JPH09213628A - デバイス製造方法および光リソグラフィシステム - Google Patents
デバイス製造方法および光リソグラフィシステムInfo
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- JPH09213628A JPH09213628A JP9003816A JP381697A JPH09213628A JP H09213628 A JPH09213628 A JP H09213628A JP 9003816 A JP9003816 A JP 9003816A JP 381697 A JP381697 A JP 381697A JP H09213628 A JPH09213628 A JP H09213628A
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- Japan
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- pulse
- secondary pulses
- reflector
- pulses
- lithography system
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-
- G—PHYSICS
- 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
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
- G03F7/70583—Speckle reduction, e.g. coherence control or amplitude/wavefront splitting
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70241—Optical aspects of refractive lens systems, i.e. comprising only refractive elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光リソグラフィ工程において、露光源の平均
パワー出力に影響を与えることなく、ＤＵＶ線の露光に
よって引き起こされる光部品へのレーザ誘導損傷のレー
トを低下させる。 【解決手段】 パルスＤＵＶ源１１０からの一次パルス
は、Ｎ（≧２）個の二次パルスへと分割される。二次パ
ルスの強度は一次パルスの強度の約１／Ｎである。Ｎ個
の二次パルスは、各二次パルスのパルスエネルギーの大
部分が相互に分離されるように時間的に遅延され、その
結果、各一次パルスごとに、より低いピーク強度のＮ個
のパルスの列が得られる。その後、これらの二次パルス
は、半導体ウェハ上にマスクパターンの像を形成するた
めのリソグラフィシステムの一連の光部品に適切に通さ
れる。各パルスのピーク強度をＮ分の１に縮小すること
によって、光部品へのレーザ誘導損傷のレートは約Ｎ分
の１に低下する。
パワー出力に影響を与えることなく、ＤＵＶ線の露光に
よって引き起こされる光部品へのレーザ誘導損傷のレー
トを低下させる。 【解決手段】 パルスＤＵＶ源１１０からの一次パルス
は、Ｎ（≧２）個の二次パルスへと分割される。二次パ
ルスの強度は一次パルスの強度の約１／Ｎである。Ｎ個
の二次パルスは、各二次パルスのパルスエネルギーの大
部分が相互に分離されるように時間的に遅延され、その
結果、各一次パルスごとに、より低いピーク強度のＮ個
のパルスの列が得られる。その後、これらの二次パルス
は、半導体ウェハ上にマスクパターンの像を形成するた
めのリソグラフィシステムの一連の光部品に適切に通さ
れる。各パルスのピーク強度をＮ分の１に縮小すること
によって、光部品へのレーザ誘導損傷のレートは約Ｎ分
の１に低下する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光リソグラフィを
用いたデバイスの製造に関し、特に、深紫外線（ＤＵ
Ｖ）で長時間露光することによって引き起こされる光部
品に対する損傷を減らすことに関する。
用いたデバイスの製造に関し、特に、深紫外線（ＤＵ
Ｖ）で長時間露光することによって引き起こされる光部
品に対する損傷を減らすことに関する。
【０００２】
【従来の技術】デバイス製造において、ステッパやスキ
ャナを用いた投影プリンティングのような光リソグラフ
ィは、所望のパターンをマスクから半導体ウェハの表面
上に転写する技術である。このような技術は、光学系を
通じてパターンを像を形成するために露光源を用いる。
パターンは、電子デバイスのさまざまな部分を構成する
回路構造に対応する。デバイスのさらなる微細化への要
求に応じて、より小さい解像度を達成するために、より
短い波長の露光源を用いることが促進されている。例え
ば、ＤＵＶ領域（２４８ｎｍ以下）で動作する投影プリ
ンタにより、約０．２５μｍの線幅の像形成が可能とな
っている。しかし、ＤＵＶ線は、少なくとも商業的応用
に要求される強度レベルでは、その投影プリンタ内の光
部品の損傷を引き起こす。
ャナを用いた投影プリンティングのような光リソグラフ
ィは、所望のパターンをマスクから半導体ウェハの表面
上に転写する技術である。このような技術は、光学系を
通じてパターンを像を形成するために露光源を用いる。
パターンは、電子デバイスのさまざまな部分を構成する
回路構造に対応する。デバイスのさらなる微細化への要
求に応じて、より小さい解像度を達成するために、より
短い波長の露光源を用いることが促進されている。例え
ば、ＤＵＶ領域（２４８ｎｍ以下）で動作する投影プリ
ンタにより、約０．２５μｍの線幅の像形成が可能とな
っている。しかし、ＤＵＶ線は、少なくとも商業的応用
に要求される強度レベルでは、その投影プリンタ内の光
部品の損傷を引き起こす。
【０００３】従来のＤＵＶ投影プリンタでは、光学系は
ほとんどあるいはすべて透過性部品からなる。ＤＵＶ線
を透過する高精度光学のためのいくつかの材料のうちの
１つに融解石英（合成石英）がある（Rothschild et a
l., "Excimer Laser Projection Lithography: Optical
Considerations", Microelectronic Engineering, Vo
l.9, p.27-29 (1989)参照）。これは、ＤＵＶプリンタ
用の光部品の製造の際に用いられる良好な材料となって
いる。所望の解像度（すなわち、露光源の波長と同程度
の解像度）を達成するため、光学系の回折は制限され
る。回折制限系では、正味の波面収差を小さくするため
に、レンズの仕様は非常に厳しく回折制限され、系全体
でバランスをとられる。例えば、代表的な光学系の平均
二乗根（ＲＭＳ）波面誤差は、露光源の波長の約１／１
０である。それぞれの光部品にはさらに厳しい条件が課
されているため、それらの光部品のふるまいを変える現
象に対して非常に敏感である。
ほとんどあるいはすべて透過性部品からなる。ＤＵＶ線
を透過する高精度光学のためのいくつかの材料のうちの
１つに融解石英（合成石英）がある（Rothschild et a
l., "Excimer Laser Projection Lithography: Optical
Considerations", Microelectronic Engineering, Vo
l.9, p.27-29 (1989)参照）。これは、ＤＵＶプリンタ
用の光部品の製造の際に用いられる良好な材料となって
いる。所望の解像度（すなわち、露光源の波長と同程度
の解像度）を達成するため、光学系の回折は制限され
る。回折制限系では、正味の波面収差を小さくするため
に、レンズの仕様は非常に厳しく回折制限され、系全体
でバランスをとられる。例えば、代表的な光学系の平均
二乗根（ＲＭＳ）波面誤差は、露光源の波長の約１／１
０である。それぞれの光部品にはさらに厳しい条件が課
されているため、それらの光部品のふるまいを変える現
象に対して非常に敏感である。
【０００４】ＤＵＶ投影プリンタで用いられることの多
い露光源は、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）およびＡｒＦ（１９
３ｎｍ）のようなエキシマレーザである。これは、エキ
シマレーザは、製造スループット要求を満たすのに必要
な十分なパワー出力（約２〜２０Ｗ）を発生することが
できることによる。さらに、エキシマレーザのパワー出
力は比較的安定であり、これはドーズ量制御にとって重
要である。例えば、代表的なエキシマレーザの出力振幅
のゆらぎは約３％以下である。
