JP2558217B2 - 光リソグラフィ装置 - Google Patents
光リソグラフィ装置Info
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
- G03F7/7095—Materials, e.g. materials for housing, stage or other support having particular properties, e.g. weight, strength, conductivity, thermal expansion coefficient
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザステッパ装置そ
の他の光リソグラフィ装置に関する。
の他の光リソグラフィ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年におけるLSI の微細化、高集積化の
進展は極めて著しく既にチップ当たりの素子数が100,00
0 以上のVLSIの時代に突入しつつあり、これに伴ないウ
エハ上に集積回路パターンを描画するリソグラフィ技術
においてもその開発が急速に進み、例えば1MビットDRAM
に対応するパターン線巾 1μm ，更には4MビットDRAMに
対応するパターン線巾 0.8μm と、より微細な線幅が描
画可能な技術が開発されつつあり、これらの微細な線幅
描画技術はいずれも光リソグラフィ技術により行われて
いる。
進展は極めて著しく既にチップ当たりの素子数が100,00
0 以上のVLSIの時代に突入しつつあり、これに伴ないウ
エハ上に集積回路パターンを描画するリソグラフィ技術
においてもその開発が急速に進み、例えば1MビットDRAM
に対応するパターン線巾 1μm ，更には4MビットDRAMに
対応するパターン線巾 0.8μm と、より微細な線幅が描
画可能な技術が開発されつつあり、これらの微細な線幅
描画技術はいずれも光リソグラフィ技術により行われて
いる。
【０００３】更にリソグラフィ技術分野においては、近
い将来において実現し得る 1G ビットDRAMに対応するパ
ターン線巾 0.2μm というサブミクロン単位の描画技術
の開発も急がねばならないが、このような超微細な線幅
描画技術においても最近の光学系、光源、フォトレジス
ト等の着実な進歩からみてやはり光リソグラフィが主流
になるものと推定される。
い将来において実現し得る 1G ビットDRAMに対応するパ
ターン線巾 0.2μm というサブミクロン単位の描画技術
の開発も急がねばならないが、このような超微細な線幅
描画技術においても最近の光学系、光源、フォトレジス
ト等の着実な進歩からみてやはり光リソグラフィが主流
になるものと推定される。
【０００４】確かに光リソグラフィは、比較的高輝度の
光源、高感度レジスト、安定した光学材料がそろってい
る等超微細な線幅描画を行う上で必要な種々の条件を備
えているが、欠点として露光波長が大きいため、回折に
より解像力が制限されるという問題がある。その解決策
は、光学系の高NA (開口数) 化と光の短波長化である。
光源、高感度レジスト、安定した光学材料がそろってい
る等超微細な線幅描画を行う上で必要な種々の条件を備
えているが、欠点として露光波長が大きいため、回折に
より解像力が制限されるという問題がある。その解決策
は、光学系の高NA (開口数) 化と光の短波長化である。
【０００５】光学系の高NA化は、NA (開口数) 0.4 を超
える時代に入っており、試作品としてNA 0.6のレンズも
開発されているが、高NA化に伴い焦点深度が浅くなる為
にその解像度の向上を図る為の高NA化は限界に来てい
る。例えば、NA 0.43 、波長g 線 (436nm)にて、露光し
た場合、焦点深度＝±0.5λ／(NA)の経験則を適用する
と約± 1.2μm となり、レジストの厚さ、段差、焦点合
せ精度の現状を考えると許容限界に近い。そこで、次に
光の短波長化が検討されることになる。そこで、例えば
１９８７年２月号「NIKKEI MICRODEVICES」の「特集／
０．５μｍ時代を狙うエキシマレーザ・リソグラフィ」
の項に短波長化で解像力を上げる手段として、例えばＫ
ｒＦレーザを用いたエキシマレーザステッパ装置が提案
されている。その構成を前記特集の第７０頁に図示され
ている図１に基づいて説明するに、ＫｒＦレーザ共振器
１より発振されたＫｒＦレーザ光２は、変向ミラー３
１、結像レンズ３２、走査レンズ３３を介してコリメー
ト化したレーザ光を走査ミラー３４に入射させ、該走査
ミラー３４により所定方向に光走査しながら走査レンズ
３５、コンデンサレンズ３６を介してレチクル４上のパ
ターン面に入射させて得られるパターン像２０を、対物
