JPH0389512A - パターン露光装置 - Google Patents
パターン露光装置Info
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- JPH0389512A JPH0389512A JP1224441A JP22444189A JPH0389512A JP H0389512 A JPH0389512 A JP H0389512A JP 1224441 A JP1224441 A JP 1224441A JP 22444189 A JP22444189 A JP 22444189A JP H0389512 A JPH0389512 A JP H0389512A
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Classifications
-
- 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
- G03F7/70325—Resolution enhancement techniques not otherwise provided for, e.g. darkfield imaging, interfering beams, spatial frequency multiplication, nearfield lenses or solid immersion lenses
- G03F7/70333—Focus drilling, i.e. increase in depth of focus for exposure by modulating focus during exposure [FLEX]
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)
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。
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〕
本発明は集積回路素子の製造に用いられるパターン露光
装置に関する。
装置に関する。
従来の装置は、特開昭６２−２０４５２７号公報に記載
のように、ウェハからの反射光の強度を用いて露光時間
を算出し、シャッタを動作させて露光時間を調整するこ
とによって、ホトレジストの現像寸法のばらつきを低減
させる構造になっていた。この発明はホトレジスト膜厚
の微小な変動による最適露光量の変動を露光時間の増減
によって補償してホトレジストの現像寸法を一定にする
ことを目的としている。
のように、ウェハからの反射光の強度を用いて露光時間
を算出し、シャッタを動作させて露光時間を調整するこ
とによって、ホトレジストの現像寸法のばらつきを低減
させる構造になっていた。この発明はホトレジスト膜厚
の微小な変動による最適露光量の変動を露光時間の増減
によって補償してホトレジストの現像寸法を一定にする
ことを目的としている。
上記従来技術は焦点深度の低下防止については考慮がさ
れておらず、投影レンズの開口数を増加させ、解像度を
向上させようとすると、焦点深度が低下してしまい、集
積回路製造プロセスにおける焦点ずれの影響を敏感に受
けるようになる。その結果、レジストパターンの現像寸
法のばらつきが増加して、集積回路製造の歩留りが低下
する問題があった。
れておらず、投影レンズの開口数を増加させ、解像度を
向上させようとすると、焦点深度が低下してしまい、集
積回路製造プロセスにおける焦点ずれの影響を敏感に受
けるようになる。その結果、レジストパターンの現像寸
法のばらつきが増加して、集積回路製造の歩留りが低下
する問題があった。
本発明の目的はパターン露光装置の実効的な焦点深度を
向上させ、さらに、集積回路素子製造プロセスの製造歩
留りを向上できるパターン露光装置を提供することにあ
る。
向上させ、さらに、集積回路素子製造プロセスの製造歩
留りを向上できるパターン露光装置を提供することにあ
る。
上記目的を達成するために、投影レンズの分散を大きく
し、いわゆる、色収差を大きくして、光源波長に微小な
分布がある場合に、焦点距離の分布幅を大きくしたもの
である。又、色収差には光軸方向に像のずれが生じる縦
の色収差と光軸に対して垂直方向に像のずれが生じる横
の色収差があるが、本発明は縦の色収差のみが生じるよ
うな設計を行い、横の色収差は極力少なくする。
し、いわゆる、色収差を大きくして、光源波長に微小な
分布がある場合に、焦点距離の分布幅を大きくしたもの
である。又、色収差には光軸方向に像のずれが生じる縦
の色収差と光軸に対して垂直方向に像のずれが生じる横
の色収差があるが、本発明は縦の色収差のみが生じるよ
うな設計を行い、横の色収差は極力少なくする。
パターン露光装置の光源には、一般に、水銀ランプが用
いられ、ホトレジストの感光波長領域のｇ−１ｉｎｅ
（４３５，８ｎｍ） 、又は、ｉ −１ｉｎｅ（３６５
ｎ ｍ）の光を干渉フィルタにより選択して取り出して
使用する。干渉フィルタの半値幅はできるだけ狭くして
、投影レンズの色収差による像のボケが少なくなる様に
している。しかし、レンズ開口数の大きな投影レンズが
製造可能になると、色収差による像ボケは低減されたが
、焦点深度が、逆に、浅くなる欠点が生じるようになっ
た。
いられ、ホトレジストの感光波長領域のｇ−１ｉｎｅ
（４３５，８ｎｍ） 、又は、ｉ −１ｉｎｅ（３６５
ｎ ｍ）の光を干渉フィルタにより選択して取り出して
使用する。干渉フィルタの半値幅はできるだけ狭くして
、投影レンズの色収差による像のボケが少なくなる様に
している。しかし、レンズ開口数の大きな投影レンズが
製造可能になると、色収差による像ボケは低減されたが
、焦点深度が、逆に、浅くなる欠点が生じるようになっ
た。
