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Diese Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem
und ein Belichtungsgerät,
welches das Beleuchtungssystem verwendet. Im einzelnen handelt die
Erfindung von einem Beleuchtungssystem und einem Belichtungsgerät, welches
beispielsweise bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen,
wie etwa von ICs oder LSIs, verwendet wird, wobei, wenn ein auf
der Oberfläche
einer Zielmaske bzw. eines Retikels (erstes Objekt) ausgebildetes
elektronisches Schaltungsmuster durch ein optisches Projektionssystem
auf die Oberfläche
eines Wafers (zweites Objekt) projiziert wird, verschiedene Komponenten
eines optischen Beleuchtungssystems zum Beleuchten der Oberfläche des
Retikels geeignet angeordnet sind, um die Beleuchtungsverteilung
auf der Oberfläche
des Retikels geeignet zu steuern, um dadurch das Ausbilden einer
gewünschten
Abbildung des Schaltungsmusters auf der Waferoberfläche sicherzustellen.
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In Belichtungsgeräten zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen
gibt es einen Typ, der ein Stepper (Projektionsbelichtungsgerät) genannt
wird. In solch einem Stepper wird ein Retikel, das ein darauf ausgebildetes
elektronischen Schaltungsmuster aufweist, mit Licht von einem optischen
Beleuchtungssystem beleuchtet, und das Schaltungsmuster auf der
Oberfläche
des Retikels wird mittels einer Projektionslinse auf die Oberfläche eines
Wafers in einer herabgesetzten Skalierung projiziert, wobei die Schaltungsmusterabbildung
hierauf gedruckt wird. In solchen Belichtungsgeräten hängt die Qualität des auf
den Wafer übertragenen
Bildes stark von der Leistungsfähigkeit
des optischen Beleuchtungssystems ab, wie etwa beispielsweise von
der Gleichmäßigkeit
der Beleuchtungsverteilung auf der Oberfläche, die beleuchtet wird (wie
etwa die Oberfläche eines
Retikels).
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Die EP-A-0 687 956 beschreibt eine
Beleuchtungsanordnung, wobei ein konisches Prisma bzw. ein Axicon
in Richtung einer optischen Achse des Beleuchtungssystems bewegt
wird, um die Beleuchtungsverteilung zu variieren.
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In der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung
Nr. 13686/1992 ist ein Beleuchtungssystem mit einer Anordnung zum
Ausgleichen der Beleuchtungsverteilung auf der zu beleuchtenden
Oberfläche
offenbart.
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15 ist
eine schematische Ansicht eines Hauptbereiches eines optischen Beleuchtungssystems, wie
es in der zuvor genannten japanischen Patentanmeldung vorgeschlagen
wird. Mit der Bezugsziffer LEN wird in der Zeichnung ein optisches
Beleuchtungssystem bezeichnet. Mit der Bezugsziffer 60 wird
eine Blendenebene und mit den Bezugsziffern 61 bis 64 werden
Linsen bezeichnet. Mit der Bezugsziffer 65 wird eine zu beleuchtende
Oberfläche
bezeichnet. Mit den Bezugsziffer 66 und 67 werden
ein Lichtbündel
eines auf eine axiale Position bei der Oberfläche 65 gerichteten
Lichtflusses bezeichnet, das die obere Begrenzung der Blende 60 passiert,
und ein Lichtbündel
des gleichen Lichtflusses, das die untere Begrenzung der Blende 60 passiert.
Mit den Bezugsziffern 68 und 69 werden ein Lichtbündel eines
zu einer äußersten
nicht-axialen Position bei
der Oberfläche 65 gerichteten
Lichtflusses bezeichnet, das die obere Begrenzung der Blende 60 passiert, und
ein Lichtbündel
des gleichen Lichtflusses, das die untere Begrenzung der Blende 60 passiert.
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In diesem optischen System sind die
Linsen 63 und 64 entlang einer optischen Achse
bewegbar, um die Beleuchtungsverteilung auf der Oberfläche 65 zu ändern. Ebenso
sind die Linsen 61 und 62 bewegbar, um Änderungen
der numerischen Apertur bzw. Blendenöffnung und den Beleuchtungsbereich
zu korrigieren oder zu kompensieren, was beispielsweise aufgrund
der Bewegung der Linsen 63 und 64 hervorgerufen
wird.