レンズ３７を介してウエーハ５上のフォトレジスト５１
に結像させて、線幅描画を行うものである。
える時代に入っており、試作品としてNA 0.6のレンズも
開発されているが、高NA化に伴い焦点深度が浅くなる為
にその解像度の向上を図る為の高NA化は限界に来てい
る。例えば、NA 0.43 、波長g 線 (436nm)にて、露光し
た場合、焦点深度＝±0.5λ／(NA)の経験則を適用する
と約± 1.2μm となり、レジストの厚さ、段差、焦点合
せ精度の現状を考えると許容限界に近い。そこで、次に
光の短波長化が検討されることになる。そこで、例えば
１９８７年２月号「NIKKEI MICRODEVICES」の「特集／
０．５μｍ時代を狙うエキシマレーザ・リソグラフィ」
の項に短波長化で解像力を上げる手段として、例えばＫ
ｒＦレーザを用いたエキシマレーザステッパ装置が提案
されている。その構成を前記特集の第７０頁に図示され
ている図１に基づいて説明するに、ＫｒＦレーザ共振器
１より発振されたＫｒＦレーザ光２は、変向ミラー３
１、結像レンズ３２、走査レンズ３３を介してコリメー
ト化したレーザ光を走査ミラー３４に入射させ、該走査
ミラー３４により所定方向に光走査しながら走査レンズ
３５、コンデンサレンズ３６を介してレチクル４上のパ
ターン面に入射させて得られるパターン像２０を、対物
レンズ３７を介してウエーハ５上のフォトレジスト５１
に結像させて、線幅描画を行うものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら光の短波
長化を図る為に、波長が400 nm 以下の紫外線、例えば
ＫｒＦレーザを用いた前記の様なリソグラフィ装置に組
込まれる光学系３１〜３７に従来の光学ガラスを用いた
場合は使用波長が365nm （ i線）付近より光透過率が急
激に低下して、言い変えれば光吸収と該光吸収による発
熱が生じ、該レンズの焦点位置やその他の特性を狂わせ
ることになる。
長化を図る為に、波長が400 nm 以下の紫外線、例えば
ＫｒＦレーザを用いた前記の様なリソグラフィ装置に組
込まれる光学系３１〜３７に従来の光学ガラスを用いた
場合は使用波長が365nm （ i線）付近より光透過率が急
激に低下して、言い変えれば光吸収と該光吸収による発
熱が生じ、該レンズの焦点位置やその他の特性を狂わせ
ることになる。
【０００７】かかる欠点を解消する為に、前記光学系３
０〜３７の材料を従来の光学ガラスから石英ガラス又は
蛍石に代える事が提案されているが、これらの材料に通
常の紫外線を透過した場合光スペクトル巾が広いために
色収差が発生してしまう。そこで前記従来技術に示すよ
うに、光リソグラフィ用の光源としてスペクトル巾の狭
いレーザ光、特にＫｒＦレーザその他のエキシマレーザ
を用いることが検討されている。
０〜３７の材料を従来の光学ガラスから石英ガラス又は
蛍石に代える事が提案されているが、これらの材料に通
常の紫外線を透過した場合光スペクトル巾が広いために
色収差が発生してしまう。そこで前記従来技術に示すよ
うに、光リソグラフィ用の光源としてスペクトル巾の狭
いレーザ光、特にＫｒＦレーザその他のエキシマレーザ
を用いることが検討されている。
【０００８】エキシマレーザは短波長域、主として紫外
域で発振する高出力パルスレーザであり、エキシマレー
ザの種類としては、 Xe2(172nm),Kr2(146nm),Ar2(126n
m),等の希ガスエキシマ、 XeO(538, 546nm),KrO(558n
m),等の希ガス酸素エキシマ、 HgI(443nm) 等の水銀ハ
ライドエキシマ、KrF(248nm),XeC(308nm),ArF(193nm),
等の希ガスハライドエキシマなど、合計、数10種類にお
よぶが、リソグラフィ用の光源としては発振効率とガス
寿命の点から、KrF(248nm),XeCl(308nm),ArF(193nm)等
が有利である。そしてかかるレーザ光はいずれも波長が
350 nm以下と、従来の水銀灯の紫外線使用波長であるg
線 (436nm)或いはｉ線（365nm ）の場合に比較して極め
て短波長であるが故にこれら光学材料の屈折率の均一性
は前記g 線或いはｉ線の場合に比較して 1桁以上高い
(屈折率変動幅△ｎ：10-7〜 10-6) ものが要求される事
となるが、前記短波長レーザ光を光源とする場合の光学
系材料の内、蛍石については屈折率の均一性と最大寸
法、加工時の吸湿性と機械的強度に問題が多く残されて
おり、この為短波長域のレーザ光に対し耐久性と高品質
性を保証し得るレーザ光学系素体としては石英ガラス以
外には見出せない。
域で発振する高出力パルスレーザであり、エキシマレー
ザの種類としては、 Xe2(172nm),Kr2(146nm),Ar2(126n
