JPH0689846A - リソグラフィ用の光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主リソグラフィック像のゼロ次成分を妨害せ
ずに、ゴースト像のゼロ次成分を除去する。 【構成】 光学系には、レンズでの多重反射の後に露光
領域へ不要なバックグラウンドを加えるのに十分なだけ
軸へ近接している範囲を除く範囲の方向からリソグラフ
ィックマスクを照らすためにビームスプリッタ要素及び
集光レンズ構造が備えられる。更に、光学システムは、
エクサイマレーザと、主ウェハ像又はマスクやレンズ面
などの他の表面から反射された後にエクサイマレーザの
多重像を遮断するための絞りアレイを有するレンズ系
と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はリソグラフィックレンズ
構造に係り、更に詳細には、リソグラフィに適用するた
めに鏡レンズとビームスプリッタとの組合せを有するレ
ンズ系に係る。

【０００２】

【従来の技術】米国特許第３、８３６、２５７号には、
回折格子の移動の光学的検出及び／又は測定のための方
法が開示されている。この方法は、標準平行ビームに関
する回折格子の垂直移動が、標準平行ビームにおける格
子移動からの回折波によって生じる干渉縞の変動に基づ
いて検出されることを特徴とする。

【０００３】米国特許第４、２５１、１２９号は、光電
検出装置について記載している。ここでは、光ビームに
より検査すべき表面を走査して、検査表面からの光を光
電検出器により受光するための光電検出システムは、照
明光で検査表面を照らして、検査表面を観測するための
観測光学システムに部分的に共通している。この装置は
ダイクロイックミラー及び偏光ビームスプリッタを有
し、これによって、光の損失及び照明光の悪影響なし
に、光電検出を行うことができる。

【０００４】米国特許第４、３００、８３５号は、回折
格子表面から鏡面反射した入射光ビームの拡散反射によ
りモノクロメータで生成した迷光が、鏡面反射ビームの
光路に黒色ガラスの「吸収反射体」を挿入することによ
って、事実上除去されるシステムについて教示してい
る。吸収ガラスにより吸収されない少量の放射線は、極
微量のビームを吸収反射体へ拡散反射させて戻す反対側
の黒色壁へ反射され、格子表面、及び最終的にはモノク
ロメータの出口スリットへは、無視できる程度の量の光
が戻される。

【０００５】米国特許第４、３６７、６４８号には、コ
ヒーレント平面波放射線源及び集束されたコヒーレント
受光手段を備えるか、又は集束されたコヒーレント放射
線源及び平面波放射線のコヒーレント受光器を備えた暗
視野観察装置が開示されている。放射線源及び受光器
は、いずれの場合も同軸上に位置合わせされている。更
に、この装置は、焦点領域において装置の軸に実質的に
平行に移動する放射線を全て除去するための除去手段を
備えている。装置は、透過又は反射走査型音響顕微鏡、
もしくはホログラフィック記録システムである。また、
除去手段は小型音響吸収絞りである。

【０００６】米国特許第４、６６８、０８９号は、光源
と、露光パターン領域部分及びアライメント／反射領域
部分を有するマスクプレートと、投影レンズと、ワーク
ピースアライメントマークを有するワークピースを保持
するための可動ステージと、アライメント制御と、可動
ステージのためのドライバと、を備えた露光装置につい
て記載している。露光パターン領域部分がワークピース
上に投影レンズを介して投影されるよう光源により照ら
される前に、ワークピースはマスクと適切に位置合わせ
される。マスクプレートとワークピースとの間のアライ
メントは、特別に配列され特別の構造を有するアライメ
ント／反射領域部分を有効に使用することによって行わ
れる。アライメント／反射領域部分は光源に面しないマ
スクプレート表面上にあり、光を別の光源からワークピ
ースへ導くため、及びワークピースから散乱し投影レン
ズを通過する光をアライメント制御及びマスクアライメ
ントマーク部分へ導くための反射部分を含む。マスクア
ライメントマーク部分は、照明されると、マスクアライ
メントマーク部分の画像をアラインメント制御へ提供す
るので、マスクアライメントマーク部分とワークピース
アライメントマークとの位置的な関係が検出され、マス
クプレートとワークピースとの間のアライメントを達成
するための制御信号が生成される。