い露光源は、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）およびＡｒＦ（１９
３ｎｍ）のようなエキシマレーザである。これは、エキ
シマレーザは、製造スループット要求を満たすのに必要
な十分なパワー出力（約２〜２０Ｗ）を発生することが
できることによる。さらに、エキシマレーザのパワー出
力は比較的安定であり、これはドーズ量制御にとって重
要である。例えば、代表的なエキシマレーザの出力振幅
のゆらぎは約３％以下である。
【０００５】エキシマレーザのパワー出力は短パルスに
よって発生される。「短パルス」とは、周波数Ｆの各パ
ルスの間の時間ギャップ（１／Ｆ）よりもずっと短いパ
ルス幅（τ）を有するパルスである。周知のように、エ
キシマパルスの形状は使用されるエキシマレーザのタイ
プによって変わるため、エキシマパルスのパルス幅を明
確に定義することは難しい。便宜上ここでは、パルス幅
は、パルスのエネルギーが例えば減衰器やシリコンフォ
トダイオードによって検出可能になったときに始まり、
パルスエネルギーの９９％が検出されたときに終わると
する。現在の市販のエキシマレーザの場合、パルス幅は
約１０〜３０ｎｓｅｃであり、Ｆは約２００〜５００Ｈ
ｚである。
よって発生される。「短パルス」とは、周波数Ｆの各パ
ルスの間の時間ギャップ（１／Ｆ）よりもずっと短いパ
ルス幅（τ）を有するパルスである。周知のように、エ
キシマパルスの形状は使用されるエキシマレーザのタイ
プによって変わるため、エキシマパルスのパルス幅を明
確に定義することは難しい。便宜上ここでは、パルス幅
は、パルスのエネルギーが例えば減衰器やシリコンフォ
トダイオードによって検出可能になったときに始まり、
パルスエネルギーの９９％が検出されたときに終わると
する。現在の市販のエキシマレーザの場合、パルス幅は
約１０〜３０ｎｓｅｃであり、Ｆは約２００〜５００Ｈ
ｚである。
【０００６】エキシマレーザからの各出力パルス（ショ
ット）は一般に約１０〜５０ｍＪである。これまでの研
究によれば、融解石英は、２４８ｎｍ以下の波長でこの
ような強度レベルで露光すると、レーザ誘導損傷として
知られる現象が起こる（Rothschild et al., "Excimer
Laser Projection Lithography: Optical Consideratio
ns", Microelectronic Engineering, Vol.9, p.27-29
(1989)参照）。融解石英におけるレーザ誘導損傷の主要
な態様は、色中心形成および光収縮である。Ｅ’色中心
の形成により、露光源の波長における光吸収が増大す
る。光収縮はレンズの寸法を変え、収縮した領域におけ
る屈折率を増大させることにより、（１）パルスが透過
するときのレンズの波面の性質の瞬間的な変化、（２）
レンズの波面あるいは全体的な透過効率の累積的変化、
および、（３）大部分のパワーの吸収によるレンズ波面
の熱劣化、のような波面収差を引き起こす。このよう
に、レーザ誘導損傷は光学系の特性に悪影響を与え、投
影プリンタの性能を劣化させる。
ット）は一般に約１０〜５０ｍＪである。これまでの研
究によれば、融解石英は、２４８ｎｍ以下の波長でこの
ような強度レベルで露光すると、レーザ誘導損傷として
知られる現象が起こる（Rothschild et al., "Excimer
Laser Projection Lithography: Optical Consideratio
ns", Microelectronic Engineering, Vol.9, p.27-29
(1989)参照）。融解石英におけるレーザ誘導損傷の主要
な態様は、色中心形成および光収縮である。Ｅ’色中心
の形成により、露光源の波長における光吸収が増大す
る。光収縮はレンズの寸法を変え、収縮した領域におけ
る屈折率を増大させることにより、（１）パルスが透過
するときのレンズの波面の性質の瞬間的な変化、（２）
レンズの波面あるいは全体的な透過効率の累積的変化、
および、（３）大部分のパワーの吸収によるレンズ波面
の熱劣化、のような波面収差を引き起こす。このよう
に、レーザ誘導損傷は光学系の特性に悪影響を与え、投
影プリンタの性能を劣化させる。
【０００７】損傷を引き起こす初期メカニズムは、瞬間
的に非常に高い強度レベルによって活性化された材料内
の多光子相互作用であるということが分かっている。多
光子吸収によるレーザ誘導損傷のレートは、実際に使用
される強度範囲内のパルス強度の２乗に依存することが
多い。さらに、光学系へのレーザ誘導損傷は、露光源の
波長が短くなるとさらにひどくなる。その理由は、融解
石英は短波長ほど吸収性であるからである。例えば、Ａ
ｒＦレーザの１９３ｎｍでのレーザ誘導損傷のレート
は、ＫｒＦレーザの２４８ｎｍでのものよりずっと高い
（Rothschild etal., "Excimer Laser Projection Lith
ography: Optical Considerations", Microelectronic
Engineering, Vol.9, p.27-29 (1989)参照）。
的に非常に高い強度レベルによって活性化された材料内
の多光子相互作用であるということが分かっている。多
光子吸収によるレーザ誘導損傷のレートは、実際に使用
される強度範囲内のパルス強度の２乗に依存することが
多い。さらに、光学系へのレーザ誘導損傷は、露光源の
波長が短くなるとさらにひどくなる。その理由は、融解
石英は短波長ほど吸収性であるからである。例えば、Ａ
ｒＦレーザの１９３ｎｍでのレーザ誘導損傷のレート
は、ＫｒＦレーザの２４８ｎｍでのものよりずっと高い
（Rothschild etal., "Excimer Laser Projection Lith
ography: Optical Considerations", Microelectronic
Engineering, Vol.9, p.27-29 (1989)参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来のスキャナおよび
ステッパでは、パワー減衰のある投影レンズは、ウェハ
付近にいくつかの部品を有することがある。これらの部
品は、各パルスからのエネルギーの最も高い強度にさら
されるため、レーザ誘導損傷を最も受けやすい。さら
に、投影レンズは、システムの重要で高価な部品のうち
の１つである。上記のことから、ＤＵＶエネルギーパル
ス（特に、短い波長や、高いドーズ量を必要とするフォ
トレジストや、レンズの寿命を長くすることが所望され
る場合）の露光によって引き起こされる投影プリンタの
光学系への損傷、特に、光学系の投影レンズへの損傷の
レートを低下させることが所望される。
ステッパでは、パワー減衰のある投影レンズは、ウェハ
付近にいくつかの部品を有することがある。これらの部
品は、各パルスからのエネルギーの最も高い強度にさら
されるため、レーザ誘導損傷を最も受けやすい。さら
に、投影レンズは、システムの重要で高価な部品のうち
の１つである。上記のことから、ＤＵＶエネルギーパル
ス（特に、短い波長や、高いドーズ量を必要とするフォ
トレジストや、レンズの寿命を長くすることが所望され
る場合）の露光によって引き起こされる投影プリンタの
光学系への損傷、特に、光学系の投影レンズへの損傷の
レートを低下させることが所望される。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＤＵＶ線の露
光によって引き起こされる光部品へのレーザ誘導損傷の
レートを低下させる製造装置のためのＤＵＶリソグラフ
ィのシステムおよびプロセスに関する。本発明の一実施
例によれば、レーザ誘導損傷のレートの低下は、露光源
の平均パワー出力に影響を与えることなく、各パルスの
ピーク強度を低下させることによって達成される。パル
スＤＵＶ源からのそれぞれの一次出力パルスは、少なく
ともＮ個の二次パルス（Ｎは２以上）を含む複数の二次
パルスへと分割される。さらに、二次パルスの強度は、
一次出力パルスの強度の約１／Ｎである。Ｎ個の二次パ
ルスは、各二次パルスのパルスエネルギーの大部分が相
互に分離されるように時間的に遅延され、その結果、各
一次出力パルスごとに、より低いピーク強度のＮ個のパ
ルスの列が得られる。その後、これらの二次パルスは、
半導体ウェハ上にマスクパターンの像を形成するための
リソグラフィシステムの一連の光部品に適切に通され
る。各パルスのピーク強度をＮ分の１に縮小することに
よって、光部品へのレーザ誘導損傷のレートは約Ｎ分の
１に低下する。さらに、これらの二次パルスは、レーザ
あるいは光学系の所望の特性を複雑にしたり乱したりし
