JP2000058441A - リソグラフィ装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固定された照光モードのみを有するか、モー
ドの範囲に限度が在るとか、所望モードの選択あるいは
混合が困難な従来技術による照射システムの柔軟性の欠
如を少なくとも部分的に排除する。 【解決手段】 リソグラフィック露出装置の照光システ
ムが調整可能アキシコンと、可変のズーム要素と、多極
照射発生要素とを含む。光学要素を制御することによ
り、照光モードを従来のモードと、環状モードと、多極
モードとの間で連続的に変動できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に、照光モード
の変更が可能なマイクロリソグラフィック露出装置のた
めの照光システムに関する。特に、本発明は、投影照射
ビームを供給する照射システムと、マスクを保持するマ
スクホルダを備え、第１の位置決め手段に接続されてい
る第１の対象物テーブルと、基板を保持する基板ホルダ
を備え、第２の位置決め手段に接続されている第２の対
象物テーブルと、マスクの照射された部分を基板の目標
部分上に形像する投影システムとを含むリソグラフィッ
ク投影システムにおける装置の適用に関する。

【０００２】簡単にするために、投影システムを以下
「レンズ」と称することにするが、この用語は例えば、屈
折光学装置、反射光学装置および反射屈折光学装置を含
む各種タイプの投影システムをも網羅するものと解すべ
きである。また、照射システムは投影照射ビームを導い
たり、形成したり、あるいは制御するための原理のいず
れかに従って作動する要素をも包含し、そのような要素
はまた、以下集約して、あるいは単に「レンズ」と称して
もよい。照射あるいは照光システムにおけるいずれの屈
折、反射あるいは屈折反射要素はガラスあるいはその他
の適当な材料の基板をベースとしており、希望に応じて
単一、あるいは多数の層をコーテイングすることが出来
る。更に、第１と第２の対象物テーブルは「マスクテー
ブル」および「基板テーブル」とそれぞれ称してもよい。
更に、イソグラフィック装置は２個以上のマスクテーブ
ルおよび（または）２個以上の基板テーブルを有するタ
イプのものでよい。そのような「多段」装置においては、
追加のテーブルを並列に使用したる、あるいは１個以上
の他の段を露出のために使用している間に１個以上の段
において準備段階を実行することが可能である。対をな
す段階を有するリソグラフィック装置が国際特許出願第
ＷＯ９８／２８６６５号および第ＷＯ９８／４０７９１
号に記載されている。

【０００３】

【従来の技術】リソグラフィック投影システムは、例え
ば集積回路（ＩＣｓ）の製造において使用可能である。
そのような場合、マスク（焦点板）はＩＣの個々の層に
対応する回路パターンを包含でき、このパターンは次い
で、感光性材料（レジスト）の層をコーテイングずみの
基板（シリコンウエファ）上の目標領域（ダイ）上に形
像することができる。一般に、単一のウエファは一時に
1個の割合でレチクルを介して順次照射される隣接する
ダイの全体回路網を包含している。リソグラフィック投
影装置の一タイプにおいては、各ダイは一回の進行にお
いてダイ上にレチクル全体のパターンを露光することに
より照射され、そのような装置は通常ウエファステッパ
と称されている。一般にステップアンドスキャン装置と
称される代替的な装置においては、各ダイは所定の基準
方向（「走査」方向）において投影ビームの下でレクチル
パターンを漸次走査し、一方前記方向に対して平行ある
いは非平行にウエファテーブルを同期的に走査すること
により照射される。一般に、投影システムは拡大係数
(一般に≦１)であるので、ウエファテーブルが走査され
る速度νは焦点板が走査される速度のＭ倍の係数を有し
ている。ここで述べるリソグラフィック装置に関する更
なる情報については国際特許出願番号ＷＯ９７／３３２
０５号から得ることが出来る。

【０００４】マイクロリソグラフィの一形態において
は、特徴を画定するマスクは特定の照光モードに対応す
る瞳孔の平面における強度分布を有する有効源からの照
射により照光される。照光されたマスクの像はレジスト
をコーテイングした半導体ウエファ上に投影される。

【０００５】光学リソグラフィにおいて画サイズを低減
する、すなわち解像度を増す一方法は軸外れ照射であ
る。この技術により、マスクは非直角角度で照光され、
これは解像度を改良することが出来るが、特に焦点深度
および（または）コントラストを増すことによりプロセ
ス寛容度を改良する。周知の一照光モードは環状であっ
て、光軸における従来の零次スポットがリング状の強度
分布に変更される。別のモードは多極照光であって、光
軸上には介在しない数個のスポットあるいはビームが生
成される。瞳孔平面における空間強度分布はマスク平面
における角度分布に変換される。

【０００６】

【発明を解決しようとする課題】従来技術に関わる問題
は固定された照光モードのみ、あるいは限定された範囲
のモードを有するとか、所望のモードを選定したり、あ
るいは混合することが困難であるとか、照射システムの
柔軟性が欠如することである。また、従来技術によるシ
ステムのあるものは照光照射の部分を塞ぐことによりエ
ネルギの高度の損失がある。

