JPH10233362A - 光学エレメント - Google Patents

光学エレメント

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JPH10233362A
JPH10233362A JP9323180A JP32318097A JPH10233362A JP H10233362 A JPH10233362 A JP H10233362A JP 9323180 A JP9323180 A JP 9323180A JP 32318097 A JP32318097 A JP 32318097A JP H10233362 A JPH10233362 A JP H10233362A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レチクルのパターンまたは形状に最適化され
た照明を得る。 【解決手段】 本発明によれば、異なる照明領域を有し
たアレー状の光学エレメントが使用され、それぞれの照
明領域がレチクル上の異なる形状パターンに対応すなわ
ち適合化されている。アレー光学エレメントとしてはフ
ィルタ、回折光学エレメント、マイクロレンズアレー等
が使用され、該アレー光学エレメントの照明領域により
四重極、円形、シルクハット形等の様々な照明特性ない
し特徴が得られる。個々の照明領域をレチクル上の個々
のパターン領域に適合化させることにより、感光性基板
の露光が最適化される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造に関し、
より詳細には空間的に制御可能でレチクルに適合化され
た照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体の製造において光リソグラフィー
が頻繁に用いられる。回路パターンを上部に有したレチ
クルがウェーハ等の感光性基板に投影される。その後ウ
ェーハは処理され、回路パターンが上部に形成される。
このプロセスは概して数回繰り返され、複数の層が形成
される。当該技術の発展と半導体デバイスのエレメント
寸法が小さくなるにつれ、レチクル像を感光性基板に投
影するための照明光源の改良が必要とされている。この
ため、レチクルの感光性基板に対する結像を改善するた
めの多くの照明装置が公知である。そのような照明装置
の一例が、「照明装置および該照明装置を備えた投影露
光装置」と題する米国特許第５２９６８９２号明細書に
開示されている。この照明装置は、集光器に隣接して配
置された光学積分器、即ちフライアイ・レンズを有す
る。光学積分器即ちフライアイ・レンズは交換可能に設
計されているため、照明装置の出射側の開口数を変える
ことができる。さらに別の照明装置が、「光リソグラフ
ィー用露光装置における照明装置」と題する米国特許第
５３５７３１２号明細書に開示されている。この照明装
置によれば、均一化された光ビームが形成され、開口絞
りによる照明光の損失が低減される。更に、光ビームの
断面を円形にすることができる。更に別の照明装置が、
「露光方法および装置」と題する米国特許第５３２９３
３６号明細書に記載されている。ここに開示されている
露光装置は露光装置のコヒーレンス変化に対して補償さ
れた検出器を有する。また、レチクルパターンの結像を
最適化するためのゾーンおよび整形光源照明の技術が開
示されている。このように、様々なレチクル形状やパタ
ーン毎に異なる照明特性が必要とされている。しかしな
がら照明光源は複雑であり、また光源を特定のレチクル
パターンや形状に合わせて整形することが難しいため、
特定のレチクル用に最適化された照明パターンを得るこ
とは容易ではない。その結果、レチクルのある部分は適
切に照明されるがその他の部分の照明が適切でないとい
う事態が生ずる。すなわちウェーハの部分によって結像
結果が異なるということが起こり得る。よって、レチク
ルパターンやその形状に関わらず、感光性基板の露光を
最適化できる照明装置が求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、レチ
クルのパターンや形状に関わりなく照明装置の性能を最
適化することである。
【０００４】本発明の別の課題は、光リソグラフィー装
置内のレンズのある種の不完全さを容易に補償できる装
置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
異なる照明領域に分割されたマイクロレンズアレー等の
光学エレメントが使用される。これにより、各領域毎に
異なる照明特性ないしプロファイルが得られる。この複
数の異なる領域を有した光学エレメントは、異なる形状
ないしパターンが空間的に配設された複数の異なるパタ
ーン領域を有するレチクルに適合化されている。光学エ
