JPS6344726A - エキシマレ−ザを用いたステツパの照明光学装置 - Google Patents
エキシマレ−ザを用いたステツパの照明光学装置Info
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- JPS6344726A JPS6344726A JP61189326A JP18932686A JPS6344726A JP S6344726 A JPS6344726 A JP S6344726A JP 61189326 A JP61189326 A JP 61189326A JP 18932686 A JP18932686 A JP 18932686A JP S6344726 A JPS6344726 A JP S6344726A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 35
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Lasers (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「技術分野」
本発明は、超ＬＳＩの製造に用いられるステッパ（こ開
し、特にその照明光′４糸ｌこ関する。
し、特にその照明光′４糸ｌこ関する。
「従来技術およびその問題点」
ステッパは周知のように、レチクルパターンをウェハ上
に照射するもので、その照明光源は、ＬＳＩの最小線１
福の縮小に伴ない、徐々に短波長のものが用いられるに
至っている。すなわち一般に量産ラインでのウェハ上の
解像度Ｒは、日＝Ｃ入／ＮＡ
■Ｃ・・・係数 入・・・照明光源の波長 ＮＡ・・・対物レンズの開口数 て与えられる。Ｃは、０．６〜０．８程度とされ、■産
うインでは０．８程度である。またＮハは、投影レンズ
によって定まる定数で、現在は０．３〜０，５程度であ
つ、これを大きくする努力がなされている。したがって
解像度量を上げるために残されたもう一つの方法は、光
源の波長λを小さくすることである。
に照射するもので、その照明光源は、ＬＳＩの最小線１
福の縮小に伴ない、徐々に短波長のものが用いられるに
至っている。すなわち一般に量産ラインでのウェハ上の
解像度Ｒは、日＝Ｃ入／ＮＡ
■Ｃ・・・係数 入・・・照明光源の波長 ＮＡ・・・対物レンズの開口数 て与えられる。Ｃは、０．６〜０．８程度とされ、■産
うインでは０．８程度である。またＮハは、投影レンズ
によって定まる定数で、現在は０．３〜０，５程度であ
つ、これを大きくする努力がなされている。したがって
解像度量を上げるために残されたもう一つの方法は、光
源の波長λを小さくすることである。
そこで従来は、照明光源として超高圧水銀灯の９線（λ
・４３６ｎｍ）が主に用いられ、さらにｈ線（λ・４０
４ｎｍ） 、あるいは１線（λ・３６５ｎｍ）が開発さ
れつつある。しかし１線を用いたところで、０式でＣ＝
０．８．ＮＡ＝０．４とすると、解像度日は０．７３ｕ
ｍ程度であり、現在開発中の４ＭＯＲＡＭには適用可能
であっても、最小線幅として０．５ｕｍ以下が要求され
る次世代の１６ＭＤＲＡＭには側底対応できない。
・４３６ｎｍ）が主に用いられ、さらにｈ線（λ・４０
４ｎｍ） 、あるいは１線（λ・３６５ｎｍ）が開発さ
れつつある。しかし１線を用いたところで、０式でＣ＝
０．８．ＮＡ＝０．４とすると、解像度日は０．７３ｕ
ｍ程度であり、現在開発中の４ＭＯＲＡＭには適用可能
であっても、最小線幅として０．５ｕｍ以下が要求され
る次世代の１６ＭＤＲＡＭには側底対応できない。
このような背景から既に、照明光源としてにｒＦのエキ
シマレーザ（波長λ・２４９ｎｍ） ％用いたステッパ
の照明光学系か提案されている。
シマレーザ（波長λ・２４９ｎｍ） ％用いたステッパ
の照明光学系か提案されている。
ところで、このような短波長の１明光源を用いた場合の
問題点は、レンズ系による光の畷収、発熱の他、い乃１
にしてパーシャルコヒーレント照明を実現するかにある
。コヒーレント照明とは、周知のように対物レンズの人
！）を瞳に光源のｆ：５．像ができる状態ヲいうか、こ
のようなコヒーレント照明をステッパに用いると、 ■ウェハ上に干渉縞が強く出過ぎる、 ■スペックルパターンによる細かい縞がでる、という問
題があり、次世代ＬＳＩの微細線幅の露光を行なうステ
ッパとしては、使用に耐えない。
