JPH0770469B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電子素子を製造するのに使用されるレチクル
およびマスクのようなモデルを製造するための、また
は、製造に必要なフォトリソグラフィ工程の間ウェハお
よび基板を直接照明するための、もしくは、感光性層を
含む構造を直接照明するための照明装置または露光装置
に関するものであり、前記照明または露光装置は光源お
よびパターン発生器を含む。

この発明は特に、モデル、レチクルおよびマスクの製造
に関し、または、照明方法が用いられる場合の同様の製
造方法だけでなく、半導体製造、集積回路の製造、ハイ
ブリッド製造およびフラットスクリーンの製造の分野に
おける測微計範囲の直接照明に関するものである。この
発明は特に、半導体製造の分野において半導体ウェハの
直接照明に用いられるように、かつハイブリッドおよび
ボンディング技術の分野において基板の直接照明に用い
られるように適合された照明装置に関する。

マスクの製造および半導体製品の直接照明にだけでな
く、フォトリソグラフィによる回路の製造のための照明
型板であるレチクルの製造には、電子ビーム描画装置、
レーザビームユニット、およびレーザ光源または水銀灯
を含む光学パターン発生器が使用される。先行技術によ
る光学パターン発生器は、機械的な長方形シールドによ
って規定された長方形の窓の連続的な個々の照明を行な
うことによって所望の構造を作る。作成されるべき構造
の複雑さは、必要とされる照明長方形の数を決定し、前
記数は順に、構造のための描画時間または露光時間を決
定する。これらの公知のパターン発生器によって作成さ
れ得る構造の精度は、順に、使用される機械的長方形シ
ールドの精度によって限定される。

先行技術に従ったレーザビームユニットの場合、照明さ
れるべき表面がレーザビームによってラスタされる。ラ
スタ方法に必要とされるシリアルデータフローのため、
このようなレーザビームユニットの描画速度または照明
速度が限定される。さらに、このようなレーザビームユ
ニットは高い機械光学投資を必要とする。

先行技術で用いられる電子ビームユニットは、電子感応
性の特別なフォトレジスト系の照明に用いられ得るだけ
であり、かつ、上記のレーザビームユニットと比較し
て、電子ビームユニットはさらに真空技術の使用を必要
とする。したがって、電子ビームユニットは非常に高い
資本の出費および作業コストを必要とする。

B.W.ブリンカー（Brinker）他による技術発行物であ
る、SPIEの予稿集、1989年、第1018巻の「能動マトリク
スアドレスされた空間光変調器で用いられる薄い粘弾性
層の変形作用」（Deformation behavior of thin visco
elastic layers used in an active,matrix−addressed
spatial light modulator）は、テレビ画像の作成また
は画像表示のための、能動マトリクスアドレスされた粘
弾性表面光変調器を含む反射性光学シュリーレン系の使
用をすでに開示している。この表面光変調器は適切な光
学系を介して光が表面光変調器の表面上に垂直に達する
永久的光源を含む。表面光変調器の表面領域は、表面に
達した光が、アドレスされた表面素子の場合は回折光と
して、かつアドレスされていない表面素子の場合は非回
折光として反射されるように、制御電極のアドレシング
に応答して変形されるよう適合されている。非回折光は
光源に戻るであろうが、ところが一方、回折光は、テレ
ビの画面または画像表示領域上での画像作成のための光
学シュリーレン系を介して使用されるであろう。

テキサスインスツルメントの会社の発行物JMF008:026
0、10/87は、その反射性表面が複数の電気的にアドレス
可能な機械的に変形され得るリードを含んでいる表面光
変調器を開示している。

