JPH086175A - 照明システム - Google Patents
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 素子を変更せずに多数の照明モードを可能に
する。 【構成】 コヒーレンス度σを変化させるズームレンズ
（２）と、間隔が調整自在である２つのアキシコン（２
２，２３）とを含む光学系、特にマイクロリソグラフィ
用投影露光システムの照明システム。
する。 【構成】 コヒーレンス度σを変化させるズームレンズ
（２）と、間隔が調整自在である２つのアキシコン（２
２，２３）とを含む光学系、特にマイクロリソグラフィ
用投影露光システムの照明システム。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学系、特に２つのア
キシコンを含むマイクロリソグラフィ用投影露光システ
ムを目的とする照明システムに関する。
キシコンを含むマイクロリソグラフィ用投影露光システ
ムを目的とする照明システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｗ．Ｎ．Ｐａｒｔｌｏ他のＳＰＩＥ第１
９２７号「Ｏｐｔｉｃａｌ／Ｌａｓｅｒ Ｍｉｃｒｏｌ
ｉｔｈｏｇｒａｐｈｙＩＶ」１９９３年刊）の１３７〜
１５７ページ（図１９，図２０）から、一般的な照明シ
ステムが知られる。このシステムは光源と光インテグレ
ータとの間に配置された２つのレンズの間に２つのアキ
シコンが位置しているコリメートビーム経路を形成して
いる。アキシコンの一方は凹面、他方は凸面である。２
つのアキシコンは共に平坦な第２の境界面を示す。様々
なリング形絞りの最適の照明を可能にするために、アキ
シコンの間隔を従来の照明も可能であるということを意
味するゼロから変化させることができる。
９２７号「Ｏｐｔｉｃａｌ／Ｌａｓｅｒ Ｍｉｃｒｏｌ
ｉｔｈｏｇｒａｐｈｙＩＶ」１９９３年刊）の１３７〜
１５７ページ（図１９，図２０）から、一般的な照明シ
ステムが知られる。このシステムは光源と光インテグレ
ータとの間に配置された２つのレンズの間に２つのアキ
シコンが位置しているコリメートビーム経路を形成して
いる。アキシコンの一方は凹面、他方は凸面である。２
つのアキシコンは共に平坦な第２の境界面を示す。様々
なリング形絞りの最適の照明を可能にするために、アキ
シコンの間隔を従来の照明も可能であるということを意
味するゼロから変化させることができる。
【０００３】欧州特許第０５６４２６４Ａ１号からは、
円錐レンズ、すなわち、アキシコンをウェハステッパで
使用してリング形絞り照明を発生でき、あるいは、角錐
形プリズム（図７，図８）で使用して多極照明を発生で
きることがわかっている。この場合、２つのアキシコン
の使用（図１７，図１９）も知られている。ところが、
２つのアキシコンは別の光学素子により離間されてい
る。円錐形の面又は角錐形の面は共に凸面である。日本
特許第５／２５１３０８Ａ号は、この点に関連して凹面
−円錐素子も使用可能であることを開示していた。欧州
特許第０３４６８４４Ａ１号は、頂点が互いに対向する
方向を示し、照明ビームを分岐して超高解像度の点結像
を行う一対の円錐形凸形レンズ素子を使用することを説
明している。米国特許第５，２０８，６２９号は、ウェ
ハステッパで損失を少なく抑えて対称の傾斜照明（多極
照明）を行うために、同様に凹凸形状をもつ角錐形レン
ズ又は円錐形アキシコンレンズを使用することを説明し
ている。このシステムはズーム機能を特徴としていな
い。コヒーレンス度を変化させるズームシステムは、１
９８７年以来、ＡＳＭ−Ｌにより、フライアイインテグ
レータを含むウェハステッパ用の照明システムで使用さ
れている。
円錐レンズ、すなわち、アキシコンをウェハステッパで
使用してリング形絞り照明を発生でき、あるいは、角錐
形プリズム（図７，図８）で使用して多極照明を発生で
きることがわかっている。この場合、２つのアキシコン
の使用（図１７，図１９）も知られている。ところが、
２つのアキシコンは別の光学素子により離間されてい
る。円錐形の面又は角錐形の面は共に凸面である。日本
特許第５／２５１３０８Ａ号は、この点に関連して凹面
−円錐素子も使用可能であることを開示していた。欧州
特許第０３４６８４４Ａ１号は、頂点が互いに対向する
方向を示し、照明ビームを分岐して超高解像度の点結像
を行う一対の円錐形凸形レンズ素子を使用することを説
明している。米国特許第５，２０８，６２９号は、ウェ
ハステッパで損失を少なく抑えて対称の傾斜照明（多極
照明）を行うために、同様に凹凸形状をもつ角錐形レン
ズ又は円錐形アキシコンレンズを使用することを説明し
ている。このシステムはズーム機能を特徴としていな
い。コヒーレンス度を変化させるズームシステムは、１
９８７年以来、ＡＳＭ−Ｌにより、フライアイインテグ
レータを含むウェハステッパ用の照明システムで使用さ
れている。
【０００４】米国特許第５，２３７，３６７号は、従来
通りの照明に際してコヒーレンス度σを損失なく調整で
きるようにするために、ウェハステッパの照明システム
でズームレンズを使用することを説明している。
通りの照明に際してコヒーレンス度σを損失なく調整で
きるようにするために、ウェハステッパの照明システム
でズームレンズを使用することを説明している。
【０００５】米国特許第５，２４５，３８４号は、ウェ
ハステッパの照明システムで使用されて、コヒーレンス
係数σを低い損失で適応させる無限焦点ズームシステム
を説明している。
ハステッパの照明システムで使用されて、コヒーレンス
係数σを低い損失で適応させる無限焦点ズームシステム
を説明している。
【０００６】米国特許第５，３５７，３１２号は、通常
の種類の放電灯により形成される中心の黒色はん点を除
去するための第１の一対のアキシコンを含むフォトリソ
グラフィ用露光装置における照明システムを説明してお
