JP4170357B2 - 単一フォールド光学システムにおけるビームスプリッタならびに光学可変倍率方法およびシステム - Google Patents

Description

（産業上の利用分野）
本発明は、投影光学システムに関し、特に、ｘ方向およびｙ方向のそれぞれにおける光学システムの倍率および歪曲を選択的かつ独立して変更するための新規な方法および装置、ならびにビームスプリッタを有する単一フォールド光学システムであって、このように配備されたシステムの通常の動作時に常に使用される位置合わせ顕微鏡の導入を可能にするためのビームスプリッタを有する単一フォールド光学システムに関する。

（発明の背景）
典型的な光学システムにおいては、簡単に言うと、物体、物体の像をフォーカスするレンズ、および物体の像がレンズから投影されるイメージ面がある。このようなシステムにおける投影像の倍率は、レンズからの物体のスペーシングによって決定され、レンズは良好なフォーカスが得られるようにイメージ面から間隔を置いて配置され得る。このようなシステムにおいては、倍率は、単に、レンズに対して物体を移動させ、レンズと物体との間の距離を増減させることによって変更され得る。

投影光学システムへの１つの応用例として縮小ステッパが挙げられる。従って、物体は、イメージ面に設けられたウェハ上に投影されるパターンを有するレチクルである。従って、ウェハ上に投影されるレチクルからの像の倍率は、通常、ウェハとレンズ、およびレチクルとレンズとの座標を変更するだけで容易に変更され得る。即ち、互いに一定の関係でレチクルをレンズに対して移動させ、ウェハをレンズに対して移動させるだけで、ウェハ上に投影される像の倍率は容易に変更される。さらに、ウェハ上のフィールドのエッジにおける目標物の位置合わせは、自動的にチェックされ、レチクルからの投影された目的物がウェハと同一のスケールで投影されない場合、倍率エラーとなる。従って、このようなシステムにおいては、レチクルからの投影像の倍率は、ウェハが露光される前に自動的に変更され得る。しかし、ｘ方向およびｙ方向における倍率変化は、常に同じであり、この光学形態においては異なる量だけ変更することはできないことに留意されたい。

しかし、光学システムによっては、像と物体またはレチクルとの倍率を変更させることができないものがある。このようなシステムの一例として、レチクル側およびウェハ側の両方においてテレセントリックなWynne Dyson光学システムが挙げられる。このようなシステムにおいては、種々の事柄が倍率比に影響を与えずにレンズシステムにおいて変更され得る。倍率は、1.000000...から百万分の１未満に維持される。

倍率を微調整する能力は、すべてのステッパシステムにおいて実質的に同一の理由で必要とされる。即ち、ウェハを処理する際、異なるレチクルパターンでそれぞれがパターン化された異なる材料の多層は、ウェハ上に重ねられる。従って、ウェハは、第１の層が設けられたときに初期のスケールを有し、各層がウェハに加えられるにつれて、ウェハは、加えられた各層によって張力または圧縮力を受ける。それ故、プロセスの各ステップ毎に、ウェハは、数ppmだけスケールが変化する。極端な場合10ppmにもなることもある。この問題がさらに深刻なことには、ウェハのスケールの各変化は、ｘ方向とｙ方向とでわずかに異なり得る可能性が高く、通常異なっている。

前の層からのスケールの変化の結果、レチクルからの次のパターンは前のパターンとあまり整合しない。従って、ウェハに投影されたときのレチクルパターンのサイズまたは倍率の不整合が起こり得る。

全タイプのステッパシステムおよび一般の光学システムにおいては、倍率変化を引き起こし得る事柄が他に多くある。例えば、レチクルは、温度変化によってあまり膨張および縮小しない石英ガラスで形成される。しかし、半導体ウェハは、温度変化に対して比較的高い膨張係数を有する。ウェハおよびレチクルは、ステッパに配置される度に常に同じ温度であるとは限らないので、ウェハの膨張は、温度変化がわずか１℃前後であったとしても深刻になり得る。例えば、典型的なウェハは、１℃の温度変化に対して約2.4ppmのスケール変化を受ける。

さらに、レンズが構築されるとき、そのパーツは、各回において完全または同一ではなく、その結果歪曲が生じ得る。従って、ステッパシステムにおいては、ウェハに到達するレチクルパターンは、オリジナルパターンとは正確に同じではない。即ち、レチクルパターンは幾分か歪曲する。倍率がｘ方向およびｙ方向において正確に一致しないというのがこのような歪曲の一般的な形状である。例えば、倍率は、ｘ方向に数ppm大きく、ｙ方向に数ppm小さい、またはこの２つの方向間で他の変動もある。

