JPH08328261A - 投影マイクロリソグラフィ装置の照明手段 - Google Patents
投影マイクロリソグラフィ装置の照明手段Info
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- JPH08328261A JPH08328261A JP8159165A JP15916596A JPH08328261A JP H08328261 A JPH08328261 A JP H08328261A JP 8159165 A JP8159165 A JP 8159165A JP 15916596 A JP15916596 A JP 15916596A JP H08328261 A JPH08328261 A JP H08328261A
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い効率をもって妥当な複雑さで適切な形状
の光の点、発散、コヒーレンス及び均質性を伴ってウェ
ハの照明を可能し、しかも、ウェハステッパとしても、
ウェハスキャナとしても使用できる照明手段を提供す
る。 【解決手段】 レーザー（１）と、対物レンズ（２）と
を有し、射出瞳と、対物レンズ（２）の物体平面又は照
明手段のそれと等価の平面とに、二次元ラスタ構造を有
する（回折）光学ラスタ素子（８，９）が１つずつ配置
されている投影マイクロリソグラフィ装置の照明手段。
の光の点、発散、コヒーレンス及び均質性を伴ってウェ
ハの照明を可能し、しかも、ウェハステッパとしても、
ウェハスキャナとしても使用できる照明手段を提供す
る。 【解決手段】 レーザー（１）と、対物レンズ（２）と
を有し、射出瞳と、対物レンズ（２）の物体平面又は照
明手段のそれと等価の平面とに、二次元ラスタ構造を有
する（回折）光学ラスタ素子（８，９）が１つずつ配置
されている投影マイクロリソグラフィ装置の照明手段。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザーと、対物
レンズとを有する投影マイクロリソグラフィ装置の照明
手段に関する。
レンズとを有する投影マイクロリソグラフィ装置の照明
手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】そのような手段は、たとえば、まだ公開
されていない特許出願ＤＥ−Ｐ４４２１０５３の中に記
載されている。
されていない特許出願ＤＥ−Ｐ４４２１０５３の中に記
載されている。
【０００３】マイクロリソグラフィ用の光源としては主
にレーザーが使用されるが、その理由は、レーザーが非
常に帯域幅の狭い光を発射し、エキシマレーザーの場合
には、深紫外線範囲の、非常に波長の短い光を発射す
る。ところが、レーザーの時間的コヒーレンス及び空間
的コヒーレンス、並びに光束の小さな横断面と小さな発
散は、マイクロリソグラフィ用照明手段の状況には適合
していない。
にレーザーが使用されるが、その理由は、レーザーが非
常に帯域幅の狭い光を発射し、エキシマレーザーの場合
には、深紫外線範囲の、非常に波長の短い光を発射す
る。ところが、レーザーの時間的コヒーレンス及び空間
的コヒーレンス、並びに光束の小さな横断面と小さな発
散は、マイクロリソグラフィ用照明手段の状況には適合
していない。
【０００４】光束横断面の個々の結像光学素子によって
横断面と発散を変化させることはできず、光導値（Lich
tleitwert ）を増加させることはできない（Ｍ．Ｙｏｕ
ｎｇの「Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｌａｓｅｒｓ」（ベル
リン、１９８４年刊）の５１ページ、並びにＫ．Ｍｕｅ
ｔｚｅの「ＡＢＣ ｄｅｒ Ｏｐｔｉｋ」（ハーナウ，
１９６１年刊）の４７７ページ以降を参照）。光導値の
維持を伴ってごく類似しているのはラグランジェ定数で
ある（先に挙げたＹｏｕｎｇの文献の５０／５１ページ
を参照）。
横断面と発散を変化させることはできず、光導値（Lich
tleitwert ）を増加させることはできない（Ｍ．Ｙｏｕ
ｎｇの「Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｌａｓｅｒｓ」（ベル
リン、１９８４年刊）の５１ページ、並びにＫ．Ｍｕｅ
ｔｚｅの「ＡＢＣ ｄｅｒ Ｏｐｔｉｋ」（ハーナウ，
１９６１年刊）の４７７ページ以降を参照）。光導値の