【０００７】米国特許第４、６９５、７３２号には、半
導体ウェハ上へマスクパターンを転写するための電子画
像投影器が開示されており、これには、パターン形成さ
れたフォトエミッシブカソードマスクと、感電子性レジ
ストでコーティングされた半導体ワエハにより形成され
たターゲットと、が含まれる。均一電界Ｅにより加速さ
れ、均一磁界により集束されて、パターン化された電子
ビームがカソードからターゲット上へ単一倍率で投影さ
れる。電界は、カソードと、カソード及びターゲット間
に位置する電子透過性アノードグリッドと、の間で形成
される。アノードグリッドには、細長い電子透過領域に
より隔てられた相互に平行な複数のスレートが含まれ
る。グリッドは、例えば、開孔シリコンウェハ又は導電
シートによって、もしくは金属環を横切って張り渡され
た金属ワイヤによって形成することができる。

【０００８】米国特許第４、７０３、１６６号は、狭バ
ンド幅パルスエクサイマレーザ照射源と全溶融シリカレ
ンズアセンブリとを含むディープＵＶステップアンドリ
ピートフォトリソグラフィシステムを開示している。こ
のシステムは、０．５マイクロメートルのレベルでライ
ンの画定が可能である。システムの１つの大きな特徴
は、単にレーザの周波数を変化させることによってウェ
ハ焦点のトラッキングを実行できることである。

【０００９】米国特許第４、７２８、７９９号は、２段
階偏向（「フライズアイ（複眼）」レンズ）電子ビーム
でアクセスされるリソグラフィシステムのための高さ測
定及び補正方法を開示している。この方法は、キャパシ
タンスゲージ又は光学ゲージのような高さ測定トランス
デューサと、既知の距離だけ隔たった位置ＬＦＧ１及び
ＬＦＧ２に設置された２つの位置基準校正グリッド（Ｌ
ＦＧ）と、を使用し、電子ビームリソグラフィシステム
の電子ビームは、補正されている各レンズレットのため
に２つの位置へ順次偏向される。各位置で派生される測
定信号は独特のアルゴリズムに従って処理され、電子ビ
ームリソグラフィシステムの精密偏向器の制御のために
所望される高さ補正出力信号及び高さ補正偏向信号を派
生する。

【００１０】米国特許第４、７４６、７９２号は、明る
い第１ストリップと暗い第２ストリップとを物体の変位
の方向に交互に有するトランスデューサ素子によって、
物体の変位が感知されるシステムについて記載してい
る。第１ストリップは、格子間隔の半分に等しい幅とゼ
ロ次回折ビームが抑制されるような深さであり変位方向
に延出する格子ラインを有する位相格子として形成され
る。格子ラインは、第２ストリップと同レベルにあるラ
ンドによって分離された溝又はリブとすることができ
る。このような素子が固定された物体の変位を測定する
ための装置には、位相格子からの第１の高次回折ビーム
が線放射感知パターン検出システムへ透過されないよう
に制限された開孔を有する画像形成システムが含まれ
る。

【００１１】米国特許第４、７４９、２７８号には、マ
スク及び基板の格子マークによって、マスク及び基板を
相互に位置合わせするための構成が説明されている。マ
スク格子背後のアライメントビーム光路には絞りが配置
され、特別の回折次数の格子のみを透過させるので、ア
ライメント信号には望ましくない要素はあまり含まれ
ず、より正確になる。

【００１２】米国特許第４、７７３、７５０号は、狭バ
ンド幅パルスエクサイマレーザ照射源及び全溶融シリカ
レンズアセンブリを含むディープＵＶステップアンドリ
ピートフォトリソグラフィシステムを教示している。こ
のシステムは、０．５マイクロメートルのレベルでライ
ンの画定が可能である。システムの１つの大きな特徴
は、単にレーザの周波数を変化させることによってウェ
ハ焦点のトラッキングを実行できることである。

【００１３】米国特許第４、８２５、０９０号は、種々
の電子源及び電気源からの放射線を遮蔽するためのＥＭ
Ｉ／ＲＦＩ放射及び静電抑制装置を開示している。抑制
装置には、入射する電磁放射の反射を最小限にするため
に放射線放出源と面する多数の突起を持つ導波路バリヤ
を有する遮蔽膜が含まれる。複数の導電層は、放射線吸
収媒体で形成されたスペーサによって、それぞれ分離さ
れている。導電層には、導波路バリヤに隣接して配設さ
れ、低周波数放射線を妨害するのに用いられる内部メッ
シュが含まれる。間隔が隔てられた多数の金属偏向パッ
ドで形成された偏向層は、入射した放射線の偏向を提供
する。偏向層の背後に配設された吸収ファネリング層
は、偏向放射線を受け取るために設計された複数の開孔
を有する。吸収ファネリング層の背後に配設された反射
プレートは、吸収ファネリング層と共に働いて放射線を
捕らえ、その吸収領域においてその最終的な吸収を起こ
す。各導電層は、共通の電気アースへ接続される。装置
から出る衝突電磁放射線はこのような構成により有効に
遮蔽され、静電界の形成が除去される。