問題点は、レンズ系による光の畷収、発熱の他、い乃１
にしてパーシャルコヒーレント照明を実現するかにある
。コヒーレント照明とは、周知のように対物レンズの人
！）を瞳に光源のｆ：５．像ができる状態ヲいうか、こ
のようなコヒーレント照明をステッパに用いると、 ■ウェハ上に干渉縞が強く出過ぎる、 ■スペックルパターンによる細かい縞がでる、という問
題があり、次世代ＬＳＩの微細線幅の露光を行なうステ
ッパとしては、使用に耐えない。
第６図は、コヒーレント照明、およびパーシャルコヒー
レント照明を説明するため、入射０菫の大きざＤｅｐと
、その中にてきる光源像の大きさＤｓｃとを描いたもの
で、光源内の異なる二点間の相関がないと仮定したとき
、すなわち光源像直径ＤＳＯ内の異なる二点での光が相
互にインコヒーレントであるとき、 σ＝ Ｄ ｓｏ／ Ｄ ｅｐとすると、σ＝０のとき、
つまり光源像の大きさＤｓｏが○のときが、コヒーレン
ト照明、 σ＝０．５〜０．７のときが最も好ましいパーシャルコ
ヒーレント照明とされている。なおσ＝（１）のときは
インコヒーレント照明である。
レント照明を説明するため、入射０菫の大きざＤｅｐと
、その中にてきる光源像の大きさＤｓｃとを描いたもの
で、光源内の異なる二点間の相関がないと仮定したとき
、すなわち光源像直径ＤＳＯ内の異なる二点での光が相
互にインコヒーレントであるとき、 σ＝ Ｄ ｓｏ／ Ｄ ｅｐとすると、σ＝０のとき、
つまり光源像の大きさＤｓｏが○のときが、コヒーレン
ト照明、 σ＝０．５〜０．７のときが最も好ましいパーシャルコ
ヒーレント照明とされている。なおσ＝（１）のときは
インコヒーレント照明である。
エキシマレーザを用いた場合、その光源は、マクロ（こ
みて点光源であるから、そのままではパーシャルコヒー
レント照明とはならず、コヒーレント照明となってしま
う。特に紫外光透過ガラス材の制約から結像光学系の色
収差を無補正とした場合、波長幅を極端に狭くする必要
があり、このためレーザ光源側で注入同期等の技術を用
いた場合には、なおざらのことコヒーレント照明になっ
てしまう、そこで、米国ＡＴ＆Ｔベル研宛所は、１９８
６年３月に開かれた５ＰＩＥにおいて、スキャンミラ一
方式を提案している。このスキャンミラ一方式は、本来
点光源であるエキシマレーザ光を、見掛は上、第４図の
Ｄｓｏの範囲において二次元的に振る（スキャンする）
ことにより、パーシャルコヒーレント照明を実現しよう
とするものであり、光路中においたスキャンミラーを二
次元的に駆動することで、これそ実現している。
みて点光源であるから、そのままではパーシャルコヒー
レント照明とはならず、コヒーレント照明となってしま
う。特に紫外光透過ガラス材の制約から結像光学系の色
収差を無補正とした場合、波長幅を極端に狭くする必要
があり、このためレーザ光源側で注入同期等の技術を用
いた場合には、なおざらのことコヒーレント照明になっ
てしまう、そこで、米国ＡＴ＆Ｔベル研宛所は、１９８
６年３月に開かれた５ＰＩＥにおいて、スキャンミラ一
方式を提案している。このスキャンミラ一方式は、本来
点光源であるエキシマレーザ光を、見掛は上、第４図の
Ｄｓｏの範囲において二次元的に振る（スキャンする）
ことにより、パーシャルコヒーレント照明を実現しよう
とするものであり、光路中においたスキャンミラーを二
次元的に駆動することで、これそ実現している。
ところが本発明者の解析によると、このスキャンミラ一
方式は、ミラースキャン中の各瞬間を捕えると、コヒー
レント照明であって、これを時間積分することにより、
すなわち干渉縞やスペックルパターンの強度和をとるこ
とにより、平均化しているに過ぎない。
方式は、ミラースキャン中の各瞬間を捕えると、コヒー
レント照明であって、これを時間積分することにより、
すなわち干渉縞やスペックルパターンの強度和をとるこ
とにより、平均化しているに過ぎない。
「発明の目的」
本発明は、ステッパの照明光源としてエキシマレーザを
用いた場合に、より完全なパーシャルコヒーレント照明
を実現できる照明光学系を得ることを目的とする。
用いた場合に、より完全なパーシャルコヒーレント照明
を実現できる照明光学系を得ることを目的とする。
「発明の概要」
本発明は、光路長の異なる多数の光学要素の集合体より
なるランダム位相体を用いてエキシマレーザ光を位相の
異なるレーザ光の集合体とすることにより、パーシャル
コヒーレント照明を実現するという発想に基づいてなさ