維持を伴ってごく類似しているのはラグランジェ定数で
ある（先に挙げたＹｏｕｎｇの文献の５０／５１ページ
を参照）。
【０００５】光導値を増加させるために、散乱素子が知
られている。この目的では、通常、屈折作用、反射作用
又は回折作用を及ぼす統計的に向きを定められたマイク
ロ面を有するマットエッチング処理済みのガラス板又は
石英ガラス板が用いられている。そのような散乱板の散
乱プロファイルは中央部分がきわめて大きく強調されて
いるが、角度が大きいときには、分布の尾部でもなお著
しいエネルギーを分布させる。
られている。この目的では、通常、屈折作用、反射作用
又は回折作用を及ぼす統計的に向きを定められたマイク
ロ面を有するマットエッチング処理済みのガラス板又は
石英ガラス板が用いられている。そのような散乱板の散
乱プロファイルは中央部分がきわめて大きく強調されて
いるが、角度が大きいときには、分布の尾部でもなお著
しいエネルギーを分布させる。
【０００６】発散と横断面の拡大を伴う目的にかなった
ビーム分布は、ＵＶ範囲及びＤＵＶ範囲で得られるレン
ズラスタ（Linsenrastern ）によって実現できる。石英
の回折光学ラスタ素子はフォトリソグラフィによって様
々に異なる構成で製造でき、それらをラスタレンズ板の
代わりに使用できる。
ビーム分布は、ＵＶ範囲及びＤＵＶ範囲で得られるレン
ズラスタ（Linsenrastern ）によって実現できる。石英
の回折光学ラスタ素子はフォトリソグラフィによって様
々に異なる構成で製造でき、それらをラスタレンズ板の
代わりに使用できる。
【０００７】欧州特許第０３１２３４１号は、ウェハス
テッパと、投影対物レンズと、エキシマレーザーと、ビ
ーム整形・拡張光学系と、複数のレンズ群を有する照明
光学系とを含み、照明光学系の入射瞳と、別の平面とに
２つの発散発生素子が設けられているようなウェハ露光
装置を説明している。本発明の場合とは異なり、第２の
平面は瞳平面でもあり、２つの素子は散乱ケイ素結晶を
含む確率的散乱円板である。さらに、振動ミラーも設け
られている。
テッパと、投影対物レンズと、エキシマレーザーと、ビ
ーム整形・拡張光学系と、複数のレンズ群を有する照明
光学系とを含み、照明光学系の入射瞳と、別の平面とに
２つの発散発生素子が設けられているようなウェハ露光
装置を説明している。本発明の場合とは異なり、第２の
平面は瞳平面でもあり、２つの素子は散乱ケイ素結晶を
含む確率的散乱円板である。さらに、振動ミラーも設け
られている。
【０００８】この全体が空間的コヒーレンスを減少させ
るのに有用である。ウェハ露光装置の有効光源の拡大に
よって空間的コヒーレンスを適合させることの意味を説
明する。
るのに有用である。ウェハ露光装置の有効光源の拡大に
よって空間的コヒーレンスを適合させることの意味を説
明する。
【０００９】２つの散乱円板はアナモルフォティック作
用をもつことができない。ズーム，アキシコン及びガラ
ス棒は説明されていない。同心の多段リングを有するブ
レーズされた伝達格子の形態をとる、ラスタ状ではない
回折光学素子が波面の収差を修正するために投影対物レ
ンズの瞳に設けられている。
用をもつことができない。ズーム，アキシコン及びガラ
ス棒は説明されていない。同心の多段リングを有するブ
レーズされた伝達格子の形態をとる、ラスタ状ではない
回折光学素子が波面の収差を修正するために投影対物レ
ンズの瞳に設けられている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、高い
効率をもって妥当な複雑さで適切な形状の光の点、発
散、コヒーレンス及び均質性を伴ってウェハの照明を可
能し、しかも、ウェハステッパとしても、ウェハスキャ
ナとしても使用できる冒頭に述べた種類の照明手段を提
供することである。
効率をもって妥当な複雑さで適切な形状の光の点、発
散、コヒーレンス及び均質性を伴ってウェハの照明を可
能し、しかも、ウェハステッパとしても、ウェハスキャ
ナとしても使用できる冒頭に述べた種類の照明手段を提
供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この課題は、請求項１の
特徴を有する照明手段によって解決される。それによれ
ば、レーザーと、対物レンズとを有する投影マイクロリ
ソグラフィ装置の照明手段の場合、物体平面と、対物レ
ンズの射出瞳又はそれと等価の平面とに、二次元ラスタ
構造を有する光学ラスタ素子が１つずつ配置されてい
る。
