JPH06503682A - 照明装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、光源（２）から来る光をミラー装置（１７，１７ａ）上に集束させるために 使用される集束装置（４）が設けられる、請求項１または２に記載の照明装置。

４、光源（２）から来る光をミラー装置（１７，１７ａ）の前のビーム経路内の 点上に集束するために使用される集束手段（４）が設けられ、前記ミラー装置（ １７，１７ａ）からのその距離は、前記ミラー装置（１７，１７ａ）からのシュ リーレンレンズ（１５）の焦点面の距離に等しい、請求項１または２に記載の照 明装置。

５、ミラー装置（１７，１７ａ）は、シュリーレンレンズ（１５）から、前記シ ュリーレンレンズ（１５）の焦点距離に対応する距離に配置される半反射ミラー （１７ａ）を含み、中央領域の外側にある前記半反射ミラー（１７ａ）の領域は 、アドレスされた表面領域（１９ａ、１９ｂ、・・・）によって反射された回折 光のためのフィルタ装置を確立するように、シャッタ（１７ｂ）として構成され 、半反射ミラー（１７ａ）はレンズ（１５，１６）によって定められた光軸に位 置決めされ、かつ前記光軸に関して４５°の角度で延在するように配置される、 請求項１ないし４の１つに記載の照明装置。

６、ミラー装置およびフィルタ装置は、ミラーにされたスリット型シャッタ（１ ７ｃ）によって形成され、これはレンズ（１５，１６）によって定められた光軸 に関して、光源（２）から発した光の入射方向に、または入射方向の反対方向に 、変位ΔＸを伴い前記光軸に対して直角に配置され、 スリット型シャッタ（１７ｃ）のスリット（１７ｄ）は、表面光変調器（１３） のアドレスされていない表面領域（１９ａ、１９ｂ、・・・）によって反射され た光が前記スリット（１７ｄ）を通過するように光軸の外側に配置される、請求 項１ないし４の１つに記載の照明装置。

７、スリット型シャッタ（１７ｃ）は次の関係α＝Δβ／２＝１／２ａｒｃｔｇ 　（Δｘ／Ｒ）が成立する回転角度αだけ光軸に対して４５°の角度に関して回 転され、 ここでαは回転角度を表わし、ΔＸは変位を表わし、Ｒはシュリーレンレンズ（ １５）の焦点距離を表わす、請求項６に記載の照明装置。

８、スリット型シャッタ（１７ｃ）は、光軸に関し４５゜の角度で延在するよう に配置され、 光源（２）から来る光は次の関係 Δβ＝ａｒｃｔｇ（Δｘ　／　Ｒ） が成立する角度Δβだけプリズム（４ｄ）の補助によってスリット型シャッタ（ １７ｃ）の前のビーム経路で偏向され、 ここでΔＸは変位を表わし、Ｒはシュリーレンレンズ（１５）の焦点距離を表わ す、請求項６に記載の照明装置。

９、パルス化されたレーザ光源はエキシマレーザ光源（２）である、請求項２に 記載の照明装置。

】０．ワーキングオーダでないように認識されている表面光変調器（１３）の表 面領域（１９ａ、１９　ｂ、−）は、それらがもはや反射しないように処理され 、表面光変調器（１３）および位置決めテーブル（７）は、結像された画素の変 位が位置決めテーブルの、画像を形成するためのパルス間で変位された距離に対 応するような態様で、照明されるべきモデル、素子、または構造の各画素が、部 分的に重なった画像を少なくとも２回照明されるように制御される、請求項１な いし９の１つに記載の照明装置。

１１、表面光変調器（１３）の各表面領域（１９ａ、１９ｂ１・・・）は、各々 が一対の制御電極、または数対の制御電極が設けられた２つのトランジスタに関 連しており、それぞれの表面領域（１９ａ、　１．９　ｂ、・・・）のアドレシ ングに応答して、各制御電極は反射性表面（１９）および前記反射性表面（１９ ）によって覆われた粘弾性制御層（１８）によって１つまたはいくつかの回折格 子を形成するであろう、請求項１ないし１０の１つに記載の照明装置。

１２、一群のウェハまたは基板の完全自動照明を可能にする、ウェハまたは基板 のための自動ローディングおよびアンローディング装置を含む、請求項１ないし １１の１つに記載の照明装置。

１３、製造工程の間、基板の正確な反復照明を可能にする前調整手段および微細 調整手段を含む、請求項１ないし１２の１つに記載の照明装置。

１４、表面光変調器（１３）は、前調整および微細調整の間、プログラム可能な 基準マークとして使用される、請求項１２に記載の照明装置。

１５、表面光変調器（１３）には、反射性表面（１９）をその上に配置した粘弾 性制御層（１８）が設けられる、請求項１ないし１４の１つに記載の照明装置。

１６、表面光変調器（１３）の反射性表面は液晶層で被覆され、かつ、 電気的にアドレス可能な表面領域（１９ａ、　１９　ｂ、・・・）により、位相 変位、およびしたがって、入射光の回折が生じる、請求項１５に記載の照明装置 。

