JP3559330B2 - レチクルマスキングシステムを有する光学系の照明手段 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本出願の対象は、レチクルマスキングシステムを有する光学系、特にマイクロリソグラフィ用投影露光装置の照明手段である。
【０００２】
【従来の技術】
様々に異なる顕微鏡を投影露光装置と組合せて製造することができ、その場合、レチクルにかかるマスクの形状を変化させることができる。従って、露光時の誤差が発生しないように、レチクル上の照明光点を可変性をもって厳密に限定することが不可欠である。レチクルのできる限り近くに構造を配置すると、その操作が妨げられ、高分解能の構造に課せられるようなダイアフラム作用のエッジコントラストに関わる必要条件を満たすことができない。そこで、照明光路の中に追加の中間視野平面を設け、その平面にレチクルマスキングシステムを厳密に位置決めすることが知られている。鏡像力場、アパーチャ、均質性及び色消しに関する所定の条件に対して必要な追加レンズによって、コストは高くなり且つ追加スペースも必要になる。
【０００３】
照明光路中に光導体ガラス棒を有する投影露光装置に関する欧州特許第０，２９７，１６１Ａ１号は、ガラス棒の背後にブレンドフィルタを配置できることを提示している。このフィルタが減光ではなく、均質性の向上に役立つことは明らかである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の課題は品質が良く且つコスト増を少なく抑えたレチクルマスキングシステムを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は、特許請求の範囲第１項の特徴を備えた先に挙げた種類の照明構造によって達成される。特許請求の範囲第１項によれば、光を集中させるためのガラス棒が設けられており且つレチクルマスキングシステムはガラス棒の射出端に配置されている。先に挙げた種類の照明構造では、光の分布を均一にするためのハニコム集光レンズが通常使用される。あるいは、ガラス棒が集光レンズの機能を果たしても良い。これにより、ガラス棒の射出端に、レチクルマスキングに適する中間視野平面が存在するということになる。そのため、中間視野平面を形成する手段は不要である。
【０００６】
特許請求の範囲第１項から第９項の対象は、優先権が主張された１９９３年１２月１３日付の特許出願ＤＥ４３４２４２４の中にも記載されている。それら２つの出願の開示内容は本出願の一部でもある。
添付の図面はさらに詳細な説明に有用である。

【０００７】
【実施例】
図１は先に挙げた同時係属特許出願の中にも含まれており、そこで説明もされている。
図１は、たとえば、集積回路の製造に使用するための分解能が１μｍ以下の投影・リソグラフィ用の本発明による照明手段の一実施例を示す。
【０００８】
波長３６５ｎｍのｉ線の水銀アークランプであるランプ１は楕円ミラー１２の焦点に配置されており、楕円ミラー１２は放射された光を第２の焦点１２１に集める。
【０００９】
法則からは外れるが、シャッタ１３は焦点１２１の外側に位置しており、しかも、楕円ミラー１２の頂点までの距離は焦点１２１から頂点までの距離より約５％から２０％、好ましくは１０％長い。これにより、そこで形成される二次光源はより均質になり、照明が光学結像に及ぼす部分干渉作用は改善される。従って、この目的のための余分の混合光学系を省略することができる。この方法は従来の照明手段についても理にかなっている。
あるいは、光源としてのＵＶレーザーも目的にかなっている。
【００１０】
続く対物レンズ２は第１のレンズ群２１と、第１の凹面アクシコン２２と、第２の凸面アクシコン２３と、第２のレンズ群２４とから構成されている。調整手段２３１及び２４１によって、アクシコン２３と第２のレンズ群２４の１つの素子を軸方向に摺動させることができる。それに伴って、アクシコン２２，２３の相互間隔を調整し、その結果、環状アパーチャ特性を変化させることができると共に、照明される瞳の直径、すなわち、干渉度（σ）を変化させるためのズーム効果を得ることもできる。
【００１１】
