JPH03283420A - 微細パターン転写方法およびその装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ウェーハ上に微細パターンを転写する装置の
高性能化に係り、特に反射鏡を含む光学系を用いたパタ
ーン転写の高い信頼性を得るのに好適な微細パターン転
写方法および装置に関する。

〔従来の技術〕

マスク上に描かれた半導体素子等の回路パターンをウェ
ーハ上に転写する縮小投影露光装置には、解像力が高く
微細パターンが転写できることが要求される。露光光の
波長が短いほど解像力が高くなるので紫外光やＸ線が用
いられるが、波長が短かいほど吸収されやすくなるので
透過型レンズによる露光光学系を実現するのは難しい。

そこで、反射型露光光学系を用いることが考えられる。

Ｘ線を用いることを前提とした従来の反射型露光光学系
は特開昭６３−１８６２６号公報に示されている。

上記の従来例のように、一般に反射型露光光学系では透
過型レンズを用いた光学系に比べて開口数（ＮＡ）を大
きくすることは困難で、かつマスクとウェーハとの間の
光路長は長くなる傾向にある６光学系を構成する反射鏡
に微小な傾きが生じると、露光光の進行する方向の誤差
は反射鏡の傾き誤差の２倍になるので、光路長の長い光
学系ではマスク上のパターンが結像する位置は変化する
。特に、露光中に反射鏡が微小回転振動を生じると、位
置のずれた像が重なって転写されるのでパターンの寸法
精度は得られず微細パターンの転写は期待できない。ま
た、温度変化等によって反射鏡を支える部材が微小変形
して、反射鏡に傾きを発生させる場合もある。従来の反
射型露光光学系には、上記のような反射鏡の姿勢の誤差
に起因する結像性能の劣化とその対策については配慮が
なされていなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、反射型露光光学系において、反射鏡の
姿勢の誤差に起因する結像性能の劣化が生じない微細パ
ターン転写方法およびその装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は１反射鏡の姿勢の誤差に起因する結像位置の
移動量を検出する手段と反射鏡の姿勢を制御する制御手
段を新たに付加し、これらの手段を用いることによって
達成される。

〔作用〕

マスク上あるいはその近傍の所定のパターンが結像する
位置を上記結像位置の移動量を検出する手段で検出し、
その位置が予め決められた位置に来るように反射鏡の姿
勢を制御する。パターンの露光中あるいは露光と露光と
の間に反射鏡の姿勢制御をすることによって、常に微細
パターンを所定の位置に転写することができる。その結
果、歪が無視できかつ高い寸法精度の微細パターンを転
写することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について述べる。第１図は、Ｘ線
を用いた、本発明の微細パターン転写装置を示す図であ
る。Ｘ線源から放射されたＸｖＡｌは、拡幅光学系２を
通ってマスク４を一様に照明する。マスク４上のパター
ンは、凹面鏡７．凸面鏡８．凹面鏡９および平面鏡１０
の反射鏡のみで構成される縮小投影光学系により、ウェ
ーハ１２上に縮小転写される。例えばマスク４上のパタ
ーン１９は、該パターンから発する主光線１８で示され
る経路をたどリウエーハ１２上に縮小転写される。ウェ
ーハ１２はウェーハステージ１３上に装着されている。

ウェーハステージ１３を一定距離移動させた後に停止さ
せてパターンを転写することを繰返し行なうことにより
、ウェーハ１２上の全面にパターンを縮小転写する。凹
面鏡７．凸面鏡８および凹面鏡９から構成される光学系
については、特開昭６３−１８６２６号公報にいくつか
の具体例が詳細に示されている。

本実施例では、マスク露光光として波長が１４ｎｍのＸ
線を用い、以下に示すＦナンバーが１５の光学系を採用
した。すなわち、第１図において、マスク４から凹面鏡
７までの距離をＳ、凹面鏡７゜凸面鏡８および凹面鏡９
の曲率半径をそれぞれｒ工ｌ　ｒ２１　ｒ３＋凹面鏡７
と凸面鏡８との間の面頂点間距離をｄ工、凸面鏡８と凹
面鏡９との間の面頂点間距離をｄ２とし、また凹面鏡７
．凸面鏡８および凹面鏡９の二次曲面形状を表わす円錐
定数をそれぞれに０．に２．に３とする。さらに、凹面
鏡９から平面鏡１０を通ってウェーハ１２に到る距離を
ｄ、とする。これらのパラメータの値を第１表に示す。