【０００７】本発明の目的は前述の問題の少なくともあ
るものを少なくとも部分的に排除することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、この目
的およびその他の問題は、序文において説明したリソグ
ラフィック投影装置であって、放射システムが、調整可
能のアクシコン（ａｘｉｃｏｎ）と、可変のズーム要素
とを含み、多極照光モードを発生することによって前記
多極照光モードの少なくとも１個の空間パラメータを連
続して変化し得る調整要素を更に含む照光システムを含
むことを特徴とするリソグラフィック投影装置によって
達成される。

【０００９】本発明による照光システムは、従来の環状
および四重極を含むある範囲の照光モードを生成するこ
とが出来る。アクシコン、ズームおよび多極発生要素は
照光モードの空間強度分布を連続して変更できるように
する。空間強度分布によりレクチルの角度付き、あるい
は斜めの照射を提供し、これはリソグラフィック露出装
置のプロセス寛容度を向上させる。

【００１０】ここではＩＣの製造において本発明による
装置の使用について特に述べているが、そのような装置
はその他の多くの適用もあることを明らかに理解すべき
である。例えば、本装置は集積光学システム、磁性ドメ
インメモリのための案内および検出パターン、液晶ディ
スプレイパネル、薄膜磁性ヘッド等の製造においても採
用可能である。当該技術分野の専門家には、そのような
代替的な適用に関しては、ここで述べる「レクチル」、
「ウエファ」、あるいは「ダイ」のような用語はより一
般的な用語、「マスク」、「基板」および「目標領域」
とそれぞれ置き換わるものと考えるべきである。

【００１１】本発明の実施例を添付図面を参照して例示
のみとして以下説明する。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１と図２とには従来技術による
２種類のシステムが示されている。図１と図２とを参照
すれば、これらのシステムは集光／視準（光を平行にす
る）光学装置１０、アクシコン／ズームモジュール１
２、および光線統合および投影光学装置１４とを有して
いる。これらのシステムは光軸１６、瞳孔平面１８、お
よびレクチル平面２０とを画定する。アクシコン／ズー
ムモジュール１２は、その間隔を変更出来る、1個の凹
面と１個の凸面との一対のアクシコン２２を含む。モジ
ュール１２はまた、ズームレンズ２４も含む。

【００１３】円錐形のアクシコンの場合について、瞳孔
面１８において達成可能な照光強度分布のある例が図３
に示されている。スポットサイズはズームレンズの位置
を変更することによりＡとＢの状態の間で変更可能であ
る。同様に、環状度はアクシコンの開度（アクシコンの
間の間隔）を変更することによりＡとＣとの状態の間で
変更可能である。

【００１４】照光の均一性を向上させるために、光学イ
ンテグレータが使用される。図１においては、これは、
例えばガラス、弗化カルシウムあるいはクオーツ（石
英）ロッドのような光ガイド（パイプ）２６の形態を取
っている。カップラ２８が瞳孔面１８における照光をロ
ッド２６中へ結合し、ロッドの出口の形像光学装置３０
も設けられている。図２においては、フライズアイ（ｆ
ｌｙ′ｓ ｅｙｅ）要素３２がインテグレータ又は、照
光集成器として作用する。フライズアイ要素３２は小さ
いレンズの集団、列あるいはハニカムからなる合成レン
ズである。更に別の対物レンズ３４，３６が投影光学装
置を完成する。

【００１５】そのような照光システムの更に詳細は欧州
特許第Ａ−６８７９５６号に記載されている。本発明は
前述のように照射システムにおいて実施可能であり、以
下の説明において同様の品目は同じ参照番号で指示され
る。

【００１６】下記する本発明の実施例は多極照光の特定
の例として四重極照光に関する。例えば双極のようなそ
の他のモードも、本発明によれば可能であることは勿論
である。

【００１７】本発明の第１の実施例が図４に示されてい
る。照光システムは集光／視準光学装置１０、アクシコ
ン／ズームモジュール１２、多極モード発生要素３８、
および光線統合および投影光学装置１４とを有してい
る。前記要素は光軸１６に沿って位置し、レクチル平面
２０に位置したレクチル（図示せず）を照光するために
使用される。レクチルは次いで、投影システム（図示せ
ず）を介してウエファ（図示せず）上のエッチレジスト
の露光パターンを形成する。図４に示すシステムはクオ
ーツ（石英）ロッドの光線インテグレータ２６を含む。
もっとも、本システムは例えば図２に示すようにその他
のシステムにおいても実施可能ではある。図４はアクシ
コン／ズームモジュール１２と本システムの瞳孔平面１
８における統合／投影光学装置１４との間に位置した多
極モード発生要素３８を示している。前記要素が本シス
テムのその他のどこかに、例えばアクシコン／ズームモ
ジュール１２の前方に位置されるか、アクシコン／ズー
ムモジュール１２内に介装可能であるか、ロッド２６の
入口ウインドウの前方に位置されるような数種の実施例
を追って説明する。位置については、以下の実施例にお
いて説明するように使用中の特定の多極モード発生要素
３８に関連する。図４に示す光軸１６はよりコンパクト
な照射システムを提供するよう折り畳み可能であること
は勿論である