出願人の公開されていない、発行の国際特許出願PCT/DE
91/00375号は、電子素子を製造するために使用されるモ
デルを製造するために、またはウェハもしくは基板の直
接照明のための照明装置を開示しており、この装置は光
源とパターン発生器とを含み、前記パターン発生器は光
学シュリーレン系および能動のマトリクスアドレス可能
な光変調器を含み、この表面光変調器はそのアドレスさ
れた表面領域が入射光を回折し、そのアドレスされてい
ない表面領域が入射光を反射する反射性表面を有し、前
記シュリーレン系は表面光変調器の近くに配置されたシ
ュリーレンレンズと、投影レンズとを含み、フィルタ装
置が前記シュリーレンレンズと前記投影レンズとの間に
配置され、前記フィルタ装置はアドレスされていない表
面領域の光をフィルタ処理し、かつ表面光変調器のアド
レスされた表面領域の回折光だけが投影レンズを介して
モデルおよび電子素子へそれぞれ達することを許容す
る。この照明装置は、表面光変調器のアドレスされた領
域がモデルおよび電子素子上の投影における露光領域に
それぞれ対応するいわゆるポジティブモードで作動す
る。言い換えると、この照明装置のフィルタ装置は０次
以外のすべての次数の回折が通ることを許容する。投影
の配光は所望されない変調を示し、その振幅および変調
期間は、個々の次数の相対的影響と共に、投影に寄与す
る回折の次数の数および性質に依存し、１つの回折次数
の強度寄与は２乗されたそれぞれのベッセル関数に比例
する。したがって、投影の微細構造の期間は、結像光学
によっても、フォトレジストが露光されることによって
も解像されない程度まで短縮されねばならない。そのた
めに、たとえば表面光変調器の格子定数を最小にするこ
と、投影比率を下げること、またはいわゆる回折効率を
上げることが可能であり、それによってより高次の回折
の影響が増大するであろう。歪み振幅の増加が回折効率
を上げるために必要であるということに鑑みると、これ
は増加した格子定数を必然的に伴い、それによって所望
の効果が再度部分的に無効にされるであろう。それゆ
え、限定された程度の同質性の個々に投影画素の照明だ
けがこの照明装置によって達成され得る。

US−Ａ−4,675,702号は、たとえば感光性膜を照明する
ために使用され得、かついわゆる「フォトプロッタ」と
して構成され得る表面照明装置を開示する。この照明装
置は、たとえば液晶層によって形成され得る制御可能な
光マトリクス弁を介して到達する本質的に平行な光束を
発生するための光源を含み、それによって露光されるべ
きではない感光性膜の領域が規定されるであろう。

US−Ａ−4,728,185号は光学プリンタで光変調器ととも
に使用され得るシュリーレン結像系を扱う。光弁自体が
電子的にアドレス可能な表面光弁から構成され得る。こ
の件に開示される光弁は棒型の光弁であり、区域状のも
のではない。さらに、既知の照明装置は、アドレスされ
た棒型光変調器の部分だけが感光性層上に結像されるよ
うに配置される。

この先行技術と比較して、この発明の目的は、その単純
構造にもかかわらず、レーザビーム系または電子ビーム
系の露光時間、または描画時間と比較して短縮された露
光時間を許容するのみならず、個々の投影画素の同質照
明をも保証する、最初に述べられた型の照明装置を提供
することである。

この目的は、請求項１に従った照明装置によって達成さ
れる。

この発明に従って、電子素子を製造するために使用され
るモデルを製造するための、製造に必要とされるフォト
リソグラフィ工程の間のウェハもしくは基板の直接照明
のための、または感光性層を含む構造の直接照明のため
の照明装置は、光源とパターン発生器とを含み、前記パ
ターン発生器は光学シュリーレン系と能動のマトリクス
アドレス可能な光変調器とを含み、前記表面光変調器は
そのアドレスされた表面領域が入射光を回折し、そのア
ドレスされていない表面領域が入射光を反射する反射性
表面を設けられ、前記シュリーレン系は表面光変調器の
側に配置されたシュリーレンレンズと、表面光変調器と
は対面していない投影レンズとを、これらのレンズの間
に配置され、かつ光源からの光を表面光変調器の表面上
へ向けるミラー装置とともに含み、前記シュリーレンレ
ンズは表面光変調器から前記レンズの焦点距離に関して
短い距離に配置され、フィルタ装置がシュリーレンレン
ズと投影レンズとの間に配置され、前記フィルタ装置は
表面光変調器のアドレスされた表面領域によって反射さ
れた回折光をフィルタ処理するように、かつアドレスさ
れていない表面領域によって反射された非回折光が投影
レンズを介し、モデル、電子素子、または構造へ達する
ことができるような性質の構造設計が与えられ、前記照
明装置は、表面光変調器のアドレスされていない表面領
域の鮮明な画像がモデル、電子素子または構造上に形成
されるような態様で、モデル、電子素子または構造が位
置に固定され得る変位可能な位置決めテーブルがさらに
設けられ、前記表面光変調器は、そのアドレスされない
表面領域が露光されるべきモデル、電子素子、または構
造の投影領域に対応するようにアドレスされる。この発
明に従った照明装置に含まれるフィルタ装置は、０次光
だけが通ることができるように構成され、表面光変調器
はそのアドレスされていない表面領域が照明されるべき
投影領域に対応するようにアドレスされる。簡潔にいう
と、この発明に従った照明装置はネガティブモードで作
動する。ポジティブモードで作動し、投影が微細構造を
示す前述の照明装置に対照して、画素の照明は、この発
明に従った照明装置が使用されるときにはいかなる微細
構造も示さないが、理想的な方形配光を有する理想的な
同質性を示す。投影された画素の同質照明に加え、光源
の強度の高比例部分が、達成され得る回折効率に関係な
く結像されるであろう。さらに、この発明に従った照明
装置内では、シャッタによって遮断された領域が光が通
ることができる領域よりもはるかに広いので、望ましく
ない散乱光が効果的に抑制されるであろう。