第　　１　　表 ｄ、＝　−３６２，８５１ｍｍ に、　ニー　０．９４２７８ に、＝　−０，０７１４６ に、＝　　０．１４２８３ なお、反射鏡はすべて多層膜鏡である。

位置検出用照明系であるＨ　ｅ　−Ｎ　ｅレーザ等の照
明光源３は、マスク４上の、回路パターン領域の外側に
ある予め決められたパターンを所定の方向に照明する。

上記予め決められたパターンは、該パターン、から発す
る主光線１７で示される経路をたどりミラー１４で折り
曲げられて、ウェーハステージ１３の近傍にあるポジシ
ョンセンサ１１上にその像を形成する。パターン転写中
に光学系を構成する凹面鏡７が微小回転振動したと仮定
すると、ウェーハ１２上の転写位置が微小振動するとと
もにポジションセンサ１１上に形成される像の位置も変
化する。その変化量を制御部１５に伝達し、上記ポジシ
ョンセンサ１１上の像の位置が所定の位置に戻るように
凹面鏡駆動手段１６を稼働させて凹面鏡７の位置と姿勢
を制御する。

この制御により、マスク４上のパターンはウェーハ１２
上の所定位置に安定に転写される。

本実施例における凹面鏡７の微小回転角θと微ノ」１回
転により生じる転写位置の微小移動量δとの関係は、露
光光学系の各パラメータの値として第１表に示す値を用
いると、第２図の曲線２０に示す通りである。今、最小
寸法が０．２μｍの微細パターンを転写する場合を考え
ると、１回のパターン転写中に許容される転写位置の微
小移動量δは０．０５μｍ以下である。これに対応する
凹面鏡７の微小回転角はｏ、０４μｒａｄであり、この
程度の回転は容易に生じてしまう。したがって、パター
ン転写中、あるいは転写と転写の間等に常に反射鏡の姿
勢を制御することが必要である。

第１図では９反射鏡を駆動する手段として凹面ｆＩＬ７
の駆動部１６のみを有する例を示したが、凸面鏡８ある
いは凹面鏡９あるいは平面鏡１０の、位置と回転を制御
する駆動部も設けることが考えられる。さらに、上述の
ような反射鏡の姿勢制御は行なわず、マスク４を搭載す
るマスクステージ５を微小移動させたり、あるいはウェ
ーハステージ１３の停止位置を変化させても同様な効果
がある。反射鏡の姿勢制御と、マスクステージ５の微小
移動あるいはウェーハステージ１３の停止位置の変更と
をあわせて行なってもよい。

検出光をポジションセンサ１１のある方向に反射させる
ミラー１４の表面形状を平面以外の面、例えば球面とす
ると、ミラー１４に入射する検出光のわずかな位置変化
をポジションセンサ１１上で拡大して捕らえることがで
きるので、検出精度が向上する。さらに、予め決められ
たパターンの像位置を精度良く検出する手段として、検
出用のレーザ光を分岐し、反射鏡で構成される縮小投影
光学系を通過した分岐光と通過しない分岐光とを干渉さ
せて位置移動量を検出する方法、あるいはポジションセ
ンサ１１を回折格子に置き換えて、これを波長がわずか
に異なる２周波レーザで照明し、再び縮小光学系を通過
して戻る反射光の干渉検出を行なう方法等がある。

