JP2634037B2 - 投影露光装置 - Google Patents
投影露光装置Info
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- JP2634037B2 JP2634037B2 JP8052997A JP5299796A JP2634037B2 JP 2634037 B2 JP2634037 B2 JP 2634037B2 JP 8052997 A JP8052997 A JP 8052997A JP 5299796 A JP5299796 A JP 5299796A JP 2634037 B2 JP2634037 B2 JP 2634037B2
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- light
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- projection exposure
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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
- 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
- G03F7/7025—Size or form of projection system aperture, e.g. aperture stops, diaphragms or pupil obscuration; Control thereof
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路等の製
造に要する微細レジストパターンを形成する投影露光装
置に関するものである。
造に要する微細レジストパターンを形成する投影露光装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５に従来の投影露光装置を示す。図５
において、１はランプ、２は楕円反射鏡、３は楕円反射
鏡２の第２焦点、４はインプットレンズ、５はオプチカ
ルインテグレータ、６はアウトプットレンズ、７はコリ
メーションレンズ、８はレチクル、９は均一絞りとして
の開口絞り、１０はフィルタ、１１，１２はコールドミ
ラー、１３はランプハウス、１４はレンズまたはミラー
あるいはその組み合わせによりレチクル８上のパターン
の像をウエハ上に投影する投影光学系、１５はウエハ、
１６は開口絞りである。
において、１はランプ、２は楕円反射鏡、３は楕円反射
鏡２の第２焦点、４はインプットレンズ、５はオプチカ
ルインテグレータ、６はアウトプットレンズ、７はコリ
メーションレンズ、８はレチクル、９は均一絞りとして
の開口絞り、１０はフィルタ、１１，１２はコールドミ
ラー、１３はランプハウス、１４はレンズまたはミラー
あるいはその組み合わせによりレチクル８上のパターン
の像をウエハ上に投影する投影光学系、１５はウエハ、
１６は開口絞りである。
【０００３】従来、この種の投影露光装置の多くは光源
のランプ１として水銀灯を使用し、ｇ線４３６ｎｍ，ｈ
線４０５ｎｍ，ｉ線３６５ｎｍ等の輝線またはこれらの
波長近辺の連続スペクトルを取り出して用いている。こ
のため光源のランプ１は高い輝度が必要であるとともに
集光効率や照射均一性を考えると点光源に近い方が良
い。しかし、実際にはそのような理想的な光源は存在し
ないため、有限の大きさでしかも強度に分布を持つラン
プ１を使用せざるを得ず、そのようなランプ１から発せ
られる光をいかに高効率で、かつ、照射均一性の良い光
に変換するかが問題となる。
のランプ１として水銀灯を使用し、ｇ線４３６ｎｍ，ｈ
線４０５ｎｍ，ｉ線３６５ｎｍ等の輝線またはこれらの
波長近辺の連続スペクトルを取り出して用いている。こ
のため光源のランプ１は高い輝度が必要であるとともに
集光効率や照射均一性を考えると点光源に近い方が良
い。しかし、実際にはそのような理想的な光源は存在し
ないため、有限の大きさでしかも強度に分布を持つラン
プ１を使用せざるを得ず、そのようなランプ１から発せ
られる光をいかに高効率で、かつ、照射均一性の良い光
に変換するかが問題となる。
【０００４】図５に示した装置は従来の代表的な集光方
法を用いた構成の装置であり、楕円反射鏡２の第１焦点
にランプ１を置き、楕円反射鏡２の第２焦点３付近に一
旦光束を集める。そして、第２焦点３とほぼ焦点位置を
共有するインプットレンズ４により光束をほぼ平行光束
に直し、オプチカルインテグレータ５に入れる。オプチ
カルインテグレータ５は多数の棒状レンズを束ねたもの
