eines ringförmigen Filters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 19(a) bis (b) sind Intensitätsverteilungen einer ringförmigen Lichtquelle und eines ringförmigen Filters gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 20(a) bis (c) zeigen die Ausführungsformen einer ringförmigen Lichtquelle und eines ringförmigen Filters.
Fig. 21 zeigt OTF-Kurven.
Fig. 22 zeigt andere OTF-Kurven.
Fig. 23 zeigt eine andere Ausführungsform einer ringförmigen Lichtquelle und eines ringförmigen Filters.
Fig. 24 ist eine Ansicht, die ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Lichtquelle zeigt.
Fig. 25 zeigt eine Ausführungsform eines Integrators.
Fig. 26 zeigt eine andere Ausführungsform einer ringförmigen Lichtquelle und eines ringförmigen Filters.
Fig. 27 ist eine strukturelle Ansicht, die eine Ausführungsform des gesamten Belichtungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 28 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Integrator zeigt, der ein Lichtquellen-Spatialfilter in einem Belichtungssystem der vorliegenden Erfindung aufweist.
Fig. 29 ist eine perspektivische Ansicht, die eine andere Ausführungsform eines Integrators zeigt, der ein Lichtquellen- Spatialfilter in einem Belichtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 30 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform einer Abbildungslinse zeigt, die ein Abbilden des Spatialfilters in einem Belichtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 31 ist eine perspektivische Ansicht, die eine andere Ausführungsform einer Abbildungslinse zeigt, die ein Abbilden des Spatialfilters in einem Belichtungssystem der vorliegenden Erfindung aufweist.
Fig. 32 ist eine Draufsicht, die das Verhältnis zwischen einem Lichtquellen-Spatialfilter einer Ausführungsform und eine Abbildung des Spatialfilters einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 33 ist eine Draufsicht, die ein Verhältnis zwischen einem Lichtquellen-Spatialfilter einer Ausführungsform und einem abbildenden Spatialfilter einer anderen Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 34 ist eine Draufsicht, die ein Lichtquellen-Spatialfilter einer weiteren Ausführungsform und ein abbildendes Spatialfilter einer anderen Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 35 ist eine Draufsicht, die ein Lichtquellen-Spatialfilter einer anderen Ausführungsform und ein abbildendes Spatialfilter einer anderen Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 36 ist eine Draufsicht, die ein Verhältnis zwischen einem Lichtquellen-Spatialfilter einer noch anderen Ausführungsform und einem abbildenden Spatialfilter einer noch anderen Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 37(a) und (b) zeigen eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht von einem Beispiel eines Wafermusters, das auf einen Wafer transferiert wird.
Fig. 38(a) und (b) zeigen eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht eines modifizierten Wafermusters, das auf einen Wafer gemäß der vorliegenden Erfindung übertragen wird.
Fig. 39(a) und (b) sind eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines Maskenmusters zum Erhalten des Wafermusters, das in Fig. 37 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt wird.
Fig. 40(a) und (b) zeigen eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines Maskenmusters zum Erhalten des Wafermusters, das in Fig. 38 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt wird.
Fig. 41(a) bis (d) zeigen unterschiedliche Moden der Maskenmuster gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 42(a) und (b) zeigen eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Kontrast auf einem Wafer und δ, in Verbindung mit einem Spatialfilter gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Fig. 43 zeigt eine Beziehung zwischen dem Kontrast auf einem Wafer und δ in Verbindung mit einem Spatialflter gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 44 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Linienbreite eines Schaltkreismusters auf einer Maske und dem Kontrast auf dem Wafer gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 45 zeigt eine Beziehung zwischen einer Schrittweite eines Schaltkreismusters auf einer Maske und dem Kontrast auf einem Wafer gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 46 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel eines Schaltkreismusters auf einer Maske gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 47 zeigt ein Übertragungsergebnis eines Schaltkreismusters der Fig. 46 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 48 zeigt eine Beziehung zwischen einer Schrittweite eines extrem feinen Schaltkreismusters, das auf einer Maske gebildet ist, und dem Kontrast auf einem Wafer gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 48 zeigt eine Beziehung zwischen einer Brennweite und dem Kontrast gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 50 ist eine Blockdiagrammanordnung einer anderen Ausführungsform des gesamten Belichtungssystems unter Verwendung einer Excimer-Lichtquelle gemäß der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Zunächst wird das Prinzip der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Fig. 1 bis 7 beschreiben. In der vorliegenden Erfindung wird ein Schaltkreismuster auf einer Maske mit einem verbesserten Kontrast im Vergleich zum Stand der Technik übertragen, wobei das Schaltkreismuster getreu auf ein Substrat durch die Abbildungseinrichtung (Projektionslinse) übertragen wird. Die Anforderung, dass "ein Schaltkreismuster genau übertragen wird", nämlich in der Projektionsbelichtung, ist nicht immer notwendig, wobei die vorliegende Erfindung auf einem neuen technischen Merkmal basiert, nämlich dass "ein Schaltkreismuster wünschenswerterweise auf einem Substrat (Wafer) besser mit hohem Kontrast übertragen wird".
Fig. 1 (a) ist eine Querschnittsansicht einer Maske 100, in der ein Masken- Schaltkreismuster 104 auf einem Glassubstrat 101 durch Chrom 102 gebildet ist. In Fig. 1(b) zeigt eine Wellenform 301 mit Bezug auf das Masken- Schaltkreismuster 104 eine Signalverteilung eines Abbildungsmusters, das auf dem Substrat (Wafer) 200 durch Projektion und eine Belichtungseinrichtung 3000, wie in Fig. 4 bis 6 gezeigt, abgebildet wird. Die Wellenform 301 ist in eine Wellenform 302 durch das Beugungslicht 0-ter Ordnung und eine Wellenform 303 durch das Beugungslicht höherer Ordnung geteilt. In dem Fall, in dem das Maskenschaltkreismuster 104 ein feines Schaltkreismuster 105, wie in Fig. 1(a), ist, ist die erfasste Wellenform 301 klein im Kontrast AM/AV, da die Wellenform 303 durch das Beugungslicht höherer Ordnung klein ist verglichen mit dem Beugungslicht 0-ter Ordnung. Da die Komponente der Wellenform 302 teilweise durch Abschirmung des Beugungslichtes 0-ter Ordnung entfernt werden kann, ist die Wellenform im Kontrast so hoch wie die Wellenform 302.
Ein weiteres Prinzip der vorliegenden Erfindung wird hiernach beschrieben. Das heißt, die vorliegende Erfindung beabsichtigt, Phasen der zueinander benachbarten Schaltkreismuster auf der Maske (durch π) zu invertieren, ohne einen Phasenfilm zu verwenden. In dem Fall, wo ein Abschirmabschnitt zwischen den Schaltkreismustern 321 und 323 benachbart zueinander auf der Maske (Zwischenmaske) 100 nahe beieinander ist, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, ergibt sich eine vollständig komplementäre Figur, und in dem Fall, wo der Abschirmabschnitt eine begrenzte Breite aufweist, ergibt sich eine näherungsweise komplementäre Figur. Die zueinander auf der Maske (Zwischenmaske) 100 liegenden Schaltkreismuster 321 unf 323 sind in der Lichtintensität gleich, außer an einem zentralen Punkt (Beugungslicht 0-ter Ordnung) mit einer um π abweichenden Phase in einem Fraunhofer'schen Beugungsbild unter dem Prinzip von Babinet, in einer Beugungsbildfläche 3203 durch ein abbildendes optisches System (Projektionslinse) 3201. In der Beugungsbildfläche 3203 und in den Beugungsmustern, außer in dem Beugungslicht 0-ter Ordnung, wird das Licht von den Schaltkreismustern 321 und 323 in der Phase (abweichend um π) invertiert und das Beugungslicht 0-ter Ordnung wird teilweise durch eine Abschirmplatte 324 (ein abbildendes Spatialfilter 3302) auf dem Beugungsmuster (Beugungsbildfläche) abgeschirmt, wodurch das Licht, das auf der Substratfläche 200 abgebildet wird (eine abbildende Oberfläche) gleich ist zu dem Licht von den zueinander benachbarten Mustern, deren Phasen invertiert sind (abweichend um π), und ein extrem feines Schaltkreismuster mit einem hohen Kontrast (eine extrem feines Schaltkreismuster von 0,1 um oder weniger auf dem Wafer) kann auf ein Substrat 200 übertragen werden.
Insbesondere wird, wie in Fig. 2 oder 3 gezeigt, mindestens ein Teil des Beugungslichts 0-ter Ordnung durch die Abschirmplatte 324 (abbildendes Spatialfilter 3302) auf der Beugungsbildfläche abgeschirmt, wodurch nur das Beugungslicht mit einer invertierten Phase die abbildende Oberfläche erreicht und deshalb erscheint es, als ob ein Phasenfilm auf der Maske, wie sie von der abbildenden Fläche aus gesehen wird, gebildet ist. Als Ergebnis wird ein Schaltkreismuster, das das gleiche ist wie bei dem Phasenschieberverfahren, auf dem Wafer abgebildet, und in Bezug auf die Intensitätsverteilung der abbildenden Fläche wird ein extrem feines Schaltkreismuster mit hohem Kontrast auf dem Wafer 200 verglichen mit dem Fall einer konventionellen Reduktionsprojektionsbelichtung, wie sie in Fig. 7 gezeigt wird, erhalten.
Fig. 7 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Falls der konventionellen Reduktionsprojektionsbelichtung, in der Abbilder von benachbart zueinander angeordneten feinen Schaltkreismustern 321 und 323 in hohem Kontrast in der Abbildungsfläche auftreten. Kurz gesagt wird im Fall der Reduktionsprojektionsbelichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein extrem feines Schaltkreismuster mit hohem Kontrast (einem extrem feinen Schaltkreismuster von 1 um oder weniger auf einem Wafer) übertragen und belichtet auf der Abbildungsfläche, wie sie in den Fig. 2 und 3 gezeigt wird, verglichen mit der konventionellen Reduktionsprojektionsbelichtung, die in Fig. 7 gezeigt wird.
Das Beispiel, das in Fig. 4 gezeigt wird, wird hiernach mittels mathematischen Ausdrücken (Formeln) beschrieben. In dem Beispiel, das in Fig. 4 gezeigt wird, wird das Licht von einer Quecksilberlampe 3101 bei einem Lichtquellen- Spatialfilter 3301 durch eine Sammellinse 3103 gesammelt, und die Maske 100 wird durch die Sammellinse 3106 beleuchtet. Das Licht, das durch die Maske transmittiert wird, ist teilweise durch ein abbildendes Spatialfilter 3302 abgeschirmt und auf dem Wafer 200 durch eine Abbildungslinse 3201 abgebildet. Lässt man 1 (u, v) die Form des Lichtquellen-Spatialfilters 3301 sein, f (x, y) sei die Form eines Musters auf der Maske 100 und a (u, v) sei die Form des abbildenden Spatialfilters 3302, dann ist die Intensität gp (x, y) eines Abbildes auf dem Wafer 200 durch einen unten beschriebenen Ausdruck 100 berechnet:
In dem Ausdruck (1) wird die Intensität an der abbildenden Fläche nach der Berechnung integriert, da Lichter, die von (u, v) auf das Lichtquellen-Spatialfilter 3103 ausgehen, nicht miteinander interferieren. Entsprechend den "Vibration Optics" (Iwanami Shoten), beschrieben durch Kubota, kann im Allgemeinen ein Auflösungsgrad eines optischen Systems unter Verwendung einer Reaktionsfunktion oder einer OTF (Optical Tranfer Function) des optischen Systems berücksichtigt werden. Eine Reaktionsfunktion (u, v) in dem Beispiel, wie es in Fig. 4 gezeigt wird, wird durch den folgenden Ausdruck (2) unter Verwendung eines Musters f (x, y) auf einer Objektfläche und der Stärke gp (x, y) eines Abbildes davon berechnet.
Fig. 8 zeigt die Reaktionsfunktion des optischen Systems, die für eine Kurve 351 berechnet ist. Die Abszisse kennzeichnet die Spatialfrequenz s und zeigt die Anzahl der Öffnungen (im Fall von NA = 0,38) der entsprechenden abbildenden Linsen als Referenz. Die Ordinate kennzeichnet die Reaktionsfunktion, die durch die Komponente 0-ter Ordnung normiert ist. Die Position des Punktes 355 kennzeichnet die Größe einer Öffnung der Abbildungslinse. Die Kurve 352 kennzeichnet die Reaktionsfunktion im Falle der konventionellen optischen Systeme, nämlich bei denen das Lichtquellen-Spatialfilter 3301 und das abbildende Spatialfilter 3302 nicht verwendet werden; die Kurve 353 kennzeichnet die scheinbare Reaktionsfunktion mittels des Phasenschieberverfahrens; und die Kurve 354 kennzeichnet die Reaktionsfunktion in dem Fall, in dem kohärentes Licht, wie Laser, als Referenz verwendet wird. In der Reaktionsfunktion 352 gemäß dem konventionellen Verfahren erstreckt sich die Referenzfunktion bis zu einer Position S1, die durch folgenden Ausdruck (3) gekennzeichnet ist:
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist das gleiche wie das konventionelle Verfahren, in dem die Reaktionsfunktion sich bis zu der Position, die in dem oben beschriebenen Ausdruck (3) gezeigt wird erstreckt, aber die Kurve ist in der Form, die bis zu der Position von 0,6 eines Abschnitts nahe N. A. = 0,2 stabilisiert ist. In der vorliegenden Erfindung ist weiterhin die Reaktionsfunktion einer niedrigen Frequenzkomponente durch Ausleben der Farm des Maskenmusters niedriger, wie später beschrieben wird, so dass die Reaktionsfunktion für das gesamte System entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Form der Kurve 356 aufweist. Eine Kurve 357 wird in normalisierter Form gezeigt, und eine stabilisierte Reaktionsfunktion erstreckt sich über eine weite Zone von der niedrigen Frequenzkomponente zu der Hochfrequenzkomponente. Dadurch kann ein feines Muster mit hohem Kontrast gemäß der vorliegenden Erfindung abgebildet werden. Insbesondere befindet sich eine Linie und ein Abstand von beispielsweise 3 um bei einer Position des Punktes 358 aus und der Kontrast ist C1 in dem konventionellen Verfahren, wohingegen es einen hohen Wert C2 in der vorliegenden Erfindung ergeben wird. In der vorliegenden Erfindung werden die Formen des Lichtquellenfilters 3301 und des abbildenden Spatialfilters 3302 so bestimmt, dass sie die Reaktionsfunktion, die durch den vorerwähnten Ausdruck (1) berechnet ist, bestimmen. Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann der Wert der Reaktionsfunktion bei hohen Frequenzkomponenten relativ durch Vermindern der Reaktionsfunktion bei niedrigen Frequenzkomponenten erhöht werden. Zusätzlich kann ein ringförmiges Lichtquellen-Spatialfilter verwendet werden, um die Reaktionsfunktion auf die Fläche, die durch die Gleichung (3) festgelegt ist, zu erstrecken.
Die Größe und die Breite des Lichtquellen-Spatialfilters 3301 und des abbildenden Spatialfilters 3302 kann durch Berechnen der Reaktionsfunktion unter Verwendung des oben erwähnten Ausdrucks (2) optimiert werden.
Das Verfahren zum Berechnen des Abbildungszustands bei dem Wafer 200 durch Simulation, um die Form einer Maske zu bestätigen, wird später beschrieben, aber der Ausdruck (1) kann nicht analytisch gelöst werden, und eine numerische Berechnung, basierend auf dem Ausdruck (1) wird für die Berechnung verwendet. Wenn die Reaktionsfunktion geeignet ist, durch den Ausdruck (2) berechnet zu werden, durch den Ausdruck (4) unten erhalten und berechnet wird, kann die Rechenzeit verkürzt werden.
gp(x, y) = [H (u, v) * [f(x, y)]] ² (4)
Ein Verfahren zum Bestimmen der Formen eines Lichtquellen-Spatialfilters 3301 und eines abbildenden Spatialfilters 3302 wird in den Fig. 9 bis 14 gezeigt. Ein optisches System der vorliegenden Erfindung ist ein optisches System des sog. teilweise kohärenten Abbildens. Ein optisches System des teilweise kohärenten Abbildens, das nicht vollständig unter Verwendung einer sog. Reaktionsfunktion erklärt werden kann, wird in "Stepper's Optics" (Optical Technicla Contact), Bd. 27, Nr. 12, Seiten 762-771) erläutert. Die Abbildungscharakteristika des optischen Systems unter Verwendung einer ringförmigen Lichtquelle und eines ringförmigen Spatialfilters gemäß der vorliegenden Erfindung auf der Basis des vorher erwähnten Konzeptes werden berechnet.
Die Abbildungscharakteristik des teilweise kohärenten Abbildens wird durch den Ausdruck (5) unten unter Verwendung des Transmissionsüberlagerungskoeffizienten T(X&sub1;, X&sub2;) berechnet, der die Beziehung zwischen einer Form einer Lichtquelle und einer Form der Pupillenfläche eines optischen Erfassungssystems zeigt. Entsprechend dem vorerwähnten "Stepper's Optics", OTF (Optical Transfer Function) des optischen Systems wird näherungsweise durch den Transmissionsübertragungskoeffizienten T(x, 0) von minimaler Ordnung bestimmt. T(x, 0) wird durch die relative Funktion zwischen der Form der Lichtquelle und der Form der Pupillenfläche gezeigt.
wobei v = (x, y) Koordinaten auf einer Bildfläche
x&sub1; = (u&sub1;, v&sub1;) Koordinaten auf der Pupille-Oberfläche
(u&sub2;, v&sub2;)
f(x&sub1;) Intensitätsverteilung auf der Bildfläche
Fourier-Transformation
konjugierte komplexe Zahl
Das bedeutet, dass die Charakteristik des teilweise kohärenten Abbildens, das durch den komplizierten Ausdruck (5) gezeigt wird, ein Geometrieproblem darstellt, das die relative Funktion zwischen der Form der optischen Quelle und der Form der Pupillenfläche ist. Fig. 9 zeigt einen Lichttransmissionsabschnitt 3305 eines Lichtquellen-Spatialfilters 3301 und einem Lichtabschirmabschnitt 3306 eines abbildenden Spatialfilters 3302. Die relative Funktion zwischen der Lichtquelle und der Pupillenfläche mit Koordinaten x wird durch eine Fläche eines Schräglinienabschnitts oder gestreiften Abschnitts 364 in Fig. 9 gezeigt. In ähnlicher Weise wird die relative Funktion zwischen der Lichtquelle und der Pupillenfläche im Stand der Technik durch einen Schräglinienabschnitt oder einen gestreiften Abschnitt in Fig. 10 gezeigt.
Eine Kurve in Fig. 13 zeigt einen berechneten Wert der relativen Funktion in dem Fall der Fig. 9, mit anderen Worten den Transmissionsübergangskoeffiezienten T(x, 0). Die relative Funktion in dem Fall des Stand der Technik, die in Fig. 10 gezeigt wird, hat einen hohen Wert in einem hohen Frequenzbereich, wie vergleichsweise in der Kurve 366. Das bedeutet, der Kontrast wird größer. Fig. 13 zeigt das berechnete Ergebnis in dem Fall der N. A. = 0,38, σ = 0,9. In Fig. 13 zeigt die Abszisse die minimale Musterabmessung entsprechend jedem N.A. in dem Fall, wo die Wellenlänge 0,365 um ist. (Zum Beispiel bedeutet 0,3 die Linienbreite und 0,3 um den Linienabstand.) Es ist verständlich, dass OTF von 0,3 um etwa doppelt so groß ist wie im Stand der Technik.
Die Fig. 12 und 13 sind Ansichten zum Verbessern des intuitiven Verständnisses und zum Helfen beim Einsetzen der Formen des Lichtquellen-Spatialfilters 3301 und des abbildenden Spatialfilters 3302. Ein schraffierter Abschnitt A in Fig. 11(a) zeigt die relative Funktion zwischen dem äußeren Durchmesser der Lichtquelle und dem Abschirmabschnitt 3306 und ein schraffierter Abschnitt B in Fig. 11(b) zeigt die relative Funktion zwischen dem inneren Durchmesser einer Lichtquelle und dem Abschirmabschnitt 3306. Ein gestreifter Abschnitt C in Fig. 11(c) zeigt die relative Funktion zwischen dem Transmissionsabschnitt 3305 der Lichtquelle und der maximalen Pupille des optischen Systems. Die relative Funktion zwischen der endgültigen Lichtquellenform und dem Spatialfilter wird durch den schraffierten Abschnitt 367 in Fig. 12 gezeigt. Dieses kann durch C-A+B erhalten werden. Durch Erhalten der relativen Funktionen, wie oben beschrieben, kann die Wirkung des Spatialfilters oder der ringförmigen Beleuchtung intuitiv verstanden werden und umgekehrt, was zur Bestimmung der Form davon hilfreich ist. Genauer gesagt ist der Wert des Hochfrequenzgebietes 382 größer im Wert als das dazwischen liegende Frequenzgebiet 381. In dem Fall, wo der Wert des niedrigen Frequenzgebietes 381 außerordentlich groß ist, wird der Wert des niedrigen Frequenzgebietes weiter von den Effekten A und B des Spatialfilters vermindert. Auf diese Weise wird die Wirkung der ringförmigen Beleuchtung und des Spatialfilters intuitiv erläutert.
Natürlich sollten die Form der Lichtquelle und die Form des Spatialfilters auf der Basis des Ausdrucks (5) beurteilt werden und sollten ungefähr durch die relative Funktion zwischen der Lichtquelle und dem Spatialfilter liegen.
Da die ringförmige Lichtquelle die Kohärenzhöhe liefern kann, kann die Tiefenschärfe des optischen Systems erhöht werden. Je enger die Bandbreite der ringförmigen Leistungsquelle ist, umso größer ist die Kohärenz der Lichtquelle. Somit erhöht sich die Tiefenschärfe. Je größer der Durchmesser des Ringes der ringförmigen Lichtquelle ist, desto größer wird der Kohärenzgrad des Raumes. Somit erhöht sich die Auflösung.
Die Wirkungen der ringförmigen Lichtquelle und des ringförmigen Spatialfilters, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, werden mit Bezug auf die Fig. 15 beschrieben. Fig. 15(a) zeigt eine Öffnung 3301 einer abbildenden Linse, ein Abbild 3305a (das Beugungslicht 0-ter Ordnung) einer Lichtquelle, die auf der Öffnung abgebildet wird, und Beugungsbilder 3305b und 3305c einer Lichtquelle, die sich aus einem Muster (einem Schaltkreismuster) ergeben, das in einer Richtung y auf einer Maske 100 gebildet wird. Fig. 15(a) zeigt den Fall, wo die Lichtquelle ringförmig ist und Fig. 15(b) zeigt den Fall, wo die Lichtquelle kreisförmig ist. Ein Filter zum Abschirmen des Beugungslichts 0-ter Ordnung wird durch einen schraffierten Abschnitt 371 gezeigt. Ein kreuz-schraffierter Abschnitt 372, der auch ein Teil des Beugungslichtes 3305b und 3305c der Lichtquelle ist, wird gleichzeitig durch die schräge Linie 37 abgeschirmt. Im Fall der Fig. 15(a) werden nur 10% bis 20% abgeschirmt, aber im Fall der Fig. 15(b) werden 40% oder mehr abgeschirmt. Das bedeutet, der Gegenstand für ein wirkungsvolles Abschirmen nur des Beugungslichtes 0-ter Ordnung wird durch die ringförmige Lichtquelle der Fig. 15(a) erreicht. Die ringförmige Lichtquelle wird nämlich in der Wirkungsweise verbessert. Je kleiner die Breite der ringförmigen Lichtquelle wird, desto kleiner wird das Verhältnis des abzuschirmenden Beugungslichtes.