【００１４】米国特許第４、８２８、３９２号には、光
源と、第１の格子を有する十字線と、第１のレンズ系
と、第１のレンズ系のフーリエ空間面の回りに配設され
た空間フィルタと、第２のレンズ系と、第２の格子を有
する基板と、空間フィルタにあらわれる複数のスペクト
ルの光強度を検出するための複数の光検出器と、を備え
た、縮小投影型アライメント及び露光装置が記載されて
いる。光源から発生した光ビームは十字線へ与えられ、
第１の格子によって複数の回折光ビームへ分割される。
回折光ビームは、第２の格子によって再度回折されるよ
うに、第１のレンズ系、空間フィルタ及び第２のレンズ
系を通って基板上へ与えられる。再回折された光ビーム
は空間フィルタ上で複数のスペクトルのように見える。
これらのスペクトルは光検出器により検出され、十字線
と基板とのアライメントのために使用される。

【００１５】米国特許第４、８７１、２５７号には、光
ビームを制御するための第１の開孔を有する照明装置と
のアライメントパターンを有し、入射光を回折させる実
際の回路パターンを有する物体のための検出光学装置
と、物体の像を形成するためのイメージング光学システ
ムと、が開示されている。照明装置は物体へ暗視野照明
を行うのに用いられる。イメージング光学システムは、
物体を介して第１の開孔と光学的に結合される位置に配
置された第２の開孔を有し、第１及び第２の開孔は、第
１の開孔の像が第２の開孔上に形成される場合に重なり
合わない。第２の開孔は、第１の開孔の光透過領域を通
過する光ビームが実際の回路パターン上に入射する際に
生成される回折光を妨害する光妨害領域を有する。ま
た、複数方向に関してある指向特性を有する線形パター
ン素子によりそれぞれ形成されるパターンを有する、フ
ォトマスク又はウェハ等のアーティクルを光学的に検査
するための光学検査装置が開示されている。線形パター
ン素子の中で、少なくとも一方向に延長するものが抽出
され、暗視野で観測される。破断等のパターン欠陥及び
パターンに付着した異物は、完全なパターンに関する情
報と比較して情報の減少量に基づいて検出される。

【００１６】米国特許第４、９４７、０４７号は、露光
の光源としてエクサイマ等のパルスレーザを使用する露
光システムについて記載している。露光制御のために
は、音響光学素子が使用される。より詳細には、音響光
学素子を使用して、エクサイマレーザから放射されるパ
ルスレーザビームの強度を変調し、それによって、レジ
ストコーティングを有するウェハに関して露光の正確な
制御を可能にする。

【００１７】米国特許第４、９４７、４１３号は、従来
のシステムに関する空間周波数分解能を２倍にすること
のできるリソグラフィシステムを開示している。露光中
のマスクのフラウンホーファ回折パターンを遮断するた
めに配置された空間フィルタは、ある次数の回折パター
ンがウェハ表面に到達するのを妨げるように構成されて
いる。ウェハ表面に到達する残りの次数の回折パターン
によって、空間フィルタリングなしにマスク格子が結像
された場合の半分の間隔で、余弦（コサイン）型の干渉
パターンが生成される。この発明の空間フィルタリング
技法は、１つのマスクに含まれ、且つ単一の露光サイク
ルでウェハへ転写される、種々の異なる構造、並びに異
なるサイズ及び配向の構造を考慮している点が有利であ
る。

