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JPH0750253A - ディープ紫外線リソグラフィー - Google Patents

ディープ紫外線リソグラフィー

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JPH0750253A
JPH0750253A JP5287158A JP28715893A JPH0750253A JP H0750253 A JPH0750253 A JP H0750253A JP 5287158 A JP5287158 A JP 5287158A JP 28715893 A JP28715893 A JP 28715893A JP H0750253 A JPH0750253 A JP H0750253A
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signal
assembly
pulse
radiation
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JP5287158A
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American Telephone and Telegraph Co Inc
AT&T Corp
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=24497338&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JPH0750253(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は新しい短波長リソグラフシステムに
関する。 【構成】 本発明によるリソグラフシステムは、ディー
プ紫外線の範囲の波長にて動作する狭バンド幅可調節レ
ーザーを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は新しい短波長リソグラフ
システムに関する。
【０００２】
【発明の背景】本発明は光学リソグラフィー、より詳細
には高品質細線半導体デバイスを製造するために採用さ
れる短波長光学リソグラフィー用の装置および方法に関
する。
【０００３】光学写像システムにおける等しい線及び間
隔の分解能限界（Ｌｍｉｎ）は以下によって表わされる
ことが知られている。
【０００４】 Ｌｍｉｎ＝Ｋλ／ＮＡ （１） ここで、Ｋは定数であり、この値は典型的には０．４か
ら１．０の範囲にあり製造及び照射条件並びにレジスト
特性に依存し、λは露出放射線の波長であり、そしてＮ
Ａは投影光学装置の開口数である。
【０００５】（１）式より、印刷可能な最少形状はλを
減少させるか、あるいはＮＡを増加することによって縮
小できることがわかる。しかし、システムの焦点の深度
は（ＮＡ）2に逆比例して変化するため、通常、実際の
高分解能システムにおいては所望のＬｍｉｎを達成する
のにはＮＡを増加するのではなくλを減少する方が有利
である。本発明は新しい短波長リソグラフシステムに関
する。
【０００６】
【発明の要約】本発明によるリソグラフシステムはディ
ープ紫外線の範囲の波長にて動作する狭バンド幅可調節
レーザーを含む。単色の石英ガラスのみで製造されたレ
ンズアセンブリがレーザーの出力を移動可能な支持体、
例えば、周知の“スピッピングテーブル”上に搭載され
たレジスト被覆ウエーハの連続部分に当てるのに使用さ
れる。
【０００７】本発明に従って狭バンド幅レーザーと単色
レンズアセンブリとを組合せて使用することによって、
システムの焦点追跡を迅速にかつ簡単に行なうことが可
能となる。これはレーザーの出力を投影レンズを介して
加工物の表面に当て、レーザーの波長をレンズの焦点長
とレンズから加工物面までの間隔とが等しく保持される
ように制御することによって遂行される。本発明による
システムの他の特徴は後に説明される。
【０００８】本発明は周知のタイプの“ステップアンド
リピード”リソグラフィックシステムとの関連で説明さ
れる。
【０００９】本発明の一面によると、レーザー照射源が
物理的にシステムの可動テーブル部分から離される。従
って、例えば、図１に示されるレーザー１２を含む装置
１０は、好ましくは、図２に示されるステッピング テ
ーブル１６を含む装置１４から離された所に位置され
る。この構成においては、装置１０によって提供される
レーザービームは図１の矢印１８によって示されるごと
く、空気あるいは制御された空間を通って装置１４に伝
播される。（実際には、後に明らかになるように、２つ
の同軸に配置されたレーザービームが装置１０から矢印
１８の方向に伝播される。片方のビームは露出放射線と
して使用され、他方のビームは単に整合制御の目的に使
用される。）
【００１０】前述の装置１０と１４を物理的に離すのに
は幾つかの理由がある。例えば、図１に示されるレーザ
ー１２は有毒成分を含み、安全上、これを作業員から離
れた所に位置することが必要とされる。
【００１１】動作においては、ステッピング テーブル