In der vorliegenden Erfindung wird ein Spatialfilter 3306, das eine Ringbreitenverengung von ungefähr 30% der Ringbreite der Lichtquelle, wie in Fig. 16(a) gezeigt, um teilweise das Beugungslicht 0-ter Ordnung abzuschirmen, verwendet. Da es jedoch ausreicht, das Beugungslicht 0-ter Ordnung teilweise abzuschirmen, kann ein Spatialfilter, wie es in Fig. 14(b) gezeigt wird, verwendet werden, indem die Ringbreite im Wesentlichen die gleiche ist wie die Lichtquelle und die Transmittanz ist ungefähr 70%. Natürlich kann die Ringbreite kleiner hergestellt werden als die des Abbildes der Lichtquelle, und die Transmittanz kann niedriger als 70% sein. Weiterhin kann, während hier in dem Fall, wo die Lichttransmittanz 30% oder weniger ist, festgestellt werden, dass die Lichttransmittanz nicht auf 30% beschränkt ist. Es ist weiterhin anzumerken, dass für einen Spatialfilter- Abschnitt 3306 von einer Phasenplatte Gebrauch gemacht werden kann, in der die Transmittanz 100% ist und eine Phase der verwendeten Wellenlänge um π abweichend ist, um das Beugungslicht 0-ter Ordnung teilweise abzuschirmen. Ein derartiges Filter kann als Filter zum im Wesentlichen teilweisen Abschirmen des Beugungslichtes 0-ter Ordnung dienen. Weiterhin kann polarisiertes Licht und zum Abschirmen eine Polarisationsplatte verwendet werden.
Wie weiterhin in Fig. 26 gezeigt ist, kann die Ringbreite des Filters, in dem die Transmittanz 70% ist, größer als die der Lichtquelle hergestellt werden. Mit dieser Struktur kann nicht nur das Beugungslicht 0-ter Ordnung, sondern auch ein Teil des Beugungslichtes niedriger Ordnung abgeschirmt werden, und eine MTF- Kurve kann verbessert werden. Auch in dem Beispiel, das in Fig. 16(a) gezeigt wird, ist eine Struktur gezeigt, in der ein Teil des Beugungslichtes niedriger Ordnung, wie im Beispiel der Fig. 26, abgeschirmt ist.
Wie oben beschrieben, zeigt die ringförmige Lichtquelle den Effekt wirkungsvoll, das Beugungslicht 0-ter Ordnung abzuschirmen. Wenn die Breite des Ringes klein gemacht wird, erhöht sich der Effekt. Es kann hier betrachtet werden, dass eine ringförmige Lichtquelle Lichtquellen, die in einer ringförmigen Form ausgerichtet sind, umfasst. Das bedeutet, es kann als eine Baugruppe von kohärenten Punktlichtquellen betrachtet werden. Somit wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung selbst durch das Vorsehen einer Baugruppe von Lichtquellen 375, die eine spatiale Kohärenz in der Größenordnung von 0,1 bis 0,3 nahe den Punktquellen aufweisen, und eine Abschirmplatte 376, die kleiner ist als die Lichtquellen 375, die entsprechend angeordnet sind, erfüllt werden. Es ist überflüssig zu sagen, dass die Abschirmplatte 376 von niedriger Transmittanz verwendet werden kann. Fig. 17(a) zeigt ein Beispiel, in dem die Lichtquellen 375 und die Abschirmplatten 376 in einer ringförmigen Form ausgerichtet sind. Wenn diese Art der Anordnung verwendet wird, wird eine teilweise Abschirmung des Beugungslichtes 0-ter Ordnung selbst dann erreicht, wenn die ringartige Form nicht gebildet wird, wie in Fig. 17(b) gezeigt. Gleichzeitig können mehrere Schichten von Lichtquellen und Abschirmplatten als ein Ring ausgerichtet werden, wie in Fig. 17(c) gezeigt. Eine Abschirmplatte kann in Bezug auf nur einen Teil der entsprechenden Lichtquelle montiert sein, um teilweise das Beugungslicht 0-ter Ordnung, wie in Fig. 17(d) gezeigt, abzuschirmen.
Die Fig. 18(a) und 18(b) zeigen die Verteilung der Lichtintensitäten einer Lichtquelle und der Transmittanz eines Spatialfilters in Verbindung mit der radialen Richtung. Während in Fig. 18 sowohl die Lichtintensitätsverteilung als auch die Transmittanz-Verteilung in rechtwinkliger Verteilung gezeigt werden, ist anzumerken, dass eine sanfte Verteilung, wie in Fig. 19(a) und 19(b) gezeigt, ohne Probleme angewendet werden kann. Dies kann verstanden werden, wenn man betrachtet, dass OTF durch ihre relativen Funktionen gezeigt werden. Das bedeutet, dass sich der Wert der relativen Funktion nicht wesentlich ändert, selbst wenn eine sanfte Verteilung dargestellt wird, wegen einer Aufsummierung während einer Gewichtung mit Bezug auf verdoppelte Abschnitte. In jedem Fall werden radial gleiche Verteilungen und konzentrische Verteilungen erhalten, die wesentlich sind. Die Tatsache, dass die Lichtquelle, die hier beschrieben ist, eine Verteilung, wie sie in Fig. 19(a) gezeigt wird, haben kann, kennzeichnet, dass die Intensitäten der Lichtquellen, die in den Fig. 17(b), (c) und (d) gezeigt werden, zum Zentrum hin klein werden. In einer derartigen Ausführungsform gibt es Effekte dadurch, dass eine Lichtquelle mit weniger Kohärenz vorbereitet werden kann, und zur gleichen Zeit eine Frequenzkomponente weiterhin verkleinert werden kann.
Wie oben beschrieben, ermöglicht in der vorliegenden Erfindung die wirkungsvolle Abschirmung eines Teils des Beugungsmusters 0-ter Ordnung durch die Belichtungsvorrichtung oder andere abbildende optische Systeme das Verstärken der Auflösung und das Verstärken der Tiefenschärfe. Es ist jedoch notwendig, um wirkungsvoll das Beugungslicht 0-ter Ordnung abzuschirmen, nicht das Beugungslicht 0-ter Ordnung und das Beugungslicht auf einer Fourier-Transformationsfläche zu überlagern, in der ein Spatialfilter angeordnet ist, sondern wo sie von einander getrennt sind. In dieser Hinsicht sollte die Kohärenz des Beleuchtungslichtes hoch sein. Das bedeutet, es ist wünschenswert nahe bei der Punktquelle zu sein. Andererseits ist es wünschenswert, um die Auflösung des abbildenden optischen Systems zu erhöhen, die räumliche Kohärenz der Lichtquelle zu erhöhen, nämlich den α-Wert. Das bedeutet, dass eine große Lichtquelle erwünscht ist. Da dies ein Widerspruch zueinander ist (eine Punktlichtquelle und eine große Lichtquelle) muss dies kompatibel sein.
Die ringförmige Lichtquelle und das Spatialfilter gemäß der vorliegenden Erfindung machen einen derartigen Widerspruch, wie oben erwähnt, kompatibel. Ein Weg der wirkungsvollen Erfüllung davon ist es, eine Baugruppe von kleinen Lichtquellen zu verwenden. Wenn weiterhin diese Baugruppe in der Form eines großen Ringes angeordnet wird, ist die Bedingung einer großen Lichtquelle erfüllt. Das bedeutet, wenn die Breite des Ringes klein ist, erhöht sich die Kohärenz, und die Tiefenschärfe vergrößert sich, während, wenn der Radius des Ringes groß gemacht wird, erhöht sich die spatiale Kohärenz und die Auflösung verbessert sich.
Es liegt damit eine Bedingung vor, dass, wenn der Radius des Ringers vergrößert wird, während ein Teil des Beugungslichtes 0-ter Ordnung abgeschirmt wird, der Durchmesser des Spatialfilters 3306 etwa so groß wird wie die Öffnung des optischen Systems. Diese Bedingung ist eine Bedingung, dass das Beugungslicht 0-ter Ordnung teilweise abgeschirmt wird, und die Größe der ringförmigen Lichtquelle ein Maximum wird. Das bedeutet, dass dies eine Bedingung ist, bei der die maximale Auflösung in Verbindung mit der Reduktionsprojektionslinse erreicht wird. Die Fig. 20(a), (b) und (c) zeigen eine derartige Anordnung. In diesen Ausführungsformen ist die Größe der Lichtquelle größer als die Linsenöffnung. Allgemein wurde gesagt, dass, wenn die Größe der Lichtquelle vergrößert wird, wird die Tiefenschärfe flacher und kann nicht mehr sauber für eine Lithographie verwendet werden. Jedoch kann, wie bereits oben erläutert, eine ringförmige Lichtquelle verwendet werden, um dadurch die Tiefenschärfe tiefer zu gestalten. Deshalb ist es möglich, eine Lichtquelle zu verwenden, die größer als eine Öffnung, wie in Fig. 20 gezeigt, ist. Die einzelnen Ausführungsformen haben eine Struktur, in der ein Teil 377 des Beugungslichtes 0-ter Ordnung abgeschirmt ist. Die OTF dieser Struktur wird durch die relative Funktion gekennzeichnet. Deshalb gibt es einen Effekt, dass die Grenzfrequenz der OTF im Vergleich zu dem Fall, wo die Größe einer Lichtquelle kleiner als eine Öffnung ist, erweitert wird. Darüber hinaus liegt ein weiterer Effekt, der durch diese Struktur erhalten wird, darin, dass die Auflösung nur durch eine Verbesserung eines Beleuchtungssystems verstärkt werden kann, welches eine große N.A.-Anwendung erleichtert, ohne eine Reduktionsprojektionslinse, die eine hohe Präzision erfordert, zu verwenden. In dieser Ausführungsform ist es möglich, ein Muster von ungefähr 0,2 um mit einem Draht i unter Verwendung einer Linse der N. A. 0,4 zu übertragen.
Es ist wesentlich für ein Abbildungssystem, die Abschirmung des Beugungslichts 0-ter Ordnung, eine OTF-Kurve sanft und gleichmäßig zu reduzieren. Fig. 21 zeigt eine OTF-Kurve 378, entsprechend der vorliegenden Erfindung. In dem Fall, wo das OTF keine sanfte oder gleichmäßige Kurve ist, sondern vielmehr wellenförmig, wie durch die Kurve 379 gezeigt, erniedrigt sich der Kontrast in der Nachbarschaft eines extrem kleinen Punktes der Welle, und in einem tatsächlichen LSI-Muster, das unterschiedliche Spatialfrequenzkomponenten aufweist, wobei das Muster nicht genau übertragen wird. Ein spezielles Muster, das jedoch nur von spezifischen spatialen Frequenzkomponenten gebildet ist, ist nicht hierin eingeschlossen, und der Kontrast wird ausreichen, um mit Bezug auf die spezielle spatiale Frequenz erhöht zu werden. Das bedeutet, die OTF-Kurve muss in dem Bereich der spezifischen Breite Wb, wie sie in Fig. 22 gezeigt wird, liegen. Diese Wb sollte von dem Übertragungsergebnis, das durch einen Übertragungssimulator, der später beschrieben wird, berechnet wird, berechnet werden.
Demgemäß wird auch in dem Fall, in dem eine Lichtquelle, die in Fig. 20 gezeigt wird, groß ist, eine OTF, welche sanft und gleichmäßig vermindert, gefordert. Es ist daher gewünscht, dass, wenn ein Muster des aktuellen LSI übertragen wird, eine Differenz zwischen dem inneren Durchmesser der Lichtquelle und einem Durchmesser einer Öffnung einer Reduktionsprojektionslinse im Wesentlichen gleich ist, zu einer Differenz zwischen einem äußeren Durchmesser einer Lichtquelle und einem Durchmesser einer Öffnung einer Reduktionslinse. Um eine tatsächliche Tiefenschärfe zu erreichen, ist es gewünscht, dass das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Öffnung der Reduktionsprojektionslinse und dem inneren Durchmesser 0,6 oder mehr ist.
In dem Beispiel der Fig. 20(a) kann ein Filter, das eine Transmittanz eines geeigneten Wertes aufweist, in einem Abschnitt eines Abschnittes 380 angeordnet werden, wie in Fig. 25 gezeigt, der mit Beugungslicht 0-ter Ordnung der Sichtquelle innerhalb der Öffnung der Reduktionsprojektionslinse belichtet wird. In diesem Fall ist es möglich, die Breite eines Abschnittes 377 außerhalb der Öffnung der Lichtquelle zu reduzieren, und so gibt es auch einen Effekt, dass die Größe der Lichtquelle vermindert werden kann.
Umgekehrt ist es möglich, die Breite eines Abschnittes 380 in der Öffnung der Reduktionsprojektionslinse zu vergrößern, verglichen mit dem Abschnitt 377. Dieses erzeugt Effekte, so dass ein stabilisierter Kontrast leicht auf einer weiten Fläche erreicht wird, wo die Lichtintensität leicht erhöht ist.
Selbst wenn weiterhin der äußere Durchmesser der Lichtquelle des Ringes gleich gemacht wird zu dem der Öffnung der Reduktionsprojektionslinse, kann das Ziel der vorliegenden Erfindung in gewissem Grad erreicht werden. In der Struktur, die in Fig. 20(a) gezeigt wird, wird ein Spatialfilter nicht in die Öffnung der Reduktionsprojektionslinse eingeführt, so dass Beugungslicht 0-ter Ordnung teilweise abgeschnitten werden kann. Deshalb ist die Struktur einfach und der Betrieb kann leicht durchgeführt werden.