で、はえの目レンズとも称される。このオプチカルイン
テグレータ５を通すことが照射均一性を高める主因とな
っており、インプットレンズ４はオプチカルインテグレ
ータ５を通る光線のケラれを少なくして集光効率を高め
る役目をなす。このオプチカルインテグレータ５を出た
光は、アウトプットレンズ６およびコリメーションレン
ズ７によって、オプチカルインテグレータ５の各小レン
ズから出た光束がレチクル８上に重畳して当たるよう集
光せられる。オプチカルインテグレータ５に入射せらる
る光線は場所による強度分布を有するが、オプチカルイ
ンテグレータ５の各小レンズから出る光がほぼ等しく重
畳せらるる結果、レチクル８上では照射強度がほぼ均一
となる。当然のことながらオプチカルインテグレータ５
に入射する光の強度分布が均一に近ければ、出射光を重
畳させたレチクル８の照度分布はより均一になる。オプ
チカルインテグレータ５の出射側には開口絞り９がおか
れ、オプチカルインテグレータ５の出射側寸法を決めて
いる。
法を用いた構成の装置であり、楕円反射鏡２の第１焦点
にランプ１を置き、楕円反射鏡２の第２焦点３付近に一
旦光束を集める。そして、第２焦点３とほぼ焦点位置を
共有するインプットレンズ４により光束をほぼ平行光束
に直し、オプチカルインテグレータ５に入れる。オプチ
カルインテグレータ５は多数の棒状レンズを束ねたもの
で、はえの目レンズとも称される。このオプチカルイン
テグレータ５を通すことが照射均一性を高める主因とな
っており、インプットレンズ４はオプチカルインテグレ
ータ５を通る光線のケラれを少なくして集光効率を高め
る役目をなす。このオプチカルインテグレータ５を出た
光は、アウトプットレンズ６およびコリメーションレン
ズ７によって、オプチカルインテグレータ５の各小レン
ズから出た光束がレチクル８上に重畳して当たるよう集
光せられる。オプチカルインテグレータ５に入射せらる
る光線は場所による強度分布を有するが、オプチカルイ
ンテグレータ５の各小レンズから出る光がほぼ等しく重
畳せらるる結果、レチクル８上では照射強度がほぼ均一
となる。当然のことながらオプチカルインテグレータ５
に入射する光の強度分布が均一に近ければ、出射光を重
畳させたレチクル８の照度分布はより均一になる。オプ
チカルインテグレータ５の出射側には開口絞り９がおか
れ、オプチカルインテグレータ５の出射側寸法を決めて
いる。
【０００５】ランプ１として水銀灯を用いて楕円反射鏡
２で集光する場合、水銀灯の構造が図２に示すように縦
長であり両端が電極となっているため、ランプ１の軸方
向の光線を取り出すことができない。そのため、図５に
示すように、インプットレンズ４として凸レンズを使用
したのみではオプチカルインテグレータ５の中心部に入
る光の強度分布が落ちる場合がある。そこで、インプッ
トレンズ４とオプチカルインテグレータ５との間に両凸
又は片凸片凹の円錐レンズを挿入し、オプチカルインテ
グレータ５に入る光の強度分布をより一様にする場合も
ある。
２で集光する場合、水銀灯の構造が図２に示すように縦
長であり両端が電極となっているため、ランプ１の軸方
向の光線を取り出すことができない。そのため、図５に
示すように、インプットレンズ４として凸レンズを使用
したのみではオプチカルインテグレータ５の中心部に入
る光の強度分布が落ちる場合がある。そこで、インプッ
トレンズ４とオプチカルインテグレータ５との間に両凸
又は片凸片凹の円錐レンズを挿入し、オプチカルインテ
グレータ５に入る光の強度分布をより一様にする場合も
ある。
【０００６】フィルタ１０は、光学系が収差補正されて
いる波長の光だけを通すためのものであり、コールドミ
ラー１１，１２は光路を曲げて装置の高さを低くすると
ともに、長波長光熱線を透過させてランプハウス１３の
冷却可能部分に吸収させる役目を担う。レチクル８を照
射した光は投影光学系１４を通り、レチクル８上の微細
パターンの像がウエハ１５上のレジストに投影露光転写
される。投影光学系１４の中には開口数を決定する絞り
１６が存在する。
いる波長の光だけを通すためのものであり、コールドミ
ラー１１，１２は光路を曲げて装置の高さを低くすると
ともに、長波長光熱線を透過させてランプハウス１３の
冷却可能部分に吸収させる役目を担う。レチクル８を照
射した光は投影光学系１４を通り、レチクル８上の微細
パターンの像がウエハ１５上のレジストに投影露光転写
される。投影光学系１４の中には開口数を決定する絞り
１６が存在する。
【０００７】従来の投影露光装置の構成は図５に示した
以外にも多数あるが、模式的には図６のごとく、光源１
７、第１集光光学系１８、均一化光学系１９、第２集光
光学系２０、レチクル８、投影光学系１４、ウエハ１５