Ultratech Stepper, Inc. ステッパシステムで用いられるテレセントリックなWynneDyson光学システムにおいて、フォールドプリズムの内部反射面に円筒形が構築され得る。なぜなら、完全に平坦な表面を形成することはできないからである。このため、容易に補正できない倍率エラーとなる。

従って、全光学システムにおいては、ステッパ投影システムであるか他のシステムであるかにかかわらず、従来技術では容易に補償し得ない固有の倍率エラーとなる傾向がある。非走査フルフィールド投影システムに適切な補正技術および装置は、通常、一方の方向よりも他方の方向においてより補正が必要であり得るかないかにかかわらず、ｘ方向およびｙ方向の両方において同一の補正を行う。

他の従来の１：１倍率システム、例えば、スキャナがある。このスキャナでは、当初、倍率変化を補償するための設備がなかった。エラーは、テレセントリックなWynne Dyson型光学ステッパシステムの場合と同様に放置されていた。しかし、ウェハのサイズが大きくなり、レチクルパターンが微細になるにつれて、MicralignModels 500および600世代のスキャナに対して倍率を変更し、倍率エラーを補償する内蔵技術が考案された。Micralignスキャナでは、２つの異なる動作を行うことによって倍率が変更される。スキャナでは、ウェハ上の照明は、ウェハの幅に沿って延びる細長いスリットに限定される。スリットの方向に沿って倍率を変更させるために、中間のイメージ面付近の一対の光学シェルが移動され、スリット方向に沿って倍率を変化させ得る。次に、走査方向、スリットに直交する方向に倍率を変更するため、レチクルは、ウェハがスリットをまたがって移動する間にウェハに対して次第に移動され得る。即ち、連続するパーツがコピーされる際、レチクルはウェハに対して連続して前進し、スリットに直交する方向に倍率が変更される。しかし、スキャナのこの技術は、以下の理由により、フルフィールドテレセントリックなWynneDyson型光学ステッパシステムには適用されない。ａ）走査が行われない、ｂ）いずれかの方向に倍率を変更するために移動され得るシェルが光路に存在しない、およびｃ）スリットイルミネータによって限定される小さな局所領域ではなく全フィールドにわたって同時に結像が行われる。

大抵の縮小ステッパシステムにおいて、レチクルをレンズに対して移動させ、像をウェハ上に再フォーカスするだけで倍率が変更され得ることは明らかである。なぜなら、大抵の縮小ステッパは、レチクル側においてテレセントリックではないためである。しかし、この方法によると、倍率変化は、ｘ方向およびｙ方向において同一量となる。ウェハのスケールは、ｘ方向とｙ方向とで若干異なって変化する傾向にあるため、この方法は理想的な解決法ではない。

さらに、公知のWynne Dyson型光学投影システムでは、当然実際において、レチクルが露光放射線に照明されていないときにレチクルをのぞき込むことによって基板上の像とパターンとの位置合わせを見ることになる。

種々の要因（例えば、基板の温度変化、システム内の光学表面の球形度におけるエラー等）から生じる小さな倍率変化に対してレンズシステムの倍率を調整することができるシステムを提供することが所望される。直交軸に対する倍率要因とは独立して、最終像の１つの軸に沿って倍率要因を変更する能力もまた有用である。さらに、倍率を調整する能力は、倍率要因が１：１であり、可変でないWynne Dyson型光学システムにおいて特に有用である。さらに、Wynne Dyson型光学システムにおいて、レチクルの像が重ねられているかいないかにかかわらず、基板上の像をイメージ面でいつでも見ることができることは有用である。以下の記載および図面を参照することによって理解され得るように、これらの改良はすべて本発明によって提供される。

（本発明の要旨）
本発明の好ましい実施態様によると、本発明は、照明された物体からの像を選択された倍率または歪曲でイメージ面に投影する光学システムに関する。この光学システムは、レンズシステムと光学的に適合する少なくとも１つの平坦なプレートを有し、一定の倍率および歪曲を有するレンズシステムを有し、平坦なプレートは、変形すると、レンズシステムの一定の倍率および歪曲に対して可変倍率または歪曲を加える。この可変倍率および歪曲技術は、Wynne Dyson型投影システムを含むレンズシステムの全タイプに適用可能である。