【００１８】多極モード発生要素３８の実施例を図５ａ
に示す。前記要素３８は瞳孔平面においてビーム軌道中
へ挿入可能で、本明細書においてマルタ開口ブレード
（ＭＡＢ）とも称されるマルタクロス４０を形成する４
個の三角形のブレード４１，４２，４３，４４を有して
いる。各ブレードは頂角βを有している。図５ｂはアク
シコン／ズームモジュールとＭＡＢとによって提供され
る環状の照光モードの組み合わせから発生する照光強度
分布を示す。前記分布は４個の光線ビームあるいは極４
５を有している。この実施例では連続的に可変の四重極
照光モードを提供することが出来る。各極の半径方向位
置はアクシコン光学装置を調整することにより変更可能
であり、各極の半径方向幅はズームレンズを調整するこ
とにより変更可能であり、極の接線方向の幅は例えば図
６に示すマルタクロスのような異なる頂角βを有する別
のセットのブレードを挿入することにより変更可能であ
る。ブレードを一緒に取り外すことにより、照光システ
ムを、連続的に変更させながら従来のモードおよび／ま
たは環状モードに対して使用可能である。

【００１９】異なる角度βを有するブレードを介装する
ことにより極の接線方向の幅を段階的に変更出来るよう
にする。本発明の更に別の実施例によれば、ｎ個のブレ
ードの積重体からなり、それらの頂点が位置する当該シ
ステムの光軸の周りで相互に対して回転可能なマルタク
ロスの各アームによって極の接線方向の幅が連続的に変
更可能である。各個別のブレードの角度がβであるとす
れば、全体のセグメント角度はβからｎβまで連続して
変更可能であり、そのため各極の接線方向の幅はπ／２
−βとπ／２−ｎβとの間で変更可能である。マルタク
ロスの各アームの有効幅を変えるためにブレードの回転
することは自動化可能である。各積重体が２個のブレー
ドから構成されている単純な実施例が図７に示されてい
る。図７は各積重体のブレードを広げた状態で示す。ブ
レードが整合すると、マルタ十字４０は図６に示すもの
と同じように見える。別の変形は例えば蝶の形にヒンジ
接続している２個のブレードであるブレードをそれらの
有効幅を変えるために半径方向軸線の周りで回転可能に
することである。

【００２０】別の実施例によれば、図４の照光システム
において示されているように、長方形の石英のロッド２
６のような光ガイド（パイプ）を含む光学システムにお
ける多極モード発生要素３８として単に2個のブレード
が使用される。前記ブレードの一方は光ガイドの長方形
断面の短辺に対して平行に方向付けられ、他方のブレー
ドは長辺に対して平行に方向付けられている。光ガイド
における多数の反射のため、その結果得られた照光モー
ドは環状と四重極との混合体である。2個のブレードに
よるシステムは、光線ビームを阻害するブレードの数が
少ないためマルタクロス装置よりも少ないエネルギ損失
の四重極要素を含む照光モードを生成可能である。一例
において、ブレードは三角形でありマルタ十字の２個の
垂直のアーム、例えば図５ａに示すブレード４１および
４２のようである。本実施例におけるブレードの一方あ
るいは双方は前述のようにより小さい回転可能ブレード
の積重体を含む合成ブレードでよい。

【００２１】典型的には、ブレードはレクチルの対角線
に対応する方向に沿って位置されており、そのため光線
の極は中心が対角線から４５度ずれた各四分円に位置し
ている。この方向性によって、例えばＤＲＡＭ状構造の
ように、特に濃密な構造に対して線の最適投影を発生さ
せることが可能である。対角線は一般に水平および垂直
とされる。

【００２２】ブレードを使用した前述の実施例に対する
更に別の変形では、極の位置が回転しうるように照光シ
ステムの光軸の周りを全てのブレードが回転可能とする
ことである。

【００２３】本発明の次の実施例は多極モード発生要素
としてピラミッド状のプリズムを備えたアクシコン／ズ
ームモジュールを有している。これはまた、モードを連
続的に変動させて従来の環状および四極の照光を可能と
する。図８はアクシコン／ズームモジュールの光学要素
を示す。図8の右側の欄はアクシコン対２２ａ，２２ｂ
およびズームレンズ２４の種々の位置に対する瞳孔平面
１８における照光強度分布を示す。アクシコン対２２
は、円形および環状の照光パターンを発生するための、
円錐形面を有する一対の要素、すなわち１個の凹面２２
ａと1個の凹面２２ｂを含む。第４の列はピラミッド状
のプリズム５０を要素２２ｂから分離する作用を有して
いる。ピラミッド５０に面するアキシコン要素２２ｂの
側はピラミッド５０を受け入れるための凹型ピラミッド
である。アキシコン要素２２ｂとピラミッド５０とはピ
ラミッド状アキシコン、あるいはピラミドンとしても知
られている第２のアキシコンからなる。ピラミッド状の
プリズム５０は四方の側を有する基盤を有し、その結
果、例えば、図８の右側の欄の底部において示す４個の
スポットのような四重極の照光パターンを発生させる。