特徴を有する照明手段によって解決される。それによれ
ば、レーザーと、対物レンズとを有する投影マイクロリ
ソグラフィ装置の照明手段の場合、物体平面と、対物レ
ンズの射出瞳又はそれと等価の平面とに、二次元ラスタ
構造を有する光学ラスタ素子が１つずつ配置されてい
る。
【００１２】そのように配置されたそれら２つのラスタ
素子により、光束の整形のために必要なレーザー光の発
散拡大を目的に合わせて利用でき、最良の効率が得られ
ると共に、その他の光学素子群の構成をきわめて単純に
することができる。
素子により、光束の整形のために必要なレーザー光の発
散拡大を目的に合わせて利用でき、最良の効率が得られ
ると共に、その他の光学素子群の構成をきわめて単純に
することができる。
【００１３】有利な構成は請求項２から請求項２７の対
象である。特に有利な一実施形態を図面に示し、以下の
本発明のさらに詳細な説明のために利用する。
象である。特に有利な一実施形態を図面に示し、以下の
本発明のさらに詳細な説明のために利用する。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、同じ出願人の公開されて
いない出願ＤＥ−Ｐ４４２１０５３の中に図４ｄ（レー
ザー１から第２の回折光学素子８まで）と図４ｃ（レチ
クル７まで）を組合わせたものとして十分に説明されて
いる。新規なのは第１の回折光学素子９と、第２の回折
光学素子８との協働である。
いない出願ＤＥ−Ｐ４４２１０５３の中に図４ｄ（レー
ザー１から第２の回折光学素子８まで）と図４ｃ（レチ
クル７まで）を組合わせたものとして十分に説明されて
いる。新規なのは第１の回折光学素子９と、第２の回折
光学素子８との協働である。
【００１５】レーザー１は、たとえば、欧州特許第０３
１２３４１号の中に提示されているような、深紫外線
（ＤＵＶ）範囲のマイクロリソグラフィではよく使用さ
れる、波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーであ
る。
１２３４１号の中に提示されているような、深紫外線
（ＤＵＶ）範囲のマイクロリソグラフィではよく使用さ
れる、波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーであ
る。
【００１６】たとえば、ドイツ特許公告公報第４１２４
３１１号によるミラー構造などのビームエキスパンダ１
４はコヒーレンスを減少させると共に、ビームの横断面
を、たとえば、ｙ＝３５±１０mm、ｘ＝１０±５mmまで
拡大する。シャッタ１３は、レーザー１の適切なパルス
制御も適用できる。
３１１号によるミラー構造などのビームエキスパンダ１
４はコヒーレンスを減少させると共に、ビームの横断面
を、たとえば、ｙ＝３５±１０mm、ｘ＝１０±５mmまで
拡大する。シャッタ１３は、レーザー１の適切なパルス
制御も適用できる。
【００１７】本発明によれば、第１の回折光学ラスタ素
子９が設けられており、この素子は対物レンズ２の物体
平面を形成し、対物レンズの射出瞳には第２の回折光学
ラスタ素子８が位置している。
子９が設けられており、この素子は対物レンズ２の物体
平面を形成し、対物レンズの射出瞳には第２の回折光学
ラスタ素子８が位置している。
【００１８】入射光学系４は光をガラス棒５の入射面５
ｅに伝達し、ガラス棒５は複数回の内部反射によって光
を混合し且つ均質化する。射出面５ａのすぐそばには、
調整自在の視野絞りであるレチクルマスキングシステム
（ＲＥＭＡ）５１が配置された中間視野平面がある。レ
ンズ群６１，６３，６５と、方向転換ミラー６４と、瞳
平面６２とを含むその後に続く対物レンズ６は、レチク
ルマスキングシステム５１の中間視野平面をレチクル７
上に結像する。
ｅに伝達し、ガラス棒５は複数回の内部反射によって光
を混合し且つ均質化する。射出面５ａのすぐそばには、
調整自在の視野絞りであるレチクルマスキングシステム
（ＲＥＭＡ）５１が配置された中間視野平面がある。レ
ンズ群６１，６３，６５と、方向転換ミラー６４と、瞳
平面６２とを含むその後に続く対物レンズ６は、レチク
ルマスキングシステム５１の中間視野平面をレチクル７
上に結像する。
【００１９】この照明光学系は、投影対物レンズ及び調
整自在のウェハホルダと共に、電子素子のみならず、光
学回折素子及び他の顕微構造素子から成るマイクロリソ
グラフィ用投影照明装置を形成する。
整自在のウェハホルダと共に、電子素子のみならず、光
学回折素子及び他の顕微構造素子から成るマイクロリソ
