JP2000323403A - マイクロリソグラフにおける投影露光装置および露光方法 - Google Patents

マイクロリソグラフにおける投影露光装置および露光方法

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JP2000323403A JP2000062972A JP2000062972A JP2000323403A JP 2000323403 A JP2000323403 A JP 2000323403A JP 2000062972 A JP2000062972 A JP 2000062972A JP 2000062972 A JP2000062972 A JP 2000062972A JP 2000323403 A JP2000323403 A JP 2000323403A
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Karl-Heinz Schuster
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑な変更無く既知の装置を実質的に変えず
にプロセス時に光偏向作用を生じさせることが可能なマ
イクロリソグラフにおける投影露光装置および露光方法
を提供する。 【解決手段】 パルス光を発生する光源（詳細には、直
線偏光を発生するレーザ１）を有する投影露光装置は、
照明装置２と、対物レンズとしてのレンズ系３とを備え
た照明ビーム経路を備えている。照明装置２の中でパル
スの偏向作用が互いに打ち消し合うように、光源1と照
明装置２との間の照明ビーム経路の中に、偏向を変える
回転素子７が配置されることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の前文に
更に詳細に規定されているタイプに応じてパルス光を発
生する光源を有する投影露光システムに関するものであ
る。また本発明は、マイクロリソグラフにおける露光方
法に関するものでもある。
【０００２】
【従来技術】例えばレーザなどの直線偏向光源と組み合
わせて利用する投影露光装置（詳細にはリソグラフ用）
の光偏向特性は、あらゆる場合において現在の要求事項
に適合しない偏向角９０〜９５°の直線偏向レーザ光で
ある、λ／４板(４分の１波長板)によって円偏向に変換
される。その目的は、この円偏向状態を露光対象のウェ
ーハまで維持することである。しかしながら、照明系、
対物レンズ、およびレチクル構造の光学素子が位相の違
いを持ち込むことは不都合である。その結果、当初の円
偏向レーザ光は楕円偏向状態になる。この欠点は、それ
ぞれの次の一対に応じて対物レンズおよび照明ごとに変
化する無制御状態が生じることである。これにより、画
像領域の輝度の分布が不均一となり、結像および画像生
成に対して無制御の影響が及ぶ。
【０００３】現時点では、これらのエラーを減少させる
ことができるのは、ラス棒などを省きつつ偏向を維持す
る小応力のミラーコーティング有する材料でしかない。
これらはいずれも可能であるものの、多大な費用を要す
る。
【０００４】米国特許第５，６７３，１０３号には、λ
／２板(２分の１波長板)を利用して偏向方向を回転する
機構が設けられている、フォトリソグラフの照明系が記
載されている。方向変換する直線偏光と、強化した解像
度すなわち被写界深度とを一緒に利用して照射を行うた
めに、λ／２板を集束レンズおよび光積算器の方向に回
転する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術の欠点（詳細には、画像領域における不均一な輝度
分布および結像および画像生成に対する無制御の影響）
が生じない、マイクロリソグラフの投影露光装置と露光
方法とを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この目
的は、請求項１の特徴記載部に記載されている特徴によ
って達成される。すなわち、パルス光を発生する光源、
詳細には直線偏光を生成するレーザと、レンズ系を備え
た照明装置を含む照明ビーム経路と、ウェーハと、を有
する投影露光装置において、偏向を変える回転素子が、
前記光源と前記照明装置との間の照明ビーム経路の中
に、パルスの偏向作用が前記照明装置内で互いに打ち消
し合うように、配置されることを特徴としてなる。
【０００７】また、本発明による露光方法は請求項１１
に記載されている。すなわち、パルス光を発生する光源