り、これはオプションとしてリング形絞りを調整する調
整自在の一対のアキシコンと、照明光束の直径を二次光
源として使用される絞りに適応させるズームシステム
と、この絞りの前方に配置される光インテグレータとし
て作用するフライアイインテグレータとを含む。これら
全ての素子をここで挙げた順序で直列に配列した構造が
設けられており、どの２つの素子をとっても、素子間の
光束を平行にすることは不可欠である。
の種類の放電灯により形成される中心の黒色はん点を除
去するための第１の一対のアキシコンを含むフォトリソ
グラフィ用露光装置における照明システムを説明してお
り、これはオプションとしてリング形絞りを調整する調
整自在の一対のアキシコンと、照明光束の直径を二次光
源として使用される絞りに適応させるズームシステム
と、この絞りの前方に配置される光インテグレータとし
て作用するフライアイインテグレータとを含む。これら
全ての素子をここで挙げた順序で直列に配列した構造が
設けられており、どの２つの素子をとっても、素子間の
光束を平行にすることは不可欠である。
【０００７】照明ビーム経路内で光誘導ガラス棒を使用
する投影露光システムについて、欧州特許第０２９７１
６１Ａ１号は、ガラス棒の後で可変密度フィルタを使用
できることを述べている。このフィルタは明らかに均質
性を向上させる働きをしており、照明を遮断するもので
はない。
する投影露光システムについて、欧州特許第０２９７１
６１Ａ１号は、ガラス棒の後で可変密度フィルタを使用
できることを述べている。このフィルタは明らかに均質
性を向上させる働きをしており、照明を遮断するもので
はない。
【０００８】技術が微細構造化のための光学的投影の分
解能限界にますます近づくように進歩して行くにつれ
て、使用する照明を個別のパターンの構造に合わせて最
適化しなければならない。すなわち、最適化されたリン
グ形絞り照明又は四極照明、もしくは別の種類の照明を
調整することが可能でなければならない。
解能限界にますます近づくように進歩して行くにつれ
て、使用する照明を個別のパターンの構造に合わせて最
適化しなければならない。すなわち、最適化されたリン
グ形絞り照明又は四極照明、もしくは別の種類の照明を
調整することが可能でなければならない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、素子
変更の必要なく且つできる限り高い効率をもって、素子
の調整によって多数の照明モードを可能にする特に融通
性に富み、調整可能である照明システムを創造すること
である。
変更の必要なく且つできる限り高い効率をもって、素子
の調整によって多数の照明モードを可能にする特に融通
性に富み、調整可能である照明システムを創造すること
である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的は、ズームレン
ズの中に２つのアキシコンが組込まれており且つそのア
キシコンの間隔が調整自在である一般的な照明システム
によって達成される。
ズの中に２つのアキシコンが組込まれており且つそのア
キシコンの間隔が調整自在である一般的な照明システム
によって達成される。
【００１１】光束横断面の整形に際してこのようにして
実現される柔軟性は、特許請求の範囲第２項及び第３項
に従って、同じ頂角をもつアキシコンの構成と、アキシ
コンが接触するまでアキシコンの間隔を縮小可能である
こととによって最適化される。特に、従来通りの照明と
いう境目のケースを実現できるようになるのである。
実現される柔軟性は、特許請求の範囲第２項及び第３項
に従って、同じ頂角をもつアキシコンの構成と、アキシ
コンが接触するまでアキシコンの間隔を縮小可能である
こととによって最適化される。特に、従来通りの照明と
いう境目のケースを実現できるようになるのである。
【００１２】アキシコンが円錐形である場合、この構造
はリング形絞り照明に特に適している。角錐形アキシコ
ンを使用するならば、多極照明は最適化される。
はリング形絞り照明に特に適している。角錐形アキシコ
ンを使用するならば、多極照明は最適化される。
【００１３】請求項６及び７によれば、第２の境界面が
レンズ効果をもつことにより、ズームレンズの構造がよ
りコンパクトに、単純になるのであれば、特に有利であ
る。請求項８は、従来通りの照明、リング形絞り照明又
は多極照明が広い範囲で可能であるという点にある本発
明による照明システムの特別の利点を記載している。請
求項８及び９によれば、光インテグレータとして作用す
るガラス棒を本発明による照明システムの中に組込み、
そのガラス棒の出力端面にマスキングシステムが設けら
れていると有利である。このようにすれば、レティクル
上に直接に配置され、特に調整自在の構成でなければな
らない場合にその場所で問題を引き起こすレティクルマ
スキングシステム、あるいはレティクルマスキングシス
テム用の別個の中間結像系は不必要になる。同時に、設
計作業の量は減少し、その一方で高品質は維持される。
レンズ効果をもつことにより、ズームレンズの構造がよ
りコンパクトに、単純になるのであれば、特に有利であ
る。請求項８は、従来通りの照明、リング形絞り照明又
は多極照明が広い範囲で可能であるという点にある本発
明による照明システムの特別の利点を記載している。請
求項８及び９によれば、光インテグレータとして作用す
るガラス棒を本発明による照明システムの中に組込み、
そのガラス棒の出力端面にマスキングシステムが設けら
れていると有利である。このようにすれば、レティクル
上に直接に配置され、特に調整自在の構成でなければな
らない場合にその場所で問題を引き起こすレティクルマ
スキングシステム、あるいはレティクルマスキングシス
テム用の別個の中間結像系は不必要になる。同時に、設
計作業の量は減少し、その一方で高品質は維持される。