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Im Einzelnen ist die numerische Apertur
bzw. Blendenöffnung
eines optischen Beleuchtungssystems ein wichtiger Faktor, welcher
eine große
Beeinflussung auf die Auflösung
des projizierten Musters hat, wenn das System in einem Belichtungsgerät zur Herstellung
von Halbleitervorrichtungen verwendet wird. Von daher ist es wünschenswert,
das Verhältnis
zwischen dem Wert dieser numerischen Apertur bzw. Blendenöffnung auf
der Achse bei der Oberfläche 65 und
dem Wert hiervon außerhalb
der Achse so weit wie möglich
nahe 1 zu setzen (von nun an wird dieses Verhältnis als "N.A.-Verhältnis" bezeichnet). Das
Setzen dieses N.A.-Verhältnisses
auf nahezu 1 entspricht in 15 dem
Setzen des Verhältnisses
zwischen sinθc
und (sinθu
+ sinθl)/2
auf nahezu 1.
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Hier entspricht θc dem Winkel des Lichtbündels des
Lichtflusses, der auf die axial liegende Position bei der Oberfläche 65 eintrifft,
welches die obere oder untere Begrenzung der Blende 60 passiert
hat, wobei der Winkel hinsichtlich einer Normalen zur Oberfläche 65 definiert
wird. θu
entspricht dem Winkel des Lichtbündels 78 des
Lichtflusses, der auf eine nicht-axial liegende Position bei der
Oberfläche 65 eintrifft,
welches die obere Begrenzung der Blende 60 passiert hat,
wobei der Winkel hinsichtlich einer Normalen zur Oberfläche 65 definiert
wird. θl
entspricht dem Winkel des Lichtbündels 79 des
Lichtflusses, der auf eine nicht-axial liegende Position bei der
Oberfläche 65 eintrifft,
welches die untere Begrenzung der Blende 60 passiert hat,
wobei der Winkel hinsichtlich einer Normalen zur Oberfläche 65 definiert
wird. Ferner gibt es Fälle,
wo es erwünscht ist,
das Verhältnis
von sinθu
und sinθl
nahe 1 zu setzen.
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Hinsichtlich der numerische Apertur
bzw. Blendenöffnung
eines optischen Beleuchtungssystems ist es von daher an der einen
Seite des Systems, die der zu beleuchtenden Oberfläche gegenüber liegt,
erwünscht, dass
sowohl bei der axialen Position als auch bei der nicht-axialen Position
der Wert von der numerischen Apertur bzw. der Blendenöffnung optimiert
wird, und dass der Wert im wesentlichen beibehalten wird, selbst wenn
sich die Beleuchtungsverteilung ändert.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung
betrifft ein Beleuchtungssystem, mit welchem der Wert der numerischen
Apertur bzw. Blendenöffnung
optimiert und auf einfache Weise beibehalten werden kann, und mit welchem
ebenso die Beleuchtungsverteilung an der zu beleuchtenden Oberfläche wie
gewünscht
geändert werden
kann.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung
betrifft ein Belichtungsgerät,
mit welchem die Beleuchtungsverteilung an der Oberfläche einer
Maske oder eines zu beleuchtenden Substrates wie gewünscht geändert werden
kann.
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In Übereinstimmung mit der Hauptausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wie sie durch Patentanspruch 1 definiert
wird, ist ein Beleuchtungssystem vorgesehen, wobei ein optisches
System zum Projizieren von Licht auf eine zu beleuchtende Oberfläche ein
optisches Element aufweist, das eine paraxiale Brechkraft von im
Wesentlichen Null und eine aspherische Oberfläche hat, wobei das optische
Element, wenn die Beleuchtungsverteilung geändert werden muss, entlang einer
optischen Achse des optischen Systems bewegbar ist, und wobei die
aspherische Oberfläche
des optischen Elements derart ausgelegt ist, im wesentlichen die
gleiche numerische Apertur bzw. Blendenöffnung für axiales Beleuchtungslicht
und für
nicht-axiales Beleuchtungslicht zu definieren.
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Die abhängigen Patentansprüche bezeichnen
zusätzliche
Ausführungsformen.