の順に配列されている。第１集光光学系１８は図５の例
で楕円反射鏡２およびインプットレンズ４に相当する部
分であり、楕円鏡のほか球面鏡、平面鏡、レンズ等を適
当に配置し、光源から出る光束をできるだけ効率よく均
一化光学系１９に入れる役目を持つ。また、均一化光学
系１９は図２のオプチカルインテグレータ５に相当する
部分であり、その他として光ファイバや多面体プリズム
等が使用されることもある。
以外にも多数あるが、模式的には図６のごとく、光源１
７、第１集光光学系１８、均一化光学系１９、第２集光
光学系２０、レチクル８、投影光学系１４、ウエハ１５
の順に配列されている。第１集光光学系１８は図５の例
で楕円反射鏡２およびインプットレンズ４に相当する部
分であり、楕円鏡のほか球面鏡、平面鏡、レンズ等を適
当に配置し、光源から出る光束をできるだけ効率よく均
一化光学系１９に入れる役目を持つ。また、均一化光学
系１９は図２のオプチカルインテグレータ５に相当する
部分であり、その他として光ファイバや多面体プリズム
等が使用されることもある。
【０００８】第２集光光学系２０は図５のアウトプット
レンズ６およびコリメーションレンズ７とに相当する部
分であり、均一化光学系１９の出射光を重畳させ、ま
た、像面テレセントリック性を確保する。この他、光束
が光軸平行に近い個所に図５のフィルタ１０に相当する
フィルタが挿入され、また、コールドミラー１１，１２
に相当する反射鏡も、場所は一義的でないが、挿入され
る。
レンズ６およびコリメーションレンズ７とに相当する部
分であり、均一化光学系１９の出射光を重畳させ、ま
た、像面テレセントリック性を確保する。この他、光束
が光軸平行に近い個所に図５のフィルタ１０に相当する
フィルタが挿入され、また、コールドミラー１１，１２
に相当する反射鏡も、場所は一義的でないが、挿入され
る。
【０００９】このように構成された装置においてレチク
ル８から光が来る側を見た場合、光の性質は、第２集光
光学系２０を通して均一化光学系１９から出てくる光の
性質となり、均一化光学系１９の出射側が見掛け上の光
源に見える。このため、上記のような構成の場合、一般
に均一化光学系１９の出射側２４を２次光源と称してい
る。
ル８から光が来る側を見た場合、光の性質は、第２集光
光学系２０を通して均一化光学系１９から出てくる光の
性質となり、均一化光学系１９の出射側が見掛け上の光
源に見える。このため、上記のような構成の場合、一般
に均一化光学系１９の出射側２４を２次光源と称してい
る。
【００１０】レチクル８がウエバ１５上に投影せらるる
時、投影露光パターンの形成特性、すなわち、解像度や
焦点深度等は、投影光学系１４の開口数およびレチクル
８を照射する光の性状、すなわち、２次光源２４の性状
によって決まる。図７は図６に示した投影露光装置にお
けるレチクル照明光線、結像光線に関する説明図であ
る。
時、投影露光パターンの形成特性、すなわち、解像度や
焦点深度等は、投影光学系１４の開口数およびレチクル
８を照射する光の性状、すなわち、２次光源２４の性状
によって決まる。図７は図６に示した投影露光装置にお
けるレチクル照明光線、結像光線に関する説明図であ
る。
【００１１】図７において、投影光学系１４は通常内部
に開口絞り１６を有しており、レチクル８を通った光が
通過し得る角度θａを規制するとともにウエハ１５上に
落射する光線の角度θを決めている。一般に投影光学系
の開口数ＮＡと称しているのは、ＮＡ＝ｓｉｎθで定義
される角度であり、投影倍率を１／ｍとすると、ｓｉｎ
θａ＝ｓｉｎθ／ｍの関係にある。またこの種の装置に
おいては、「像面テレセントリック」、すなわち、像面
に落ちる主光線が画像に垂直に構成されるのが普通であ
り、この「像面テレセントリック」の条件を満たすた
め、図６の均一化光学系１９の出射面、すなわち、２次
光源２４の光源面の実像が開口絞り１６の位置に結像せ
らるる。このような条件下でレチクル８から第２集光光
学系を通して２次光源面を見た時の張る角をレチクル８
に入射する光の範囲としてとらえ半角をφとし照明光の
コヒーレンシイσをσ＝ｓｉｎφ／ｓｉｎθａで定義し
た場合、パターン形成特性はＮＡとσで決定せらるるも
のと従来考えていた。次にＮＡおよびσとパターン形成
特性との関連について詳細に説明する。ＮＡが大きい程
解像度は上がるが、焦点深度が浅くなり、また、投影光
学系１４の収差のため広露光領域の確保が難しくなる。
ある程度の露光領域と焦点深度（例えば１０ｍｍ角、±
１μｍ）がないと実際のＬＳＩ製造等の用途に使えない
ため、従来の装置ではＮＡ＝０．３５程度が限界となっ
ている。一方、σ値は主としてパターン断面形状、焦点
深度に関係し、断面形状と相関を持って解像度に関与す