によってレジスト被覆半導体ウエーハ４０の連続部分を
照射線の経路内に移動される。従来は、テーブルの割出
しの度に、ビームの照射を行なう前にテーブルの移動に
起因する振動が止まるのを待つことが必要であった。こ
れは時間のかかる作業である。
【００１２】本発明の一面においては、装置１０及び１
４にレーザービームをテーブル１６の振動に合せて瞬時
に移動することによってレーザービーム１８のテーブル
に対する整合を確保するための装置が提供される。従っ
て、個々のテーブルの割出しの後にただちにビームの照
射を行なうことができる。一例として、この装置には、
装置１０内の標準駆動ガルバノメータミラー２０及び２
２、及びテーブル１６上に搭載された従来の象限光検出
器あるいはポジションセンシティブ光検出器２４を含
む。このアレイ２４によって提供される電気信号はそれ
ぞれガルバノメータモータ３０及び３２を制御するフィ
ードバックループ内の差動増幅器２６及び２８に加えら
れる。モータ３０はＹ軸に平行のシャフト３４を介して
機械的にミラー２０に結合され、モータ３２はＺ軸に平
行のシャフト３６を介してミラー２２に結合される。ミ
ラー２０及び２２を選択的に回転することによって、装
置１０から放射されるレーザービーム１８の方位がテー
ブル１６の振動による移動を補正するように制御的に変
化される。
【００１３】静止状態において、テーブル１６に対して
要求されるレーザービーム１８の方位が制御コンピュー
ター３８からガルバノメータモータ３０及び３２に加え
られる定常信号によって確立される。差動増幅器２６及
び２８によってモータ３０及び３２に供給される追加の
可変信号はコンピュータによって供給される定常信号に
重複される。このプロセスに関しては後に詳細に説明さ
れる。
【００１４】図２の装置１４内に含まれる個々のレンズ
は石英ガラスのみから製造される。石英ガラスは短波長
光に対して高度に透明な高安定材質である、さらに、石
英ガラスは指定のレンズ設計に従って精密に加工するこ
とができる。このような明白な長所を持つのにもかかわ
らず、レーザー照射に基づく短波長（例えば、ディープ
ＵＶ）光学リソグラフィー用の高品質レンズアセンブリ
を製造するのに単一の光学材質（石英ガラス）の使用を
提唱するのは本出願人が初めてである。従来は、色収差
を補正するために複合材質を使用してレンズを製造する
のが通常であった。
【００１５】本出願人は石英ガラスのみから製造される
レンズアセンブリを設計してみて、このアセンブリと結
合されるレーザー源が、単一の光学材質アセンブリにて
色収差の問題を回避するためには、実用上極度に狭いバ
ンド幅を持つことが要求されることを認識した。レーザ
ー源のバンド幅が十分に狭くないときは、色収差の問題
を回避できなく、従って、レーザービームが照射される
ウエーハ４０（図２）上の投射像がボケてしまう結果と
なる。
【００１６】しかし、本出願人は十分なパワーを持つ適
当な短波長レーザー源は全て本質的に極度に広いバンド
幅を持つことを発見した。この時点でとるべき１つの明
白な行動は、他の研究者のように、利用できるレーザー
源のバンド幅の範囲内で色収差の問題を回避するために
レンズアセンブリを再設計することである。しかし、こ
れは石英ガラス以外の光学材質を併用することを必要と
する。このため、本出願人は、石英ガラスのみによるレ
ンズ設計はそのままとし、レーザー源を十分に狭いバン
ド幅を示すように再設計する明白でない方法をとった。
この独特のアプローチによってより優れたレンズの設計
が実現されたばかりか、さらに、電子的焦点追跡、並び
にレーザー源の電子的調節を達成する道が開かれた。レ
ーザー源の電子的調節によって、後に詳細に説明される
ように、レーザー源をレンズアセンブリの動作特性に合
致させることが可能となる。
【００１７】一例として、図１の装置１０に含まれるレ
ーザー１２はエクサイマーレーザーから構成される。こ
の分類のレーザーは例えば、４０００オングストローム
以下から２０００オングストローム以下の範囲の波長に
はＵＶ放射を行なう能力を持つ。エクサイマーレーザー
及びこれらのリソグラフィーへの応用は多数の文献に紹
介されている。これらには、Ｇ．Ｍ．ジューブローク
（Ｇ．Ｍ．Ｄｕｂｒｏｅｕｃｑ）らによって、マイクロ
回路エンジニアリング会議、アーヘン、ドイツ、１９７
９年、９月の議事録（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ Ｍ
ｉｃｒｏｃｉｒｃｕｉｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）、ページ３２８−３３７に発表の
論文〔レーザー投射プリンティング（Ｌａｓｅｒ Ｐｒ
ｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）〕；Ｔ．マクグ
レース（Ｔ．Ｍｃ Ｇｒａｔｈ）によってソリッド ス
テート テクノロジー（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙ）、１９８３年、１２月号、ページ１
６５−１６９に発表の論文〔エクサイマーレーザーのマ
イクロエレクトロニクスの応用（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏ
ｎｓ ｏｆ Ｅｘｃｉｍｅｒ Ｌａｓｅｒｓ ｉｎ Ｍ
ｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）〕；Ｋ．Ｊ．ポラス
コ（Ｋ．Ｊ．Ｐｏｌａｓｋｏ）らによってＩＥＥＥ エ
レクトロン デバイス レターズ（ＩＥＥＥ Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、Ｖｏｌ．
ＤＥＬ−５、Ｎｏ．１、１９８４年１月号、ページ２４
−２６に発表の論文〔エクサイマーレーザーを使用して
のＡｇ2Ｓｅ／ＧｅＳｅのディープＵＶ露出（Ｄｅｅｐ
ＵＶ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｏｆＡｇ２Ｓｅ／ＧｅＳｅ
２ Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ ａｎ Ｅｘｃｉｍｅｒ Ｌａ
ｓｅｒ）；及びＫ．ジェイン（Ｋ．Ｊａｉｎ）らによっ
てアプライド オプテイクス（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔ
ｉｃｓ）、Ｖｏｌ．２３、Ｎｏ．５、１９８４年３月１
日号、ページ６４８−６５０に発表の論文〔エクサイマ
ーレーザー投影リソグラフィー（Ｅｘｃｉｍｅｒ Ｌａ
ｓｅｒ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈ
ｙ）等が含まれる。一例として、図１のレーザー１２は
２４８４オングストロームの公称中心波長にて動作する
ように設計されたパルスＫｒＦガスエクサイマーレーザ
ーから構成される。（ＫｒＦ内のフッ素成分は非常に有
毒である。）一例として、レーザー１２のパルス反復速
度は約１０００パルス／秒に選択される。
【００１８】本質的には、ＫｒＦエクサイマーレーザー
１２（図１）は電力半値点で約１０オングストロームの
スペクトルバンド幅を持つ。しかし、高分解能リソグラ
フィー用の石英ガラスのみのレンズアセンブリは色収差
の問題を回避するためには約０．１オングストローム以
下のレーザー源バンド幅が必要であることが再確認され
たため、本出願人はレーザー１２とバンド幅狭化アセン
ブリとを結合することによって、２４８４オングストロ
ームの所でたった０．０５オングストロームの電力半値
点バンド幅を特徴とする出力を得ることに成功した。１
０００パルス／秒の反復速度における、これら個々のパ
ルスのパワーは約５ミリジュールであるが、これは均質
の高分解能高スループットリソグラフィーに対して十分
なものである。
【００１９】レーザー１２の固有のバンド幅を峡化する
ためには、幾つかの方法が使用できる。図３にはこれを
遂行するための１つの適当なアセンブリが示される（こ
の図面にはレーザーの部分４２及び４４も示される）。
レーザーから放射されるビーム４６は標準低長短比エタ
ロン４８を通じて伝播され、従来のかすめ入射線回折格
子５０に入射するが、これと対面して高反射率ミラー５
２が位置する。一例として、回折格子５０は１ミリメー
トル当たり３０００から４０００の溝を持つ。要素４
８、５０及び５２はそれぞれ調節及びバンド幅峡化アセ
ンブリを構成する。このアセンブリは図１にも示され、
参照番号５４が与えられている（“バンド幅峡化”は当
分野においては、“線幅峡化”とも呼ばれる）。
【００２０】所望の峡バンド幅出力がアセンブリ５４か
ら放射され、図３の矢印５５によって示される方向に伝
播する。矢印５５は図１にも示されるが、ここでは、こ
れはＸ軸に平行の方位を持つ。アセンブリ５４はまたレ
ーザー出力５５の中心波長を所定の値にし、その後、波
長をこの値に正確に保持する（あるいは電子焦点追跡を
達成する目的で意図的にこの値から波長を外す）ための
装置を提供する。これは要素４８、５０及び５２の任意
の１つあるいは幾つかを図３の図面の平面に垂直な軸を
中心として回転することによって達成される。例えば、
大まかな調節は、ミラー５２及び／あるいは回折格子５
０を回転することで十分に達成できる。微調節はエタロ
ン４８のみを回転することによって達成される。実際に
使用する場合は、要素５０及び５２の片方あるいは両方
を回転することによって最初に所定の中心波長が確立さ
れる。その後、レーザーがこの波長のところに保持、あ
るいはエタロンの方位のみを選択的に制御することによ
ってこの波長から外れて微調節される。
【００２１】図３に簡略的に示されるごとく、微細位置
決め装置５６は機械式結合器５８によってエタロン４８
に接続される。微細位置決め装置５６に加えられるライ
ン６０上の信号に応答して、エタロンの方位がレーザー
ビーム５５の波長が所定の値に保持されるように、ある
いは電子焦点追跡を遂行するために波長をこの値から指
定の量だけ外れた所に移動するように制御される。微細
位置決め装置５６が制御される方法については後に詳細
に説明される。
【００２２】当技術においては、アセンブリ５４によっ
て遂行されるような短波長レーザーの出力の調節あるい
は線幅峡化を遂行するための幾つかの装置が知られてい
る。これに関しては、例えば、Ｊ．ゴールドハー（Ｊ．
Ｇｏｌｄｈａｒ）らによってオプティクス レターズ
（Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、Ｖｏｌ．１、Ｎ
ｏ．６、１９７７年、１２月号、ページ１９９−２０１
に発表の論文〔不安定共震器間隙を使用するインジェク
ション ロック、峡バンドＫｒＦ放電レーザー（Ｉｎｊ
ｅｃｔｉｏｎ−Ｌｏｃｋｅｄ．Ｎａｒｒｏｗ−Ｂａｎｄ
ＫｒＦ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｌａｓｅｒ Ｕｓｉｎ
ｇ ａｎ Ｕｎｓｔａｂｌｅ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ Ｃ
ａｖｉｔｙ）〕；Ｔ．Ｊ．マッキー（Ｔ．Ｊ．Ｍｃｋｅ
ｅ）らによって、ＩＥＥＥ ジャーナル オブ クゥオ
ンタム エレクトロニクス（ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌｏ
ｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）、Ｖｏ
ｌ．１、ＱＥ−１５，Ｎｏ．５、１９７９年５月号、ペ
ージ３３２−３３４に発表の論文〔ＴＥＡ稀ガスハロゲ
ン化物エクサイマーレーザーのスペクトル峡化を含む動
作及びビーム特性（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ａｎｄ Ｂｅ
ａｍ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，Ｉｎｃｌｕｄ
ｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｎａｒｒｏｗｉｎｇ ｏｆ
ａ ＴＥＲ Ｒａｒｅ−Ｇａｓ Ｈａｌｉｄｅ Ｅｘ
ｃｉｍｅｒ Ｌａｓｅｒ）〕；Ｋ．Ｒ．ジャーマン
（Ｋ．Ｒ．Ｇｅｒｍａｎ）によってアプライド オプテ
ィクス（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ）、Ｖｏｌ．２
０、Ｎｏ．１８、１９８１年９月１５日号、ページ３１
６８−３１７１に発表の論文〔ＣＷレーザー用かすめ入
射角チューナー（Ｇｒａｚｉｎｇ Ａｎｇｌｅ Ｔｕｎ
ｅｒｆｏｒ ＣＷ Ｌａｓｅｒｓ）〕；及びＲ．Ｇ．カ
ロ（Ｒ．Ｇ．Ｃａｒｏ）らによって、ジャーナル フィ
ジクス Ｄ：アプライド フィジクス（Ｊｏｕｒｎａｌ
Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｄ：Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ）、１５、１９８２年、ページ７６７−７７３に発表
の論文〔峡バンド幅及び限定回折発散を持つ単純な可調
節ＫｒＦレーザーシステム（Ａ Ｓｉｍｐｌｅ Ｔｕｎ
ａｂｌｅ ＫｒＦ Ｌａｓｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔ
ｈ Ｎａｒｒｏｗ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈａｎｄ Ｄｉｆ
ｆｒａｃｔｉｏｎ−Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｄｅｖｅｒｇｅｎ
ｃｅ）〕を参照すること。
【００２３】上述のガルバノメータモータ３０及び３２
（図１）を制御するためのフィードバックループは連続
電気入力信号を必要とする。しかし、パルスレーザー１
２は検出器２４（図２）を介してこのような信号を提供
する能力を持たない。従って、装置１０には連続波（Ｃ
Ｗ）レーザー６２（例えば、６３２８オングストローム
にて動作する標準ヘリウム−ネオンレーザー）も含まれ
る。レーザー６２は前述の２４８４オングストロームの
ビームと同軸の連続基準ビームを提供するように設計さ
れる。一方、６３２８オングストロームビームは検出器
２４によって連続電気信号に変換され、フィードバック
ループに加えられるが、このループがそれぞれガルバノ
メータモータ３０及び３２を制御する。
【００２４】検出器２４によって６３２８オングストロ
ームの基準ビームが検出器２４との所定の整合から外れ
ていることが検出されるたびに、所定の整合を再確立す
るために修正信号がモータ３０及びあるいはモータ３２
に加えられる。この６３２８オングストロームビームと
２４８４オングストロームビームは装置１０内で同軸的
に伝播されるため、この修正信号は２４８４オングスト
ロームの露出ビームの所定の整合を再確立するのに使用
することができる。
【００２５】ＣＷレーザー６２（図１）の出力は高反射
率ミラー６４を介して二色性ミラー６６に向けられる。
ミラー６６は６３２８オングストロームの入射ビームを
矢印６８によって示されるＸ方向経路に沿って右方向に
反射するように設計される。ミラー６６はまたアセンブ
リ５４から放射される２４８４オングストロームの入射
ビームの殆どを同一のＸ方向に沿って伝送するように設
計される。従って、矢印６８は６３２８オングストロー
ムのＣＷビーム及び２４８４オングストロームのパルス
ビームが同軸的に伝播し続けてガルバノメータミラー２
０及び２２に入射する進路を示す。ミラー２０及び２２