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Die Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung werden nun unter Bezugnahme der beigefügten Zeichnungen beschrieben,
in welchen:
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1 eine
schematische Schnittansicht eines Hauptbereiches eines optischen
Beleuchtungssystems gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist, welches in einem Beleuchtungssystem verwendet
wird;
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2 eine
graphische Darstellung der Aberration des optischen Beleuchtungssystems
in dem Beleuchtungssystem gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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3 eine
schematische Schnittansicht eines in einem Beleuchtungssystem verwendeten
Hauptbereiches eines optischen Beleuchtungssystems gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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4 eine
graphische Darstellung der Aberration des optischen Beleuchtungssystems
in dem Beleuchtungssystem gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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5 eine
schematische Schnittansicht eines in einem Beleuchtungssystem verwendeten
Hauptbereiches eines optischen Beleuchtungssystems gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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6 eine
graphische Darstellung der Aberration des optischen Beleuchtungssystems
in dem Beleuchtungssystem gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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7 eine
schematische Schnittansicht eines in einem Beleuchtungssystem verwendeten
Hauptbereiches eines optischen Beleuchtungssystems gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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8 eine
graphische Darstellung der Aberration des optischen Beleuchtungssystems
in dem Beleuchtungssystem gemäß der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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9 eine
schematische Schnittansicht eines in einem Beleuchtungssystem verwendeten
Hauptbereiches eines optischen Beleuchtungssystems gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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10 eine
graphische Darstellung der Aberration des optischen Beleuchtungssystems
in dem Beleuchtungssystem gemäß der fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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11 eine
graphische Darstellung ist, um die mit einem Beleuchtungssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung beleuchtete Beleuchtungsverteilung auf der Oberfläche zu erläutern;
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12 eine
schematische Ansicht eines Projektionsbelichtungsgerätes gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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13 ein
Ablaufdiagramm eines Vorrichtungsherstellungsverfahrens gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist;
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14 ein
Ablaufdiagramm zum Erläutern
von Details eines in dem Ablaufdiagramm von 13 enthaltenen Waferprozesses ist; und
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15 eine
schematische Schnittansicht eines Hauptbereiches eines Beleuchtungssystems
der bekannten Art ist.
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1 ist
eine schematische Schnittansicht eines optischen Beleuchtungssystems
für ein
Beleuchtungssystem gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und im Einzelnen gemäß einem numerischen Beispiel 1,
welches später
beschrieben wird. 2 ist
eine graphische Darstellung der Aberration zur Darstellung der Aberration
des optischen Beleuchtungssystems von 1.
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Mit dem Bezugszeichen LEN wird in 1 das optische Beleuchtungssystem
bezeichnet, welches vier feste Linsen 11, 12, 13 und 14 und
zwei Linsen 15 und 16 aufweist, die entlang der
Richtung einer optischen Achse bewegbar sind. Mit der Bezugsziffer 10 wird
ein Anschlag bezeichnet, und mit der Bezugsziffer 17 wird
die zu beleuchtende Oberfläche
bezeichnet. Das optische Beleuchtungssystem LEN ist ausgelegt, um den
Lichtstrahl des Lichtflusses von einer (nicht dargestellten) Lichtquelle
zu sammeln bzw. zu kollimieren, der die Blende 10 passiert
hat, um die Oberfläche 17 zu
beleuchten. Hier sind in dem optischen Beleuchtungssystem die optischen
Linsen (optische Elemente) 15 und 16 entlang der
optischen Achsenrichtung angeordnet, um die Beleuchtungsverteilung
bei der Oberfläche 17 auf
verschiedene Art und Weisen zu ändern.
Die Position der Blende 10 liegt nahe an der Position einer
Lichtaustrittsoberfläche
eines optischen Integrators des Beleuchtungssystems oder nahe an
der Position einer Ebene, die optisch mit der Lichtaustrittsoberfläche des
Integrators konjugiert. Die Position der zu beleuchtenden Oberfläche 17 entspricht
der Position einer Komponente, wie etwa beispielsweise der Position
eines Retikels bzw. einer Marke, oder der Position einer Feldbegrenzung
bzw. Feldblende, wie beispielsweise einer markierenden Irisblende.
Die gleiche positionale Beziehung gilt für Ausführungsformen, die später beschrieben
werden.
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Die Linse 15 wird, wie mittels
eines Pfeils dargestellt, in Richtung der Seite der Blende 10 bewegt, wenn
die Beleuchtung in einem nicht-axialen Bereich der Oberfläche 17 im
Vergleich zur Beleuchtung eines axialen Bereiches der Oberfläche 17 erhöht werden
muss. In solch einem Fall wird die Linse 16 in Richtung
zu der Seite der Oberfläche 17 bewegt,
wie es mittels eines Pfeils angezeigt wird. Wenn die Beleuchtungseinstellung
umgekehrt durchgeführt
werden muss, werden die Linsen 15 und 16 umgekehrt
bewegt. Dieses gilt ebenso für
Ausführungsformen,
die später
beschrieben werden. Die Linse 16 weist bei ihrer Seite,
welche gegenüber
der Blende 10 liegt, eine flache Oberfläche auf. Sie hat eine aspherische
Oberfläche
an der Seite der Oberfläche 17,
welche keine Brechkraftkomponente (Brechkraftleistung) aufweist.