m),等の希ガスエキシマ、 XeO(538, 546nm),KrO(558n
m),等の希ガス酸素エキシマ、 HgI(443nm) 等の水銀ハ
ライドエキシマ、KrF(248nm),XeC(308nm),ArF(193nm),
等の希ガスハライドエキシマなど、合計、数10種類にお
よぶが、リソグラフィ用の光源としては発振効率とガス
寿命の点から、KrF(248nm),XeCl(308nm),ArF(193nm)等
が有利である。そしてかかるレーザ光はいずれも波長が
350 nm以下と、従来の水銀灯の紫外線使用波長であるg
線 (436nm)或いはｉ線（365nm ）の場合に比較して極め
て短波長であるが故にこれら光学材料の屈折率の均一性
は前記g 線或いはｉ線の場合に比較して 1桁以上高い
(屈折率変動幅△ｎ：10-7〜 10-6) ものが要求される事
となるが、前記短波長レーザ光を光源とする場合の光学
系材料の内、蛍石については屈折率の均一性と最大寸
法、加工時の吸湿性と機械的強度に問題が多く残されて
おり、この為短波長域のレーザ光に対し耐久性と高品質
性を保証し得るレーザ光学系素体としては石英ガラス以
外には見出せない。
【０００９】しかしながら、例え石英ガラスを用いてレ
ーザ光学系を製作したとしても、該光学系に高出力パル
ス光である短波長のエキシマレーザ光が長時間照射され
ると時間経過とともに、石英ガラス (レンズ等) がダメ
ージを受け、歪が入り複屈折が起こるのみならず、 前
記短波長レーザ光の長時間照射により、透過率の低下、
絶対屈折率の上昇、屈折率分布の変動が起こるという問
題が派生する。特に短波長エキシマレーザ用の石英ガラ
スレンズに対しては、前述したように、屈折率分布の△
ｎが 10-6 以下という要求があり、前記のような石英ガ
ラスの光学的物性変化が起こると、レンズの光軸、焦点
位置が変動し、微細かつ鮮明パターンの形成が極めて困
難となる。
ーザ光学系を製作したとしても、該光学系に高出力パル
ス光である短波長のエキシマレーザ光が長時間照射され
ると時間経過とともに、石英ガラス (レンズ等) がダメ
ージを受け、歪が入り複屈折が起こるのみならず、 前
記短波長レーザ光の長時間照射により、透過率の低下、
絶対屈折率の上昇、屈折率分布の変動が起こるという問
題が派生する。特に短波長エキシマレーザ用の石英ガラ
スレンズに対しては、前述したように、屈折率分布の△
ｎが 10-6 以下という要求があり、前記のような石英ガ
ラスの光学的物性変化が起こると、レンズの光軸、焦点
位置が変動し、微細かつ鮮明パターンの形成が極めて困
難となる。
【００１０】又、KrF(248nm)レーザのように300nm 以下
の短波長レーザ光が照射されると、例え従来の光学ガラ
スより光学的安定性の高い石英ガラスを用いても蛍光を
発生する。特に前記図１に示すエキシマレーザステッパ
のように投影型露光装置においては、レンズその他の光
学系から発生した蛍光がレーザ光とともにウエハ上のフ
ォトレジストに感応してしまい、鮮明パターンの形成が
困難となる。
の短波長レーザ光が照射されると、例え従来の光学ガラ
スより光学的安定性の高い石英ガラスを用いても蛍光を
発生する。特に前記図１に示すエキシマレーザステッパ
のように投影型露光装置においては、レンズその他の光
学系から発生した蛍光がレーザ光とともにウエハ上のフ
ォトレジストに感応してしまい、鮮明パターンの形成が
困難となる。
【００１１】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、前
述したKrF(248nm)レーザのように短波長レーザを光源と
した光リソグラフィ装置に組込まれるレンズその他の光
学系に石英ガラスを用いるが、該石英ガラスに新たに別
異の要素を加味する事により、長時間にわたる屈折率、
透過率等の安定性を確保するとともに、蛍光の低減をは
かり、特にエキシマレーザを光源とした光リソグラフィ
装置用の光学系材料として石英ガラスを用いた場合極め
て紫外線ダメージによる劣化の起こらないリソグラフィ
装置を提供する事を目的とする。
述したKrF(248nm)レーザのように短波長レーザを光源と
した光リソグラフィ装置に組込まれるレンズその他の光
学系に石英ガラスを用いるが、該石英ガラスに新たに別
異の要素を加味する事により、長時間にわたる屈折率、
透過率等の安定性を確保するとともに、蛍光の低減をは
かり、特にエキシマレーザを光源とした光リソグラフィ
装置用の光学系材料として石英ガラスを用いた場合極め
て紫外線ダメージによる劣化の起こらないリソグラフィ
装置を提供する事を目的とする。
【００１２】
【課題を解決する為の手段】さて、石英ガラスを用いて
前記光リソグラフィ装置の光学系を形成した場合におい
ても、短波長域のエキシマレーザ光を石英ガラスに照射