Darüber hinaus wird, wie in Fig. 23 gezeigt wird, eine ringförmige Lichtquelle 378 extern von der Lichtquelle, die in Fig. 20 gezeigt wird, installiert, um weiterhin die Auflösung zu verbessern. Fig. 24 zeigt ein Beispiel, in dem die Lichtquelle, die in Fig. 23 gezeigt wird, eingebaut ist. Da die Lichtquelle mit vergrößertem N.A., wie oben beschrieben, schwierig in dem Linsensystem ist, werden eine Laserlichtquelle 3121, eine Strahlabtasteinrichtung 3122, ringförmige Spiegel 3123 und 3124 verwendet. Im Fall dieser Ausführungsform wird eine Linse der N.A. 0,4 des i-Drahtes verwendet und 0,15 um können aufgelöst werden. Eine derartige Ausführungsform unterscheidet sich nicht von der grundsätzlichen Idee der vorliegenden Erfindung, in der das Beugungslicht 0-ter Ordnung teilweise abgeschirmt ist.
Eine Ausführungsform eines Musterübertragungssystems 3000 (ein optisches System für die Reduktionsprojektionsbelichtung) gemäß der vorliegenden Erfindung wird hiernach mit Bezug auf die Fig. 4 bis 6 beschrieben. In dem Musterübertragungssystem (einem optischen System für Reduktionsprojektionsbelichtung) 3000 wird ein i-Strahl, der eine Wellenlänge von 365 nm von einem Licht von einer Quecksilberlampe 3101 aufweist, selektiv durch ein Farbfilter 3102 übertragen, und das Licht wird auf die Oberfläche eines Integrators 3104 durch eine Sammellinse 3103 gesammelt. Auf Elemente 3107 (Fig. 28) indem Integrator 3104 einfallendes Licht wird individuell mit einem Ausfallswinkel α emittiert, und eine Maske 100 wird durch eine Sammellinse 3106 beleuchtet. Der Integrator 3104 wird später beschrieben. Eine ringförmige Lichtquelle mit Spatialfilter 3301 ist in der Umgebung eines Ausgangsendes des Integrator 3104 installiert.
Das Licht, das durch ein Masken-Schaltkreismuster 104 (gezeigt z. B. in Fig. 39) auf eine Maske 100 transmittiert und gebeugt wurde, wird abgebildet und übertragen wie ein Wafer-Schaltkreismuster 204 (gezeigt z. B. in Fig. 37), das einen hohen Kontrast auf dem Wafer (Substrat) 200 durch eine Abbildungslinse (Reduktionsprojektionslinse) 3201 und durch ein abbildendes Spatialfilter 3202 aufweist, da es in der Nachbarschaft einer Pupille der abbildenden Linse montiert ist.
Es ist anzumerken, dass ein Abbild eines Lichtquellen-Spatialfilters 3301 in der Form eines Ringes abgebildet wird bei einer Position eines abbildenden Spatialfilters 3202 in der Form eines Ringes durch die Sammellinse 3106 und die abbildende Linse (Reduktionsprojektionslinse) 3201. Die Abbildungsbeziehung zwischen dem Lichtquellen-Spatialfilter 3301 und dem abbildenden Spatialfilter 3302 in der vorliegenden Ausführungsform wird in den Fig. 32 und 33 gezeigt. Das Lichtquellen-Spatialfilter 3301 bildet eine Lichtquelle eines Ringabschnitts 3305, der einen Außendurchmesser DLO und einen Innendurchmesser DLI aufweist und sowohl Innendurchmesser als auch Außendurchmesser des Ringabschnitts 3305 sind abgeschirmt. Das abbildende Spatialfilter 3302 weist eine Konstruktion auf, in der ein Ringabschnitt 3306, der einen Außendurchmesser DIO und einen Innendurchmesser DII aufweist, abgeschirmt sind, und das Licht durch sowohl innen als auch außen von dem Ringabschnitt 3306 transmittiert wird. Ein einfallender Abschnitt der abbildenden Linse (Reduktionsprojektionslinse) 3201 ist mit 3205 gekennzeichnet, und ein Ausgangsabschnitt ist mit 3206 gekennzeichnet.
Das abbildende Spatialfilter 3302 kann auf einer Position 3202 stirnseitig bei 3205 der abbildenden Linse (Reduktionsprojektionslinse) 3201, bei einer Position 3204 auf der Rückseite 3206 der abbildenden Linse 3201 oder bei einer Position 3203 einer Pupille in der abbildenden Linse sein. Der beste Effekt bei der Auslegung wird bei der Position 3203 erhalten, und eine Position, bei der die Kosten minimal sind und ein ausreichender Effekt erreicht wird, ist die Position 3204.
Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht der abbildenden Linse 3201, in der das abbildende Spatialfilter 3302 bei einer Position 3204 angeordnet ist. In diesem Fall wird das abbildende Spatialfilter 3302 von einer Metallplatte gebildet und deshalb durch Stützstäbe 3311 gestützt. Es muss nicht erwähnt werden, dass, je kleiner die Anzahl und je kleiner der Durchmesser der Stützstäbe 3311 ist, desto besser. Fig. 31 zeigt eine Ausführungsform des abbildenden Spatialfilters 3301, die vor oder hinter der Rückseite der abbildenden Linse 3201 durch Bilden eines Abschirmfilms 3313 auf einem Glassubstrat 3312 gebildet ist. In diesem Fall ist der Stützstab nicht notwendig, aber die abbildende Linse 3201 muss unter Berücksichtigung von Aberration, die durch das Glassubstrat 3312 verursacht wird, entworfen werden.
Wenn M die Abbildungsvergrößerung zwischen der Lichtquelle mit Spatialfilter 3301 und dem abbildendem Spatialfilter 3302 ist, wird die Beziehung zwischen dem DLO, welcher der Außendurchmesser der Lichtquelle des Spatialfilters 3301 ist, DLI, welcher der Innendurchmesser der Lichtquelle mit Spatialfilter 3301 ist, DIO, welcher ein Außendurchmesser des abbildenden Spatialfilters 3302 ist, und DII, welcher ein Innendurchmesser des abbildenden Spatialfilters 3302 ist, wie in Fig. 32 gezeigt, später beschrieben. Wenn kurz gesagt das Beugungslicht 0-ter Ordnung teilweise abgeschirmt wird, kann ein feines Schaltkreismuster auf einer Maske auf einem Wafer mit hohem Kontrast abgebildet werden.
Wie oben beschrieben, kann mit Bezug auf DIO und DII des abbildenden Spatialfilters 3302 sowie auf DLO und DLI der Lichtquellen-Spatialfilter 3301 ein variables Spatialfilter, wie das eines Flüssigkristall-Anzeigeelements aufgebaut werden oder eine Vielzahl von Spatialfiltern, die von einander in ihren Dimensionen unterschiedlich sind, werden austauschbar bereitgestellt, wobei die ringförmige Dimension des Spatialfilters gesteuert werden kann.
Eine Ausführungsform der Gesamtheit eines Projektionsbelichtungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung wird hiernach mit Bezug auf die Fig. 27 bis 36 beschrieben. Als erstes wird ein Musterdaten erzeugendes System 1000, wie es in Fig. 27 gezeigt wird, beschrieben. In dem Musterdaten erzeugenden System 1000 und in einem Verdrahtungsdaten vorbereitenden Abschnitt 1102 werden Wafermuster-Formdaten 1103 in gewünschter Weise gebildet, die auf dem Substrat (Wafer) 20 geformt werden auf der Basis von Verdrahtungszeichnungsdaten 1101, wie Entwurfsdaten. Ein Musterkonversionsabschnitt 1104 konvertiert Maskenmuster-Formdaten 1105 in gewünschter Weise, die auf einer Maske (Zwischenmaske) 100 auf der Basis der Wafermuster-Formdaten 1103 gebildet sind. Zu dieser Zeit überprüft ein Musterübertragungssimulator 1108 ob oder ob nicht ein Maskenmuster auf der Maske durch den Musterkonversionsabschnitt 1104 annähernd deckungsgleich mit den Wafermuster-Formdaten 1103 konvertiert wurde, wenn es tatsächlich auf dem Substrat 20 belichtet wird durch ein optisches System für die Musterübertragung auf der Basis der Wafermuster-Formdaten 1103, die durch den Verdrahtungsdaten-Vorbereitungsabschnitt, durch die Einstellbedingung, wie den Außendurchmesser DLO, den Innendurchmesser DII oder dergleichen eines Ringabschnitts 3305 einer Lichtquelle mit Spatialfilter 3301 und die Einstellbedingungen des Außendurchmessers DIO, des Innendurchmessers DLI oder dergleichen eines Ringabschnitts 3306 auf einem abbildenden Spatialfilter 3302 gebildet sind. Das Maskenmuster wird dann zur Korrektur zurückgeführt zu dem Musterkonversionsabschnitt 1104, um eine optimale Form (wie den Außendurchmesser DLO, den Innendurchmesser DLI oder dergleichen von dem Ringabschnitt 3305 und dem Außendurchmesser DIO, dem Innendurchmesser DII oder dergleichen von dem Ringabschnitt 3306) des Spatialfilters zu erhalten, das den Wafermuster-Formdaten 1103 angepasst ist, wobei Ergebnisse davon an einen Steuerabschnitt (benachbart zu dem Abschnitt) 3303 eines Lichtquellen- Spatialfilters und an einen Stuerungsabschnitt (Einstellungsabschnitt) 3304 eines abbildenden Spatialfilters über ein Spatialfilter-Steuersystem 3305 gesendet werden, um die Form der Lichtquelle mit Spatialfilter 3301 des abbildenden Spatialfilters 3302 zu steuern (einzustellen). Der Mustererzeugungsabschnitt 1106 konvertiert EB-Daten 1107, die für eine elektronische Strahlschreibeinrichtung 2103 auf der Basis der Maskenmuster-Formdaten 1105 geeignet sind, die durch den Musterkonversionsabschnitt 1104 konvertiert werden.
Als nächstes wird ein Herstellungssystem 2000 beschrieben. Eine Filmbildungseinrichtung 2101 bildet eine Vielzahl von aufeinander gestapelten Filmen 202, die aus Chrommetall oder Chromoxid oder Metallchrom und Chromoxid auf einer Substratmaske 101 gebildet sind. Eine Beschichtungseinrichtung 2801 beschichtet einen Fotolackfilm 203 auf dem Maskensubstrat 101, der durch die Filmbildungseinrichtung 2101 gebildet wird. Die Elektronenstrahl-Schreibeinrichtung 2103 schreibt und bildet das gleiche Schaltkreismuster wie die Maskenmusterform 1105 in Übereinstimmung mit den EB-Daten 1107, die von dem Mustererzeugungsabschnitt 106 erzeugt werden. Danach wird ein Schaltkreismuster auf dem Maskensubstrat 201 durch eine Entwicklungseinrichtung 2014 entwickelt, um eine Maske 100 zu vervollständigen. Die vervollständigte Maske 100 wird inspiziert in ihren Mustern durch Vergleich der Abbildungsdaten, die durch eine Musterinspektionseinrichtung 2106 mit den Maskenmusterdaten 1103 oder den Wafer- Musterdaten 1105 oder den Daten des Transfersimulators 1108 erfasst werden. Wenn ein Fehler vorhanden ist, wird er durch eine Musterberichtigungseinrichtung 2105 korrigiert, die aus einer Ionenstrahlmaschine oder dergleichen besteht, und schließlich werden Fremdpartikel auf der Maske 100 durch eine Fremdpartikel-Inspektionseinrichtung 2107 inspiziert. Wenn ein Fremdpartikel vorhanden ist, wird er durch eine Wascheinrichtung 2108 weggewaschen. Die Maske 100 gemäß der vorliegenden Erfindung ist darin gekennzeichnet, dass sie leicht zu waschen ist, verglichen mit einer Maske eines Phasenschiebers, da die Maske aus einem einzigen Schichtfilm 102, wie beispielsweise in Fig. 39 gezeigt, gebildet sein kann. Weiterhin kann die Maske 100 leicht, verglichen mit Masken des Phasenschiebers, hergestellt werden. In der Musterinspektionseinrichtung 2105 können die erfassten Bilddaten mit irgendwelchen der Maskenmusterdaten 1103 oder den Wafer-Musterdaten 1105 oder den Daten von dem Transfersimulator 1108 verglichen werden. Höchst wirksam ist jedoch die Lichtquelle der Musterinspektionseinrichtung 2105 und des abbildenden optischen Systems äquivalent zu einem Musterübertragungssystem (Reduktionsprojektions-Belichtungssystem) 3000, gemäß der vorliegenden Erfindung, zu machen, um es mit den Wafer- Musterdaten 1105 zu vergleichen. Insbesondere ist die Musterinspektionseinrichtung 2105 zusammengesetzt aus einem optischen System, das zu dem Musterübertragungssystem (Reduktionsprojektionsbelichtungssystem) 3000 äquivalent ist, und eine Maske 100, die zu inspizieren ist, wird auf einem Maskentisch 3401 angeordnet und ein Lichtempfangselement wird bei einer Position angeordnet, in der ein Wafer (Substrat) 200 angeordnet ist, um so ein Bild, das auf dem Bildempfangselement abzubilden ist, zu erfassen. Mit der Musterinspektionseinrichtung 2105, die wie oben beschrieben, konstruiert ist, kann das gleiche Schaltkreismuster, wie ein extrem feines Schaltkreismuster, das tatsächlich projiziert und auf dem Wafer belichtet wird (ein extrem feines Schaltkreismuster von 1 um oder weniger auf dem Wafer), als ein Bildsignal mit hohem Kontrast von dem Lichtempfangselement erfasst werden, ohne durch Interferenzen des Lichts beeinflusst zu werden, und als ein Ergebnis wird es mit den Wafer-Musterdaten 1105 verglichen, wodurch selbst ein feines Schaltkreismuster genau inspiziert werden kann.