Hier bedeutet "keine
Brechkraftleistung",
dass die Brechkraftleistung um die Achse herum (d. h. die paraxiale
Brechkraftleistung) so gering ist, dass keine Abbildungsfunktion
bereitgestellt wird. Das gleiche gilt ebenso für Ausführungsformen, die später beschrieben
werden.
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Die 11 ist
eine grafische Darstellung, um Änderungen
in der Beleuchtungsverteilung bei der Oberfläche 17 zu erläutern, wenn
in der vorliegenden Ausführungsform
die Linsen 15 und 16 entlang der optischen Achsenrichtung versetzt
werden. In dieser grafischen Darstellung entspricht die Abszissenachse
dem Radius, während
die Position der optischen Achse La bei der Oberfläche 17 als
ein Nullpunkt genommen wird. Die Ordinatenachse entspricht der Beleuchtung
bei einem nicht-axialen Bereich, wenn die Beleuchtung bei der Mitte 17a als
Referenz 100 genommen wird. Die Positionen der Linsen 15 und 16 sind
variabel. Die Position von jeder der Linsen 15 und 16 in
einem Zustand, wo die Beleuchtung bei dem nicht-axialen Bereich 17b am
geringsten wird, wird als "Position
A" bezeichnet. Die
Position einer jeden Linse 15 und 16 in einem
Zustand, in welchem die Beleuchtung bei den nicht-axialen Bereich 17b am
größten wird,
wird als "Position
B" bezeichnet. Durch
das Bewegen der Linsen 15 und 16 innerhalb des
Bereiches zwischen den gegenüberliegenden
Enden der Beleuchtungsverteilung, wie der Bereich durch diese Positionen
definiert wird, kann die Beleuchtungsverteilung als ein willkürlicher
Wert innerhalb des Bereiches angenommen werden, wie es mittels der
Schraffur in der 11 angezeigt
wird.
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In dieser Ausführungsform werden die Linsen 15 und 16 nacheinander
bewegt, so dass sich die Beleuchtungsverteilung ununterbrochen innerhalb
des mittels der Schraffur dargestellten Bereiches ändert. 2 zeigt als ein Beispiel
longitudinale Aberrationen in dem Fall der "Position A".
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Die 3, 5, 7 und 9 sind
schematische Schnittansichten der jeweiligen Hauptbereiche des optischen Beleuchtungssystems
LEN von Beleuchtungssystemen jeweils gemäß der zweiten, dritten, vierten
und fünften Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, und im Einzelnen jeweils gemäß der numerischen
Beispiele 2, 3, 4 und 5, die später
beschrieben werden. Die 4, 6, 8 und 10 sind
jeweils eine graphische Darstellung der Aberration der numerischen
Beispiele 2 bis 5 des optischen Beleuchtungssystems LEN, die die
Beleuchtungssysteme der zweiten bis fünften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung begründen.
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In der in 3 gezeigten zweiten Ausführungsform
wird mit der Bezugsziffer 20 eine Blende bezeichnet und
mit der Bezugsziffer 27 wird die zu beleuchtende Oberfläche bezeichnet.
Mit den Bezugsziffern 21, 22, 23 und 24 werden
feste Linsen bezeichnet, und mit den Bezugsziffern 25 und 26 werden
Linsen bezeichnet, die beide, wie es mittels Pfeile dargestellt
wird, in Richtung der Oberflächenseite 17 mit
der Änderung
von "Position A" zur "Position B", wie es zuvor beschrieben
wurde, bewegbar sind. Die Oberfläche
einer jeder der Linsen 25 und 26 ist an der Seite
der Blende 20 flach, und die andere Linsenoberfläche an der
Seite der Oberfläche 27 weist
eine aspherische Oberfläche
auf, die keine Brechkraftkomponente hat.
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In der in 5 gezeigten dritten Ausführungsform
wird mit der Bezugsziffer 30 eine Blende bezeichnet, und
mit der Bezugsziffer 37 wird die zu beleuchtende Oberfläche bezeichnet.
Mit den Bezugsziffern 31, 32, 33, 34 und 36 werden
feste Linsen bezeichnet, und mit der Bezugsziffer 35 wird
eine Linse bezeichnet, die bei der Änderung von der "Position A" zur "Position B" wie zuvor beschrieben
in Richtung der Oberfläche 37 bewegbar
ist. Die Oberfläche
der Linse 35 ist an der Seite der Blende 30 flach,
und die andere Oberfläche
hiervon weist an der Seite der Oberfläche 37 eine aspherische
Oberfläche
auf, die keine Brechkraftkomponente hat.
