DE19748503B4

DE19748503B4 - Projektionsbelichtungsgerät und Projektionsbelichtungsverfahren

Info

Publication number: DE19748503B4
Application number: DE19748503A
Authority: DE
Inventors: Kazuya Kamon
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-06-02
Filing date: 1997-11-03
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2017-11-04
Also published as: KR19990006298A; CN1179245C; CN1204071A; JP3784136B2; KR100274371B1; CN1542914A; TW343357B; DE19748503A1; JPH10335224A; US6061188A

Abstract

Projektionsbelichtungsgerät, das eine Photomaske (20) mit Beleuchtungslicht von einer Lichtquelle (11) beleuchtet und einen gebeugten Lichtstrahl von der beleuchteten Photomaske auf ein freigelegtes Substrat (21) durch ein optisches Projektionssystem (6) derart fokussiert, daß ein Schaltungsmuster projiziert wird,
bei dem das optische Projektionssystem (6)
einen ersten halbdurchlässigen Spiegel (1), einen ersten konkaven Spiegel (2) zum Reflektieren eines von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel (1) reflektierten Lichtstrahles oder durchgelassenen Lichtstrahles,
einen zweiten halbdurchlässigen Spiegel (3), der separat von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel (1) vorgesehen ist, und einen zweiten konkaven Spiegel (4) zum Reflektieren eines von dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel (3) reflektierten Lichtstrahles oder durchgelassenen Lichtstrahles aufweist und
bei dem der erste und zweite halbdurchlässige Spiegel (1, 3) bezüglich einer Normalen (Q-Q) zu einer optischen Achse (OA) des gebeugten Lichtstrahles, der von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel (1) zu dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel (3) gerichtet ist, symmetrisch oder ähnlich symmetrisch angeordnet...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Projektionsbelichtungsgerät und ein Projektionsbelichtungsverfahren, die in einem LSI-Herstellungsprozeß (Großintegration) verwendet werden.
Ein der Anmelderin bekanntes Projektionsbelichtungsgerät wird im folgenden beschrieben.

22 ist eine schematische Darstellung, die eine Anordnung des der Anmelderin bekannten Projektionsbelichtungsgerätes zeigt. In einem Projektionsbelichtungsgerät 110 ist eine Facettenlinse 13 vor einem Lampengehäuse 11 mit einem dazwischen vorgesehenen Spiegel 12 angeordnet und eine Blende 14 ist vor der Facettenlinse 13 positioniert. Eine Blende 16 ist vor der Blende 14 mit einer dazwischen vorgesehenen Kondensorlinse 15 angeordnet und wird gefolgt von einer Kondensorlinse 17, einem Spiegel 18, einer Kondensorlinse 19 und einer Photomaske 20, die ein darauf gebildetes gewünschtes Schaltungsmuster aufweist. Ein Wafer 21 ist vor der Photomaske 20 mit einem dazwischen vorgesehenen optischen Projektionssystem angeordnet.

Das optische Projektionssystem 106 weist eine Kondensorlinse 101, eine Lichtlochebene oder eine Lichtlochoberfläche 105 und eine Kondensorlinse 102 auf, die vor der Photomaske angeordnet sind.

Im allgemeinen wird die Grenze der Auflösung R einer Photolithographie, die ein Projektionsbelichten des Verkleinerungstyps verwendet, durch die folgende Gleichung dargestellt: R = k1·λ/(NA)wobei λ die Wellenlänge in nm des verwendeten Lichtes darstellt, NA die numerische Apertur der verwendeten Linse darstellt und k₁ eine Konstante darstellt, die von einem Resistprozeß abhängt.

Durch Reduzieren der Werte von k₁ und λ sowie durch Erhöhen des Wertes von NA, d. h. durch Reduzieren einer Konstante, die von dem Resistprozeß abhängt, sowie durch Reduzieren der Wellenlänge des verwendeten Lichtes und Erhöhen des Wertes von NA, kann die Grenze der Auflösung R verbessert werden oder kann ein Mikromuster erhalten werden, wie aus der obigen Gleichung ersichtlich ist.

Dieses Verfahren weist jedoch seine Begrenzung auf, da, wenn die Wellenlänge reduziert wird und der Wert von NA erhöht wird, die Schärfentiefe δ(δ = K₂·λ/(NA)²) des Lichtes reduziert wird und somit die Auflösung verschlechtert wird. weiterhin benötigt die Reduzierung der Wellenlänge des Belichtungslichtes eine ausführliche Modifikation des Übertragungsprozesses. Speziell für eine Wellenlänge des Belichtungslichtes von nicht mehr als 170 nm verursacht ferne Ultraviolettstrahlung einen Punktgitterfehler, wie zum Beispiel ein Farbzentrum, in dem Material der verwendeten Linse. Da die Erzeugung eines Farbzentrums Ungleichheit in der spezifischen Durchlässigkeit und des Brechungsindexes der Linse verursacht und somit die Lebenszeit des Linsensystems im wesentlichen bestimmt ist, ist es ansteigend schwierig, eine hohe Auflösung mit optischen Systemen, die Linsen verwenden, zu erreichen.

In der JP 8-179 216 A ist ein optisches System offenbart, das darauf abzielt, eine hervorragende Bildausbildungseigenschaft zu erzielen. In dieser Druckschrift wird jedoch nicht das Problem einer ungleichmäßigen Durchlässigkeit eines optischen Mittels behandelt und die offenbarte Ausbildung des optischen Systems eignet sich auch nicht zur Kompensation der ungleichmäßigen Durchlässigkeit.

In der JP 05-297 277 A wird das Problem eines Schattens in dem Zentrum des Bildes eines Newtonreflektionsteleskops behandelt. Die Druckschrift betrifft das Verhindern eines solchen Schattens eines zweiten Spiegels und eines den Spiegel stützenden Arms. Ein Problem einer ungleichmäßigen Durchlässigkeit eines optischen Mittels wird nicht behandelt.

Es gibt einen Versuch, diese Schwierigkeit unter Verwendung eines Spiegels in einem Abschnitt von optischen Projektionssystemen zu lösen. Solche Beispiele sind im Detail zum Beispiel in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen 6-181162, 6-181163 und ähnlichem beschrieben.

Ein optisches Projektionssystem, das in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 6-181162 beschrieben ist, wird im folgenden beschrieben. 23 ist eine schematische Ansicht des optischen Projektionssystems des in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 6-181162 beschriebenen Projektionsbelichtungsgerätes. Das Projektionsbelichtungsgerät weist eine erste Gruppe von Linsen 201 und 202 mit einem positiven Brechungsindex, einen Lichtstrahlteiler 203, eine zweite Gruppe 204 von Linsen mit negativem Brechungsindex, einen konkaven Spiegel 205 und eine dritte Gruppe 206 von Linsen mit einem positiven Brechungsindex vor einer Photomaske 20 auf.

Bei dem Projektionsbelichtungsgerät wird das von der Photomaske 20 gebeugte Licht durch die erste Gruppe von Linsen 201 und 202, den Lichtstrahlteiler 203 und die zweite Gruppe 204 von Linsen durchgelassen und von dem konvexen Spiegel 205 reflektiert. Das gebeugte Licht, das von dem konvexen Spiegel 205 reflektiert ist, wird wiederum durch die zweite Gruppe 204 von Linsen durchgelassen, von dem Lichtstrahlteiler 203 reflektiert, durch die dritte Gruppe 206 von Linsen durchgelassen und bildet somit ein Bild auf der freigelegten Oberfläche eines Wafers 21.

Obwohl das oben erwähnte Projektionsbelichtungsgerät einen Spiegel an einem Abschnitt des optischen Projektionssystems verwendet, verwendet es noch viele Linsen 201, 202, 204 und 206. Somit kann das Projektionsbelichtungsgerät nicht vollständig die Ungleichheit in der spezifischen Durchlässigkeit, die mit der Verschlechterung des Materials der Linse, die durch die Reduzierung der Wellenlänge des Belichtungslichtes verursacht ist, zusammenhängt, lösen. Wenn die Wellenlänge des Belichtungslichtes nicht größer als 170 nm ist, wird weiterhin ein Farbzentrum ebenfalls in einem halbdurchlässigen Spiegel, wie zum Beispiel ein Lichtstrahlteiler 203, so wie in den oben erwähnten Linsen verursacht und somit wird die mit der Erzeugung eines Farbzentrums verbundene Verschlechterung des Materiales eine ungleichmäßige Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit verursachen (eine Ungleichheit in ihrer spezifischen Durchlässigkeit).

Dagegen wird ein Beispiel, bei dem Linsen vollständig entfernt sind, in einem optischen System, das in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 8-54738 beschrieben ist, gefunden. 24 ist eine schematische Ansicht einer Anordnung des optischen Projektionssystems des in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 8-54738 beschriebenen Projektionsbelichtungsgerätes. Das Projektionsbelichtungsgerät weist eine Blende 301, einen konvexen Spiegel 302 und einen konkaven Spiegel 303 auf.

Bei diesem Projektionsbelichtungsgerät wird das von der Photomaske 20 gebeugte Licht durch die Blende 301 durchgelassen und dann von dem konvexen Spiegel 302 und dann durch den konkaven Spiegel 303 reflektiert und bildet dann ein Bild auf dem freigelegten Substrat 21.

Da das Projektionsbelichtungsgerät keine Linse verwendet, wird eine ungleichmäßige spezifische Durchlässigkeit aufgrund der Verschlechterung des Linsenmateriales nicht verursacht. Das Licht, das auf den konvexen Spiegel 302 exakt von oberhalb in der Figur einfällt, wie zum Beispiel gebeugtes Licht nullter Ordnung, wird jedoch direkt reflektiert und kann das freigelegte Substrat 21 nicht beleuchten, d. h. eine sogenannte räumliche Behinderung wird nachteilig verursacht.

Sogar wenn der gebeugte Lichtstrahl nullter Ordnung das freigelegte Substrat 21 beleuchten sollte, verhalten sich die gebeugten Lichtstrahlen auf der rechten und linken Seite von dem gebeugten Lichtstrahl nullter Ordnung verschieden und somit können zufriedenstellende Bildeigenschaften nicht erhalten werden. Wenn gebeugte Lichtstrahlen positiver und negativer erster Ordnung an dem rechten bzw. linken Abschnitt des konkaven Spiegels 303 in der Figur reflektiert werden und das freigelegte Substrat 21 beleuchten, dann werden unter der Annahme zum Beispiel, daß der gebeugte Lichtstrahl nullter Ordnung von dem konvexen Spiegel 302 und dann durch den rechten Abschnitt des konkaven Spiegels 303 in der Figur reflektiert wird und das freigelegte Substrat 21 beleuchtet, der Einfallwinkel der gebeugten Lichtstrahlen positiver und negativer erster Ordnung voneinander in Bezug zu dem gebeugten Lichtstrahl nullter Ordnung unterschiedlich sein und somit können zufriedenstellende Bildeigenschaften nicht erhalten werden.

Weiterhin sind aufgrund des oben erwähnten Verhaltens der gebeugten Lichtstrahlen die Bedingungen zum Abbilden der longitudinalen Muster der Photomaske 20 auf dem freigelegten Substrat 21 verschieden von denen zum Abbilden des lateralen Musters der Photomaske 20 auf dem freigelegten Substrat 21 und somit können zufriedenstellende Bildeigenschaften des longitudinalen und lateralen Musters nicht erhalten werden.