れたものである。
なるランダム位相体を用いてエキシマレーザ光を位相の
異なるレーザ光の集合体とすることにより、パーシャル
コヒーレント照明を実現するという発想に基づいてなさ
れたものである。
すなわち本発明は、レチクルパターンに入射するエキシ
マレーザの光路中に、光路長の異なる多数の光学要素の
集合体であって、各々の光学要素から出射するレーザ光
の位相が異なるランダム位相体を挿入したことを特徴と
している。
マレーザの光路中に、光路長の異なる多数の光学要素の
集合体であって、各々の光学要素から出射するレーザ光
の位相が異なるランダム位相体を挿入したことを特徴と
している。
多数の光学要素から出射する光（レーザ光）の位相を異
ならせるには、 ■屈折率の異なる材料から形成した多数の光学要素を用
いる、 ■光学要素の長さを異ならせる、 の二つの方法があるが、後者の方が紫外域では実現が容
易である。
ならせるには、 ■屈折率の異なる材料から形成した多数の光学要素を用
いる、 ■光学要素の長さを異ならせる、 の二つの方法があるが、後者の方が紫外域では実現が容
易である。
ランダム位相体を出たレーザ光は、位相の異なるレーザ
光の集合体であるから、−瞬、−瞬をとっても、パーシ
ャルコヒーレントが実現されてあり、したがって干渉縞
やスペックルパターンは生しない。
光の集合体であるから、−瞬、−瞬をとっても、パーシ
ャルコヒーレントが実現されてあり、したがって干渉縞
やスペックルパターンは生しない。
「発明の実施例」
以下図示実施例について本発明を説明する。第１図は本
発明によるステッパの照明光学装百ヲ示すものである。
発明によるステッパの照明光学装百ヲ示すものである。
にｒ＋＝のエキシマレーザ１１を出たレーザビーム１２
は、集光レンズ１３を経て光源像１４を作り、さらにコ
ヒ−レンズ１５を経て平行光とされた後、本発明の特徴
とするランダム位相体３０、リレーレンズ１６、固定ミ
ラー１７、コシデシサレシズ１８、レチクルバクーン］
９、および結像レンズ２ｏを経でウェハ２１上に照射さ
れる。
は、集光レンズ１３を経て光源像１４を作り、さらにコ
ヒ−レンズ１５を経て平行光とされた後、本発明の特徴
とするランダム位相体３０、リレーレンズ１６、固定ミ
ラー１７、コシデシサレシズ１８、レチクルバクーン］
９、および結像レンズ２ｏを経でウェハ２１上に照射さ
れる。
ランダム位相体３０は、例えば第２図、菌３図に示すよ
うに、多数の光ファイバ２３の集合体（光フアイババン
ドル）から構成し、あるいは第４図、第５図のように、
複屈折性を有する光学材質で、光路長の異なる多数のメ
ツシュ２４の集合体から構成することができる。
うに、多数の光ファイバ２３の集合体（光フアイババン
ドル）から構成し、あるいは第４図、第５図のように、
複屈折性を有する光学材質で、光路長の異なる多数のメ
ツシュ２４の集合体から構成することができる。
第２図、第３図に示す光ファイバ２３の集合体からなる
ランダム位相体３０は、多数の光ファイバ３１を束ねて
なっておつ、全体としてレーザピームコ２の径に対応す
る径を有している。そして各光ファイバ３１の長さは、
これらの光ファイバ３］がら出射されるレーザど−ム１
２ａの位相が異なり、全体としてパーシャルコヒーレン
ト照明が得られるように設定されている。各光ファイバ
３１の長さは、理想的にはすべで異なっているのが良い
が、実際にはそこ迄の必要はなく、回し長さの光ファイ
バ３］が含まれていたとしても、統計的（こみで異なる
長さの光ファイバ３１がランダム位相体３０を構成して
いればよい。
ランダム位相体３０は、多数の光ファイバ３１を束ねて
なっておつ、全体としてレーザピームコ２の径に対応す
る径を有している。そして各光ファイバ３１の長さは、
これらの光ファイバ３］がら出射されるレーザど−ム１
２ａの位相が異なり、全体としてパーシャルコヒーレン
ト照明が得られるように設定されている。各光ファイバ
３１の長さは、理想的にはすべで異なっているのが良い
が、実際にはそこ迄の必要はなく、回し長さの光ファイ
バ３］が含まれていたとしても、統計的（こみで異なる
長さの光ファイバ３１がランダム位相体３０を構成して
いればよい。
理想的な場合を説明すると、各光ファイバ３１を通過す
るレーザビーム１２ａの位相を○から例えば２００Ｔ［
２異ならせる場合、各光ファイバ３１の長さをしく固定
長）十βｉとしたとき、ρ１・０．（最小長ざのもの）