によって反射された後、この同軸ビームは装置１０から
外に伝播されるが、この同軸ビームが前述のビーム１８
を構成する。
【００２６】図１のアセンブリ５４から放射される２４
８４オングストロームのビームの少量（例えば、約１パ
ーセント）がミラー６６によって矢印６９によって示さ
れるＹ軸に沿って波長計７０に向けて上方向に反射され
る。これに応答して、波長計７０は差動増幅器７２の１
つの入力に電気信号を提供する。増幅器７２へのもう１
つの入力は制御コンピュータ３８によって供給される。
こうして、リード６０に加えられる増幅器７２の出力に
よってアセンブリ５４の出力がコンピュータ３８によっ
て規定される所定の中心波長に保持される。また、後に
詳細に説明されるごとく、コンピュータ３８によって増
幅器７２に加えられる信号を使用して、電子焦点追跡を
行うために中心波長を意図的に変化させることも可能で
ある。
【００２７】さらに、前述のコンピュータ３８（図１）
のアセンブリ５４から放射されるビームの中心波長を簡
単に制御及び調節することのできる能力はここに説明の
装置の全体としての設計及び製造を簡単にする。これ
は、実際には、石英ガラスのみで製造されるレンズアセ
ンブリを所定の仕様に正確に製造することは非常に困難
であるためである。従来の方法では、製造させたレンズ
アセンブリが装置に搭載され、このアセンブリが指定の
中心周波数にてテストされ、再びアセンブリが分解さ
れ、さらに調節のための加工、ポリシング等が行われ
る。
【００２８】次に、レンズアセンブリが再度搭載され、
さらに装置のテストが行われ、これがレンズアセンブリ
と中心波長が概ね合致するまで反復される。このように
固定の中心波長を得るために機械的にレンズアセンブリ
の調節及びマッチングを行うことは、時間的にもコスト
的にも明らかに割高となる。
【００２９】これに対し、本出願人の設計によると、多
くの場合、石英ガラスのみで製造されたレンズアセンブ
リを前述の装置に最初に一度搭載するだけで、レンズア
センブリを再度分解することなく装置をほぼ理想的に調
節することが可能である。これは搭載されたアセンブリ
をそのままとし、露出ビームの中心波長をコンピュータ
３８の制御下で最初に製造されたレンズアセンブリの動
作特性と装置の動作波長の間でほぼ最適の合致が得られ
るように調節することによって達成される。このような
機械的でなく電子的な装置の調節は本質的に有利であ
る。
【００３０】装置１０から矢印１８の方向に放射される
２４８４オングストローム及び６３２８オングストロー
ムのレーザビームは図２に示される装置１４に向けられ
る。より詳細には、これらビームは装置１４内のミラー
７４に向けられる。ミラー７４は６３２８オングストロ
ームの波長では高度に反射性であり、２４８４オングス
トロームの波長では高度に透過性であるように設計され
る。結果として、６３２８オングストロームのビームは
殆どは矢印７６の方向に右に向けられ、２４８４オング
ストロームビームの殆どは矢印７８の方向に下方に向け
られる。
【００３１】図２の矢印７６の方向に伝播される６３２
８オングストロームビームはフィルタ８０を通過する。
フィルタ８０は６３２８オングストロームビームは通過
するが、ミラー７４によって矢印７６の方向に反射され
た２４８４オングストロームビームはブロックするよう
に設計される。従って、６３２８オングストロームのＣ
Ｗビームのみが検出器２４に当たる。一方、前述したご
とく、検出器２４は図１に示されるフィードバックルー
プに連続電気信号を提供し、ガルバノメータモータ３０
及び３２の動作を制御する。こうして、テーブル１６に
対する６３２８オングストロームビーム７６の方位、従
って、同軸的に置かれる２４８４オングストロームの露
出ビーム７８の方位がテーブル１４が振動している間で
も一定に保持される。
【００３２】図２の矢印７８の方向に下方に伝播する２
４８４オングストロームビームは可調節視野ストップあ
るいは間隙８２に向けられる。一例として、ストップ８
２の所のビームの直径はストップの開口部の直径よりも
大きく設計される。
【００３３】実際には、図２のストップ８２を通って伝
播される２４８４オングストロームビームの等強度線は
ストップ内の開口部に対して非対称的となる。さらに、
この非対称性はパルスによって異なる傾向を持つ。補正
しなければ、この要因によって、照射の均質性が満たさ
れず、この結果、ウエーハ４０の表面の所の線幅の制御
が不十分となる。
【００３４】本発明の一面によると、ストップ８２に向
けられた少しサイズの大きなビームが少量ΔＸ及びΔだ
けデイザー、つまりシステマテイクに移動される。例え
ば、数百の連続レーザーパルスを含む露出では、この移
動によってストップ８２を通じて伝播されるパルスの面
積の平均化を行うことが可能である。この平均化によっ
て、ウエーハ４０の表面により均質の照射が得られるこ
ととなる。
【００３５】面積の平均化を遂行するためにストップ８
２（図２）に向けられる２４８４オングストロームビー
ム７８の移動はコンピュータ３８（図１）によって制御
される。コンピュータ３８によってリード８６及び８７
を介してガルバノメータモータ３０及び３２に加えられ
る信号によって、ストップ８２内の開口部を横断しての