Als nächstes wird ein Musterübertragungssystem (ein optisches System für eine Reduktionsprojektionsbelichtung) 3000 der vorliegenden Erfindung hiernach beschrieben. In dem Musterübertragungssystem 3000 wird ein i-Strahl, der eine Wellenlänge von 365 nm aus einer Lichtquelle einer Quecksilberlampe 3101 aufweist, selektiv durch ein Farbfilter 3102 transmittiert und auf der Oberfläche eines Integrators 3104 durch eine Sammellinse 3103 gesammelt. Einfallendes Licht auf Elemente 3107 (Fig. 28) in dem Integrator 3104 wird mit einem Ausfallswinkel individuell abgestrahlt, um den oberen Abschnitt der Maske 100 durch eine Sammellinse 3106 zu beleuchten. Die Fig. 28 und 29 zeigen unterschiedliche Moden des Integrators 3104. Fig. 28 zeigt den Fall, bei dem ein Abschnitt des Integrators 3104 die Form eines Ringes hat. Fig. 29 zeigt eine Ausführungsform des Integrators 3104, in dem eine ringförmige Form durch eine Abschirmplatte 3105 gebildet wird. Kurz gesagt ist es naheliegend, dass andere Konfigurationen angewendet werden können, solange jemand die Rolle des Spatialfilters anwendet, was bedeutet, dass ein Ring eine Abschirmfunktion aufweist. Vorzugsweise kann der DLI und DLO des Lichtquellen-Spatialfilters 3301, das wie oben beschrieben gestaltet ist, durch das Vorsehen einer Vielzahl von Spatialfiltern mit unterschiedlichen Dimensionen untereinander gesteuert werden, so dass sie ausgetauscht werden können, wodurch sie durch einen Befehl eines Steuerungsabschnitts für ein Lichtquellen-Spatialfilter (Einstellungsabschnitt) 3303 gesteuert und eingestellt werden können. Andererseits ist der Freiheitsgrad größtenteils eingeschränkt.
In der vorliegenden Erfindung wird, wenn eine Abschirmplatte auf der Lichtquellenoberfläche angeordnet ist, eine künstliche Lichtmenge vermindert. Demgemäß ist es notwendig, die Lichtintensität der Lichtquelle zu erhöhen. In einer konventionellen Lampe war es schwierig, die Lichtintensität zu erhöhen. Eine Stroboskoplichtquelle für Faserbeleuchtung ist in "Development in Research of Strobe Light Source for Fiber Illumination", beschrieben von Yamamoto, Lecture Meeting of Society of Applied Physics, 1991, 11p-ZH-8 offenbart. Die Stroboskoplichtquelle, wie darin offenbart, wurde nicht für eine Belichtungsvorrichtung verwendet. Sie ist jedoch einsetzbar für die vorliegende Erfindung, die vom ausreichenden Erhalten der Lichtintensität die Verwendung einer Lampe, wie beschrieben, erfordert. Diese Lichtquelle ist geeignet für die vorliegende Erfindung, weil sie einen größeren Durchmesser aufweist.
In der Ausführungsform in Fig. 23 wird ein Integrator unter Verwendung einer optischen Faser, wie in Fig. 25 gezeigt, eingesetzt. Der Integrator unter Verwendung einer optischen Faser umfasst ein Bündel einer Anzahl von optischen Fasern 380. Eine Lichteinführungsoberfläche 3131 ist kreisförmig in ihrer Form, um so leicht Licht von einer Lichtquelle 3101 zu sammeln und eine Licht emittierende Oberfläche umfasst ein Bündel von optischen Fasern, um so eine ringförmige Gestalt zu haben. Unter Verwendung der optischen Faser kann eine Lichtquelle, die eine kreisförmige Lichtquellenform aufweist, wie eine Quecksilberlampe verwendet werden, um wirksam eine ringförmige Lichtquelle zu bereiten. Ein Integrator 3104 kann vorbereitet werden, um unter Verwendung der optischen Fasern flexibel zu sein. Dieses erbringt einen Effekt, indem eine Lichtquelle als eine Heizquelle installiert sein kann bei einer von dem Vorrichtungskörper entfernten Position, der eine Temperatursteuerung erfordert.
Es wird vorgeschlagen, dass ein Bündel von Fasern, wie in Fig. 25 gezeigt, verteilt wird, so dass die äußeren und inneren Durchmesser variiert werden können. Ein derartiger variabler Mechanismus wird durch einen Steuerungsmechanismus 3303 einer Lichtquelle mit Spatialfilter gesteuert.
Das Licht, das durch ein Maskenmuster 104 (Fig. 34) auf eine Maske 100 transmittert wurde und gebeugt wurde, wird als Wafermuster 204 (gezeigt z. B. in Fig. 37) auf einem Wafer 200 durch eine Abbildungslinse 3201 und ein abbildendes Spatialfilter 3302 abgebildet. Das abbildende Spatialfilter 3302 kann an einer Position 3202 vor der Abbildungslinse 3201 oder bei einer Position 3204 auf der Rückseite der Abbildungslinse oder bei einer Position 3203 einer Pupille in der Abbildungslinse angeordnet sein.
Ein Bild der Lichtquelle mit Spatialfilter 3301 wird bei einer Position des abbildenden Spatialfilters 3302 durch die Sammellinse 3106 und die abbildende Linse 3201 abgebildet. Die Fig. 32 und 33 zeigen die Abbildungsbeziehung zwischen der Lichtquelle mit Spatialfilter 3301 und dem abbildenden Spatialfilter 3302 in der vorliegenden Ausführungsform. Die Lichtquelle mit Spatialfilter sowie das abbildende Spatialfilter haben die Form eines Ringes. Die Lichtquelle mit Spatialfilter 3301 weist einen Ringabschnitt 3305 auf, der einen Außendurchmesser DLO und einen Innendurchmesser DLI aufweist, und sowohl die Innenseite als auch die Außenseite des Ringabschnittes 3305 sind abgeschirmt. In dem abbildenden Spatialfilter 3302 ist der Ringabschnitt 3306, der den Außendurchmesser DIO und den Innendurchmesser DII aufweist, abgeschirmt, und es ist so konstruiert, dass Licht sowohl durch die Innenseite als auch die Außenseite des Ringabschnitts 3306 transmittiert wird. Wenn M die Abbildungsvergrößerung zwischen der Lichtquelle mit Spatialfilter 3301 und dem abbildenden Spatialfilter 3302 ist, wird die Beziehung des folgenden Ausdrucks (6) zwischen DLO, DLI, DIO und DII festgelegt:
DIO = M·δ·DLO
DII = M·&epsi;·DLI
M·DLI ≤ DII ≤ DIO ≤ M·DLO (6)
wobei δ und &epsi; Koeffizienten sind, die durch folgenden Ausdruck (7) erfüllt sind:
0,7 ≤ δ ≤ 1,0
1,0 ≤ &epsi; ≤ 1,3 (7)
Wenn diese Koeffizienten in dem oben beschriebenen Ausdruck (7) erfüllt sind, ist die Wirkung der vorliegenden Erfindung äußerst auffällig. Jedoch müssen diese Ausdrücke nicht immer erfüllt werden, aber das Beugungslicht 0-ter Ordnung kann teilweise abgeschirmt sein. Beim Einstellen von δ und werden Werte von δ und des Spatialfilters mit dem höchsten Kontrast durch den Musterübertragungssimulator 1108 ausgewählt.
Fig. 42 zeigt den Kontrast, wenn die Werte von δ und geändert werden. In dieser Figur wird, wenn δ 0,8 ist und 1,1 ist, der beste Kontrast erhalten. Jedoch ist es deutlich von Fig. 3, dass der beste Kontrast nicht nur mit beiden vorerwähnten Werten erreicht wird.
Es sei NAO die Anzahl der Öffnungen der abbildenden Linse (optisches System für eine Reduktionsprojektion) 3200 auf der Ausgangsseite 3204 und NAL sei die Anzahl der Öffnungen davon, in die ein Lichtquellenbild an der gleichen Position 3204 projiziert wird. Das Verhältnis NAL/NAO wird als ein spatialer Kohärenzgrad σ definiert. Fig. 43 zeigt die Beziehung zwischen σ und dem Kontrast. Wenn σ etwa 0,9 ist, wird der beste Kontrast erhalten. Selbst wenn σ etwas von 0,9 abweicht, wird ein hoher Kontrast erhalten.
Die Aufgabe der Erfindung ist deutlich sichtbar in dem Fall erreicht, wo ein Lichtquellen-Spatialfilter 3301 und ein abbildendes Spatialfilter 3302, die in Fig. 13 gezeigt werden, verwendet werden. Da jedoch die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch eine teilweise Abschirmung des Beugungslichts 0-ter Ordnung erreicht wird, selbst wenn ein Luftfilter, gezeigt in den Fig. 14 bis 17, verwendet wird, kann ein Schaltkreismuster mit hohem Kontrast auf einem Wafer abgebildet werden. Bei dem Luftfilter, gemäß der Fig. 14 bis 17, umfasst eine schräge Linie, die darin gezeigt wird, einen abgeschirmten Abschnitt. Ein Musterübertragungssystem 3000 umfasst einen Lichtquellenabschnitt 3100, enthaltend eine Quecksilberlampe 3101, ein Farbfilter 3102, eine Sammellinse 3103, einen Integrator 3104 und eine Sammellinse 3106; ein abbildendes optisches System 3200, enthaltend eine abbildende Linse 3201; ein Spatialfilter-Steuersystem (ein Regelungssystem) 3300, enthaltend einen vollständigen Steuerungsabschnitt 3305 zum Liefern von Steuerungssignalen an einen Steuerungsabschnitt einer Lichtquelle mit Spatialfilter (Regelungsabschnitt) 3303, einen Steuerabschnitt für ein Spatialfilter (Regelungsabschnitt) 3304 und einen Positionsmarken-Erfassungsabschnitt 3403 auf der Basis eines Befehlssignals, wie DLO, DLI, DIO, DII usw., die von einem Steuerabschnitt für eine Lichtquelle mit Spatialfilter (Regelungsabschnitt) 3303 zum Steuern einer Lichtquelle mit Spatialfilter 3301 erhalten werden; ein abbildendes Spatialfilter 3302 und eine Lichtquelle mit Spatialfilter 3301, einen Steuerungsabschnitt für ein abbildendes Spatialfilter (Regelungsabschnitt) zum Steuern eines abbildenden Spatialfilters 3302 und einen Musterübertragungssimulator 1108 zum Steuern der Gesamtheit; und ein positionierender Abschnitt 3400, der einen Maskentisch 3401 zum Platzieren einer Maske 100 darauf umfasst, einen Wafertisch 3402 zum Platzieren eines Wafers 200 darauf, einen Positionsmarken- Erfassungsabschnitt 3403 zum Erfassen einer Positionsmarke auf einem Wafer, ein Maskentisch-Steuerungssystem 3404 zum Steuern eines Maskentisches 3304 entsprechend einem Befehl von dem Positionsmarken-Erfassungsabschnitt 3403 und ein Wafertisch-Steuersystem 3405 zum Steuern des Wafertisches 3402 entsprechend einem Befehl von dem Positionsmarken-Erfassungsabschnitt 3403.
Mit der oben beschriebenen Anordnung ist der Betrieb folgendermaßen: Eine Maske 100, die durch ein Maskenherstellungsystem 2000 hergestellt wird, wird auf dem Maskentisch 3401 platziert und durch den Lichtquellenabschnitt 3100 beleuchtet. Ein Teil des Beugungslichtes 0-ter Ordnung, das von der Maske und von der Lichtquelle mit Spatialfilter 3301 in dem Lichtquellenabschnitt 3100 transmittiert wurde, wird durch das abbildende Spatialfilter 3302 abgeschirmt und Beugungslicht hoher Ordnung und Teile des Beugungslichtes 0-ter Ordnung laufen durch das abbildende optische System (Reduktionsprojektionslinse) 3200, um ein Schaltkreismuster auf dem Wafer 200 zu bilden.
Ein ringförmiges Spatialfilter, wie es in Fig. 32 gezeigt, wird als Spatialfilter verwendet, weil eine Kohärenz mit der Lichtquelle bereitgestellt wird. Die Kohärenz hat zwei Arten, eine in der Zeit und die andere im Raum. Die Zeitkohärenz ist ein Wellenlängenband der Lichtquelle, je schmaler das Band des Lichtes ist, desto höher ist die Kohärenz. Die räumliche Kohärenz ist die Stärke der Lichtquelle, die mit der Stärke der Lichtquelle mit Spatialfilter 3301 korrespondiert. Wenn jedoch die Stärke der Lichtquelle klein gehalten wird, um die Kohärenz zu vergrößern, wird die Intensität der Lichtquelle klein und die Belichtungszeit wird verlängert, wodurch als eine Konsequenz der Durchsatz der Belichtung abfällt. Wenn die ringförmige Lichtquelle mit Spatialfilter 3301 verwendet wird, wird ein Abbild der Lichtquelle mit Spatialfilter, das auf der Abbildungsposition gebildet wird, das Beugungslicht 0-ter Ordnung. Das bedeutet, die Verwendung des ringförmigen Spatialfilters 3301 kann eine Lichtquelle verwirklichen, die hoch in der Intensität ist und eine Kohärenz aufweist. Dies ist die gleiche Technik, die ein ringförmiges Spatialfilter verwendet, um ein kohärentes Licht von einem weißen Licht in einem Phasendifferenz-Mikroskop zu erhalten, welches in "Wave Optics" (Iwanami Shoten), beschrieben bei Kubota, offenbart ist.