【００１４】照明の均質性を向上させることを目指す一
般的な追加手段として、ランプミラーの焦点の外側に通
常のシャッタ（同時に開口でもある）を設けている。こ
の手段は、本発明のその他の特徴と組み合わされると、
好結果をもたらすことがわかっている。
般的な追加手段として、ランプミラーの焦点の外側に通
常のシャッタ（同時に開口でもある）を設けている。こ
の手段は、本発明のその他の特徴と組み合わされると、
好結果をもたらすことがわかっている。
【００１５】説明した照明システムによれば、光インテ
グレータから発出する光束の整形のために要求され且つ
様々に異なる照明モードを得るために調整可能又は変換
自在でなければならないであろう絞りを全く使用せず
に、先に述べた異なる照明モードを設定できる。その整
形の過程は全てズーム−アキシコンレンズの調整によっ
て実現されるので、この過程はプログラムに基づくコン
ピュータ制御に理想的な形で適している。ズーム／アキ
シコンモジュールを一層精巧にしたことによって、個々
の照明モードの品質を著しく向上できる。
グレータから発出する光束の整形のために要求され且つ
様々に異なる照明モードを得るために調整可能又は変換
自在でなければならないであろう絞りを全く使用せず
に、先に述べた異なる照明モードを設定できる。その整
形の過程は全てズーム−アキシコンレンズの調整によっ
て実現されるので、この過程はプログラムに基づくコン
ピュータ制御に理想的な形で適している。ズーム／アキ
シコンモジュールを一層精巧にしたことによって、個々
の照明モードの品質を著しく向上できる。
【００１６】言うまでもなく、有利である状況ならば、
ビーム経路中の散乱光や類似の現象の抑制のために固定
ストッパを配置することは可能である。
ビーム経路中の散乱光や類似の現象の抑制のために固定
ストッパを配置することは可能である。
【００１７】請求項１４に含まれている手段は、ズーム
効果をアキシコン効果に整合させるための付加的な自由
度をもつレンズ構成を提供する。σが大きいとき、すな
わち、照明領域が広いとき、小さな半径、大きな半径で
強さは向上し、その結果、照明はさらに一様になる。
効果をアキシコン効果に整合させるための付加的な自由
度をもつレンズ構成を提供する。σが大きいとき、すな
わち、照明領域が広いとき、小さな半径、大きな半径で
強さは向上し、その結果、照明はさらに一様になる。
【００１８】ここで、隣接するレンズ素子と接触するま
でそのレンズ素子に接近できるように、追加として導入
されたズーム素子を設計するならば、特に双方の素子が
同じ屈折率を有している場合には有益である。
でそのレンズ素子に接近できるように、追加として導入
されたズーム素子を設計するならば、特に双方の素子が
同じ屈折率を有している場合には有益である。
【００１９】請求項１７によれば、変位自在の２つのレ
ンズ素子を２つのアキシコンから遠く離して配置したと
き、照明領域は狭く、すなわち、コヒーレンス度σは小
さい。また、それらの素子がアキシコンにできる限り近
接しているときには、大きなσが得られる。図面を参照
して本発明をさらに詳細に説明する。
ンズ素子を２つのアキシコンから遠く離して配置したと
き、照明領域は狭く、すなわち、コヒーレンス度σは小
さい。また、それらの素子がアキシコンにできる限り近
接しているときには、大きなσが得られる。図面を参照
して本発明をさらに詳細に説明する。
【００２０】
【実施例】図１は、たとえば、集積回路の製造の場合の
ような１μｍの何分の一かまでの分解能による投影リソ
グラフィに使用するための本発明による照明システムの
一実施例を示す。
ような１μｍの何分の一かまでの分解能による投影リソ
グラフィに使用するための本発明による照明システムの
一実施例を示す。
【００２１】３６５ｎｍの波長のｉラインの素銀ショー
トアーク灯であるランプ１は、放射される光を第２の焦
点１２１で集光する楕円面鏡１２の一方の焦点の位置に
配置されている。
トアーク灯であるランプ１は、放射される光を第２の焦
点１２１で集光する楕円面鏡１２の一方の焦点の位置に
配置されている。
【００２２】標準構成とは異なり、シャッタ１３（同時
に開口でもある）は焦点１２１の外側に配置されてお
り、楕円面鏡１２の頂点からシャッタまでの距離は、楕
円面鏡の頂点から焦点１２１までの距離より約５％から
２０％、好ましくは１０％長い。これにより、その場所
に形成される二次光源はより確実に均質となると共に、
光像に及ぶ照明の部分コヒーレント効果は改善される。
その結果、通常はこの目的を達成する働きをする別個の
混合システムは不必要になる。その他の点については従
来通りである照明システムに関しても、この手順を推奨
できる。
に開口でもある）は焦点１２１の外側に配置されてお
り、楕円面鏡１２の頂点からシャッタまでの距離は、楕
円面鏡の頂点から焦点１２１までの距離より約５％から
２０％、好ましくは１０％長い。これにより、その場所
に形成される二次光源はより確実に均質となると共に、
光像に及ぶ照明の部分コヒーレント効果は改善される。
その結果、通常はこの目的を達成する働きをする別個の
混合システムは不必要になる。その他の点については従
来通りである照明システムに関しても、この手順を推奨
できる。
【００２３】その後に続く対物レンズ２は第１のレンズ
群２１と、凹面アキシコン２２と、第２の凸面のアキシ
コン２３と、第２のレンズ群２４とから構成されてい
る。位置決め手段２３１及び２４１は一方のアキシコン
２３と、第２のレンズ群２４の１つの素子とを軸方向に
移動させる。これにより、アキシコン２２，２３の相互
間隔を変化させて、リング形絞りがもっている性質を変
化させることが可能になるのみならず、照明される瞳の
直径、すなわち、コヒーレンス度σを変化させるズーム
効果も得られるのである。
群２１と、凹面アキシコン２２と、第２の凸面のアキシ
コン２３と、第２のレンズ群２４とから構成されてい