【００２４】図８に示す照光システムは照光モードを従
来のものから環状あるいは四重極に連続して変更可能で
あるという点で極めて融通性がある。ズームレンズ２４
はスポットサイズあるいは部分的なコヒーレンス（干渉
性）係数を決定し、ピラミドン５０は四重極性を決定す
る。更に、光束は閉塞されるのではなくむしろ再分布さ
れるので、事実上光線損失はなく、そのため高度の通過
量を保持することが可能である。

【００２５】図１に示すシステムを参照すれば、前述の
ように、瞳孔平面１８における空間強度分布はクオーツ
（石英）ロッド２６における入口および出口平面におけ
る角度方向分布に対応する。レクチルにおける角度方
向、すなわち軸外れ照光はプロセス寛容度を向上させる
ことが可能である。図９は楔状光学要素を使用して照光
の角度方向分布を変更する一方法を示している。光軸に
対して軸が平行の一対の入射光線コーン５２は光軸に対
してある角度で傾斜した光線コーンとして楔５１から出
て行く。

【００２６】図１０は本原理を採用した本発明の実施例
を示す。ピラミッド状要素５４はロッド２６の入口平面
に位置している。ピラミッドに入射する光線は４方向に
屈折するため、四重極照光が得られる。図１１はロッド
２６の入口ウインドウの前方で直列位置した一対の楔状
要素５６からなる実施例を示す。楔５６は相互に対して
９０度回転し入射光線コーンを２方向に傾斜させ、その
後ロッド２６が多数反射することにより四重極照光を提
供する。光線コーンをこのように２対角方向にのみ傾斜
させるだけでも依然として四重極照光を発生させる。再
度のことであるが、光束は閉塞されるのではなくむしろ
再分配されるので、光線の損失がなく従って高度の通過
量が維持可能である。

【００２７】前述のピラミッドおよび楔の実施例に対す
る変更としては単一の大きなピラミッドあるいは楔を多
くの小さいピラミッドあるいは楔の列と置き換えること
である。小さい要素を使用することによる光線の偏光が
回折ならびに屈折効果により得ることが出来る。楔の列
の場合、相互の頂部に対の楔を積み重ねるのではなく、
むしろ列内で楔の方向を交番させることが出来る。

【００２８】所望の照光モードを発生する別の２方法が
図１２と図１３とに示されている。従来の環状の照光に
対しては、図１２に示すマイクロレンズの列を使用する
ことが出来る。六角形の列５９の各要素はフレネルレン
ズあるいは屈折レンズを含む。柔軟な四重極照光に対し
ては、図１３に示す実施例を使用することが出来る。マ
イクロレンズの四角の列６１の各要素はフレネルレンズ
６０のセグメントあるいは四分円を含む。レンズ６０の
４個の四分円を配列する一方法が図１３に示されてい
る。４個のレンズ四分円は瞳孔の平面において４個の照
光極を発生する。ここでも光束は遮断されるのでなく、
むしろ再分布されるので事実上光線の損失はなく、その
ため高度の通過量を保持することができる。

【００２９】多極照光モード発生要素の更に別の現在好
ましい実施例が図１４、図１５および図１６に関連して
示されている。当該要素はレンズセグメントの列であ
る。このことは、多極モードはビームの何れの部分をも
遮ることなく発生するため、強度の損失がなく、通過量
が保持されるため、特に効率的である。図１４はＮ，
Ｓ，ＥおよびＷと指示した４個のレンズセグメントの各
々が合成レンズから効果的に得られることを示してい
る。レンズのセグメントと半レンズセグメントとは図１
５に示すように長方形体を形成するよう切りばめ細工を
行なうことが可能である。面全体は図１６に示すように
長方形体に形成され、千鳥模様に傾斜することが好まし
いレンズセグメントによって被覆することが可能であ
る。

【００３０】実際に、レンズの列はクオーツ（石英）基
板の面に形成することが出来る。レンズセグメントはフ
レネルレンズのセグメントを提供するよう面にエッチン
グされた溝から形成されている。溝の深さと幅とは典型
にはマイクロメータのオーダであって、各レンズセグメ
ントはサイズがミリのオーダであり、列の寸法はセンチ
である。

【００３１】フレネルレンズは単に例として使用したも
のである。その他のタイプのレンズあるいは回折光学要
素を使用してもよい。従来の屈折レンズあるいは列にお
けるレンズセグメントを使用することにより同じか、あ
るいはそれより良好な性能を達成することが出来る。し
かしながら、フレネルレンズは製造の観点から好まし
い。

【００３２】レンズのセグメントの形状が極の形状を決
める。図１７はレンズの瞳孔における極のパターンの一
例を示す。この場合、各極は環状体のセグメントであ
る。各極の角度αはレンズセグメントの角度によって決
まる。半径σ_iおよびσ_oはアクシコン／ズームモジュー
ルによって調整可能である。αの好ましい値は３０°で
ある。例えば双極子のような異なるα値および極パター
ンを数個の異なる、入れ替え可能なレンズ列あるいは回
折光学要素を提供することにより達成可能である。照光
システムにおけるそのような種々の多極モード発生要素
の間で交換するために自動交換装置を使用することが出
来る。