Es gibt einen weiteren Grund, warum die Lichtquelle mit Spatialfilter 3301 eine ringförmige Forma aufweist. Wie vorher erläutert, gibt es eine Beziehung, wie gezeigt, zwischen einer Dimension eines Musters auf einem Wafer, die zu übertragen gewünscht ist, und einem spatialen Kohärenzgrad einer Lichtquelle, durch welche ein Muster mit dieser Dimension mit hohem Kontrast übertragen wird. Wenn somit der Raumkohärenzgrad an eine Dimension (schrittweise) von einem Muster, das zu übertragen gewünscht wird, angepasst ist, wird der Effekt der vorliegenden Erfindung deutlich sichtbar erscheinen. Wenn die Lichtquelle mit Spatialfilter 3301 und das abbildende Spatialfilter 3302 auf einem Ring gebildet sind, wird der spatiale Kohärenzgrad, nämlich die Größe des Ringes, leicht gesteuert.
Es ist jedoch überflüssig zu sagen, dass der Ringradius (spatialer Kohärenzgrad) der ringförmigen Lichtquelle und des Spatialfilters so groß wie möglich gemacht werden, um die Auflösung zu verstärken.
In der vorliegenden Erfindung ist sowohl die ringförmige Quelle als auch das Spatialfilter ein konzentrischer Kreis. Beim Vorsehen eines konzentrischen Kreises kann keine Richtverstärkung mit Bezug auf ein Schaltkreismuster, das durch MTF zu übertragen ist, vorgesehen werden. Beim Übertragen eines LSI- Schaltkreismusters, das Schaltkreismuster unterschiedlicher Richtungen aufweist, ist es wichtig, dass MTF keine Richtungsverstärkung aufweist. Das konzentrische Filter hat einen Effekt, dass komplizierte Abweichungen es schwer haben, in eine Linse, verglichen mit einem nicht-konzentrischen Filter, wie es in Fig. 36 gezeigt wird, einzudringen.
Da der vorerwähnte Effekt erreicht werden kann, wenn die Intensität des Beugungslichts 0-ter Ordnung und des Beugungslichts höherer Ordnung ausgeglichen sind, kann der Effekt, obwohl etwas niedrig, selbst dann erreicht werden, wenn das abbildende Spatialfilter 3302 weggelassen wird und nur das Lichtquellen- Filter 3301 vorgesehen wird. Umgekehrt, selbst wenn das Lichtquellen- Spatialfilter 3301 weggelassen wird und nur das abbildende Spatialfilter 3302 bereitgestellt wird, kann der vorerwähnte Effekt, obwohl etwas abgeschwächt, erreicht werden.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Bilden eines Musters in größerem Detail mit Bezug auf die Fig. 37 bis 41 beschrieben. Wie oben beschrieben, kann die Aufgabe der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der Lichtquelle mit Spatialfilter 3301 und dem abbildenden Spatialfilter 3302 erreicht werden, aber der Effekt der vorliegenden Erfindung kann weiterhin verstärkt werden durch Auslegung eines Maskenmusters 104, wie es unten beschrieben wird.
Fig. 45 zeigt ein abbildendes optisches System 3200 mit einer Linienbreite (Lichttransmission) eines Linienspatialmusters, das die gleiche Schrittweite aufweist, die auf einer geänderten Maske 100 gebildet wird, und einen Kontrast eines Schaltkreismusters aufweist, das auf einen Wafer 200 projiziert wird. Wie in Fig. 44 gezeigt, wird der Kontrast groß, wenn die Linienbreite klein wird. Das bedeutet, es wird vorgeschlagen, die Linienbreite klein zu machen. Wenn die Linienbreite klein gemacht wird, ist die Intensität klein, und deshalb ist es notwendig, die Entwicklungszeit zu verlängern. Die Linienbreite des Schaltkreismusters, die auf der Maske 100 gebildet wird, wird unter Berücksichtigung des Kontrastes und der Belichtungszeit, die zum Übertragen des Schaltkreismusters erforderlich sind, bestimmt.
Demzufolge wird vorzugsweise in dem Belichtungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Linienbreite zum Bilden des Maskenmusters 104 konstant gehalten. Aus diesem Grund wird in dem Fall, in dem ein weites Wafermuster 204 zu bilden gewünscht ist, eine Einrichtung gefordert. In dem Fall, in dem die Linienbreite nicht konstant, aber weit ist, ist die Lichtintensität auf der Abbildungsfläche hoch in Bezug auf ein Muster, in dem eine periphere Linienbreite konstant ist und eine Form eines übertragenen Musters nach der Fotolackentwicklung sich weit entfernt von einem Schaltkreismuster, das ursprünglich zu erhalten ist, befindet. In dem Fall, wo es teilweise ein Schaltkreismuster gibt, dessen Lichtintensität hoch ist, ergibt sich dieses von dem Licht, das von dort kommt.
Um sauber ein weites Schaltkreismuster zu bilden, ist es notwendig, die Lichtintensität mit der gleichen Lichtintensität wie das Schaltkreismuster zu bilden, dessen periphere Linienbreite konstant ist. Das Verfahren zur Bildung eines weiten Schaltkreismusters wird mit Bezug auf die Figur beschrieben. Wenn ein Schaltkreismuster durch Verwenden des abbildenden optischen Systems 3200 übertragen wird, kann ein Schaltkreismuster, das ausreichend klein wie eine Auflösungsleistung des abbildenden optischen Systems ist, nicht aufgelöst werden, aber gleichmäßig abgebildet werden. Beim Abbilden des vorerwähnten weiten Schaltkreismusters wird dieses Phänomen verwendet. Das bedeutetet, dass, wenn ein feines Muster weniger als einen Auflösungsgrad des vorliegenden optischen Systems auf einer Maske 100, wie gezeigt bei 105, 106 und 108 in den Fig. 39 und 40, gebildet wird, kann ein weites Schaltkreismuster auf einem Wafer 200, wie in Fig. 37 und 38 gezeigt, übertragen werden.
Fig. 45 zeigt einen Kontrast, wenn die Schrittweite eines Linienabstandsmusters geändert wird. Wie in Fig. 45 gezeigt, wird der Kontrast klein, wenn die Schrittweite klein wird. Das bedeutet, wenn die Schrittweite klein gehalten wird, gibt es eine Position 331, bei welcher der Kontrast ungefähr 0 ist. In dem Fall, wo die gesamte Oberfläche des Weiten Schaltkreismusters als weiß gewünscht wird, kann ein Muster, das eine Schrittweite bei der Position 331 aufweist, verwendet werden. Insbesondere wird höchst vorzugsweise ein Muster verwendet, das eine Schrittweite von ungefähr ¹/&sub2; einer Schrittweite eines Musters, das aufzulösen ist, aufweist. Bei dieser Schrittweite ist die Lichtintensität des weiten Schaltkreismusters etwa die gleiche wie bei dem Minimummuster.
Genauer gesagt wird in dem Fall, wo ein Wafermuster 204, wie es in Fig. 37 gezeigt ist, zu erreichen ist, ein Maskenmuster, wie es in Fig. 39 gezeigt ist, hergestellt und ein negativer Fotolack wird verwendet, oder ein Maskenmuster, wie es in Fig. 40 gezeigt wird, wird hergestellt, und ein positiver Fotolack wird verwendet. In diesem Fall werden Muster 105, 106, 107 und 108, von denen gewünscht ist, dass Licht durch sie transmittiert wird, durch Muster gebildet, die eine kleine Schrittweite, wie in Fig. 41 gezeigt, aufweisen. Ein Maskenmuster 104 wird in dem Fall, wo Licht über einen weiten Bereich, wie in diesen Mustern 105, 106, 107 und 108 transmittiert wird, automatisch durch einen Musterkonversionsabschnitt 1104 erzeugt und wird durch einen Musterübertragungssimulator 1108, wie benötigt, simuliert.
Ein Muster von ¹/&sub2; Schrittweite kann eine halbe Schrittweite entweder nur in der X-Richtung oder in Y-Richtung sein. Es ist überflüssig zu sagen, dass ein Gittermuster, das eine ¹/&sub2; Schrittweite sowohl in X- als auch in Y-Richtung hat, angewandt wird. Die Schrittweite muss nicht immer ¹/&sub2; sein, sondern andere Schrittweiten können angewendet werden, bei denen die Lichtintensität auf dem Wafermuster 204, wie benötigt, ausreichend ist.
Selbst in dem Fall einer Maske, in der ein extrem feines Schaltkreismuster und ein großes Schaltkreismuster vermischt sind, kann die Übertragung durch eine Reduktionsprojektionsbelichtung durch das vorerwähnte Verfahren durchgeführt werden. In dem Fall jedoch, wo ein extrem feines Schaltkreismuster und ein großes Schaltkreismuster durch mehr als zweifache Reduktionsprojektionsbelichtung übertragen werden, muss das vorerwähnte Verfahren nicht verwendet werden, aber ein Muster 104 kann lediglich durch ein Muster, dessen Linienbreite konstant ist, gebildet werden. In diesem Fall gibt es einen Effekt, indem ein System wie der Musterkonversionsabschnitt 1104 nicht notwendig ist.
Wie oben beschrieben, hat das Verfahren der vorliegenden Erfindung einen Effekt darin, dass, da kein Phasenschieber angeordnet sein muss, der Verarbeitungsmusterkonversionsabschnitt 1104 einfach ist und Zeit gespart werden kann, und es um einen Fehler vermindert werden kann.
Während in der vorliegenden Ausführungsform ein Maskenmuster mit einem Schaltkreismuster, das eine konstante Linienbreite als eine Basis aufweist, konvertiert wurde, ist es anzumerken, dass in einem Schaltkreismuster, das viele sich wiederholende Abschnitte wie bei einem Speicher betrifft, ein Maskenmuster 104, um ein optimales Wafermuster zu erreichen während es durch einen Transfersimulator 1108 simuliert wird, erhalten werden kann. Es wird nämlich das Maskenmuster 104 durch den Transfersimulator 1108 für jede Speicherzelle erhalten.
Ein Transfermechanismus auf einem Wafer eines Maskenmusters wird mit Bezugnahme wieder auf die Fig. 1, 2 und 3 beschrieben, wobei die Fig. 1(a) eine Querschnittsansicht einer Maske 100 ist, in der ein Maskenmuster 105 aus Chrom 102 auf einem Glassubstrat 101 gebildet ist. Eine Wellenform 301, die in Fig. 1(b) gezeigt wird, ist eine strenge Signalgradverteilung eines abgebildeten Musters eines Maskenmusters 104. Die Wellenform 301 kann in eine Wellenform 302 durch das Beugungslicht 0-ter Ordnung und eine Wellenform 303 durch das Beugungslicht höherer Ordnung geteilt werden. In dem Fall, in dem das Maskenmuster 104 ein feines Muster 105, wie gezeigt, ist, ist die Wellenform 303 durch das Beugungslicht hoher Ordnung klein mit Bezug auf die Wellenform 302 durch das Beugungslicht 0-ter Ordnung, und deshalb ist die zu erfassende Wellenform 301 klein im Gegensatz zu AM/AV. Da eine Komponente der Wellenform 302 durch Abschirmung des Beugungslichtes 0-ter entfernt wird, hat die erfasste Wellenform einen hohen Kontrast wie bei der Wellenform 302.
Gemäß dem Babinet-Prinzip wird in Beugungsmustern anders als in dem Beugungslicht 0-ter Ordnung das Licht von Mustern, die benachbart nebeneinander sind, betrachtet als wenn Phasen der Muster benachbart zueinander invertiert sind (abweichend durch π). Das bedeutet, wenn Beugungslicht 0-ter Ordnung auf dem Beugungsmuster abgeschirmt wird, dass das Licht, das abzubilden ist auf der Wafer-Oberfläche, gleich zu einem ist, bei dem Licht voneinander benachbarten Mustern abgebildet wird als ob die Phasen invertiert sind (abweichend um π). Das Beugungslicht 0-ter Ordnung ist teilweise durch eine Abschirmplatte 324 (einem abbildenden Spatialfilter 3302) auf einer Beugungsbildfläche, wie sie in den Fig. 2 und 3 gezeigt wird, auf der Basis der vorerwähnten Technik abgeschirmt, wodurch nur das Beugungslicht, das in Phase, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt wird, invertiert ist, die Abbildfläche erreicht und deshalb die Lichtstärkeverteilung der Abbildfläche sich im hohen Kontrast befindet.