さらに、この発明に従った照明装置はまた、使用される
表面光変調器が、反射性表面がその上に配置される粘弾
性制御層を含む表面光変調器であるとき、エラストマが
その弛緩状態にあるように、それぞれの表面領域のアド
レスされていない条件で照明が施されるため、ある最小
の投影強度を保証するために安定性の問題を回避する。

この発明のさらなる展開が従属項に開示される。

この発明の本質的な局面に従えば、この発明に従った照
明装置の光源は、位置決めテーブルの変位率で除算され
た、作成されるべき構造の最小寸法よりも短いパルス持
続時間を有するパルスレーザ光源である。この実施例に
基づいて、この発明に従った照明装置は、位置決めテー
ブルの本質的に連続的な変位の際、モデル、電子素子ま
たは構造のストロボのような照明を可能にし、それによ
って、非常に高速な描画速度と露光速度が達成される。

個々のレーザ光パルスの高い照明強度にもかかわらず、
この発明は、照明強度が非常に低い場合のみに、たとえ
ば、テレビ画面の場合であるが、使用される先行技術で
適用された型の表面光変調器を使用している。しかし、
この発明に従った照明装置のレーザ光パルスが短い持続
期間のパルスのみであるという事実に鑑みて、表面光変
調器は依然として熱条件を満たすであろう。表面光変調
器の迅速なプログラム可能なまたはアドレス可能な性質
に基づいて、前記光変調器は、作成されるべき構造全体
の２つの連続した部分画像の間での位置決めテーブルの
変位移動の際、再びプログラムまたはアドレスされ得
る。これは、反復構造を有する半導体ウェハの直接照明
の場合に短い露光パルスシーケンスを可能とするだけで
なく、表面光変調器の高速な再プログラム可能性に基づ
いて不規則な構造の製造をも可能とするであろう。

この発明に従った照明装置のさらなる発展が従属項に開
示されている。

この発明にしたがった照明装置の好ましい実施例が添付
の図面を参照して以下に詳細に説明される。

図１は本発明に従った照明装置の全構造の概略図を示
す。

図２ないし４はこの発明に従った照明装置の第１、第２
および第３の実施例を詳細図を示す。

図５は図４に従った実施例の場合における光導入を適応
するためのプリズムを示す。

図６は、回転されたミラー配列によって図４に従った実
施例の場合における光導入角の適応を示す。

図７はこの発明に従った照明装置の第４の実施例を示
す。

図１に示された照明装置は、その全体に参照数字「１」
が付与されており、この装置は電子素子の製造のための
レチクルおよびマスクのようなモデルを製造し、また
は、基板もしくは感光性層を有する構造の直接照明を行
なう役割を果たす。この発明に従った照明装置１はエキ
シマレーザ光源２を含む。このエキシマレーザ光源は、
紫外線領域内の波長が約450nmないし150nmであるガス放
出レーザ装置であり、制御可能な態様で、１パルスにつ
き非常に高い光強度を有しかつ高い繰返し率を有する光
パルスを出す。エキシマレーザ光源２は照明光学ユニッ
ト４を介してパターン発生器３に接続される。照明光学
ユニット４はエキシマレーザ光源２からの光を表面光変
調器13に、エキシマレーザ光源２の光アパーチャが表面
光変調器の表面に適合されるような態様で、与えるよう
にするものであり、表面光変調器13はパターン発生器３
の一部を形成しかつ以下に説明される。図２および図３
に関して以下に説明される好ましい実施例の場合、照明
光学ユニット４は、その構造がそれ自身公知であるレン
ズ系によって規定される。

投影光学ユニット５によって、パターン発生器は、以下
に詳細に述べられる態様でモデル６上にパターンの画像
を形成し、前記モデル６はｘ−ｙ−θ位置決めテーブル
によって保持される。