すると照射線量を増大させるに従って石英ガラスの屈折
率は徐々に高くなり、透過率は徐々に低下していく事は
前述した通りである。又石英ガラスからは、照射光であ
るレーザ光を短波長化するに連れ蛍光が発生する。特に
略300nｍ以下の波長域にあるレーザ光においては蛍光発
生度合が強くなることも先に説明した通りである。一方
前記蛍光特性、屈折率、透過率等、光学特性変化の程度
は、光学系に照射されるエキシマレーザ光のパルス当り
エネルギー密度 ( J／ｃm2・pulse ) 、発振周波数 (H
z) 、総照射パルス数 (pulse ) に依存する事も公知で
ある。そこで本発明者らは不純物濃度レベルの異なる二
種類の合成石英ガラス、すなわち普通純度合成石英ガラ
スと高純度合成石英ガラスを用いて、該ガラス組織中に
含まれるOH基含有量を種々変化させて形成した試験片を
複数個用意し、該試験片に、パルス当りエネルギー密度
( J／ｃm2・pulse ) と、総照射パルス数 (pulse ) を
変化させた KrF（248nm ）エキシマレーザ光を照射さ
せ、その蛍光特性、透過率、屈折率変化、及びクラック
発生の有無について評価してみた。この場合一般にエキ
シマレーザを用いたリソグラフィ装置の出力条件と対応
させることが必要であるが、公知の様に該装置は数〜数
十(mJ／ cm2・pulse )のエネルギー密度のレーザ光を１
００Ｈｚ前後の周波数で照射するものである。又その寿
命は数〜数１０(mJ／ cm2・pulse ) のエネルギー密度
のレーザ光で1×1010(pulse )前後であるが、これでは
実験が長時間であるために、 エネルギー密度を大き
し、代りに照射パルス数を少なくして加速実験として前
記効果を確認している。この結果、蛍光特性、屈折率、
透過率等の光学特性の劣化等を引き起こす主原因の一つ
として不純物元素がある事が確認出来た。これのみなら
ず、不純物濃度を一定にした場合、透過率と屈折率等の
光学特性変化はOH基含有量にも依存し、具体的にはOH基
含有量を増大させる事により、光学特性が向上する事が
知見出来た。このように、不純物濃度の低減と相まって
OH基含有量の増大が、短波長域レーザ光を光源として使
用されるリソグラフィ装置における光学系の蛍光を低減
させ、透過率、屈折率等の安定性が向上し得る事は本発
明者達が始めて知見した事実である。従って石英ガラス
の高純度化とともに、前記OH基含有量を規定する事によ
り、前記した本発明の目的を達成し得る。
前記光リソグラフィ装置の光学系を形成した場合におい
ても、短波長域のエキシマレーザ光を石英ガラスに照射
すると照射線量を増大させるに従って石英ガラスの屈折
率は徐々に高くなり、透過率は徐々に低下していく事は
前述した通りである。又石英ガラスからは、照射光であ
るレーザ光を短波長化するに連れ蛍光が発生する。特に
略300nｍ以下の波長域にあるレーザ光においては蛍光発
生度合が強くなることも先に説明した通りである。一方
前記蛍光特性、屈折率、透過率等、光学特性変化の程度
は、光学系に照射されるエキシマレーザ光のパルス当り
エネルギー密度 ( J／ｃm2・pulse ) 、発振周波数 (H
z) 、総照射パルス数 (pulse ) に依存する事も公知で
ある。そこで本発明者らは不純物濃度レベルの異なる二
種類の合成石英ガラス、すなわち普通純度合成石英ガラ
スと高純度合成石英ガラスを用いて、該ガラス組織中に
含まれるOH基含有量を種々変化させて形成した試験片を
複数個用意し、該試験片に、パルス当りエネルギー密度
( J／ｃm2・pulse ) と、総照射パルス数 (pulse ) を
変化させた KrF（248nm ）エキシマレーザ光を照射さ
せ、その蛍光特性、透過率、屈折率変化、及びクラック
発生の有無について評価してみた。この場合一般にエキ
シマレーザを用いたリソグラフィ装置の出力条件と対応
させることが必要であるが、公知の様に該装置は数〜数
十(mJ／ cm2・pulse )のエネルギー密度のレーザ光を１
００Ｈｚ前後の周波数で照射するものである。又その寿
命は数〜数１０(mJ／ cm2・pulse ) のエネルギー密度
のレーザ光で1×1010(pulse )前後であるが、これでは
実験が長時間であるために、 エネルギー密度を大き
し、代りに照射パルス数を少なくして加速実験として前
記効果を確認している。この結果、蛍光特性、屈折率、
透過率等の光学特性の劣化等を引き起こす主原因の一つ
として不純物元素がある事が確認出来た。これのみなら
ず、不純物濃度を一定にした場合、透過率と屈折率等の
光学特性変化はOH基含有量にも依存し、具体的にはOH基
含有量を増大させる事により、光学特性が向上する事が
知見出来た。このように、不純物濃度の低減と相まって
OH基含有量の増大が、短波長域レーザ光を光源として使