さらに本発明は、照明された物体を物体面に有する通常のフォールドプリズムの代わりに光学ブロックを有するWynne Dyson光学投影システムを含む。光学ブロックは、システムの出力側のフォールドプリズムに近接したイメージ面に物体の像を投影するための物体面に近接した平面と、物体面に近接した面と交差する他の平面とを提供する。光学ブロックを設けることによって、従来その位置に使用されていた入力フォールドプリズムにおける物体面に近接した平面にわたって発生する温度勾配が最小限になる。また、光学ブロックは、コーティングを有する光学ブロック中を対角線上に通っているビームスプリッタの導入を可能にし、このビームスプリッタは、紫外線でイメージ面に伝達された像ビームを最小限に減衰させ、イメージ面から戻る可視像ビームの一部を光学ブロックの交差表面または結合された像面に反射する。顕微鏡が光学ブロックの交差面に近接して配置され、ユーザがイメージ面における像を交差表面で見ることができるようにする。像には、物体面における物体およびイメージ面における基板上の像またはウェハが重畳されている。さらに、交差表面の照明は、物体が照明されていない場合に、ユーザが物体またはレチクルの像が重畳されていないイメージ面における基板またはウェハを照明し見ることができるようにする。

（好ましい実施態様の説明）
本発明をより理解するために、従来技術を示す図面についてまず説明する。

図１は、縮小ステッパにおいて使用されるような単一光学システムを例示する（光線は破線によって示される）。図１において、入射光は、光学システムを通して投影される選択されたパターンを有するレチクル２の１つの表面に突き当たるのが示される。レチクル２のパターンによって、入射光は、パターンの透明な部分を有するレチクル２のエリアのみを透過する。この透過光は、ストップ５の中央孔を透過し、レンズ６に入射し、これを透過してｘ−ｙステージ８に設けられたウェハ４の上面にレチクル２上のパターン像を形成する。

この形態において、レチクル２とレンズ６との間の距離Ｄ_Ｍが増加すると、ウェハ４上の投影パターン像のサイズは減少する。同様に、レチクル２とレンズ６との間の距離Ｄ_Ｍが減少すると、ウェハ４上の投影パターン像のサイズは増加する。これらの変更のいずれについても、ウェハ４とレンズ６との間の距離を変更することによって像をウェハ４上に再フォーカスすることも必要であり得る。

同様に、図２（光線は破線で示される）は、物体と像との間の倍率を変更することができない従来技術のテレセントリックな１：１倍率Wynne Dyson型光学ステッパ投影システムを例示する。このシステムにおいて、照明は、選択されたパターンを有するレチクル２の一面に向けられている。図２において、照明の一部は、レチクル２を透過し、第１フォールドプリズム10の近位面に突き当たって入射し、その遠位面から反射する。この反射光は、まず平凸レンズ12、次にメニカスレンズ14を透過する。光は、メニカスレンズ14から反射球面を有するミラー16へと移動し、反射球面は、光を（点20と点20'との間のあらゆる位置において）メニカスレンズ14、平凸レンズ12および第２フォールドプリズム10'へと反射する。第２フォールドプリズム10'において、光ビームは、遠位面から近位面へと反射され、近位面を通してｘ−ｙステージ８に設けられたウェハ４の表面に反射される。従って、レンズシステムは対称であるため、レチクル２上のパターンとウェハ４上の像との間では倍率が一致する。

本発明の１つの特徴の基本的な理論は、図3a、図3bおよび図3cにおいて示される。図3aにおいて、両面が平坦な透明ガラスプレート28が示される。ここで、光線a₁、b₁およびc_１は、プレート28を透過して表面29上の点Ａに到達するのが示される。同様に、光線a_２、b_２およびc_２は、プレート28を透過し、表面29上の点Ｂに到達するのが示され、点Ａと点Ｂとの間の距離はＤとして示される。

図3bにおいて、プレート28は、屈曲され、光線a_１'、b_１'、c_１'および光線a_２'、b_２'、およびc_２'に対して凸面を与えているのが示される。プレート28を屈曲させた結果、ガラスプレート28における光線路は、わずかにシフトし、表面29上に得られる像点Ａ’およびＢ’はそれぞれ距離Ｄ’だけ互いに間隔を置いて配置され、Ｄ’は図3aのＤよりも短い。

同様に、図3cにおいて、プレート28は、屈曲され、光線a_１''、b_１''、ｃ_１'’および光線a_２''、b_２''、およびc_２''に対して凹面を与えているのが示される。これによって、プレート28内の光路は図3bと反対方向にシフトする。その結果、表面29上に得られる照明点Ａ''およびＢ''はそれぞれ距離Ｄ''だけ互いに間隔を置いて配置され、Ｄ''はＤよりも長い。