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In dieser Ausführungsform kann die Beleuchtungsverteilung
wie gewünscht
durch das Bewegen von lediglich einer Linse geändert werden. Während dieser
Linsenbewegung wird jegliche Änderung
bei den verbleibenden optischen Eigenschaften soweit wie möglich unterdrückt.
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In der in 7 gezeigten vierten Ausführungsform
wird ein aspherisches Oberflächenelement
vom Beugungstyp anstelle einer gewöhnlichen aspherischen Linse
verwendet. Mit der Bezugsziffer 40 wird eine Blende bezeichnet,
und mit der Bezugsziffer 47 wird die zu beleuchtende Oberfläche bezeichnet.
Mit den Bezugsziffern 41, 42, 43 und 44 werden
feste Linsen bezeichnet, und mit der Bezugsziffer 45 wird
eine Linse bezeichnet, die in Richtung der Seite der Blende 40,
wie mittels eines Pfeils angezeigt, bewegbar ist, wobei eine nicht-axialen
Beleuchtung auf der Oberfläche 47 relativ
zu einer axialen Beleuchtung gesteigert wird. Mit der Bezugsziffer 46 wird
ein optisches Beugungselement bezeichnet, welches ein optisches
Element ist, das auf ähnliche
Weise in Richtung der Seite der Oberfläche 17 bewegbar ist,
wie es mittels eines Pfeils angezeigt wird. Die Oberfläche hiervon,
die der Seite der Blende 40 gegenüber liegt, ist flach. Die andere
Oberfläche
der Linse 46 an der Seite der Oberfläche 47 wurde fein
in eine Fresnel-Linsen-Formgebung
verarbeitet, und sie weist keine Brechkraftkomponente auf.
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Es wird nun die Prozedur des Konstruierens
bzw. Entwickelns eines optischen Systems einschließlich eines
optischen Beugungselementes, welches in der vorliegenden Ausführungsform
verwendet wird, beschrieben. Ein Beispiel des Konstruierens eines
optischen Systems mit einem optischen Beugungselement wird in den
offengelegten japanischen Patentanmeldungen Nr. 331941/1994 oder
Nr. 331942/1994 offenbart.
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Während
eine ultra-hohe Indexlinse als optisches Beugungselement genommen
wird, kann auf ähnliche
Weise die Konstruktion in Übereinstimmung
mit gewöhnlichen
automatischen Linsenkonstruktionsprogrammen durchgeführt werden.
Die Konstruktion kann durchgeführt
werden, indem angenommen wird, dass eine ultra-hohe Indexlinse ein
spezifisches Lichtbrechungsvermögen
10001 aufweist, und indem eine ultra-hohe Indexlinse als eine aspherische
Linse angenommen wird, die in Übereinstimmung
mit Gleichung (1) nachfolgend definiert ist. z = h2/R/[1
+ {1 – (1
+ k)(h/R)2}0,5]
+ Bh4 + Ch6 + Dh8 (1)
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Hier ist z die Koordinate hinsichtlich
der optischen Achsenrichtung, h ist die Entfernung von der optischen
Achse, R ist der Krümmungsradius,
K ist eine konische Konstante, B ist ein aspherischer Koeffizient vierter
Ordnung (Kurve vierten Grades), C ist ein aspherischer Koeffizient
sechster Ordnung (Kurve sechster Ordnung), und D ist ein aspherischer
Koeffizient achter Ordnung. Der Abstand d des optischen Beugungselementes
kann mittels der nachfolgenden Gleichung (2) basierend auf der Gleichung
(1) ermittelt werden. d
= mλ/{(n – 1)dz/dh} (2)
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Hier ist m die Beugungsordnung und λ die Wellenlänge. Eine
Distribution des Abstands d des optischen Beugungselementes kann
in Übereinstimmung
mit Gleichung (2) ermittelt werden. Während die nachfolgend zu beschreibenden
Ausführungsformen
einen aspherischen Term von bis zur achten Ordnung verwenden, ist
jedoch der aspherische Term nicht hierauf beschränkt. Wenn nötig, kann ein aspherischer
Term höherer
Ordnung, wie etwa der zehnten Ordnung oder höher, verwendet werden.
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In der in 9 gezeigten fünften Ausführungsform wird mit der Bezugsziffer 50 eine
Blende bezeichnet, und mit der Bezugsziffer 57 wird die
zu beleuchtende Oberfläche
bezeichnet. Mit den Bezugsziffern 51, 52, 53, 54 und 56 werden
feste Linsen bezeichnet. Mit der Bezugsziffer 55 wird ein
optisches Beugungselement (aspherische Oberflächenlinse) bezeichnet, das
mit der Änderung
von der "Position
A" zur "Position B", wie zuvor beschrieben,
in Richtung der Seite der Oberfläche 57 bewegbar
ist. Die Oberfläche
der Linse 56 ist an der Seite der Blende 50 flach,
und die andere Oberfläche
wurde an der Seite der Oberfläche 57 fein
in eine Fresnel-Linsen-Formgebung verarbeitet, so dass sie keine
Brechkraftkomponente aufweist.