用されるリソグラフィ装置における光学系の蛍光を低減
させ、透過率、屈折率等の安定性が向上し得る事は本発
明者達が始めて知見した事実である。従って石英ガラス
の高純度化とともに、前記OH基含有量を規定する事によ
り、前記した本発明の目的を達成し得る。
【００１３】尚、OH基含有量が何故前述した光学特性に
影響するのかはさだかではないが、以下のように考えら
れる。石英ガラスに強力なレーザ光を照射すると、ガラ
ス網目構造を構成する元素間の結合が切断され、その結
果透過率が低下し、吸収バンドが現われる。又、蛍光強
度も増加する。しかし、これら元素間の切断も、石英ガ
ラス中に含まれるOH基そのものや、OH基の水素元素の存
在や移動により大部分が修復されるものと推定してい
る。
影響するのかはさだかではないが、以下のように考えら
れる。石英ガラスに強力なレーザ光を照射すると、ガラ
ス網目構造を構成する元素間の結合が切断され、その結
果透過率が低下し、吸収バンドが現われる。又、蛍光強
度も増加する。しかし、これら元素間の切断も、石英ガ
ラス中に含まれるOH基そのものや、OH基の水素元素の存
在や移動により大部分が修復されるものと推定してい
る。
【００１４】本発明は上述した知見と実験結果に基づい
てなされたものであり、その特徴とする所は、光源とし
て１９０〜３５０ｎｍ域のエキシマレーザ光と該レーザ
光をウエーハ上に導く光学系とを用いて、ウエーハ上に
集積回路パターンを描画する光リソグラフィ装置におい
て、該光リソグラフィ装置の光学系の少なくとも一部を
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋのアルカリ金属元素及びＭｇ、Ｃａのア
ルカリ土類金属元素が、夫々０．１ｐｐｍ以下であり、
且つＴｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕの遷移金属元素及びＡｌ元
素が、夫々０．０１ｐｐｍ以下である高純度の石英ガラ
ス材で形成するとともに、該石英ガラス材組織中のＯＨ
基含有量を少なくとも３００ｐｐｍ以上に設定した点に
ある。これにより、１９０〜３５０ｎｍ域のエキシマレ
ーザ光を光源とした光リソグラフィ装置に使用されるレ
ーザ光学系の蛍光発生を低減させ、屈折率、透過率等の
光学特性の安定性を向上させることが出来る。尚、短波
長域で且つより高出力のレーザ光を用いる場合には前記
設定値を更に引き上げ、前記光学系を高純度の合成石英
ガラス材で形成するとともに、該ガラス材組織中のＯＨ
基含有量を７００ｐｐｍ以上に設定する事により、３５
０ｎｍ以下の高出力レーザ光学系として特に好適なもの
を提供し得る。
てなされたものであり、その特徴とする所は、光源とし
て１９０〜３５０ｎｍ域のエキシマレーザ光と該レーザ
光をウエーハ上に導く光学系とを用いて、ウエーハ上に
集積回路パターンを描画する光リソグラフィ装置におい
て、該光リソグラフィ装置の光学系の少なくとも一部を
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋのアルカリ金属元素及びＭｇ、Ｃａのア
ルカリ土類金属元素が、夫々０．１ｐｐｍ以下であり、
且つＴｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕの遷移金属元素及びＡｌ元
素が、夫々０．０１ｐｐｍ以下である高純度の石英ガラ
ス材で形成するとともに、該石英ガラス材組織中のＯＨ
基含有量を少なくとも３００ｐｐｍ以上に設定した点に
ある。これにより、１９０〜３５０ｎｍ域のエキシマレ
ーザ光を光源とした光リソグラフィ装置に使用されるレ
ーザ光学系の蛍光発生を低減させ、屈折率、透過率等の
光学特性の安定性を向上させることが出来る。尚、短波
長域で且つより高出力のレーザ光を用いる場合には前記
設定値を更に引き上げ、前記光学系を高純度の合成石英
ガラス材で形成するとともに、該ガラス材組織中のＯＨ
基含有量を７００ｐｐｍ以上に設定する事により、３５
０ｎｍ以下の高出力レーザ光学系として特に好適なもの
を提供し得る。
【００１５】この場合前記高純度石英ガラス材とは、金
属元素が原子吸光分析法に基づいて測定した場合に検出
限度以下、具体的には原子の種類にもよるが略 0.1〜0.
01ppm 以下であるもの、例えばＬｉ，Ｎａ，Ｋのアルカ
リ金属元素及びＭｇ、Ｃａのアルカリ土類金属が、夫々
０．１ｐｐｍ以下であり、且つＴｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｕ
の遷移金属元素及びＡｌ元素が、夫々０．０１ｐｐｍ以
下である高純度石英ガラス材をいう。
属元素が原子吸光分析法に基づいて測定した場合に検出
限度以下、具体的には原子の種類にもよるが略 0.1〜0.