ビームの前述の移動ΔＺ及びΔＸが実現される。
【００３６】ストップ８２を通過する２４８４オングス
トロームビーム７８は図２に示されるミラー８８に当た
る。このミラーは入射ビームの比較的小さな量（例え
ば、約１パーセント）を反射するように設計される。こ
うして反射された部分は、フィルタ９０を通過して光ダ
イオード９２に向けられる。フィルタ９０は２４８９オ
ングストロームの光は通過するが、６３２８オングスト
ロームの光はブロックするように設計される。こうし
て、ストップ８２によって伝播されたビームの６３２８
オングストローム成分の全てが光ダイオード９２に当た
ることから阻止される。
【００３７】図２の光ダイオード９２は吸収線量制御及
びレーザートリガ装置の部分を構成する。光ダイオード
９２は個々の２４８４オングストロームパルスの部分を
標本し、これに応答して、光積分器９４（図１）に加え
られる電気信号を生成する。制御コンピュータ３８は第
２の制御入力信号（吸収線量制御信号）を光積分器９４
に供給する。一方、積分器９４の出力はトリガ信号とし
てレーザー１２に加えられる。
【００３８】吸収量線制御及びレーザートリガ装置の動
作は以下の通りである。コンピュータ制御の下で、ステ
ッピングテーブル１６が微細位置決め装置９５によって
レジストを被覆されたウエーハ４０のチップ位置が十字
線８４上に含まれるパターンに露出される位置に移動さ
れる。（一例として、この十字線はこの上に単一チップ
パターンを含むものと仮定される。）コンピュータ３８
は次に積分器９４を起動し、２４８４オングストローム
のパルスの放射を開始するためにレーザー１２をトリガ
する。光ダイオード９２によって標本された個々のパル
スの部分及びこれを表す信号が積分器９４に加えられ
る。積分器９４がコンピュータ３８によってセットされ
た所定の吸収線量が達成されたことを検出すると、レー
ザー１２にパルスの放射を停止する信号が送られる。次
に、テーブル１６がウエーハ４０上の別のチップ位置を
次の露出のための位置に位置するように移動される。
【００３９】露出はコンデンサーレンズ１１０、ウエー
ハ４０上に写されるパターンを含む十字線８４、及び投
影レンズ１０８を通じて行われる。次にレンズ１１０に
対する照射の仮想源について説明する。
【００４０】図２に示されるごとく、ミラー８８を通過
して伝播される２４８４オングストロームビーム７８は
コリメーティングレンズに向けられる。レンズ９６はビ
ームを小さなスポットに集め、これをミラーあるいはプ
リズム要素９８に向ける機能を持つ。この小さなスポッ
トは照射の第１の仮想源を構成する。要素９８はビーム
をここでは視野レンズ１００及び追加のレンズ要素１０
２及び１０４によって代表される走査レンズアセンブリ
１０１の視野のエツジに偏向するように設計される。一
方、このビームは、走査ミラーアセンブリ１０６によっ
て走査レンズアセンブリ１０１に反射される。
【００４１】投影レンズ１０８の入射ひとみの十分な照
射、従って、ウエーハ４０上の適切な像特性を達成する
ためには、レンズ１０８の入射ひとみの直径の約５０か
ら７５パーセントを照射することが有効である。一例と
して、開口ストップ１０９（図２に簡略的に示される）
として定義される入射ひとみは直径約１００ミリメート
ルとされる。従って、これより、単に小さな第１の仮想
源をレンズ１０８に再照準するだけでは、レンズ１０８
の入射ひとみの十分な照射を得ることができないことが
明かである。
【００４２】本発明の一面によると、投影レンズ１０８
に実際に再照準される仮想源の有効サイズがレンズ９６
によって生成される第１の仮想源の有効サイズよりも大
きくなるように増大される。これは走査レンズアセンブ
リ１０１及び走査ミラーアセンブリ１０６によって遂行
される。後に詳細の説明のこれらアセンブリの動作によ
って、有効仮想源のサイズ及び形状の両方がコンピュー
タ３８からアセンブリ１０６に加えられる信号の制御下
で選択的に変化される。重要なことは、このような変化
を与える過程において、２４８４オングストロームのレ
ーザー光が説明の装置内で消費されないことである。従
って、投影レンズ１０８の入射ひとみに再照準される照
射のサイズ及び形状が変化されても得られる露出光の全
てがウエーハ４０の表面に照射される。投影レンズ１０
８の入射ひとみの照射部分のサイズ及び形状の両方を変
化できる能力は、これによって、例えば、ウエーハ４０
上の幾つかの重要な部分の分解能を最適化するように照
射を調節でき、またウエーハ４０上のレジスト層の非線
形特性を最大限に活用できるという点において非常に大
きな意味を持つ。
【００４３】図２に簡略的に示される走査ミラーアセン
ブリ１０６はミラー１１２及び２つの独立的に回転可能
な回転シャフト１１４及び１１６を含む。シャフト１１
４はＸ軸に対して平行に方位し、一方、シャフト１１６
はＸ軸に対して垂直方位する。シャフト１１６の後方及
び前方への回転によって、ミラー１１２が２つの頭を持
つ矢印１１８によって示されるように後方及び前方にロ
ックされる。このロックキングが起こるのと同時に、シ
ャフト１１４が、矢印１２０にて示されるように回転さ
れる。換言すると、ミラーがシャフト１１６の回転に応
答してロックすると、ロックキングミラーが独立的にシ