グラフィ用投影照明装置を形成する。
【００２０】ウェハステッパの場合、チップに対応する
構造をもつ面全体、一般には、たとえば、１：１から
１：２、特に１：１．３の任意の縦横比を有する矩形を
できる限り一様に、また、縁部をできる限り鮮明に、レ
チクル７の上で照明する。ウェハスキャナの場合には、
レチクル７の上で、細いストライプ、すなわち、１：２
から１：８の縦横比を有する矩形を照明し、走査によ
り、チップの構造を含む視野の全体を逐次照明して行
く。この場合にも、（走査方向に対して垂直な方向にの
み）きわめて一様で、縁部が鮮明な照明を構成できる。
構造をもつ面全体、一般には、たとえば、１：１から
１：２、特に１：１．３の任意の縦横比を有する矩形を
できる限り一様に、また、縁部をできる限り鮮明に、レ
チクル７の上で照明する。ウェハスキャナの場合には、
レチクル７の上で、細いストライプ、すなわち、１：２
から１：８の縦横比を有する矩形を照明し、走査によ
り、チップの構造を含む視野の全体を逐次照明して行
く。この場合にも、（走査方向に対して垂直な方向にの
み）きわめて一様で、縁部が鮮明な照明を構成できる。
【００２１】例外的なケースでは別の形状の照明面をレ
チクル７で得ることも可能である。レチクルマスキング
システム５１の開口とガラス棒５の横断面は、必要とさ
れる形状に厳密に適合されている。ガラス棒５の前方に
配置される素子、特に光学ラスタ素子８及び９の構成
は、入射開口５ｅができる限り均質になるばかりでな
く、できる限り高い効率をもって、すなわち、入射開口
５ｅとの付近で大きな光の損失を生じることなく照明が
行われるように選択されている。
チクル７で得ることも可能である。レチクルマスキング
システム５１の開口とガラス棒５の横断面は、必要とさ
れる形状に厳密に適合されている。ガラス棒５の前方に
配置される素子、特に光学ラスタ素子８及び９の構成
は、入射開口５ｅができる限り均質になるばかりでな
く、できる限り高い効率をもって、すなわち、入射開口
５ｅとの付近で大きな光の損失を生じることなく照明が
行われるように選択されている。
【００２２】このために、以下のような措置がとられて
いる。ビームエキスパンダ１４から射出する平行な光の
ビームは矩形の横断面を有し、その発散度はθｘ＝１ｍ
ｒａｄ，θｙ＝３ｍｒａｄと回転対称ではない。このビ
ームは、第１の回折ラスタ素子９によって、発散度、す
なわち、光導値とその形状について、ほぼ円形，環形又
は四重極分布を生じる程度にのみ変化され、その結果、
第２のラスタ素子８の場所にある対物レンズ２の射出瞳
も対応する形状で照明される。第１の回折ラスタ素子９
の開口数は、たとえば、ＮＡ＝０．０２５になる。
いる。ビームエキスパンダ１４から射出する平行な光の
ビームは矩形の横断面を有し、その発散度はθｘ＝１ｍ
ｒａｄ，θｙ＝３ｍｒａｄと回転対称ではない。このビ
ームは、第１の回折ラスタ素子９によって、発散度、す
なわち、光導値とその形状について、ほぼ円形，環形又
は四重極分布を生じる程度にのみ変化され、その結果、
第２のラスタ素子８の場所にある対物レンズ２の射出瞳
も対応する形状で照明される。第１の回折ラスタ素子９
の開口数は、たとえば、ＮＡ＝０．０２５になる。
【００２３】対物レンズ２の物体平面で発散度が小さく
なると、対物レンズ２を小さいレンズ直径で妥当なコス
トにより、適切な修正を容易に実行でき且つズーム領域
を広くとれるように構成することが可能である。瞳が回
転対称であるため、レンズの横断面は光束により十分に
利用される。対物レンズ２の要求される開口数は、たと
えば、０．０２５にすぎない。
なると、対物レンズ２を小さいレンズ直径で妥当なコス
トにより、適切な修正を容易に実行でき且つズーム領域
を広くとれるように構成することが可能である。瞳が回
転対称であるため、レンズの横断面は光束により十分に
利用される。対物レンズ２の要求される開口数は、たと
えば、０．０２５にすぎない。
【００２４】ドイツ特許第４４２１０５３号の中で記載
されているように、対物レンズ２は１対のアキシコン２
１を一体に組込んだズーム対物レンズ２２である。焦点
距離は三重拡張領域を伴って６００mmから２０００mmの
範囲であるので、通常必要とされる値０．３≦σ≦０．
９を有する一部コヒーレントな照明を実現できる。その
場合、第２の回折素子８の瞳直径は５０mmから１００mm
となる。１対のアキシコン２１の調整により、より適切
な環状開口照明を設定できる。加えて、付加的な絞りを