１７、表面光変調器（１３）にはアドレス可能な機械的エレメントから構成され た反射性表面が設けられ、かつ前記エレメントの折曲げにより、位相変位、およ びしたがって、光の回折が生じるであろう、請求項１ないし１６の１つに記載の 照明装置。

照明装置 明細書 この発明は電子素子を製造するのに使用されるレチクルおよびマスクのようなモ デルを製造するための、または、製造に必要なフォトリソグラフィ工程の間ウェ ハおよび基板を直接照明するための、もしくは、感光性層を含む構造を直接照明 するための照明装置または露光装置に関するものであり、前記照明または露光装 置は光源およびパターン発生器を含む。

この発明は特に、モデル、レチクルおよびマスクの製造に関し、または、照明方 法が用いられる場合の同様の製造方法だけでなく、半導体製造、集積回路の製造 、ハイブリッド製造およびフラットスクリーンの製造の分野における測微計範囲 の直接照明に関するものである。この発明は特に、半導体製造の分野において半 導体ウェハの直接照明に用いられるように、かつハイブリッドおよびボンディン グ技術の分野において基板の直接照明に用いられるように適合された照明装置に 関する。

マスクの製造および半導体製品の直接照明にだけでなく、フォトリソグラフィに よる回路の製造のための照明型板であるレチクルの製造には、電子ビーム描画装 置、レーザビームユニット、およびレーザ光源または水銀灯を含む光学パターン 発生器が使用される。先行技術による光学パターン発生器は、機械的な長方形シ ールドによって規定された長方形の窓の連続的な個々の照明を行なうことによっ て所望の構造を作る。作成されるべき構造の複雑さは、必要とされる照明長方形 の数を決定し、前記数は順に、構造のための描画時間または露光時間を決定する 。これらの公知のパターン発生器によって作成され得る構造の精度は、順に、使 用される機械的長方形シールドの精度によって限定される。

先行技術に従ったレーザビームユニットの場合、照明されるべき表面がレーザビ ームによってラスタされる。ラスタ方法に必要とされるシリアルデータフローの ため、このようなレーザビームユニットの描画速度または照明速度が限定される 。さらに、このようなレーザビームユニットは高い機械光学投資を必要とする。

先行技術で用いられる電子ビームユニットは、電子感応性の特別なフォトレジス ト系の照明に用いられ得るだけであり、かつ、上記のレーザビームユニットと比 較して、電子ビームユニットはさらに真空技術の使用を必要とする。

したがって、電子ビームユニットは非常に高い資本の出費および作業コストを必 要とする。

Ｂ、Ｗ、プリンカー（Ｂｒｉｎｋｅ＋　）池による技術発行物である、５ＰＩＥ の予稿集、１９８９年、第１０１８巻の「能動マトリクスアドレスされた空間光 変調器で用いられる薄い粘弾性層の変形作用Ｊ　（Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｂ ｅｈａｖｉｏ＋　ｏｆｔｈｉｎ　ｖｉｓｅｏｅｌａ＋ｊｉｃ　１ａ７ｅｒｓ　ｕ ｓｅｄ　ｉｎ　ａｎ　ａｃ＋ｉｙｅ、　ｍａ）＋ｉｘ−ａｄｄｒｅｓｓｅｄ　５ ｐＮｉａｌ　ｌｉｇｈｔ　ｍｏｄｕｌＮｏ＋）は、テレビ画像の作成または画像 表示のための、能動マトリクスアドレスされた粘弾性表面光変調器を含む反射性 光学シュリーレン系の使用をすでに開示している。この表面光変調器は適切な光 学系を介して光が表面光変調器の表面上に垂直に達する永久的光源を含む。表面 光変調器の表面領域は、表面に達した光が、アドレスされた表面素子の場合は回 折光として、かつアドレスされていない表面素子の場合は非回折光として反射さ れるように、制御電極のアドレシングに応答して変形されるよう適合されている 。非回折光は光源に戻るであろうが、ところが一方、回折光は、テレビの画面ま たは画像表示領域上での画像作成のための光学シュリーレン系を介して使用され るであろう。

テキサスインスツルメントの会社の発行物ＪＭＦＯＯ８＋０２６０．１０／８７ は、その反射性表面が複数の電気的にアドレス可能な機械的に変形され得るリー ドを含んでいる表面光変調器を開示している。

出願人の公開されていない、先行の国際特許出願ＰＣＴ／ＤＥ９１１００３７５ 号は、電子素子を製造するために使用されるモデルを製造するために、またはウ ェハもしくは基板の直接照明のための照明装置を開示しており、この装置は光源 とパターン発生器とを含み、前記パターン発生器は光学シュリーレン系および能 動のマトリクスアドレス可能な光変調器を含み、この表面光変調器はそのアドレ スされた表面領域が入射光を回折し、そのアドレスされていない表面領域が入射 光を反射する反射性表面を有し、前記シュリーレン系は表面光変調器の近（に配 置されたシュリーレンレンズと、投影レンズとを含み、フィルタ装置が前記シュ リーレンレンズと前記投影レンズとの間に配置され、前記フィルタ装置はアドレ スされていない表面領域の光をフィルタ処理し、かつ表面光変調器のアドレスさ れた表面領域の回折光だけが投影レンズを介してモデルおよび電子素子へそれぞ れ達することを許容する。この照明装置は、表面光変調器のアドレスされた領域 がモデルおよび電子素子上の投影における露光領域にそれぞれ対応するいわゆる ポジティブモードで作動する。言い換えると、この照明装置のフィルタ装置は０ 次以外のすべての次数の回折が通ることを許容する。