Weiterhin ist es im allgemeinen schwierig, Wellenfront-Aberrationen in Spiegelsystemen zu beseitigen, und somit sollte ein Abschnitt mit geringerer Wellenfront-Aberration zur Verwendung ausgewählt werden.

Typische Aberrationen sind eine sphärische Aberration, eine Astigmatismus-Aberration, eine Feldkrümmung, eine Deformations-Aberration und eine Koma-Aberration. Es ist bekannt, daß diese Aberrationen durch Umwandlung in Wellenfront-Aberrationen auf der Lichtlochoberfläche bzw. Pupillenoberfläche dargestellt werden können, wie in 25A bis 25E gezeigt ist. 25A, 25B, 25C, 25D and 25E stellen eine sphärische Aberration, eine Astigmatismus-Aberration, eine Feldkrümmung, eine Deformations-Aberration bzw. eine Koma-Aberration dar. In den Figuren stellt ϕ die Größe der Verschiebung einer Wellenfront an einer Lichtlochebene, ρ den Radius auf der Lichtlochebene (ηξ-Ebene), θ den Drehwinkel in Bezug zu der η-Achse, y_o Koordinaten auf einer Waferoberfläche und B bis F Konstanten dar. Die Details dieser Aberrationen sind beispielsweise in "Principle of Optics I–III" (veröffentlicht von Tokai University Press) beschrieben.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Projektionsbelichtungsgerät und Projektionsbelichtungsverfahren vorzusehen, bei denen eine ungleichmäßige Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit in einem optischen Projektionssystem kompensiert werden kann und keine räumliche Behinderung oder Verschlechterung der Bildeigenschaften verursacht werden.

Die Aufgabe wird durch das Projektionsbelichtungsgerät des Anspruches 1 oder 2 bzw. durch das Projektionsbelichtungsverfahren des Anspruches 10 gelöst.

Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gegeben.

Mit den zwei Sätzen von einem halbdurchlässigen Spiegel und einem konkaven Spiegel kann ein Spiegel auf eine Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit und eine Verschiebung der Wellenfront, die an dem anderen halbdurchlässigen Spiegel verursacht werden, eine Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit und eine Verschiebung der Wellenfront anwenden, die entgegengesetzte Eigenschaften aufweisen. Folglich werden ungleichmäßige Verteilungen der spezifischen Durchlässigkeit in dem optischen Projektionssystem gegeneinander aufgehoben, wie auch die Verschiebungen der Wellenfronten, und jede ungleichmäßige Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit, die mit der Erzeugung eines Farbzentrums verbunden ist, kann ausgeglichen werden und jede Verschiebung der Wellenfront kann beseitigt werden.

Weiterhin kann im Gegensatz zu den der Anmelderin bekannten Beispielen von Spiegelsystemen, die keine Linsen aufweisen, eine räumliche Behinderung verhindert werden, gibt es keinen Unterschied im Verhalten zwischen einem gebeugten Lichtstrahl auf der rechten Seite und einem gebeugten Lichtstrahl auf der linken Seite eines gebeugten Lichtstrahles nullter Ordnung, gibt es keinen Unterschied bei den Abbildungsbedingungen zwischen einer longitudinalen Linie und einer lateralen Linie und können überragende Bildeigenschaften erhalten werden.

Bei dem obigen Aspekt sind der erste und zweite halbdurchlässige Spiegel bevorzugt symmetrisch oder ähnlich symmetrisch bezüglich einer Normalen zu einer optischen Achse eines gebeugten Lichtstrahles, der von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel zu dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel gerichtet ist, angeordnet.

Eine solche Anordnung erlaubt, daß eine Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit und eine Verschiebung der Wellenfront, die in einem halbdurchlässigen Spiegel verursacht werden, in den Eigenschaften entgegengesetzt zu denen sind, die in dem anderen halbdurchlässigen Spiegel verursacht werden. Somit kann jede urgleichmäßige Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit, die mit der Erzeugung eines Farbzentrums verbunden ist, ausgeglichen werden und jede Verschiebung der Wellenfront kann ausgeglichen werden.

Eine Anordnung nach Patentanspruch 3 ermöglicht, daß eine Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit und einer Verschiebung der Wellenfront, die einem halbdurchlässigen Spiegel verursacht werden, in den Eigenschaften entgegengesetzt zu denen sind, die in dem anderen halbdurchlässigen Spiegel verursacht werden. Somit kann jede ungleichmäßige Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit, die mit der Erzeugung eines Farbzentrums verbunden ist, ausgeglichen werden und jede Verschiebung der Wellenfront kann ausgeglichen werden.

Der erste und der zweite halbdurchlässige Spiegel und der erste und zweite konkave Spiegel sind gemäß Patentanspruch 4 derart angeordnet, daß ein gebeugter Lichtstrahl von der Photomaske einen solchen Pfad derart folgt, daß ein Bild auf dem freigelegten Substrat gebildet wird.

Eine solche Anordnung erlaubt, daß eine Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit und eine Verschiebung der Wellenfront, die in einem halbdurchlässigen Spiegel verursacht werden, in den Eigenschaften entgegengesetzt zu denen sind, die in dem anderen halbdurchlässigen Spiegel verursacht werden. Somit kann jede ungleichmäßige Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit, die mit der Erzeugung eines Farbzentrums verbunden ist, ausgeglichen werden und jede Verschiebung kann ausgeglichen werden.

Der erste und der zweite halbdurchlässige Spiegel und der erste und zweite konkave Spiegel sind gemäß Patentanspruch 5 derart angeordnet, daß ein gebeugter Lichtstrahl einem solchen Pfad derart folgt, daß ein Bild auf dem freigelegten Substrat gebildet wird. Da jedes Teil derart angeordnet ist, daß ein gebeugter Lichtstrahl einem solchen Pfad folgt, können eine Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit und eine Verschiebung der Wellenfront, die einem halbdurchlässigen Spiegel verursacht werden, in den Eigenschaften entgegengesetzt zu denen sein, die in dem anderen halbdurchlässigen Spiegel verursacht werden. Somit kann jede ungleichmäßige Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit, die mit der Erzeugung eines Farbzentrums verbunden ist, ausgeglichen werden und jede Verschiebung der Wellenfront kann beseitigt werden.

Der erste und der zweite halbdurchlässige Spiegel und der erste und zweite konkave Spiegel sind gemäß Patentanspruch 6 derart angeordnet, daß ein gebeugter Lichtstrahl von einer Photomaske einem solchen Pfad folgt und ein Bild auf dem freigelegten Substrat bildet. Da jedes Teil derart angeordnet ist, daß ein gebeugter Lichtstrahl einem solchen Pfad folgt, können eine Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit und eine Verschiebung der Wellenfront, die in einem halbdurchlässigen Spiegel verursacht werden, in den Eigenschaften entgegengesetzt zu denen sein, die in dem anderen halbdurchlässigen Spiegel verursacht werden. Somit kann jede ungleichmäßige Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit, die mit der Erzeugung eines Farbzentrums verbunden ist, ausgeglichen warden und jede Verschiebung der Wellenfront kann beseitigt werden.

Bevorzugt ist einer von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel, dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel und einer Lichtlochebene, die zwischen dem ersten und zweiten halbdurchlässigen Spiegel angeordnet ist, ebenfalls mit einem Filter zum Beseitigen einer Wellenfront-Aberration vorgesehen. Dies erlaubt die Beseitigung einer Wellenfront-Aberration.

Bevorzugt ist zumindest einer von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel, dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel und einer Lichtlochebene, die zwischen dem ersten und zweiten halbdurchlässigen Spiegel angeordnet ist, ebenfalls mit einem Filter zum Beseitigen einer Amplituden-Aberration vorgesehen. Dies erlaubt die Beseitigung einer Amplituden-Aberration.

Da ein gebeugtes Licht einem solchen Pfad zur Belichtung folgt, kann ein halbdurchlässiger Spiegel zu einer ungleichmäßigen Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit und einer Verschiebung der Wellenfront, die in dem anderen halbdurchlässigen Spiegel verursacht sind, eine ungleichmäßige Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit und eine Verschiebung der Wellenfront vorsehen, die entgegengesetzte Eigenschaften aufweisen. Somit können die ungleichmäßige Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit und die Verschiebung der Wellenfront, die in dem einen halbdurchlässigen Spiegel verursacht werden, durch die, die in dem anderen Spiegel verursacht werden, aufgehoben werden. Folglich kann jede ungleichmäßige Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit, die mit der Erzeugung eines Farbzentrums zusammenhängt, ausgeglichen werden und jede Verschiebung der Wellenfront kann beseitigt werden.

Weiterhin kann im Gegensatz zu den der Anmelderin bekannten Beispielen von Spiegelsystemen oder ähnlichem, von denen Linsen vollständig entfernt sind, eine räumliche Behinderung verhindert werden, gibt es keinen Unterschied im Verhalten zwischen einem gebeugten Lichtstrahl auf der rechten Seite und einem gebeugten Lichtstrahl auf der linken Seite eines gebeugten Lichtstrahls nullter Ordnung, gibt es keinen Unterschied bei den Abbildungsbedingungen zwischen einer longitudinalen Linie und einer lateralen Linie und können überragende Bildeigenschaften somit erhalten werden.

Bei dem Projektionsbelichtungsverfahren kann ein gebeugter Lichtstrahl bevorzugt durch einen Amplituden-Aberrationsbeseitigungsfilter, der zumindest bei einem von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel, dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel und einer Lichtlochebene, die zwischen dem ersten und zweiten halbdurchlässigen Spiegel angeordnet ist, derart durchgelassen werden, daß die Amplituden-Aberration des gebeugten Lichtstrahles kompensiert wird. Somit kann die Amplituden-Aberration beseitigt werden.

Ein Maskenmuster zum Bestimmender Amplituden-Aberrationen weist ein transparentes Substrat, ein Mikromuster und einer größeres Muster auf. Das Mikromuster wird selektiv auf dem transparenten Substrat gebildet und weist im wesentlichen eine Größe bzw. Abmessung der Grenzauflösung auf. Das größere Muster wird selektiv auf dem transparenten Substrat gebildet und weist eine Größe auf, die nicht kleiner ist als das Fünffache der Wellenlange des Belichtungslichtes. Eine Mehrzahl von Sätzen von Mikromustern und größeren Mustern werden auf dem transparenten Substrat angeordnet.

Die Größen von verschiedenen Typen von Amplituden-Aberrationen können unter Verwendung der Amplituden-Aberrationsbestimmungsmaske derart, daß ein Übertragungsmuster auf dem freigelegten Substrat gebildet wird, und durch Beobachten des Übertragungsmusters bestimmt werden. Die Verteilung der Lichtmenge auf der Lichtlochebene bzw. der Pupille ist überwältigend hoch an der Position des gebeugten Lichtes nullter Ordnung des Quellenbildes (d. h. nahe dem Zentrum) und die Bestimmung der Amplituden-Aberration benötigt daher ein Muster, das einen gebeugten Lichtstrahl nahe dem Mittelpunkt der Lichtlochebene verursacht.