る。位置決め手段２３１及び２４１は一方のアキシコン
２３と、第２のレンズ群２４の１つの素子とを軸方向に
移動させる。これにより、アキシコン２２，２３の相互
間隔を変化させて、リング形絞りがもっている性質を変
化させることが可能になるのみならず、照明される瞳の
直径、すなわち、コヒーレンス度σを変化させるズーム
効果も得られるのである。
【００２４】瞳中間面３の後には、約０．５ｍの長さを
有するガラス棒５に光を結合するために使用される第２
の対物レンズ４が配置されている。ガラス棒５の出力側
は、従来のＲＥＭＡ（レティクルマスキング）システム
の代わりにマスキングシステム５１を含む中間視野面で
ある。複雑なレンズ素子群を含むＲＥＭＡシステムに通
常要求される追加の中間視野面はもはや不要である。
有するガラス棒５に光を結合するために使用される第２
の対物レンズ４が配置されている。ガラス棒５の出力側
は、従来のＲＥＭＡ（レティクルマスキング）システム
の代わりにマスキングシステム５１を含む中間視野面で
ある。複雑なレンズ素子群を含むＲＥＭＡシステムに通
常要求される追加の中間視野面はもはや不要である。
【００２５】次の対物レンズ６はマスキングシステム５
１が配置されている中間視野面をレティクル７（マス
ク、リソグラフィ用パターン）上に結像するものであ
り、第１のレンズ群６１と、フィルタ又はストッパを位
置決めすることができる瞳中間面６２と、第２のレンズ
群及び第３のレンズ群６３及び６５と、それらのレンズ
群の間に配置され、大形の照明システム（長さ約３ｍ）
の水平設置とレティクル７の水平取り付けを可能にする
偏向ミラー６４とを含む。
１が配置されている中間視野面をレティクル７（マス
ク、リソグラフィ用パターン）上に結像するものであ
り、第１のレンズ群６１と、フィルタ又はストッパを位
置決めすることができる瞳中間面６２と、第２のレンズ
群及び第３のレンズ群６３及び６５と、それらのレンズ
群の間に配置され、大形の照明システム（長さ約３ｍ）
の水平設置とレティクル７の水平取り付けを可能にする
偏向ミラー６４とを含む。
【００２６】照明システムの全ての実施例に共通する素
子は対物レンズ２であり、その一実施例を図２ａに示
す。表１はこのレンズの数値を指定している。
子は対物レンズ２であり、その一実施例を図２ａに示
す。表１はこのレンズの数値を指定している。
【００２７】第１のレンズ群２１は面２１１，２１２；
２１５，２１６を有する２つの素子と、フィルタとして
実現することができる面２１３，２１４；２１７，２１
８を有する２つの平坦なプレートとを含む。
２１５，２１６を有する２つの素子と、フィルタとして
実現することができる面２１３，２１４；２１７，２１
８を有する２つの平坦なプレートとを含む。
【００２８】２つのアキシコン２２，２３は同じ円錐角
αを有しているので、図２ａに示すように、それら２つ
が接触するまで互いに向かってアキシコンを移動させる
ことができる。この位置にあるとき、アキシコンの円錐
面２２２，２３１は全く影響を及ぼさず、双方のアキシ
コンはそれらの第２の境界面２２１，２３２が湾曲して
いることから単純なレンズ素子を形成することになる。
アキシコン２２，２３を通るビーム経路はコリメートさ
れないため、このレンズ素子は対物レンズ２の修正に際
しては重要である。素子２４は軸方向に変位自在であ
り、そのため、この構造は従来の構成のズームレンズと
なっている。これで、瞳中間面３における瞳直径を可変
にして、すなわち、コヒーレンス係数σを好ましくは
０．３から０．８の範囲で可変にして、従来の照明を実
現できるのである。言うまでもなく、それは２つのアキ
シコン２２，２３の間隔を必要に応じて位置決め手段２
３１を使用して調整しようとする意図をもっている。
αを有しているので、図２ａに示すように、それら２つ
が接触するまで互いに向かってアキシコンを移動させる
ことができる。この位置にあるとき、アキシコンの円錐
面２２２，２３１は全く影響を及ぼさず、双方のアキシ
コンはそれらの第２の境界面２２１，２３２が湾曲して
いることから単純なレンズ素子を形成することになる。
アキシコン２２，２３を通るビーム経路はコリメートさ
れないため、このレンズ素子は対物レンズ２の修正に際
しては重要である。素子２４は軸方向に変位自在であ
り、そのため、この構造は従来の構成のズームレンズと
なっている。これで、瞳中間面３における瞳直径を可変
にして、すなわち、コヒーレンス係数σを好ましくは
０．３から０．８の範囲で可変にして、従来の照明を実
現できるのである。言うまでもなく、それは２つのアキ
シコン２２，２３の間隔を必要に応じて位置決め手段２
３１を使用して調整しようとする意図をもっている。
【００２９】このケースを図２ｂに示すが、図２ｂは他
のあらゆる点においては図２ａと全く一致している。第
２のレンズ群２４は面２４１，２４２をもつ単一の両凹
素子として実現されている。図２ａ，図２ｂには、シャ
ッタ１３と瞳中間面３も示されている。
のあらゆる点においては図２ａと全く一致している。第
２のレンズ群２４は面２４１，２４２をもつ単一の両凹
素子として実現されている。図２ａ，図２ｂには、シャ
ッタ１３と瞳中間面３も示されている。
【００３０】図３は、光の強さ曲線（Ｉ）をアキシコン
２３及び素子２４の異なる位置について瞳中間面３にお
けるｒ／ｒ0 の関数として示す。曲線Ａは図２ａに示し
た位置に関して得られた曲線であり、曲線Ｂは、図２ａ
の位置を起点として、素子２４をアキシコン２３に近接
するまで移動させた位置に関して得られたものである。
曲線Ｃは図２ｂに示すアキシコン２２，２３の位置に当
てはまる。距離ｄ２３（２２２−２３１）、すなわち、
アキシコン２２，２３の間隔は、中心に黒色の円板形を
含むリング形絞り照明の明瞭度を決定する。その円板形
は間隔ｄ２３が広がるにつれて大きくなる。間隔ｄ２４