設けるか又は１対のアキシコン２１を特殊な角錐形とす
ることによって、多極照明、特に四重極照明を発生させ
ることができる。
されているように、対物レンズ２は１対のアキシコン２
１を一体に組込んだズーム対物レンズ２２である。焦点
距離は三重拡張領域を伴って６００mmから２０００mmの
範囲であるので、通常必要とされる値０．３≦σ≦０．
９を有する一部コヒーレントな照明を実現できる。その
場合、第２の回折素子８の瞳直径は５０mmから１００mm
となる。１対のアキシコン２１の調整により、より適切
な環状開口照明を設定できる。加えて、付加的な絞りを
設けるか又は１対のアキシコン２１を特殊な角錐形とす
ることによって、多極照明、特に四重極照明を発生させ
ることができる。
【００２５】対物レンズ２は、ドイツ特許第４４２１０
５３号に記載されている実施形態とは異なり、開口数を
小さくすることによって簡易化されている。さらに、第
１のラスタ素子９が二次光源として焦点面に位置し、第
２のラスタ素子８は平行光路に位置している（像幅∞）
ので、対物レンズ２はコンデンサである。１対のアキシ
コン２２も平行光路に配置されている。第２のラスタ素
子８は個々の角度の発散をもたらし、しかも、それは、
ガラス棒５の入射面５ｅの縦横比、すなわち、ウェハス
テッパの場合には、たとえば、１：１．３の縦横比に対
応する縦横比をもつ矩形分布を伴う。
５３号に記載されている実施形態とは異なり、開口数を
小さくすることによって簡易化されている。さらに、第
１のラスタ素子９が二次光源として焦点面に位置し、第
２のラスタ素子８は平行光路に位置している（像幅∞）
ので、対物レンズ２はコンデンサである。１対のアキシ
コン２２も平行光路に配置されている。第２のラスタ素
子８は個々の角度の発散をもたらし、しかも、それは、
ガラス棒５の入射面５ｅの縦横比、すなわち、ウェハス
テッパの場合には、たとえば、１：１．３の縦横比に対
応する縦横比をもつ矩形分布を伴う。
【００２６】そこで、第２の光学素子８が配置されてい
る瞳中間平面で発生する発散分布を入射光学系４を介し
て視野分布としてガラス棒５の入射面５ｅに伝達される
と、それは入射面５ｅに厳密に対応する形状と大きさを
有する。
る瞳中間平面で発生する発散分布を入射光学系４を介し
て視野分布としてガラス棒５の入射面５ｅに伝達される
と、それは入射面５ｅに厳密に対応する形状と大きさを
有する。
【００２７】図２は、第１のラスタ素子９の特に有利な
構成として、二次元ラスタの１つの素子９１の平面図を
示す。発生させるべき回転対称形の発散分布に最も良く
対応させることができるという理由により、素子９１は
六角形であり、辺の離間距離ｒは典型的には１mmであ
る。素子９１は蜂の巣状に組立てられて、二次元ラスタ
素子９を形成する。レーザー波長ラムダが２４８ｎｍで
あるとき、出来上がる回折パターンの周期数は、０．０
１４°の角度に対応して、ラムダ／ｒ＝２．４８・１０
-4である。したがって、入射するレーザービームは１ミ
リメートル未満の空間コヒーレンスを有し且つ発散は１
桁大きくなるので、干渉パターンは発生しない。
構成として、二次元ラスタの１つの素子９１の平面図を
示す。発生させるべき回転対称形の発散分布に最も良く
対応させることができるという理由により、素子９１は
六角形であり、辺の離間距離ｒは典型的には１mmであ
る。素子９１は蜂の巣状に組立てられて、二次元ラスタ
素子９を形成する。レーザー波長ラムダが２４８ｎｍで
あるとき、出来上がる回折パターンの周期数は、０．０
１４°の角度に対応して、ラムダ／ｒ＝２．４８・１０
-4である。したがって、入射するレーザービームは１ミ
リメートル未満の空間コヒーレンスを有し且つ発散は１
桁大きくなるので、干渉パターンは発生しない。
【００２８】ラスタの素子９１は凹形回折フレネルレン
ズである。素子は、（π／４）・ラムダの厚さを有する
８つの環状の段９１１〜９１４等々を有する（図２で
は、段は４つしか示されていない）。それらの段は最小
構造幅を１μｍとするフォトリソグラフィとエッチング
によって製造される。
ズである。素子は、（π／４）・ラムダの厚さを有する
８つの環状の段９１１〜９１４等々を有する（図２で
は、段は４つしか示されていない）。それらの段は最小
構造幅を１μｍとするフォトリソグラフィとエッチング
によって製造される。
【００２９】素子９１の開口はわずかＮＡ＝０．０２５
である。多数の素子９１を組立てて、矩形の回折光学ラ