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In dieser Ausführungsform kann die Beleuchtungsverteilung
wie gewünscht
durch Bewegen von lediglich einer Linse geändert werden. Während der
Linsenbewegung wird jede Änderung
bei den verbleibenden optischen Eigenschaften so weit wie möglich unterdrückt.
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Nun werden die numerischen Beispiele
1 bis 5 des in den zuvor beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsformen
verwendeten, optischen Beleuchtungssystems LEN beschrieben. Die
aspherische Oberflächenformgebung,
die in jeder der ersten bis fünften
Ausführungsform
verwendet wird, kann auf ähnliche
Weise in Übereinstimmung
mit der für
die ultra-hohe Indexlinse verwendete Gleichung (1) definiert werden.
In den numerischen Beispielen 1 bis 5 weist das optische Beleuchtungssystem
LEN folgendes auf: eine negative Linse 11 von einer Meniskusformgebung,
deren konvexe Oberfläche
gegenüber
der Seite der Blende liegt; eine positive Linse 12 von
einer Meniskusformgebung, deren konvexe Oberfläche gegenüber der Seite der Blende liegt;
eine negative Linse 13 von einer Meniskusformgebung, deren
konvexe Oberfläche
gegenüber
der Seite der Blende liegt; eine positive Linse 14, die
konvexe Linsenoberflächen
an ihren gegenüberliegenden
Seiten hat; und zwei optische Elemente, die ein optisches Element
(Linse oder optisches Beugungselement) aufweisen, welches keine
Brechkraft hat und welches entlang der optischen Achse bewegbar
ist. Mit dieser Struktur wird eine gute Aberrationskorrektur sichergestellt.
Ebenso wird ein bewegbares optisches Element bereitgestellt, welches
in der Lage ist, die Beleuchtungsverteilung zu ändern, während die numerische Apertur
bzw. Blendenöffnung
des optischen Systems an der beleuchteten Oberflächenseite oder der Beleuchtungsbereich im
wesentlichen unverändert
bleibt. Ferner wird das zuvor genannte N.A.-Verhältnis oder σ-Verhältnis
nahezu gleich 1 gesetzt.
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[Numerisches Beispiel
1]
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λ =
248,2 nm;
Durchmesser der Eintrittspupille: 90 mm;
Zu
beleuchtende Oberfläche:
57 mm
Aspherische
Oberflächenkoeffizienten
der Oberfläche
13
| k | 0.0 |
| B | 2.67464e-7 |
| C | –4.37472e-11 |
| D | 1.28068e-14 |
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[Numerisches Beispiel
2]
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λ =
248,2 nm;
Durchmesser der Eintrittpupille: 90 mm;
Zu beleuchtende
Oberfläche:
57 mm
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[Numerisches Beispiel
3]
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λ =
248,2 nm;
Durchmesser der Eintrittpupille: 90 mm;
Zu beleuchtende
Oberfläche:
57 mm
Aspherische
Oberflächenkoeffizienten
der Oberfläche
11
| k | 0.0 |
| B | 2.13327e-7 |
| C | –7.47283e-12 |
| D | –8.31892e-15 |
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[Nummerisches Beispiel
4]
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λ =
248,2 nm;
Durchmesser der Eintrittpupille: 90 mm;
Zu beleuchtende
Oberfläche:
57 mm
Aspherisches
Oberflächenkoeffizienten
der Oberfläche
14 (optisches Beugungselement)
| k | 0.0 |
| B | –1.34182e-11 |
| C | 2.00329e-15 |
| D | 5.91522e-19 |
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[Nummerisches Beispiel
5]
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λ =
248,2 nm;
Durchmesser der Eintrittspupille: 90 mm;
Zu
beleuchtende Oberfläche:
57 mm
Aspherisches
Oberflächenkoeffizienten
der Oberfläche
12 (optisches Beugungselement)
| k | 0.0 |
| B | –1.13037e-11 |
| C | 9.17261e-16 |
| D | 2.32611e-19 |
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12 ist
eine schematische Ansicht eines Hautbereiches einer Ausführungsform
der vorliegenden Ausführungsform,
wobei das Beleuchtungssystem in einem Projektionsbelichtungsgerät zur Herstellung
von Halbleitervorrichtungen, wie etwa von LSIs, oder Mikrovorrichtungen,
wie etwa CCDs, Flüssigkristallanzeigen oder
beispielsweise Magnetköpfen,
eingesetzt wird. In 12 wird
Licht von einer Lichtquelle 70 mittels eines optischen
Strahlformungssystems 71 in einen gewünschten Durchmesser transformiert,
und danach wird das Licht bei einer Lichteintrittsoberfläche 72a eines
optischen Integrators 72 gesammelt. Der optische Integrator 72 weist
eine Vielzahl von kleinen Linsen (Fliegenaugen-Linsen) auf, die
zweidimensional angeordnet sind. Das auf die Lichteintrittsoberfläche 72a des
optischen Integrators 72 einfallende Licht bildet bei einer
Lichtaustrittsoberfläche 72b des
optischen Integrators 72 sekundäre Lichtquellen von gleichförmiger Lichtverteilungscharakteristik
aus.