従って、図3aに示される形状をゼロ倍率基準であると見なすと、図3bの形状は負の倍率形状であり、図3cの形状は正の倍率形状である。正または負の倍率方向のいずれかにおいて、倍率変化は、屈曲半径に反比例する。

一般に、薄い屈曲可能なプレートに用いられるガラスのタイプは重要ではない。なぜなら、光学設計は、通常、あらゆるタイプのガラスを収容するように改変され得るからである。しかし、容易に研磨して平坦になる非常に硬いガラスである石英ガラスか、または汎用ガラスとして産業で広範囲に用いられるBK-7のいずれを使用することが期待される。大抵の応用に選択されるプレートの厚さは非常に小さく、これらのガラスのタイプは、広範囲に入手可能で比較的安価である。ステッパの応用に選択される他のガラスは、そのガラスと近接するプリズムまたはレンズと同じであり得る。従って、倍率調整プレートが高開口率（NA)のWynneDyson型投影光学システムにおいて使用されるときのように限界的な応用においても、わずかに光学的再設計を施すことで薄いプレートを容易に収容でき、またガラスのタイプは、適切な透過を有するものであればいかなるタイプでもよい。これには、多数の異なるタイプのガラスが含まれる。

薄いプレートは、Wynne Dyson型光学システムに適用され得る。WynneDyson型光学システムは、回折限定型の光学システムであり、どのくらい小さい像が形成され得るかを回折によってのみ限定することが望まれるシステムである。このようなシステムでは、光学素子における収差および不完全性は、像のサイズに対して重要ではあり得ない。従って、光ビームがゆきわたる像の点からのエリアにおけるプレート厚さのランダムな変化は、恐らく波長の何分の一かに限定される。

薄いプレートによって提供される倍率調整のコンピュータシミュレーションから、倍率の変化ΔMは、以下の式によって近似される。

nt - t
ΔM = ________ (1)
nR
ここで、t = プレートの厚さ
n = プレートのガラスの屈折率、および
R = 屈曲したプレートの曲率半径

従って、1.5の屈折率を有する1mm厚のプレートを用いたときの10ppmの倍率変化に対して、必要な半径は、上記の式より約33,300mmとなる。この曲率半径をより簡単に視覚的に判別可能な用語に変換すると、R=33,300mmは、60mmのスパンを有するプレートに対して13.5μmの垂れと同等である。（垂れおよびスパンの用語を視覚的に確認するために図3dを参照のこと）。従って、10ppm以下の所望の倍率変化を成し遂げるために必要なプレートの厚さおよび屈曲の量は、非常に小さく、レチクル２とプリズム10との間、およびウェハ４とプリズム10'との間のスペースは必要な量のプレートの垂れを容易に収容し得ることが理解され得る。

次に図４を参照すると、図１の単一レンズ６の代わりに物体側および像側の両方に対してテレセントリックなレンズアセンブリ６’を用い、本発明の屈曲可能フォーカシングガラスプレートアセンブリ24をレンズアセンブリ６’とウェハ４との間に設けた、図１と同様の光学カラムが示される。この簡略化された構成において、ガラスプレートアセンブリ24は、回動点26と回動点31との間にプレート28を設けるためにその対向端にハードウェアが取り付けられたガラスプレート28を有する。さらに、回動点31から外側に延びる駆動レバーが設けられ、図3a〜図3cを参照しながら説明したようにシステムの倍率を変更するためにガラスプレート28の屈曲を容易する。最も簡単な形状において、ガラスプレート28は、一点においてレンズシステムに設けるだけでよい（カンチレバスタイル）。しかし、これがなされると、イメージ面４上の像は、フィールドの中央において倍率変化および位置シフトの両方を受ける。

本発明の特徴の１つは、±10ppmを上回る範囲にわたってテレセントリックなWynneDyson型光学ステッパ投影システムにおける倍率を変更する能力を提供することである。上記のように、このようなタイプの光学システムは、１：１の一定の倍率を有し、従来は変更可能ではなかった。図５は、本発明がどのようにして図２のWynneDyson型光学システムを改変し、ｘ方向およびｙ方向において独立して、ウェハ４上に投影される像の倍率を変更する能力を提供するかを示す。