〜 、＆１＝Ｉ００λ／（ｎ−１）、 （最大長さのもの
）（λはエキシマレーザの波長、ｎは光ファイバの屈折
率） に長ざを分布させた光ファイバ３１を用いるとよい。
るレーザビーム１２ａの位相を○から例えば２００Ｔ［
２異ならせる場合、各光ファイバ３１の長さをしく固定
長）十βｉとしたとき、ρ１・０．（最小長ざのもの）
〜 、＆１＝Ｉ００λ／（ｎ−１）、 （最大長さのもの
）（λはエキシマレーザの波長、ｎは光ファイバの屈折
率） に長ざを分布させた光ファイバ３１を用いるとよい。
光ファイバ３］を出たレーザビーム１２ａは、面光源と
みなせる光源となり、これが結像レンズ２０の入射ｌに
結像するため、理想的なパーシャルコヒーレント照明が
得られる。
みなせる光源となり、これが結像レンズ２０の入射ｌに
結像するため、理想的なパーシャルコヒーレント照明が
得られる。
次に、第４図、第５図に示すランタム位相体３０につい
て説明する。この実施例のランダム位相体３０は、複屈
折性を有する光学結晶から形成するもので、多数のメツ
シュ３２の集合体からなっている。これらのメツシュ３
２はその光学軸を照明系の光軸に垂直な面内に置いてあ
り、しかもその厚さか、メツシュ毎にランダムとなるよ
うに設定されでいる。このようなメツシュ３２を有する
う〕ダム位相体３０１さ、例えばランダムなマスキング
と、ランダムなエツチング時間の制御により製造するこ
とか可能である。
て説明する。この実施例のランダム位相体３０は、複屈
折性を有する光学結晶から形成するもので、多数のメツ
シュ３２の集合体からなっている。これらのメツシュ３
２はその光学軸を照明系の光軸に垂直な面内に置いてあ
り、しかもその厚さか、メツシュ毎にランダムとなるよ
うに設定されでいる。このようなメツシュ３２を有する
う〕ダム位相体３０１さ、例えばランダムなマスキング
と、ランダムなエツチング時間の制御により製造するこ
とか可能である。
いま光学結晶の異常光線に対する屈折率をＮｅ、常光線
に対する屈折率％ＮＯとすると、各メツシュ３２の厚さ
をＤｏ（固定長）＋ｄｉとしたとき、各メツシュでの異
常光線と常光線の位相差をＯから２１迄異ならせる場合
、 ｄｌ・０．（最小位相差のもの）〜 ｃｌｉ＝λ／（Ｎｅ−Ｎｏ） 、 （最大位相差のもの
）に厚ざを分布させたランダム位相体を用いるとよい、
この実施例によるランダム位相体３０は、光ファイバに
よる場合と同様な厚み（長さ）変化による位相変化に加
えで、複屈折性による位相面の回転をランダムに付加す
ることにより、偏光状態も異ならせて、２次光源面内の
ランダム牲をざらに完全なものとすることができる。
に対する屈折率％ＮＯとすると、各メツシュ３２の厚さ
をＤｏ（固定長）＋ｄｉとしたとき、各メツシュでの異
常光線と常光線の位相差をＯから２１迄異ならせる場合
、 ｄｌ・０．（最小位相差のもの）〜 ｃｌｉ＝λ／（Ｎｅ−Ｎｏ） 、 （最大位相差のもの
）に厚ざを分布させたランダム位相体を用いるとよい、
この実施例によるランダム位相体３０は、光ファイバに
よる場合と同様な厚み（長さ）変化による位相変化に加
えで、複屈折性による位相面の回転をランダムに付加す
ることにより、偏光状態も異ならせて、２次光源面内の
ランダム牲をざらに完全なものとすることができる。
「発明の効果」
以上のように本発明の照明光学装＝によると、エキシマ
レーザを用いたステッパにおいて、各瞬間をとらえても
、パーシャルコヒーレントな照明か得られる。よってエ
キシマレーザによっでウェハ上に０．５ｕｍ程度の極細
線幅を描く場合に問題となるウェハ上での干渉縞やスペ
ックルパターンの発主を押え、次世代超ＬＳＩの製造に
関する問題点の一つを除くことかできる。
レーザを用いたステッパにおいて、各瞬間をとらえても
、パーシャルコヒーレントな照明か得られる。よってエ
キシマレーザによっでウェハ上に０．５ｕｍ程度の極細
線幅を描く場合に問題となるウェハ上での干渉縞やスペ
ックルパターンの発主を押え、次世代超ＬＳＩの製造に
関する問題点の一つを除くことかできる。
第１図は本発明によるステッパの照明光学装置の実施例
を示す光学系統図、第２図はランダム位相体として示す
光フアイババンドルの拡大模式斜視図、第３図は光フア
イババンドルを長さを異ならせて作成する場合の長さの
設定を示す模式側面図、第４図はランダム位相体の他の
実施例を示す拡大模式平面図、第５図はその模式断面図
、第６図は入射ｌ童と光源の像の大きざの関係を示す、