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Mit der Bezugsziffer 77 wird
eine Blende bezeichnet, und mit der Bezugsziffer 73 wird
ein optisches Beleuchtungssystem (LEN) bezeichnet, wie etwas eines,
dass zuvor beschrieben wurde. Das optische Beleuchtungssystem wirkt,
indem es das Licht, welches die Blende 77 passiert, sammelt,
und beleuchtet eine Apertur bzw. Blendenöffnung einer Feldblende (einer
maskierenden Irisblende) 64. Mit den Bezugsziffern 75a und 75b werden
Blenden-Abbildungslinsen bezeichnet, und mit der Bezugsziffer 76 wird
die Oberfläche
einer Maske (die zu beleuchtende Oberfläche) bezeichnet. Ein Schaltungsmuster
wird auf der Oberfläche
der Maske ausgebildet.
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Die Feldblende 74 dient
dazu, den Beleuchtungsbereich zu ermitteln. Die Größe und Formgebung
der Apertur bzw. Blendenöffnung
von dieser Feldblende sind variabel. Die Abbildungslinsen 75a und 75b dienen dazu,
die Apertur bzw. Blendenöffnung
der Blende 74 bei der Oberfläche der Maske 76 abzubilden.
Um die Beleuchtungsverteilung auf der Maskenoberfläche 76 zu
verändern,
wird ein optisches, aspherisches Oberflächenelement innerhalb des optischen
Beleuchtungssystems 73 entlang der optischen Achse bewegt,
um die Beleuchtungsverteilung bei der Apertur- bzw. Blendenöffnungsebene
der Blende 74 zu ändern.
Diese Änderung
der Beleuchtungsverteilung wird dann mit Hilfe der Abbildungslinsen 75a und 75b auf
die Maskenoberfläche 76 übertragen.
Dadurch wird die Beleuchtungsverteilung an der Maskenoberfläche 76 eingestellt.
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Mit der Bezugsziffer 78 wird
ein optisches Projektionssystem zum Projizieren des Musters der
Maskenoberfläche 76 auf
die Oberfläche
eines Wafers 79 bezeichnet. Der Wafer 79 ist auf
einer X-Y-Bühne
angeordnet. Durch schrittweise Bewegung des Wafers in Übereinstimmung
mit einer Step-and-Repeat- bzw. Repetier-Prozedur oder in Übereinstimmung
mit einer Step-and-Scan-
bzw. Schritt-und-Scan-Prozedur werden sequentiell Schussbereiche
auf der Waferoberfläche
belichtet. Nach Vollendung des Belichtungsprozesses wird dann der
belichtete Wafer 79 mittels einer bekannten Entwicklungsprozedur
verarbeitet, über
welche Halbleitervorrichtungen oder andere Mikrovorrichtungen erzeugt
werden.
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Als nächstes wird eine Ausführungsform
eines Mikrovorrichtungs-Herstellungsverfahrens unter Verwendung
eines obig beschriebenen Projektionsbelichtungsgerätes erklärt.
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Die 13 ist
ein Ablaufdiagramm der Prozedur zur Herstellung von Mikrovorrichtungen,
wie etwa zum Beispiel von Halbleiterchips (z. B. ICs oder LSIs),
Flüssigkristallanzeigen
oder CCDs. Der Schritt 1 ist ein Konstruktions- bzw. Designprozess
zum Konstruieren bzw. Entwickeln einer Schaltung einer Halbleitervorrichtung.