投影光学ユニット５はパターン発生器３によって作成さ
れるパターンの画像をモデル６上に形成するばかりでな
く、画像を形成する際所望の倍率拡大または縮小を行な
い、かつこれが所望される限り、モデル６上に画像をオ
ートフォーカスするものである。

すでに説明されたように、モデルは、たとえば、レチク
ルまたはマスクであり得る。初めにも説明された直接照
明の場合、ｘ−ｙ−θ位置決めテーブル７は、モデル６
の代わりに、照明されるべき半導体ウェハ、フォトリソ
グラフィによって作成されるべき他のいくつかの素子、
または、描画されるべきかもしくは照明されるべきであ
る感光性層を有する構造を支持する。

位置決めテーブル７は振動絶縁支持構造８上に配置され
る。この支持構造８には、その上に、追加モデル６もし
くは半導体素子のための、または、照明されるべき構造
のためのローディングおよびアンローディングステーシ
ョン９が設けられ得る。ローディングおよびアンローデ
ィングステーション９には、半導体製造技術の分野で通
常使用され、かつ照明されるべきモデルもしくは基板
で、または他の半導体素子で位置決めテーブル７を自動
的に装填するのに適切である構造上の設計が与えられ得
る。

制御コンピュータ10および関連の制御エレクトロニクス
11は、露光装置のためのすべての制御機能を実行する。
制御コンピュータ10および制御エレクトロニクス11は特
に、位置決めテーブル７のコンピュータ制御された位置
合わせを目的として位置決めテーブル７と交信する。制
御コンピュータ10は、露光された構造全体を結果として
もたらすモデル６上に連続的に部分画像を作成するため
に、位置決めテーブル７の各制御位置に応答してパター
ン発生器３をそれぞれプログラムしかつアドレスする。
磁気テープユニットまたはLANインタフェース（図示さ
れていない）がデータキャリアとして使用される。

図２で理解され得るように、パターン発生器３は表面光
変調器または二次元光変調器13を含み、さらに、表面光
変調器13と対面するシュリーレンレンズ15と、表面光変
調器13とは対面しない投影レンズ16と、シュリーレンレ
ンズ15と投影レンズ16との間に配置されるミラー装置17
とを含む光学シュリーレン系をも含む。

その焦点距離に関して、シュリーレンレンズ15は表面光
変調器13から短い距離離れたところに配置される。

図２に示される実施例において、ミラー装置はシュリー
レンレンズ15から前記シュリーレンレンズの焦点距離に
対応する距離に配置される半反射ミラー17aを含み、前
記半反射ミラー17aはレンズ15、16の光学軸に関し45゜
だけ回転されるように配置される。前記半反射ミラー17
aは、表面光変調器13によって反射された０次光だけが
前記ミラーを通過することができるように、比較的小さ
い中央領域に沿って延在するだけである。この中央領域
の外側に、ミラー装置17はシャッタ17bとして構成さ
れ、これは表面光変調器によって反射された０次以外の
すべての次数の光回折をフィルタ処理する役割を果た
す。光源２から来る入射光の強度の半分しか半反射ミラ
ー17aによって表面光変調器13へ偏向されないので、さ
らに前記表面光変調器によって反射された光の半分した
投影レンズ16へ到達することができないので、投影レン
ズ16に到達した光の強度は多くても光源２によって放た
れた光の強度1/4であろう。

ビーム拡大光学系4a、4bと集束光学系4cとは、エキシマ
レーザ光源２によって放たれた光をミラー装置17上に集
束する役割を果たし、かつ照明光学ユニット４の構成要
素であり、エキシマレーザ光源２とミラー装置17との間
に位置付けられる。

表面光変調器13は、シュリーレンレンズ15に向かって反
射性表面19により封止されている粘弾性制御層18を含
み、前記反射性表面は、たとえば、金属膜により形成さ
れている。さらに、表面光変調器13は、関連の制御電極
対を有するMOSトランジスタのモノリシックな集積化ア
レイから構成され得る、いわゆる能動アドレシングマト
リクス20を含む。典型的に、アドレシングマトリクス20
は2000×2000個の画素を含むであろう。アドレシングマ
トリクス20の反射性表面19の各画素または表面領域19
a、19b、…は、それと関連して、粘弾性層18とその反射
性表面19とともに、１つまたはいくつかの格子期間を有
する回折格子を各々形成する１つまたはいくつかの電極
対を有する２つのトランジスタを有する。