る。σ値が小さくなるとパターンの淵が強調されるた
め、断面形状は側壁が垂直に近づいて良好なパターン形
状となるが、細かいパターンでの解像性が悪くなり解像
し得る焦点範囲が狭くなる。逆にσ値が大きいと細かい
パターンでの解像性、解像し得る焦点範囲が若干良くな
るが、パターン断面の側壁傾斜がゆるく、厚いレジスト
の場合、断面形状は台形ないし三角形となる。このため
従来の投影露光装置では、比較的バランスのとれたσ値
として、σ＝０．５〜０．７に固定設定されており、実
験的にσ＝０．３等の条件が試みられているにすぎな
い。σ値を設定するには２次光源２４の光源面の大きさ
を決めれば良いため、一般に２次光源２４の光源面の直
後にσ値設定用の円形開口絞り９を置いている。
に開口絞り１６を有しており、レチクル８を通った光が
通過し得る角度θａを規制するとともにウエハ１５上に
落射する光線の角度θを決めている。一般に投影光学系
の開口数ＮＡと称しているのは、ＮＡ＝ｓｉｎθで定義
される角度であり、投影倍率を１／ｍとすると、ｓｉｎ
θａ＝ｓｉｎθ／ｍの関係にある。またこの種の装置に
おいては、「像面テレセントリック」、すなわち、像面
に落ちる主光線が画像に垂直に構成されるのが普通であ
り、この「像面テレセントリック」の条件を満たすた
め、図６の均一化光学系１９の出射面、すなわち、２次
光源２４の光源面の実像が開口絞り１６の位置に結像せ
らるる。このような条件下でレチクル８から第２集光光
学系を通して２次光源面を見た時の張る角をレチクル８
に入射する光の範囲としてとらえ半角をφとし照明光の
コヒーレンシイσをσ＝ｓｉｎφ／ｓｉｎθａで定義し
た場合、パターン形成特性はＮＡとσで決定せらるるも
のと従来考えていた。次にＮＡおよびσとパターン形成
特性との関連について詳細に説明する。ＮＡが大きい程
解像度は上がるが、焦点深度が浅くなり、また、投影光
学系１４の収差のため広露光領域の確保が難しくなる。
ある程度の露光領域と焦点深度（例えば１０ｍｍ角、±
１μｍ）がないと実際のＬＳＩ製造等の用途に使えない
ため、従来の装置ではＮＡ＝０．３５程度が限界となっ
ている。一方、σ値は主としてパターン断面形状、焦点
深度に関係し、断面形状と相関を持って解像度に関与す
る。σ値が小さくなるとパターンの淵が強調されるた
め、断面形状は側壁が垂直に近づいて良好なパターン形
状となるが、細かいパターンでの解像性が悪くなり解像
し得る焦点範囲が狭くなる。逆にσ値が大きいと細かい
パターンでの解像性、解像し得る焦点範囲が若干良くな
るが、パターン断面の側壁傾斜がゆるく、厚いレジスト
の場合、断面形状は台形ないし三角形となる。このため
従来の投影露光装置では、比較的バランスのとれたσ値
として、σ＝０．５〜０．７に固定設定されており、実
験的にσ＝０．３等の条件が試みられているにすぎな
い。σ値を設定するには２次光源２４の光源面の大きさ
を決めれば良いため、一般に２次光源２４の光源面の直
後にσ値設定用の円形開口絞り９を置いている。
【００１２】
【発明が解決しようとする問題点】このような従来の装
置においては、レチクル８を照射する光の性質を制御す
るのがコヒーレンシイσ値だけであるため、焦点深度、
領域内均一性、線幅制御性等各種条件を満たしつつ微細
パターンを形成しようとすると、ＮＡとσとによって決
まる限界があった。したがって、投影光学系１４の開口
数ＮＡと２次光源２４の大きさが決まると、パターン形
成特性が自動的に決り、さらに解像性能を高めることは
できなかった。
置においては、レチクル８を照射する光の性質を制御す
るのがコヒーレンシイσ値だけであるため、焦点深度、
領域内均一性、線幅制御性等各種条件を満たしつつ微細
パターンを形成しようとすると、ＮＡとσとによって決
まる限界があった。したがって、投影光学系１４の開口
数ＮＡと２次光源２４の大きさが決まると、パターン形
成特性が自動的に決り、さらに解像性能を高めることは
できなかった。
【００１３】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、投影光学系の開口
数とレチクル照射用２次光源の大きさを固定した後のパ
ターン解像性能をさらに向上させる投影露光装置を提供
することにある。
のであり、その目的とするところは、投影光学系の開口
数とレチクル照射用２次光源の大きさを固定した後のパ
ターン解像性能をさらに向上させる投影露光装置を提供
することにある。
【００１４】
【問題点を解決するための手段】このような目的を達成
するために本発明は、従来装置が用いていた２次光源の
大きさを決める円形絞りの代わりに、円輪状透過部を有
する形状等中央部に対して周辺部の透過率が高くなるよ
うにした特殊絞り等の光学部材を設けたものである。