と照明系とを有する、マイクロリソグラフでの露光方法
において、各露光ごとに、異なる偏向状態による光の時
間的重ね合わせが実施される、露光方法にてなる。
【０００８】本発明による装置および方法を利用するこ
とにより、実際には複雑な変更無く既知の装置を実質的
に変えないまま、しかしながら、プロセス時に必ず光偏
向作用を生じさせる（具体的には、非偏光式にウェーハ
を露光する）ことが可能になる。前述の目的は、偏光を
変える素子によって実現される。これは、例えば、直線
偏光のビーム供給部の一端と照明装置すなわち照明系の
入力との間に配置されるλ／２板（２分の１波長板）に
よって簡単に達成できる。
【０００９】λ／２板が直線光の偏光方向を回転するこ
とは公知である。このとき、λ／２板が、光軸上または
光軸と平行に位置する該波長板の軸に対して回転する場
合、出てくる直線レーザ光はこの二重周波数の振動方向
に対して回転する。光源（例えば、リソレーザ）の個々
のパルスは、λ／２板の回転動作と同期させることが可
能である。この場合、２分の１波長板は、パルス間にさ
らに４５°回転する。照明系に入るレーザ光は直線状態
のままで、この場合はパルス間に９０°ずつ変化する。
λ／２板のパルスに対する結晶軸の所定位置が設定され
ていれば（すなわち、０°、４５°、９０°、１３５
°、180°など）、偏光は、照明系のミラーエッジに対
して約０°および９０°に達することができる。
【００１０】ここで重要なことは、２つのパルス間の０
°と９０°の偏向が、正確に直交することである。ここ
で、ウェーハのレジストに集積を施す露光を、これら２
つの直交パルスを利用して実施する。これは、要約する
と、露光の結果に関して、２つの完全非偏向のパルスの
ものに対応する。これは、偏光解除すなわち実質的に偏
向解消された光を意味する。この場合、例えば約２００
０〜８０００Ｈｚのリソレーザの使用による、高周波数
の結果として、常に十分な数の露光対が存在する。
【００１１】実際には、パルスは２分の１波長板の下流
でその偏光作用によって互いに（詳細には、対で）打ち
消し合う。すなわち、パルスは互いに補足しあって非偏
光作用を生じる。
【００１２】例えば、λ／４板を照明系に残しておく
と、位相遅れの存在により、左回り楕円偏向された光と
右回り楕円偏向された光とを備えたパルス対が生じる。
これは、露光の完全円偏光と等しく、既存システムの目
標とするものである。
【００１３】本発明による効果は、下流ビーム経路の偏
向回転素子によって妨げられることがない。偏向選択素
子の干渉は、最小限に低減されたものである。
【００１４】同期型のλ／２板を回転することでシステ
ムに必要となる追加費用は、上に概説した欠点を排除す
るための公知の装置と比較すれば、無視できるほどのも
のである。
【００１５】本発明の別の利点は、既存の投影露光装置
を、後からこのように偏向解消させられる点で、これに
より、新たな可能応用例が費用効果良く製造される。本
発明の２つの例示実施形態を、図面を参照しながら以下
に記載する。
【００１６】
【発明の実施の形態】直線偏向パルスを発生する光源と
してのレーザ１から、照明装置２の照明用ビーム経路に
光線が供給される。ビーム経路内の、照明装置２の下流
には対物レンズ３が接続されている。対物レンズ３の後
に板状偏向子４を続けることができる。板状偏向子４か
ら開始する、放射状に偏向された光は、さらにウェーハ
５に達する。
【００１７】照明装置２と対物レンズ３との間にレチク
ル６が配置されている。照明ビーム経路は、偏向ミラー
や位置安定装置などを有する光ガイド系と、適切な視野
の大きさ（開口角）、開口、均質性、コヒーレンス度等
を備えたレチクル６に光を照射する実照明装置とをさま
ざまに含んでいる。
【００１８】レーザ光源１と照明装置２との間のビーム
経路内には、光軸と一致する自己の軸（不図示）のまわ
りに回転できる回転素子を構成する２分の１波長板７が
配置されている。照明装置の各部品も、λ／２板７の上
流に配置できる。λ／２板７の回転は、この場合、レー
ザ光源１の個々のパルスと同期され、この場合、λ／２
板７は、パルス間に４５°ずつ回転する。このように、
λ／２板７はパルス間に直交偏向を生じ、被覆端板状に
構成された下流の板状偏向子４は放射状の偏向を生じる
（旧西ドイツ特許第19535392-7号参照）。これら２つの
構成要素の組合せにより、画像領域の照明の変動に関す
る問題は低減される。このように、既存の対物レンズ３
を放射偏向用に費用効果良く改修することも可能であ
る。