表面領域19a、19b、…が、対向電圧をそれぞれの表面領
域（論理「１」）の１対の電極の２つの電極に印加する
ことによってアドレスされると、反射性表面19はほぼ正
弦状の断面を有する形を帯びるであろう。もしアドレス
されないならば、それぞれの表面領域19a、19b、…は平
坦になるであろう。光ビームがアドレスされていない表
面領域19a、19b、…上に達すると、ビームは反射され、
半反射ミラー17aを介して投影レンズ16上に達するであ
ろう。アドレスされた表面領域の光ビームはシャッタ17
bによってフィルタ処理される。

図２に従った実施例の場合、ミラー装置17は半反射ミラ
ー17aを、より高次の回折のためのフィルタ装置として
の機能を果たすシャッタ17bとともに含む。半反射ミラ
ー17aはシャッタ17bと共に、シュリーレンレンズ15の焦
点内面に本質的に配置されるということになる。

図２に従った実施例では、半導入機能およびフィルタ機
能は半反射中央ミラー領域およびシャッタ状外領域を含
むミラー装置17によって実現される。この実施例から逸
脱して、図３を参照して以下に説明されるように、光導
入およびフィルタ機能の局所的かつ機能的分離を行なう
ことが可能である。図３に従った実施例は、前記図３に
従った半反射ミラー17aがシュリーレンレンズ15の焦点
面Ｒに関し、光軸に沿って前記シュリーレンレンズ15に
向かって変位されるように配置されるという点で、図２
に従った実施例とは異なる。この実施例では、集束手段
４は光源２から来る光を、ビーム経路の軸における半反
射ミラー17aからの距離ａが、光学系15、16の光軸にお
ける半反射ミラー17aの、シュリーレンレンズ15の焦点
面Ｒからの距離に対応する点Ｐで集束するであろう。機
能的かつ局部的分離部材として構成されているシャッタ
17bは焦点面に配置され、０次光の経路を許容するとと
もに、より高次の回折光をフィルタ処理する役割を果た
す。

光源２から来る光が光軸において半反射ミラー17a上に
集束される場合、シュリーレンレンズの焦点面に関して
光軸に沿って前記シュリーレンレンズに向かって変位さ
れるように、半反射ミラー17aを配置することも想像可
能であり、それによって回折面は対応してシュリーレン
レンズ15の焦点面から離れるように反対方向に移動し、
それによってこの場合シャッタ17bが、シュリーレンレ
ンズ15の焦点面に関して投影レンズ16の方向に変位され
るように配置されねばならないであろう。

最後に説明された配置の利点は、半反射ミラー17aおよ
びフィルタ装置がこの場合、別々に調整され得、かつそ
れらの調整に関して互いに独立して最適化され得るとい
うことから理解されるべきである。特に、光導入の調整
が行なわれても、いかなる効果も生み出さずして、異な
るフィルタが照明装置内に挿入され得る。

図４に従った実施例は、この場合、レンズ15、16によっ
て定められた光軸に関し、レーザ光源２から発した光の
入射方向、または入射方向の反対方向において、変位Δ
ｘを伴い前記光軸に対して直角に配置される、ミラーに
されたスリット型シャッタによってミラー装置17が形成
されるという点で、図２に従った実施例とは異なる。ス
リット型シャッタ17cのスリット17dは、表面光変調器13
のアドレスされていない表面領域19a、19b…で反射され
た光が投影レンズ16の方向に前記スリット17dを介して
通過するように、光軸の外側に配置される。図４の図面
の光軸に関して上方向に変位される、スリット型シャッ
タ17cによって規定されるミラーによって、スリット型
シャッタ上に形成される点光源、および反射された０次
光の分離が得られるであろう。

ミラー装置17を上げる方策に加えて、この実施例が使用
される際の導入角の適応が必要とされ、この適応は図５
および図６を参照して説明される方策によって行なわれ
得る。

図５からわかるように、プリズム4dは集束光学系4cの前
に設けられ得、前記プリズム4dは前記プリズム上に達す
る平行光を、次の関係が成立する角度Δβだけ偏向す
る。

Δβ＝arctg（Δx/R）、ここでΔｘは変位を表わし、Ｒ
はシュリーレンレンズ15の焦点距離を表わす。

上述から逸脱して、図６からわかるように、次の関係が
成立する角度Δβ/2だけミラー17cを回転することによ
って導入角の適応が行なわれる。

Δβ/2＝1/2arctg（Δx/R）、ここでもΔｘは変位を表
わし、Ｒはシュリーレンレンズ15の焦点距離を表わす。

前の実施例に対照して、それによって表面光変調器13が
照明される単一の点光源が図７を参照して以下に説明さ
れるであろう実施例において形成されるだけではなく、
各々が表面光変調器の全面を照明する複数の、本質的に
点対照の点光源が形成される。この実施例では、ミラー
装置17は、点対照に配置された３つの半反射ミラー17
α、17β、17γを含み、これらは１次回折、またはより
高次の回折の反射光をフィルタ処理するために使用され
るフィルタ構造17δ上に連帯的に配置される。