Das entspricht einem Maskenmuster einer Größe von nicht weniger als dem Fünffachen einer Wellenlänge λ des Belichtungslichtes. In anderen Worten erlaubt ein größeres Muster mit einer Größe von nicht weniger als dem Fünffachen der Wellenlänge λ des Belichtungslichtes die Bestimmung der Amplituden-Aberration.

Ein Verfahren des Bestimmens der Größe der Amplituden-Aberration weist folgende Schritte auf: Belichten des oben erwähnten Amplituden-Aberrationsbestimmungsmaskenmusters mit Licht derart, daß ein Übertragungsmuster gebildet wird, Beobachten des Übertragungsmusters derart, daß eine Variation von zumindest dem optischen Kontrast oder der optimalen Dosis des Mikromusters und eine Variation von zumindest dem optischen Kontrast oder der optimalen Dosis des großen Musters erfaßt wird, und Bestimmen der Größe einer Amplituden-Aberration von den Größen der bestimmten Variationen von zumindest einem der optischen Kontraste oder der optimalen Dosen des Mikromusters und des größeren Musters.

Das Verfahren des Bestimmens der Größe der Amplituden-Aberration ermöglicht eine präzise Bestimmung der Größen der verschiedenen Amplituden-Aberrationen.

Bei dem obigen Aspekt wird die Größe der sphärischen Amplituden-Aberration bevorzugt von der Größe einer bestimmten Variation in dem optischen Kontrast zwischen dem Mikromuster und dem größeren Muster bestimmt. Dies ermöglicht die Bestimmung der Größe der sphärischen Amplituden-Aberration.

Bei dem obigen Aspekt wird die Größe der Astigmatismusamplituden-Aberration bevorzugt von der Größe der bestimmten Variation des Kontrastes zwischen einem longitudinalen Musterelement und einem lateralen Musterelement des Mikromusters und des größeren Musters bestimmt. Dies ermöglicht die Bestimmung der Größe der Astigmatismusamplituden-Aberration.

Bei dem obigen Aspekt wie die Größe der Amplitudenfeldkrümmung bevorzugt von der Größe der bestimmten Variation des optischen Kontrastes von der Mehrzahl von größeren Mustern bestimmt. Dies erlaubt die Bestimmung der Größen der Amplitudenfeldkrümmung.

Bei dem obigen Aspekt wird die Größe der Komaamplituden-Aberration bevorzugt von einer Größe einer bestimmten Variation der optimalen Dosis zwischen dem Mikromuster und dem größeren Muster bestimmt. Dies erlaubt die Bestimmung der Größe der Komaamplituden-Aberration.

Bei dem obigen Aspekt wird die Größe der Deformationsamplituden-Aberration bevorzugt von der Größe einer bestimmten Variation der optimalen Dosis des Mikromusters und des größeren Musters in Abhängig der belichteten Position bestimmt. Dies erlaubt die Bestimmung der Größe der Deformationsamplituden-Aberration.

Ein Amplituden-Aberrationbeseitigungsfilter weist ein transparentes Substrat und einen auf dem transparenten Substrat gebildeten lichtdurchlässigen Mehrschichtfilm, der eine Form aufweist, die geeignet ist, eine Amplituden-Aberration zu beseitigen. Eine Dicke von jedem Film bzw. jeder Schicht, die den lichtdurchlässigen Mehrschichtfilm bilden, wird durch n·λ dargestellt, wobei λ eine Wellenlänge des gebeugten Lichtstrahles und n eine ganze Zahl darstellt.

Bei dem Amplituden-Aberrationsbeseitigungsfilter kann der lichtdurchlässige Mehrschichtfilm in Abhängigkeit von verschiedenen Amplituden-Aberrationen derart geformt sein, daß die verschiedenen Amplituden-Aberration beseitigt werden.

Bei dem obigen Aspekt weist der lichtdurchlässige Mehrschichtfilm bevorzugt eine konzentrische gebogene Form, von der ein Querschnitt durch eine negative Funktion vierter Ordnung dargestellt ist, derart auf, daß eine positive sphärische Amplituden-Aberration beseitigt wird. Dies ermöglicht die Beseitigung einer positiven sphärischen Amplituden-Aberration.

Bei dem obigen Aspekt weist der lichtdurchlässige Mehrschichtfilm bevorzugt eine konzentrische schalenförmige Form, von der ein Querschnitt durch eine positive Funktion vierter Ordnung dargestellt ist, derart auf, daß eine negative sphärische Amplituden-Aberration beseitigt wird. Dies ermöglicht die Beseitigung einer negativen sphärischen Amplituden-Aberration.

Bei dem obigen Aspekt weist lichtdurchlässige Mehrschichtfilm bevorzugt die Form, die nur in eine Richtung gebogen ist, von der ein Querschnitt durch eine negative Funktion vierter Ordnung dargestellt wird, derart auf, daß eine positive Astigmatismusamplituden-Aberration beseitigt wird. Dies ermöglicht die Beseitigung der positive Astigmatismusamplituden-Aberration.

Bei dem obigen Aspekt weist der lichtdurchlässige Mehrschichtfilm bevorzugt die schalenförmige Form nur in einer Richtung, von der ein Querschnitt durch eine positive Funktion vierter Ordnung dargestellt ist, derart auf, daß eine negative Astigmatismusamplituden-Aberration beseitigt wird. Dies ermöglicht die Beseitigung der negativen Astigmatismusamplituden-Aberration.

Bei dem obigen Aspekt weist der lichtdurchlässige Mehrschichtfilm bevorzugt eine konzentrische gebogene Form, von der ein Querschnitt durch eine negative Funktion vierter Ordnung dargestellt ist, derart auf, daß eine positive Amplitudenfeldkrümmung beseitigt wird. Dies ermöglicht die Beseitigung einer positiven Amplitudenfeldkrümmung.

Bei dem obigen Aspekt weist der lichtdurchlässige Mehrschichtfilm bevorzugt eine konzentrische schalenförmige Form, von der ein Querschnitt durch eine positive Funktion vierter Ordnung dargestellt ist, derart auf, daß eine negative Amplitudenfeldkrümmung beseitigt wird. Dies ermöglicht die Beseitigung einer negativen Amplitudenfeldkrümmung.

Bei dem obigen Aspekt weist der lichtdurchlässige Mehrschichtfilm bevorzugt die in einer Richtung geneigte Ebene, von der ein Querschnitt durch eine lineare Funktion dargestellt wird, auf. Dies ermöglicht die Beseitigung einer Deformationsamplituden-Aberration.

Bei dem obigen Aspekt weist der lichtdurchlässige Mehrschichtfilm bevorzugt die in einer Richtung geneigte Steigung, von der ein Querschnitt durch eine quadratische Funktion dargestellt ist, derart auf, daß eine Komaamplituden-Aberration beseitigt wird. Dies erlaubt die Beseitigung der Komaamplituden-Aberration.