Ein Mechanismus zur Anhebung des Kontrasts wird nun beschrieben. Als Beispiel zeigt Fig. 47 das Transferergebnis eines Schaltkreismusters, das auf der in Fig. 46 gezeigten Maske gebildet ist, und Fig. 48 zeigt eine Änderung im Kontrast, wenn eine Schrittweite PIT, wie in Fig. 46 gezeigt, geändert wird. In dem konventionellen Reduktions-Projektions-Belichtungsverfahren fällt der Kontrast schnell ab, wenn eine Mustergröße feiner ist, als durch die Kurve 342 gezeigt, während in dem Reduktions-Projektions-Belichtungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung es verständlich ist, dass ein Kontrast nicht abfällt wie mit der Kurve 341 gezeigt.
Fig. 49 zeigt ein Auswertungsbeispiel einer Tiefenschärfe in dem Reduktions- Projektions-Belichtungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung. Gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt der Kontrast einen Wert über etwa 80% in dem Bereich von ±1,5 um, wie durch die Kurve 343 gezeigt. In dem konventionellen Reduktions-Projektions-Belichtungsverfahren fällt der Kontrast schnell ab auf Grund einer Abweichung des Brennpunktes wie es durch die Kurve 344 gezeigt wird. Dieses zeigt, dass es einem Fotolack entsprechen kann, dessen Film, gemäß der vorliegenden Erfindung, dick ist und als ein Ergebnis kann ein Wafer-Muster mit einem Fotolack bei einem hohen Aspekt-Verhältnis gebildet werden. Als Ergebnis kann ein Muster mit einem Fotolack, das durch Ätzen gut erhalten bleibt, mit einem hohen Aspekt-Verhältnis gebildet werden.
Fig. 14 zeigt eine Tiefenschärfe 362 der vorliegenden Erfindung und eine Tiefenschärfe 363 des Phasenschieber-Verfahrens. Beide Tiefenschärfen sind im Wesentlichen übereinstimmend. Die Tiefenschärfe 362 der vorliegenden Erfindung zeigt das ausgezeichnete Ergebnisse, verglichen mit der Tiefenschärfe 361 des Standes der Technik.
Fig. 50 zeigt eine Ausführungsform eines Examiner-Steppers. Der Examiner- Stepper, der als eine Lichtquelle einen Examiner-Laser verwendet, der kürzer in der Wellenlänge ist als der i-Strahl. Entsprechend dieser Ausführungsform wird ein Examiner-Laserstrahl in Form eines Ringes bei einer Position einer Lichtquelle mit Spatialfilter 3301 so gescannt, dass der Effekt der Lichtquelle mit Spatialfilter 3301 erreicht werden kann. Weiterhin wird entsprechend dieser Ausführungsform die Form der Lichtquelle mit Spatialfilter 3301 leicht gesteuert durch Steuerung eines Scanner-Abschnitts. Das bedeutet in dieser Ausführungsform wird als Lichtquellenabschnitt 3100 in der Ausführungsform, wie in Fig. 27 gezeigt, ein Examiner-Laser verwendet, der Gas, wie z. B. KrF (Krypton-Fluorid) verwendet, das eine kürzere Wellenlänge aufweist. Ein weiteres feines Schaltkreismuster kann übertragen werden unter Verwendung eines Lichtes, das eine kürzere Wellenlänge aufweist. Es erübrigt sich zu sagen, dass in dieser Ausführungsform ein Laser, der andere Wellenlängen aufweist, verwendet werden kann. In dieser Ausführungsform umfasst der Lichtquellenabschnitt 3100 einen Examiner-Laser 3111, eine Verschlusseinrichtung 3308, einen Strahlaufweiter 3112, einen X-Galvanospiegel 3113, einen Y-Galvanospiegel 3114, einen Integrator 3104, eine Integrator-Kühlanordnung 3120 und eine Sammellinse 3106. Der Spatialfilter-Abschnitt 3300 umfasst ein Scan-Steuersystem 3311, eine Flüssigkristall- Anzeigeelement 3312 und ein Flüssigkristall-Steuersystem 3313 und das Regelungssystem 3303 für das Lichtquellen-Filter in der Ausführungsform, die in der Fig. 27 gezeigt wird, entspricht dem X-Galvanospiegel 3113, dem Y-Galvanospiegel 3114 und dem Scan-Steuersystem 3311. Die Integrator-Kühlungseinrichtung ist angepasst, um ein Ansteigen der Temperatur des Integrators 3104 auf das Examiner-Licht, das auf den Integrator konzentriert ist, zu verhindern. Es ist anzumerken, dass die Kühleinrichtung 3120 von einer Art sein kann, um Kühlwasser zu zirkulieren oder ein Stickstoffgas zum Kühlen zu sprühen. Andere bestehende Elemente entsprechen denen, die in Fig. 27 gezeigt sind. Das bedeutet, dass die Position in dieser Ausführungsform für die Lichtquelle mit Spatialfilter 3301 die Position des Integrators 3104 und des X-Galvanospiegels 3113 und des Y-Galvanospiegels 3114 in dem Regelungsabschnitt 3303 für die Lichtquelle mit Spatialfilter gescannt werden, um dadurch eine ringförmige Lichtquelle zu bilden, die die gleiche Form wie das Lichtquellen-Spatialfilter 3301 aufweist. In dem abbildenden Spatialfilter 3302 ist ein Abschirmabschnitt auf dem Flüssigkristall- Anzeigeelement 3312 durch das Flüssigkristall-Steuersystem 3313 gebildet, um so eine Form aufzuweisen, die teilweise das Beugungslicht 0-ter Ordnung, wie in der Ausführungsform in Fig. 27 gezeigt, abschirmt.
Demgemäß ist es notwendig, dass der Auflösungsgrad des Flüssigkristall- Anzeigeelements 3303 ausreichend genau ist, um die oben beschriebene ringförmige Gestalt zu bilden. Zusätzlich wird es ausreichend sein, ein abbildendes Spatialfilter zu bilden und anstelle des Flüssigkristall-Anzeigeelementes oder anderer Elemente, die eingesetzt werden können, z. B. eine Metallplatte, die so geformt ist, um in einer ringförmigen Weise abzuschirmen oder auf der ein ringförmiger Abschirmfilm auf einem Glas gebildet ist.
Weiterhin ist ein Examiner-Laserstrahl auf einen Punkt auf dem abbildenden Spatialfilter 3301 konzentriert. Eine ringförmige Form wird erhalten auf dem abbildenden Spatialfilter zunächst durch das Scannen der Lichtquelle mit Spatialfilter in einer ringförmigen Weise. Wenn nur bestimmte Punkte auf dem abbildenden Spatialfilter sowie auf der scannenden Lichtquelle mit Spatialfilter abgeschirmt werden, kann die Aufgabe der vorliegenden Erfindung erfüllt werden. Dadurch wird Licht nicht exzessiv abgeschirmt und das liefert Effekte, dass die Belichtungszeit verkürzt werden kann und der Durchsatz erhöht werden kann. Die Maske 100 ist auf dem Maskentisch 3401 angeordnet, wobei der Maskentisch 3401 durch das Steuersystem 3404 für den Maskentisch gesteuert wird und die Maske 100 ist auf einer Referenzposition angeordnet, eine Position einer Ausrichtungsmarke auf dem Wafer 200 wird dann erfasst durch den Positionierungsmasken- Erfassungsabschnitt 3403, der Wafer-Tisch 3402 wird gesteuert durch das Steuerungssystem 3405 für den Wafer-Tisch in Übereinstimmung mit dem erfassten Signal und die Maske 100 und der Wafer 200 werden in Position gebracht. Nach dem Ausrichten der Position wird der Verschluss 3108 geöffnet und eine ringförmige Lichtquelle wird gebildet durch den Regelungsabschnitt 3303 für die Lichtquelle mit Spatialfilter, sodass die Maske 100 beleuchtet wird und ein Maskenmuster auf den Wafer 200 übertragen wird, um eine Wafermuster zu bilden.
Da in dieser Ausführungsform das Licht von dem Examiner-Laser 3111 eine hohe Kohärenz aufweist, muss diese Kohärenz auf einen geeigneten Wert vermindert werden. Eine ringförmige Lichtquelle kann auf der Lichtquelle mit Spatialfilter 3301 gebildet werden, um dadurch die Aufgabe gleichzeitig zu erfüllen.
Insbesondere in der vorliegenden Erfindung ist es ausreichend, dass eine, gleichförmige Beleuchtung innerhalb eines Belichtungsfeldes (innerhalb einer Belichtungsfläche) hergestellt werden kann. Die ringförmige Beleuchtung, in der eine Anzahl imaginärer Punktquellen angeordnet sind, müssen nicht notwendigerweise gleichzeitig belichtet werden, sondern selbst wenn es in Zeiteinheiten in mehrere Anzahlen geteilt ist, kann ein Scannen, wie in der vorhergehenden Ausführungsform, verwendet werden. Es ist auch augenscheinlich, dass die ringförmige Beleuchtung, in der eine Anzahl von Punktquellen angeordnet sind, in mehrere Abschnitte geteilt werden kann.
Wie oben beschrieben kann in der vorliegenden Erfindung ein großer Schaltkreisabschnitt und ein kleiner Schaltkreisabschnitt zweifach belichtet werden. Weiterhin kann eine Maske mit einem angeordneten Phasenschieber mindestens auf einem Teil (oder insgesamt) des Schaltkreismusters auf der Maske verwendet werden. In diesem Fall wird eine ringförmige Quelle verwendet, so dass ein zentraler Wert eines Einfallswinkels des beleuchteten Lichtes, das auf eine Zwischenmaske fällt, groß ist und dadurch ist es notwendig, die Dicke eines Phasenschiebers etwas dünn zu gestalten, um so eine Abweichung der Phase, die durch den Phasenschieber verursacht wird, auf π zu stellen. Dieser Wert wird unter Verwendung des Einfallswinkels gemäß dem Ausdruck (8) berechnet.
(2m + 1)π ≤ (d/cos θ)·(n/λ)·2π (8)
wobei m eine ganze Zahl darstellt, d eine Dicke eines Phasenschiebers darstellt, n ein Brechungsindex des Phasenschiebers darstellt und λ eine Belichtungs- Wellenlänge darstellt.
Wie oben beschrieben, stellt die vorliegende Erfindung einen Effekt vor, der unterschiedlichen Schaltkreismustern durch ein konventionelles Belichtungsgerät oder eine Kombination eines Phasenschiebers und dgl. entsprechen kann.
Beim Durchführen der vorliegenden Erfindung erwächst ein Problem in einer Dicke eines Schaltkreismusters, wie bei Chrom auf einer Maske, da der Einfallswinkel des beleuchtenden Lichtes auf die Zwischenmaske groß ist. Entsprechend ist es wünschenswert, dass bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung eine Dicke eines Schaltkreismusters, wie Chrom auf einer Maske, dünn hergestellt wird, um eine genaue Dimension eines übertragenen Musters zu erhalten. Demgemäß ist es erforderlich, den folgenden Ausdruck (9) zu erfüllen.
dm = pc/1 (9)
wobei dm eine Dicke des Schaltkreismusters wie Chrom darstellt, pc einen erlaubten Wert eines übertragenen Musters darstellt und 1 eine Reduktionsrate einer Reduktions-Projektionslinse darstellt.
Um dieses zu verwirklichen, ist es notwendig, eine Maske mit einem Muster zu versehen, die ein anderes Material aufweist, das eine geringere Transmittanz als das Chrom aufweist. Jedoch kann das vorerwähnte Problem reduziert werden, wenn die Dimension eines Schaltkreismusters einer Maske unter Berücksichtigung einer Variation der Dimension, die durch den Einfallswinkel einer Beleuchtung verursacht wird, bestimmt wird.
Wenn weiterhin eine Beschichtung, in der die Transmittanz des Lichtflusses, der bei einem verwendeten Einfallswinkel einfällt, ein Maximum ist und auf den Transmissionsabschnitt der Maske angewandt wird, steigt die Menge der Belichtung und ermöglicht es die Zeit, die für die Belichtung erforderlich ist, zu reduzieren.
Es ist offensichtlich, da die vorliegende Erfindung die Vibrationseigenschaften, wie oben erwähnt, verwendet, eine Belichtungseinrichtung verwendet werden kann, die einen Elektronenstrahl oder Röntgenstrahl verwendet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können Unstabilitäten der Lichtintensität zwischen dem Beugungslicht 0-ter Ordnung und dem Beugungslicht vermieden werden, wenn ein Maskenmuster übertragen wird. Die vorliegende Erfindung hat den Effekt, dass die Belichtung mit einem Auflösungsgrad ausgeführt werden kann, der gleich oder größer als der ist, der bei einem Phasenschieber durch ein konventionelles Weiß-und-Schwarz-Maskenmuster verwendet wird.
Während hier mehrere Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben werden, ist es verständlich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern zahlreiche Änderungen und Modifikationen, die dem Fachmann bekannt sind, annehmen kann und es deshalb nicht beabsichtigt ist, auf die Details, die gezeigt und beschrieben werden, beschränkt zu werden sondern es ist beabsichtigt, diese Änderungen und Modifikationen, wie sie durch den Schutzumfang der anhängigen Ansprüche eingeschlossen werden, mit abzudecken.