パーシャルコヒーレント照明を説明するための平面図で
ある。 ］１・・・エキシマレーザ、］２．１２ａ・・・レーザ
ビーム、１３・・・集光レンズ、１５・・・コリメート
レンズ、１６・・・リレーレンズ、１８・・・コンデン
サレンズ、１９・・・レチクルパターン、２０・・・結
像レンズ、２１・・・ウェハ、３０・・・・・・ランダ
ム位相体、３１・・・光ファイバ、３２・・・メツシュ
。 第３図 第６図
を示す光学系統図、第２図はランダム位相体として示す
光フアイババンドルの拡大模式斜視図、第３図は光フア
イババンドルを長さを異ならせて作成する場合の長さの
設定を示す模式側面図、第４図はランダム位相体の他の
実施例を示す拡大模式平面図、第５図はその模式断面図
、第６図は入射ｌ童と光源の像の大きざの関係を示す、
パーシャルコヒーレント照明を説明するための平面図で
ある。 ］１・・・エキシマレーザ、］２．１２ａ・・・レーザ
ビーム、１３・・・集光レンズ、１５・・・コリメート
レンズ、１６・・・リレーレンズ、１８・・・コンデン
サレンズ、１９・・・レチクルパターン、２０・・・結
像レンズ、２１・・・ウェハ、３０・・・・・・ランダ
ム位相体、３１・・・光ファイバ、３２・・・メツシュ
。 第３図 第６図
Claims (3)
- （１）レチクルパターンをウェハ上に照射するステッパ
であって、その照明光としてエキシマレーザを用いたス
テッパの照明光学装置において、レチクルパターンに入
射するエキシマレーザの光路中に、光路長の異なる複数
の光学要素の集合体であって、各々の光学要素から出射
するレーザ光の位相が異なるランダム位相体を挿入した
ことを特徴とするエキシマレーザを用いたステッパの照
明光学装置。 - （２）特許請求の範囲第１項において、ランダム位相体
は、多数の光ファイバの集合体であって、各々の光ファ
イバから出射するレーザ光の位相が異なっているエキシ
マレーザを用いたステッパの照明光学装置。 - （３）特許請求の範囲第１項において、ランダム位相体
は、複屈折性を有する光学材質から構成された光路長の
異なる多数のメッシュからなり、各マのメッシュから出
射するレーザ光の位相と偏光状態が異なっているエキシ
マレーザを用いたステッパの照明光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61189326A JPS6344726A (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | エキシマレ−ザを用いたステツパの照明光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61189326A JPS6344726A (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | エキシマレ−ザを用いたステツパの照明光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6344726A true JPS6344726A (ja) | 1988-02-25 |
Family
ID=16239478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61189326A Pending JPS6344726A (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | エキシマレ−ザを用いたステツパの照明光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6344726A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02142111A (ja) * | 1988-11-24 | 1990-05-31 | Hitachi Ltd | 照明方法及びその装置並びに投影式露光方法及びその装置 |
| JP2006084485A (ja) * | 2004-09-14 | 2006-03-30 | National Institute Of Information & Communication Technology | ホログラム多重記録装置 |
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