中央ミラー17αはシュリーレンレンズの焦点で位置決め
される。他の半反射ミラー17β、17γは始めに述べられ
たミラー17αに関し対照的に配置される。第２の半反射
ミラー17βの位置で形成される点光源によって、アドレ
スされていない表面領域19a,19bの場合、反射された光
ビームが投影レンズ16の方向に半反射ミラー17γを通過
する。

図７の上部図はｘ−ｚ面の照明装置を示す一方、下部図
は上部図の断面線Ｉ−Ｉに沿ったｙ−ｚ面の照明装置を
示す。

反射ミラー17α、17β、17γの軸のそれぞれの方向はｙ
方向に延び、したがって表面光変調器13の表面19の起状
によって形成された相構造に平行である。

点光源を形成するために、照明光学ユニット４は各半反
射ミラー17α、17β、17γについて、円柱レンズ系21、
22、23を含み、前記円柱レンズ系は相構造に平行に、す
なわちｙ方向に配向される。

図７からわかるように、これらの円柱レンズ系は半反射
ミラー17α、17β、17γ上に集束するために異なる焦点
距離を有する。さらに、光軸の外側に配置された円柱レ
ンズ系21、23はプリズムを含み、これによって、表面光
変調器13が各々の場合その表面全体にわたって照明され
るような角度で、それぞれのミラー17β、17γ上に光が
達するであろう。相構造に平行に配置された円柱レンズ
系21、22、23の後にある光路には、相構造に垂直に配設
され、かつその構造上に設計おびび配置が上記の円柱レ
ンズ系のものに対応する円柱レンズ系24、25、26が設け
られる。示される実施例では、一方が他方の後に置かれ
る円柱レンズ系は、３つの半反射ミラー17α、17β、17
γ上に９つの点光源を形成する。

動作の際、位置決めテーブル７は運動の所定方向に連続
して移動され、かつこの運動の間に、結像されるべき全
体構造の重なった部分画像の画像が、エキシマレーザ光
源２をパルス化することによってモデル６上に形成され
るであろう。アドレスシングマトリクス20は通常、機能
することができない、かつ製造欠陥の結果である複数個
の画素を含み、そのため、これらの画素はそれぞれ論理
状態「１」および「０」に切換えられないかまたは完全
に切換えられない。マトリクス20のこれらの欠陥は、す
べての欠陥のある画素の位置を突止めることによって、
およびそれらをもはやいかなる光も反射しないように処
理することにより補償される。モデル６上の各構造が重
なった部分画像によって形成されるという事実は、照明
されるべき構造の各部分がワーキングオーダで１個の画
素により、または、ワーキングオーダで１つの表面領域
により少なくとも一回照明されることを保証する。

パルス化されたエキシマレーザ光源２のパルス持続時間
は、位置決めテーブル７の変位率により除算されて形成
されるべき構造の最小寸法よりも短いので、位置決めテ
ーブル７の連続的な変位の際に、照明された全構造の形
成は不鮮明にならないであろう。

アドレシングマトリクス20を制御するためのデータ構造
は本質的に、先行技術に従ったラスタ配向されたレーザ
ビームまたは電子ビームユニットを制御するためのデー
タ構造に対応する。本発明に従った照明装置の使用によ
り生じる本質的な利点は、大量のデータを伝送するため
に必要な時間が、アドレシングマトリクス20の細分に基
づいてかつたとえば16または32個の細片のサブマトリク
スの並列プログラミングに基づいてほぼ任意の程度にま
で減少され得るという事実に見られるべきである。アド
レシングマトリクス20を含んだ本発明に従った照明装置
１のさらなる利点は、シリコンウェハ上の集積回路の規
則的な配列のような反復構造を照明する目的で、アドレ
シングマトリクス20はたった１回だけプログラムされな
ければならず、かつプログラムされた画像はすべての同
一構造についてたった１回だけ記憶されなければならな
いという事実に見られるべきである。