Bei dem obigen Aspekt weist der lichtdurchlässige Mehrschichtfilm bevorzugt eine Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit auf, die eine Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit kompensiert, die durch Zusammenfügen von Verteilungen der spezifischen Durchlässigkeit, die von Amplituden-Aberrationen resultiert, die durch das obige Verfahren des Bestimmens der Größe der Amplituden-Aberration erfaßt sind. Dies erlaubt die Beseitigung von allen der verschiedenen Amplituden-Aberrationen und verbessert somit die Bildqualität.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Anordnung eines Projektionsbelichtungsgerätes entsprechend einer ersten Ausführungsform,
2 eine ungleichmäßige Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit und eine Verschiebung der Wellenfront in dem Projektionsbelichtungsgerät entsprechend der ersten Ausführungsform, die kompensiert sind,
3 eine schematische Ansicht einer anderen Anordnung der halbdurchlässigen Spiegel und der konkaven Spiegel,
4 eine schematische Ansicht einer Anordnung des Projektionsbelichtungsgerätes, das in 1 gezeigt ist, und eines Ortsfrequenzfilters,
5 ein Flußdiagramm eines Projektionsbelichtungsverfahrens entsprechend einer achten Ausführungsform,
6A eine Draufsicht eines Maskenmusters zum Bestimmen von Amplituden-Aberrationen,
6B ein Übertragungsmuster, das durch Belichten des in 6A gezeigten Maskenmusters erhalten wurde,
7A and 7B einen optischen Kontrast eines Mikromusters bzw. einen optischen Kontrast eines größeren Musters bei einem Verfahren des Bestimmens einer sphärischen Amplituden-Aberration,
8A und 8B eine Größe der Variation des optischen Kontrastes eines lateralen Musterelementes bzw. eine Größe einer Variation des optischen Kontrastes eines longitudinalen Musterelementes in einem Verfahren des Bestimmens einer Astigmatismusamplituden-Aberration,
9 eine Größe der Variation eines optischen Kontrastes eines größeren Musters,
10A und 10B eine Größe der Variation der optimalen Dosis für ein Mikromuster bzw. eine Größe der Variation der Variation der optimalen Dosis für ein größeres Muster in einem Verfahren des Bestimmens einer Komaamplituden-Aberration,
11 ein Verfahren des Bestimmens einer Deformationsamplituden-Aberration und eine Größe der Variation der optimalen Dosis für ein größeres Muster,
12A und 12B eine Querschnittsansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines Amplituden-Aberrationsbeseitigungsfilters, der eine positive sphärische Amplituden-Aberration beseitigt,
13A und 13B eine Querschnittsansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines Amplituden-Aberrationsbeseitigungsfilters, der eine negative sphärische AmplitudenAberration beseitigt,
14A und 14B eine Querschnittsansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines Amplituden-Aberrationsbeseitigungsfilters, der eine positive Astigmatismusamplituden-Aberration beseitigt,
15A und 15B eine Querschnittsansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines Amplituden-Aberrationsbeseitigungsfilters, der eine negative Astigmatismusamplituden-Aberration beseitigt,
16A und 16B eine Querschnittsansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines Amplituden-Aberrationsbeseitigungsfilters, der eine positive Feldkrümmung beseitigt,
17A und 17B eine Querschnittsansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines Amplituden-Aberrationsbeseitigungsfilters, der eine negative Amplitudenfeldkrümmung beseitigt,
18A und 18B eine Querschnittsansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines Amplituden-Aberrationsbeseitigungsfilters, der eine Deformationsamplituden-Aberration beseitigt,
19A und 19B eine Querschnittsansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines Amplituden-Aberrationsbeseitigungsfilters, der eine Komaamplituden-Aberration beseitigt,
20A und 20B eine Querschnittsansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines Amplituden-Aberrationsbeseitigungsfilters,
21 eine perspektivische Ansicht, die eine Verschiebung einer Wellenfront zeigt, wenn verschiedene Typen von Amplituden-Aberrationen zusammengefügt werden,
22 eine schematische Ansicht einer Anordnung eines der Anmelderin bekannten Projektionsbelichtungsgerätes,
23 eine schematische Ansicht einer Anordnung eines der Anmelderin bekannten Projektionsbelichtungsgerätes,
24 eine schematische Ansicht einer Anordnung eines der Anmelderin bekannten Projektionsbelichtungsgerätes und
25A–25E typische Wellenfront-Aberrationen auf einer Lichtlochebene, nämlich eine sphärische Aberration, eine Astigmatismus-Aberration, eine Feldkrümmung, eine Deformations-Aberration bzw. eine Koma-Aberration.
Erste Ausführungsform
Bei einem Projektionsbelichtungsgerät 10 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, ist eine Facettenlinse 13 vor einem Lampengehäuse 11 mit einem dazwischen vorgesehenen Spiegel 12 angeordnet und eine Blende 14 ist vor der Facettenlinse 13 angeordnet. Eine Blende 16 ist vor der Blende 14 mit einer dazwischen vorgesehenen Kondensorlinse 15 angeordnet und eine Photomaske 20 mit einem darauf gebildeten gewünschten Schaltungsmuster ist ebenfalls vor der Blende 16 mit einer Kondensorlinse 17, einem Spiegel 18 und einer Kondensorlinse 19, die dazwischen vorgesehen sind, angeordnet.
Ein Wafer 21 als ein freigelegtes Substrat ist vor einer Photomaske 20 mit einem dazwischen vorgesehenen optischen Projektionssystem 6 angeordnet.
Das optische Projektionssystem 6 weist einen ersten halbdurchlässigen Spiegel oder Strahlteiler 1, einen ersten konkaven Spiegel 2, eine Lichtlochebene 5, einen zweiten halbdurchlässigen Spiegel oder Strahlteiler 3 und einen zweiten konkaven Spiegel 4 auf. Der erste halbdurchlässige Spiegel 1 ist vor der Photomaske 20 angeordnet und der erste konkave Spiegel 1 ist derart angeordnet, daß von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel 1 durchgelassenes bzw. übertragenes Licht zu dem halbdurchlässigen Spiegel 1 reflektiert werden kann. Die Lichtlochebene 5 ist derart angeordnet, daß von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel 1 reflektiertes Licht durch die Lichtlochebene 5 hindurchgehen kann, und der zweite halbdurchlässige Spiegel 3 ist derart angeordnet, daß das Licht, das durch die Lichtlochebene 5 hindurchgeht, in den zweiten halbdurchlässigen Spiegel 3 eindringen kann. Der zweite konkave Spiegel 4 ist derart angeordnet, daß von dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel 3 reflektiertes Licht zu dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel 3 reflektiert werden kann. Das abgelenkte Licht, das von dem zweiten konkaven Spiegel 3 reflektiert ist, wird durch den zweiten halbdurchlässigen Spiegel 3 hindurchgelassen und bildet ein Bild auf einem freigelegten Substrat 21.
Wie speziell in 2 gezeigt ist, sind die Reflektionsebene des ersten halbdurchlässigen Spiegels 1 und die Reflektionsebene des zweiten halbdurchlässigen Spiegels 3 entlang der gedachten Linien A-A bzw. A'-A' angeordnet, die symmetrisch (d. h. Liniensymmetrie) bezüglich einer Normalen P-P zu einer optischen Achse OA des abgelenkten bzw. gebeugten Lichts, das von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel 1 zu dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel 3 gerichtet ist, sind. Ein Winkel θ₁ zwischen der gedachten Linie A-A und der Normalen P-P ist im wesentlichen gleich zu einem Winkel θ₂ zwischen der gedachten Linie A'-A' und der Normalen P-P. Weiterhin sind der erste und der zweite konkave Spiegel 2 und 4 derart angeordnet, daß die Anordnungsrichtung (D₁) des ersten konkaven Spiegels 2 bezüglich des ersten halbdurchlässigen Spiegels 1 und die Anordnungsrichtung (D₂) des zweiten konkaven Spiegels 4 bezüglich des zweiten halbdurchlässigen Spiegels 3 symmetrisch bezüglich der Normalen P-P sind.
Der erste und zweite halbdurchlässige Spiegel 1 und 3 sind symmetrisch oder ähnlich bzw. nahezu symmetrisch bezüglich einer Normalen Q-Q zu der optischen Achse OA, wobei die Normale Q-Q durch den Punkt auf der Lichtlochebene 5 hindurchgeht, bei dem ein Lichtquellenbild gebildet wird, angeordnet. Weiterhin sind der erste und der zweite halbdurchlässige Spiegel 1 und 3 und der erste und der zweite konkave Spiegel 2 und 4 derart angeordnet, daß der optische Pfad eines gebeugten Lichtstrahles symmetrisch oder "ähnlich symmetrisch" bezüglich der Normalen Q-Q ist. "Ähnlich symmetrisch" bedeutet, daß der halbdurchlässige Spiegel oder der Ort eines optischen Pfades auf der linken Seite der Normalen Q-Q in der Figur eine ähnliche Figur der liniensymmetrischen Figur des halbdurchlässigen Spiegels oder des Ortes des optischen Pfades auf der rechten Seite der Normalen Q-Q in der Figur aufweist.
Es sollte angemerkt werden, daß der erste und zweite halbdurchlässige Spiegel 1 und 3 identische oder ähnliche Formen bzw. Abmessungen aufweisen und daß der erste und zweite konkave Spiegel 2 und 4 ebenfalls identische oder ähnliche Formen bzw. Abmessungen aufweisen.
Ein Projektionsbelichtungsverfahren, das dieses Projektionsbelichtungsgerät verwendet, wird im folgenden beschrieben. Mit Bezug zu 1 werden ultraviolette Strahlen von einer Quecksilberdampflampe oder einem Excimerlaser 11 von dem Spiegel 12 reflektiert und dann in einzelne Punktlichtquellen durch die Facettenlinse 13 aufgeteilt und durch die Blende 14 derart geformt, daß die sekundäre Lichtquellenebene gebildet wird. Nachdem sie durch die Kondensorlinse durchgelassen sind, erstellt die Blende 16 eine Belichtungsfläche ein und die Photomaske 20 wird über die Kondensorlinse 17, den Spiegel 18 und die Kondensorlinse 19 beleuchtet. Das Licht, das durch die Photomaske 20 durchgelassen wird, wird durch ein Maskenmuster derart gebeugt, daß gebeugtes Licht erzeugt wird. In 1 sind nur gebeugte Lichtstrahlen positiver und negativer erster Ordnung stellvertretend gezeigt, obwohl gebeugte Lichtstrahlen höherer Ordnung ebenfalls vorhanden sind.
Das von der Photomaske 20 gebeugte Licht wird durch den ersten halbdurchlässigen Spiegel 1 in durchgelassenes Licht und reflektiertes Licht aufgeteilt und dann wird das durchgelassene Licht von dem ersten konkaven Spiegel 2 reflektiert und dann von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel 1 in einer Ebene derart reflektiert, daß ein Lichtquellenbild auf der Lichtlochebene 5 gebildet wird. Dann wird das gebeugte Licht, das durch die Lichtlochebene 5 durchgelassen werden kann, von dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel 3 an einer Ebene reflektiert und dann von dem zweiten konkaven Spiegel 4 reflektiert. Das gebeugte Licht, das von dem zweiten konkaven Spiegel 4 reflektiert wird, wird durch den zweiten halbdurchlässigen Spiegel 3 derart durchgelassen, daß ein Bild auf dem freigelegten Substrat 21 gebildet wird. Das freigelegte Substrat 21 wird dann entsprechend dem so erhaltenen optischen Bild bearbeitet.
Mit dem Projektionsbelichtungsgerät und dem Projektionsbelichtungsverfahren entsprechend der vorliegenden Ausführungsform können eine ungleichmäßige Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit in optischen Projektionssystemen kompensiert werden und eine räumliche Behinderung oder Verschlechterung der Bildeigenschaften wird nicht verursacht, wenn die Wellenlänge des Belichtungslichtes kleiner als 170 nm beträgt. Dies wird im folgenden im Detail beschrieben.