投影の配光は所望されない変調を示し、その振幅および変調期間は、個々の次数 の相対的影響と共に、投影に寄与する回折の次数の数および性質に依存し、１つ の回折次数の強度寄与は２乗されたそれぞれのベッセル関数に比例する。

したがって、投影の微細構造の期間は、結像光学によっても、フォトレジストが 露光されることによっても解像されない程度まで短縮されねばならない。そのた めに、たとえば表面光変調器の格子定数を最小にすること、投影比率を下げるこ と、またはいわゆる回折効率を上げることが可能であり、それによってより高次 の回折の影響が増大するであろう。歪み振幅の増加が回折効率を上げるために必 要であるということに鑑みると、これは増加した格子定数を必然的に伴い、それ によって所望の効果が再度部分的に無効にされるであろう。それゆえ、限定され た程度の同質性の個々の投影画素の照明だけがこの照明装置によって達成され得 る。

この先行技術と比較して、この発明の目的は、その単純構造にもかかわらず、レ ーザビーム系または電子ビーム系の露光時間、または描画時間と比較して短縮さ れた露光時間を許容するのみならず、個々の投影画素の同質照明をも保証する、 最初に述べられた型の照明装置を提供することである。

この目的は、請求項１に従った照明装置によって達成される。

この発明に従って、電子素子を製造するために使用されるモデルを製造するため の、製造に必要とされるフォトリソグラフィ工程の間のウェハもしくは基板の直 接照明のための、または感光性層を含む構造の直接照明のための照明装置は、光 源とパターン発生器とを含み、前記パターン発生器は光学シュリーレン系と能動 のマトリクスアドレス可能な光変調器とを含み、前記表面光変調器はそのアドレ スされた表面領域が入射光を回折し、そのアドレスされていない表面領域が入射 光を反射する反射性表面を設けられ、前記シュリーレン系は表面光変調器の側に 配置されたシュリーレンレンズと、表面光変調器とは対面していない投影レンズ とを、これらのレンズの間に配置され、かつ光源からの光を表面光変調器の表面 上へ向けるミラー装置とともに含み、前記シュリーレンレンズは表面光変調器か ら前記レンズの焦点距離に関して短い距離に配置され、フィルタ装置がシュリー レンレンズと投影レンズとの間に配置され、前記フィルタ装置は表面光変調器の アドレスされた表面領域によって反射された回折光をフィルタ処理するように、 かつアドレスされていない表面領域によって反射された非回折光が投影レンズを 介し、モデル、電子素子、または構造へ達することができるような性質の構造設 計が与えられ、前記照明装置は、表面光変調器のアドレスされていない表面領域 の鮮明な画像がモデル、電子素子または構造上に形成されるような態様で、モデ ル、電子素子または構造が位置に固定され得る変位可能な位置決めテーブルがさ らに設けられ、前記表面光変調器は、そのアドレスされない表面領域が露光され るべきモデル、電子素子、または構造の投影領域に対応するようにアドレスされ る。この発明に従った照明装置に含まれるフィルタ装置は、０次光だけが通るこ とができるように構成され、表面光変調器はそのアドレスされていない表面領域 が照明されるべき投影領域に対応するようにアドレスされる。簡潔にいうと、こ の発明に従った照明装置はネガティブモードで作動する。ポジティブモードで作 動し、投影が微細構造を示す前述の照明装置に対照して、画素の照明は、この発 明に従った照明装置が使用されるときにはいかなる微細構造も示さないが、理想 的な方形配光を有する理想的な同質性を示す。投影された画素の同質照明に加え 、光源の強度の高比例部分が、達成され得る回折効率に関係なく結像されるであ ろう。さらに、この発明に従った照明装置内では、シャッタによって遮断された 領域が光が通ることができる領域よりもはるかに広いので、望ましくない散乱光 が効果的に抑制されるであろう。

さらに、この発明に従った照明装置はまた、使用される表面光変調器が、反射性 表面がその上に配置される粘弾性制御層を含む表面光変調器であるとき、エラス トマがその弛緩状態にあるように、それぞれの表面領域のアドレスされていない 条件で照明が施されるため、ある最小の投影強震を保証するために安定性の問題 を回避する。

この発明のさらなる展開が従属項に開示される。

この発明の本質的な局面に従えば、この発明に従った照明装置の光源は、位置決 めテーブルの変位率で除算された、作成されるべき構造の最小寸法よりも短いパ ルス持続時間を有するパルスレーザ光源である。この実施例に基づいて、この発 明に従った照明装置は、位置決めテーブルの本質的に連続的な変位の際、モデル 、電子素子または構造のストロボのような照明を可能にし、それによって、非常 に高速な描画速度と露光速度が達成される。