【００３３】前述の光学要素を、例えば図１０と図１１
とに示すようにロッドの入口に位置させることが可能で
あるが、それらをロッドのある中間断面に位置させるこ
とが有利である。中間位置決めにより屈折あるいは回折
光学要素に入るときの入光コーンをより均質に角度分布
させる。フレネルレンズ列がエキシマレーザ照光システ
ムに特に適しており、例えば光線がアクシコン／ズーム
モジュールに入る前に平行とされたレーザビーム内に位
置させることが出来る。

【００３４】四重極照光を提供するための前述のシステ
ムはｘ軸とｙ軸との周りの実質的に何ら光線がないよう
な強度分布パターンを発生させる。４個の極が直交した
座標の正のｘ軸から±４５°および±１３５°に位置し
ている。ｚ軸は前記座標の光軸に沿って位置し、ｘとｙ
軸とは光軸に対して直角の平面に位置している。統合ク
オーツ（石英）ロッド（例えば、図１に示す）を含むシ
ステムにおいては、ｘ軸は従来からクオーツロッドの長
方形断面の長辺に対して直角であり、ｙ軸は短辺に対し
て直角である。クオーツロッドを透過した後、４個の極
は各々、クオーツロッドに沿った内部反射が離散的な数
であるため多数の小さいドットから構成される。図１８
は離散的数の光線のスポットを有する各極を概略図示し
ている。

【００３５】本発明の別の実施例によれば、多極のもの
と環状のものとの混合体である新規な照光を提供するこ
とが出来る。これは、ｘ軸とｙ軸とに光線強度がない領
域がもはや集中しないように多極モード発生要素を指向
させることにより達成される。例えば、マルタクロスの
開口を有するブレードが図１９に示すように適当な角度
だけz軸の周りを回転する。図２０はアクシコン／ズー
ムモジュールの後で、かつクオーツロッドへ入る前に瞳
孔平面において得られた照光強度分布の一例を示す。ク
オーツロッドにおける多数の内部反射により強度分布を
ｘ軸とy軸とに対して対称形とさせることによりクオー
ツロッドを透過した後図２１に示す強度分布パターンを
形成する。図２１から判るように、その結果各四分円に
１個ずつ４５°の対角方向に沿って高度の光線スポット
密度を有する４個の領域が得られる。これらの領域の間
にｘ軸とｙ軸との周りで低度の光線スポット密度の領域
が得られる。スポットの密度は４個の入射スポットの位
置、すなわち四重極要素の方向および例えば四重極要素
のタイプ、アクシコンおよびズーム位置のような照光シ
ステムのその他のパラメータによって変わる。

【００３６】研究結果では水平方向あるいは垂直方向の
画を露光するために四重極照光では環状照光よりもより
大きな焦点深度となること示している。このことは特
に、濃密な周期的な画について言える。しかしながら、
ｘ軸およびｙ軸に対して４５°の周りに方向付けられた
均等の画に対して、四重極照光による形像能力は環状照
光と比較して劣る。このことが図２２に示されており、
ここでは単位がマイクロメータの焦点深度（ＤＯＦ）が
（ａ）従来の円形照光、（ｂ）環状照光、（ｃ）水平／
垂直の画に対する四重極照光、および（ｄ）４５°にお
ける画／線に対する四重極照光について、解像度（λ／
ＮＡ）に対して概略的にプロットされている。焦点深度
が改善されたことによる利点を利用するには、形像され
つつあるパターンの周期に従って四重極パラメータを選
択する必要のあることは勿論である。

【００３７】図２１に示す種類の強度分布は、ｘ軸とｙ
軸との近傍に照光がない図１７に示す「ハード四重極」
とは対照的に「ソフト四重極」と称される。研究結果で
はソフトな四重極照光が垂直および水平の画に対する環
状照光を向上させる妥協案を提供し、対角画に対するハ
ードな四重極照光を向上させる。シミュレーションにお
いては、ソフトな四重極照光は、環状断面においては、
x軸とy軸とに対しては０．５の相対強度を、対角画に対
しては１．０の相対強度を有していた。

【００３８】四重極照光は細密に離隔された周期的な列
の焦点深度および像の精度を向上させることが出来る。
以前は、非周期的で広く離隔（孤立した）構造体と共に
使用することが極めて適しているとは考えられなかっ
た。（例えば、縁部の線、接点パッドに連っている導
体、混合された論理および記憶回路、等のような）濃密
な周期的アレイと組み合わされてそのような構造体が使
用される場合、四重極照光と従来の照光条件との間で妥
協点を見出す必要がある。典型的には、このことは、四
重極がソフトな縁部の照光極を使用し、極を拡大し、あ
るいは背景の照光を追加することにより「ソフト化」さ
れる。