（２４２−３）はズーム効果、すなわち、瞳中間面３に
おける照明点の全体直径を決定する。リング形絞り照明
はストッパを使用せずに発生されるので、その効率は高
い。アキシコン２２，２３が完全に一体になったときで
も、（小さな）黒色の軸上はん点は残る。これは、通
常、ランプ１と凹面鏡１２の構造に起因するものであ
る。この効果は焦点合わせシステムや位置決めシステム
などの補助システムを収納するためのスペースを形成す
るという理由によって計画的に意図されていた。必要に
応じて、対物レンズ２の前方で追加の固定アキシコンな
どの周知の手段を使用して、黒色はん点を除去すること
ができる。米国特許第５，３５７，３１２号を参照。
２３及び素子２４の異なる位置について瞳中間面３にお
けるｒ／ｒ0 の関数として示す。曲線Ａは図２ａに示し
た位置に関して得られた曲線であり、曲線Ｂは、図２ａ
の位置を起点として、素子２４をアキシコン２３に近接
するまで移動させた位置に関して得られたものである。
曲線Ｃは図２ｂに示すアキシコン２２，２３の位置に当
てはまる。距離ｄ２３（２２２−２３１）、すなわち、
アキシコン２２，２３の間隔は、中心に黒色の円板形を
含むリング形絞り照明の明瞭度を決定する。その円板形
は間隔ｄ２３が広がるにつれて大きくなる。間隔ｄ２４
（２４２−３）はズーム効果、すなわち、瞳中間面３に
おける照明点の全体直径を決定する。リング形絞り照明
はストッパを使用せずに発生されるので、その効率は高
い。アキシコン２２，２３が完全に一体になったときで
も、（小さな）黒色の軸上はん点は残る。これは、通
常、ランプ１と凹面鏡１２の構造に起因するものであ
る。この効果は焦点合わせシステムや位置決めシステム
などの補助システムを収納するためのスペースを形成す
るという理由によって計画的に意図されていた。必要に
応じて、対物レンズ２の前方で追加の固定アキシコンな
どの周知の手段を使用して、黒色はん点を除去すること
ができる。米国特許第５，３５７，３１２号を参照。
【００３１】瞳中間面３又は照明システム内のそれと同
等の面に多重穴開口を挿入すれば、多極照明（対称傾斜
照明）が得られる。この開口は、たとえば、リング光束
からの４本の光束のみを透過する。アキシコン２２，２
３を別の形状にすることにより、特殊な照明構成を形成
可能である。１例を挙げると、四極照明の場合には、ア
キシコンを底面が正方形の角錐形とすることができる。
等の面に多重穴開口を挿入すれば、多極照明（対称傾斜
照明）が得られる。この開口は、たとえば、リング光束
からの４本の光束のみを透過する。アキシコン２２，２
３を別の形状にすることにより、特殊な照明構成を形成
可能である。１例を挙げると、四極照明の場合には、ア
キシコンを底面が正方形の角錐形とすることができる。
【００３２】本発明による照明システムのさらに別の変
形例を図４，図５に示す。図１と同じ素子は同じ図中符
号で指示されている。図４ａは、図１のガラス棒５の代
わりにフライアイインテグレータ５０を使用した実施例
を示す。これは、同様に構造の長さを縮小する代替例で
ある。ところが、この場合、先に説明したＲＥＭＡシス
テムというオプションを実現できない。対物レンズ６
は、偏向ミラー６４を中間に配置した２つのレンズ群６
６及び６５から構成されている（光軸が直線である場合
の概略図）。
形例を図４，図５に示す。図１と同じ素子は同じ図中符
号で指示されている。図４ａは、図１のガラス棒５の代
わりにフライアイインテグレータ５０を使用した実施例
を示す。これは、同様に構造の長さを縮小する代替例で
ある。ところが、この場合、先に説明したＲＥＭＡシス
テムというオプションを実現できない。対物レンズ６
は、偏向ミラー６４を中間に配置した２つのレンズ群６
６及び６５から構成されている（光軸が直線である場合
の概略図）。
【００３３】図４ａと比較してみると、図４ｂは図１に
含まれていたガラス棒５と同じ種類の追加のガラス棒１
５を示し、このガラス棒はシャッタ１３と、ズーム−ア
キシコンレンズ２との間に配置されている。これによ
り、フライアイインテグレータ５０における瞳中間面の
照明をさらに均質にすることができる。ここでは、ズー
ム−アキシコンレンズ２はより多くのレンズ素子を含ん
でおり、そのため、長さは増している。
含まれていたガラス棒５と同じ種類の追加のガラス棒１
５を示し、このガラス棒はシャッタ１３と、ズーム−ア
キシコンレンズ２との間に配置されている。これによ
り、フライアイインテグレータ５０における瞳中間面の
照明をさらに均質にすることができる。ここでは、ズー
ム−アキシコンレンズ２はより多くのレンズ素子を含ん
でおり、そのため、長さは増している。
【００３４】図５ｃは、図１に従ってはいるが、図４ｂ
の追加のガラス棒１５と、より長いズーム−アキシコン
レンズ２とを含む構成を示す。図５ｄは、本発明による
照明システムの変形例を示しており、この場合には光源
としてレーザービーム１０を使用する。これは深いＵＶ
範囲の波長を発生するエキシマレーザービームであるの
が好ましい。レーザービーム１０の形状は典型的には細
い矩形である。たとえば、ドイツ特許第４１２４３１１
Ａ１号に記載されているようなビーム整形装置１４を使
用することにより、レーザービーム１０をより好都合
な、典型的には正方形である形状にできると共に、コヒ
ーレンスを減少できる。シャッタ１３の後には変形ズー
ム−アキシコンレンズ２′が続いている。この場合、レ
ンズ２′はビーム拡張用テレスコープとして実現されて
いる。コヒーレンスをより一層減少させるための二次光
源として使用される拡散円板又は屈折素子８の後には、
図４ａ及び図４ｂに示す通り、適切に適応させたフライ
アイインテグレータ５０及び対物レンズ６と、レティク
ル７が続いている。言うまでもなく、図１及び図５ｃに
従ってレーザー光源をガラス棒と組み合わせることも可
能である。
の追加のガラス棒１５と、より長いズーム−アキシコン