Claims

1. Belichtungsvorrichtung (3000), umfassend:

eine Beleuchtungseinrichtung (3100, 3101, 3121, 3131) zum Beleuchten einer Maske (100) mit Licht und eine Abbildungseinrichtung (3201) zum Abbilden des Lichts, das durch die beleuchtete Maske hindurch transmittiert oder von der beleuchteten Maske (100) auf ein Substrat (200) reflektiert wird, wobei die Abbildungseinrichtung (3201) Mittel einschließt, um mindestes teilweise die Transmission des Lichts durch einen Spatialfilter (3302) zu verhindern,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Spatialfilter (3302) einen ersten Abschnitt zum Transmittieren des Lichts umfasst, einen zweiten Abschnitt zum Transmittieren des Lichts und zum Umgeben des ersten Abschnitts, und einen dritten Abschnitt (3306), der zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt angeordnet ist, um teilweise die Transmission des Beugungslichts 0-ter Ordnung zu verhindern.

2. Belichtungsvorrichtung (3000) nach Anspruch 1, wobei der Spatialfilter (3302) in der Nähe der Apertur der Abbildungseinrichtung (3201) montiert ist.

3. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der drei Abschnitte (3306) ein ringförmiger Abschnitt ist.

4. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Spatialfilter (3302) weiterhin vier Abschnitte in Form von einer kreisförmigen Fläche einschließt, die innerhalb des ersten Abschnitts angeordnet sind.

5. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abbildungseinrichtung (3201) weiterhin ein Projektionslinsensystem (3205, 3206) einschließt.

6. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abbildungseinrichtung (3201) weiterhin ein Projektionslinsensystem (3205, 3206) einschließt und der Spatialfilter (3302) die Lichttransmission in einem Bereich, welcher der numerischen Apertur (NA) der Beleuchtungseinrichtung (3101, 3121, 3131) entspricht, verhindert.

7. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Maske (100) mit einem Kreismuster (104, 321, 323) bereitgestellt wird, das darauf gebildet ist, um eine Linienbreite, die im wesentlichen ¹/&sub2; eines Bildauflösungsvermögens der Abbildungseinrichtung (3201) ist, aufzuweisen.

8. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Maske ein Kreismuster (104, 321, 323) aufweist, das darauf mit einer minimalen Linienbreite, die einem Bildauflösungsvermögen der Abbildungseinrichtung (3201) entspricht, gebildet ist.

9. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beleuchtungseinrichtung (3201) mindestens eine Excimerlaser-Lichtquelle (3121) einschließt.

10. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beleuchtungseinrichtung (3100) einen Spatialfilter (3301) einschließt.

11. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Spatialfilter (3301) der Beleuchtungseinrichtung einschließt: einen ersten Abschnitt zum Transmittieren von Licht, einen zweiten Abschnitt einschließt zum Transmittieren von Licht und zum Umgeben des ersten Abschnitts und mindestens einen dritten Abschnitt, der zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt angeordnet ist, um mindestens teilweise die Transmission des Lichts zu verhindern.

12. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der mindestens eine dritte Abschnitt ein ringförmiger Abschnitt ist.

13. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Beleuchtungseinrichtung mindestens eine Lichtquelle (3131) einschließt, die einen ringförmigen Lichtstrahlengang (3104) bereitstellt.

14. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der mindestens eine dritte Abschnitt mindestens einen Satz einer Mehrzahl von kreisförmigen Abschnitten (376) einschließt, die entlang eines geschlossenen Wirkungsweges angeordnet sind.

15. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Beleuchtungseinrichtung mindestens einen Satz einer Mehrzahl von Lichtquellen (375) einschließt, die entlang eines geschlossenen Wirkungsweges in Übereinstimmung mit dem mindestens einen Satz einer Mehrzahl von kreisförmigen Abschnitten (376) des Spatialfilters (3301) angeordnet sind, wobei jede der Lichtquellen einen kreisförmigen Lichtstrahlengang bereitstellt.

16. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der mindestens eine dritte Abschnitt des Spatialfilters (3301) mindestens zwei Sätze einer Mehrzahl von kreisförmigen Abschnitten (376) einschließt, die entlang innerer und äußerer geschlossener Wirkungswege angeordnet sind.

17. Belichtungsvorrichtung (375) nach Anspruch 16, wobei die Beleuchtungseinrichtung mindestens zwei Sätze einer Mehrzahl von Lichtquellen einschließt, die entlang innerer und äußerer geschlossener Wirkungswege angeordnet sind, entsprechend den mindestens zwei Sätzen der Mehrzahl von kreisförmigen Abschnitten (376) des Spatialfilters (3301).

18. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beleuchtungseinrichtung (3100, 3101, 3121, 3131) einen Integrator und einen Spatialfilter (3301) einschließt.

19. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beleuchtungseinrichtung (3100) im wesentlichen ein ringähnliches diffuses Beleuchtungslicht für die Maske (100) gleichförmig anwendet, wobei die Einrichtung für ein Verhindern der Lichttransmission einen Spatialfilter (3302) zum Verhindern der Transmission von mindestens einem Abschnitt des Beugungslichtes 0-ter Ordnung, das durch die beleuchtete Maske hindurch transmittiert oder von der beleuchteten Maske (100) auf das Substrat (200) reflektiert wird, einschließt.

20. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Abbildungseinrichtung (3201) ein Projektionslinsensystem (3205, 3206) einschließt, und die Maske (100) ein Kreismuster (104, 321, 323) darauf aufweist, wobei die Abbildungseinrichtung (3201) das Kreismuster (104, 321, 323) auf dem Substrat (200) beleuchtet.

21. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Beleuchtungseinrichtung (3100) eine Vielzahl von Lichtquellen (375) einschließt.

22. Belichtungsverfahren, das die Schritte der Beleuchtung einer Maske (100) mit Licht und dem Abbilden des Lichtes, das durch die beleuchtete Maske (100) hindurch transmittiert oder von der beleuchteten Maske auf ein Substrat (200) reflektiert wird, umfasst, wobei der Schritt des Abbildens mindestens teilweise ein Verhindern der Transmission des Lichts durch einen Spatialfilter (3302) einschließt,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Schritt des Verhinderns der Transmission des Lichtes ein teilweises Verhindern der Transmission des Beugungslichtes 0-ter Ordnung durch Bereitstellen eines Spatialfilters einschließt, der einen ersten Abschnitt zum Transmittieren des Lichtes aufweist, einen zweiten Abschnitt zum Transmittieren des Lichtes und einen den ersten Abschnitt umgebenden dritten Abschnitt (3306) aufweist, der zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt angeordnet ist.

23. Belichtungsverfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt des Verhinderns der Lichttransmission ein Befestigen eines Spatialfilters (3302) in der Nähe der Apertur einer Abbildungseinrichtung (3201) einschließt.

24. Belichtungsverfahren nach Anspruch 22, wobei die Maske (100) mit einem Kreismuster (104, 321, 323) versehen ist, das gebildet wird, um eine Linienbreite aufzuweisen, die im wesentlichen die Hälfte eines Bildauflösungsvermögens der Abbildungseinrichtung (3201) aufweist.

25. Belichtungsverfahren nach Anspruch 22, wobei die Maske (100) mit einem Kreismuster (104, 321, 323) versehen ist, das darauf mit einer minimalen Linienbreite gebildet ist, die einem Bildauflösungsvermögen der Abbildungseinrichtung (3201) entspricht.

26. Belichtungsverfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt des Beleuchtens die Verwendung einer Excimerlaser-Lichtquelle (3121) einschließt.

27. Belichtungsverfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt des Beleuchtens ein im wesentlichen gleichförmiges Anwenden eines ringähnlichen diffusen Belichtungslichtes auf der Maske (100) einschließt, wobei der Spatialfilter (3201) die Transmission mindestens eines Abschnittes des Beugungslichtes 0-ter Ordnung, das durch die beleuchtete Maske hindurch transmittiert oder von der beleuchteten Maske (100) auf das Substrat (200) reflektiert wird, verhindert.

28. Belichtungsverfahren nach Anspruch 27, wobei der Schritt des Abbildens die Verwendung eines Projektionslinsensystems (3203, 3206) mit dem Spatialfilter (3201) einschließt, und wobei die Maske (100) ein Kreismuster (104, 321, 323) darauf aufweist, und das Kreismuster (104, 321, 323) auf dem Substrat (200) abgebildet wird.

29. Belichtungsverfahren nach Anspruch 28, wobei der Schritt des Beleuchtens ein Bereitstellen mindestens einer Lichtquelle (3101, 3121, 3131) und eines Spatialfilters (3201) einschließt.

30. Belichtungsverfahren nach Anspruch 29, wobei der Schritt des Beleuchtens ein Bereitstellen einer Mehrzahl von Lichtquellen (375) einschließt.