ャフト１１４によって回転される。この結果、レンズ１
００のすぐ左のＹ−Ｚ平面内の比較的大きな領域Ａが図
１のレーザー１２によって供給される連続パルスによっ
て実質的に満たされ、大きな面積の仮想源が形成され
る。一例として、ウエーハ４０上のチップ位置が露出さ
れる個々の期間内にレーザー１２によって数百の連続パ
ルスが供給される。
【００４４】前述の大きな面積の仮想源のサイズはシャ
フト１１６によってミラー１１２がロックされる程度を
変えることによって変化することができる。これに加え
て、仮想源の形状はミラー１１２がロックされている間
のシャフト１１４の回転速度を変えることによって変化
できる。
【００４５】レンズ１００（図２）の左に形成される比
較的大きな面積の仮想源から放射される光は再照準レン
ズ１１０によって十字線８４上に含まれるパターンを照
射するように向けられる。十字線４８を通過して伝播さ
れる光はレンズ１０９によってウエーハ４０の表面上の
チップ位置に映像される。一例として、レンズ１０９は
ウエーハ表面上に十字線パターンの減少変形（例えば、
５から１への減少）を形成する。
【００４６】標準露出システムにおいては、通常、焦点
の追跡は機械的にプロジェクションレンズからウエーハ
までの距離を変化することによって達成される。通常、
これは、システムの光学コラムを移動するか、あるいは
ウエーハを移動することによって行われる。いずれの場
合も調節には時間がかかりシステム内に好ましくない機
械的共振が与えられる。
【００４７】本発明の一面においては、焦点の追跡は非
機械的に迅速に遂行される。この能力は単一光学材質か
ら製造されるレンズが使用されることによって得られ
る。このようなレンズは、色収差を補正されたレンズと
異なり、波長と焦点距離との間にほぼ線形的な関係を示
す。従って、レーザー１２（図１）の波長を電子的に変
化させることによって、投影レンズ１０８（図２）の焦
点面をも変化することができる。
【００４８】焦点追跡装置の動作は以下の通りである。
最初に、標準焦点センサ１１１が投影レンズ１０８とウ
エーハ４０の表面との間の距離が所定の値から異なるか
否かを検出する。例えば、この距離が例えば、ウエーハ
４０のそりなどに起因して１ミクロンだけ変化（減少）
されたものと仮定する。すると、この変動を表す信号が
リード１２２を介してコンピュータ３８に送られる。こ
れに応答して、コンピュータは前述の周波数制御ループ
内に含まれる差動増幅器７２（図１）に対応する修正信
号を加える。すると、増幅器７２によって調節及び線幅
狭化アセンブリ５４から放射されるパルスの中心波長を
増加するための信号が加えられる。一例として、中心波
長が０．１オングストロームだけ増加される。これによ
って、レンズの焦点距離が１ミクロンだけ減少され、こ
うして、レンズ−ウエーハ間距離の想定された１ミクロ
ンの減少が正確に補正される。
【図面の簡単な説明】
【図１】一体となって本発明による短波長光学リソグラ
フィーを達成するための装置を簡略的に示す図である。
【図２】一体となって本発明による短波長光学リソグラ
フィーを達成するための装置を簡略的に示す図である。
【図３】図１の一部の特定の装置をより詳細に示す図で
ある。
【符号の説明】
１２ パルスレーザー手段 ５４ 調節及びバンド幅狭化手段 １０８、１１０ レンズアセンブリ ６２ レーザー ５５、６４ 同軸的に伝播するための装置 ２０、２２ 二次元走査アセンブリ ２４ レーザーパルス整合保持手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｆ 7/20 ５２１ 7352−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２９

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 固有のバンド幅を有するレーザー放射を
    与えるパルスレーザー手段１２；前記放射路に配置さ
    れ、前記放射手段によって与えられる該固有のバンド幅
    をもつ放射に応答して許容できないほど大きい色収差を
    示すレンズアセンブリ１０８、１１０、該レンズアセン
    ブリは本質的に単一の光学物質から形成されているもの
    であり；前記レーザーの出力に応答して前記レンズアセ
    ンブリが許容できるほど低い色収差を示すまで前記放射
    の固有のバンド幅を十分に狭くする調節およびバンド幅
    狭化手段５４；連続波信号を提供するためのレーザー６
    ２；該レーザーパルスおよび該レーザー信号を同軸的に
    伝播するための装置５５、６４；該同軸的に伝播される
    パルスおよび信号を偏向する二次元走査アセンブリ２
    ０、２２；および該偏向されたレーザー信号に応答して
    所定の整合からの偏差を検出し、該走査アセンブリに修
    正信号を加えて該レーザー信号の該所定の整合および該
    同軸的に伝播されるレーザーパルスの整合を保持する手
    段２４を含むことを特徴とする光リソグラフィー装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、当該装