【００１８】ルイス・ヘンリック（Louis N. Heynick）
らによる「開孔レンズを用いる投影電子リソグラフィ
（PROJECTION ELECTRON LITHOGRAPHY USING APERTURE L
ENSES）」（IEEE Transactions on Electron Devices,
Vol. ED-22, No. 7, 1975年 7月 300頁）と題される刊
行物では、電子リソグラフィのための画像投影システム
において、単一開孔及び多数開孔（フライズアイ）型１
次元（平面対称）開孔レンズの２次元（軸対称）開孔レ
ンズを使用するための方法が提示されている。このよう
な開孔レンズの基本的電子光学特性が派生される。使用
中の前露光及び後露光レジストプロセスと、画像投影中
に必要な電子衝突に耐えられる電子透過性物体マスクを
製造するために開発された技法と、を含む補助的なフィ
ルムテクノロジが論議されている。表面音波装置のため
に、薄膜フィールドエミッタのアレイ、電子ビームアド
レス（メモリ）プレーン、光導波路、及びインタディジ
タルトランスデューサ（アポディゼーションされた、又
はされない）を製造する際使用するために開発された画
像投影システムについて記載され、生産される各装置の
代表例が示されている。

【００１９】英国特許第９９６、６３４号には、物体の
長い範囲の観測を改良するための装置が提供されるシス
テムが記載されている。この装置は、前記物体方向に光
ビームを放射し投影させるためのサーチライトと、前記
サーチライトと共働しサーチライトからの光ビームを間
欠的に投影させるよう作動する手段と、前記サーチライ
トに隣接して平行に配設された照準装置と、を備えてい
る。照準装置は、該照準装置に光が入るのを防止するた
めに間欠的に作動可能な手段を有する。開孔を有するデ
ィスクがサーチライト及び照準装置の正面で回転され、
それぞれへ、間欠投影及び光の受光をもたらすのに用い
られる点が利点である。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、主リ
ソグラフィック像のゼロ次成分を妨害せずに、ゴースト
像のゼロ次成分を除去するリソグラフィ用の光学系を提
供することである。

【００２１】本発明のもう１つの目的は、レンズでの多
重反射の後に露光領域へ不要なバックグラウンドを加え
るのに十分なだけ軸へ近接している範囲を除く範囲の方
向からリソグラフィックマスクを照らすためにビームス
プリッタ要素及び集光レンズ構造を含む光学系を提供す
ることである。

【００２２】更に、本発明の目的は、エクサイマレーザ
と、主ウェハ像又はマスクやレンズ面などの他の表面か
ら反射された後にエクサイマレーザの多重像をさえぎる
ための絞りアレイを有するレンズ系と、を含むリソグラ
フィ用の光学系を提供することである。

【００２３】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために、本発明のリソグラフィ用の光学系は、中心
軸に沿ってゼロ次ビーム及び高次ビームを含む光ビーム
源と、前記光ビームの光路に配置されると共に、前記光
ビームをパターンに従って修正するために前記光ビーム
により照らされるパターンを含むリソグラフィックマス
クと、前記光ビームの光路に前記マスクに対して配置さ
れた集光レンズ系と、前記パターン化された光ビームに
より照らされるように配設された感光性基板ウェハと、
前記光ビームを前記基板ウェハ上へ方向付けるために前
記光ビームの光路に配置されたビームスプリッタ手段
と、前記ゼロ次光ビームを前記中心軸から離れるように
変位させるために前記集光レンズに配設されたフライズ
アイレンズアレイと、を備えている。

【００２４】

【実施例】現在、ディープ紫外線波長における照射は、
フォトリソグラフィで使用するために重要である。何故
なら、このような短い波長は０．５μｍ又はそれ以下の
解像度を提供できるからである。

【００２５】２４８ｎｍの波長、並びに１９３ｎｍ及び
１５７ｎｍの低波長におけるレーザ照射で機能するレン
ズが要求される。このような短い波長において、全屈折
レンズ系を使用して色収差を適切に制御するのは困難で
ある。短波長のためには、集束鏡及び屈折レンズ素子を
含むレンズを有する反射屈折レンズ系が好ましい。

【００２６】しかしながら、鏡ベースのレンズ設計は、
本質的に、光を自分自身に戻す傾向がある。図１に示さ
れるように、視野を悪くするのを避けるために、像及び
物体空間において各視野方向が「二重の義務」を行うよ
うにするビームスプリッタ素子を系に挿入することが有
利である。

【００２７】定義によれば、ビームスプリッタインタフ
ェースは、従来の屈折レンズにおけるレンズ素子で行わ
れるように、反射防止コーティングされることができな
い。図２及び図３に示されるように、ビームスプリッタ
の使用は、意図しない光路で光がレンズを通って伝播
し、ウェハ面から離れたゴースト像を生成することを示
す。これらのゴース像からの集束がずれた光はウェハを
曇らせる。図１は公称の画像形成路を示し、図２及び図
３は、ウェハに大きなバックグラウンドを生成可能な２
つの迷光路を示す。ビームスプリッタにより誤って方向
付けられた光がウェハへ進むのは、単に、マスク及びウ
ェハが系の末端を塞ぐからである。