本発明に従った照明装置１に、自動校正システムおよび
直接描画の場合のモデル６の微細調整のためのシステム
を設けることが可能である。この目的のために、基準マ
ークが位置決めテーブル７およびモデル６上に付与さ
れ、かつアドレシングマトリクス20はプログラム可能基
準マークとして用いられる。自動校正によって、投影光
学ユニット５の拡大倍率誤差やすべての位置決め誤差が
補償され得る。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 7352−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２７ (72)発明者 ヘス，グンター ドイツ連邦共和国、4100 デュースブル ク、１、リチャード・バーグナー・シュト ラーセ、112 (72)発明者 ゲーナー，アンドレアス ドイツ連邦共和国、4100 デュースブル ク、１、カメルシュトラーセ、89

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子素子を製造するのに用いられるモデル
   を作成するための、または、製造に必要とされるフォト
   リソグラフィ工程の際ウェハもしくは基板を直接照明す
   るための、または、感光性層を含んだ構造の直接照明の
   ための照明装置であって、光源（２）とパターン発生器
   （３）とを含み、 パターン発生器（３）は光学シュリーレン系（14）と、
   能動のマトリクスアドレス可能な表面光変調器（13）と
   を含み、 表面光変調器（13）は、そのアドレスされた表面領域
   （19a、19b、…）が回折光として入射光を反射し、その
   アドレスされていない表面領域（19a、19b…）が非回折
   光として入射光を反射する反射性表面（19）を有し、 シュリーレン系（14）は表面光変調器（13）の側に配置
   されたシュリーレンレンズ（15）と、シュリーレンズ
   （13）と対面していない投影レンズ（16）と、これらの
   レンズ（15、16）の間に配置され、かつ光源（２）から
   来る光を表面光変調器（13）の表面（19）上に向けるミ
   ラー装置（17、17a）とを含み、 シュリーレンレンズ（15）は、表面光変調器（13）から
   前記レンズの焦点距離に関して短い距離に配置され、フ
   ィルタ装置（17、17b）はシュリーレンレンズ（15）と
   投影レンズ（16）との間に配置され、前記フィルタ装置
   は、表面光変調器（13）のアドレスされた表面領域（19
   a、19b…）によって反射された回折光をフィルタ処理
   し、かつアドレスされていない表面領域（19a、19b、
   …）によって反射された非回折光が投影レンズ（16）を
   介してモデル（６）、ウエハ、基板、または構造に達す
   ることができるような性質の構造設計が与えられ、 表面光変調器（13）のアドレスされていない表面領域
   （19a、19b、…）の鮮明な画像がモデル（６）、ウエ
   ハ、基板、または構造上に形成され得るような態様で、
   モデル（６）、ウエハ、基板、または構造が位置に固定
   され得る変位可能な位置決めテーブル（７）が設けら
   れ、 そのアドレスされていない表面領域（19a,19b、…）が
   照明されるべきモデル（６）、ウエハ、基板、または構
   造の投影領域に対応するように、表面光変調器（13）が
   アドレスされる、照明装置。
2. 【請求項２】光源はパルス化されたレーザ光源（２）で
   あり、 パルス化されたレーザ光源（２）を制御するために使用
   され、かつ前記パルス化されたレーザ光源（２）のパル
   ス持続期間が、位置決めテーブル（７）の変化率によっ
   て分割された、作成されるべきモデル、ウエハ、基板、
   または構造の最小の構造寸法より短くなるように構成さ
   れた装置が含まれ、 位置決めテーブルの変位の間、モデル（６）、ウエハ、
   基板、または構造は表面光変調器（13）の十分なアドレ
   シングによる複数の部分画像から構成される、請求項１
   に記載の照明装置。
3. 【請求項３】光源（２）から来る光をミラー装置（17、
   17a）上に集束させるために使用される集束装置（４）
   が設けられる、請求項１または２に記載の照明装置。
4. 【請求項４】光源（２）から来る光をミラー装置（17、
   17a）の前のビーム経路内の点上に集束するために使用
   される収束手段（４）が設けられ、前記ミラー装置（1
   7、17a）からのその距離は、前記ミラー装置（17、17
   a）からのシュリーレンレンズ（15）の焦点面の距離に
   等しい、請求項１または２に記載の照明装置。
5. 【請求項５】ミラー装置（17、17a）は、シュリーレン
   レンズ（15）から、前記シュリーレンレンズ（15）の焦