この２つのアクシコン２２，２３は光路中にすぐ隣接して続いており且つそれらの間隔は調整自在であり、一方のアクシコン２２は凹面、第２のアクシコン２３は凸面であり且つ双方のアクシコン２２，２３の尖端は同じ方向に向いている。このアクシコン２２，２３は製造技術上製造可能であり且つ有効な機能をもたらす等しい尖端角度（α）を有し、相互の間隔（ｄ２３）を接触するまで短縮できる。このアクシコン２２，２３は円錐形又は角錐形であることが望ましい。
瞳中間平面３の後に第２の対物レンズ４が続いており、この対物レンズ３は光を長さ約０．５ｍのガラス棒５へと入射させる。ガラス棒５の射出側には、従来のＲＥＭＡ（レチクルマスキング）システムの代わりに挿入されるマスキングシステム５１が配置されている中間視野平面がある。高価なレンズ群を使用する従来のＲＥＭＡシステム用追加中間視野平面を設ける必要はない。
【００１２】
その他の点については、レチクルマスキングシステム５１の構成は従来の精密機械製造に対応するものである。しかしながら、境界線が厳密に１つの平面に位置するように注意すべきである。光軸に対して傾斜して位置するダイアフラムウェッジを含む構成にすると、それらの面からの反射を照明手段の光路から有効に除去できるので、有利である。
【００１３】
マスキングシステム５１と共にレチクル７（マスク、リソグラフィ用マスター）の上に中間視野平面を結像する次の対物レンズ６は、第１のレンズ群６１と、フィルタ又はダイアフラムを挿入することができる瞳中間平面６２と、第２のレンズ群及び第３のレンズ群（６３及び６５）と、それらのレンズ群の間にあり、大きな照明手段（長さ約３ｍ）を水平に設置し且つそれによりレチクル７を水平に配置することを可能にする偏向ミラー６４とを含む。
【００１４】
図２及び図３には、光源１′としての水銀アークランプが示されている。４つの集光器２１′〜２４′は光源１′からの光束をそれぞれ大きな立体角範囲をもって捕えるので、光の大部分は４本の光導体３１′〜３４′に供給される。光導体３１′〜３４′は横断面変換器として構成されており、その射出面は弓形である。射出面を経て光の強さを十分に均一にするために、光導体３１′〜３４′は、たとえば、統計的に十分に混ぜ合わせた個別のファイバから構成されている。また、その入射横断面を光の分布に適合させることもできる。
【００１５】
あるいは、ビーム拡張光学系と、幾何学的ビームスプリッタとしての角錐形ミラーとを有するレーザーによって、光導体３１′〜３４′を実現することも可能である。その場合、レーザーは、たとえば、ＵＶ放射エキシマレーザーである。
【００１６】
４本の光導体３１′〜３４′の射出面には、中継光学系４１′〜４４′と、第１の偏向ミラー５１１′〜５１４′と、第２の偏向ミラー５２１′〜５２４′とから成るユニットが接続している。それらのユニットは、可撓性をもって形成された光導体３１′〜３４′の接続端部を含めて、調整駆動装置５４１′〜５４４′により半径方向位置及び方位角を調整自在、すなわち、走査自在である。制御装置１００′は調整駆動装置５４１′〜５４４′を制御する。
【００１７】
４つの偏向ミラー５２１′〜５２４′から来た光は入射ミラー６′を経てガラス棒７′の入射面７１′へと結像される。この入射面７１′は照明構造の瞳平面Ｐに位置しており、４つのユニットの各々は、調整装置５４１′〜５４４′の位置に応じて、それらの入射面の１つの象限の各部分を照明することができる。従って、集光器２１′〜２４′によって捕えられた４本の光の流れは、ここで、幾何学的に複合されて、１つの有効二次光源を形成する。
【００１８】
ガラス棒７′の射出面７２′には視野平面Ｆがあり、本発明によれば、この視野平面にレチクルマスキングシステム８′、すなわち、調整自在のダイアフラムが配置されている。レチクルマスキングシステム（ＲＥＭＡ）は調整手段８１′により必要に応じて調整される。
【００１９】
レチクルマスキングシステム８′をこの場所に置くと、周知の構成と比べて、レチクルマスキングシステム専用の追加の視野平面を準備するための負担は排除される。
【００２０】
続く中間結象光学系９′は、瞳平面Ｐ９３′と、その前方の内側マスキングシステム９１′と、その後方にごく概略的に示されており、周知のようにコンパクトな全体構造を可能にする平面鏡から構成されるビーム偏向構造９３′とを有する対物レンズである。その後の視野平面Ｆに、照明すべきレチクル１０′が続いている。
【００２１】
特許出願ＤＥ−Ｐ４３４２４２４の中に、これらの図２及び図３は含まれており、その説明もある。
その後に続く投影対物レンズと照明すべきウェハは既に知られているので、図からは省かれている。