Mit Bezug zu 2 ist ein schraffierter Bereich R₁ in dem ersten halbdurchlässigen Spiegel 1 ein Bereich, bei dem das durch den ersten halbdurchlässigen Spiegel durchgelassene Licht, das von dem konkaven Spiegel 2 reflektierte Licht und das von der Reflektionsebene des ersten halbdurchlässigen Spiegels 1 reflektierte Licht einander überlappen bzw. überlagern. Ein schraffierter Bereich R₂ in dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel 3 ist ebenfalls ein Bereich, bei dem sich das auf den zweiten halbdurchlässigen Spiegel 3 von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel 1 einfallende Licht, das von der Reflektionsebene des zweiten halbdurchlässigen Spiegels 3 reflektierte Licht und das von dem konkaven Spiegel 4 reflektierte Licht überlagern. Die Anzahl der Farbzentren, die in dem Spiegelmaterial verursacht werden, wenn die Wellenlänge des Belichtungslichtes kleiner als 170 nm ist, wird erhöht so wie die Intensität des Lichtes erhöht wird. Somit werden viele Farbzentren erzeugt und die spezifische Durchlässigkeit wird speziell in den schraffierten Bereichen R₁ und R₂ verringert. Der erste und zweite halbdurchlässige Spiegel 1 und 3 weisen somit einen Bereich mit geringer spezifischer Durchlässigkeit und einen Bereich mit hoher spezifischer Durchlässigkeit auf und dies resultiert in einer ungleichmäßigen Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit.
Unter der Annahme, daß die Lichtstrahlen, die durch die durchgezogenen Linien in der Figur bezeichnet sind, gebeugte Lichtstrahlen positiver und negativer erster Ordnung sind, gehen die gebeugten Lichtstrahlen positiver und negativer erster Ordnung in dem halbdurchlässigen Spiegel 1 durch den schraffierten Bereich R₁ entlang der optischen Pfade P₁₁ bzw. P₁₂ hindurch. Wenn die optische Pfadlänge des optischen Pfades P₁₁ verschieden von der des optischen Pfades P₁₂ ist, ist die Menge des gebeugten Lichtstrahles positiver erster Ordnung, der durchgelassen ist, verschieden von der des durchgelassenen gebeugten Lichtstrahles negativer erster Ordnung. Genauer ist, wenn der optische Pfad P₁₁ länger ist als der optische Pfad P₁₂, die Menge des durchgelassenen gebeugten Lichtstrahles positiver erster Ordnung kleiner als die des durchgelassenen gebeugten Lichtstrahles negativer erster Ordnung.
In dem halbdurchlässigen Spiegel 3 gehen jedoch die gebeugten Lichtstrahlen positiver und negativer erster Ordnung durch den schraffierten Bereich R₂ entlang der optischen Pfade P₂₁ bzw. P₂₂. Es sollte angemerkt werden, daß die optischen Pfade P₂₁ und P₂₂ in dem schraffierten Bereich R₂ den optischen Pfaden P₁₁ bzw. P₁₂ in dem schraffierten Bereich R₁ entsprechen. Somit ist, wenn der optische Pfad P₁₁ länger ist als der optische Pfad P₁₂, der optische Pfad P₂₁ länger als der optische Pfad P₂₂ und die verringerte Menge des durchgelassenen gebeugten Lichtstrahles positiver erster Ordnung, wenn er entlang dem optischen Pfad P₂₂ hindurchgeht, kleiner als die beim Durchgang des gebeugten Lichtstrahles negativer erster Ordnung, wenn er entlang dem optischen Pfad P₂₁ hindurchgeht.
Somit wendet der zweite halbdurchlässigen Spiegel 3 die Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit an, die entgegengesetzt in den Eigenschaften zu der der spezifischen Durchlässigkeit ist, die in dem ersten halbdurchlässigen Spiegel 1 auf das gebeugte Licht wirkt. Die Verteilungen der spezifischen Durchlässigkeiten des ersten und zweiten halbdurchlässigen Spiegels 1 und 3 kompensieren sich und die Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit des ersten und zweiten halbdurchlässigen Spiegels 1 und 3 sind insgesamt gleichmäßig und dies verhindert, daß die Lebenszeit des Linsensystems aufgrund einer Ungleichmäßigkeit in der spezifischen Durchlässigkeit reduziert wird.
Neben der Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit wendet der halbdurchlässigen Spiegel 3 ebenfalls die Verschiebung der Wellenfront, die entgegengesetzt in den Eigenschaften zu einer Verschiebung einer an dem ersten halbdurchlässigen Spiegel 1 verursachten Wellenfront ist, an eine Verschiebung an einer Wellenfront, die an dem ersten halbdurchlässigen Spiegel 1 verursacht ist, an und somit sind die Verschiebungen der Wellen fronten, die an den halbdurchlässigen Spiegeln 1 und 3 verursacht sind, insgesamt zueinander entgegengesetzt.
Weiterhin wird, da das System nicht ein Spiegelsystem ist, von dem Linsen vollkommen entfernt sind, wie in den der Anmelderin bekannten Beispielen, eine räumliche Behinderung nicht verursacht, gibt es keinen Unterschied im Verhalten zwischen gebeugte Lichtstrahlen auf der rechten und linken Seite eines gebeugten Lichtstrahles nullter Ordnung, gibt es keinen Unterschied in den Abbildungsbedingungen zwischen einer longitudinalen Linie und einer lateralen Linie und können somit gute Bildeigenschaften erhalten werden.
Während eine Aberration allgemein eine Wellenfront-Aberration bedeutet, definiert die vorliegende Anmeldung Aberration allgemein als einen Grund der Verschlechterung der Bildqualität von optischen Bildern. Ein Grund der Verschlechterung der Bildqualität, der ein anderer ist als eine Wellenfront, ist eine ungleichmäßige Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit in dem Material der Linsen und der Spiegel in einem System. Beispielsweise kann für ein System, in dem ein Bild mit einer Interferenz gebildet wird, die durch einen gebeugten Lichtstrahl null-ter Ordnung mit einer Amplitude von 0,5 und einem gebeugten Lichtstrahl erster Ordnung mit einer Amplitude von 0,6 erzeugt ist, die Bilderzeugung mit der Interferenz, die durch die zwei gebeugten Lichtstrahlen verursacht ist, solange durchgeführt werden, wie die Amplituden-Aberration null ist.
Wenn jedoch die spezifischen Durchlässigkeiten der gebeugten Lichtstrahlen nullter und erster Ordnung 1,0 bzw. 0,9 aufgrund einer ungleichmäßigen Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit, die durch ein, Farbzentrum in einem Abschnitt des Linsenmaterials verursacht ist, oder aufgrund einer Ungleichmäßigkeit in der Effizienz der Antireflektionsbeschichtung der Linsenoberfläche beträgt, wird ein Bild mit einer Interferenz durch eine Amplitude von 0,5 (= 0,5·1,0) des gebeugten Lichtstrahles nullter Ordnung und einer Amplitude von 0,54 (= 0,6·0,9) des gebeugten Lichtstrahles erster Ordnung gebildet. Da die Intensität des Lichtes dem Quadrat der Amplitude entspricht, ändert sich der optische Kontrast eines optischen Bildes (im allgemeinen wird er verschlechtert), wenn die Amplitude von dem optimalen Wert versetzt wird.
Während die Verschlechterung der Bildqualität, die durch eine Unordnung bzw. Störung in der Wellenfrontverteilung verursacht ist, als Wellenfront-Aberration bezeichnet wird, wird die Verschlechterung der Bildqualität, die durch eine Störung der Amplitudenverteilung verursacht ist, als "Amplituden-Aberration" in der vorliegenden Erfindung bezeichnet. Wenn zum Beispiel eine Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit einer Linse konzentrisch ist und durch eine quadratische Funktion dargestellt wird, wird sie als eine "sphärische Amplituden-Aberration" nach der sphärischen Aberration der Wellenfront-Aberration bezeichnet. Wenn eine Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit einer Linse unterschiedlich bezüglich zu xy ist, wird sie als "Astigmatismusamplituden-Aberration" oder "Komaamplituden-Aberration" nach Astigmatismus-Aberration oder Koma-Aberration bezeichnet. Wenn eine ungleichmäßige Verteilung der optimalen Dosis innerhalb der Bildebene beobachtet wird, wird sie als "Amplitudenfeldkrümmung" oder "Deformieramplituden-Aberration" nach Feldkrümmung oder Deformier-Aberration bezeichnet.
In der vorliegenden Ausführungsform wendet der zweite halbdurchlässigen Spiegel 3 die Amplitudenverteilung, die entgegengesetzt in den Eigenschaften zu der ist, die an dem ersten halbdurchlässigen Spiegel 1 verursacht wird, an die Amplitudenverteilung, die an dem ersten halbdurchlässigen Spiegel 1 verursacht ist, an und die an dem ersten halbdurchlässigen Spiegel 1 verursachte Amplitudenverteilung wird somit aufgehoben.
Während der erste und zweite halbdurchlässige Spiegel 1 und 3 und der erste und zweite konkave Spiegel 2 und 4 in der vorliegenden Ausführungsform derart angeordnet sind, daß Licht durchgelassen und reflektiert wird, wie in 1 und 2 gezeigt ist, können sie so angeordnet sein, daß Licht so durchgelassen und reflektiert wird, wie in 3 gezeigt ist.
Genauer ist, wie in 3 gezeigt ist, der erste halbdurchlässige Spiegel 1 vor der Photomaske 2 angeordnet und ist der erste konkave Spiegel 2 derart angeordnet, daß das von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel 1 reflektierte Licht zu dem ersten halbdurchlässigen Spiegel 1 reflektiert werden kann. Die Lichtlochebene 5 ist derart angeordnet, daß das von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel 1 durchgelassene Licht durch die Lichtlochebene 5 hindurch kann, und der zweite halbdurchlässige Spiegel 3 ist derart angeordnet, daß das Licht, das durch die Lichtlochebene 5 hindurchgeht, in den zweiten halbdurchlässigen Spiegel 3 eindringen kann. Der zweite konkave Spiegel 4 ist derart angeordnet, daß das durch den zweiten halbdurchlässigen Spiegel 3 durchgelassene Licht zu dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel 3 reflektiert werden kann. Das gebeugte Licht, das von dem zweiten konkaven Spiegel 4 reflektiert ist, wird vom dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel 3 reflektiert und bildet ein Bild auf dem freigelegten Substrat 21.
Eine solche Anordnung der Teile ermöglicht ebenfalls dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel 3, eine Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit, deren Eigenschaften entgegengesetzt zu der Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit, die in dem ersten halbdurchlässigen Spiegel verursacht wird, ist, anzuwenden, wie oben beschrieben wurde, und somit kann jede ungleichmäßige Verteilung der spezifischen Durchlässigkeit insgesamt ausgeglichen werden.
Weiterhin kann der zweite halbdurchlässige Spiegel 3 eine Verschiebung der Wellenfront, die entgegengesetzt in den Eigenschaften zu der der Wellenfront, die in dem ersten halbdurchlässigen Spiegel 1 verursacht wird, ist, anwenden und somit heben sich die Verschiebungen der Wellenfronten gegeneinander auf.
Weiterhin wendet der zweite halbdurchlässige Spiegel 3 ähnlich die Amplitudenverteilung, die entgegengesetzt in den Eigenschaften zu der ist, die in dem ersten halbdurchlässigen Spiegel 1 verursacht ist, auf die in dem ersten halbdurchlässigen Spiegel 1 verursachte Amplitudenverteilung an und somit heben sich die Amplitudenverteilungen gegeneinander auf.
Zweite Ausführungsform
Wenn ein Ortsfrequenzfilter 24 zum Beseitigen der Wellenfront-Aberration an der Lichtlochebene 5 in dem optischen Projektionssystem 6 des Projektionsbelichtungsgerätes entsprechend der ersten Ausführungsform vorgesehen ist, wie in 4 gezeigt ist, können an die sphärische Aberration, die Astigmatismus-Aberration und die Koma-Aberration hauptsächlich beseitigt werden und eine gute Bildqualität kann erhalten werden.
Dritte Ausführungsform
Wenn ein Ortsfrequenzfilter 22 zum Beseitigen der Wellenform-Aberration an dem ersten halbdurchlässigen Spiegel 1 in dem optischen Projektionssystem 6 des Projektionsbelichtungsgerätes entsprechend der ersten Ausführungsform vorgesehen ist, wie in 4 gezeigt ist, können hauptsächlich die Feldkrümmung und die Deformierungs-Aberration beseitigt werden und eine gute Bildqualität kann erhalten werden.
Vierte Ausführungsform
Wenn ein Ortsfrequenzfilter 23 zum Beseitigen der Wellenfront-Aberration an dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel 3 in dem optischen Projektionssystem 6 des Projektionsbelichtungsgerätes entsprechend der ersten Ausführungsform vorgesehen ist, wie in 4 gezeigt ist, können hauptsächlich die Feldkrümmung und die Deformierungs-Aberration beseitigt werden und eine gute Bildqualität kann erhalten werden.