スタ素子９を形成し、ラスタ素子９は入射するレーザー
ビームの横断面全体を覆う。回折効率は８０％を越え
る。
である。多数の素子９１を組立てて、矩形の回折光学ラ
スタ素子９を形成し、ラスタ素子９は入射するレーザー
ビームの横断面全体を覆う。回折効率は８０％を越え
る。
【００３０】これにより、対物レンズ２の射出瞳、すな
わち、第２の回折光学ラスタ素子８の場所で達成される
半径方向輝度分布は、横断面として見ると、矩形関数に
非常に良く近似しており、縁部脱落は連続し且つ急傾斜
であって、幅の０．９倍、特に０．９５倍を越えるとき
５０％の点を含む。その間に、輝度の推移は非常に均質
になり、回転対称リプルは±５％以下であり、レーザー
１の空間コヒーレンスと発散によって決まる。
わち、第２の回折光学ラスタ素子８の場所で達成される
半径方向輝度分布は、横断面として見ると、矩形関数に
非常に良く近似しており、縁部脱落は連続し且つ急傾斜
であって、幅の０．９倍、特に０．９５倍を越えるとき
５０％の点を含む。その間に、輝度の推移は非常に均質
になり、回転対称リプルは±５％以下であり、レーザー
１の空間コヒーレンスと発散によって決まる。
【００３１】第２の回折光学ラスタ素子８は、アナモル
フォティック作用の強い直径が５０mmから１００mmの円
板である。この素子は複数の回転対称構造をもつ、並列
された二次元矩形素子８１から構成されている。それら
の素子８１のうち１つが図３ａに平面図で概略的に示さ
れている。辺の比ｘ／ｙはガラス棒５の入射面５ｅ及び
レチクル７で照明される面の縦横比に対応し、この場合
にはｘ＝１．５mm，ｙ＝２mmである。素子８１の大きさ
についても、素子９１に関して述べたことが当てはま
る。素子８１の数は、コヒーレンス度σの調整が妨害作
用を伴わずに０．３から０．９のままであるような数で
ある。
フォティック作用の強い直径が５０mmから１００mmの円
板である。この素子は複数の回転対称構造をもつ、並列
された二次元矩形素子８１から構成されている。それら
の素子８１のうち１つが図３ａに平面図で概略的に示さ
れている。辺の比ｘ／ｙはガラス棒５の入射面５ｅ及び
レチクル７で照明される面の縦横比に対応し、この場合
にはｘ＝１．５mm，ｙ＝２mmである。素子８１の大きさ
についても、素子９１に関して述べたことが当てはま
る。素子８１の数は、コヒーレンス度σの調整が妨害作
用を伴わずに０．３から０．９のままであるような数で
ある。
【００３２】素子８１も、約−１０．５mmの負の焦点距
離を有する回折フレネルレンズ素子である。それらの素
子は、０から６πｘラムダの不変の厚さ推移を有するグ
ラウトンレンズとして製造されている。図３ａのｘ方向
の横断面を示す図３ｂを参照すると、厚さは３つのリン
グ８１１から８１ｉとして変化している。発生する発散
は、ガラス棒５の入射面５ｅの縦横比に対応するｘ／ｙ
縦横比をもって、０．５°から７°である。
離を有する回折フレネルレンズ素子である。それらの素
子は、０から６πｘラムダの不変の厚さ推移を有するグ
ラウトンレンズとして製造されている。図３ａのｘ方向
の横断面を示す図３ｂを参照すると、厚さは３つのリン
グ８１１から８１ｉとして変化している。発生する発散
は、ガラス棒５の入射面５ｅの縦横比に対応するｘ／ｙ
縦横比をもって、０．５°から７°である。
【００３３】あるいは、図３ｃの横断面に示すように、
素子８１を２進回折位相プロファイルレンズとして構成
することもできる。すなわち、一様な高さπ・ラムダを
有するが、幅も、間隔も異なるバー８２１〜８２ｉが回
折構造として設けられている。エッチングの深さが少な
いという利点はあるが、構造の幅が縮小するという問題
もある。
素子８１を２進回折位相プロファイルレンズとして構成
することもできる。すなわち、一様な高さπ・ラムダを
有するが、幅も、間隔も異なるバー８２１〜８２ｉが回
折構造として設けられている。エッチングの深さが少な
いという利点はあるが、構造の幅が縮小するという問題
もある。
【００３４】図１に示す構造における第２の回折光学ラ
スタ素子８の全体は、ガラス棒５の入射面５ｅにおい
て、均質な輝度分布をもたらし、ｘ方向とｙ方向に、高
い面の領域で第１の回折ラスタ素子９により与えられた
ラスタ素子８の入射側の強さ分布と同じ縁部勾配と波形
状を有する近似矩形関数をそれぞれ発生させる。輝度分
布がこのように均質であると、全ての材料横断面は一様
になり且つ害を及ぼす輝度ピークなしに照射されるの