図５を参照すると、２つの変更、即ち、薄い屈曲可能ガラスプレート28₁および28₂を加えたこと以外は、図２のWynneDyson型光学システムと同様の図であることが認識される。プレート28₁は、レチクル２とフォールドプリズム10の近位面との間に示され、プレート28₂は、ウェハ４とフォールドプリズム10'の近位面との間に示される。従って、この形態では、プレート28₁および28₂は、互いに直交する方向（即ち、一方は図５の面に対して垂直に、他方は図５の面上になる）で屈曲可能になるように設けられ、ｘ方向およびｙ方向に独立してシステムの倍率を調整することを可能にする。従って、ウェハ４のすべてのスケール変化または光学システム自体に存在し得るすべての歪曲（例えば、プリズム10または10'のいずれかの表面の１つは、ｘ方向またはｙ方向に非常にわずかに円筒形の表面を有し得る）を補正するために、プレート28₁および28₂の１つまたは両方を屈曲させることによって、その表面のシステム全体に対する倍率の影響を補正することができる。さらに、光学システムの設計および性能ができるだけ影響を受けないために、プリズム10および10'の等価な厚さは、倍率を制御するために薄いプレート28₁および28₂を加えることによってガラス路厚さ全体が変化しないように変更され得る。これは、プレート28₁および28₂の対応する１つと同じ厚さで、プレート28₁および28₂と近接する材料層を各プリズムの近位面から除去することによって成し遂げられ得る。従って、このようにプリズム10および10'のサイズを変更することによって、ガラスを通る光路の長さは、光学システムの各ハーフにおいて実質的に同一のまま維持される。

従って、本発明によると、ｘ−ｙステージ８によって限定されるようにｘ方向およびｙ方向において倍率は独立して選択および変更され得る。さらに、このようなレンズシステムに形成される倍率不完全は除去され、レチクル２とウェハ４との間のすべてのスケール変化もまた、プレート28₁および28₂を用いてレンズシステムで行われ得るわずかな調整によって除去することが可能である。

一般に、１時間当たりウェハにおいて測定される高スループットを得るためには、実質的な量の照明エネルギーがレチクルに入射されなければならない。層によってはそうでなければならないのだが、レチクル２が不透明なエリアを高い割合で有する場合、実質的なエネルギーは、レチクル２内で吸収され、その結果、パターンのすぐ近傍における温度が上昇する。その結果、レチクル２によって吸収されたエネルギーのいくらかは、プリズム10を含む周囲のレンズシステム構成要素に放射され伝導される。これによって、プリズム10に温度勾配が形成され、プリズム10の反射面形状の歪曲および反りが発生し、１つの方向の倍率のみが変化し、他の像歪曲が発生する。

図６に示されるように、この状態の望ましくない影響を最小限にするため、本発明の他の特徴によると、図５のフォールドプリズム10の代わりにガラスブロック32が用いられ、平凸レンズ12の平面に実質的に平行なブロック32の面と近接してレチクル２が設けられる。この形態では、レチクル２に近接するブロック32の面からブロック32の本体への熱伝導はより高く、結果としてブロック32内に形成される温度勾配は、フォールドプリズム10が使用される場合よりも対応して低くなる。さらに、この形態では、反射は除去されるため、所定の温度勾配によって形成される歪曲は実質的に少ない。その結果、熱によって誘導される歪曲変化も少ない。さらに、屈曲面における同等なエラーよりも６倍効果的に歪曲エラーを形成する、フォールドプリズム10の斜辺または反射面において発生する製造エラーは、実質的に除去される。図６にはまた、倍率調整プレート28₁および28₂が示される。しかし、ここで示される本発明の実施態様のそれぞれは、互いに独立して用いられ、光学システムの動作に利点を与える一方、この点について説明した本発明のそれぞれの利点の合計である組み合わせられた利点は、改良されたシステムを提供する。

ここで、図8a〜図8cを参照すると、光路内に配置されるガラスプレートを屈曲させることによって引き起こされる倍率変化の影響が簡略化して示される。図8aは、ガラスプレート28の上面図であり、図8bは、ガラスプレート28の側面図で、屈曲されていない形状（実線）と屈曲された形状（破線）とが示されている。図8cは、図8bに示される屈曲されていないプレート28と屈曲されたプレート28とを透過した２つの像を示す。ここで、屈曲されていないプレートを通して投影された長方形像46は実線で示され、屈曲されたプレートを通して投影された長方形像48は破線で示され、プレート28が屈曲される方向の結果、像48は像46よりも１つの方向においてより小さい。