Es sollte angemerkt werden, daß die Ortsfrequenzfilter 24, 22 und 23 zum Beseitigen der Wellenfront-Aberration, die in der zweiten, dritten bzw. vierten Ausführungsform beschrieben wurden, beispielsweise ein transparentes Substrat und einen transparenten Mehrschichtfilm, der darauf gebildet ist, aufweisen können.
Fünfte Ausführungsform
Wenn ein Ortsfrequenzfilter 24 zum Beseitigen der Amplituden-Aberration an der Lichtlochebene 5 in dem optischen Projektionssystem 6 des Projektionsbelichtungsgerätes entsprechend der ersten Ausführungsform vorgesehen ist, wie in 4 gezeigt ist, können die sphärische Amplituden-Aberration, die Astigmatismusamplituden-Aberration und die Komaamplituden-Aberration hauptsächlich beseitigt werden und eine gute Bildqualität kann erzielt werden.
Sechste Ausführungsform
Wenn ein Ortsfrequenzfilter 22 zum Beseitigen der Amplituden-Aberration an dem ersten halbdurchlässigen Spiegel 1 in dem optischen Projektionssystem 6 des Projektionsbelichtungsgerätes entsprechend der ersten Ausführungsform vorgesehen ist, wie in 4 gezeigt ist, können die Amplitudenfeldkrümmung und die Deformierungsamplituden-Aberration hauptsächlich beseitigt werden und eine gute Bildqualitat kann erzielt werden.
Siebte Ausführungsform
Wenn ein Ortsfrequenzfilter 23 zum Beseitigen der Amplituden-Aberration an dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel 3 in dem optischen Projektionssystem 6 des Projektionsbelichtungsgerätes entsprechend der ersten Ausführungsform vorgesehen ist, wie in 4 gezeigt ist, können die Amplitudenfeldkrümmung und die Deformierungsamplituden-Aberration hauptsächlich beseitigt werden und eine gute Bildqualität kann erzielt werden.
Mit Bezug zu 5 wird ein Maskenmuster zum Bestimmen der Amplituden-Aberration zuerst mit Licht belichtet (Schritt 31) und dann wird ein durch die Belichtung erhaltenes entwickeltes Muster durch ein SEM (Rasterelektronenmikroskop) betrachtet (Schritt 32). Entsprechend dem Ergebnis der Beobachtung werden die kombinierten Typen der Amplituden-Aberrationen klassifiziert (Schritt 33). Weiterhin wird die Amplituden-Aberration, die in einer einzelnen Linse dominant ist, bestimmt (Schritt 34) und dann wird ein Amplituden-Aberrationsbeseitigungsfilter, der die dominante Amplituden-Aberration kompensiert, ausgewählt (Schritt 35). Der Amplituden-Aberrationsbeseitigungsfilter (ein Pupillenfilter), der so ausgewählt ist, wird zum Beispiel auf die Lichtlochebene zum Belichten eines Schaltungsmusters gelegt (Schritt 36).
Die Anwendung eines solchen Belichtungsverfahrens erlaubt die selektive Beseitigung der Amplituden-Aberration, die in einer einzelnen Linse dominant ist, und somit werden gute Bildeigenschaften erzielt.
Mit Bezug zu 6A sind insgesamt 25 rechteckige größere Muster 31 in einer Matrix aus fünf Spalten und Zeilen auf einem transparenten Substrat 33 gebildet und insgesamt neun Mikromuster 32 sind in einer Matrix aus drei Zeilen und drei Spalten in jedem größeren Muster 31 gebildet. Die größeren Muster 31 weisen eine Größe von nicht weniger als fünf Mal, z. B. ungefähr zehn Mal, der Wellenlänge des Belichtungslichtes aus. Die Mikromuster 32 weisen im wesentlichen die gleiche Größe wie die Grenzauflösung des verwendeten Projektionsbelichtungsgerates auf.
Wenn das Maskenmuster 30 zum Bestimmen der Amplituden-Aberration mit Licht mittels einer aplanatischen bzw. fehlerfreien Linse belichtet wird, sind die Ecken der größeren Muster und der Mikromuster aufgrund der Beugung abgerundet und ein Übertragungsmuster, das größere Muster 31a und Mikromuster 32a, wie in 6B gezeigt ist, enthält, wird erhalten. Im allgemeinen sind Mikromuster empfindlich bezüglich Aberrationen, wohingegen die größeren Muster weniger empfindlich bezüglich Aberrationen sind. Somit können die Amplituden-Aberrationen schnell und deutlich in fünf Typen von Amplituden-Aberrationen durch Beobachten der größeren Muster 31a und der Mikromuster 32a in dem Übertragungsmuster klassifiziert werden.
Die Verteilung der Lichtmenge auf der Pupille ist überwältigend hoch an der Position des gebeugten Lichtquellenbildes nullter Ordnung (d. h. nahe dem Zentrum) und somit benötigt die Bestimmung der Amplituden-Aberration ein Muster, das gebeugtes Licht um das Zentrum der Pupille erzeugt. Es entspricht einem Maskenmuster, das eine Größe aufweist, die nicht kleiner ist als fünf Mal einer Wellenlänge λ des Belichtungslichtes. In anderen Worten, ermöglichen die größeren Muster 31 mit einer Größe von nicht weniger als fünf Mal der Wellenlange λ des Belichtungslichtes die Bestimmung der Amplituden-Aberration. Daher ermöglicht die Verwendung des Maskenmusters entsprechend der vorliegenden Ausführungsform die Bestimmung der Amplituden-Aberration.
Ein Verfahren des Bestimmens der sphärischen Amplituden-Aberration, das ein Maskenmuster 30 zum Bestimmen der Amplituden-Aberration, das in 6A gezeigt ist, verwendet, wird im folgenden beschrieben. Zuerst wird ein Maskenmuster 30 zum Bestimmen der Amplituden-Aberration, das in 6A gezeigt ist, mit Licht belichtet und fünfundzwanzig Sätze von Übertragungsmustern, die fertiggestellt sind, wie in 6B gezeigt ist, werden durch ein SEM oder ähnlichem beobachtet. Somit wird der optische Kontrast des Mikromusters 32 an jedem der fünfundzwanzig Punkte, wie in 7A gezeigt ist, erhalten, während der optische Kontrast des größeren Musters an jedem der fünfundzwanzig Punkte, wie in 7B gezeigt ist, erhalten wird.
Es sollte angemerkt werden, daß in 7A und 7B die Länge eines Pfeiles das Niveau eines optischen Kontraste anzeigt.
Wie in 7A und 7B gezeigt ist, wird nachgewiesen, daß eine sphärische Amplituden-Aberration in dem verwendeten optischen System vorhanden ist, wenn ein Unterschied im Kontrast in einer Funktion vierten Grades zwischen dem idealen optischen Bild und den optischen Bildern des Mikromusters 32 und des größeren Musters 31 beobachtet wird. Die Größe der sphärischen Amplituden-Aberration kann von der Variation des Kontrastes zwischen dem Mikromuster 32 und dem größeren Muster 31 bestimmt werden.
Ein Verfahren des Bestimmens der AstigmatismusamplitudenAberration mit der Verwendung des Maskenmusters 30, das in 6A gezeigt ist, zum Bestimmen der Amplituden-Aberration wird im folgenden beschrieben. Zuerst wird das Maskenmuster 30 zum Bestimmen der Amplituden-Aberration, das in 6A gezeigt ist, mit Licht belichtet und fünfundzwanzig Sätze von Übertragungsmustern, die, wie in 6B gezeigt sind, fertiggestellt sind, werden durch ein SEM oder ähnlichem beobachtet. Somit wird der optische Kontrast eines lateralen Musterelementes (x-Richtung) oder einer Seite von jedem Muster an jedem der fünfundzwanzig Punkte erhalten, wie in 8A gezeigt ist, wohingegen der optische Kontrast eines longitudinalen Musterelementes (y-Richtung) oder einer Seite von jedem Muster an jedem der fünfundzwanzig Punkte erhalten wird, wie in 8B gezeigt ist. Wie in 8A und 8B gezeigt ist, wird nachgewiesen, daß eine Astigmatismusamplituden-Aberration in dem verwendeten optischen Belichtungssystem vorhanden ist, wenn eine Kontrastvariation zwischen dem lateralen Musterelement und dem longitudinalen Musterelement beobachtet wird. Die Größe der Astigmatismusamplituden-Aberration kann von der Größe der Kontrastvariation zwischen dem lateralen Musterelement und dem longitudinalen Musterelement bestimmt werden.
Ein Verfahren des Bestimmens der Amplitudenfeldkrümmung mit der Verwendung eines Maskenmusters 30, das in 6A gezeigt ist, zum Bestimmen der Amplituden-Aberration wird im folgenden beschrieben. Zuerst wird ein Maskenmuster 30 zum Bestimmen der Amplituden-Aberration, das in 6A gezeigt ist, mit Licht belichtet und dann werden fünfundzwanzig fertig gestellte Sätze von Übertragungsmustern, wie in 6B gezeigt ist, durch ein SEM oder ähnliches beobachtet. Der optische Kontrast des größeren Musters 31 wird somit an jedem der fünfundzwanzig Punkte erhalten, wie in 9 gezeigt ist.
Wenn der optische Kontrast des größeren Musters 31 in einer Funktion vierten Grades beobachtet wird, wie in 9 gezeigt ist, ist nachgewiesen, daß eine Amplitudenfeldkrümmung in dem verwendeten optischen Belichtungssystem vorhanden ist. Die Größe der Amplitudenfeldkrümmung kann von der Größe der Kontrastvariation des größeren Musters 31 bestimmt werden.
Ein Verfahren des Bestimmens der Komaamplituden-Aberration mit der Verwendung eines Maskenmusters 30, das in 6A gezeigt ist, zum Bestimmen der Amplituden-Aberration wird nun beschrieben. Zuerst wird das Maskenmuster 30 zum Bestimmen der Amplituden-Aberration, das in 6A gezeigt ist, mit Licht belichtet, während die Bedingungen der Belichtung geändert werden, und fünfundzwanzig Sätze von Übertragungsmustern, die, wie in 6B gezeigt ist, fertiggestellt sind, werden durch ein SEM oder ähnlichem beobachtet. Somit wird der optimale Dosis für ein Mikromuster 32 an jedem der fünfundzwanzig Punkte erhalten, wie in 10A gezeigt ist, wohingegen die optimale Dosis für das größere Muster 31 an jedem der fünfundzwanzig Punkte erhalten wird, wie in 10B gezeigt ist.
Es sollte angemerkt werden, daß die Länge eines Pfeiles, der in 10A und 10B gezeigt ist, das Niveau eine optimalen Dosis anzeigt.
Wenn eine relative Variation der optimalen Dosis zwischen dem Mikromuster 32 und dem größeren Muster 31 beobachtet wird, wie in 10A and 10B gezeigt ist, ist nachgewiesen, daß eine Komaamplituden-Aberration in dem verwendeten optischen Belichtungssystem vorhanden ist. Die Größe der KomaamplitudenAberration kann von der Größe der relativen Variation in der optimalen Dosis bestimmt werden, wenn das Mikromuster 32 und das größere Muster 31 miteinander verglichen werden.
Ein Verfahren des Bestimmens der Deformierungsamplituden-Aberration mit der Verwendung des in 6A gezeigt Maskenmusters 30 zum Bestimmen der Amplituden-Aberration wird nun beschrieben. Zuerst wird das in 6A gezeigte Maskenmuster 30 zum Bestimmen der Amplituden-Aberration mit Licht belichtet und fünfundzwanzig Sätze von Üertragungsmustern, die wie in 6B gezeigt sind, fertiggestellt sind, werden durch ein SEM oder ähnlichem beobachtet. Somit wird die optimale Dosis für ein Mikromuster 32 an jedem der fünfundzwanzig Punkte erhalten, wie in 11 gezeigt ist, wohingegen die optimale Dosis für das größere Muster 31 an jedem der fünfundzwanzig Punkte erhalten wird, wie in 11 gezeigt ist.
Wenn beobachtet wird, daß die optimale Dosis in Abhängigkeit der belichteten Position variiert, während die optimale Dosis für das Mikromuster 32 relativ die gleiche ist wie die für das größere Muster 31, ist nachgewiesen, daß eine Deformierungsamplituden-Aberration in dem verwendeten optischen Belichtungssystem vorhanden ist. Die Größe der Deformierungsamplituden-Aberration kann von der Größe der Variation der optimalen Dosis in Abhängigkeit von der belichteten Position des Mikromusters 32 und des größeren Musters 31 bestimmt werden.
12A und 12B zeigen eine Querschnittsansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines Filters zum Beseitigen einer positiven sphärischen Amplituden-Aberration.
Ein Filter 40 zum Beseitigen der positiven sphärischen Amplituden-Aberration weist ein transparentes Substrat 41 und einen auf einer Oberfläche des transparenten Substrates 41 gebildeten lichtdurchlässigen Mehrschichtfilm 42 auf. Die Dicke von jeder Schicht des lichtdurchlässigen Mehrschichtfilmes 42 wird durch n·λ dargestellt, wobei n eine ganze Zahl darstellt und λ eine Wellenlänge des Belichtungslichtes darstellt.