【００２８】屈折レンズでは、各レンズ表面からの公称
４％の反射を減少させるために、レンズ表面へ干渉コー
ティングを付与することが標準的に実行されている。抑
制されないままだと各レンズ表面は集束鏡として作用
し、空間のどこかでゴースト像の原因となり、その集束
ずれのある光によってウェハ上に不要のバックグラウン
ドが形成されるであろう。現代の屈折リソグラフィレン
ズでは、全レンズ表面及び他の迷光源からの総計は、一
般的には１％乃至５％である。図２及び図３は、ビーム
スプリッタが更なる迷光源であり、その寄与を１％程度
に保持すべきであることを示している。

【００２９】図２及び図３に示される迷光路は、それぞ
れ、マスク又はウェハからの反射を伴う。また、ビーム
スプリッタによる２回の余分な透過又は反射を伴う。最
悪の場合のマスク及びウェハの２４８ｎｍにおける反射
率は、それぞれ、約４０％及び５０％である。より低い
制限をマスクに対して課することは容認できるであろう
（従来の波長では、今日、１０％の反射率が可能であ
る）。ウェハ反射率ももっと低い場合が多いが、ウェハ
反射率におけるツールベースの束縛は、本発明の実施に
おける賦課としては望ましくないと考えられる。

【００３０】５０／５０ビームスプリッタについて、図
２及び図３の光路に従う全ての光がウェハに衝突するま
でシステム内に残っているとすると、上記の数は約２０
％の迷光レベルを示す。以下の議論では、この光のウェ
ハを実際に露光する部分は、”Ｆ”で示されている。

【００３１】レンズ設計者は、通常、縮小レンズにおい
てゴースト像はウェハ面で非常にひどく焦点がずれてい
るので、ほとんど全ての迷光は露光領域の外側にあり、
得られる迷光強度は非常に低い（視野絞りを使用する場
合）と仮定している。しかしながら、通常ゼロ次ビーム
では存在する強度が高いので、本発明で教示される対策
が取られない限りこの仮定は誤りである。図４には、こ
れは、誤って方向付けられた唯一の光が照射時にマスク
から回折する光である場合であることが示されている。
図４に示される例は、３０″長の５Ｘレンズ（０．６Ｎ
Ａ、２４８ｎｍ）の場合である。２つの異なる光路から
の迷光が示されている。１つは図２の光路にしたがうも
のであり（ＭＰＭ）、もう１つは図３の光路に従うもの
である（ＷＰＷ）。「ウェハ」と記されたラインは、走
査構成のための２７ｍｍ長のスリット領域である（スリ
ットは、他の方向には１０ｍｍ幅である）。このウェハ
露光領域は、図１の公称レンズシーケンスを通るマスク
の像である。「ＭＰＭマスク」と記されたラインは図２
の迷光路によって投影されるマスク像である。「ＷＰＷ
ウェハ」は図３の光路による像である。ＭＰＭ像及びＷ
ＰＷ像に含まれるエネルギは、それぞれ、主像における
エネルギの１０％以下である。しかしながら、ウェハ面
におけるそれらの光は焦点がずれて約５０倍の大きさの
面積になっており、強度は無視できる程度まで低減され
る。更に、大きい回折成分を含む回路パターンは十分に
解像度が制限された構造を有していなければならず、マ
スクの実際の開放面積は露光領域の全面積よりもかなり
小さい。

【００３２】あいにく、回路マスクは常にかなりのＤＣ
レベルを含む。透明バックグラウンドマスクでは、ＤＣ
又はゼロ次数は、どの回折次数よりも強度が高い。ゼロ
次数はマスクを照らすレーザ源からのビームであるが、
マスクの微細構造からの回折と、領域を部分的に満たす
全ての不透明パターンによるビームの妨害と、によって
差し引かれた量だけ強度が低下している。このビームが
レンズを通る適切な光路に従うと、ウェハに到達した
際、像に適切なＤＣ強度を提供する。「ゼロ次ビーム」
はレーザからウェハへの適切な光路に沿った任意の点で
このビームを指すことが理解されるであろう。「ゴース
トゼロ次ビーム」はレンズを通って不適切な画像形成路
に向けられた後のビームを指すことが理解される。所望
されない光路へ画像形成されずに広く散乱又は回折され
る光は、「広幅散乱迷光」と称される。