するために本発明は、従来装置が用いていた２次光源の
大きさを決める円形絞りの代わりに、円輪状透過部を有
する形状等中央部に対して周辺部の透過率が高くなるよ
うにした特殊絞り等の光学部材を設けたものである。
【００１５】
【作用】本発明においては、レジストが薄い場合、解像
度向上のために２次光源の中心部の光を用いず２次光源
の周辺部の光のみによって露光する。
度向上のために２次光源の中心部の光を用いず２次光源
の周辺部の光のみによって露光する。
【００１６】
【実施例】本発明に係わる投影露光装置に適用される特
殊絞りとしての２次光源制御用絞りの各実施例を図１〜
図４に示す。図１に示す絞りは円輪状に通過域を有する
絞りであり、照射光の透過率が高い石英、フッ化カルシ
ウム、フッ化リチウム等の基板にクロム等の遮光体を蒸
着することによって作製することができる。また図２
（ａ）に示す絞りは透過率に分布を有する絞りである。
この透過率の分布は、図２（ｂ）に示すように、周辺に
近づく程透過率が高く中心に近づくと低透過率あるいは
完全遮光となる絞りである。この絞りは、図１に示す絞
り同様に、透過基板に遮光体を径方向に厚さ分布を持た
せて付着させることにより作製することができる。なお
図２（ｂ）に示す曲線は、円の周辺に近づく程透過率が
高くなる曲線であれば何でもよい。図３に示す絞りは周
辺部のみに数個又はそれ以上の多数個の小開口を有する
絞りであり、金属板等に穴をあけることにより作製でき
る。また、図４に示す絞りは図１に示した絞りに近いも
のを簡便に金属板等をくりぬいて作製するため、円輪開
口部の一部につなぎの部分を入れたものである。
殊絞りとしての２次光源制御用絞りの各実施例を図１〜
図４に示す。図１に示す絞りは円輪状に通過域を有する
絞りであり、照射光の透過率が高い石英、フッ化カルシ
ウム、フッ化リチウム等の基板にクロム等の遮光体を蒸
着することによって作製することができる。また図２
（ａ）に示す絞りは透過率に分布を有する絞りである。
この透過率の分布は、図２（ｂ）に示すように、周辺に
近づく程透過率が高く中心に近づくと低透過率あるいは
完全遮光となる絞りである。この絞りは、図１に示す絞
り同様に、透過基板に遮光体を径方向に厚さ分布を持た
せて付着させることにより作製することができる。なお
図２（ｂ）に示す曲線は、円の周辺に近づく程透過率が
高くなる曲線であれば何でもよい。図３に示す絞りは周
辺部のみに数個又はそれ以上の多数個の小開口を有する
絞りであり、金属板等に穴をあけることにより作製でき
る。また、図４に示す絞りは図１に示した絞りに近いも
のを簡便に金属板等をくりぬいて作製するため、円輪開
口部の一部につなぎの部分を入れたものである。
【００１７】本発明の構成は、図５または図６に示した
従来装置の構成と同じでσ＝０．５〜０．７でよく、開
口絞り９の代わりに図１〜図４に示した絞りを装着すれ
ばよい。開口絞り９の大きさを変えた場合、開口が小さ
い程、すなわち、σ値が小さい程得られるパターンの側
壁は垂直に近くなる。一方、細かいパターンでの解像性
を調べると、逆に、σ値が大きい程細かいパターン迄隣
接したパターンどうしが分かれて転写される。かかる２
つの傾向、すなわち、σ値が小さい程断面形状が良くな
る一方、σ値が大きい程細かいパターン迄解像できると
いう傾向からレジストの種類、膜厚を決めると、使用に
耐える範囲の断面形状で最も細かいパターン迄ぬけるσ
値の適値が存在する。そして、多層レジスト等の使用を
考え露光すべきレジスト層を薄くする場合には、パター
ンの断面形状の差異はさほど顕著にならず解像性のみが
問題となるので、上記のσ値の適値はσが大きい方に移
行する。
従来装置の構成と同じでσ＝０．５〜０．７でよく、開
口絞り９の代わりに図１〜図４に示した絞りを装着すれ
ばよい。開口絞り９の大きさを変えた場合、開口が小さ
い程、すなわち、σ値が小さい程得られるパターンの側
壁は垂直に近くなる。一方、細かいパターンでの解像性
を調べると、逆に、σ値が大きい程細かいパターン迄隣
接したパターンどうしが分かれて転写される。かかる２
つの傾向、すなわち、σ値が小さい程断面形状が良くな
る一方、σ値が大きい程細かいパターン迄解像できると
いう傾向からレジストの種類、膜厚を決めると、使用に
耐える範囲の断面形状で最も細かいパターン迄ぬけるσ
値の適値が存在する。そして、多層レジスト等の使用を
考え露光すべきレジスト層を薄くする場合には、パター
ンの断面形状の差異はさほど顕著にならず解像性のみが
問題となるので、上記のσ値の適値はσが大きい方に移
行する。
【００１８】照明光とパターン解像性との間に上記のご
とき関係があるから、薄いレジスト層の場合には、２次