01ppm 以下であるもの、例えばＬｉ，Ｎａ，Ｋのアルカ
リ金属元素及びＭｇ、Ｃａのアルカリ土類金属が、夫々
０．１ｐｐｍ以下であり、且つＴｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｕ
の遷移金属元素及びＡｌ元素が、夫々０．０１ｐｐｍ以
下である高純度石英ガラス材をいう。
【００１６】尚、前記合成石英の高純度化とOH基含有量
の制御は下記に示す方法により容易に調整する事が出来
る。即ち合成石英ガラスは、例えば四塩化ケイ素 (SiC
ｌ4) ガスを酸水素炎中で加水分解して合成する。そし
て特に高純度化については例えば、不純物濃度が所定値
以下の純度のよい四塩化ケイ素原料を蒸留処理すること
により前記原料中に残留している不純物を更に除去さ
せ、これをテフロンライニング付のステンレス製容器に
貯溜し、更にテフロンライニング付パイプを通して合成
バーナーに導入し、これを酸水素炎中で加水分解して合
成することにより、金属不純物元素が略0.1ppm以下の高
純度石英ガラス材を製造することが出来る。
の制御は下記に示す方法により容易に調整する事が出来
る。即ち合成石英ガラスは、例えば四塩化ケイ素 (SiC
ｌ4) ガスを酸水素炎中で加水分解して合成する。そし
て特に高純度化については例えば、不純物濃度が所定値
以下の純度のよい四塩化ケイ素原料を蒸留処理すること
により前記原料中に残留している不純物を更に除去さ
せ、これをテフロンライニング付のステンレス製容器に
貯溜し、更にテフロンライニング付パイプを通して合成
バーナーに導入し、これを酸水素炎中で加水分解して合
成することにより、金属不純物元素が略0.1ppm以下の高
純度石英ガラス材を製造することが出来る。
【００１７】そしてOH基含有量は、前記石英ガラス合成
時における、四塩化ケイ素ガスと酸素水素ガスとの混合
比を変化させることにより、OH基含有量を増減させるこ
とが出来る。尚、合成に使用するバーナーの形状によっ
てもOH基含有量を制御することが可能である。
時における、四塩化ケイ素ガスと酸素水素ガスとの混合
比を変化させることにより、OH基含有量を増減させるこ
とが出来る。尚、合成に使用するバーナーの形状によっ
てもOH基含有量を制御することが可能である。
【００１８】
【実施例】先ず本発明の効果を確認する為に、下記のよ
うな製造法でエキシマレーザ照射実験用試験片を夫々複
数個用意する。先ず、不純物濃度の低い原料四塩化ケイ
素を蒸留処理した後、これをテフロンライニング付のス
テンレス製容器に貯溜した高純度の四塩化ケイ素と、前
記蒸留処理を行わない普通純度の四塩化ケイ素とを用意
し、これらを夫々テフロンライニング付パイプを通して
合成バーナーに導入し、これを酸水素炎中で反応させる
際に、該四塩化ケイ素ガスと酸素水素ガスとの混合比を
変化させて、OH基の含有量の異なる石英ガラスインゴッ
トを複数種類製造する。そしてかかる石英ガラスインゴ
ットの不純物濃度を測定してみるに、普通純度の四塩化
ケイ素を用いたインゴットにおいては、Mgが 430ppb 、
Feが 100ppb 、Alが90ppb 、Cuが10ppb で、他はいずれ
も検出限界以下であった。次にかかるインゴットのOH基
の含有量を調べてみると概算300 、500 、700 、900 、
1100 ppm有していた。
うな製造法でエキシマレーザ照射実験用試験片を夫々複
数個用意する。先ず、不純物濃度の低い原料四塩化ケイ
素を蒸留処理した後、これをテフロンライニング付のス
テンレス製容器に貯溜した高純度の四塩化ケイ素と、前
記蒸留処理を行わない普通純度の四塩化ケイ素とを用意
し、これらを夫々テフロンライニング付パイプを通して
合成バーナーに導入し、これを酸水素炎中で反応させる
際に、該四塩化ケイ素ガスと酸素水素ガスとの混合比を
変化させて、OH基の含有量の異なる石英ガラスインゴッ
トを複数種類製造する。そしてかかる石英ガラスインゴ
ットの不純物濃度を測定してみるに、普通純度の四塩化
ケイ素を用いたインゴットにおいては、Mgが 430ppb 、
Feが 100ppb 、Alが90ppb 、Cuが10ppb で、他はいずれ
も検出限界以下であった。次にかかるインゴットのOH基
の含有量を調べてみると概算300 、500 、700 、900 、
1100 ppm有していた。
【００１９】一方高純度の四塩化ケイ素を用いたインゴ
ットにおいては、 Clの含有量は25ppm である点を除い
て他の不純物元素はいずれも検出限界以下であった。次
にかかるインゴットのOH基の含有量を調べてみると前記
と同様に概算300 、500 、700 、900 、1100ppm 有して
いた。更に、上記普通純度の四塩化ケイ素と高純度の四
塩化ケイ素を各々プラズマ発生装置に導入し、プラズマ
雰囲気で石英ガラスに変化させ、インゴットを合成し
た。このプラズマ法で合成した石英ガラスインゴットの
OH基含有量は、5ppm以下であった。
ットにおいては、 Clの含有量は25ppm である点を除い
て他の不純物元素はいずれも検出限界以下であった。次
にかかるインゴットのOH基の含有量を調べてみると前記
