JPH03175612A - 露光装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、半導体露光装置に係り、特に大きな露光面
積を一括に高解像度で露光できる露光装置に関する。

（従来の技術） 半導体ウェハに所定のパターンを露光する半導体露光装
置は、投影レンズ方式、反射投影方式、プロキシミティ
一方式および密着露光方式に大別される。

前記投影レンズ方式は、第６図に示すように、光源とし
ての超高圧水銀ランプ１から発光された光を楕円鏡２に
よって反射させて第１のミラー３に入射し、この第１の
ミラー３によって反射された光を集光レンズ４、フィル
タ５およびフライアイレンズ６を透過させた後、第２の
ミラー７に入射させている。第２のミラー７によって反
射された光はコンデンサレンズ８およびマスク９を介し
て投影レンズ１０に入射し、前記マスク（レチクル）９
に描画されたパターンを投影レンズ１０を介してＸＹス
テージ１１上のプレート１２に露光するようになってい
る。この方式は、ステッパと呼ばれるものであり、最近
の高集積度パターンには多く用いられている。しかし、
投影レンズ１０を大型化するのは困難であり、直径１５
０ｍｍ以上あるいは一辺が１００　ａｍ以上のパターン
を一度に露光することはできない。

前記反射投影方式は、第７図に示すように、前記投影レ
ンズ１０に代りに高い精度で加工された球面の凸面ミラ
ー１３と球面の凹面ミラー１４を用い、マスク１５のパ
ターンをプレート１６上に転写する方式である。これは
反射による投影方性などで光の屈折を用いない点で色収
差は生じにくい点で有利である。しかし、前述した投影
レンズ方式に比べて一般的には解像力が低く、球面収差
を防止するために円弧スリットを必要とし、光量を無駄
にしている。

前記プロキシミティ方式は、前述した投影レンズ方式と
同様に、光源としての超高圧水銀ランプ１から発光され
た光を楕円鏡２によって反射させて第１のミラー３に入
射し、この第１のミラー３によって反射された光を集光
レンズ４、フィルタ５およびフライアイレンズ６を透過
させた後、コンデンサミラー１７に入射し、このコンデ
ンサミラー１７によって反射する光をマスク１８を介し
てプレート１つに入射して露光させている。この方式は
マスク１８とプレート１９を僅かなギャップを介して対
向させ、平行光線をマスク１８上から当てることによっ
て転写している。この方式は、大きな面積を一度に露光
できるが、ギャップを狭くしないと（例えば数十ミクロ
ン）回折パターンがプレート１つ上に生じ、ミクロン以
下の微細パターンを加工できない。

（発明が解決しようとする課題） 前述したように、従来の投影レンズ方式は一度に大きな
面積の露光ができない。反射投影方式は解像力が低く、
球面収差を防止するために円弧スリットを必要とし、光
量を無駄にしている。また、プロキシミティ一方式は大
きな面積を一度に露光できるが、ギャップを均一に、し
かも数十ミクロンに設定することは不可能に近い。

この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その
目的とするところは、反射投影方式によって大きな面積
のプレートであっても微細パターンを高速、高解像に転
写できる露光装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段及び作用）この発明は、前
記目的を達成するために、請求項１は、光源から出射さ
れた光をポリゴンスキャナと球面ミラーとによって反射
してパターンを有したマスク上を円弧形状の光束に走査
し、前記マスクを透過した光束からなる露光光を凹面ミ
ラーおよび凸面ミラーに反射してプレートに転写するこ
とにある。

請求項２は、光源としてレーザを用い、このレーザ光源
から出射されたレーザ光を回転位相板に透過させて可干
渉を防止し、さらに、この回転位相板を透過したレーザ
光をポリゴンスキャナと球面ミラーとによって反射して
マスク上を円弧形状の光束に走査し、前記マスクを透過
した光束からなる露光光を凹面ミラーおよび凸面ミラー
に反身、すしてプレートに転写することにある。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第３図は半導体露光装置の全体を示すもので、２１は光
源装置である。この光源装置２１にはレーザを使用した
光源２２と回転位相板２３が設けられている。この回転
位相板２３は第４図および第５図に示すように、モータ
２４の回転軸２５に装着された透明円板であり、この透
明円板の片面には前記光源２２から射出される光（レー
ザビーム）の１／２　λ〜ｌ／４λ程の深さのパターン
がランダムに刻設されている。そして、回転する回転位
相板２３に光を透過させることによって可干渉性レーザ
による干渉パターン（スペックルバータ）を防止してい
る。

前記回転位相板２３の光軸上にはミラー２６が設けられ
、このミラー２６によって光源２２からの光を光走査機
構２７に入射させている。光走査機構２７は、後述する
ポリゴンスキャナ２８と球面ミラー２９とから構成され
ていて、この球面ミラー２９の反射光軸上にはマスク３
０が設置されている。すなわち、定盤３１の一端側には
マスクテーブル３２とプレートテーブル３３が設けられ
ている。両テーブル３２．３３はｘ、ｙ、ｚ、　　θ。

チルト方向の６軸に自由に移動でき、マスク３０とプレ
ート３４の相対位置を検出器によって検出し、この検出
信号によってマスクテーブル３２とプレートテーブル３
３を駆動制御して相対的位置を設定するようになってい
る。さらに、マスクテーブル３２とプレートテーブル３
３は１軸移動テーブル３５に搭載され、マスク３０とプ
レート３４を逆方向に移動できるようになっている。