Wenn eine sphärische Aberration in eine Wellenfront-Aberration an einer Lichtlochebene bzw. Pupillenebene umgewandelt wird, wie in 25A dargestellt wurde, wird die Größe einer Verschiebung der Wellenfront als ϕ = –Bρ⁴/4 dargestellt. Wenn eine dominante Amplituden-Aberration in einem optischen System eine positive sphärische Amplituden-Aberration ist, dann weist der lichtdurchlässige Mehrschichtfilm 42 zum Kompensieren der positiven sphärischen Amplituden-Aberration eine konzentrische gewölbte Form auf, von der ein Querschnitt durch eine negative Funktion vierter Ordnung dargestellt ist. Durch Vorsehen dieses Filters 40 zum Beseitigen der Amplituden-Aberration auf der Lichtlochebene des optischen Projektionssystemes kann die positive sphärische Amplituden-Aberration beseitigt werden und die Bildqualität kann verbessert werden.
13A und 13B sind eine Querschnittsansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines Filters zum Beseitigen einer negativen sphärischen Amplituden-Aberration. Ein Filter 40 zum Beseitigen der negativen sphärischen Amplituden-Aberration weist ein transparentes Substrat 41 und einen lichtdurchlässigen Mehrschichtfilm 42 auf, der auf einer Oberfläche des transparenten Substrates 41 gebildet ist. Die Dicke von jeder Schicht des lichtdurchlässigen Multischichtfilmes 42 ist dieselbe wie zuvor, d. h. n·λ.
Wenn eine sphärische Aberration in eine Wellenfront-Aberration auf einer Lichtlochebene umgewandelt wird, wird, wie in 25A dargestellt wurde, die Größe ϕ einer Verschiebung der Wellenfront als ϕ = –Bρ⁴/4 dargestellt. Wenn eine dominante Amplituden-Aberration in einem optischen System eine negative sphärische Amplituden-Aberration ist, dann weist der lichtdurchlässige Mehrschichtfilm 42 zum Kompensieren der negativen sphärischen Amplituden-Aberration eine schalenähnliche oder konische Form auf, von der ein Querschnitt durch eine positive Funktion vierter Ordnung bzw. vierten Grades dargestellt wird. Durch Vorsehen dieses Filters 40 zum Beseitigen der Amplituden-Aberration auf der Lichtlochebene des optischen Projektionssystemes kann die negative sphärische Amplituden-Aberration beseitigt werden und die Bildqualität kann verbessert werden.
14A und 14B sind eine Querschnittsansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines Filters zum Beseitigen einer positiven Astigmatismusamplituden-Aberration. Ein Filter 40 zum Beseitigen der positiven Astigmatismusamplituden-Aberration weist ein transparentes Substrat 41 und einen auf einer Oberfläche des transparenten Substrates 41 gebildeten lichtdurchlässigen Multischichtfilm 42 auf. Die Dicke von jeder Schicht des lichtdurchlässigen Multischichtfilmes 42 ist dieselbe wie zuvor, d. h. n·λ.
Wenn eine Astigmatismus-Aberration in eine Wellenfront-Aberration auf einer Lichtlochebene umgewandelt wird, wird, wie in 25B dargestellt wurde, die Größe ϕ einer Verschiebung der Wellenfront als ϕ = –Cy_o ²ρ²cos²θ dargestellt. Wenn eine dominante Amplituden-Aberration in einem optischen Belichtungssystem eine positive Astigmatismusamplituden-Aberration ist, dann weist der lichtdurchlässige Mehrschichtfilm 42 zum Kompensieren der positiven Astigmatismusamplituden-Aberration die gewölbte Form nur in einer Richtung auf und ein Querschnitt davon wird durch eine negative Funktion vierter Ordnung dargestellt, d. h. er weist die Form eines Sattels auf. Durch Vorsehen dieses Filters 40 zum Beseitigen der Amplituden-Aberration auf der Lichtlochebene des optischen Projektionssystemes kann die positive Astigmatismusamplituden-Aberration beseitigt werden und die Bildqualität kann verbessert werden.
15A und 15B sind eine Querschnittsansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines Filters zum Beseitigen einer negativen Astigmatismusamplituden-Aberration. Ein Filter 40 zum Beseitigen der negativen Astigmatismusamplituden-Aberration weist ein transparentes Substrat 41 und einen auf einer Oberfläche des transparenten Substrates 41 gebildeten lichtdurchlässigen Mehrschichtfilm 42 auf. Die Dicke von jeder Schicht des lichtdurchlässigen Mehrschichtfilmes 42 ist dieselbe wie zuvor, d. h. n·λ.
Wenn eine Astigmatismus-Aberration in eine Wellenfront-Aberration auf der Lichtlochebene umgewandelt wird, wird, wie in 25B dargestellt wurde, die Größe ϕ einer Verschiebung der Wellenfront als ϕ = –Cyo2ρ2cos2θ dargestellt. Wenn eine dominante Amplituden-Aberration in einem optischen Belichtungssystem eine negative Astigmatismusamplituden-Aberration ist, dann weist der lichtdurchlässige Mehrschichtfilm 42 zum Kompensieren der negativen Astigmatismusamplituden-Aberration die schalenähnliche oder konische Form in einer Richtung auf und ein Querschnitt davon wird durch eine positive Funktion vierter Ordnung dargestellt. Durch Vorsehen dieses Filters 40 zum Beseitigen der Amplituden-Aberration an bzw. in der Lichtlochebene des optischen Projektionssystemes kann die negative Astigmatismusamplituden-Aberration beseitigt werden und die Bildqualität kann verbessert werden.
16A und 16B sind eine Querschnittsansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines Filters zum Beseitigen einer positiven Amplitudenfeldkrümmung. Ein Filter 40 zum Beseitigen einer positiven Amplitudenfeldkrümmung weist ein transparentes Substrat 41 und einen auf einer Oberfläche des transparenten Substrates 41 gebildeten lichtdurchlässigen Mehrschichtfilm 42 auf. Die Dicke von jeder Schicht des lichtdurchlässigen Mehrschichtfilmes 42 ist die gleiche wie zuvor, d. h. n·λ.
Wenn eine Feldkrümmung in eine Wellenfront-Aberration an einer Lichtlochebene umgewandelt wird, wird, wie in 25C gezeigt ist, die Größe ϕ der Verschiebung der Wellenfront als ϕ = –Dy_o ²ρ²/2 dargestellt. Wenn eine dominante Amplituden-Aberration in einem optischen Belichtungssystem eine positive Amplitudenfeldkrümmung ist, dann weist der lichtdurchlässige Mehrschichtfilm 42 zum Kompensieren der positiven Amplitudenfeldkrümmung eine konzentrische gekrümmte Form auf, von der ein Querschnitt durch eine negative Funktion vierter Ordnung dargestellt. Durch Vorsehen dieses Filters 40 zum Beseitigen der Amplituden-Aberration auf der Lichtlochebene des optischen Projektionssystemes kann die positive Amplitudenfeldkrümmung beseitigt werden und die Bildqualität kann verbessert werden.
17A und 17B sind eine Querschnittsansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines Filters zum Beseitigen einer negativen Amplitudenfeldkrümmung. Ein Filter 40 zum Beseitigen einer negativen Amplitudenfeldkrümmung weist ein transparentes Substrat 41 und einen auf einer Oberfläche des transparenten Substrates 41 gebildeten lichtdurchlässigen Mehrschichtfilm 42 auf. Die Dicke von jeder Schicht des lichtdurchlässigen Mehrschichtfilmes 42 ist die gleiche wie zuvor, d. h. n·λ.
Wenn eine Feldkrümmung in eine Wellenfront-Aberration in einer Lichtlochebene umgewandelt wird, wie in 25C dargestellt wurde, wird die Größe ϕ einer Verschiebung der Wellenfront als ϕ = –Dy_o ²ρ²/2 dargestellt. Wenn eine dominante Amplituden-Aberration in einem optischen Belichtungssystem eine negative Amplitudenfeldkrümmung ist, dann weist der lichtdurchlässige Mehrschichtfilm 42 zum Kompensieren der negativen Amplitudenfeldkrümmung eine konzentrische schalenähnliche Form auf, von der ein Querschnitt durch eine positive Funktion vierter Ordnung dargestellt wird. Durch Vorsehen dieses Filters 40 zum Beseitigen der Amplituden-Aberration auf der Lichtlochebene des optischen Projektionssystemes kann die negative Amplitudenfeldkrümmung beseitigt werden und die Bildqualität kann verbessert werden.
18A und 18B sind eine Querschnittsansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines Filters zum Beseitigen einer Deformationsamplituden-Aberration. Ein Filter 40 zum Beseitigen der Deformationsamplituden-Aberration weist ein transparentes Substrat 41 und einen auf einer Oberfläche des transparenten Substrates 41 gebildeten lichtdurchlässigen Mehrschichtfilm 42 auf. Die Dicke von jeder Schicht des lichtdurchlässigen Mehrschichtfilmes 42 ist die gleiche wie zuvor, d. h. n·λ.
Wenn eine Deformierungs-Aberration in eine Wellenfront-Aberration auf einer Lichtlochebene umgewandelt wird, wie in 25D dargestellt wurde, wird die Größe ϕ einer Verschiebung der Wellenfront als ϕ = Ey_o ³ρcosθ dargestellt. Wenn eine dominante Aberration in einem optischen Belichtungssystem eine positive Deformationsamplituden-Aberration ist, dann weist der lichtdurchlässige Mehrschichtfilm 42 zum Beseitigen der Deformationsamplituden-Aberration eine in eine Richtung geneigte Ebene auf, von der ein Querschnitt durch eine lineare Funktion dargestellt wird. Durch Vorsehen dieses Filters 40 zum Beseitigen der Amplituden-Aberration auf der Lichtlochebene des optischen Projektionssystemes kann die Deformationsamplituden-Aberration beseitigt werden und die Bildqualität kann verbessert werden.
19A und 19B sind eine Querschnittsansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines Filters zum Beseitigen einer Komaamplituden-Aberration. Ein Filter 40 zum Beseitigen der Komaamplituden-Aberration weist ein transparentes Substrat 41 und einen auf einer Oberfläche des transparenten Substrates 41 gebildeten lichtdurchlässigen Mehrschichtfilm 42 auf. Die Dicke von jeder Schicht des lichtdurchlässigen Mehrschichtfilmes 42 ist die gleiche wie zuvor, d. h. n·λ.
Wenn eine Koma-Aberration in eine Wellenfront-Aberration auf einer Lichtlochebene umgewandelt wird, wie in 25E dargestellt wurde, wird die Größe ϕ einer Verschiebung der Wellenfront als ϕ = Fy₀p₃ dargestellt. Wenn eine dominante Aberration in einem optischen Belichtungssystem eine KomaamplitudenAberration ist, weist daher der lichtdurchlässige Mehrschichtfilm 42 zum Kompensieren der Komaamplituden-Aberration die in eine Richtung geneigte Steigung bzw. Flanke auf, von der ein Querschnitt durch eine quadratische Funktion dargestellt wird. Durch Vorsehen dieses Filters 40 zum Beseitigen der Amplituden-Aberration auf der Lichtlochebene des optischen Projektionssystemes kann die Komaamplituden-Aberration beseitigt werden und die Bildqualität kann verbessert werden.
In dem Fall, bei dem eine Mehrzahl von Aberrationstypen nebeneinander vorhanden sind, können geeignete Kombinationen der Filter zum Beseitigen der Amplituden-Aberration, die beschrieben wurden, verwendet werden. So können beispielsweise der Amplituden-Aberrationsbeseitigungsfilter zum Kompensieren der negativen Amplitudenfeldkrümmung 16 und der Amplituden-Aberrationsbeseitigungsfilter zum Kompensieren der Komaamplituden-Aberration, der in 19 beschrieben wurde, derart kombiniert werden, daß sie gleichzeitig die positive Amplitudenfeldkrümmung und die Komamplituden- Aberration kompensieren. Allgemein existieren verschiedene Typen von Amplituden-Aberrationen in praktischen optischen System nebeneinander und daher ermöglichen geeignete Kombinationen der Filter zum Beseitigen der Amplituden-Aberrationen, die beschrieben wurden, eine komplette Beseitigung von verschiedenen Typen von Amplituden-Aberrationen und verbessern somit die Bildqualität.
Die Größen der verschiedenen Amplituden-Aberrationen, die durch die Verfahren des Bestimmens der Größe der Amplituden-Aberration bestimmt sind, können, wie in 21 gezeigt ist, derart miteinander kombiniert werden, daß ein zusammengesetzter Amplituden-Aberrationsbeseitigungsfilter, der die Eigenschaften bzw. Merkmale aufweist, die die zusammengesetzten Amplituden-Aberrationen kompensieren, hergestellt wird. Es wird beispielsweise ein Amplituden-Aberrationsbeseitigungsfilter durch Bilden eines lichtdurchlässigen Mehrschichtfilmes, der die Querschnittsform aufweist, die den so kombinierten Amplituden-Aberrationen entspricht, wie in 21 gezeigt ist, auf einem transparenten Substrat hergestellt.
Das Einführen eines solchen kombinierten Filters zum Beseitigen von Amplituden-Aberrationen ermöglicht die komplette Beseitigung von verschiedenen Typen von Amplituden-Aberrationen und verbessert somit die Bildqualität.