【００３３】これらの点は、図５に概略的に説明されて
いる。ウェハからレーザ源の方向に逆に見ると、ウェハ
面に形成されたマスクの主像を見ることができる。ま
た、光学装置を介してマスクの背後に無限遠にあるよう
に見えるレーザ源自身の主像も見ることができる。主レ
ーザ源像は、適切なＤＣ強度を像に与えるのに十分な明
るさである。また、マスクのディマゴースト像及びレー
ザのゴースト像を見ることができる。マスクゴースト像
は、単に、ゴーストレーザ像に対するウィンドウとして
作用し、これらのウィンドウを介してバックグラウンド
光でウェハを直接照らす。時々あるように（例えば、透
明バックグラウンドパターン）もしマスクの開放面積が
大きい割合を占めていると、これらのウィンドウの見掛
け上の透過は高く、バックグラウンドは大きくなる。

【００３４】これは、マスクからの余分な反射から起こ
る迷光とウェハからの反射から起こる迷光との対比（図
２対図３）については、通常、あまり深刻な問題ではな
い。というのは、透明バックグラウンドマスクは、迷光
を系へ戻すことのできる反射領域の割合が小さいからで
ある。このため、またマスクの反射防止はかなり容易に
行える選択であるため、図３の迷光路は一般的に、図２
の迷光路よりも大きな重要性を有する。図２及び図３の
迷光路を制御できるようになると、「高次」の光路は通
常重要ではない。

【００３５】実際には、マスクとレーザ源との間の照明
光学装置には、単一ビームの代わりにレーザの多重像で
マスクを照らすために、光トンネル又はフライズアイ
（複眼）レンズのような装置が含まれる。「リンギン
グ」又はその関連の画像のアーティファクトを削除する
ために、より一般的には、適切な部分的コヒーレンスを
達成するために、マスクは多くの異なる方向から照らさ
れなければならない。部分的コヒーレンスは、通常、光
軸に対する最も斜めの入射ビームの角度の正弦（サイ
ン）と、投影レンズの開口数との比率で定義されるいわ
ゆるσ因子で規定される。当業者は、シミュレーション
と目の子勘定と経験とを同時に用いて適切なσ値を設定
する。これは図６に概略的に示されている。簡単にする
ため、図６には、これらの多重像のうちの２つだけが含
まれている。マスクのゴースト像は、事実上、レーザの
多重ゴースト像からのビームを先端切り（truncate）す
るウィンドウとして作用する。従って、軸の十分近くに
ある原像のみがこれらのウィンドウを通してウェハから
見られることになり、これは、いくつかの像だけが迷光
の一因となることを意味する。他のビームについては、
迷光制御の標準技法により取り扱われる広幅散乱光と争
うことだけが必要である。

【００３６】これらの影響は、図４で考察したレンズと
同じものについてほぼ同スケールで図７に示されてい
る。ただし、図７が回折光の代わりにゼロ次ビームを示
す点が異なる。図３の光路ではこれらのビームは平行化
されているので、図４の場合とは対照的に、ＷＰＷゴー
スト像とウェハとの間で面積の増大はない。ＭＰＭゼロ
次ビームは平行化されていないが、ウェハ面においてＷ
ＰＷビームと同一の断面積を有する。従って、迷光の強
度はウェハ面で低下していない。これは、迷光発生にお
けるゼロ次ゴースト像ビームの重大さを示している。

【００３７】典型的５ｘ５アレイの照明ビームを用いる
と、２７ｍｍｘ１０ｍｍ領域の中心から外れるウェハ位
置がある。そこから、２５本のゴースト像ビームのうち
の６本を見ることができる（ＭＰＭ及びＷＰＷ光路の両
方について）ので、上記のＦ因子は６／２５である。

【００３８】本発明では、光源ポイントのいくつかが軸
から離れるように変位される特別のイルミネータを使用
することによって、上記の問題が解決される。結果は、
図８に概略的に示されている。図８では、照射ゼロ次ビ
ームのうちの１つが画像の一因となった後ウェハから斜
めに反射され、瞳孔（主鏡）の反対側に再び集束され
る。ビームは、ゴースト像へ向かってレンズから斜めに
出る。そして、その角度が十分に大きければ、ウェハ露
光領域を完全に見失う。ゼロ次ビームのこの再方向付け
は、図１０に断面が概略的に示される鋳造された溶融シ
リカのフライズアイ（複眼）レンズを用いて行うことが
できる。図９には、比較のために、従来のフライズアイ
レンズを示す。