ない単純で安定な照射光学系を用いて効率的に形成され
る。こうして、リソグラフィシステムのスループット、
ドーズ量制御、あるいは像形成特性にほとんど悪影響を
与えずに、損傷レートの低下が達成される。
光によって引き起こされる光部品へのレーザ誘導損傷の
レートを低下させる製造装置のためのＤＵＶリソグラフ
ィのシステムおよびプロセスに関する。本発明の一実施
例によれば、レーザ誘導損傷のレートの低下は、露光源
の平均パワー出力に影響を与えることなく、各パルスの
ピーク強度を低下させることによって達成される。パル
スＤＵＶ源からのそれぞれの一次出力パルスは、少なく
ともＮ個の二次パルス（Ｎは２以上）を含む複数の二次
パルスへと分割される。さらに、二次パルスの強度は、
一次出力パルスの強度の約１／Ｎである。Ｎ個の二次パ
ルスは、各二次パルスのパルスエネルギーの大部分が相
互に分離されるように時間的に遅延され、その結果、各
一次出力パルスごとに、より低いピーク強度のＮ個のパ
ルスの列が得られる。その後、これらの二次パルスは、
半導体ウェハ上にマスクパターンの像を形成するための
リソグラフィシステムの一連の光部品に適切に通され
る。各パルスのピーク強度をＮ分の１に縮小することに
よって、光部品へのレーザ誘導損傷のレートは約Ｎ分の
１に低下する。さらに、これらの二次パルスは、レーザ
あるいは光学系の所望の特性を複雑にしたり乱したりし
ない単純で安定な照射光学系を用いて効率的に形成され
る。こうして、リソグラフィシステムのスループット、
ドーズ量制御、あるいは像形成特性にほとんど悪影響を
与えずに、損傷レートの低下が達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は、エキシマレーザからの
ＤＵＶエネルギーパルスの露光によって引き起こされる
光部品へのレーザ誘導損傷を減らすものである。以下で
は、本発明の実施例を特定の幾何学的配置に関して説明
するが、当業者には明らかなように、適当なリソグラフ
ィ照射に対する幾何学的条件を満たすさまざまな配置が
使用可能である。
ＤＵＶエネルギーパルスの露光によって引き起こされる
光部品へのレーザ誘導損傷を減らすものである。以下で
は、本発明の実施例を特定の幾何学的配置に関して説明
するが、当業者には明らかなように、適当なリソグラフ
ィ照射に対する幾何学的条件を満たすさまざまな配置が
使用可能である。
【００１１】図１は、製造装置用のスキャナあるいはス
テッパのような従来のエキシマ投影プリンタの概略図で
ある。このようなシステムは、例えば、Pol et al., "E
xcimer Laser-based Lithography: a Deep Ultraviolet
Wafer Stepper", SPIE, vol.633, 6 (1986)、および、
Unger et al., "Design and Performance of a Product
ion-worthy Excimer Laser-Based Stepper", SPIE, vo
l.1674 (1992)に記載されている。投影プリンタは、エ
キシマ露光源１１０、ビーム発射サブシステム１２０、
照射器１３０、マスクフレーム１３６上にマウントされ
たマスク１３５、投影レンズ１４０、およびステージ１
５０からなる。
テッパのような従来のエキシマ投影プリンタの概略図で
ある。このようなシステムは、例えば、Pol et al., "E
xcimer Laser-based Lithography: a Deep Ultraviolet
Wafer Stepper", SPIE, vol.633, 6 (1986)、および、
Unger et al., "Design and Performance of a Product
ion-worthy Excimer Laser-Based Stepper", SPIE, vo
l.1674 (1992)に記載されている。投影プリンタは、エ
キシマ露光源１１０、ビーム発射サブシステム１２０、
照射器１３０、マスクフレーム１３６上にマウントされ
たマスク１３５、投影レンズ１４０、およびステージ１
５０からなる。
【００１２】動作時には、エキシマレーザ１１０は、ビ
ーム発射サブシステムを通じてパルスを送る。一般に、
ビーム発射サブシステムは、さまざまなミラーや、パル
スを照射器へ送るためのレンズのような反射部品からな
る。オプションとして、ビーム発射システムは、周知の
ように、減衰器、シャッタ、あるいは、エネルギーや波
長を測定する装置を有する。照射器は、パルスを受け取
り、そのパルスからのエネルギーを空間的に操作してマ
スク１３５の最適な照射を行う。マスク１３５は、例え
ば、回路パターンを含む。その後、投影レンズ１４０
は、マスクの像を、ステージ１５０上にマウントされた
ウェハ１４５上に投影する。ステージは、正確なパター
ン整合のためにコンピュータ（図示せず）制御による高
精度の並進および回転を行う。
ーム発射サブシステムを通じてパルスを送る。一般に、
ビーム発射サブシステムは、さまざまなミラーや、パル
スを照射器へ送るためのレンズのような反射部品からな
る。オプションとして、ビーム発射システムは、周知の
ように、減衰器、シャッタ、あるいは、エネルギーや波
長を測定する装置を有する。照射器は、パルスを受け取
り、そのパルスからのエネルギーを空間的に操作してマ
スク１３５の最適な照射を行う。マスク１３５は、例え
ば、回路パターンを含む。その後、投影レンズ１４０
は、マスクの像を、ステージ１５０上にマウントされた
ウェハ１４５上に投影する。ステージは、正確なパター
ン整合のためにコンピュータ（図示せず）制御による高
精度の並進および回転を行う。
【００１３】上記のように、融解石英は、ＤＵＶ投影プ
リンタの光部品となることの多い材料であるが、ＤＵＶ
線にさらされるとレーザ誘導損傷を受ける。融解石英に
おけるレーザ誘導損傷のレート（Ｄ）は、少なくとも自
己アニーリングや飽和が起こる前の初期段階では、パル
ス数に線形に依存し、レーザパルス内のピークパワー密
度の２乗に依存する（Hibbs et al., "193-nm Lithogra
phy at MIT Lincoln Lab", Solid State Technology, J
uly 1995、および、Yamagata, "Degradation of Transm
ission of Silica Glass on Excimer Laser Irradiatio
n", Journal ofthe Ceramic Society of Japan, vol.10
0 (1992)参照）。Ｄの定式化の一例は以下の通りであ
る。 Ｄ＝ａ・Ｅ2・Ｊ （１） ただし、Ｅは、光部品に入射するパルスあたりのエネル
ギー密度（ｍＪ／ｃｍ2）であり、Ｊはパルス数であ
り、ａは比例定数である。式１は次のように書き換える
ことができる。 Ｄ＝ａ・（Ｅ・Ｊ）・Ｅ （２） ここで、積Ｅ・Ｊは、ウェハに入射する露光ドーズ量を
表す。従って、ピーク強度をＮ分の１に減らす場合、与
えられたドーズ量を維持するためには、ＪをＮ倍に増や
すことが必要となる。しかし、ＥはＤに２乗で寄与し、
ＪはＤに線形に依存するため、与えられたドーズ量にお
いて、Ｅを小さくすればＤが小さくなる。
リンタの光部品となることの多い材料であるが、ＤＵＶ
線にさらされるとレーザ誘導損傷を受ける。融解石英に
おけるレーザ誘導損傷のレート（Ｄ）は、少なくとも自
己アニーリングや飽和が起こる前の初期段階では、パル
ス数に線形に依存し、レーザパルス内のピークパワー密
度の２乗に依存する（Hibbs et al., "193-nm Lithogra
phy at MIT Lincoln Lab", Solid State Technology, J
uly 1995、および、Yamagata, "Degradation of Transm
ission of Silica Glass on Excimer Laser Irradiatio
n", Journal ofthe Ceramic Society of Japan, vol.10
0 (1992)参照）。Ｄの定式化の一例は以下の通りであ
る。 Ｄ＝ａ・Ｅ2・Ｊ （１） ただし、Ｅは、光部品に入射するパルスあたりのエネル
ギー密度（ｍＪ／ｃｍ2）であり、Ｊはパルス数であ
り、ａは比例定数である。式１は次のように書き換える
ことができる。 Ｄ＝ａ・（Ｅ・Ｊ）・Ｅ （２） ここで、積Ｅ・Ｊは、ウェハに入射する露光ドーズ量を
表す。従って、ピーク強度をＮ分の１に減らす場合、与
えられたドーズ量を維持するためには、ＪをＮ倍に増や
すことが必要となる。しかし、ＥはＤに２乗で寄与し、
ＪはＤに線形に依存するため、与えられたドーズ量にお