光源の外側迄使う程細かいパターン迄解像する。したが
って、さらに一歩進めて、細かいパターン迄解像するた
めに必要な２次光源の周辺部の光だけを用いれば、一層
の高解像度化がはかれる。図１〜図４に示した絞りを用
いた本発明に係わる投影露光装置では、２次光源の中心
部の光を用いず２次光源の周辺の光のみによって露光す
ることができるので、レジストを薄くすれば、従来の装
置ではとうてい得られなかった微細寸法のパターンを得
ることができる。例えば、波長３６５ｎｍのｉ線を用
い、投影倍率１／１０、投影光学系１４の開口数０．３
５、レジストＯＦＰＲ８００、０．５μｍ厚でパターン
形成を行なうと、従来の円形開口絞りでσ＝０．５とし
た装置条件では、線幅０．５μｍ、ピッチ１μｍのライ
ンアンドスペースまでしか解像し得ないが、図１に示し
た円輪状開口絞りを使用した本発明のの投影露光装置の
一実施例によれば、線幅０．４μｍ、ピッチ０．８μｍ
のラインアンドスペースまで解像し得ることが確認され
ている。円輪状開口絞りにおいてはできるだけ外側の光
線だけを使うようにする程高解像性となるので、円輪開
口絞りの外形、内径により効果はおのおの異なってくる
が、いずれの場合も単純な円形開口に比較すると高解像
となる。また、図２〜図４に示した絞りを用いてもそれ
ぞれ透過光の分布に応じた効果を生じ、これら以外の形
状でも外側で高透過性を有する形状ならば何でもよい。
とき関係があるから、薄いレジスト層の場合には、２次
光源の外側迄使う程細かいパターン迄解像する。したが
って、さらに一歩進めて、細かいパターン迄解像するた
めに必要な２次光源の周辺部の光だけを用いれば、一層
の高解像度化がはかれる。図１〜図４に示した絞りを用
いた本発明に係わる投影露光装置では、２次光源の中心
部の光を用いず２次光源の周辺の光のみによって露光す
ることができるので、レジストを薄くすれば、従来の装
置ではとうてい得られなかった微細寸法のパターンを得
ることができる。例えば、波長３６５ｎｍのｉ線を用
い、投影倍率１／１０、投影光学系１４の開口数０．３
５、レジストＯＦＰＲ８００、０．５μｍ厚でパターン
形成を行なうと、従来の円形開口絞りでσ＝０．５とし
た装置条件では、線幅０．５μｍ、ピッチ１μｍのライ
ンアンドスペースまでしか解像し得ないが、図１に示し
た円輪状開口絞りを使用した本発明のの投影露光装置の
一実施例によれば、線幅０．４μｍ、ピッチ０．８μｍ
のラインアンドスペースまで解像し得ることが確認され
ている。円輪状開口絞りにおいてはできるだけ外側の光
線だけを使うようにする程高解像性となるので、円輪開
口絞りの外形、内径により効果はおのおの異なってくる
が、いずれの場合も単純な円形開口に比較すると高解像
となる。また、図２〜図４に示した絞りを用いてもそれ
ぞれ透過光の分布に応じた効果を生じ、これら以外の形
状でも外側で高透過性を有する形状ならば何でもよい。
【００１９】さらに本発明によれば、解像性が上がると
ともに焦点深度が深くなることが確認されている。例え
ば、上記レジストパターンの場合、０．４μｍラインア
ンドスペースで±０．５μｍ以上、０．５μｍラインア
ンドスペースで±１μｍ以上の焦点深度となる。従来は
０．５μｍラインアンドスペースでも±０．５μｍ程度
であり、かなりの改善がはかれる。
ともに焦点深度が深くなることが確認されている。例え
ば、上記レジストパターンの場合、０．４μｍラインア
ンドスペースで±０．５μｍ以上、０．５μｍラインア
ンドスペースで±１μｍ以上の焦点深度となる。従来は
０．５μｍラインアンドスペースでも±０．５μｍ程度
であり、かなりの改善がはかれる。
【００２０】このような特殊絞りを装置に固定設置する
ことも可能であるが、前述のようにレジスト膜厚が厚い
場合には、２次光源の中心部付近を使用した方が有利に
なることもあるので、従来の円形開口絞り等の均一絞り
と特殊絞りを交換可能としておけばより便利である。ま
た、装置を図５のごとく構成し、オプチカルインテグレ
ータ５の前に円錐レンズを着脱可能とし、オプチカルイ
ンテグレータ５に入る光の分布を円錐レンズの着脱によ
り周辺円輪状と中央集中型とに切換え可能とし、従来の
円形絞り等の均一絞り使用時と特殊絞り使用時とで使い
分けられるようにすれば、光線の使用効率を落とさずに
使い分けができる。さらにインプットレンズ４を交換で
きるようにして焦点距離、設置位置を変え、オプチカル
インテグレータ５に入る光束の大きさを変えられるよう
にしても集光効率を改善できる。図６に基づき一般的に
言うと、特殊絞り使用時に特殊絞りの透過部分形状に類
似した形状の光束に第１集光光学系１８により集光し、
この光束を均一化光学系１９に入れるようにすれば、本
発明はより有効である。