【００１９】また、この装置は、光学的偏向の観点にお
いて中立的に作動する照明装置２とともに機能する。ほ
とんど慣例化しているように、λ／４板８は照明装置２
と一体化されたままであってもよい。
【００２０】図２に記載の例示実施形態によれば、回転
型のλ／２板７は、複屈折レチクルと組み合わせて極め
て効果的に使用することもできる。図示されているよう
に、図２記載の例示実施形態は実質的に図１記載の例示
実施形態に対応しているので、同一構成要素に対して同
一参照符合がそのまま使用されている。ここで唯一の相
違は、この形態の方法にはそれ自体は何ら重要なもので
はないが、固定型のλ／４板８が、照明装置２の下流に
配置されている点である。また、対物レンズ３の下流の
板状偏向子が省かれている。
【００２１】この場合、同様に、垂直または水平方向の
偏光が、やはりλ／２板７によって時間順に発生され
る。したがって、λ／２板７は、パルス間に、右回り偏
向または左回り偏向されたレーザ光を発生する。この結
果、レチクル（Mg F2板・２フッカマグネシューム板）
６を通るすべてのパルスは、順次に互いに直交するよう
に変化する。位相差は、開口について連続的に高くな
る。その結果、偏向状態が連続的に変化する。これは、
結果的に、ウェーハ５の全部が減速として照射されるこ
とを意味する。したがって、例えば１５７ｎｍ（ｎａｎ
ｏ ｍｅｔｅｒ）のリソグラフに推奨されるMg F2で作
られた複屈折レチクルプレートの影響は、偏向状態に関
して何ら重要でない。レチクルプレートの可能複屈折
は、同様に、対物レンズ３のストッププレーン（stop p
lane）のガラス棒の画像形成に何ら重要でない。
【００２２】反射時に使用されるレチクルの場合、本発
明による偏向混合物の大きな利点は、偏向による干渉が
回避される点である。
【図面の簡単な説明】
【図１】基本構成要素を備えた投影露光装置の実施形態
の図である。
【図２】図１に記載の投影露光装置の変更形態の図であ
る。
【符号の説明】
１ 光源 ２ 照明装置 ３ レンズ系（対物レンズ） ４ 板状偏向子 ５ ウェーハ ６ レチクル ７ 回転素子

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 パルス光を発生する光源、詳細には直線
    偏光を生成するレーザと、レンズ系を備えた照明装置を
    含む照明ビーム経路と、ウェーハと、を有する投影露光
    装置において、偏向を変える回転素子（７）が、前記光
    源（１）と前記照明装置（２）との間の照明ビーム経路
    の中に、パルスの偏向作用が前記照明装置（２）内で互
    いに打ち消し合うように、配置されることを特徴とする
    投影露光装置。
  2. 【請求項２】 前記光源（１）と前記照明装置（２）と
    の間に、偏向を変える素子としてλ／２板（７）が配置
    されている、請求項１に記載の投影露光装置。
  3. 【請求項３】 前記λ／２板（７）は、光源（１）の各
    パルスの間中、その軸（光軸）のまわりに回転できる、
    請求項２に記載の投影露光装置。
  4. 【請求項４】 前記λ／２板（７）の回転は、光源
    （１）の個々のパルスと同期される、請求項３に記載の
    投影露光装置。
  5. 【請求項５】 前記λ／２板（７）は、パルス間に４５
    °回転できる、請求項４に記載の投影露光装置。
  6. 【請求項６】 内部にλ／４板（８）が配置されてい
    る、請求項１に記載の投影露光装置。
  7. 【請求項７】 偏向を変える前記回転素子（７）の下流
    に板状偏向子（４）が接続されている、請求項１に記載
    の投影露光装置。
  8. 【請求項８】 前記板状偏向子（４）は、前記照明装置
    （２）の下流に接続されている、請求項７に記載の投影
    露光装置。
  9. 【請求項９】 板状偏向子（４）として複屈折レチクル
    が設けられている、請求項７に記載の投影露光装置。
  10. 【請求項１０】 前記板状偏向子（４）または前記レチ
    クルは、被覆端板として構成されている、請求項９に記
    載の投影露光装置。
  11. 【請求項１１】 パルス光を発生する光源と照明系とを
    有する、マイクロリソグラフでの露光方法において、各
    露光ごとに、異なる偏向状態による光の時間的重ね合わ
    せが実施されることを特徴とする露光方法。
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