これまで説明した実施態様のそれぞれにおいて、プレート28は、プレートの屈曲軸の法線方向に光学システムの倍率要因を補正するために屈曲可能であると説明してきた。さらに、光学システムは、固有のスキュー歪曲問題を有し得る。この問題は、システムの光路に設けられる薄いガラスプレートをねじることによって、あらゆるタイプの光学システムにおいて解決され得る。図9aは、ねじれ形状における（ここでは、例示の目的で誇張されている）、上述したような平坦なガラスプレートを示し、図9bは、図示されるようにねじられたプレート28を透過した長方形像に対するねじれの影響を示す。

図10aは、対応する補正を行うための、光学システムに設けられたガラスプレートの１つの方向の軸（図10aのｘ軸）に沿った屈曲および屈曲軸に垂直な軸（図10aのＹ軸）の周りのねじれを可能にするマウンティングおよび動作システムを示す。ここでは、プレート28の２つの対向する平行なエッジに沿って延びる２つの剛性リブ67および74が取り付けられた平坦なガラスプレート28が示され、プレート28は、光学システムの軸に対して垂直に設けられている。

リブ67および74が取り付けられたガラスプレート28は、光学システムにおける固定点に設けられた支持部53、55および57を有する３点マウンティング形態で設けられている。第１エッジリブ74は、光学システムに対して固定された回動軸によって制約され、プレート28の所望の屈曲軸に平行である。これは図10aに示され、リブ74の全長に平行に長手方向に配向され、ピン59および61のそれぞれは、支持部53および55にそれぞれ回転可能に設けられている。第２エッジリブ67は、光軸およびリブ67および74と直交する方向にスイベル接合によって制約される。これは、図10aに示され、ピン63は、リブ67の軸に直交して配向され、支持部57に回転可能に設けられている。

屈曲トルクをプレート28に与えるために、レバー65がリブ74に取り付けられ、支持部53と支持部55との間のリブ74の回転軸から直交して延びる。屈曲トルクをプレート28に動作させるために、フォーストランスデューサ71は、レバー65に接続され、いずれかの方向のフォースF₁を生成し、プレート28を凹状または凸状に屈曲させる。ねじれトルクのプレート28への適用を可能にするために、リブ67は、１つの方向にプレート28を越えて長手方向に延びる。ねじれトルクをプレート28に動作させるために、フォーストランスデューサ73は、ピン63から間隔を置いた点で、リブ67の延長部と接続され、フォースF₂をいずれかの方向に生成しプレート28をねじる。フォーストランスデューサ71および73のそれぞれは、市販されているいくつかのトランスデューサを用いて実現され得る。ボイスコイルはその一例である。従って、本実施例のマウンティング形態では、独立したねじれおよび屈曲作用を、それぞれ、ガラスプレート28に同時に与えることができるのが理解され得る。

さらに、第２のこのようなアセンブリが設けられ、図10aに示される第１のこのようなアセンブリに対して光軸を中心に90°回転され得る場合、第２プレート28の屈曲は、第１プレート28の屈曲によって生じる倍率変化に対して光軸を中心に90°回転されるイメージ面において倍率変化を生じ、第２プレート28のねじれは、第１プレート28のねじれによって引き起こされる影響と反対の影響を与える。従って、さらなる歪曲補正が、図10aのような単一アセンブリから得られる歪曲補正を越えない限り、第２アセンブリは、第２プレートの屈曲のみが引き起こし得るものと同様であり得る。

実際に実行する場合、フォーストランスデューサ71および72は、種々の方法で実現され得る。即ち、手動によって調整されるか、または、例えばここで説明される光学システムをほんの一部として有する完全なシステムを実行するのに使用されるコンピュータ制御システムによって自動的に調整される。さらに、本発明の特徴をすべて導入するように設計者が選択し得る光学システムの形態の場合、プレート28を設けたり、操作する最適な手段は容易に明白である。

図10bは、ねじれプレートを透過する前の長方形像（実線）に対する影響およびねじれプレートを透過した後のスキュー像（破線）を示す。両スキューフォーマットにおいて、像の対向辺は、互いに平行のままであることに留意されたい。さらに、プレート28を透過した像が図10bで破線によって示されるスキュー像である場合、プレート28は、像を図10bで実線によって示される長方形状にするようにねじられ得ることにも留意されたい。

本発明の第３の特徴は、図７の簡略図に示される。ここで示される光学システムは、倍率調整プレート28₁および28₂が明確にするために省略されていること以外は、図６に示されるシステムと実質的に同一である。さらに、図７はまた、レチクル２を照明する入射光路をより完全に示している。即ち、照明源（図示されていない）からの光は、第２の平凸レンズ44を透過し、次に平坦なミラー42を介してレチクル２に向けられている。