レンズ２とを含む構成を示す。図５ｄは、本発明による
照明システムの変形例を示しており、この場合には光源
としてレーザービーム１０を使用する。これは深いＵＶ
範囲の波長を発生するエキシマレーザービームであるの
が好ましい。レーザービーム１０の形状は典型的には細
い矩形である。たとえば、ドイツ特許第４１２４３１１
Ａ１号に記載されているようなビーム整形装置１４を使
用することにより、レーザービーム１０をより好都合
な、典型的には正方形である形状にできると共に、コヒ
ーレンスを減少できる。シャッタ１３の後には変形ズー
ム−アキシコンレンズ２′が続いている。この場合、レ
ンズ２′はビーム拡張用テレスコープとして実現されて
いる。コヒーレンスをより一層減少させるための二次光
源として使用される拡散円板又は屈折素子８の後には、
図４ａ及び図４ｂに示す通り、適切に適応させたフライ
アイインテグレータ５０及び対物レンズ６と、レティク
ル７が続いている。言うまでもなく、図１及び図５ｃに
従ってレーザー光源をガラス棒と組み合わせることも可
能である。
【００３５】図６は、図２ａと同様に、本発明による照
明システムに設けられるズーム−アキシコンレンズの別
の実施例の断面図を示す。このレンズは二次光源を表わ
すシャッタの平面１３０と瞳中間面３０との間に位置し
ており、第１のレンズ群２１０と、一対のアキシコン２
２０，２３０と、ズーム素子２４０とを含むので、図２
ａに対応する構成である。ただし、第１のレンズ群２１
０は、図示した調整位置にあるときには前方に位置する
素子の面２１１３に完全に当接している面２１２１，２
１２０を有する第２のズーム素子を形成する。実現可能
であり且つ光学的に関連している限りにおいて、面２１
１３，２１２１は同一の曲率半径を与えられている。加
えて、２つの関連レンズ素子は屈折率ｎをもつ同じガラ
スから形成されている。従って、図示した調整位置で
は、面２１１３，２１２１と、アキシコン２２０，２３
０の円錐面２２２０，２３１０とは光学的パワーをもた
ない。この調整位置は、コヒーレンス係数σの小さい従
来通りの照明、すなわち、瞳中間面３０の照明領域が狭
い照明に適している。リング形絞り照明は、図２ｂに示
すようにアキシコン２２０，２３０を逆方向に移動させ
ることによって行われる。
明システムに設けられるズーム−アキシコンレンズの別
の実施例の断面図を示す。このレンズは二次光源を表わ
すシャッタの平面１３０と瞳中間面３０との間に位置し
ており、第１のレンズ群２１０と、一対のアキシコン２
２０，２３０と、ズーム素子２４０とを含むので、図２
ａに対応する構成である。ただし、第１のレンズ群２１
０は、図示した調整位置にあるときには前方に位置する
素子の面２１１３に完全に当接している面２１２１，２
１２０を有する第２のズーム素子を形成する。実現可能
であり且つ光学的に関連している限りにおいて、面２１
１３，２１２１は同一の曲率半径を与えられている。加
えて、２つの関連レンズ素子は屈折率ｎをもつ同じガラ
スから形成されている。従って、図示した調整位置で
は、面２１１３，２１２１と、アキシコン２２０，２３
０の円錐面２２２０，２３１０とは光学的パワーをもた
ない。この調整位置は、コヒーレンス係数σの小さい従
来通りの照明、すなわち、瞳中間面３０の照明領域が狭
い照明に適している。リング形絞り照明は、図２ｂに示
すようにアキシコン２２０，２３０を逆方向に移動させ
ることによって行われる。
【００３６】図７は、図６と同じ実施例についてコヒー
レンス係数σを最大にしたときの調整位置を示す。この
場合、ズーム素子２４０はアキシコン２３０に達するま
で右へ移動されており、同時に面２１２１，２１２０を
有する第２のズーム素子はレンズ素子面２１１３から離
れて、第１のレンズ群２１０の最終素子の面２１５０の
付近まで移動している。
レンス係数σを最大にしたときの調整位置を示す。この
場合、ズーム素子２４０はアキシコン２３０に達するま
で右へ移動されており、同時に面２１２１，２１２０を
有する第２のズーム素子はレンズ素子面２１１３から離
れて、第１のレンズ群２１０の最終素子の面２１５０の
付近まで移動している。
【００３７】表２は、図６及び図７に示す対物レンズの
中に組み込まれている全ての素子について半径、間隔及
びガラスの種類を指定している。平坦なプレート２１７
０，２１８０はフィルタ素子として設けられている。
中に組み込まれている全ての素子について半径、間隔及
びガラスの種類を指定している。平坦なプレート２１７
０，２１８０はフィルタ素子として設けられている。
【００３８】この実施例は、主に、第１の素子の第２の
面２１１１の湾曲を強くした結果、周辺光束がより密に
なるという点で図２ａ，図２ｂの実施例とは異なってい
る。
面２１１１の湾曲を強くした結果、周辺光束がより密に
なるという点で図２ａ，図２ｂの実施例とは異なってい
る。
【００３９】幅広照明モードにあるとき、第２の素子２
１１２，２１１３と第３の素子２１２１，２１２０との
間隔ｄ210をできる限り大きくとる。この間隔ｄ210は、
第２の素子２１１２，２１１３の正の屈折力とあいまっ
て、領域の縁で発生する光束を照明領域３０の縁に向か
って移動させ、その結果、この領域における照明強さを
さらに増加させる。加えて、領域ゾーン光束の移動は照
明領域３０の中心の照度を向上させる。小さな角度とは
光入射側１３０に光の強さは存在していない（光軸上の
電極と、放物面鏡とを有する放電灯による照明）ので、
図２ａ，図２ｂの４素子基準システムは領域３０を最小
限の程度にしか照明しない。
１１２，２１１３と第３の素子２１２１，２１２０との
間隔ｄ210をできる限り大きくとる。この間隔ｄ210は、
第２の素子２１１２，２１１３の正の屈折力とあいまっ
て、領域の縁で発生する光束を照明領域３０の縁に向か
って移動させ、その結果、この領域における照明強さを