と同様に概算300 、500 、700 、900 、1100ppm 有して
いた。更に、上記普通純度の四塩化ケイ素と高純度の四
塩化ケイ素を各々プラズマ発生装置に導入し、プラズマ
雰囲気で石英ガラスに変化させ、インゴットを合成し
た。このプラズマ法で合成した石英ガラスインゴットの
OH基含有量は、5ppm以下であった。
【００２０】このようにして形成した各種合成石英ガラ
スインゴットを30×20×10mmの寸法に切断し且つ両面鏡
面仕上げを行ってエキシマレーザ照射実験用試験片を夫
々 9個作成する。次にこれらの各 9個の試験片に対し
て、248nm (KrF) の波長域を有するレーザ光についてパ
ルス当りエネルギー密度 200,400,600 (mJ／ cm2・puls
e ) 、及び照射パルス数 1×104,1×105, 1×106 (puls
e ) の組合わせから成る照射条件にて照射を行った。前
記実験は、前記したように実験が長時間化するために、
エキシマレーザを用いたリソグラフィ装置の代用特性
にて エネルギー密度を大きくする代りに照射パルス数
を少なくして前記効果を確認している。
スインゴットを30×20×10mmの寸法に切断し且つ両面鏡
面仕上げを行ってエキシマレーザ照射実験用試験片を夫
々 9個作成する。次にこれらの各 9個の試験片に対し
て、248nm (KrF) の波長域を有するレーザ光についてパ
ルス当りエネルギー密度 200,400,600 (mJ／ cm2・puls
e ) 、及び照射パルス数 1×104,1×105, 1×106 (puls
e ) の組合わせから成る照射条件にて照射を行った。前
記実験は、前記したように実験が長時間化するために、
エキシマレーザを用いたリソグラフィ装置の代用特性
にて エネルギー密度を大きくする代りに照射パルス数
を少なくして前記効果を確認している。
【００２１】そして前記照射終了後の各試験片について
干渉計にて屈折率分布変化、透過率計にてソーラリゼー
ション、蛍光測定器にて蛍光強度測定、及び目視にてク
ラックの有無の判定を行った。その結果を図２に示す実
験結果一覧表に示す。
干渉計にて屈折率分布変化、透過率計にてソーラリゼー
ション、蛍光測定器にて蛍光強度測定、及び目視にてク
ラックの有無の判定を行った。その結果を図２に示す実
験結果一覧表に示す。
【００２２】この結果、蛍光特性、透過率、屈折率変化
等については普通純度の試験片と高純度の試験片とで
は、明らかに有為差がみられ、その主要原因が石英ガラ
スに含まれる不純物元素である事が確認出来たが、これ
のみならず、前記不純物元素の高純度化に加えてOH基含
有量にも依存する事が知見出来た。（実験例1)〜6)、7)
〜12) 参照） 更に不純物濃度が普通純度の試験片では、OH基含有量を
多くする程透過率、屈折率等の安定性が向上する事は理
解出来るが、OH基含有量が1100ppm の場合でも尚蛍光特
性が強く実用上問題がある。（実験例1)〜6)参照） 次に高純度の試験片同士を比較すると、OH基含有量が5p
pmでは蛍光強度、透過率低下、屈折率変化、クラックの
発生がいずれも問題があるが、OH基含有量が300 ppm で
あれば、透過率と屈折率が実用化に耐える程度に安定
し、且つ蛍光強度とクラックの発生を低減させる事が出
来る。（実験例8)参照） 更に前記実験例10) より理解される如く、OH基含有量が
少なくとも 700ppm 以上に設定する事により、レーザ光
学系の蛍光特性、透過率、屈折率等を更に改善するとと
もに、クラックの発生を低減させる事が出来、これによ
り短波長域で且つ高出力のレーザ光を光源とするリソグ
ラフィ装置の光学系として好適な光学系の提供が可能と
なる。
等については普通純度の試験片と高純度の試験片とで
は、明らかに有為差がみられ、その主要原因が石英ガラ
スに含まれる不純物元素である事が確認出来たが、これ
のみならず、前記不純物元素の高純度化に加えてOH基含
有量にも依存する事が知見出来た。（実験例1)〜6)、7)
〜12) 参照） 更に不純物濃度が普通純度の試験片では、OH基含有量を
多くする程透過率、屈折率等の安定性が向上する事は理
解出来るが、OH基含有量が1100ppm の場合でも尚蛍光特
性が強く実用上問題がある。（実験例1)〜6)参照） 次に高純度の試験片同士を比較すると、OH基含有量が5p
pmでは蛍光強度、透過率低下、屈折率変化、クラックの
発生がいずれも問題があるが、OH基含有量が300 ppm で
あれば、透過率と屈折率が実用化に耐える程度に安定
し、且つ蛍光強度とクラックの発生を低減させる事が出
来る。（実験例8)参照） 更に前記実験例10) より理解される如く、OH基含有量が
少なくとも 700ppm 以上に設定する事により、レーザ光
学系の蛍光特性、透過率、屈折率等を更に改善するとと
もに、クラックの発生を低減させる事が出来、これによ
り短波長域で且つ高出力のレーザ光を光源とするリソグ
ラフィ装置の光学系として好適な光学系の提供が可能と
なる。
【００２３】
【効果】以上記載の如く本発明によれば、リソグラフィ