この図では、図６のブロック32の代わりに、内部ビームスプリッタ面34を有するブロック32'が設けられている。従って、ブロック32'は、２つのフォールドプリズムを背中合わせにし、薄いビームスプリッタコーティングをこれらのプリズムの内面間に配置して使用することによって構成され得る。理想的には、ビームスプリッタ34は、露光放射波長に対して最大の透過率を有し、位置合わせ波長において十分な反射率を有する二色性表面を有する。従って、この形態において、レチクル２を透過する光は、ビームスプリッタ34、および図２を参照しなが説明した光学システムのバランスを透過する。ここで異なるのは、反対方向にレンズシステムから戻るウェハ４の表面から反射される光の一部が、ビームスプリッタ34によって面38に反射されることである。従って、ウェハ４の表面パターンの像は、パターン化レチクル表面に対応するイメージ面51に形成される。さらに、レチクル２におけるパターンの像もまた、イメージ面51に反射される。

従って、レチクル２およびウェハ４のパターンの重畳された像を見るために、位置合わせ顕微鏡40が結合された像面51に近接して配置され得る。両パターンの像が結合された像面51に連続して提供され、２つのパターンの位置合わせは、結合された像面51に近接して配置された位置合わせ顕微鏡40を用いてチェックされ得る。これによって、ステッパシステムの動作全体に干渉せずに、２つのパターンの位置合わせが任意のときにまたは連続してチェックされ得る。さらに、位置合わせプロセスのための顕微鏡40の光路に配置されるビームスプリッタを介して、照明はウェハ４に提供され得る。レチクル２は通常の方法で照明され、ウェハ４は、顕微鏡40の光路を介して照明される。従って、レチクル位置合わせキーおよびウェハ位置合わせ目標物は、使用される照明の組合せによって、別々または同時に見ることができる。

本発明の種々の局面について記載したが、当業者は、上記の説明を読みおよび図面を検討することによって、本発明の種々の局面の実現に対して種々の代替アプローチを実現することが考えられる。従って、以下の添付の請求の範囲は、本発明および添付の請求の範囲の精神および範囲内に入るすべてのこのような改変および変更を含むものとして解釈される。

図１は、従来の光学縮小ステッパ投影システムの簡略図である。 図２は、従来のテレセントリックな１：１倍率Wynne Dyson型光学ステッパ投影システムの簡略図である。 図３ａ〜図３ｃは、薄いガラスプレートを曲げることによって倍率補正を可能にする本発明の１つの局面の簡略図である。図３ｄは、プレートの垂れおよびスパンという用語の意味を例示するための過度に屈曲された形状における本発明の倍率調整プレートの簡略図である。 図４は、本発明における倍率調整のための薄いガラスプレートが設けられたテレセントリックなレンズシステムの簡略図である。 図５は、ｘ方向およびｙ方向における倍率を個々に調整するための本発明の２つの薄いガラスプレートが設けられたテレセントリックな１：１倍率Wynne Dyson型光学ステッパ投影システムの簡略図である。 図６は、本発明の改変されたWynne-Dyson型光学ステッパ投影システムを示す。 図７は、本発明の他の改変されたWynne-Dyson型光学ステッパ投影システムを示す。 図8aは、本発明の倍率変更プレートの上面図である。図8bは、平坦な形状（実線）および屈曲した形状（破線）における本発明の倍率変更プレートの側面図である。図8cは、図8bにおけるプレートを透過した長方形像の図である（実線−−実線形状におけるプレート；破線−−破線形状におけるプレート）。 図9aは、ねじれ形状で示されるスキュー歪曲プレートの側面図である。図9bは、図9aの平坦なプレート（実線）およびねじれプレート（破線）を透過した長方形像の図である。 図10aは、本発明の単一プレートを用いて倍率およびスキュー歪曲を導入する、個別のアクチュエータを備えた代表的なマウンティングシステムの斜視図であり、該マウンティングシステムは、プレートの屈曲、ねじれ、またはこの２つの組合せを可能にし、像における１つの軸に沿った倍率およびスキュー歪曲を生成する。図10bは、図10aのプレートを透過した長方形像の図であり、プレートがねじられている場合とねじられていない場合を示す。

符号の説明

２ レチクル２
４ ウェハ
５ ストップ
６ レンズ
８ ｘ−ｙステージ
１０ 第１フォールドプリズム
１２ 平凸レンズ
１４ メニカスレンズ
１６ ミラー

Claims (6)