いて、Ｅを小さくすればＤが小さくなる。
【００１４】次の式は、式２から導出されるが、与えら
れたドーズ量に対して、パルスのピーク強度がＮ分の１
に減少したときに損傷レートが減少することを示す。 Ｄ＝ａ・［（Ｅ／Ｎ）・（Ｎ・Ｊ）］・（Ｅ／Ｎ） （３） ここで、積（Ｅ／Ｎ）・（Ｎ・Ｊ）は、各パルスのピー
ク強度をＮ分の１に減らすとともにパルス数をＮ倍に増
やすことによって得られる所定ドーズ量（Ｅ・Ｊ）を表
す。式３は次のように簡略化することができる。 Ｄ＝［ａ・（Ｅ・Ｊ）・Ｅ］／Ｎ （４） 式４から、ドーズ強度のピークをＮ分の１に減らすこと
により、損傷レートがＮ分の１になる。もちろん、損傷
レートの実際の減少は、光の透過の際に起こりうる損失
によって変動する。
れたドーズ量に対して、パルスのピーク強度がＮ分の１
に減少したときに損傷レートが減少することを示す。 Ｄ＝ａ・［（Ｅ／Ｎ）・（Ｎ・Ｊ）］・（Ｅ／Ｎ） （３） ここで、積（Ｅ／Ｎ）・（Ｎ・Ｊ）は、各パルスのピー
ク強度をＮ分の１に減らすとともにパルス数をＮ倍に増
やすことによって得られる所定ドーズ量（Ｅ・Ｊ）を表
す。式３は次のように簡略化することができる。 Ｄ＝［ａ・（Ｅ・Ｊ）・Ｅ］／Ｎ （４） 式４から、ドーズ強度のピークをＮ分の１に減らすこと
により、損傷レートがＮ分の１になる。もちろん、損傷
レートの実際の減少は、光の透過の際に起こりうる損失
によって変動する。
【００１５】本発明によれば、エキシマパルスのピーク
強度（Ｅ）を低下させることによって投影プリンタの光
部品への損傷レートを低下させるために、分割遅延（Di
videand Delay, ＤＤ）サブシステムが使用される。さ
らに、この低下は、明らかなように、ＤＤ光サブシステ
ムのない投影プリンタとほぼ同じ平均パワー出力レベル
で達成される。従って、ＤＤサブシステムは、投影プリ
ンタのスループットに悪影響を与えることなく、損傷レ
ートを低下させる。
強度（Ｅ）を低下させることによって投影プリンタの光
部品への損傷レートを低下させるために、分割遅延（Di
videand Delay, ＤＤ）サブシステムが使用される。さ
らに、この低下は、明らかなように、ＤＤ光サブシステ
ムのない投影プリンタとほぼ同じ平均パワー出力レベル
で達成される。従って、ＤＤサブシステムは、投影プリ
ンタのスループットに悪影響を与えることなく、損傷レ
ートを低下させる。
【００１６】図２は、ＤＤ光サブシステム２００の機能
ブロック図である。図示されているように、ＤＤサブシ
ステムは、エキシマレーザから一次入力パルス２１０を
処理のために受け取る。その後、ＤＤサブシステムは、
処理した入力パルス２２０を照射器へ出力する。ここで
は、ＤＤサブシステムを、レーザと照射器の間に空間的
に配置された別個のユニットとして記述しているが、当
業者には明らかなように、ＤＤサブシステムは、例え
ば、照射器やビーム発射サブシステムの一部として、ま
たは、光源レーザのキャビネット内に組み込むことも可
能である。
ブロック図である。図示されているように、ＤＤサブシ
ステムは、エキシマレーザから一次入力パルス２１０を
処理のために受け取る。その後、ＤＤサブシステムは、
処理した入力パルス２２０を照射器へ出力する。ここで
は、ＤＤサブシステムを、レーザと照射器の間に空間的
に配置された別個のユニットとして記述しているが、当
業者には明らかなように、ＤＤサブシステムは、例え
ば、照射器やビーム発射サブシステムの一部として、ま
たは、光源レーザのキャビネット内に組み込むことも可
能である。
【００１７】一次入力パルス２１０（ピーク強度Ｅ、周
波数Ｆ、パルス幅τ）の処理には、各一次パルスのピー
ク強度を低下させることが含まれる。一次パルスのピー
ク強度を低下させることによって、ＤＤサブシステムの
下流の光部品へのレーザ誘導損傷のレートは低下する。
ピーク強度の低下は、各一次入力パルスをＮ個の二次パ
ルスへと分割し、Ｎ個のそれぞれの二次パルスを少しず
つ遅延させることによって達成される。従って、二次パ
ルスは、ＤＤサブシステムから出力されるときには時差
がついている。
波数Ｆ、パルス幅τ）の処理には、各一次パルスのピー
ク強度を低下させることが含まれる。一次パルスのピー
ク強度を低下させることによって、ＤＤサブシステムの
下流の光部品へのレーザ誘導損傷のレートは低下する。
ピーク強度の低下は、各一次入力パルスをＮ個の二次パ
ルスへと分割し、Ｎ個のそれぞれの二次パルスを少しず
つ遅延させることによって達成される。従って、二次パ
ルスは、ＤＤサブシステムから出力されるときには時差
がついている。
【００１８】ＤＤサブシステムなしの投影プリンタとほ
ぼ同じパワー出力を達成するために、Ｎ個の二次パルス
は、次の一次パルスの到着との間の時間ギャップ内に制
限される。もちろん、ＤＤサブシステム内の透過により
いくらかのエネルギーが損失する可能性もあるが、この
損失は、非常に効率的な光部品あるいは反射器のような
ほとんど無損失の部品を用いることができるので、無視
することができる。一次パルス間の時間ギャップはパル
ス幅に比べて非常に大きい（例えば１０5倍）ため、一
次パルスが、次の一次パルスの到着前に分割されること
が可能な二次パルスの数は大きい。実際、この数は、Ｄ
Ｄサブシステムを実装するのに実用的な数よりもずっと
大きい。例えば、二次パルスの数が多くなるほど、ＤＤ
サブシステムはそれだけ複雑になる。一実施例では、形
成される二次パルスの数は２〜２０の間である。好まし
くは、形成される二次パルスの数は２〜１５の間であ
り、さらに好ましくは２〜１０の間であり、さらに好ま
しくは２〜７の間であり、最も好ましくは２〜５の間で
ある。しかし、理解されるように、二次パルスの数の上
限は、（１）二次パルスのパルス幅、（２）二次パルス
間の遅延の長さ、および、（３）連続する一次パルスの
間の時間ギャップの長さに依存する。
ぼ同じパワー出力を達成するために、Ｎ個の二次パルス
は、次の一次パルスの到着との間の時間ギャップ内に制
限される。もちろん、ＤＤサブシステム内の透過により
いくらかのエネルギーが損失する可能性もあるが、この
損失は、非常に効率的な光部品あるいは反射器のような
ほとんど無損失の部品を用いることができるので、無視
することができる。一次パルス間の時間ギャップはパル
ス幅に比べて非常に大きい（例えば１０5倍）ため、一
次パルスが、次の一次パルスの到着前に分割されること
が可能な二次パルスの数は大きい。実際、この数は、Ｄ
Ｄサブシステムを実装するのに実用的な数よりもずっと
大きい。例えば、二次パルスの数が多くなるほど、ＤＤ
サブシステムはそれだけ複雑になる。一実施例では、形
成される二次パルスの数は２〜２０の間である。好まし
くは、形成される二次パルスの数は２〜１５の間であ
り、さらに好ましくは２〜１０の間であり、さらに好ま
しくは２〜７の間であり、最も好ましくは２〜５の間で
ある。しかし、理解されるように、二次パルスの数の上
限は、（１）二次パルスのパルス幅、（２）二次パルス
間の遅延の長さ、および、（３）連続する一次パルスの
間の時間ギャップの長さに依存する。
【００１９】各一次パルスのピーク強度の低下の程度
は、一次パルスの分割数（すなわち、結果として得られ
る二次パルスの数）と、二次パルス間の遅延の長さに依
存する。例えば、ＤＤサブシステム内の部品によるパル
スエネルギーの損失は無視できるかあるいは無損失であ
り、結果として得られる各二次パルスはほぼ同じピーク
強度を有すると仮定すると、一次パルスをＮ個の二次パ
ルスに分割して連続する各二次パルスを少なくともパル
ス幅だけ遅延させることによって、ピーク強度は約１／
Ｎに低下する。連続する二次パルス間の遅延をパルス幅
より小さくすると、ピーク強度は１／Ｎほど小さくはな
らない。すなわち、損傷のレートの低下の程度は、連続
する二次パルス間の遅延あるいは二次パルスの数が小さ
くなるほど小さくなる（あまり低下しなくなる）。一実
施例では、二次パルス間の遅延は少なくともパルス幅に
ほぼ等しい。別の実施例では、二次パルス間の遅延はパ
ルス幅より小さいが、レーザ誘導損傷のレートが低下す
るようなピーク強度の低下を与えるだけの長さはある。
理解されるように、一次パルスのピーク強度の低下を達
成するためには、連続するパルス間の遅延どうしが等し
い必要はない。
は、一次パルスの分割数（すなわち、結果として得られ
る二次パルスの数）と、二次パルス間の遅延の長さに依
存する。例えば、ＤＤサブシステム内の部品によるパル
スエネルギーの損失は無視できるかあるいは無損失であ
り、結果として得られる各二次パルスはほぼ同じピーク
強度を有すると仮定すると、一次パルスをＮ個の二次パ
ルスに分割して連続する各二次パルスを少なくともパル
ス幅だけ遅延させることによって、ピーク強度は約１／