レメント上の複数の異なる照明領域のそれぞれが、レチ
クル上の複数の異なるパターン領域のそれぞれに適合化
されており、その結果照明パターンが全体として最適化
される。このようにして様々なパターンないし形状に関
係なくレチクル像の結像を改善できる。
【０００６】このように本発明によれば、光学エレメン
トの異なる照明領域がレチクルの異なるパターン領域に
適合化されるため、照明装置を容易に特定のレチクルに
適合化できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１に光リソグラフィー装置１０
を示す。照明光源１２からは電磁放射光が光学エレメン
ト１４を介してレチクル１６に投射され、照明平面がレ
チクル１６上に形成される。レチクル１６の像は投影レ
ンズ１８によりウェーハ２０上に投影される。ウェーハ
２０は上部に感光性レジストコーティングを有し、この
コーティングがレチクル１６の像により露光される。ウ
ェーハ２０は、ＸおよびＹ方向に移動可能なウェーハス
テージ２２上に載置される。光リソグラフィーの方法に
よっては、ウェーハステージ２２を一軸方向にのみスキ
ャンすることもできる。照明光源１２はその光源および
装置の種類は問わず、例えば米国特許出願第０８／４４
９３０１号明細書に記載の「光リソグラフィー用ハイブ
リッド照明装置」を使用することができる。
【０００８】図２には、図１の照明光源１２により作ら
れた照明プロファイル２４が示されている。概して強度
プロファイル２４は比較的均一であることが望ましい。
この比較的均一な照明強度プロファイル２４は光学エレ
メント１４を介して投射され、光学エレメント１４によ
りレチクル１６上ないしはそれに隣接して照明フィール
ドないし平面が形成される。そして、図１に示すよう
に、レチクル１６上に形成された照明平面によりレチク
ル１６の像が感光性レジストで覆われたウェーハ２０に
投影される。線１５により表される電磁放射光は、光学
エレメント１４によりレチクルの１つの領域上において
得られる、開口数、フィル形状その他の照明特性を表し
ている。他方、線１７により表される電磁放射光は、線
１５により表された照明特性以外の照明特性を示してい
る。図には様々な照明特性の内いくつかが示されている
のみであるが、レチクル１６上には光学エレメント１４
により多くの異なる照明特性を空間的に配置できること
は言うまでもない。異なる照明領域の数はレチクル１４
と、必要とされる適合化の程度に依存する。
【０００９】図３には、図１および２の光学エレメント
１４が略示されている。光学エレメント１４は上部にい
くつかの照明領域２６、２８、３０、３２を有してい
る。これらの照明領域２６、２８、３０、３２はフィル
タ、回折光学エレメント、又は好適にはマイクロレンズ
アレーにより形成される。複数の異なる照明領域２６、
２８、３０、３２のそれぞれが照明特性の調整に使用さ
れ、例えば図１および２に示した感光性レジストで覆わ
れたウェーハ２０にレチクル１６の像を投影するための
照明の開口数、コヒーレンス、フィル、たるみ（ｓａ
ｇ）等の照明特性が調整される。照明領域２６、２８、
３０、３２のそれぞれは公知の方法により形成すること
により、所望の照明プロファイルまたは特定の照明領域
に対する所望の特性を得ることができる。例えば、照明
領域２６は四重極照明である。四重極照明は、中心軸か
ら外れたいくつかの円形の明るい部分３６と、それらを
囲む暗い部分３４により特徴付けられる。四重極照明
は、マイクロレンズアレー内に構成された角錐形のレン
ズにより実現できる。照明領域２８は円形照明領域であ
り、明るい部分３８により囲まれた暗い円形リング部分
４０を有し、円形リング部分４０はさらに内部に明るい
円形部分３９を有している。照明領域３０は、明るい円
形領域４４により囲まれた中央の暗い部分４６およびそ
れらを囲む暗い部分４２を有する。照明領域３０と２８
に示された円形照明パターンはマイクロレンズアレー内
における円錐形レンズにより得られる。照明領域３２は
明るい領域５０を囲む暗い部分４８を有し、シルクハッ
ト形に構成される。シルクハット領域３２により示され
る照明パターンはマイクロレンズアレー内において構成
された六方最密構造の放物線レンズにより得ることがで
きる。これら照明領域２６、２８、３０、３２はいくつ
かの異なる照射特性を視覚的に表したものであり、実際
に図３の照明特性を得るために使用される光学エレメン
トは外見上、図示のものとは物理的に大きく異なる場合
もある。
【００１０】図４は、複数の異なるパターン領域５２、
５４、５６、５８を有するレチクルの平面図である。異
なるパターン領域５２、５４、５６、５８はそれぞれ異
なる形状パターンを有している。例えば、パターン領域
５２の上部には直角グリッドパターン６０が設けられて