1. 像ビームを、物体面において照明された物体からイメージ面まで、基板上に、該物体に対して実質的に１：１の倍率を有する投影像として投影するためのＷｙｎｎｅ Ｄｙｓｏｎ型光学システムであって、該光学システムは該物体面と該イメージ面との間の光路を規定しており、該イメージ面における該基板は、予め形成されたパターンを有し得、該光学システムは、
   平らな表面および凸表面を有する平凸レンズと、
   凹表面および凸表面を有する凹凸レンズであって、該平凸レンズの該凸表面が該凹凸レンズの該凹表面に隣接している凹凸レンズと、
   該凹凸レンズの該凸表面から離れている凹球面鏡と、
   互いに実質的に平行な第１および第２の平らな表面を有する光学ブロックであって、該第１の平らな表面は該平凸レンズの該平らな表面の一部に隣接し、該第２の平らな表面は前記物体面に近接していることで前記物体からの前記像ビームを受け取り、該像ビームは該第１および第２の平らな表面間を直接伝達される、光学ブロックと、
   第１および第２の平らな表面を有するフォールドプリズムであって、該第１の平らな表面は該平凸レンズの該平らな表面の一部に隣接し、該第２の平らな表面は前記イメージ面に近接していることで、第３の表面からの反射により該第１および第２の平らな表面間を伝達される該像ビームから前記物体の前記投影像を受け取る、フォールドプリズムと、
   該物体の該投影像が通過するプレートであって、その中を通過する該投影像に可変スキュー歪曲を付与し、該プレートを選択的にねじることによって、該第２のプレートの変形度に比率して前記可変スキュー歪曲を発生させる、プレートを有するＷｙｎｎｅ Ｄｙｓｏｎ型光学システム。
2. 前記光学ブロックは、前記第１および第２の平らな表面の間を対角線上に延びるビームスプリット面（ｂｅａｍ ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）を有しており、第３の平らな表面は該光学ブロックの該第１および第２の平らな表面の間に延びてその各々のエッジを規定し、該ビームスプリット面は、露光（ｅｘｐｏｓｕｒｅ）照明を最小限に減衰させ、入射光の選択された部分を該光学ブロックの該第３の平らな表面に反射するように選択された２色性コーティングを有し、該光学ブロックの該第３の平らな表面に反射された該光は、位置あわせに用いられる選択されたスペクトル部分の光を含む、請求項１に記載のＷｙｎｎｅ Ｄｙｓｏｎ型光学システム。
3. 前記システムは更に、前記光学ブロックの前記第３の平らな表面に近接して顕微鏡を有していることにより、該システムのユーザが、前記ビームスプリット面からそこに反射された光によって形成された像を見ることを可能にする、請求項２に記載のＷｙｎｎｅ Ｄｙｓｏｎ型光学システム。
4. 前記システムは更に、前記光学ブロックの前記第３の平らな表面を通り、前記ビームスプリット面によって反射されて前記イメージ面に伝達される光を放射するための光源を該第３の平らな表面に近接して有していることにより、ユーザが該イメージ面に位置する前記基板上の前記予め形成されたパターンを、そこから反射されて該光学システム中を戻る光を見ることによって見ることを可能にする、請求項３に記載のＷｙｎｎｅ Ｄｙｓｏｎ型光学システム。
5. 前記顕微鏡は、前記光学ブロックの前記第２の平らな表面に近接した前記物体からの照明がそこから反射した光によって該イメージ面に伝達されたとき、イメージ面において前記投影像と前記予め形成されたパターンとを重畳したものを見るために用いられ得る、請求項３に記載のＷｙｎｎｅ Ｄｙｓｏｎ型光学システム。
6. 前記プレートを選択的にねじるために前記プレートに結合された第２のアクチュエータを更に有する光学システムであって、
   該プレートの一点が固定的に設けられていることで該プレートは前記光路中に制約されており、
   該プレートの該可変スキュー歪曲は、該プレートがねじられる軸に平行な方向および垂直な方向において前記投影像の倍率が不変であり、かつ該プレートのねじりの量に比例して該投影像の倍率が該平行な方向および垂直な方向に関する４分円（ｑｕａｄｒａｎｔ）のうち対角線上に対向する２つにおいては増加し対角線上に対向する他の２つにおいては減少するように、該選択されたスキュー歪曲を変化させ、該投影像は、該像ビームに該選択されたスキュー歪曲を付与することによって形成される、請求項１に記載の光学システム。

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