【００３９】しかしながら、マスク照明が軸から非常に
遠くに離される場合には主像の画質が悪くなり、０．２
５μｍの集積回路パターン像は悪化するので、このよう
なアプローチはそれ自身ではいつも迷光を十分に低いレ
ベルへ低減させるわけではない。０．２５μｍパターン
は、集積回路パターンの最小幅の一例にすぎない。満足
できる非軸照明の極端では、光源ポイントのゴースト像
はそれぞれ、上述の２７ｍｍｘ１０ｍｍ領域又は上記で
考察した図７の例におけるスリットの別々の面積を露光
する。各場合の面積は、スリットの１つの象限より僅か
に小さい。他のゴーストレーザ像はウェハ領域を完全に
見失うので、この場合、領域の最悪点においてＦは１／
１６である。これは、従来のイルミネータで得られたＦ
＝６／２５迷光レベルよりかなり改良されているが、更
なる改良が所望される。しかしながら、もし領域の全て
の点でＦを０／２５へ低減させるようにマスク照明が軸
から十分遠くに離されるならば、０．２５μｍ集積回路
パターンは著しく悪化する。

【００４０】迷光制御のための本発明の更なる素子を図
１１に示す。図１１では、瞳孔内の小さい絞りが、ウェ
ハから反射された後の各ゼロ次ビームを妨害する（図１
１は図８と比較されるべきである）。図１１の技法はレ
ーザ源と共に働くだけである。ＷＰＷゴースト像ビーム
（図３）は、主鏡の非コーティング小領域で小さい非反
射性絞りを形成することによって、簡単に妨害されるこ
とができる。その結果、ゴースト像は、曇った暗視野像
へ変換される。

【００４１】ＭＰＭ瞳孔像（図２）の位置に依っては、
この光路からゼロ次ビームを妨害するためにレンズ内に
小型絞りを挿入することが可能な場合もある。このよう
なことが実際的でない場合、この技法を図１０（両光路
と共に働く）の技法と結合させるのが当然である。一般
的に、１つの光路が他より驚くほど高いバックグラウン
ドを発生して終わる場合、全体の迷光を最小限にするた
めにビームスプリット比を微調整することができる。例
えば、５０／５０ビームスピリッタから６０／４０ビー
ムスプリッタへ切り換えると、主像の強度は２５分の１
だけ低下し、ＭＰＭ及びＷＰＷ迷光路の比率は２対１よ
り大きく変わる。

【００４２】フライズアイレンズと図１０及び図１１の
絞りとの組合せの結果、全ての０．２５μｍ特徴は、コ
ントラストが本質的に低下しない像となる。得られる暗
視野ＷＰＷゴースト像の強度は、全開放領域（絞りの無
い最悪の場合のマスクパターン）より少なくとも６倍は
小さい。更に、暗視野像はウェハ面における焦点ずれが
より大きい。

【００４３】図９に示される本発明のもう１つの実行
は、フライズアイレンズ及び瞳孔絞りアレイを等量だけ
反対に変位させることである。変位は反対方向に行われ
るので、主ゼロ次ビームは絞りを見失うので、主像に適
切なＤＣ内容を引き渡すことができる。

【００４４】従って、本発明は、画像面に到着する対応
の迷光が主露光領域内に入るように十分軸に近接する方
向を除く範囲（許容の照明コヒーレンスと一致する範
囲）の方向からリソグラフィックマスクを照らす集光系
を提供する。絞りアレイはレンズの瞳孔に配置されるの
が最も一般的であり、主ウェハ像から反射後にエクサイ
マレンズ源の多重像を遮断し、これによって、これらの
多重像における放射が系を通って後ろへ伝播してウェハ
を曇らせることが防止される。

【００４５】本発明の好ましい実施例では、照明の軸か
らの変位が、図１０に示される特別のフライズアイレン
ズとともに得られるのが好ましい。別の実施例では、ビ
ームが標準の光トンネル又はフライズアイレンズに入る
前に、レーザからの直接ビームの中心部分が妨害され
る。