いる。また、パターン領域５４の上部には傾斜パターン
６２が設けられている。パターン領域５６は直角および
傾斜パターンの混合パターン６４を上部に有する。パタ
ーン領域５８は湾曲パターンを上部に有する。パターン
領域６０、６２、６４および６８により図示された異な
るパターンは単なる例示であり、単一のレチクル１６を
複数の領域に分割して異なるパターンないし形状構成を
配設できることを示している。他の異なるパターンない
し形状構成も使用できる。形状構成は異なるパターンを
視覚的に表したものである。実際のパターンは図４とは
大きく異なる場合もある。
【００１１】図１乃至４を参照することにより、本発明
の利点および機能が容易に理解できる。光学エレメント
１４により形成された個々の照明領域２６、２８、３
０、３２から得られる照明プロファイルは、レチクル１
６上のそれぞれ対応するパターン領域５２、５４、５６
および５８に対して最適のコヒーレンスおよびフィル形
状を有するよう最適化されている。よって、単一のレチ
クル上に形成された様々なパターン形状に関係なく、よ
り均一な像を得ることができる。こうして光リソグラフ
ィー装置の結像性能が向上し、コヒーレンスその他の照
明特性を、照明フィールドないし面内の空間的位置の関
数として修正することにより、レチクル上の異なる空間
位置における異なるパターンに応じて最適化できる。さ
らに、コヒーレンス等の照明特性を場所に応じて空間的
に変化させることにより、照明フィールドないし平面の
所望の作用からの逸脱を補償することができる。例え
ば、スキャニング式の光リソグラフィー装置ではレチク
ル上で矩形の照明フィールドがスキャンされるが、この
装置において、照明特性をある軸方向に変化させること
により、投影レンズのある種の不完全性を補償できる。
これは例えば、スキャンしている矩形スリットの長手方
向において照明特性を変化させることにより、投影レン
ズに存在する不完全さを補償できるため、特に有利であ
る。よって、異なる照明領域を有する光学エレメントを
用いてレチクル上の様々な形状を補償できるのみなら
ず、異なる照明領域を利用して投影レンズ等他の光学エ
レメントの不完全性を補償できるため、感光性レジスト
で覆われたウェーハまたは基板の露光が改善される。
【００１２】このように本発明によれば、異なる照明領
域を単一の光学エレメント上に形成することにより、感
光性レジストで覆われたウェーハの露光を最適化でき、
装置全体の性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光リソグラフィー装置の略図である。
【図２】本発明の実施例を示す図である。
【図３】光学エレメントの平面図である。
【図４】レチクルの平面図である。
【符号の説明】
１０ 光リソグラフィー装置 １２ 照明光源 １４ 光学エレメント １６ レチクル １８ 投影レンズ ２０ ウェーハ ２２ ウェーハステージ ２４ 照明プロファイル ２６、２８、３０、３２ 照明領域 ５２、５４、５６、５８ パターン領域

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の異なる照明領域を備えた光学エレ
    メントにおいて、前記複数の異なる照明領域のそれぞれ
    が異なる照明特性を有していることにより、レチクルの
    照明と感光性基板の露光が最適化されるよう構成された
    光学エレメント。
  2. 【請求項２】 前記複数の異なる照明領域がマイクロレ
    ンズアレーにより形成され、かつ光リソグラフィー装置
    のレンズに適合化されている、請求項１記載の光学エレ
    メント。
  3. 【請求項３】 前記複数の異なる照明領域が回折光学エ
    レメントにより構成され、かつ光リソグラフィー装置の
    レンズに適合化されている、請求項１記載の光学エレメ
    ント。
  4. 【請求項４】 レチクルが複数の異なるパターン領域を
    有し、前記複数の異なる照明領域が、これらレチクルの
    複数の異なるパターン領域に適合化されている、請求項
    １記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記複数の異なる照明領域がマイクロレ
    ンズアレーにより構成されている、請求項４記載の光学
    エレメント。
  6. 【請求項６】 マイクロレンズアレーが六方最密構造の
    放物線レンズを含む、請求項５記載の光学エレメント。
  7. 【請求項７】 マイクロレンズアレーが、円錐形のレン
    ズを含む、請求項５記載の光学エレメント。
  8. 【請求項８】 マイクロレンズアレーが角錐形のレンズ
    を含む、請求項５記載の光学エレメント。