で、後続する光学系、特にガラス棒の照射エネルギーは
非常に高くなる。実施形態で示した回折光学ラスタ素子
の代わりに、ＵＶ固定材料、特に石英から成る屈折レン
ズラスタを使用することも可能である。
スタ素子８の全体は、ガラス棒５の入射面５ｅにおい
て、均質な輝度分布をもたらし、ｘ方向とｙ方向に、高
い面の領域で第１の回折ラスタ素子９により与えられた
ラスタ素子８の入射側の強さ分布と同じ縁部勾配と波形
状を有する近似矩形関数をそれぞれ発生させる。輝度分
布がこのように均質であると、全ての材料横断面は一様
になり且つ害を及ぼす輝度ピークなしに照射されるの
で、後続する光学系、特にガラス棒の照射エネルギーは
非常に高くなる。実施形態で示した回折光学ラスタ素子
の代わりに、ＵＶ固定材料、特に石英から成る屈折レン
ズラスタを使用することも可能である。
【図１】 本発明による照明手段の概略的概観図。
【図２】 第１の回折光学素子の１つのラスタ素子の概
略的平面図とその位相プロファイルを示す図。
略的平面図とその位相プロファイルを示す図。
【図３】 第２の回折光学素子の１つのラスタ素子の概
略的平面図（ａ）、そ回折ラスタ素子の位相プロファイ
ルの図（ｂ）と別の２進回折光学素子の位相プロファイ
ルを示す図（ｃ）。
略的平面図（ａ）、そ回折ラスタ素子の位相プロファイ
ルの図（ｂ）と別の２進回折光学素子の位相プロファイ
ルを示す図（ｃ）。
１…レーザー、２…対物レンズ、４…入射光学系、５…
ガラス棒、５ｅ…入射面、８…第２の回折光学素子、９
…第１の回折光学素子、１４…ビームエキスパンダ、２
１，２２…１対のアキシコン、８１，９１…ラスタ素
子。
ガラス棒、５ｅ…入射面、８…第２の回折光学素子、９
…第１の回折光学素子、１４…ビームエキスパンダ、２
１，２２…１対のアキシコン、８１，９１…ラスタ素
子。
Claims (27)
- 【請求項１】 レーザー（１）と、対物レンズ（２）と
を有する投影マイクロリソグラフィ装置の照明手段にお
いて、射出瞳と、対物レンズ（２）の物体平面又は照明
手段のそれと等価の平面とに、二次元ラスタ構造を有す
る光学ラスタ素子（８，９）が１つずつ配置されている
ことを特徴とする照明手段。 - 【請求項２】 第１の光学ラスタ素子（９）は、レーザ
ー（１，１４）から入射する矩形の発散分布を円形，環
形又は四重極形状の射出側発散分布に変形させることを
特徴とする請求項１記載の照明手段。 - 【請求項３】 第２のラスタ素子（９）は方向によって
決まる発散を発生させることを特徴とする請求項１又は
２記載の照明手段。 - 【請求項４】 第１の光学ラスタ素子（９）の射出側発
散分布は、対物レンズ（２）が０．１未満、好ましくは
０．０３より小さい開口数しか必要としないように狭い
ことを特徴とする請求項１，２又は３の少なくとも１項
に記載の照明手段。 - 【請求項５】 第２の光学ラスタ素子（８）は、照明手
段の瞳として規定された平面である対物レンズ（２）の
射出瞳に配置されており、且つ発散を何倍にも増加させ
ることを特徴とする請求項１から４の少なくとも１項に
記載の照明手段。 - 【請求項６】 第２の光学ラスタ素子（８）は、照明手
段の照明される視野（５ｅ）が矩形になるように、発散
分布をアナモルフォティックに変形させることを特徴と
する請求項１から５の少なくとも１項に記載の照明手
段。 - 【請求項７】 矩形の視野の縦横比は１：１から１：２
の範囲にあり、ウェハステッパに適していることを特徴
とする請求項６記載の照明手段。 - 【請求項８】 縦横比は１：２から１：８の範囲にあ
り、ウェハスキャナに適していることを特徴とする請求
項６記載の照明手段。 - 【請求項９】 対物レンズ（２）はズーム対物レンズ、
特に２倍から４倍のズームであることを特徴とする請求
項１から８の少なくとも１項に記載の照明手段。 - 【請求項１０】 対物レンズ（２）は、選択的に環状照
明を発生させる１対の調整自在のアキシコン（２１）を
含むことを特徴とする請求項１から９の少なくとも１項
に記載の照明手段。 - 【請求項１１】 １対のアキシコン（２１）とズーム調
整部（２２）は互いに無関係に調整可能であることを特
徴とする請求項９及び１０記載の照明手段。 - 【請求項１２】 第２の光学ラスタ素子（８）の後に入
射対物レンズ（４）と、均質化ガラス棒（５）とが続い
ていて、ガラス棒（５）の横断面は照明手段の照明視野
の縦横比に適合されていることを特徴とする請求項１か
ら１１の少なくとも１項に記載の照明手段。 - 【請求項１３】 レーザー（１）と第１の光学ラスタ素