さらに増加させる。加えて、領域ゾーン光束の移動は照
明領域３０の中心の照度を向上させる。小さな角度とは
光入射側１３０に光の強さは存在していない（光軸上の
電極と、放物面鏡とを有する放電灯による照明）ので、
図２ａ，図２ｂの４素子基準システムは領域３０を最小
限の程度にしか照明しない。
【００４０】アキシコン効果によって、リング形絞り照
明が得られる。リングの幅は可変焦点距離調整によって
あらかじめ確定されている。リングの位置は、アキシコ
ン素子２３０を移動させることにより、この調整とは無
関係に調整される。
明が得られる。リングの幅は可変焦点距離調整によって
あらかじめ確定されている。リングの位置は、アキシコ
ン素子２３０を移動させることにより、この調整とは無
関係に調整される。
【００４１】最大のアキシコン効果をリング幅を最小に
する可変焦点距離調整と組み合わせれば、図８に示す照
明強さ曲線Ｃが得られる。曲線Ｂは図７による調整位置
に当てはまり、曲線Ａは図６による調整位置に当てはま
る。図３と比較すると、曲線Ｂは中心と周辺部の照度が
向上したことを示している。
する可変焦点距離調整と組み合わせれば、図８に示す照
明強さ曲線Ｃが得られる。曲線Ｂは図７による調整位置
に当てはまり、曲線Ａは図６による調整位置に当てはま
る。図３と比較すると、曲線Ｂは中心と周辺部の照度が
向上したことを示している。
【００４２】提示した変形例は典型的な実施例を選抜し
て挙げただけのものである。本発明の用途は投影マイク
ロリソグラフィには限定されない。たとえば、本発明の
より単純な変形例は顕微鏡の可変照明システム又はパタ
ーン認識装置の照明システムとしても適している。 表１ 波長が３６０．００ｎｍのとき 図中符号 半径 厚さ ガラスの種類 １３ 平坦 １０．２０ ２１１ −１９９．５ ８７．４０ 水晶 ２１２ −９２．４ ４５．２０ ２１３ 平坦 ４．３５ ２１４ 平坦 ４６．５４ ２１５ ３９３．８ ２９．００ ＦＫ５ ２１６ −３０２．９ ２．１５ ２１７ 平坦 ５．００ ＦＫ５ ２１８ 平坦 ２．１５ ２２１ １３５．３ ８．００ ＦＫ５ ２２２ 円錐 ０．００ 可変 ２３１ 円錐 ４２．００ ＦＫ５ ２３２ ７３９．１ ２６．５３ ２４１ −１８３．０ ９．４０ ＦＫ５ ２４２ １７０．３ ２６．３８ 可変 ３ 平坦 円錐角α：２２２及び２３１については６３度 表２ 図中符号 半径 厚さ ガラスの種類 １３０ 平坦 ３５．０ ２１１０ −４８．０ ２４．３ 水晶 ２１１１ −４０．１ ０．６ ２１１２ −９４．４ １４．６ ＦＫ５（Schott） ２１１３ −５６．６ 0.2-130.5（ｄ210） ２１２１ −５６．６ ３７．４ ＦＫ５ ２１２０ −１０１．５ 130.4-0.2 ２１５０ ５７８．８ ２１．８ ＦＫ５ ２１６０ −２５４．８ ２．１ ２１７０ 平坦 ２．２ ２１８０ 平坦 ２．１ ２２１０ １５４ ８．０ ＦＫ５ ２２２０ 円錐 可変 ２３１０ 円錐 ４６．０ ＦＫ５ ２３２０ −２５１２ 143.1-0.2 ２４１０ −２５１２ ９．１ ＦＫ５ ２４２０ １２８．６ 23.1-166（ｄ240） ３０ 平坦 円錐角α：２２２０及び２１３０については６２度
て挙げただけのものである。本発明の用途は投影マイク
ロリソグラフィには限定されない。たとえば、本発明の
より単純な変形例は顕微鏡の可変照明システム又はパタ
ーン認識装置の照明システムとしても適している。 表１ 波長が３６０．００ｎｍのとき 図中符号 半径 厚さ ガラスの種類 １３ 平坦 １０．２０ ２１１ −１９９．５ ８７．４０ 水晶 ２１２ −９２．４ ４５．２０ ２１３ 平坦 ４．３５ ２１４ 平坦 ４６．５４ ２１５ ３９３．８ ２９．００ ＦＫ５ ２１６ −３０２．９ ２．１５ ２１７ 平坦 ５．００ ＦＫ５ ２１８ 平坦 ２．１５ ２２１ １３５．３ ８．００ ＦＫ５ ２２２ 円錐 ０．００ 可変 ２３１ 円錐 ４２．００ ＦＫ５ ２３２ ７３９．１ ２６．５３ ２４１ −１８３．０ ９．４０ ＦＫ５ ２４２ １７０．３ ２６．３８ 可変 ３ 平坦 円錐角α：２２２及び２３１については６３度 表２ 図中符号 半径 厚さ ガラスの種類 １３０ 平坦 ３５．０ ２１１０ −４８．０ ２４．３ 水晶 ２１１１ −４０．１ ０．６ ２１１２ −９４．４ １４．６ ＦＫ５（Schott） ２１１３ −５６．６ 0.2-130.5（ｄ210） ２１２１ −５６．６ ３７．４ ＦＫ５ ２１２０ −１０１．５ 130.4-0.2 ２１５０ ５７８．８ ２１．８ ＦＫ５ ２１６０ −２５４．８ ２．１ ２１７０ 平坦 ２．２ ２１８０ 平坦 ２．１ ２２１０ １５４ ８．０ ＦＫ５ ２２２０ 円錐 可変 ２３１０ 円錐 ４６．０ ＦＫ５ ２３２０ −２５１２ 143.1-0.2 ２４１０ −２５１２ ９．１ ＦＫ５ ２４２０ １２８．６ 23.1-166（ｄ240） ３０ 平坦 円錐角α：２２２０及び２１３０については６２度
【図１】 本発明による照明システムの好ましい一実施
例を示す概略図。
例を示す概略図。
【図２】 図１に含まれるズーム−アキシコンレンズ
の、アキシコンの間隔をゼロにした場合の断面図（ａ）
と、アキシコンを離間させた場合を示す図（ｂ）。
の、アキシコンの間隔をゼロにした場合の断面図（ａ）
と、アキシコンを離間させた場合を示す図（ｂ）。
【図３】 図２ａ及び図２ｂによる構成の異なるズーム
及びアキシコンの位置について強さと、瞳中間面におけ
る半径との関係を示す図。
及びアキシコンの位置について強さと、瞳中間面におけ
る半径との関係を示す図。
【図４】 他の一実施例を示す概略図。
【図５】 さらに他の一実施例を示す概略図。
【図６】 本発明による照明システムの中に含まれるズ
ーム−アキシコンレンズの一実施例の、アキシコンの間
隔をゼロまで縮小し且つズーム素子を最小の照度を得る