【図面の簡単な説明】
【図１】ズーム用アクシコンを有する実施形態を概略的に示す図。
【図２】照明モードを選択するための調整自在のミラー構造を有する実施形態を概略的に示す側面図。
【図３】同じ構造を示す平面図。
【符号の説明】
１…ランプ、２…対物レンズ、５…ガラス棒、１２…楕円ミラー、１３…シャッタ、２１…第１のレンズ群、２２…第１の凹面アクシコン、２３…第２の凸面アクシコン、２４…第２のレンズ群、５１…レチクルマスキングシステム、１′…光源、６′…入射ミラー、７′…ガラス棒、８′…レチクルマスキングシステム、１０′…レチクル、２１′〜２４′…集光器、３１′〜３４′…光導体、９３′…瞳平面Ｐ、５１１′〜５１４′…第１の偏向ミラー、５２１′〜５２４′…第２の偏向ミラー、５４１′〜５４４′…調整駆動装置。

Claims (12)

1. レチクルマスキングシステム(8')を有する光学系、特にマイクロリソグラフィ用投影露光装置の照明装置において、
   光を受ける入射面を持つガラス棒(7')が設けられ、
   このガラス棒(7')の射出端の中間視野平面にレチクルマスキングシステム(8')が配置され、
   光源(1')とガラス棒(7')との間に、
   −光源(1')から放射される光束の２つ又は４つの立体角領域からの光束を個別に捕える手段(21'〜24')と、
   −捕えられた光束を整形又は遮蔽する手段(31'〜34'）と、
   −結像すべきレチクル(10')のレチクル平面に対して共役関係にある瞳平面(93')の複数のセクタに光束を結像するミラー構造(511'〜514'，521'〜524'，531'〜533'； 6'）と、
   −瞳平面(93')における光束の像の半径方向位置及び方位角を摺動させることができる調整手段(541'〜544')とを有し、調整自在の干渉係数（σ）を伴う従来通りの照明、環状アパーチャ照明及び二方向又は四方向からの対称傾斜照明を含めた様々に異なる照明モードを選択的に準備する構造が設けられていることを特徴とする、投影露光装置の照明装置。
2. 光束を捕える手段(21'〜24')、又は捕えられた光束を整形又は遮蔽する手段(31'〜34'）は光導体(31'〜34')を含むことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 調整手段(541'〜544')は光導体(31'〜34')の射出端の位置を調整することを特徴とする請求項２記載の照明装置。
4. 調整手段(541'〜544')はミラー構造(511'〜533')の部品を調整することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
5. 瞳平面(93')における光束の像の大きさは、走査運動を伴わないときに対称傾斜照明又は従来通りの照明に適するように定められていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の照明装置。
6. 瞳平面における光束の像の大きさを変化させる手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の照明装置。
7. 光束の形状を変化させる手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の照明装置。
8. 光束は弓形の形状をとるようにされることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の照明装置。
9. 光源はレーザーであることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の照明装置。
10. ズーム機能を目的とする対物レンズ(2)を含むことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の照明装置。
11. ランプミラーの焦点に光源を有する請求項１〜１０の何れか１項に記載の照明装置において、二次光源を形成するダイアフラムはランプミラーの焦点をはずして配置されていることを特徴とする照明装置。
12. レチクルマスキングシステム(8')は傾斜して設置されたダイアフラム板を有することを特徴とする請求項１〜９何れか１項に記載の照明装置。

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