Ｎに低下する。連続する二次パルス間の遅延をパルス幅
より小さくすると、ピーク強度は１／Ｎほど小さくはな
らない。すなわち、損傷のレートの低下の程度は、連続
する二次パルス間の遅延あるいは二次パルスの数が小さ
くなるほど小さくなる（あまり低下しなくなる）。一実
施例では、二次パルス間の遅延は少なくともパルス幅に
ほぼ等しい。別の実施例では、二次パルス間の遅延はパ
ルス幅より小さいが、レーザ誘導損傷のレートが低下す
るようなピーク強度の低下を与えるだけの長さはある。
理解されるように、一次パルスのピーク強度の低下を達
成するためには、連続するパルス間の遅延どうしが等し
い必要はない。
【００２０】二次パルスを遅延させるさまざまな従来技
術が使用可能である。このような技術は、例えば、所望
の遅延を達成するように二次パルス用の相異なる長さの
個別のビーム経路を設ける。個別のビーム経路を設ける
には、部分分節化反射器、回折部品、あるいはビームス
プリッタが使用可能である。空気中の高速はおよそ１ナ
ノ秒あたり１フィート（３０ｃｍ）であるので、連続す
る各二次出力パルスは１ナノ秒の遅延ごとに少なくとも
約１フィート（３０ｃｍ）の追加距離を伝搬する。従っ
て、パルス幅が２０ｎｓｅｃの代表的なエキシマパルス
でパルス幅だけの遅延を達成するには、連続する二次パ
ルス間の経路差は少なくとも約２０フィート（６ｍ）で
ある。当業者には理解されるように、所望の遅延を得る
ために相異なる長さの二次ビーム経路を設けるために、
反射器やミラーを用いたさまざまな折返し方式が使用可
能である。
術が使用可能である。このような技術は、例えば、所望
の遅延を達成するように二次パルス用の相異なる長さの
個別のビーム経路を設ける。個別のビーム経路を設ける
には、部分分節化反射器、回折部品、あるいはビームス
プリッタが使用可能である。空気中の高速はおよそ１ナ
ノ秒あたり１フィート（３０ｃｍ）であるので、連続す
る各二次出力パルスは１ナノ秒の遅延ごとに少なくとも
約１フィート（３０ｃｍ）の追加距離を伝搬する。従っ
て、パルス幅が２０ｎｓｅｃの代表的なエキシマパルス
でパルス幅だけの遅延を達成するには、連続する二次パ
ルス間の経路差は少なくとも約２０フィート（６ｍ）で
ある。当業者には理解されるように、所望の遅延を得る
ために相異なる長さの二次ビーム経路を設けるために、
反射器やミラーを用いたさまざまな折返し方式が使用可
能である。
【００２１】図３に、一次入力パルスＰを二次パルスＰ
１、Ｐ２、およびＰ３に分割するＤＤサブシステム２０
０の実施例を示す。ＤＤサブシステムは、効率的反射器
３２０および分節化部分（Segmented Partial, ＳＰ）
反射器（反射率あるいは透過率の異なる複数の部分から
なる反射器）３４０からなる。反射器３２０は、ＤＵＶ
線を反射するために用いられる任意の従来の反射器でよ
い。パルスＰは、ＤＤサブシステムに入ると、ＳＰ反射
器への経路に沿って進む。ＳＰ反射器は、パルスＰをＰ
１とＰ１ａに分割する。ＳＰ反射器はＰ１を通すが、Ｐ
１ａを反射器３２０へ反射する。次に、反射器３２０は
Ｐ１ａをＳＰ反射器へ反射し、ＳＰ反射器はＰ１ａをＰ
２とＰ３に分割する。Ｐ２は透過して照射器へ向かい、
Ｐ３は反射器３２０へ反射する。その後、Ｐ３は反射さ
れてＳＰ反射器に戻り、ＳＰ反射器はＰ３を照射器へ透
過させる。
１、Ｐ２、およびＰ３に分割するＤＤサブシステム２０
０の実施例を示す。ＤＤサブシステムは、効率的反射器
３２０および分節化部分（Segmented Partial, ＳＰ）
反射器（反射率あるいは透過率の異なる複数の部分から
なる反射器）３４０からなる。反射器３２０は、ＤＵＶ
線を反射するために用いられる任意の従来の反射器でよ
い。パルスＰは、ＤＤサブシステムに入ると、ＳＰ反射
器への経路に沿って進む。ＳＰ反射器は、パルスＰをＰ
１とＰ１ａに分割する。ＳＰ反射器はＰ１を通すが、Ｐ
１ａを反射器３２０へ反射する。次に、反射器３２０は
Ｐ１ａをＳＰ反射器へ反射し、ＳＰ反射器はＰ１ａをＰ
２とＰ３に分割する。Ｐ２は透過して照射器へ向かい、
Ｐ３は反射器３２０へ反射する。その後、Ｐ３は反射さ
れてＳＰ反射器に戻り、ＳＰ反射器はＰ３を照射器へ透
過させる。
【００２２】反射器３２０とＳＰ反射器３４０は距離ｄ
だけ空間的に離れている。実施例では、ＤＤサブシステ
ムの幾何学的構成は、連続する各ビーム経路に対して、
光が２・ｄの距離を伝搬するのにかかる時間にほぼ等し
い遅延を提供する。例えば、少なくとも２０ｎｓｅｃ
（これは代表的なエキシマパルスのパルス幅である）の
遅延を提供するにはｄは少なくとも１０フィート（３
ｍ）である。オプションとして、当業者に周知のよう
に、ＤＤサブシステムのサイズを圧縮するために、ビー
ム経路内に折返しミラーを配置することも可能である。
だけ空間的に離れている。実施例では、ＤＤサブシステ
ムの幾何学的構成は、連続する各ビーム経路に対して、
光が２・ｄの距離を伝搬するのにかかる時間にほぼ等し
い遅延を提供する。例えば、少なくとも２０ｎｓｅｃ
（これは代表的なエキシマパルスのパルス幅である）の
遅延を提供するにはｄは少なくとも１０フィート（３
ｍ）である。オプションとして、当業者に周知のよう
に、ＤＤサブシステムのサイズを圧縮するために、ビー
ム経路内に折返しミラーを配置することも可能である。
【００２３】図４に、一次パルスを二次パルスに分割す
るために用いられるＤＤサブシステムのＳＰ反射既３４
０を示す。ＳＰ反射器は、例えば、融解石英５１０ある
いはその他の既知の適当な材料からなる。このような反
射器は、例えば、米国コロンビア州LongmontのRocky Mo
untain Instrumentから入手可能である。実施例では、
ＳＰ反射器は３つの別個のゾーンＺ1、Ｚ2、およびＺ3
に分割される。これらのゾーンは、周知の被覆技術を用
いて、従来のＤＵＶ反射材料で被覆される。各ゾーンの
反射率は、所望の強度でビームを二次パルスへと適当に
分割するように計算される。各ゾーンの所望の反射率を
達成するために当業者に周知のさまざまな技術が使用可
能である。一実施例では、各ゾーンの反射率は、全エネ
ルギーレベルがほぼ同じの二次パルスを生成するように
選択される。
るために用いられるＤＤサブシステムのＳＰ反射既３４
０を示す。ＳＰ反射器は、例えば、融解石英５１０ある
いはその他の既知の適当な材料からなる。このような反
射器は、例えば、米国コロンビア州LongmontのRocky Mo
untain Instrumentから入手可能である。実施例では、
ＳＰ反射器は３つの別個のゾーンＺ1、Ｚ2、およびＺ3
に分割される。これらのゾーンは、周知の被覆技術を用
いて、従来のＤＵＶ反射材料で被覆される。各ゾーンの
反射率は、所望の強度でビームを二次パルスへと適当に
分割するように計算される。各ゾーンの所望の反射率を
達成するために当業者に周知のさまざまな技術が使用可
能である。一実施例では、各ゾーンの反射率は、全エネ
ルギーレベルがほぼ同じの二次パルスを生成するように
選択される。
【００２４】比較的一様な（例えば、１０％以内）エネ
ルギーレベルの出力を提供するため、各ゾーンの寸法
は、エキシマパルスの形状を捕捉するのに十分な大きさ
を有する。この大きさは、代表的には約５ｍｍ×２０ｍ
ｍである。一実施例では、各ゾーンのサイズはビームプ
ロフィールよりも約１０〜２０％大きく、ビームを囲む
約１〜２ｍｍの境界を残す。これは、被覆プロセスを容
易にする際に有用であることが多い。
ルギーレベルの出力を提供するため、各ゾーンの寸法
は、エキシマパルスの形状を捕捉するのに十分な大きさ
を有する。この大きさは、代表的には約５ｍｍ×２０ｍ
ｍである。一実施例では、各ゾーンのサイズはビームプ
ロフィールよりも約１０〜２０％大きく、ビームを囲む
約１〜２ｍｍの境界を残す。これは、被覆プロセスを容
易にする際に有用であることが多い。
【００２５】ＤＤサブシステムから、二次パルスは照射
器に入力される。図５に、従来の１つのタイプのＤＵＶ
照射器６００の実施例を示す。このような照射器は、Ic
hihara et al., "Illumination System of an Excimer
Laser Stepper", SPIE Vol.1138, 137 (1989)に記載さ
れている。照射器は、拡大光学系６１０、レンズアレイ
６２０、および集光レンズ６３０からなる。エキシマレ
ーザからのパルスは、例えば円柱レンズ６１１および６
１２からなる拡大光学系を通る。円柱レンズは、複眼レ
ンズのようなレンズアレイを充填するように、長方形の
ビーム形状を正方形ビームに変換する。一般に、複眼レ
ンズは、１００個のレンズあるいはレンズレット（小レ
ンズ）からなる（すなわち、１０×１０のアレイであ
る）。複眼レンズは、ビームを、各レンズレットに対応
する小部分にサンプリングすなわち分解する。各サンプ
ルは、対応するレンズレットによって拡散された後、集
光レンズによってレティクルに向けられる。集光レンズ
は、レンズアレイが前方焦平面にありマスク６５０が後
方焦平面にあるように、空間的に配置される。各レンズ
レットは、集光レンズとともに、サンプルを拡大する望
遠鏡として作用する。拡大されたプロフィールサンプル
は、もとのビームプロフィールが平均化されてほぼ一様
な結果を生じるように、レティクルで足し合わされる。
器に入力される。図５に、従来の１つのタイプのＤＵＶ
照射器６００の実施例を示す。このような照射器は、Ic
hihara et al., "Illumination System of an Excimer
Laser Stepper", SPIE Vol.1138, 137 (1989)に記載さ
れている。照射器は、拡大光学系６１０、レンズアレイ
６２０、および集光レンズ６３０からなる。エキシマレ
ーザからのパルスは、例えば円柱レンズ６１１および６
１２からなる拡大光学系を通る。円柱レンズは、複眼レ
ンズのようなレンズアレイを充填するように、長方形の
ビーム形状を正方形ビームに変換する。一般に、複眼レ
ンズは、１００個のレンズあるいはレンズレット（小レ
ンズ）からなる（すなわち、１０×１０のアレイであ
る）。複眼レンズは、ビームを、各レンズレットに対応
する小部分にサンプリングすなわち分解する。各サンプ
ルは、対応するレンズレットによって拡散された後、集
光レンズによってレティクルに向けられる。集光レンズ
は、レンズアレイが前方焦平面にありマスク６５０が後
方焦平面にあるように、空間的に配置される。各レンズ
レットは、集光レンズとともに、サンプルを拡大する望
遠鏡として作用する。拡大されたプロフィールサンプル
は、もとのビームプロフィールが平均化されてほぼ一様
な結果を生じるように、レティクルで足し合わされる。
【００２６】照射器の機能は、大きいスケールでも顕微
鏡レベルでも、マスクのほぼ一様な照射を提供すること
である。非一様な照射は、望ましくない干渉パターン
（すなわち、「スペックル」）や、ウェハ上に形成され
る像の大規模な不一致を生じることがある（Valiev et
al., "The Optimization of Excimer Lasers Radiation
Characteristics for Projection Lithography", JJAP
Series 3, Proc. of 1989 Intern. Symp. on MicroProc
ess Conference, pp.37参照）。照射の許容可能な一様
性は、各レンズレットから現れる光が比較的インコヒー
レントであるということに依存する。すべてのレンズレ
ットおよび集光レンズの組合せからの多くのコリメート
され拡大されたビームサンプルはマスク面で重なり合
う。許容可能な一様性は、各サンプルのランダムプロフ
ィール構造誤差が交差面で足し合わされるときに相殺す
る場合に達成される。これは、サンプル間の急速なラン
ダム位相変化を引き起こすことにより干渉パターンが生
じる可能性を縮小あるいは除去するように、各サンプル
がインコヒーレントであることを要求する。
鏡レベルでも、マスクのほぼ一様な照射を提供すること
である。非一様な照射は、望ましくない干渉パターン
（すなわち、「スペックル」）や、ウェハ上に形成され
る像の大規模な不一致を生じることがある（Valiev et
al., "The Optimization of Excimer Lasers Radiation
Characteristics for Projection Lithography", JJAP
Series 3, Proc. of 1989 Intern. Symp. on MicroProc
ess Conference, pp.37参照）。照射の許容可能な一様
性は、各レンズレットから現れる光が比較的インコヒー
レントであるということに依存する。すべてのレンズレ
ットおよび集光レンズの組合せからの多くのコリメート
され拡大されたビームサンプルはマスク面で重なり合
う。許容可能な一様性は、各サンプルのランダムプロフ
ィール構造誤差が交差面で足し合わされるときに相殺す
る場合に達成される。これは、サンプル間の急速なラン
ダム位相変化を引き起こすことにより干渉パターンが生
じる可能性を縮小あるいは除去するように、各サンプル
がインコヒーレントであることを要求する。
【００２７】従来のいくつかの照射器の問題点は、複眼
レンズアレイを充填するために用いられる拡大光学系が
マスクの一様な照射に悪影響を与える可能性があること
である。その理由は、入力パルスが拡大光学系によって
拡大されてるにつれて入力パルスの空間的コヒーレンス
が増大するためである。パルスのコヒーレンスが高いほ
ど、レンズアレイからのサンプルのマトリクス全体が多
くの相関したあるいは部分的にコヒーレントな二次ビー
ムを有することになる。その結果、干渉パターンあるい
はコヒーレント総和の大規模効果が、ウェハ上に形成さ
れる像に生じる。しかし、ＤＤサブシステムの使用によ
り、拡大光学系を必要とせずに、複眼レンズアレイを充
填することができる。コヒーレンス長は一般に数センチ
メートルであるため、大きい遅延を生成する幾何学的構
成もまた、レンズアレイの各部がインコヒーレントに照
射されることを保証する。
レンズアレイを充填するために用いられる拡大光学系が
マスクの一様な照射に悪影響を与える可能性があること
である。その理由は、入力パルスが拡大光学系によって
拡大されてるにつれて入力パルスの空間的コヒーレンス
が増大するためである。パルスのコヒーレンスが高いほ
ど、レンズアレイからのサンプルのマトリクス全体が多
くの相関したあるいは部分的にコヒーレントな二次ビー
ムを有することになる。その結果、干渉パターンあるい
はコヒーレント総和の大規模効果が、ウェハ上に形成さ
れる像に生じる。しかし、ＤＤサブシステムの使用によ
り、拡大光学系を必要とせずに、複眼レンズアレイを充
填することができる。コヒーレンス長は一般に数センチ
メートルであるため、大きい遅延を生成する幾何学的構
成もまた、レンズアレイの各部がインコヒーレントに照
射されることを保証する。
【００２８】図６に、集光レンズ７１０と、集光レンズ
の前方焦平面に位置するレンズアレイ７２０とからなる
改良照射器７００を示す。実施例では、ＤＤサブシステ
ムは、一次入力パルスを、照射器に入力するための二次
パルスＰ１〜Ｐ５に分割する。二次出力は、それぞれ時
間的に分離した、相異なる平行なビーム経路を有する。
その結果、各パルスは相異なる時刻に、レンズアレイの
相異なる部分に入射する。当業者には理解されるよう
に、二次ビーム経路の分離は、複眼レンズアレイの相異
なる部分に二次パルスが入射するようになっているべき
である。こうして、二次パルスは実質的にレンズアレイ
を走査して、好ましくないコヒーレントパターン形成を
消去する。
の前方焦平面に位置するレンズアレイ７２０とからなる
改良照射器７００を示す。実施例では、ＤＤサブシステ
ムは、一次入力パルスを、照射器に入力するための二次
パルスＰ１〜Ｐ５に分割する。二次出力は、それぞれ時
間的に分離した、相異なる平行なビーム経路を有する。
その結果、各パルスは相異なる時刻に、レンズアレイの
相異なる部分に入射する。当業者には理解されるよう
に、二次ビーム経路の分離は、複眼レンズアレイの相異
なる部分に二次パルスが入射するようになっているべき
である。こうして、二次パルスは実質的にレンズアレイ
を走査して、好ましくないコヒーレントパターン形成を
消去する。
【００２９】さらに、ＤＤサブシステムは、二次出力パ
ルスがインコヒーレントになることを保証する。その理
由は、連続する二次出力パルス間の分離は約２０ｍｍ
（これは、一般にエキシマパルスの縦コヒーレンスの広
がりである）よりもずっと大きいからである。例えば、
パルス幅２０ｎｓｅｃの代表的なエキシマパルスは、ほ
ぼパルス幅の二次パルス分離を達成するためには、約２
０フィート（６ｍ）の分離を必要とする。このように、
ＤＤサブシステムは、従来の照射器よりも低いコヒーレ
ンスを有するパルスでレンズアレイが充填されるために
干渉パターンの可視性が減少するという追加的な利点も
提供する。
ルスがインコヒーレントになることを保証する。その理
由は、連続する二次出力パルス間の分離は約２０ｍｍ
（これは、一般にエキシマパルスの縦コヒーレンスの広
がりである）よりもずっと大きいからである。例えば、
パルス幅２０ｎｓｅｃの代表的なエキシマパルスは、ほ
ぼパルス幅の二次パルス分離を達成するためには、約２
０フィート（６ｍ）の分離を必要とする。このように、
ＤＤサブシステムは、従来の照射器よりも低いコヒーレ
ンスを有するパルスでレンズアレイが充填されるために
干渉パターンの可視性が減少するという追加的な利点も
提供する。
【００３０】ビーム経路は２次元空間内の平面状配置と
して図示されているが、理解されるように、さまざまな
具体的な照射器の設計を利用して、２次元あるいは３次
元の空間内でさまざまな配置に、あるいは、照射器に異
なる順序で到達するように、ビーム経路を構成するため
に利用可能な実質的に無制限の自由度があることは、当
業者には明らかである。例えば、ＤＤサブシステムから
レンズアレイの格子への２次パルスをランダムにずらし
て、隣接するサンプルが同様に現れないようにすると有
利である。さらに、別の反射器セグメントを使用するこ
とによってレンズアレイにおいて二次パルスプロフィー
ルを空間的に近くにグループ化して、ＤＤサブシステム
からの二次出力パルスの全体の収束を小さくすることも
可能である。
して図示されているが、理解されるように、さまざまな
具体的な照射器の設計を利用して、２次元あるいは３次
元の空間内でさまざまな配置に、あるいは、照射器に異
なる順序で到達するように、ビーム経路を構成するため
に利用可能な実質的に無制限の自由度があることは、当
業者には明らかである。例えば、ＤＤサブシステムから
レンズアレイの格子への２次パルスをランダムにずらし
て、隣接するサンプルが同様に現れないようにすると有
利である。さらに、別の反射器セグメントを使用するこ
とによってレンズアレイにおいて二次パルスプロフィー
ルを空間的に近くにグループ化して、ＤＤサブシステム
からの二次出力パルスの全体の収束を小さくすることも
可能である。
【００３１】図７に、従来のエキシマ照射器１３０に入
力するためにＤＤサブシステムからの二次出力ビーム経
路を平滑化するのに用いられるＤＤインタフェースを示
す。ＤＤインタフェースは、ファセットミラー８１０〜
８３０および反射器８５０からなる。ファセットミラー
および反射器はともに、小さい角度で出力パルスＰ１、
Ｐ２、およびＰ３を収束させる。その結果、パルスは重
なり合い、ほぼ単一の経路で、一度の１つずつ照射器に
入る。二次パルスは１次元配置であるが、理解されるよ
うに、さまざまな照射器設計を利用して、異なる配置も
使用可能である。この幾何学的構成は、複眼アレイに共
役なレンズひとみが損傷を受けやすい場合に有用であ
る。
力するためにＤＤサブシステムからの二次出力ビーム経
路を平滑化するのに用いられるＤＤインタフェースを示
す。ＤＤインタフェースは、ファセットミラー８１０〜
８３０および反射器８５０からなる。ファセットミラー
および反射器はともに、小さい角度で出力パルスＰ１、
Ｐ２、およびＰ３を収束させる。その結果、パルスは重
なり合い、ほぼ単一の経路で、一度の１つずつ照射器に
入る。二次パルスは１次元配置であるが、理解されるよ
うに、さまざまな照射器設計を利用して、異なる配置も
使用可能である。この幾何学的構成は、複眼アレイに共
役なレンズひとみが損傷を受けやすい場合に有用であ
る。
【００３２】図８に、回折部品を用いて一次パルスを二
次パルスへと分割するＤＤサブシステム８００の実施例
を示す。実施例では、ＤＤサブシステム８００は、回折
器９１０および反射器９２１〜９２６からなる。回折器
９１０は（例えば、TeledyneBrown Engineering製の位
相板または二元光学系）は、一次パルスＰを、別々のビ
ーム経路の二次出力パルスＰ１、Ｐ２、およびＰ３に分
割する。図４のＤＤサブシステムと同じ考え方を用い
て、反射器９２１〜９２６は、多重ビーム経路を折り返
して、出力パルス間の必要な分離を提供するために用い
られる。当業者には明らかなように、一次パルスを複数
の二次パルスへと効果的に分割遅延するために、さまざ
まな折返し方式を用いてエネルギー分離のための幾何学
的配置が使用可能である。
次パルスへと分割するＤＤサブシステム８００の実施例
を示す。実施例では、ＤＤサブシステム８００は、回折
器９１０および反射器９２１〜９２６からなる。回折器
９１０は（例えば、TeledyneBrown Engineering製の位
相板または二元光学系）は、一次パルスＰを、別々のビ
ーム経路の二次出力パルスＰ１、Ｐ２、およびＰ３に分
割する。図４のＤＤサブシステムと同じ考え方を用い
て、反射器９２１〜９２６は、多重ビーム経路を折り返
して、出力パルス間の必要な分離を提供するために用い
られる。当業者には明らかなように、一次パルスを複数
の二次パルスへと効果的に分割遅延するために、さまざ
まな折返し方式を用いてエネルギー分離のための幾何学
的配置が使用可能である。
【００３３】分割遅延サブシステムは、損傷レートを低
下させるという目的で適当な長さの遅延が生成される限
り、他の作用を有する光部品によっても提供される。さ
らに高性能な照射器は、さらに広い範囲で、ＤＤサブシ
ステムの利益を受ける可能性がある。例えば、レティク
ルフィールドおよびひとみ作用がいずれも光源から強く
分離した理想的な照射器は、ＤＤサブシステムから得ら
れる損傷低下を利用するように最も良く適合する。
下させるという目的で適当な長さの遅延が生成される限
り、他の作用を有する光部品によっても提供される。さ
らに高性能な照射器は、さらに広い範囲で、ＤＤサブシ
ステムの利益を受ける可能性がある。例えば、レティク
ルフィールドおよびひとみ作用がいずれも光源から強く
分離した理想的な照射器は、ＤＤサブシステムから得ら
れる損傷低下を利用するように最も良く適合する。
【００３４】一般的に、ＤＤサブシステムを構成する光
部品もまた損傷を受ける。本発明は、エキシマレーザ光
学系で一般に使われるような、容易に置換される消耗品
として用いられる部品にも適用可能である。ほとんどの
場合、照射器は、投影レンズに比べてずっと損傷に強
い。また、レンズおよびその部品は高価であることも置
換が困難なこともある。ＤＤ部品は、重要な部品を保護
するための犠牲になるように作用することが可能であ
る。
部品もまた損傷を受ける。本発明は、エキシマレーザ光
学系で一般に使われるような、容易に置換される消耗品
として用いられる部品にも適用可能である。ほとんどの
場合、照射器は、投影レンズに比べてずっと損傷に強
い。また、レンズおよびその部品は高価であることも置
換が困難なこともある。ＤＤ部品は、重要な部品を保護
するための犠牲になるように作用することが可能であ
る。
【００３５】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、光
リソグラフィ工程において、露光源の平均パワー出力に
影響を与えることなく、ＤＵＶ線の露光によって引き起
こされる光部品へのレーザ誘導損傷のレートを低下させ
ることができる。
リソグラフィ工程において、露光源の平均パワー出力に
影響を与えることなく、ＤＵＶ線の露光によって引き起
こされる光部品へのレーザ誘導損傷のレートを低下させ
ることができる。
【図１】デバイスの製造において用いられる従来のエキ
シマ投影プリンタの概略図である。
シマ投影プリンタの概略図である。
【図２】分割遅延（ＤＤ）光サブシステムのブロック図
である。
である。
【図３】ＤＤ光サブシステムの実施例の図である。
【図４】図３のＤＤ光サブシステムのマルチゾーン部分
反射器の図である。
反射器の図である。
【図５】従来のＤＵＶ照射器の図である。
【図６】ＤＤサブシステムからの出力を受光する改良照
射器の図である。
射器の図である。
【図７】ＤＤサブシステムの出力を空間的に修正するＤ
Ｄ出力インタフェースの図である。
Ｄ出力インタフェースの図である。
【図８】ＤＤ光サブシステムの代替実施例の図である。
１１０ エキシマ露光源 １２０ ビーム発射サブシステム １３０ 照射器 １３５ マスク １３６ マスクフレーム １４０ 投影レンズ １４５ ウェハ １５０ ステージ ２００ ＤＤ光サブシステム ２１０ 一次入力パルス ２２０ 処理した入力パルス ３２０ 効率的反射器 ３４０ 分節化部分反射器（ＳＰ反射器） ５１０ 融解石英 ６００ ＤＵＶ照射器 ６１０ 拡大光学系 ６１１ 円柱レンズ ６１２ 円柱レンズ ６２０ レンズアレイ ６３０ 集光レンズ ６５０ マスク ７００ 改良照射器 ７１０ 集光レンズ ７２０ レンズアレイ ８００ ＤＤサブシステム ８１０ ファセットミラー ８２０ ファセットミラー ８３０ ファセットミラー ８５０ 反射器 ９１０ 回折器 ９２１ 反射器 ９２２ 反射器 ９２３ 反射器 ９２４ 反射器 ９２５ 反射器 ９２６ 反射器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ.