前記定盤３１の他端部には大型の凹面ミラー３６が設置
され、この凹面ミラー３６に対向して凸面ミラー３７が
設置されている。そして、前記光走査機構２７からマス
ク３０を透過した露光光か凹面ミラー３６、凸面ミラー
３７および凹面ミラー３６の順に反射して前記プレート
３４に入射するようになっている。

ここで、前記光走査機構２７について詳述すると、第１
図および第２図に示すように構成されている。すなわち
、球面ミラー２９は、前記凹面ミラー３６、凸面ミラー
３７によって決る収差が最も小さい走査高さｇとマスク
３０までの距離りによって曲率半径ｒが定まる。また、
理想的な光の幅ｔはレンズ３８の焦点距離を決めれば光
学的に決定できる。さらに、光の走査幅りは前記ポリゴ
ンスキャナ２８の面の大きさと、割り出し角度およびｒ
で定められる。これは照射されるマスク３０の幅より僅
かに広くする。

このように構成することによって、ポリゴンスキャナ２
８によって反射された光は球面ミラー２９に入射し、こ
の球面ミラー２９によって反射される光はマスク３０上
を理想的な円弧形状で走査する。

さらに、前記マスクテーブル３２の前部にはマスクテー
ブル３２に装着する複数種類のマスク３０をセットする
マスクカセット３８が設けられ、プレートテーブル３３
の前部にはブレムトテーブル３３に装着する複数種類の
プレート３４をセットするテーブルカセット３つが設け
られている。

次に、前述のように構成された露光装置の作用について
説明する。

マスクテーブル３２にパターンが描かれたマスク３０を
セットし、プレートテーブル３３に露光すべきプレート
３４をセットする。そして、光源２２からレーザからな
る光を出射させると、出射した光はモータ２４によって
回転する回転位相板２３を透過する。このとき、回転移
送板２３には光（レーザビーム）の１／２λ〜１１４λ
程の深さのパターンがランダムに刻設されているために
、これを透過するときに可干渉性レーザによる干渉パタ
ーン（スペックルバータ）を防止できる。回転位相板２
３を透過した光はミラー２６を介して光走査機構２７に
入射される。光走査機構２７はポリゴンスキャナ２８と
球面ミラー２つとから構成されていて、ポリゴンスキャ
ナ２８によって反射された光は球面ミラー２９に入射し
、この球面ミラー２９によって反射される光はマスク３
０上を理想的な円弧形状で走査する。マスク３０を透過
した円弧形状の露光光としての光束は凹面ミラー３６、
凸面ミラー３７および凹面ミラー３６の順に反射してレ
ジストが塗布されているプレート３４に入射し正確に転
写できる。

このようにポリゴンスキャナ２８と球面ミラー２つを組
合わせることによって、凹面ミラー３６、凸面ミラー３
７によって生ずる収差最小の円弧照明を光量の無駄なく
構成でき、また、回転位相板２３は透明円板の片面に光
（レーザビーム）のｌ／２λ〜１／４λ程の深さのパタ
ーンをランダムに刻設することによって、可干渉性レー
ザによる干渉パターン（スペックルパータ）を防止する
ことができ、プレート３４にマスク３０のパターンを正
確に転写できる。

なお、前記一実施例においては、光源としてし−ザを使
用したが、水銀ランプでもよく、また回転位相板の形状
も円板に限定されるものではない。

また、球面ミラーは、非球面または回転放物面であって
もよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の請求項１によれば、ポ
リゴンスキャナと球面ミラーを組合わせることによって
、凹面ミラー、凸面ミラーによって生ずる収差最小の円
弧照明を光量の無駄なく構成でき、大きな面積のプレー
トであっても、マスク上の微細パターンを高速、高解像
で転写できるという効果がある。

請求項２によれば、回転位相板を設け、レーザビームに
よる可干渉性レーザによる干渉パターン（スペックルパ
ータ）を防止することができ、プレートにマスクのパタ
ーンを正確に転写できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図はこの発明の一実施例を示すもので、第
１図はポリゴンスキャナと球面ミラーの正面図、第２図
は同平面図、第３図は半導体露光装置の全体を示す斜視
図、第４図は回転位相板の正面図、第５図は同側面図、
第６図〜第８図は従来の露光装置の説明図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源と、この光源から出射された光をポリゴンス
   キャナと球面ミラーとによって反射してパターンを有し
   たマスク上を円弧形状の光束に走査する光走査機構と、
   前記マスクを透過した光束からなる露光光を反射してプ
   レートに前記パターンを転写する凹面ミラーおよび凸面
   ミラーとを具備したことを特徴とする露光装置。
2. （２）レーザ光源と、このレーザ光源から出射されたレ
   ーザ光を透過させることにより可干渉を除去する回転位
   相板と、この回転位相板を透過したレーザ光をポリゴン
   スキャナと球面ミラーとによって反射してパターンを有
   したマスク上を円弧形状の光束に走査する光走査機構と
   、前記マスクを透過した光束からなる露光光を反射して
   プレートに前記パターンを転写する凹面ミラーおよび凸
   面ミラーとを具備したことを特徴とする露光装置。