   点距離に対応する距離に配置される半反射ミラー（17
   a）を含み、中央領域の外側にある前記半反射ミラー（1
   7a）の領域は、アドレスされた表面領域（19a,19b、
   …）によって反射された回折光のためのフィルタ装置を
   確立するように、シャッタ（17b）として構成され、 半反射ミラー（17a）はレンズ（15、16）によって定め
   られた光軸に位置決めされ、かつ前記光軸に関して45゜
   の角度で延在するように配置される、請求項１ないし４
   の１つに記載の照明装置。
6. 【請求項６】ミラー装置およびフィルタ装置は、ミラー
   にされたスリット型シャッタ（17c）によって形成さ
   れ、これはレンズ（15、16）によって定められた光軸に
   関して、光源（２）から発した光の入射方向に、または
   入射方向の反対方向に、変位Δｘを伴い前記光軸に対し
   て直角に配置され、 スリット型シャッタ（17c）のスリット（17d）は、表面
   光変調器（13）のアドレスされていない表面領域（19
   a、19b、…）によって反射された光が前記スリット（17
   d）を通過するように光軸の外側に配置される、請求項
   １ないし４の１つに記載の照明装置。
7. 【請求項７】スリット型シャッタ（17c）は次の関係 α＝Δβ/2＝1/2arctg（Δx/R） が成立する回転角度αだけ光軸に対して45゜の角度に関
   して回転され、 ここでαは回転角度を表わし、Δｘは変位を表わし、Ｒ
   はシュリーレンレンズ（15）の焦点距離を表わす、請求
   項６に記載の照明装置。
8. 【請求項８】スリット型シャッタ（17c）は、光軸に関
   し45゜の角度で延在するように配置され、 光源（２）から来る光は次の関係 Δβ＝arctg（Δx/R） が成立する角度Δβだけプリズム（4d）の補助によって
   スリット型シャッタ（17c）の前のビーム経路で偏向さ
   れ、 ここでΔｘは変位を表わし、Ｒはシュリーレンレンズ
   （15）の焦点距離を表わす、請求項６に記載の照明装
   置。
9. 【請求項９】パルス化されたレーザ光源はエキシマレー
   ザ光源（２）である、請求項２に記載の照明装置。
10. 【請求項１０】ワーキングオーダでないように認識され
    ている表面光変調器（13）の表面領域（19a、19b、…）
    は、それらがもはや反射しないように処理され、 結像された画素の変位が、位置決めテーブルの、画像を
    形成するためのパルス間で変位された距離に対応するよ
    うな態様で、照明されるべきモデル、素子、または構造
    の各画素が、部分的に重なった画像を少なくとも２回照
    明されるように、表面光変調器（13）および位置決めテ
    ーブル（７）を制御するための装置が含まれる、請求項
    １ないし９の１つに記載の照明装置。
11. 【請求項１１】表面光変調器（13）の各表面領域（19
    a、19b、…）は、各々が一対の制御電極、または数対の
    制御電極が設けられた２つのトランジスタに関連してお
    り、それぞれの表面領域（19a、19b、…）のアドレシン
    グに応答して、各制御電極は反射性表面（19）および前
    記反射性表面（19）によって覆われた粘弾性制御層（1
    8）によって１つまたはいくつかの回折格子を形成する
    であろう、請求項１ないし10の１つに記載の照明装置。
12. 【請求項１２】一群のウェハまたは基板の完全自動照明
    を可能にする、ウェハまたは基板のための自動ローディ
    ングおよびアンローディング装置を含む、請求項１ない
    し11の１つに記載の照明装置。
13. 【請求項１３】製造工程の間、基板の正確な反復照明を
    可能にする前調整手段および微細調整手段を含む、請求
    項１ないし12の１つに記載の照明装置。
14. 【請求項１４】表面光変調器（13）は、前調整および微
    細調整の間、プログラム可能な基準マークとして使用さ
    れる、請求項12に記載の照明装置。
15. 【請求項１５】表面光変調器（13）には、反射性表面
    （19）をその上に配置した粘弾性制御層（18）が設けら
    れる、請求項１ないし14の１つに記載の照明装置。
16. 【請求項１６】表面光変調器（13）の反射性表面は液晶
    層で被覆され、かつ、 電気的にアドレス可能な表面領域（19a、19b、…）によ
    り、位相変位、およびしたがって、入射光の回折が生じ
    る、請求項15に記載の照明装置。
17. 【請求項１７】表面光変調器（13）にはアドレス可能な
    機械的エレメントから構成された反射性表面が設けら
    れ、かつ前記エレメントの折曲げにより、位相変化、お
    よびしたがって、光の回折が生じるであろう、請求項１
    ないし16の１つに記載の照明装置。