子（９）との間に、ビーム横断面を拡大させ且つコヒー
レンスを減少させるミラー構造（１４）が設けられてい
ることを特徴とする請求項１から１２の少なくとも１項
に記載の照明手段。 - 【請求項１４】 光学ラスタ素子（８，９）は、回折素
子（８１，９１）から成る二次元構造から構成されてい
ることを特徴とする請求項１から１３の少なくとも１項
に記載の照明手段。 - 【請求項１５】 回折光学ラスタ素子（８，９）は多数
のラスタ状に配列された位相段フレネルレンズ（８１，
９１）から構成されていることを特徴とする請求項１４
記載の照明手段。 - 【請求項１６】 位相段フレネルレンズ（８１，９１）
は縁部ゾーンで８つまでの段を有し、中央ゾーンでは３
２までの段を有することを特徴とする請求項１５記載の
照明手段。 - 【請求項１７】 回折素子（８１，９１）は真に２進方
式の光学素子である（図３ｃ）ことを特徴とする請求項
１４記載の照明手段。 - 【請求項１８】 回折素子（８１，９１）は０．５μｍ
から１．５μｍの最小構造幅を有し、マイクロリソグラ
フィによって形成されることを特徴とする請求項１４記
載の照明手段。 - 【請求項１９】 回折光学ラスタ素子（８，９）は多数
のラスタ状に配列された擬似連続構造化フレネルレンズ
から構成されている（図３ｂ）ことを特徴とする請求項
１４を含む請求項１から１８の少なくとも１項に記載の
照明手段。 - 【請求項２０】 フレネルレンズはグレイスケールマス
クを使用するマイクロリソグラフィによって形成されて
いる（図３ｂ）ことを特徴とする請求項１９記載の照明
手段。 - 【請求項２１】 ラスタは１ｍｍの大きさのラスタ寸法
を有することを特徴とする請求項１５から２０の少なく
とも１項に記載の照明手段。 - 【請求項２２】 フレネルレンズ（８１，９１）はラス
タの中に、非周期的位相シフトに至るまで二次元で周期
的に配列されていることを特徴とする請求項１５から２
１の少なくとも１項に記載の照明手段。 - 【請求項２３】 光学ラスタ素子（８，９）は負の焦点
距離を有することを特徴とする請求項１から２２の少な
くとも１項に記載の照明手段。 - 【請求項２４】 光学ラスタ素子は、屈折マイクロレン
ズのアレイから構成されていることを特徴とする請求項
１から２３の少なくとも１項に記載の照明手段。 - 【請求項２５】 マイクロレンズはフレネルレンズであ
ることを特徴とする請求項２４記載の照明手段。 - 【請求項２６】 第１のラスタ素子（８）は円形，環状
又は四重極形状の光分布を発生させることを特徴とする
請求項１から２５の少なくとも１項に記載の照明手段。 - 【請求項２７】 光学ラスタ素子（８，９）は光導値を
向上させることを特徴とする請求項１から２６の少なく
とも１項に記載の照明手段。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19520563A DE19520563A1 (de) | 1995-06-06 | 1995-06-06 | Beleuchtungseinrichtung für ein Projektions-Mikrolithographie-Gerät |
| DE19520563.4 | 1995-06-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08328261A true JPH08328261A (ja) | 1996-12-13 |
| JP4169374B2 JP4169374B2 (ja) | 2008-10-22 |
Family
ID=7763700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15916596A Expired - Fee Related JP4169374B2 (ja) | 1995-06-06 | 1996-05-31 | 投影マイクロリソグラフィ装置の照明手段 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0747772B1 (ja) |
| JP (1) | JP4169374B2 (ja) |
| KR (1) | KR100450556B1 (ja) |
| DE (2) | DE19520563A1 (ja) |
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