個々のレーザ光パルスの高い照明強度にもかかわらず、この発明は、照明強度が 非常に低い場合のみに、たとえば、テレビ画面の場合であるが、使用される先行 技術で適用された型の表面光変調器を使用している。しかし、この発明に従った 照明装置のレーザ光パルスが短い持続期間のパルスのみであるという事実に鑑み て、表面光変調器は依然として熱条件を満たすであろう。表面光変調器の迅速な プログラム可能なまたはアドレス可能な性質に基づいて、前記光変調器は、作成 されるべき構造全体の２つの連続した部分画像の間での位置決めテーブルの変位 移動の際、再びプログラムまたはアドレスされ得る。これは、反復構造を有する 半導体ウェハの直接照明の場合に短い露光パルスシーケンスを可能とするだけで なく、表面光変調器の高速な再プログラム可能性に基づいて不規則な構造の製造 をも可能とするであろう。

この発明に従った照明装置のさらなる発展が従属項に開示されている。

この発明にしたがった照明装置の好ましい実施例が添付の図面を参照して以下に 詳細に説明される。

図１は本発明に従った照明装置の全構造の概略図を示す。

図２ないし４はこの発明に従った照明装置の第１、第２および第３の実施例の詳 細図を示す。

図５は図４に従った実施例の場合における光導入を適応するためのプリズムを示 す。

図６は、回転されたミラー配列によって図４に従った実施例の場合における光導 入角の適応を示す。

図７はこの発明に従った照明装置の第４の実施例を示す。

図１に示された照明装置には、その全体に参照数字「１」が付与されており、こ の装置は電子素子の製造のためのレチクルおよびマスクのようなモデルを製造し 、または、基板もしくは感光性層を有する構造の直接照明を行なう役割を果たす 。この発明に従った照明装置１はエキシマレーザ光源２を含む。このエキシマレ ーザ光源は、紫外線領域内の波長が約４５０　ｎｍないし１５０ｎｍであるガス 放出レーザ装置であり、制御可能な態様で、１パルスにつき非常に高い光強度を 有しかつ高い繰返し率を有する光パルスを出す。エキシマレーザ光源２は照明光 学ユニット４を介してパターン発生器３に接続される。照明光学ユニット４はエ キシマレーザ光源２からの光を表面光変調器１３に、エキシマレーザ光源２の光 アパーチャが表面光変調器の表面に適合されるような態様で、与えるようにする ものであり、表面光変調器１３はパターン発生器３の一部を形成しかつ以下に説 明される。図２および図３に関して以下に説明される好ましい実施例の場合、照 明光学ユニット４は、その構造がそれ自身公知であるレンズ系によって規定され る。

投影光学ユニット５によって、パターン発生器は、以下に詳細に述べられる態様 でモデル６上にパターンの画像を形成し、前記モデル６はｘ−ｙ−θ位置決めテ ーブルによって保持される。

投影光学ユニット５はパターン発生器３によって作成されるパターンの画像をモ デル６上に形成するばかりでなく、画像を形成する際所望の倍率拡大または縮小 を行ない、かつこれが所望される限り、モデル６上に画像をオートフォーカスす るものである。

すでに説明されたように、モデルは、たとえば、レチクルまたはマスクであり得 る。初めにも説明された直接照明の場合、ｘ−ｙ−θ位置決めテーブル７は、モ デル６の代わりに、照明されるべき半導体ウェハ、フォトリソグラフィによって 作成されるべき他のいくつかの素子、または、描画されるべきかもしくは照明さ れるべきである感光性層を有する構造を支持する。

位置決めテーブル７は振動絶縁支持構造８上に配置される。この支持構造８には 、その上に、追加モデル６もしくは半導体素子のための、または、照明されるべ き構造のためのローディングおよびアンローディングステーション９が設けられ 得る。ローディングおよびアンローディングステーション９には、半導体製造技 術の分野で通常使用され、かつ照明されるべきモデルもしくは基板で、または他 の半導体素子で位置決めテーブル７を自動的に装填するのに適切である構造上の 設計が与えられ得る。

制御コンピュータ１０および関連の制御エレクトロニクス１１は、露光装置のた めのすべての制御機能を実行する。

制御コンピュータ１０および制御エレクトロニクス１１は特に、位置決めテーブ ル７のコンピュータ制御された位置合わせを目的として位置決めテーブル７と交 信する。制御コンピュータ１０は、露光された構造全体を結果としてもたらすモ デル６上に連続的に部分画像を作成するために、位置決めテーブル７の各制御位 置に応答してパターン発生器３をそれぞれプログラムしかつアドレスする。磁気 テープユニットまたはＬＡＮインタフェース（図示されていない）がデータキャ リアとして使用される。

図２で理解され得るように、パターン発生器３は表面光変調器または二次元光変 調器１３を含み、さらに、表面光変調器１３と対面するシュリーレンレンズ１５ と、表面光変調器１３とは対面しない投影レンズ１６と、シュリーレンレンズ１ ５と投影レンズ１６との間に配置されるミラー装置１７とを含む光学シュリーレ ン系をも含む。

その焦点距離に関して、シュリーレンレンズ１５は表面光変調器１３から短い距 離前れたところに配置される。

図２に示される実施例において、ミラー装置はシュリーレンレンズ１５から前記 シュリーレンレンズの焦点距離に対応する距離に配置される半反射ミラー１７ａ を含み、前記半反射ミラー１７ａはレンズ１５．１６の光学軸に関し４５°だけ 回転されるように配置される。前記半反射ミラー１７ａは、表面光変調器１３に よって反射された０次光だけが前記ミラーを通過することができるように、比較 的小さい中央領域に沿って延在するだけである。この中央領域の外側に、ミラー 装置１７はシャッタ１．７　ｂとして構成され、これは表面光変調器によって反 射された０次以外のすべての次数の光回折をフィルタ処理する役割を果たす。

光源２から来る入射光の強度の半分しか半反射ミラー１７ａによって表面光変調 器１３へ偏向されないので、さらに前記表面光変調器によって反射された光の半 分しか投影レンズ１６へ到達することができないので、投影レンズ１６に到達し た光の強度は多くても光源２によって放たれた光の強度の１／４であろう。

ビーム拡大光学系４ａ、４ｂと集束光学系４Ｃとは、エキシマレーザ光源２によ って放たれた光をミラー装置１７上に集束する役割を果たし、かつ照明光学ユニ ット４の構成要素であり、エキシマレーザ光源２とミラー装置１７との間に位置 付けられる。

表面光変調器１３は、シュリーレンレンズ１５に向かって反射性表面１９により 封止されている粘弾性制御層１８を含み、前記反射性表面は、たとえば、金属膜 により形成−されている。さらに、表面光変調器１３は、関連の制御電極対を有 するＭＯＳトランジスタのモノリシックな集積化アレイから構成され得る、いわ ゆる能動アドレシングマトリクス２０を含む。典型的に、アドレシングマトリク ス２０は２０００Ｘ２０００個の画素を含むであろう。アドレシングマトリクス ２０の反射性表面１９の各画素または表面領域１９ａ、１９ｂ、・・・は、それ と関連して、粘弾性層１８とその反射性表面１９とともに、１つまたはいくつか の格子期間を有する回折格子を各々形成する１つまたはいくつかの電極対を有す る２つのトランジスタを有する。

表面領域１９ａ、１９ｂ、・・・が、対向電圧をそれぞれの表面領域（論理「１ 」）の１対の電極の２つの電極に印加することによってアドレスされると、反射 性表面１９はほぼ正弦状の断面を有する形を帯びるであろう。もしアドレスされ ないならば、それぞれの表面領域１９　ａ−、１９ｂｓ・・・は平坦になるであ ろう。光ビームがアドレスされていない表面領域１９ａ、１９ｂ、・・・上に達 すると、ビームは反射され、半反射ミラー１７ａを介して投影レンズ１６上に達 するであろう。アドレスされた表面領域の光ビームはシャッタ１７ｂによってフ ィルタ処理される。

図２に従った実施例の場合、ミラー装置１７は半反射ミラー１７ａを、より高次 の回折のためのフィルタ装置としての機能を果たすシャッタ１７ｂとともに含む 。半反射ミラー１７ａはシャッタ１７ｂと共に、シュリーレンレンズ１５の焦点 面内に本質的に配置されるということになる。

図２に従った実施例では、光導入機能およびフィルタ機能は半反射中央ミラー領 域およびシャッタ状外領域を含むミラー装ｆｆ１１７によって実現される。この 実施例から逸脱して、図３を参照して以下に説明されるように、光導入およびフ ィルタ機能の局所的かつ機能的分離を行なうことが可能である。図３に従った実 施例は、前記図３に従った半反射ミラー１７ａがシュリーレンレンズ１５の焦点 面Ｒに関し、光軸に沿って前記シュリーレンレンズ１５に向かって変位されるよ うに配置されるという点で、図２に従った実施例とは異なる。この実施例では、 集束手段４は光源２から来る光を、ビーム経路の軸における半反射ミラー１７ａ からの距離ａが、光学系１５．１６の光軸における半反射ミラー１７ａの、シュ リーレンレンズ１５の焦点面Ｒからの距離に対応する点Ｐで集束するであろう。

機能的かつ局部的分離部材として構成されているシャッタ１７ｂは焦点面に配置 され、０次光の経路を許容するとともに、より高次の回折光をフィルタ処理する 役割を果たす。

光源２から来る光が光軸において半反射ミラー１７ａ上に集束される場合、シュ リーレンレンズの焦点面に関して光軸に沿って前記シュリーレンレンズに向かっ て変位されるように、半反射ミラー１７ａを配置することも想像可能であり、そ れによって回折面は対応してシュリーレンレンズ１５の焦点面から離れるように 反対方向に移動し、それによってこの場合シャッタ１７ｂが、シュリーレンレン ズ１５の焦点面に関して投影レンズ１６の方向に変位されるように配置されねば ならないであろう。

最後に説明された配置の利点は、半反射ミラー１７ａおよびフィルタ装置がこの 場合、別々に調整され得、かつそれらの調整に関して互いに独立して最適化され 得るということから理解されるべきである。特に、光導入の調整が行なわれても 、いかなる効果も生み出さずして、異なるフィルタが照明装置内に挿入され得る 。

図４に従った実施例は、この場合、レンズ１５．１６によって定められた光軸に 関し、レーザ光源２から発した光の入射方向、または入射方向の反対方向におい て、変位ΔＸを伴い前記光軸に対して直角に配置される、ミラーにされたスリッ ト型シャッタによってミラー装置１７が形成されるという点で、図２に従った実 施例とは異なる。スリット型シャッタ１７ｃのスリット１７ｄは、表面光変調器 １３のアドレスされていない表面領域１９ａ、１９ｂ・・・で反射された光が投 影レンズ１６の方向に前記スリット１７ｄを介して通過するように、光軸の外側 に配置される。図４の図面の光軸に関して上方向に変位される、スリット型シャ ッタ１７ｃによって規定されるミラーによって、スリット型シャッタ上に形成さ れる点光源、および反射された０次光の分離が得られるであろう。

ミラー装置１７を上げる方策に加えて、この実施例が使用される際の導入角の適 応が必要とされ、この適応は図５および図６を参照して説明される方策によって 行なわれ得る。

図５かられかるように、プリズム４ｄは集束光学系４Ｃの前に設けられ得、前記 プリズム４ｄは前記プリズム上に達する平行光を、次の関係が成立する角度Δβ だけ偏向する。

Δβ＝ａｒｃｔｇ（Δｘ／Ｒ）、ここでΔＸは変位を表わし、Ｒはシュリーレン レンズ１５の焦点距離を表わす。

上述から逸脱して、図６かられかるように、次の関係が成立する角度Δβ／２だ けミラー１７ｃを回転することによって、導入角の適応が行なわれる。

Δβ／２＝１／２ａｒｃｔｇ　（ΔＸ／Ｒ）、ここでもΔＸは変位を表わし、Ｒ はシュリーレンレンズ１５の焦点距離を表わす。

前の実施例に対照して、それによって表面光変調器１３が照明される単一の点光 源が図７を参照して以下に説明されるであろう実施例において形成されるだけで なく、各々が表面光変調器の全面を照明する複数の、本質的に点対照の点光源が 形成される。この実施例では、ミラー装置１７は、点対照に配置された３つの半 反射ミラー１７α、１７β、１７γを含み、これらは１次回折、またはより高次 の回折の反射光をフィルタ処理するために使用されるフィルタ構造１７δ上に連 帯的に配置される。

中央ミラー１７αはシュリーレンレンズの焦点で位置決めされる。他の半反射ミ ラー１７β、１７γは初めに述べられたミラー１７αに関し対称的に配置される 。第２の半反射ミラー１７βの位置で形成される点光源によって、アドレスされ ていない表面領域１９ａ、１９ｂの場合、反射された光ビームが投影レンズ１６ の方向に半反射ミラー１７γを通過する。

図７の上部図はｘ−ｚ面の照明装置を示す一方、下部図は上部図の断面線１−１ に沿ったｙ−ｚ面の照明装置を示す。

反射ミラー１７α、１７β、１７γの軸のそれぞれの方向はｙ方向に延び、した がって表面光変調器１３の表面１９の起伏によって形成された相構造に平行であ る。

点光源を形成するために、照明光学ユニット４は各半反射ミラー１７α、１７β 、１７γについて、円柱レンズ系２１．２２．２３を含み、前記円柱レンズ系は 相構造に平行に、すなわちｙ方向に配向される。

図７かられかるように、これらの円柱レンズ系は半反射ミラー１７α、１７β、 １７γ上に集束するために異なる焦点距離を有する。さらに、光軸の外側に配置 された円柱レンズ系２１．２３はプリズムを含み、これによって、表面光変調器 １３が各々の場合その表面全体にわたって照明されるような角度で、それぞれの ミラー１７β、１７γ上に光が達するであろう。相構造に平行に配置された円柱 レンズ系２１．２２．２３の後にある光路には、相構造に垂直に配設され、かつ その構造上の設計および配置が上記の円柱レンズ系のものに対応する円柱レンズ 系２４．２５．２６が設けられる。示される実施例では、一方が他方の後に置か れる円柱レンズ系は、３つの半反射ミラー１７α、１７β、１７γ上に９つの点 光源を形成する。

動作の際、位置決めテーブル７は運動の所定方向に連続して移動され、かつこの 運動の間に、結像されるべき全体構造の重なった部分画像の画像が、エキシマレ ーザ光源２をパルス化することによってモデル６上に形成されるであろう。アド レシングマトリクス２０は通常、機能することができない、かつ製造欠陥の結果 である複数個の画素を含み、そのため、これらの画素はそれぞれ論理状態「１」 および「０」に切換えられないかまたは完全に切換えられない。マトリクス２０ のこれらの欠陥は、すべての欠陥のある画素の位置を突止めることによって、お よびそれらをもはやいかなる光も反射しないように処理することにより補償され る。モデル６上の各構造が重なった部分画像によって形成されるという事実は、 照明されるべき構造の各部分がワーキングオーダで１個の画素により、または、 ワーキングオーダで１つの表面領域により少なくとも一回照明されることを保証 する。

パルス化されたエキシマレーザ光源２のパルス持続時間は、位置決めテーブル７ の変位率により除算されて形成されるべき構造の最小寸法よりも短いので、位置 決めテーブル７の連続的な変位の際に、照明された全構造の形成は不鮮明になら ないであろう。

アドレシングマトリクス２０を制御するためのデータ構造は本質的に、先行技術 に従ったマスク配向されたレーザビームまたは電子ビームユニットを制御するた めのデータ構造に対応する。本発明に従った照明装置の使用により生じる本質的 な利点は、大量のデータを伝送するために必要な時間が、アドレシングマトリク ス２０の細分に基づいてかつたとえば１６または３２個の細片のサブマトリクス の並列プログラミングに基づいてほぼ任意の程度にまで減少され得るという事実 に見られるべきである。アドレシングマトリクス２０を含んだ本発明に従った照 明装置１のさらなる利点は、シリコンウェハ上の集積回路の規則的な配列のよう な反復構造を照明する目的で、アドレシングマトリクス２０はたった１回だけプ ログラムされなければならず、かつプログラムされた画像はすべての同一構造に ついてたった１回だけ記憶されなければならないという事実に見られるべきであ る。

本発明に従った照明装置１に、自動校正システムおよび直接描画の場合のモデル ６の微細調整のためのシステムを設けることが可能である。この目的のために、 基準マークが位置決めテーブル７およびモデル６上に付与され、かつアドレシン グマトリクス２０はプログラム可能基準マークとして用いられる。自動校正によ って、投影光学ユニット５の拡大倍率誤差やすべての位置決め誤差が補償され得 る。

＞Ｕコ 牢続補正書 平成　５年　６月３０日１

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．電子素子を製造するのに用いられるモデルを作成するための、または、製造 に必要とされるフォトリソグラフィ工程の際ウエハもしくは基板を直接照明する ための、または、感光性層を含んだ構造の直接照明のための照明装置であって、 光源（２）とパターン発生器（３）とを含み、パターン発生器（３）は光学シュ リーレン系（１４）と、能動のマトリクスアドレス可能な表面光変調器（１３） とを含み、 表面光変調器（１３）は、そのアドレスされた表面領域（１９ａ、１９ｂ、…） が回折光として入射光を反射し、そのアドレスされていない表面領域（１９ａ、 １９ｂ…）が非回折光として入射光を反射する反射性表面（１９）を有し、 シュリーレン系（１４）は表面光変調器（１３）の側に配置されたシュリーレン レンズ（１５）と、シュリーレンズ（１３）と対面していない投影レンズ（１６ ）と、これらのレンズ（１５、１６）の間に配置され、かつ光源（２）から来る 光を表面光変調器（１３）の表面（１９）上に向けるミラー装置（１７、１７ａ ）とを含み、シュリーレンレンズ（１５）は、表面光変調器（１３）から前記レ ンズの焦点距離に関して短い距離に配置され、フィルタ装置（１７、１７ｂ）は シュリーレンレンズ（１５）と投影レンズ（１６）との間に配置され、前記フィ ルタ装置は、表面光変調器（１３）のアドレスされた表面領域（１９ａ、１９ｂ …）によって反射された回折光をフィルタ処理し、かつアドレスされていない表 面領域（１９ａ、１９ｂ、…）によって反射された非回折光が投影レンズ（１６ ）を介してモデル（６）、電子素子、または構造に達することができるような性 質の構造設計が与えられ、表面光変調器（１３）のアドレスされていない表面領 域（１９ａ、１９ｂ、…）の鮮明な画像がモデル（６）、電子素子、または構造 上に形成され得るような態様で、モデル（６）、電子素子、または構造が位置に 固定され得る変位可能な位置決めテーブル（７）が設けられ、そのアドレスされ ていない表面領域（１９ａ、１９ｂ、…）が照明されるべきモデル（６）、電子 素子、または構造の投影領域に対応するように、表面光変調器（１３）がアドレ スされる、照明装置。
2. ２．光源はパルス化されたレーザ光源（２）であり、パルス化されたレーザ光源 （２）のパルス持続期間は、位置決めテーブル（７）の変位率によって分割され た、作成されるべきモデル、電子素子、または構造の最小の構造寸法より短く 位置決めテーブルの変位の間、モデル（６）、電子素子、または構造は表面光変 調器（１３）の十分なアドレシングによる複数の部分画像から構成される、請求 項１に記載の照明装置。
3. ３．光源（２）から来る光をミラー装置（１７、１７ａ）上に集束させるために 使用される集束装置（４）が設けられる、請求項１または２に記載の照明装置。
4. ４．光源（２）から来る光をミラー装置（１７、１７ａ）の前のビーム経路内の 点上に集束するために使用される集束手段（４）が設けられ、前記ミラー装置（ １７、１７ａ）からのその距離は、前記ミラー装置（１７、１７ａ）からのシュ リーレンレンズ（１５）の焦点面の距離に等しい、請求項１または２に記載の照 明装置。
5. ５．ミラー装置（１７、１７ａ）は、シュリーレンレンズ（１５）から、前記シ ュリーレンレンズ（１５）の焦点距離に対応する距離に配置される半反射ミラー （１７ａ）を含み、中央領域の外側にある前記半反射ミラー（１７ａ）の領域は 、アドレスされた表面領域（１９ａ、１９ｂ、…）によって反射された回折光の ためのフィルタ装置を確立するように、シャッタ（１７ｂ）として構成され、半 反射ミラー（１７ａ）はレンズ（１５、１６）によって定められた光軸に位置決 めされ、かつ前記光軸に関して４５°の角度で延在するように配置される、請求 項１ないし４の１つに記載の照明装置。
6. ６．ミラー装置およびフィルタ装置は、ミラーにされたスリット型シャッタ（１ ７ｃ）によって形成され、これはレンズ（１５、１６）によって定められた光軸 に関して、光源（２）から発した光の入射方向に、または入射方向の反対方向に 、変位Δｘを伴い前記光軸に対して直角に配置され、 スリット型シャッタ（１７ｃ）のスリット（１７ｄ）は、表面光変調器（１３） のアドレスされていない表面領域（１９ａ、１９ｂ、…）によって反射された光 が前記スリット（１７ｄ）を通過するように光軸の外側に配置される、請求項１ ないし４の１つに記載の照明装置。
7. ７．スリット型シャッタ（１７ｃ）は次の関係ａ＝Δβ／２＝１／２ａｒｃｔｇ （Δｘ／Ｒ）が成立する回転角度ａだけ光軸に対して４５°の角度に関して回転 され、 ここでａは回転角度を表わし、Δｘは変位を表わし、Ｒはシュリーレンレンズ（ １５）の焦点距離を表わす、請求項６に記載の照明装置。
8. ８．スリット型シャッタ（１７ｃ）は、光軸に関し４５°の角度で延在するよう に配置され、 光源（２）から来る光は次の関係 Δβ＝ａｒｃｔｇ（Δｘ／Ｒ） が成立する角度Δβだけプリズム（４ｄ）の補助によってスリット型シャッタ（ １７ｃ）の前のビーム経路で偏向され、 ここでΔｘは変位を表わし、Ｒはシュリーレンレンズ（１５）の焦点距離を表わ す、請求項６に記載の照明装置。
9. ９．パルス化されたレーザ光源はエキシマレーザ光源（２）である、請求項２に 記載の照明装置。
10. １０．ワーキングオーダでないように認識されている表面光変調器（１３）の表 面領域（１９ａ、１９ｂ、…）は、それらがもはや反射しないように処理され、 表面光変調器（１３）および位置決めテーブル（７）は、結像された画素の変位 が位置決めテーブルの、画像を形成するためのパルス間で変位された距離に対応 するような態様で、照明されるべきモデル、素子、または構造の各画素が、部分 的に重なった画像を少なくとも２回照明されるように制御される、請求項１ない し９の１つに記載の照明装置。
11. １１．表面光変調器（１３）の各表面領域（１９ａ、１９ｂ、…）は、各々が一 対の制御電極、または数対の制御電極が設けられた２つのトランジスタに関連し ており、それぞれの表面領域（１９ａ、１９ｂ、…）のアドレシングに応答して 、各制御電極は反射性表面（１９）および前記反射性表面（１９）によって覆わ れた粘弾性制御層（１８）によって１つまたはいくつかの回折格子を形成するで あろう、請求項１ないし１０の１つに記載の照明装置。
12. １２．一群のウエハまたは基板の完全自動照明を可能にする、ウエハまたは基板 のための自動ローディングおよびアンローディング装置を含む、請求項１ないし １１の１つに記載の照明装置。
13. １３．製造工程の間、基板の正確な反復照明を可能にする前調整手段および微細 調整手段を含む、請求項１ないし１２の１つに記載の照明装置。
14. １４．表面光変調器（１３）は、前調整および微細調整の間、プログラム可能な 基準マークとして使用される、請求項１２に記載の照明装置。
15. １５．表面光変調器（１３）には、反射性表面（１９）をその上に配置した粘弾 性制御層（１８）が設けられる、請求項１ないし１４の１つに記載の照明装置。
16. １６．表面光変調器（１３）の反射性表面は液晶層で被覆され、かつ、 電気的にアドレス可能な表面領域（１９ａ、１９ｂ、…）により、位相変位、お よびしたがって、入射光の回折が生じる、請求項１５に記載の照明装置。
17. １７．表面光変調器（１３）にはアドレス可能な機械的エレメントから構成され た反射性表面が設けられ、かつ前記エレメントの折曲げにより、位相変位、およ びしたがって、光の回折が生じるであろう、請求項１ないし１６の１つに記載の 照明装置。