ー装置の光学系を石英ガラスの高純度化とともにOH基と
いう別異の要素を加味して形成することにより、前記光
学系の光学特性や耐クラック性等の向上を図るととも
に、長時間にわたる屈折率、透過率等の安定性を確保
し、リソグラフィー装置として極めて好適に初期品質を
維持できる装置を提供できる。
ー装置の光学系を石英ガラスの高純度化とともにOH基と
いう別異の要素を加味して形成することにより、前記光
学系の光学特性や耐クラック性等の向上を図るととも
に、長時間にわたる屈折率、透過率等の安定性を確保
し、リソグラフィー装置として極めて好適に初期品質を
維持できる装置を提供できる。
【図１】本発明を説明するための従来技術としてのエキ
シマレーザステッパ装置の概略図。
シマレーザステッパ装置の概略図。
【図２】試験片について屈折率分布変化、ソーラリゼー
ション、蛍光強度、クラックの有無の判定結果を示す実
験結果一覧表である。
ション、蛍光強度、クラックの有無の判定結果を示す実
験結果一覧表である。
１ ＫｒＦレーザ共振器 ２ ＫｒＦレーザ光 ４ レチクル ２０ パターン像 ３７ 対物レンズ ５ ウエーハ ５１ フォトレジスト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須釜 明彦 福島県郡山市田村町金屋字川久保88 信 越石英株式会社 石英技術研究所内 (72)発明者 剣持 克彦 福島県郡山市田村町金屋字川久保88 信 越石英株式会社 石英技術研究所内 (56)参考文献 ＰＨＩＬＯＳＯＰＨＩＣＡＬ ＭＡＧ ＡＺＩＮＥ Ｂ，1984，ＶＯＬ．49，Ｎ Ｏ．４，Ｐ．357−362
Claims (1)
- 【請求項１】 光源として１９０〜３５０ｎｍ域のエキ
シマレーザ光と該レーザ光をウエーハ上に導く光学系と
を用いて、ウエーハ上に集積回路パターンを描画する光
リソグラフィ装置において、 該光リソグラフィ装置の光学系の少なくとも一部をＬ
ｉ、Ｎａ、Ｋのアルカリ金属元素及びＭｇ、Ｃａのアル
カリ土類金属元素が、夫々０．１ｐｐｍ以下であり、且
つＴｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕの遷移金属元素及びＡｌ元素
が、夫々０．０１ｐｐｍ以下である高純度の石英ガラス
材で形成するとともに、該石英ガラス材組織中のＯＨ基
含有量を少なくとも３００ｐｐｍ以上に設定した事を特
徴とする光リソグラフィ装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5323264A JP2558217B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 光リソグラフィ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5323264A JP2558217B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 光リソグラフィ装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32388287A Division JPH01167258A (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | レーザ光学系素体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0778791A JPH0778791A (ja) | 1995-03-20 |
| JP2558217B2 true JP2558217B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=18152852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5323264A Expired - Lifetime JP2558217B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 光リソグラフィ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2558217B2 (ja) |
-
1993
- 1993-11-29 JP JP5323264A patent/JP2558217B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＰＨＩＬＯＳＯＰＨＩＣＡＬ ＭＡＧＡＺＩＮＥ Ｂ，１９８４，ＶＯＬ．４９，ＮＯ．４，Ｐ．３５７−３６２ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0778791A (ja) | 1995-03-20 |
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Legal Events
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