ことも可能であるが、前述のようにレジスト膜厚が厚い
場合には、２次光源の中心部付近を使用した方が有利に
なることもあるので、従来の円形開口絞り等の均一絞り
と特殊絞りを交換可能としておけばより便利である。ま
た、装置を図５のごとく構成し、オプチカルインテグレ
ータ５の前に円錐レンズを着脱可能とし、オプチカルイ
ンテグレータ５に入る光の分布を円錐レンズの着脱によ
り周辺円輪状と中央集中型とに切換え可能とし、従来の
円形絞り等の均一絞り使用時と特殊絞り使用時とで使い
分けられるようにすれば、光線の使用効率を落とさずに
使い分けができる。さらにインプットレンズ４を交換で
きるようにして焦点距離、設置位置を変え、オプチカル
インテグレータ５に入る光束の大きさを変えられるよう
にしても集光効率を改善できる。図６に基づき一般的に
言うと、特殊絞り使用時に特殊絞りの透過部分形状に類
似した形状の光束に第１集光光学系１８により集光し、
この光束を均一化光学系１９に入れるようにすれば、本
発明はより有効である。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、従来装置
が用いていた２次光源の大きさを決める円形絞り等の均
一絞りの代わりに円輪状透過部を有する形状等中央部に
対して周辺部の透過率が高くなるようにした特殊絞りを
装着することにより、薄いレジスト層に従来より微細な
パターンをより深い焦点深度で形成することができるの
で、半導体集積回路等の製造に適用すれば大幅な集積度
向上がはかれる効果がある。また本発明はこのような特
殊絞りと従来の均一絞りとを交換可能としたので、膜厚
の厚いレジストにも対応できる効果がある。
が用いていた２次光源の大きさを決める円形絞り等の均
一絞りの代わりに円輪状透過部を有する形状等中央部に
対して周辺部の透過率が高くなるようにした特殊絞りを
装着することにより、薄いレジスト層に従来より微細な
パターンをより深い焦点深度で形成することができるの
で、半導体集積回路等の製造に適用すれば大幅な集積度
向上がはかれる効果がある。また本発明はこのような特
殊絞りと従来の均一絞りとを交換可能としたので、膜厚
の厚いレジストにも対応できる効果がある。
【図１】本発明に係わる投影露光装置に適用される特殊
絞りとしての２次光源制御用絞りを示す平面図。
絞りとしての２次光源制御用絞りを示す平面図。
【図２】本発明に係わる投影露光装置に適用される特殊
絞りとしての２次光源制御用絞りを示す平面図。
絞りとしての２次光源制御用絞りを示す平面図。
【図３】本発明に係わる投影露光装置に適用される特殊
絞りとしての２次光源制御用絞りを示す平面図。
絞りとしての２次光源制御用絞りを示す平面図。
【図４】本発明に係わる投影露光装置に適用される特殊
絞りとしての２次光源制御用絞りを示す平面図。
絞りとしての２次光源制御用絞りを示す平面図。
【図５】従来の代表的な投影露光装置を示す構成図。
【図６】模式的構成図。
【図７】レチクル照明光線、結像光線に関する説明図。
１ ランプ ２ 楕円反射鏡 ３ 第２焦点 ４ インプットレンズ ５ オプチカルインテグレータ ６ アウトプットレンズ ７ コリメーションレンズ ８ レチクル ９，１６ 開口絞り １０ フィルタ １１，１２ コールドミラー １３ ランプハウス １４ 投影光学系 １５ ウエハ １７ 光源 １８ 第１集光光学系 １９ 均一化光学系 ２０ 第２集光光学系 ２４ ２次光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渋谷 眞人 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株式会社ニコン内 (56)参考文献 久保田外２名編「光学技術ハンドブッ ク」朝倉書店昭和43年10月25日発行第 175−176頁
Claims (3)
- 【請求項１】レチクルを照明光で照明するための照明光
学系と、前記レチクル上のパターンをウエハ上に投影露
光するための投影光学系とを有する投影露光装置におい
て、 前記照明光学系は、前記レチクルを重畳的に均一に照明
するための光源面を形成するための均一化光学系と、前
記光源面内での強度分布を周辺部強度が中央部強度より
大とせしめる強度分布に変換する光学部材と、該光学部
材を介した光を前記レチクルに向けて集光する集光光学
系とを有し、 前記投影光学系は、前記投影光学系の開口数のみを規制
するための開口数絞りを有することを特徴とする投影露
光装置。 - 【請求項２】前記均一化光学系はオプチカルインテグレ
ータを有することを特徴とする請求項１記載の投影露光
装置。 - 【請求項３】前記光学部材は、σ値が０．５から０．７