  9. 【請求項９】 マイクロレンズアレーが六方最密構造の
    方物線レンズと、円錐形レンズと、角錐形レンズとを含
    む、請求項５記載の光学エレメント。
  10. 【請求項１０】 前記複数の異なる照明領域が回折光学
    エレメントにより構成されている、請求項４記載の光学
    エレメント。
  11. 【請求項１１】 照明特性がコヒーレンスを含む、請求
    項１記載の光学エレメント。
  12. 【請求項１２】 照明特性がフィル形状を含む、請求項
    １記載の光学エレメント。
  13. 【請求項１３】 レチクルと光学エレメントとを備え
    た、最適化された結像装置において、 前記レチクルは複数の異なるパターン領域を上部に有
    し、それら複数の異なるパターン領域はそれぞれ異なる
    転写用形状パターンを有し、 前記光学エレメントは複数の異なる照明領域を上部に有
    し、それら複数の異なる照明領域のそれぞれが、異なる
    照明特性を得るための光学的構成を有しており、これら
    異なる照明特性がレチクル上の異なるパターン領域に適
    合化されていることにより、感光性基板の露光が最適化
    されるように構成された、最適化された結像装置。
  14. 【請求項１４】 前記複数の異なる照明領域がマイクロ
    レンズアレーにより構成されている、請求項１３記載の
    最適化された結像装置。
  15. 【請求項１５】 前記複数の異なる照明領域が回折光学
    エレメントにより構成されている、請求項１３記載の最
    適化された結像装置。
  16. 【請求項１６】 照明特性がコヒーレンスを含む、請求
    項１３記載の最適化された結像装置。
  17. 【請求項１７】 照明特性がフィル形状を含む、請求項
    １３記載の最適化された結像装置。
  18. 【請求項１８】 マイクロレンズアレーが六方最密構造
    の方物線レンズと、円錐形レンズと、角錐形レンズとを
    含む、請求項１４記載の最適化された結像装置。
  19. 【請求項１９】 照明光源と、光学エレメントと、レチ
    クルと、投影レンズを備えた、像を感光性基板に投影す
    るための光リソグラフィー装置において、 前記光学エレメントは複数の異なる照明領域を上部に有
    し、それら複数の異なる照明領域のそれぞれが、異なる
    照明特性を得るための光学的構成を有し、 前記レチクルは複数の異なるパターン領域を有し、これ
    ら複数の異なるパターン領域はそれぞれ異なる転写用主
    要形状パターンを有しており、前記複数の異なる照明領
    域のそれぞれがこれらレチクル上の複数の異なるパター
    ンに個々に対応しており、 前記投影レンズにより照明光源からの電磁放射光が感光
    性基板に照射されるよう構成されており、 異なる照明パターンをレチクルに適合化することにより
    感光性基板の露光が最適化される光リソグラフィー装
    置。
  20. 【請求項２０】 前記光学エレメントがマイクロレンズ
    アレーである、請求項１９記載の光リソグラフィー装
    置。
  21. 【請求項２１】 前記光学エレメントが回折光学エレメ
    ントである、請求項１９記載の光リソグラフィー装置。
  22. 【請求項２２】 照明特性がコヒーレンスを含む、請求
    項１９記載の光リソグラフィー装置。
  23. 【請求項２３】 照明特性がフィル形状を含む、請求項
    １９記載の光リソグラフィー装置。
  24. 【請求項２４】 マイクロレンズアレーが六方最密構造
    の放物線レンズと、円錐形レンズと、角錐形レンズとを
    含む、請求項２０記載の光リソグラフィー装置。
  25. 【請求項２５】 照明手段と、光学エレメント手段と、
    レチクル手段と、投影レンズ手段とを備えた、電子デバ
    イス製造用光リソグラフィー装置において、 前記照明手段により電磁放射光が発生され前記光学エレ
    メント手段により受光され、該光学エレメント手段によ
    り、異なる照明特性を有した複数の異なる照明領域が得
    られ、 前記レチクル手段は光学エレメント手段に隣接して配置
    されており、複数の異なる形状パターン領域を感光性基
    板に転写するよう形成されており、 前記投影レンズ手段により、レチクル手段を介して電磁
    放射光が受光され、レチクル手段の像が感光性基板に投
    影されるよう構成され、 前記複数の異なる照明領域が前記複数の異なる形状パタ
    ーン領域に空間的に適合化されていることにより、感光
    性基板の露光が最適化される光リソグラフィー装置。
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