(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮光領域と光透過領域を具備する斜入射照明用アパーチャにおいて、前記光透過領域が入射光をコンデンサーレンズの縁部に屈折させるプリズム形であり、前記アパーチャは、入射される光の中から０次回折光を遮断するための中央の第１遮光領域と、前記第１遮光領域を取囲む輪状であり、入射光をコンデンサーレンズの縁部に屈折させるプリズム形の光透過領域及び前記光透過領域を取囲む第２遮光領域を具備する輪状アパーチャであることを特徴とする斜入射照明用アパーチャ。
【請求項２】
前記光透過領域は一部または全部がプリズム形であることを特徴とする請求項１に記載の斜入射照明用アパーチャ。
【請求項３】
遮光領域と光透過領域を具備する斜入射照明用アパーチャにおいて、前記光透過領域が入射光をコンデンサーレンズの縁部に屈折させるプリズム形であり、前記アパーチャは四極形アパーチャであることを特徴とする斜入射照明用アパーチャ。
【請求項４】
光源、
前記光源から発生した光の強さを調節するフライアイレンズと、
前記フライアイレンズを透過した光をコンデンサーレンズの縁部に屈折させるプリズム形の光透過領域を含むアパーチャと、
前記アパーチャを透過した光をフォトマスクに入射させるコンデンサーレンズと、
前記コンデンサーレンズを透過した光をパターンの形の通りに透過させるフォトマスクと、
前記フォトマスクを透過した光をウェーハ上に集束させる対物レンズと、
前記対物レンズから照射された光によりパターンが形成されるウェーハとを具備し、
前記アパーチャは輪状及び四極形アパーチャよりなるグループから選択された１つであることを特徴とする投影露光装置。
【請求項５】
前記アパーチャを透過した光の形が二重輪状であることを特徴とする請求項６に記載の投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアパーチャ及び投影露光装置に係り、特に光強度を向上させる斜入射照明用アパーチャ及びこれを利用した投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の製造において、シリコン基板の微細な領域に注入される不純物の量は精密に調節されるべきである。この領域等を限定するパターン等は写真蝕刻技術により形成される。
【０００３】
写真蝕刻技術によれば、半導体基板上の絶縁膜や導電性膜等のパターンを形成すべきの膜上に感光膜を塗布した後、この感光膜の所定部位を紫外線や電子ビームまたはＸ線のような光線に露出させる。前記感光膜のうち現像液に対して溶解度の大きい部分を除去することにより感光膜パターンを形成する。次いで、感光膜パターンを蝕刻マスクとしてパターンが形成される膜を蝕刻して配線や電極等の各種パターンを形成する。
【０００４】
２５６Ｍ級及びその以上のDRAM（Dynamic Random Access Memory）のような高集積回路の製造において、KrFエキサイマレーザーを利用した写真蝕刻術に適用される斜入射照明がパターンの形成に有力な技術となっている。
【０００５】
図面に基づき従来の斜入射照明及びこれに使用されるアパーチャに対して説明する。図１は従来の斜入射照明を説明するための概略図であって、部材番号１０はアパーチャを、１２はコンデンサーレンズを、１４はフォトマスクを、１６は対物レンズを、そして１８はウェーハを各々示す。
【０００６】
光源から照射された光は斜入射照明用アパーチャ１０の中央部で遮断され、外郭部を通してのみ光がコンデンサーレンズ１２に入射される。コンデンサーレンズ１２を透過した光は一定角を有してフォトマスクに入射することになる。フォトマスクを透過した光の内有効でない成分の光（＋１次回折光）は対物レンズの外に抜出し、有効な成分の光（０次及び−１次回折光）のみ対物レンズ１６で集束されウェーハ１８上に照射される。
【０００７】
前記斜入射照明方法は有効でない成分の回折光を集束しないので、解像度がよく、焦点深度の大きい長所がある。しかし、前記斜入射照明は直進成分を遮断するためにアパーチャの中央部が塞がっているので、通常の照明に比べて集束される光量が少なくて生産性が劣る問題点がある。従って、露光時間を延ばしたり光強度を強化したりして生産性を向上させるべきである。
【０００８】
従来の斜入射照明に使用されるアパーチャと通常の照明に使用されるアパーチャを比べて説明する。
【０００９】
図２は通常の照明に使用されるアパーチャを示した平面図及び断面図である。
【００１０】
図２に示されたように、アパーチャは中央部に穴が開いている部分が光を透過させる領域２０であり、外郭部が有効でない光を遮断する領域２２よりなるドーナツの形をしている。
【００１１】
図３（Ａ）乃至図３（Ｂ）は従来の斜入射照明方法に使用されるアパーチャを示した平面図である。
【００１２】
図３（Ａ）は四極形アパーチャ（Quadrupole aperture）を示した平面図であって、通常のアパーチャに、光を透過させるための４つのホール３０が対称的に配置されていて、入射される光の中から斜入射成分のみを得るために、垂直に入射される中央部は遮光物質で塞がっている。
【００１３】
図３（Ｂ）は輪状アパーチャを示した平面図であって、中央部３４は光を遮断するように塞がっていて、透過させる部分３２は中央部３４を取囲む輪状を成している。
【００１４】
一般的に輪状アパーチャは前記４極形アパーチャより斜入射照明効果がよい。
【００１５】
通常の投影露光装置に使用されるアパーチャの光透過領域（図２の部材番号２０）の半径（σ１）を１にした時、前記従来の斜入射照明に使用されるアパーチャは半径（σ２）が全体半径（σ１）の０．８倍ほどの光遮断領域（図３（Ｂ）の部材番号３４）を有する。
【００１６】
通常の照明での光強度を求めるために光が透過する領域の面積を計算する。通常の照明に使用されるアパーチャの半径を１にすると、通常の照明に使用されるアパーチャの光透過領域の面積は次のようである。
【００１７】
πσ2 ＝π×１×１＝π
となり、従来の斜入射照明に使用されるアパーチャにおいて、光を遮断する中央部（図３（Ｂ）の部材番号３４）の面積は、
πσ2 ＝π×０．８×０．８＝０．６４π
となる。従って、実際に光を透過しうる領域（図３（Ｂ）の部材番号３２）の面積は、
π−０．６４π＝０．３４π
となるので、通常の照明に使用されるアパーチャに比べて３４％の光透過量、即ち光強度を有する。四極形アパーチャも前記輪状アパーチャのように光強度の低下を甘受すべきである。従って、従来の斜入射照明に使用されるアパーチャは中央部が光を遮断するので、光強度が低くて露光時間が長くなり、生産性を考慮すべき量産には適しない。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１目的は従来の斜入射照明の問題点を解決するために、光強度を向上させたアパーチャを提供することにある。
【００１９】
本発明の第２目的は前記アパーチャを採用して光強度を向上させた投影露光装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
前記第１目的を達成するために本発明は、遮光領域と光透過領域を具備する斜入射照明用アパーチャにおいて、前記光透過領域が入射光をコンデンサーレンズの縁部に屈折させるプリズム形であり、前記アパーチャは、入射される光の中から０次回折光を遮断するための中央の第１遮光領域と、前記第１遮光領域を取囲む輪状であり、入射光をコンデンサーレンズの縁部に屈折させるプリズム形の光透過領域及び前記光透過領域を取囲む第２遮光領域を具備する輪状アパーチャを提供する。
【００２１】
本発明による前記アパーチャにおいて、前記光透過領域の一部または全部がプリズム形であることが望ましい。
【００２２】
本発明による前記アパーチャは四極形アパーチャであっても良い。
【００２３】
前記第２目的を達成するために本発明は、光源、前記光源から発生した光の強さを調節するフライアイレンズと、前記フライアイレンズを透過した光をコンデンサーレンズの縁部に屈折させるプリズム形の光透過領域を含むアパーチャと、前記アパーチャを透過した光をフォトマスクに入射させるコンデンサーレンズと、前記コンデンサーレンズを透過した光をパターンの形の通りに透過させるフォトマスクと、前記フォトマスクを透過した光をウェーハ上に集束させる対物レンズと、前記対物レンズから照射された光によりパターンが形成されるウェーハとを具備し、前記アパーチャは輪状及び四極形アパーチャよりなるグループから選択された１つである投影露光装置を提供する。
【００２４】
本発明の投影露光装置において、前記アパーチャは輪状または四極形アパーチャであることが望ましい。
【００２５】
本発明によれば、光透過領域の面積を広げて光強度を高め、露光時間を短くし、生産性を向上させうる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施例を添付の図面に基づき詳しく説明する。本発明によるアパーチャは遮光領域と光透過領域を具備する斜入射照明用アパーチャにおいて、前記光透過領域が入射光をコンデンサーレンズの縁部に屈折させるプリズム形であることが特徴である。
【００２７】
図４は本発明の一実施例による輪状アパーチャを示した平面図である。図４に示されたように、本発明の実施例によるアパーチャは、入射される光の中から直進成分を遮断するための中央の第１遮光領域４０と、前記第１遮光領域４０を取囲む輪状を成していて、入射光をコンデンサーレンズの縁部に屈折させるプリズム形の光透過領域４２及び前記光透過領域４２を取囲む第２遮光領域４４を具備することが望ましい。
【００２８】
具体的に、本発明によるアパーチャは従来の斜入射照明に使用される輪状アパーチャより０次光遮断領域の大きさを減らして光強度を高め、光透過領域４２で光が屈折されるようにして相対的に弱くなった斜入射効果を高める。即ち、従来の輪状アパーチャに比べてアパーチャの中央の０次回折光遮断領域４０の半径（σ２）を小さくし、反面に光透過領域４２の半径（σ１）を大きくした。また、光透過部位をプリズム形で制作することにより入射光の斜入射角を調節して入射された光がコンデンサーレンズの縁部に向かうようにする。
【００２９】
本発明によるアパーチャで、中央の光遮断領域の半径が全体アパーチャの半径の０．５７倍ほどであるので、全体半径を１とした時のその面積は、
０．５７×０．５７×π＝０．３２５π
となるので、実際に光を透過しうる領域（図４の部材番号４２）の面積は、
π−０．３２５π＝０．６７５π
となる。
【００３０】
即ち、６８％ほどの光強度を有するので、従来の３４％ほどの光強度に比べて約２倍の光強度が得られる。
【００３１】
図５（Ａ）乃至図５（Ｃ）は本発明の実施例による変形アパーチャの垂直断面を示す断面図である。
【００３２】
示されたように、光透過部位４２が透過される光がコンデンサーレンズの縁部に屈折されるようにプリズム形で作られている。
【００３３】
本発明による輪状アパーチャにおいて、第１遮光領域４０の厚さを第２遮光領域４４の厚さより厚くしたり（図５（Ａ））、第１遮光領域４０と第２遮光領域４４の厚さが同じようにしたり（図５（Ｂ））して制作しうる。または図５（Ｃ）に示されたように、光透過領域の一部をプリズム形にしうる。この場合、斜入射領域に入射された光（部材番号Ｂ）は前記プリズムにより一定角で屈折されコンデンサーレンズの縁部に向かうことになる。
【００３４】
第１遮光領域４０の厚さを第２遮光領域４４の厚さより厚くすることは制作しやすい長所がある。
【００３５】
前記アパーチャの材質としては石英基板を使用する。
【００３６】
本発明によるアパーチャにおいて、プリズム形の光透過領域は輪状アパーチャ及び四極形アパーチャを含む全ての形のアパーチャに適用しうる。
【００３７】
前記アパーチャの材質としては石英基板を使用しうる。
【００３８】
図６は本発明による斜入射照明用アパーチャを使用した投影露光装置を示した概略図であって、アパーチャの光透過領域が入射光をコンデンサーレンズの縁部に屈折させるプリズム形となっている。
【００３９】
部材番号５０はプリズム形の光透過領域を具備するアパーチャを、５２はコンデンサーレンズを、５４はフォトマスクを、５６は対物レンズを、そして５８はウェーハを各々示す。
【００４０】
具体的に、光源から照射された光は本発明によるアパーチャ５０を通りながらコンデンサーレンズの縁部に屈折される。コンデンサーレンズ５２を透過した光は一定角を有してフォトマスク５４に入射することになる。フォトマスクを透過した光の内有効でない成分の光（＋１次回折光）は対物レンズの外に抜出し、有効な成分の光（０次及び−１次回折光）のみ対物レンズ５６で集束されウェーハ５８上に照射される。フォトマスク５４に斜入射された光は従来の斜入射された光に比べてその強度が非常に高い。
【００４１】
前記アパーチャ５０は従来のアパーチャに比べて光透過領域の面積が広がったので光強度が高くなることは勿論、光透過領域が入射光をコンデンサーレンズの縁部に斜入射させるプリズム形になっているので斜入射照明の効果が得られる。前記アパーチャは輪状アパーチャまたは四極形アパーチャを使用しうる。
【００４２】
本発明は前記実施例に限定されなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野で通常の知識を有する者により可能であることは明白である。
【００４３】
【発明の効果】
前述した本発明によるアパーチャ及び投影露光装置によれば、光透過領域の面積が広がったアパーチャに因して従来のアパーチャより光強度が高められる。従って、従来の斜入射照明に比べて光強度が増加したので、露光時間の短縮ができて生産性が向上される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の斜入射照明に使用される投影露光装置を概略的に示した図面である。
【図２】  通常の照明に使用されるアパーチャを示した平面図である。
【図３】  （Ａ）は、従来の斜入射照明方法に使用される四極形アパーチャを示した平面図であり、（Ｂ）は、従来の斜入射照明方法に使用される輪状アパーチャを示した平面図である。
【図４】  本発明の一実施例による輪状アパーチャを示した平面図である。
【図５】  （Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施例による変形アパーチャの垂直断面を示す断面図である。
【図６】  本発明による変形アパーチャを具備する投影露光装置を概略的に示した図面である。
【符号の説明】
１０，５０…アパーチャ、
１２，５２…コンデンサーレンズ、
１４，５４…フォトマスク、
１６，５６…対物レンズ、
１８，５８…ウェーハ、
３０…ホール、
４０…第１遮光領域、
４２…光透過領域、
４４…第２遮光領域。
【図１】
0003736900.tif 000002
【図２】
0003736900.tif 000003
【図３】
0003736900.tif 000004
【図４】
0003736900.tif 000005
【図５】
0003736900.tif 000006
【図６】
0003736900.tif 000007