    置はさらに、 該整合されたレーザーパルスの経路内に置かれ、それに
    向けられるパルスの直径より小さな直径の開口を持つ視
    野ストップ８２、および該走査アセンブリに信号を加
    え、該レーザーパルスを該ストップ内の開口を横断して
    システマティクに走査し、該開口を通過して伝播される
    パルスの強度輪郭の面積の平均化を行うコンピュータ制
    御手段３８を含むことを特徴とする装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の装置において、当該装
    置はさらに該装置の動作の１サイクルの間に該レーザー
    パルスによって供給される累積エネルギーを測定し、供
    給される総エネルギーが所定の閾値を越えたとき該サイ
    クルを停止する光積分器９４を含むことを特徴とする装
    置。
  4. 【請求項４】 請求項２に記載の装置において、当該装
    置はさらに、 走査レンズアセンブリ１０１、 走査ミラーアセンブリ１０６、および該パルスを該走査
    レンズアセンブリを介して該走査ミラーアセンブリに投
    影し該パルスの連続パルスからなる拡大された仮想源を
    生成する手段９８を含むことを特徴とする装置。
  5. 【請求項５】 光学リソグラフィー用の装置において、 光ビームを提供するための可調節レーザー１２、 該光ビームの中心波長に応答して該光ビームを加工物の
    表面と仮定的に同一平面の焦点面に投影する手段、 該投影ビームの焦点面と加工物の表面の間の間隙を検出
    し修正信号を提供する手段、および該修正信号に応答し
    て該投影ビームの該焦点面を移動し該間隙を除去するた
    めに該レーザーの中心波長を変化させる手段を含むこと
    を特徴とする装置。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の装置において、該可調
    節レーザーが中心波長がディープ紫外線にあるエクサイ
    マーレーザーであり、該投影装置が石英ガラス製のレン
    ズアセンブリを含むことを特徴とする装置。
  7. 【請求項７】 レーザー源１２および加工物支持テーブ
    ル１６を含む光学リソグラフィー用の装置において、 当該レーザー源と該テーブル間の相対的移動の間に該信
    号の伝播の方向と該テーブルとの間に所定の整合が保持
    されるように該レーザー源からの信号を該テーブルに向
    ける手段２０、２２、７４、２４を含むことを特徴とす
    る装置。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載の装置において、該信号
    を向けるための手段が、 該電気信号に応答して該レーザー信号の伝播の方向を制
    御する偏向手段２０、２２を含むことを特徴とする装
    置。
  9. 【請求項９】 ビームが向けられる移動可能な装置に関
    連して整合されたレーザーの出力ビームを保持するため
    の方法において、該方法が該ビームを該移動可能な装置
    上に搭載された光検出アレイに向けるステップ、ここで
    前記アレイはこれとの間の所定の整合からの該ビームの
    変動を表わす電気信号を生成し、および該電気信号をフ
    ィードバックループを介して偏向アセンブリに加えるこ
    とによって該アレイと整合された該ビームを保持するス
    テップを含むことを特徴とする方法。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載の方法において、該レ
    ーザービームがレーザーパルスおよび該レーザーパルス
    と同軸的に伝播される連続波レーザー信号を含み、該ア
    レイが該連続波信号にのみ応答して該フィードバックル
    ープ内に連続電気信号を生成することを特徴とする方
    法。
  11. 【請求項１１】 ウエハ上に細線形状を描くための方法
    において、該方法が、 狭バンド幅レーザーパルスを生成するステップ、 該パルスをレンズおよび走査アセンブリに向けることに
    よって該複数のパルスからなる拡大された仮想レーザー
    源を生成するステップ、および該仮想レーザー源を十字
    線を通過して該ウエハの表面に投影するステップからな
    ることを特徴とする方法。
  12. 【請求項１２】 デバイスを製造する方法において、 相対的に広いバンド幅を特徴とするレーザー放射を発生
    するステップ；前記放射の少くとも一部を当該放射の経
    路内に配置されたレンズアセンブリを介して加工物に向
    けるステップ、ここで前記アセンブリは該相対的に広い
    バンド幅放射に応答して許容できないほど大きな色収差
    を示すものであり；前記放射のバンド幅を十分に狭めて
    前記アセンブリが許容できるほど低い色収差を示すよう
    にするステップ；および前記加工物からの前記デバイス
    の製造を完結するために前記加工物をさらに処理するス
    テップを含むことを特徴とする製造方法。
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