Claims

Projektionsbelichtungsgerät, das eine Photomaske (20) mit Beleuchtungslicht von einer Lichtquelle (11) beleuchtet und einen gebeugten Lichtstrahl von der beleuchteten Photomaske auf ein freigelegtes Substrat (21) durch ein optisches Projektionssystem (6) derart fokussiert, daß ein Schaltungsmuster projiziert wird, bei dem das optische Projektionssystem (6) einen ersten halbdurchlässigen Spiegel (1), einen ersten konkaven Spiegel (2) zum Reflektieren eines von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel (1) reflektierten Lichtstrahles oder durchgelassenen Lichtstrahles, einen zweiten halbdurchlässigen Spiegel (3), der separat von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel (1) vorgesehen ist, und einen zweiten konkaven Spiegel (4) zum Reflektieren eines von dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel (3) reflektierten Lichtstrahles oder durchgelassenen Lichtstrahles aufweist und bei dem der erste und zweite halbdurchlässige Spiegel (1, 3) bezüglich einer Normalen (Q-Q) zu einer optischen Achse (OA) des gebeugten Lichtstrahles, der von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel (1) zu dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel (3) gerichtet ist, symmetrisch oder ähnlich symmetrisch angeordnet sind.
Projektionsbelichtungsgerät, das eine Photomaske (20) mit Beleuchtungslicht von einer Lichtquelle (11) beleuchtet und einen gebeugten Lichtstrahl von der beleuchteten Photomaske auf ein freigelegtes Substrat (21) durch ein optisches Projektionssystem (6) derart fokussiert, daß ein Schaltungsmuster projiziert wird, bei dem das optische Projektionssystem (6) einen ersten halbdurchlässigen Spiegel (1), einen ersten konkaven Spiegel (2) zum Reflektieren eines von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel (1) reflektierten Lichtstrahles oder durchgelassenen Lichtstrahles, einen zweiten halbdurchlässigen Spiegel (3), der separat von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel (1) vorgesehen ist, und einen zweiten konkaven Spiegel (4) zum Reflektieren eines von dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel (3) reflektierten Lichtstrahles oder durchgelassenen Lichtstrahles aufweist und wobei der Strahlengang des Lichtstrahles von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel zu dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel eine Lichtlochebene (5), auf der ein Lichtquellenbild gebildet wird, durchläuft.
Projektionsbelichtungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem Reflektionsebenen des ersten und zweiten halbdurchlässigen Spiegels (1, 3) entlang von gedachten Linien (A-A') angeordnet sind, die symmetrisch bezüglich einer Normalen (P-P) zu der optischen Achse (OA) des gebeugten Lichtstrahles, der von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel (1) zu dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel (3) gerichtet ist, angeordnet sind, und der erste und zweite konkave Spiegel (2, 4) derart angeordnet sind, daß eine Anordnungsrichtung (D₁) der Spiegelnormalen des ersten konkaven Spiegels (2) bezüglich des ersten halbdurchlässigen Spiegels (1) und eine Anordnungsrichtung (D₂) der Spiegelnormalen des zweiten konkaven Spiegels (4) bezüglich des zweiten halbdurchlässigen Spiegels (3) symmetrisch bezüglich der Normalen (P-P) angeordnet sind.
Projektionsbelichtungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der erste und zweite halbdurchlässige Spiegel (1, 3) und der erste und zweite konkave Spiegel (2, 4) derart angeordnet sind, daß der gebeugte Lichtstrahl von der Photomaske (20) den ersten konkaven Spiegel (2) über den ersten halbdurchlässigen Spiegel (1) beleuchtet, dann von dem ersten konkaven Spiegel (2) reflektiert wird und dann den zweiten konkaven Spiegel (4) über den ersten und zweiten halbdurchlässigen Spiegel (1, 3) beleuchtet und dann von dem zweiten konkaven Spiegel (4) reflektiert wird und dann über den zweiten halbdurchlässigen Spiegel (3) ein Bild auf dem freigelegten Substrat (21) bildet.
Projektionsbelichtungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der erste und zweite halbdurchlässige Spiegel (1, 3) und der erste und zweite konkave Spiegel (2, 4) derart angeordnet sind, daß der gebeugte Lichtstrahl von der Photomaske (20) durch den ersten halbdurchlässigen Spiegel (1) durchgelassen wird und dann von dem ersten konkaven Spiegel (2) reflektiert wird, der gebeugte Lichtstrahl, der von dem ersten konkaven Spiegel reflektiert ist, nacheinander von dem ersten und zweiten halbdurchlässigen Spiegel (1, 3) reflektiert wird und dann von dem zweiten konkaven Spiegel (4) reflektiert wird und der gebeugte Lichtstrahl, der von dem zweiten konkaven Spiegel (4) reflektiert ist, durch den zweiten halbdurchlässigen Spie gel (3) durchgelassen wird und ein Bild auf dem freigelegten Substrat (21) bildet.
Projektionsbelichtungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der erste und zweite halbdurchlässige Spiegel (1, 3) und der erste und zweite konkave Spiegel (2, 4) derart angeordnet sind, daß der gebeugte Lichtstrahl von der Photomaske (20) von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel (1) reflektiert wird und dann von dem ersten konkaven Spiegel (2) reflektiert wird, der gebeugte Lichtstrahl, der von dem ersten konkaven Spiegel (2) reflektiert ist, nacheinander durch den ersten und zweiten halbdurchlässigen Spiegel (1, 3) durchgelassen wird und dann von dem zweiten konkaven Spiegel (4) reflektiert wird und der gebeugte Lichtstrahl, der von dem zweiten konkaven Spiegel reflektiert ist, von dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel (3) reflektiert wird und ein Bild auf dem freigelegten Substrat (21) bildet.
Projektionsbelichtungsgerät nach Anspruch 1, weiter mit einer Lichtlochebene (5), auf der ein Lichtquellenbild gebildet wird und die zwischen dem ersten und dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel (1, 3) angeordnet ist.
Projektionsbelichtungsgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 7, weiter mit einem Wellenfront-Aberrationsbeseitigungsfilter (24, 22, 23) zum Beseitigen einer Wellenfront-Aberration, der zumindest an einem von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel (1), dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel (3) und der Lichtlochebene (5) vorgesehen ist.
Projektionsbelichtungsgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 8, weiter mit einem Amplituden-Aberrationsbeseitigungsfilter (24, 22, 23) zum Beseitigen einer Amplituden-Aberration, der zumindest an einem von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel (1), dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel (3) und der Lichtlochebene (5) vorgesehen ist.
Projektionsbelichtungsverfahren mit den Schritten: Beleuchten einer Photomaske (20) mit Belichtungslicht von einer Lichtquelle (11), Richten eines gebeugten Lichtstrahles von der Photomaske (20) auf einen ersten konkaven Spiegel (2) über einen ersten halbdurchlässigen Spiegel (1) und Reflektieren des gebeugten Lichtstrahles an dem ersten konkaven Spiegel (2), Richten des gebeugten Lichtstrahles, der von dem ersten konkaven Spiegel (2) reflektiert ist, auf einen zweiten konkaven Spiegel (4) über den ersten und einen zweiten halbdurchlässigen Spiegel (1, 3) und Reflektieren des gebeugten Lichtstrahles an dem zweiten konkaven Spiegel (4), wobei das von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel (1) reflektierte Licht eine Lichtlochebene (5) durchläuft, auf der ein Lichtquellenbild gebildet wird, bevor es auf den zweiten halbdurchlässigen Spiegel (3) einfällt und Fokussieren des gebeugten Lichtstrahles, der von dem zweiten konkaven Spiegel (4) reflektiert ist, auf ein freigelegtes Substrat (21) derart, daß über den zweiten halbdurchlässigen Spiegel (3) ein Bild auf dem freigelegten Substrat (21) gebildet wird.
Projektionsbelichtungsverfahren nach Anspruch 10, bei dem der gebeugte Lichtstrahl durch einen Wellenfront-Aberrationsbeseitigungsfilter (24, 22, 23), der zumindest an einem von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel (1), dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel (3) und der Lichtlochebene (5) angeordnet ist, derart durchgelassen wird, daß eine Wellenfront-Aberration des gebeugten Lichtstrahles kompensiert wird.
Projektionsbelichtungsverfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem der gebeugte Lichtstrahl durch einen Amplituden-Aberrationsbeseitigungsfilter (24, 22, 23), der zumindest an einem von dem ersten halbdurchlässigen Spiegel (1), dem zweiten halbdurchlässigen Spiegel (3) und der Lichtlochebene (5) angeordnet ist, derart durchgelassen wird, daß eine Amplituden-Aberration des gebeugten Lichtstrahles kompensiert wird.