の範囲内となるように前記光源面の大きさを規定するこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２記載の投影露光装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8052997A JP2634037B2 (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 投影露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8052997A JP2634037B2 (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 投影露光装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59211269A Division JPH0682598B2 (ja) | 1984-10-11 | 1984-10-11 | 投影露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08274021A JPH08274021A (ja) | 1996-10-18 |
| JP2634037B2 true JP2634037B2 (ja) | 1997-07-23 |
Family
ID=12930578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8052997A Expired - Lifetime JP2634037B2 (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 投影露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2634037B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7164960B2 (en) | 2003-10-17 | 2007-01-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Apparatus for correcting a plurality of exposure tools, method for correcting a plurality of exposure tools, and method for manufacturing semiconductor device |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8749760B2 (en) * | 2009-03-03 | 2014-06-10 | International Business Machines Corporation | Asymmetric complementary dipole illuminator |
| CN103345123B (zh) * | 2013-06-27 | 2015-04-08 | 上海华力微电子有限公司 | 提高光刻工艺能力的系统及方法 |
| CN103336410B (zh) * | 2013-06-27 | 2015-05-06 | 上海华力微电子有限公司 | 增强光刻工艺能力的装置及利用该装置进行的光刻工艺 |
-
1996
- 1996-03-11 JP JP8052997A patent/JP2634037B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 久保田外２名編「光学技術ハンドブック」朝倉書店昭和４３年１０月２５日発行第１７５−１７６頁 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7164960B2 (en) | 2003-10-17 | 2007-01-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Apparatus for correcting a plurality of exposure tools, method for correcting a plurality of exposure tools, and method for manufacturing semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08274021A (ja) | 1996-10-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |