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斜入射照明とは

THEME 02 パターン形成 · 露光・リソグラフィOff-Axis Illumination
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斜入射照明とは、光軸の中心を外した位置に絞りを入れ、マスクへ露光光束を斜めに入射させる照明です。 変形照明とも呼ばれ、解像度と焦点深度が上がります。細かいパターンに光を真っ直ぐ当てると、像を結ぶのに要る1次回折光がレンズの口径から逃げます。斜めに入れればその1次回折光を拾える一方、照明の形はパターンの向きに合わせたものになり、別の向きと光量を差し出します。

斜めに入れると、口径の外へ逃げる1次回折光を拾える

Section titled “斜めに入れると、口径の外へ逃げる1次回折光を拾える”
レンズの口径に入る回折光
真っ直ぐ入れる0次−1次+1次0次だけ：像を結べない斜めに入れる0次+1次−1次0次と+1次：像を結ぶレンズの口径0次がずれる
細かいパターンに真っ直ぐ光を入れると1次回折光が口径の外へ逃げ、斜めに入れると0次がずれたぶん反対側の1次が口径に入り、2本で像を結べます。

マスクの細かいパターンは、通った光を回折させます。像を結ぶには、直進する0次光と、曲げられた1次回折光の両方がレンズへ入る必要があります。

真っ直ぐ入れると、0次は光軸の中心へ、1次は左右へ対称に振られます。パターンが細かいほど振れ幅が大きく、1次が口径の外へ逃げます。光軸を外して斜めに入れると、0次が片側へ移るぶん、反対側の1次が口径の中へ入り、解像度や焦点深度DOFが向上します1。k1を下げる解像性向上手法の1つです。

絞りの形は、パターンの向きで選ぶ

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絞りの形と向くパターン
通常照明輪帯照明ダイポール照明四重極照明向きがまちまち一方向の線直交する二方向
光を通す部分を中心から外して配るほど斜めに入り、その配り方で輪帯・ダイポール・四重極と呼び分けます。一方向の線にはダイポール、直交する二方向には四重極、向きがまちまちなら輪帯が向きます。

斜入射照明には、絞り形状により輪帯照明、ダイポール照明、四重極照明などがあります1。光を通す部分の配り方が、そのまま名前になります。一方向にそろった線の並びなら、その向きに合わせた2点の絞りのダイポール照明が向きます。直交する二方向を同時に相手にするなら4点の四重極照明、向きがまちまちな配置なら全周へ広げる輪帯照明です。どれを選んでも、他の向きのパターンでは利きが落ちます。

近年はSMOにおいて任意の絞り形状も適用され、既成の形にとらわれず、パターンごとの形を計算で求める段階に入っています。

世代と品種によって、要る照明の作り込みも変わります。波長の長いKrFレーザー（248nm）やi線（365nm）を使用した露光装置は2、アナログ半導体やパワー半導体などの非微細系の用途に主に用いられます。

絞りを外側へ配れる上限は、σ値が決める

Section titled “絞りを外側へ配れる上限は、σ値が決める”

シグマ値は、照明光学系の開口数NAiと投影光学系の開口数NApの比です1。σが大きい露光装置ほど大きな入射角で斜入射露光を行えるので、絞りをどこまで外側へ配れるかは、この比が上限になります。

ケラー照明は、集光系と投影系の2つの領域を設ける手法です。斜入射照明の絞りは、このうち集光系の側に入ります。

絞りは光量を捨て、EUVはミラーの組み合わせで捨てずに形を作る

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斜入射照明と光量
絞り方式絞り遮った光は捨てるEUVの反射照明FFMPFM光を捨てずに形を作る
絞りで形を作ると遮った光が失われ、EUVの反射照明では可動ミラーと固定ミラーの組み合わせで光を振り分けるので、光量を損なわずに任意の形の斜入射照明を作れます。

絞りで光を絞るぶん、マスク面へ届く光量は減り、露光の時間が伸びます。EUV露光装置の反射照明光学系では、FFM（Field Facet Mirrors、多数の可動ミラー）とPFM（Pupil Facet Mirrors、多数の固定ミラー）の組み合わせで、光量を損なうことなく任意の形状の斜入射照明が可能になっています1。光を遮って形を作るのではなく、ミラーで光の行き先を振り分けて形を作る方式です。

残る代価は、向きの自由と計算量です。照明の形は対象のパターンの向きと周期に合わせたものになり、別の向きのパターンでは利きが落ちます。任意形状まで使えば最適化の幅は広がるものの、形を求めるための計算量を抱えます。

よくある質問（FAQ）

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斜入射照明とは何ですか？

光軸の中心を外した位置に絞りを入れることによって、マスクに対し露光光束を斜めに入射させる手法です。変形照明とも呼びます。

何が良くなるのですか？

解像度や焦点深度DOFが向上します。k1を下げる解像性向上手法の1つです。

なぜ斜めだと良いのですか？

真っ直ぐ入れると1次回折光が口径の外へ逃げ、0次だけでは像を結べません。斜めに入れると0次が片側へずれたぶん、反対側の1次が口径に収まります。

どんな絞りの形がありますか？

輪帯照明、ダイポール照明、四重極照明などがあります。光を通す部分の配り方が名前になっています。

形はどう選ぶのですか？

対象のパターンの向きと周期で選びます。一方向に並ぶ線ならダイポール、直交する二方向なら四重極、向きがまちまちなら輪帯が向きます。

任意の形も使えますか？

近年はSMOにおいて任意の絞り形状も適用されています。EUVの反射照明では可動ミラーと固定ミラーの組み合わせで、光量を損なわずに任意の形を作れます。

変形照明とは何ですか？

斜入射照明の別名です。

比較・違いを学ぶ

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関連用語

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出典

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