第１図では、マスク４上のパターンをウェーハ１２上に
転写するための露光光はマスク１４を透過照明するよう
に示しである。しかし、露光光の波長に応じてマスクの
透過率が変化するので、透過率が極端に小さくなる波長
領域では反射型マスクとするほうが望ましい。例えば、
波長が１２６ｎｍから２４８ｎｍの間のエキシマレーザ
領域の光や波長がｌｎｍ程度のＸ線を露光光に選ぶと、
第１図に示すような透過照明用のマスクが使用可能であ
る。しかし、波長が１０ｎｍ程度のＸ線を露光光に選ぶ
場合は、反射型マスクを使用することが望ましい。第３
図は、反射型マスクを使用した本発明の微細パターン転
写装置である。反射型マスク２１を反射照明するように
Ｘｉ！の入射方向と拡幅光学系２の位置、および位置検
出用照明系であるＨ　ｅ　−Ｎ　ｅレーザ光源３をマス
ク２１に対して反対側に設定するほかは、第１図に示す
構成と同一である。また、反射型マスクを使用した場合
でも、位置検出用照明系は透過照明としてもよい。反射
型マスク２１の構成としては、マスク基板の表面にＸ線
を反射する多層膜を設け、この多層膜上にＸ線を吸収す
る吸光剤のパターンを設ける構造、あるいは、上記多層
膜そのものでパターンを形成する構造等が考えられる 〔発明の効果〕 本発明によれば、反射型投影光学系の反射鏡の姿勢の誤
差に起因する結像位置の変動が無いので、ウェーハ上に
転写すべきパターンの位置精度および寸法精度の高い微
細パターン転写が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、透過型マスクを用いた本発明の微細パターン
転写装置を示す図、第２図は、本実施例における凹面鏡
７の微小回転角θと微小回転により生じる転写位置の微
小移動量δとの関係を示す図、第３図は、反射型マスク
を用いた本′発明の微細パターン転写装置を示す図であ
る。 １・・・露光用Ｘ線、２・・・Ｘ線拡幅光学系、３・・
・照明光源、４・・・マスク、７・・・凹面鏡、８・・
・凸面鏡、９・・・凹面鏡、１１・・・ポジションセン
サ、１２・・・ウェーハ、１３・・・ウェーハステージ
、１６・・・凹面鏡駆動部、２０・・・凹面鏡７の微小
回転角θと微小回転により生じる転写位置の微小移動量
δとの関係を■ 図 ■ ２ 図 不 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の基板上に描かれているパターンを、反射鏡を
   含む投影光学系により第２の基板上に転写する方法であ
   つて、第１の基板上あるいはその近傍にある予め決めら
   れたパターンが前記投影光学系によつて結像せられる位
   置を検出する工程と、前記結像する位置が所定位置に来
   るように、前記投影光学系を構成する少なくとも１個の
   反射鏡あるいは前記第１の基板あるいは前記第２の基板
   の姿勢を制御する工程とを含むことを特徴とする微細パ
   ターン転写方法。 ２、第１の基板上に描かれているパターンを、第２の基
   板上に転写する装置において、反射鏡を含む投影光学系
   と、第１の基板上あるいはその近傍にある予め決められ
   たパターンが前記投影光学系によつて結像せられる位置
   を検出する検出手段と、前記検出手段により得られる結
   像位置が所定位置に来るように前記投影光学系を構成す
   る少なくても１個の反射鏡あるいは前記第１の基板ある
   いは前記第２の基板の姿勢を制御する制御手段とを含む
   ことを特徴とする微細パターン転写装置。 ３、第１の基板上に描かれているパターンを第２の基板
   上に転写するための露光光として、波長が２４９ｎｍ以
   下の光を用い、第１の基板上あるいはその近傍にある予
   め決められたパターンが結像する位置を検出するための
   検出光として、上記露光光とは異なる波長の光を用いる
   ことを特徴とする請求項１に記載の微細パターン転写方
   法。 ４、第１の基板上に描かれているパターンを第２の基板
   上に転写するための露光光としてＸ線を用い、第１の基
   板上あるいはその近傍にある予め決められたパターンが
   結像する位置を検出するための検出光として、上記露光
   光とは異なる波長の光を用いることを特徴とする請求項
   １に記載の微細パターン転写方法。 ５、第１の基板上に描かれているパターンを第２の基板
   上に転写するための露光光が波長は２４９ｎｍ以下の光
   であり、第１の基板上あるいはその近傍にある予め決め
   られたパターンが結像する位置を検出するための検出光
   は、上記露光光とは異なる波長の光であることを特徴と
   する請求項２に記載の微細パターン転写装置。 ６、第１の基板上に描かれているパターンを第２の基板
   上に転写するための露光光はＸ線であり、第１の基板上
   あるいはその近傍にある予め決められたパターンが結像
   する位置を検出するための検出光は、上記露光光とは異
   なる波長の光を用いることを特徴とする請求項２に記載
   の微細パターン転写装置。 ７、請求項２記載の微細パターン転写装置において、第
   １の基板としては反射型基板とし、位置検出用照明系と
   Ｘ線拡幅光学系とを上記反射型原板の反射側に配置した
   ことを特徴とする微細パターン転写装置。