【００３９】本発明の別の実施例は孤立した構造体に対
して1回露光の従来の照光と、濃密な周期的構造体に対
しては四重極の２種類の照光を組み合わせることであ
る。四重極は一般にレンズの回折限度に、あるいはその
近傍にある構造体を改良するよう調整されるので、従来
の照光では、回折オーダ（＋1、−1、等）の軸外れ照光
に対する図２３（ｂ）、例えば四重極とは対照的な従来
の軸上照光に対して図２３（ａ）に示すように、瞳孔
（７０）の外側に来るのでこれらの画を解像することは
出来ない。

【００４０】しかしながら、孤立した画に対しては、軸
外れ照光を補完するよう光線強度を追加することにより
これらの画のプリントをし易くする。全体的な背景照光
が軸はずれ照光を上回るので軸外れ照光と従来の照光と
の割合を調整する必要がある。光線のよく画成され、狭
い軸上のビームを固定比率で軸外れ照光と混合すること
は、例えば多極の回折光学要素を用いて達成することが
可能である。

【００４１】更に、像領域においてより大きい画は、一
次回折要素が図２４に示すように瞳孔の外側に来ない光
線の従来の照光成分と完全に適合して形像することが出
来る。個々の照光源は干渉しないので、像は相互に干渉
せず、単に相互に対して追加される。小さい画や大きな
画に対する極パターンの例がそれぞれ、図２５（ａ）お
よび（ｂ）に示されている。

【００４２】孤立した画を向上させるために移相マスク
を使用することが出来る。これらのマスクを使用するた
めに、照光は低シグマ（高度の干渉性で、直角の入射に
近接）にセットされる。本発明の別の実施例によれば、
移相マスクと組み合わせて、濃密な列を向上させるよ
う、（孤立した画を向上させない）四重極照光と孤立し
た画を向上させるための強力な低シグマの中央極とを組
み合わせることにより全ての画に対して焦点深度を全体
的に改良することが出来る。

【００４３】本発明による装置は特に柔軟性があり、光
線損失は最少である。前述した本発明の実施例は、例え
ば水銀アークランプあるいはエキシマレーザを光源とし
て使用するような、紫外線照光と共に作動するリソグラ
フィックシステムでの使用に適している。典型的には、
水銀アークランプは波長が３６５ｎｍの「ｉライン」を
発生させるために使用され、エキシマレーザが波長が２
４８ｎｍ，１９３ｎｍ，および１５７ｎｍの深紫外線照
射を発生させるために使用される。

【００４４】図示実施例においては、照光照射はズーム
レンズの前にアキシコンを通過するが、これらの要素の
位置順は変更可能である。これは設計上の選択であり、
使用される照射源によって変わりうる。

【００４５】図２６を参照して、前述の照射システムを
用いて基板Ｗ（例えばレジストをコーティングしたウエ
ファ）にマスクＭ（例えばレクチル）を繰り返し形像す
るよう本発明を実施するために使用可能であるリソグラ
フィック装置について以下説明する。ここに図示した特
定の装置は透過性であるが、それは例えば反射性でも、
反射屈折性であってもよい。

【００４６】本装置は照射源を内臓した照光ハウジング
ＬＨと、照光ビームＩＢを供給する、本発明による照光
システムとからなる。このビームはダイアフラムＤＲを
通過し、その後、位置調整可能なマスクテーブルＭＴに
配置されたマスクＭ上に入射する。マスクテーブルＭＴ
は、２個Ｌ１とＬ２のみを図２６に示している複数のレ
ンズ要素からなる投影レンス系ＰＬを内臓した投影カラ
ムＰＣの一部を形成する。投影レンズ系はマスクＭを、
フォトレジスト層（図示せず）を備えた基板Ｗ上に形像
する。前記基板は、例えば空気ベアリング上の基板テー
ブルＷＴの一部を形成する基板支持体ＷＣに設けられて
いる。投影レンズ系は、例えば倍率Ｍ＝１／５、開口数
ＮＡ＞０．４８、回折限界像領域の直径が例えば２２ミ
リである。基板テーブルＷＴは、例えば下側で投影カラ
ムＰＣを閉鎖しているグラナイトベースプレートＢＰに
よって支持されている。

【００４７】基板は例えばｘ，ｙおよびｚの方向に移動
可能で、基板テーブルによってｚ軸の周りを回転可能で
ある。これらの調整は、例えば基板支持体と協働してい
るｘ，ｙ，ψ干渉計である焦点サーボシステムのような
各種のサーボシステムと、マスクが基板マスクに対して
整合しうるようにする整合システムとによって制御され
る。これらのサーボシステムは図２６には示していな
い。整合システムの（主要な光線ＡＢ１，ＡＢ２を備え
た）整合ビームのみが示されている。

【００４８】マスクは毎回基板の異なる目標領域におい
て、基板上に形成すべきＩＣの数に従って多数回形像す
る必要がある。

【００４９】図示した装置は２種類のモードにおいて使
用出来る。ステップモードにおいては、マスクの段ＭＴ
は特に静止状態に保持され、マスク像全体が一回のチャ
ンス（すなわち、一回の「フラッシュ」）で目標領域上
に投影される。次いで、異なる目標領域をビームＩＢに
よって照射することが出来るよう基板の段ＷＴはｘおよ
び／またはｙ方向にシフトされる。