Der Schritt 2 ist ein Prozess zum Herstellen einer Maske auf der
Basis des Schaltungsmusterdesigns. Schritt 3 ist ein Prozess zum Vorbereiten
eines Wafers unter Verwendung eines Materials, wie etwa Silizium. Der
Schritt 4 ist ein Wafer-Prozess, der Vor-Prozess genannt wird, wobei
unter Verwendung der derart vorbereiteten Maske und des derart vorbereiteten
Wafers praktisch Schaltungen auf dem Wafer durch Lithographie ausgebildet
werden. Der dann nachfolgende Schritt 5 ist ein Bestückungsschritt,
welcher Nach-Prozess genannt wird, wobei der Wafer, der durch Schritt
4 verarbeitet worden ist, in Halbleiterchips ausgebildet wird. Dieser
Schritt weist einen Bestückungsprozess
(Dicen bzw. in Chips zerschneiden und Bonding) und einen Versiegelungsprozess
(Chip Sealing) auf. Der Schritt 6 ist ein Überprüfungsschritt, wobei eine Betriebsüberprüfung, Beständigkeitsüberprüfung usw.
für die
durch Schritt 5 bereitgestellten Halbleitervorrichtungen ausgeführt werden.
Nach diesen Prozessen sind die Halbleitervorrichtungen fertig gestellt
und sie werden versandt (Schritt 7).
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14 ist
ein Ablaufdiagramm, welches Details des Waferprozesses zeigt. Der
Schritt 11 ist ein Oxidationsprozess zum Oxidieren der Oberfläche eines
Wafers. Der Schritt 12 ist ein CVD-Prozess zum Ausbilden eines Isolationsfilms
auf der Wafer-Oberfläche.
Der Schritt 13 ist ein Elektrodenausbildungsprozess zum Ausbilden
von Elektroden auf dem Wafer mittels Dampfablagerung. Der Schritt
14 ist ein Ionen-Implantationsprozess zum Implantieren von Ionen
in den Wafer. Der Schritt 15 ist ein Resist-Prozess zum Anwenden
eines Resists (fotosensitives Material) auf dem Wafer. Der Schritt
16 ist ein Belichtungsprozess, um das Schaltungsmuster der Maske
auf den Wafer mittels des obig beschriebenen Belichtungsgeräts durch
Belichtung zu drucken. Der Schritt 17 ist ein Entwicklungsprozess
zum Entwickeln des belichteten Wafers. Der Schritt 18 ist ein Ätz-Prozess
zum Entfernen von Bereichen, die sich von der entwickelten Resist-Abbildung
unterscheiden. Der Schritt 19 ist ein Resist-Separations- bzw. Resist-Abtrennungsprozess
zum Separieren bzw. Abtrennen des Resist-Materials, welches auf
dem Wafer verbleibt, nachdem es dem Ätz-Prozess ausgesetzt wurde.
Durch Wiederholung dieser Prozesse werden in überlagernder Weise Schaltungsmuster
auf dem Wafer ausgebildet.
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Mit diesen Prozessen können Mikrovorrichtungen
hoher Bestückungsdichte
hergestellt werden.
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In Übereinstimmung mit den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, wie sie zuvor beschrieben wurden, werden
Komponenten eines optischen Beleuchtungssystems zum Beleuchten einer
zu beleuchtenden Oberfläche
geeignet eingesetzt, so dass Änderungen
in optischen Eigenschaften eines optischen Beleuchtungssystems soweit
wie möglich
unterdrückt
werden, und so dass die Beleuchtungsverteilung ununterbrochen verändert werden
kann, ohne eine Abnahme der Beleuchtung auf der zu beleuchtenden
Oberfläche zu
verursachen. Ferner kann das zuvor beschriebene N.A.-Verhältnis oder σ- Verhältnis auf
nahezu 1 gesetzt werden. Von daher gibt die vorliegende Erfindung
ein Beleuchtungssystem an, welches fortwährend eine optimale Beleuchtungsverteilung
liefert.
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Ebenso kann unter Verwendung eines
solchen Beleuchtungssystems eine geeignete Beleuchtungsverteilung
auf der Oberfläche
eines Wafers ausgebildet werden. Von daher kann ein Projektionsbelichtungsgerät bereitgestellt
werden, welches in der Lage ist, mit hoher Auflösung ein Muster eines Retikels
auf einen Wafer zu projizieren. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung
von Vorrichtungen basierend auf einem solchen Projektionsbelichtungsgerät angegeben.
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Während
die Erfindung unter Bezugnahme auf die hierin offenbarten Strukturen
beschrieben wurde, ist sie nicht auf die dargelegten Details beschränkt, und
diese Anwendung ist beabsichtigt, solche Modifikationen oder Änderungen,
wie sie innerhalb des Umfanges der nachfolgenden Patentansprüche vorkommen,
abzudecken.