Claims (20)
- 【請求項１】 強度Ｉ、パルス幅τおよび周波数Ｆの一
次パルスを発生する露光源によりマスクを照射してマス
クから導出される像を投影レンズでウェハの表面上に転
写することによってマスクからウェハの表面上にパター
ンの像を形成することを含むデバイス製造方法におい
て、 前記露光源からの各一次パルスを少なくともＮ個の二次
パルスを含む複数の二次パルスに分割するステップと、 前記露光源の平均出力パワーをほとんど減少させること
なく前記投影レンズに対するレーザ誘導損傷のレートを
低下させるように、前記Ｎ個の二次パルスどうしの間に
時間的に遅延を挿入して前記一次パルスのピーク強度を
低下させる遅延ステップと、 前記Ｎ個の二次パルスで前記マスクを照射するステップ
とからなることを特徴とするデバイス製造方法。 - 【請求項２】 前記二次パルス間の遅延は少なくともお
よそτであることを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項３】 前記Ｎ個の二次パルスはＮ個のビーム経
路に分解されることを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項４】 前記Ｎ個のビーム経路はほぼ平行である
ことを特徴とする請求項３の方法。 - 【請求項５】 各二次パルスの強度はおよそ（１／Ｎ）
・Ｉであることを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項６】 前記遅延ステップは照射系により行われ
ることを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項７】 前記遅延ステップは前記露光源により行
われることを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項８】 強度Ｉ、パルス幅τおよび周波数Ｆの一
次パルスを発生する露光源と、 Ｎを２以上として、前記露光源からの一次パルスを少な
くともＮ個の二次パルスを含む複数の二次パルスに分割
し、一次パルスのピーク強度を低下させるのに十分な時
間的遅延を前記Ｎ個の二次パルスどうしの間に挿入する
分割遅延サブシステムと、 前記Ｎ個の二次パルスを受け取り、パターンを有するマ
スクに照射する照射器と、 前記マスクのパターンから導出される像を半導体基板上
に転写する投影レンズとからなることを特徴とする、デ
バイスを製造するための光リソグラフィシステム。 - 【請求項９】 前記Ｎ個の二次パルスの強度はおよそＩ
／Ｎであることを特徴とする請求項８の光リソグラフィ
システム。 - 【請求項１０】 前記分割遅延サブシステムが前記投影
レンズへの損傷のレートを低下させることを特徴とする
請求項８の光リソグラフィシステム。 - 【請求項１１】 前記投影レンズへの損傷のレートがお
よそ１／Ｎに低下することを特徴とする請求項８の光リ
ソグラフィシステム。 - 【請求項１２】 前記二次パルス間の遅延は少なくとも
およそτであることを特徴とする請求項８の光リソグラ
フィシステム。 - 【請求項１３】 前記分割遅延サブシステムは前記Ｎ個
の二次パルスをＮ個のビーム経路に分解することを特徴
とする請求項８の光リソグラフィシステム。 - 【請求項１４】 前記分割遅延サブシステムは、 少なくともＮ個のゾーンを有する分節化部分反射器であ
る第１反射器と、 第２反射器とからなり、 前記第１反射器と前記第２反射器とは距離ｄだけ離れて
折返し方式を実現するように幾何学的に構成され、一次
パルスは各ゾーンに次々と入射し、一次パルスはゾーン
に入射するごとにほぼ前記遅延に相当する距離を進み、
各ゾーンの反射率は、前記一次パルスの少なくとも一部
が該ゾーンを透過して前記Ｎ個のビーム経路のうちの１
つに進むように計算されることを特徴とする請求項１３
の光リソグラフィシステム。 - 【請求項１５】 前記Ｎ個のゾーンの反射率は、前記Ｎ
個のゾーンが透過する一次パルスの部分の強度がほぼ等
しくなるように計算されることを特徴とする請求項１４
の光リソグラフィシステム。 - 【請求項１６】 前記二次パルス間の遅延は少なくとも
およそτであることを特徴とする請求項１４の光リソグ
ラフィシステム。 - 【請求項１７】 前記分割遅延サブシステムは、 前記一次パルスを、それぞれ別々のビーム経路を有する
Ｎ個の二次パルスに分解する回折器と、 複数の反射器とからなり、 前記回折器と前記複数の反射器は、ビーム経路がＮ個の
二次パルスを少しずつ大きく遅延させるような折返し方
式を実現するように幾何学的に構成されることを特徴と
する請求項１３の光リソグラフィシステム。 - 【請求項１８】 前記分割遅延サブシステムは前記照射
器に組み込まれることを特徴とする請求項８の光リソグ
ラフィシステム。 - 【請求項１９】 前記分割遅延サブシステムは前記露光
源に組み込まれることを特徴とする請求項８の光リソグ
ラフィシステム。 - 【請求項２０】 前記第１反射器と前記第２反射器は消
耗品であり定期的に取り替えられることを特徴とする請
求項１４の光リソグラフィシステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US586412 | 1996-01-16 | ||
| US08/586,412 US5891605A (en) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | Reduction in damage to optical elements used in optical lithography for device fabrication |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09213628A true JPH09213628A (ja) | 1997-08-15 |
Family
ID=24345610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9003816A Pending JPH09213628A (ja) | 1996-01-16 | 1997-01-13 | デバイス製造方法および光リソグラフィシステム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5891605A (ja) |
| EP (1) | EP0785473B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09213628A (ja) |
| DE (1) | DE69702147T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7109435B2 (en) | 2001-12-07 | 2006-09-19 | Sony Corporation | Beam irradiator and laser anneal device |
| JP2014525684A (ja) * | 2011-08-26 | 2014-09-29 | カール ツァイス エスエムエス リミテッド | フォトリソグラフィのための光学要素を局所的に変形させる方法及び装置 |
| JP2019212915A (ja) * | 2011-06-13 | 2019-12-12 | ケーエルエー コーポレイション | 出力パルス光の生成方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| EP0984531A3 (en) * | 1998-09-04 | 2002-09-25 | Cymer, Inc. | Excimer laser with pulse and beam multiplier |
| DE19931751A1 (de) | 1999-07-08 | 2001-01-11 | Zeiss Carl Fa | Vorrichtung zur Reduzierung der Peakleistung einer Pulslaser-Lichtquelle |
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| JPH01287924A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-11-20 | Hitachi Ltd | コヒーレント制御露光装置 |
| US5003543A (en) * | 1990-01-19 | 1991-03-26 | California Jamar, Incorporated | Laser plasma X-ray source |
| US5089711A (en) * | 1990-01-19 | 1992-02-18 | California Jamar, Incorporated | Laser plasma X-ray source |
| EP0648348B1 (en) * | 1993-03-01 | 1999-04-28 | General Signal Corporation | Variable annular illuminator for photolithographic projection imager. |
| JP2862477B2 (ja) * | 1993-06-29 | 1999-03-03 | キヤノン株式会社 | 露光装置及び該露光装置を用いてデバイスを製造する方法 |
-
1996
- 1996-01-16 US US08/586,412 patent/US5891605A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-01-13 JP JP9003816A patent/JPH09213628A/ja active Pending
- 1997-01-14 EP EP97300183A patent/EP0785473B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-01-14 DE DE69702147T patent/DE69702147T2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69702147T2 (de) | 2000-11-16 |
| EP0785473A2 (en) | 1997-07-23 |
| EP0785473A3 (en) | 1997-11-26 |
| EP0785473B1 (en) | 2000-05-31 |
| DE69702147D1 (de) | 2000-07-06 |
| US5891605A (en) | 1999-04-06 |
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