【００５０】走査モードにおいて、所定の目標領域が一
回の「フラッシュ」によって露光されないときを除いて
基本的に同じシナリオが適用される。その代わりに、マ
スクの段ＭＴはυの速度で所定の方向（所謂「走査方
向」、例えばｘ方向）に可動であって、そのため投影ビ
ームＩＢはマスク像に亘って走査するようにされ、同時
に、後続の段ＷＴは速度Ｖ＝Ｍυで同じか、あるいは反
対方向に動く。ＭはレンズＰＬの倍率（例えばＭ＝１／
５）である。このように、比較的大きな目標領域が、解
像度に対して妥協する必要なく露光可能である。

【００５１】これらの工程は基板の全ての領域が照光さ
れてしまうまで繰り返される。

【００５２】本発明の特定の実施例について説明してき
たが、本発明は前述したもの以外の方法で実施すること
も可能なことが認められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術による照光システムを示す図。

【図２】従来技術による照光システムを示す図。

【図３】従来技術によるシステムによって得ることの出
来るある照光強度分布を示す図。

【図４】本発明で使用する照光システムを示す図。

【図５】ａは、図４に示すシステムの多極モード発生要
素の実施例を示す図。ｂは、図５ａに示す実施例によっ
て得られる照光強度分布を示す図。

【図６】図５ａに示す実施例に対する別の代替実施例を
示す図。

【図７】図５ａに示す実施例に対する別の代替実施例を
示す図。

【図８】本発明で使用する照光システムの別の実施例と
その結果得られた照光強度分布とを断面で示す図。

【図９】光線コーンに対する楔上の光学要素の作用を示
す図。

【図１０】本発明の別の実施例によるクオーツロッドの
入口ウインドウ平面におけるピラミッド状ブロックを示
す図。

【図１１】本発明の別の実施例によるクオーツロッドの
入口ウインドウに位置した二重楔状要素を示す図。

【図１２】従来の、すなわち環状照射プロフィルのため
のフレネルレンズの列を示す図。

【図１３】本発明の別の実施例による四重極照光のため
のフレネルレンズレンズセグメントの列を示す図。

【図１４】本発明の別の実施例のためのレンズセグメン
トの別の列を示す図。

【図１５】本発明の別の実施例のためのレンズセグメン
トの別の列を示す図。

【図１６】本発明の別の実施例のためのレンズセグメン
トの別の列を示す図。

【図１７】四重極照光モード強度分布の一例を示す図。

【図１８】クオーツロッドを透過した後の照光強度分布
を示す図。

【図１９】クオーツロッドの方向に対して回転させた四
重極モード発生要素を示す図。

【図２０】本発明の別の実施例による照光システムにお
いてクオーツロッドを透過する前の照射強度分布を示す
図。

【図２１】図２０に示す入射分布のクオーツロッドを透
過した後の結果的な照光強度分布を示す図。

【図２２】異なる照光モードに対する解像度に対する焦
点深度をプロットした図。

【図２３】（ａ）は軸状の照光モードに対する回折され
たビームを示す図。（ｂ）は軸外れの照光モードに対す
る回折されたビームを示す図。

【図２４】軸上の照光のための、より大きな特徴に対す
る回折されたビームを示す図。

【図２５】（ａ）は比較的小さい特徴に対する混合され
た照光モード強度分布を示す図。（ｂ）は比較的大きな
特徴に対する混合された照光モード強度分布を示す図。

【図２６】本発明を実施しうる、基板上にマスクを形像
する装置を示す図。

【符号の説明】

１０ 集光光学装置 １２ アキシコン／ズームモジュール １４ 投影光学装置 １６ 光軸 １８ 瞳孔平面 ２０ レクチル平面 ２２ アキシコン ２４ ズームレンズ ２６ 光ガイド ２８ カップラ ３０ 形像光学装置 ３２ フライアイ要素 ３４，３６ 対物レンズ ３８ 多極モード発生要素 ４０ マルタクロス ４１，４２，４２，４４ ブレード ５０ プリズム ５６ 楔状要素 ５８，６０ フレネルレンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ガビン シュアレス リデル オランダ国 エインドホーヘン，メサスア レムプレイン 12 (72)発明者 ヤン ウイエッセ リコルト テン ケイ ト オランダ国 エインドホーヘン，グルベル グスヘン 23

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投影照射ビームを供給する照射システム
   と、 マスクを保持するマスクホルダを備え、第１の位置決め
   手段に接続されている第１の対象物テーブルと、 基板を保持する基板ホルダを備え、第２の位置決め手段
   に接続されている第２の対象物テーブルと、 マスクの照射される部分を基板の目標部分に形像する投
   影システムとを含み、前記照射システムが 調整可能のアクシコン（ａｘｉｃｏｎ）と、 可変ズーム要素とを含む照光システムを含んでいるリソ
   グラフィ装置において、 多極照光モードを発生させて多極照光モードの少なくと
   も１個の空間パラメータを連続して変更可能にする調整
   要素を更に含むことを特徴とするリソグラフィ装置。
2. 【請求項２】 照光モードが四重極であることを更に特
   徴とする請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 多極モード発生要素（４０）が、アクシ
   コンおよびズーム要素に後続して照光システムのビーム
   通路中へ挿入可能な１個以上のブレードを含むことを更
   に特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 【請求項４】 前記ブレードがマルタクロスを含むこと
   を更に特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 【請求項５】 前記ブレードが一対の三角形ブレードを
   含むことを更に特徴とする請求項３に記載の装置。
6. 【請求項６】 前記ブレードの少なくとも1個の有効幅
   が連続して可変であること更に特徴とする請求項３、４
   または５のいずれか１項に記載の装置。
7. 【請求項７】 前記ブレードが前記有効幅を変更するよ
   う相互に対して可動であるブレードの積重体からなる合
   成ブレードであることを更に特徴とする請求項６に記載
   の装置。
8. 【請求項８】 多極照光モードを発生させる前記要素が
   回折および／または屈折要素を含むことを更に特徴とす
   る請求項１または２に記載の装置。
9. 【請求項９】 前記要素が少なくとも１個のピラミッド
   状のブロックを含むことを更に特徴とする請求項８に記
   載の装置。
10. 【請求項１０】 前記要素が単一のピラミッド状ブロッ
    クを含むことを更に特徴とする請求項８または９に記載
    の装置。
11. 【請求項１１】 前記要素がピラミッド状ブロックの列
    を含むことを更に特徴とする請求項８または９に記載の
    装置。
12. 【請求項１２】 前記要素が少なくとも１個の楔状のブ
    ロックを含むことを更に特徴とする請求項８に記載の装
    置。
13. 【請求項１３】 前記要素が少なくとも１対の直角に方
    向付けされた楔状ブロックからなることを更に特徴とす
    る請求項８に記載の装置。
14. 【請求項１４】 前記対の楔状ブロックの中の２個のブ
    ロックがビーム通路において直列に配置されていること
    を更に特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 【請求項１５】 前記対の楔状ブロックの列を含むこと
    を更に特徴とする請求項１３または１４に記載の装置。
16. 【請求項１６】 多極照光モードを発生させる前記要素
    が少なくとも一列のレンズまたは回折光学要素を含むこ
    とを更に特徴とする請求項１または２に記載の装置。
17. 【請求項１７】 前記少なくとも一列がフレネルレンズ
    セグメントの列を含むことを更に特徴とする請求項１６
    に記載の装置。
18. 【請求項１８】 照射通路において入れ替え可能に位置
    決め可能な複数の列を含むことを更に特徴とする請求項
    １６または１７に記載の装置。
19. 【請求項１９】 多極モード発生要素が本システムの主
    光軸に対して平行な軸の周りで回転可能であることを更
    に特徴とする請求項１から１８までのいずれか１項に記
    載の装置。
20. 【請求項２０】 四辺形の断面を有する光パイプを更に
    含むことを更に特徴とする請求項１から１９までのいず
    れか１項に記載の装置。
21. 【請求項２１】 多極モード発生要素が光パイプ入口に
    隣接して配置されていることを更に特徴とする請求項２
    ０に記載の装置。
22. 【請求項２２】 多極モード発生要素が光パイプに沿っ
    た中間の位置に配置されていることを特徴とする請求項
    ２０に記載の装置。
23. 【請求項２３】 光パイプがガラス、石英あるいは弗化
    カルシウムのロッドを含むことを更に特徴とする請求項
    ２０、２１または２２のいずれか1項に記載の装置。
24. 【請求項２４】 多極モード発生要素の主横軸が光パイ
    プの主横軸に対して角度をつけて変位した方向に沿って
    位置していること更に特徴とする請求項２０から２３ま
    でのいずれか１項に記載の装置。
25. 【請求項２５】 照射システムが更にエキシマレーザ源
    を含み、調整可能な多極モード発生要素が前記レーザ源
    の平行とされたビーム軌道内に位置可能であることを更
    に特徴とする請求項１から２４までのいずれか１項に記
    載の装置。
26. 【請求項２６】 多極照光モードが軸上極と、少なくと
    も１個の軸外れ極とを含むことを更に特徴とする請求項
    １から２５までのいずれか１項に記載の装置。
27. 【請求項２７】 エネルギ感応材料の層によって少なく
    とも部分的に被覆された基板を提供する段階と、 パターンを含むマスクを提供する段階と、 マスクのパターンの少なくとも一部をエネルギ感応材料
    の層の目標領域上に投影するよう照射ビームを使用する
    段階とを含む装置製造方法において、 調整可能アキシコンと、可変ズーム要素と、更に調整可
    能要素とを使用して、投影の前の照射から多極照光モー
    ドを発生させ、前記多極照光の少なくとも一つの空間パ
    ラメータが連続的に変化されることを特徴とする装置製
    造方法。
28. 【請求項２８】 多極照光モードの軸外れ極に加えて軸
    上照光極を発生させることを特徴とする請求項２７に記
    載の方法。
29. 【請求項２９】 請求項２７または２８に記載の方法に
    よって作られた装置。