【００４６】絞りアレイが主鏡に配置される一般的な場
合、このアレイは、研磨された鏡基板へ反射コーティン
グが付与される際に製造されると、鏡の適切な小領域を
コーティングせずに残して絞りを形成することができる
ので最も都合がよい。溶融シリカ等の透明材料で鏡基板
を製造すると、絞りにより遮断される放射は鏡を透過
し、ビームダンプによって、又はウェハ反射率をモニタ
するのに適する検出器によって集められる。鏡基板は、
Zerodur 又は Pyrex等の他の材料で製造されると、ＵＶ
露光波長において一般的に不透明である。基板の熱変形
を避けるために、ブランクの製造中に小孔による絞りを
基板に形成することが必要であろう。

【００４７】絞りアレイと共に標準的な照明系を用いる
場合、この照明系は、フライズアイレンズ又は光トンネ
ル（対物レンズを有する）を軸から僅かに離れるように
変位させる（集光レンズは変位させることなく）ことに
よって簡単に、アレイと位置合わせされる。絞りアレイ
は、等量だけ光軸に対して反対に変位される。特別のフ
ライズレンズを使用する場合、溶融シリカレンズレット
アレイを鋳造するモールドを、各レンズレットごとに適
切な形状に設計することによって、同一の結果を得るこ
とができる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のリソグラ
フィ用の光学系は、主リソグラフィック像のゼロ次成分
を妨害せずにゴースト像のゼロ次成分を除去できるとい
う優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】レンズ、マスク、ウェハ及びビームスプリッタ
を含む画像形成システムの略図であり、公称の画像形成
路が示されている。

【図２】図１の画像形成システムの略図であり、ウェハ
に不要なバックグラウンドを生成可能な迷光路を示す。

【図３】図１の画像形成システムの略図であり、ウェハ
に不要なバックグラウンドを生成可能なもう１つの迷光
路を示す。

【図４】光学要素及び光線の略図であり、回折された迷
光を示す。

【図５】光学要素及び光線の略図であり、半導体マスク
の主像を照らすレーザ源からのＤＣ又はゼロ次ビーム
と、マスクのゴースト像を照らすレーザ源のゴースト像
と、を示す。

【図６】光学要素及び光線の略図であり、多数のゼロ次
ビームで照らされているマスクと、対応のゴースト像
と、を示す。

【図７】図６の構成と同様の光学要素及び光線の略図で
あり、回折光の代わりにゼロ次ビームを示す。

【図８】光源ポイントが光軸から離れるように変位され
て迷光反射後にウェハ像が見失われるイルミネータを使
用する光学系の略図である。

【図９】従来のフライズアイレンズの略図である。

【図１０】本発明で使用されるフライズアイレンズの略
図である。

【図１１】ウェハから反射されるゼロ次ビームを妨害す
るために瞳孔で小型絞りを使用する光学系の略図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン−クロード エイ． シャスタング アメリカ合衆国10541、ニューヨーク州マ ホパック、ルーラル フリー デリバリー ナンバー １、ボックス 354、ハトフ ィールド ロード 13 (72)発明者 アラン エドワード ローゼンブルース アメリカ合衆国10598、ニューヨーク州ヨ ークタウン ハイツ、ヒッコリー ストリ ート 3017

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心軸に沿ってゼロ次ビーム及び高次ビ
   ームを含む光ビーム源と、 前記光ビームの光路に配置されると共に、前記光ビーム
   をパターンに従って修正するために前記光ビームにより
   照らされるパターンを含むリソグラフィックマスクと、 前記光ビームの光路に前記マスクに対して配置された集
   光レンズ系と、 前記パターン化された光ビームにより照らされるように
   配設された感光性基板ウェハと、 前記光ビームを前記基板ウェハ上へ方向付けるために前
   記光ビームの光路に配置されたビームスプリッタ手段
   と、 前記ゼロ次光ビームを前記中心軸から離れるように変位
   させるために前記集光レンズに配設されたフライズアイ
   レンズアレイと、 を備えたリソグラフィ用の光学系。
2. 【請求項２】 前記ゼロ次光ビームのゴースト像を妨害
   するために前記レンズ系に配置された光学絞りを更に備
   える請求項１記載のリソグラフィ用の光学系。
3. 【請求項３】 前記フライズアイレンズアレイによる前
   記ゼロ次光ビームの前記変位を再生する前記ゼロ次光ビ
   ームの像であるゴーストゼロ次ビームを更に含むと共
   に、前記系のレンズ又は他の表面により生成される不要
   のゴースト像を更に含む請求項１記載のリソグラフィ用
   の光学系。