ための位置に置いた場合を示す断面図。
ーム−アキシコンレンズの一実施例の、アキシコンの間
隔をゼロまで縮小し且つズーム素子を最小の照度を得る
ための位置に置いた場合を示す断面図。
【図７】 図６と同じではあるが、ズーム素子が最大照
度を得るための位置にある場合を示す図。
度を得るための位置にある場合を示す図。
【図８】 図６及び図７による構成の異なるズーム及び
アキシコンの位置について強さと、瞳中間面における半
径との関係を示す図。
アキシコンの位置について強さと、瞳中間面における半
径との関係を示す図。
１…ランプ、２…対物レンズ、３…瞳中間面、５…ガラ
ス棒、１０…レーザービーム、１２…楕円面鏡、１３…
シャッタ、２１…第１のレンズ群、２２…凹面アキシコ
ン、２３…凸面アキシコン、２４…第２のレンズ群、３
０…瞳中間面、５１…マスキングシステム、１２１…焦
点、２１０…第１のレンズ群、２２０，２３０…アキシ
コン、２３１，２４１…位置決め手段、２４０…ズーム
素子。
ス棒、１０…レーザービーム、１２…楕円面鏡、１３…
シャッタ、２１…第１のレンズ群、２２…凹面アキシコ
ン、２３…凸面アキシコン、２４…第２のレンズ群、３
０…瞳中間面、５１…マスキングシステム、１２１…焦
点、２１０…第１のレンズ群、２２０，２３０…アキシ
コン、２３１，２４１…位置決め手段、２４０…ズーム
素子。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０３Ｆ 7/20
Claims (17)
- 【請求項１】 ２つのアキシコン（２２，２３）を有す
る光学系、特にマイクロリソグラフィ用投影露光システ
ムの照明システムにおいて、コヒーレンス度σを変化さ
せズームレンズ（２）が設けられ、前記２つのアキシコ
ン（２２，２３）がこのズームレンズ（２）内に組込ま
れ、かつそのアキシコンの間隔が調整自在であることを
特徴とする照明システム。 - 【請求項２】 アキシコン（２２，２３）は同じ頂角
（α）を有することを特徴とする請求項１記載の照明シ
ステム。 - 【請求項３】 アキシコン（２２，２３）が接触するま
でアキシコンの間隔（ｄ２３）を縮小できることを特徴
とする請求項１又は２記載の照明システム。 - 【請求項４】 アキシコン（２２，２３）は円錐形であ
ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
の照明システム。 - 【請求項５】 アキシコン（２２，２３）は角錐形であ
ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
の照明システム。 - 【請求項６】 アキシコン（２２，２３）のうち少なく
とも一方のアキシコンの第２の境界面（２２１，２３
２）は湾曲していることを特徴とする請求項１ないし５
のいずれかに記載の照明システム。 - 【請求項７】 アキシコン（２２，２３）が拡散又は集
光ビームの中に配置されていることを特徴とする請求項
１ないし６のいずれかに記載の照明システム。 - 【請求項８】 ２つのアキシコン（２２，２３）の間隔
（ｄ２３）又は少なくとも１つのズーム素子（２４）の
位置を変化させることにより、従来通りの照明と、幾何
学的形状が様々に異なるリング形絞り照明又は多極照明
の双方を連続的に調整できることを特徴とする請求項１
ないし７のいずれかに記載の照明システム。 - 【請求項９】 照明システムは光インテグレータとして
ガラス棒（５）を含むことを特徴とする請求項１ないし
８のいずれかに記載の照明システム。 - 【請求項１０】 ガラス棒（５）の出力端面にマスキン
グシステム（５１）が配置されていることを特徴とする
請求項９記載の照明システム。 - 【請求項１１】 開口（１３）はランプミラー（１２）
の焦点（１２１）の外側に配置されて、二次光源を構成
することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに
記載の照明システム。 - 【請求項１２】 光インテグレータ（５）の出力面の前
に全てのビーム整形手段が配置されていることを特徴と
する請求項１ないし１１のいずれかに記載の照明システ
ム。 - 【請求項１３】 調整手順はプログラム制御されてお
り、コンピュータにより実行されることを特徴とする請
求項１ないし１２のいずれかに記載の照明システム。 - 【請求項１４】 ズームレンズの２つの素子（２１２
１，２１２０；２４０）は変位自在であることを特徴と
する請求項１ないし１３のいずれかに記載の照明システ
ム。 - 【請求項１５】 一方の変位自在の素子（２１２１，２
１２０）は固定素子（２１１２，２１１３）の隣接する
面（２１１３）とほぼ等しい半径をもつ面（２１２１）
を有することと、双方の面（２１１３，２１２１）は接
触するまで互いに到達するまで移動できることを特徴と
する請求項１４記載の照明システム。 - 【請求項１６】 変位自在の素子（２１２１；２１２
０）と固定素子（２１１２，２１１３）は同じ屈折率を
もつガラスから形成されていることを特徴とする請求項
１５記載の照明システム。 - 【請求項１７】 コヒーレンス度（σ）が小さい場合、
２つの変位自在の素子（２１２１，２１２０；２４０）
は２つのアキシコン（２２０，２３０）からは遠く離間
して位置しており、コヒーレンス度（σ）が大きい場合
にはアキシコンに近接して位置していることを特徴とす
る請求項１４ないし１６のいずれかに記載の照明システ
ム。
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| DE4441947A DE4441947A1 (de) | 1994-06-17 | 1994-11-25 | Beleuchtungseinrichtung |
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