レンズに用いられる材料は、固有の物理定数として屈折
率ｎをもっており、その値は波長が異なればそれぞれ異
った値を持つ。その結果、レンズの焦点距離ｆは波長に
より異なることになる。パターン露光装置の干渉フィル
タ通過後の光源の中心波長をλ０．光源強度が最大値（
中心値）の１７２になる波長をそれぞれλｌ、λ２（λ
ｌ〈λ２）とすると光源波長の半値幅Δλ（λ２−λ１
）になる。
率ｎをもっており、その値は波長が異なればそれぞれ異
った値を持つ。その結果、レンズの焦点距離ｆは波長に
より異なることになる。パターン露光装置の干渉フィル
タ通過後の光源の中心波長をλ０．光源強度が最大値（
中心値）の１７２になる波長をそれぞれλｌ、λ２（λ
ｌ〈λ２）とすると光源波長の半値幅Δλ（λ２−λ１
）になる。
波長λ。におけるレンズの屈折率がｎｏ、波長λｌ。
λ２におけるレンズの屈折率がそれぞれｎｌ、 ｎ２で
あるとすると、レンズの分散能Δは次式で与えられる。
あるとすると、レンズの分散能Δは次式で与えられる。
波長λ１に対する焦点距離ｆ工、波長λ２に対する焦点
距離をｆｚとするとその差Δｆはレンズの分散能Δを用
いると次式で与えられる。
距離をｆｚとするとその差Δｆはレンズの分散能Δを用
いると次式で与えられる。
Δｆｌ＝ｆｏｌΔｌ ・（２）ここで、
Δｆ ＝ ｆ ｓ −ｆｚ −（３）従
って、集積回路の製造プロセスにおける焦点の変動範囲
をΔＤとすると、次式が成立てば充分な実効焦点深度が
得られる。
Δｆ ＝ ｆ ｓ −ｆｚ −（３）従
って、集積回路の製造プロセスにおける焦点の変動範囲
をΔＤとすると、次式が成立てば充分な実効焦点深度が
得られる。
ΔＤ≦ Δｆ ・・・（４）ΔＤ
を４μｍ（±２μｍ）とすると１Δｆ１は４μｍ以上で
あればよい。又、１Δｆ１は１μｍから４μｍの範囲に
あっても、ある程度の効果がある。従来の投影レンズで
は分散能Δを小さく設計していたが本発明では適当な大
きさに設計するところに特徴がある。
を４μｍ（±２μｍ）とすると１Δｆ１は４μｍ以上で
あればよい。又、１Δｆ１は１μｍから４μｍの範囲に
あっても、ある程度の効果がある。従来の投影レンズで
は分散能Δを小さく設計していたが本発明では適当な大
きさに設計するところに特徴がある。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。水銀
ランプ２から放射された光は凹面積■により反射され、
インテグレータ４に入射して均一化される。干渉フィル
タ３は多くの波長を含む水銀ランプの放射光から準単色
光（例えば波長４３６ｎｍのｇ線、３６５ｎｍのｉ線）
を取り出す働きをする。干渉フィルタ３を通過後の光は
波長λ３を中心として正規分布に近い波長分布５を持っ
ている。中心波長λ３に対する光強度を１００とした場
合、光強度が５０に低下する部分の波長分布幅Δλは半
値幅と呼ばれ、干渉フィルタの仕様の一つである。光強
度が５０になる波長をλｈλ５とし、λｔとλ３の中間
の波長、λ３とλ５の中間の波長をそれぞれλ２．λ４
とする。インテグレータ４で均一化された光はコンデン
サレンズ６により収束され、回路パターンが描かれたホ
トマスク７に照射される。ホトマスク７の像は投影レン
ズ８により基板１５に塗布されたホトレジスト膜１４に
投影される。光源波長に分布がなく単一波長の場合や投
影レンズ８に分散が零である場合にはホトマスク７の像
は単一の面に結像する。しかし、投影レンズ８に一定の
分散があり、第工図の曲線５の様に光源が波長分布を持
っていると、それぞれの波長に対する屈折角が異なり結
像面の位置は異なる。光源の波長分布が曲線５のように
なり、その各波長をλ１〜λ６とすると、それぞれの波
長に対する結像面はそれぞれ９〜１３となり、垂直方向
にホトマスク７の像が多重に形成される。それぞれの波
長に対する光線の軌跡の屈折角には角度差Δθ１４が生
じる。一般的な実際のパターン露光装置では焦点距離は
約７０ｍ、ホトレジスト塗布膜ｔｒは１μｍ、レンズ直
径は５０ｍｍ程度であるから、屈折角の差Δ０は約２０
’ （５，６ｘ１０″″Ａ度）と非常に小さい値であ
る。光源の波長がわずかに異なると投影レンズの材料の
屈折率がわずかに異なることにより焦点距離が変化する
が、波長λ３ （第１図の曲線５参照）に対する屈折率
をｎ、波長λｌに対する屈折率と波長λ６に対する屈折
率の差をΔｎとすると（２）式より、次式が成り立つ。
ランプ２から放射された光は凹面積■により反射され、
インテグレータ４に入射して均一化される。干渉フィル
タ３は多くの波長を含む水銀ランプの放射光から準単色
光（例えば波長４３６ｎｍのｇ線、３６５ｎｍのｉ線）
を取り出す働きをする。干渉フィルタ３を通過後の光は
波長λ３を中心として正規分布に近い波長分布５を持っ
ている。中心波長λ３に対する光強度を１００とした場
合、光強度が５０に低下する部分の波長分布幅Δλは半
値幅と呼ばれ、干渉フィルタの仕様の一つである。光強
度が５０になる波長をλｈλ５とし、λｔとλ３の中間
の波長、λ３とλ５の中間の波長をそれぞれλ２．λ４
とする。インテグレータ４で均一化された光はコンデン
サレンズ６により収束され、回路パターンが描かれたホ
トマスク７に照射される。ホトマスク７の像は投影レン
ズ８により基板１５に塗布されたホトレジスト膜１４に
投影される。光源波長に分布がなく単一波長の場合や投
影レンズ８に分散が零である場合にはホトマスク７の像
は単一の面に結像する。しかし、投影レンズ８に一定の
分散があり、第工図の曲線５の様に光源が波長分布を持
っていると、それぞれの波長に対する屈折角が異なり結
像面の位置は異なる。光源の波長分布が曲線５のように
なり、その各波長をλ１〜λ６とすると、それぞれの波
長に対する結像面はそれぞれ９〜１３となり、垂直方向
にホトマスク７の像が多重に形成される。それぞれの波
長に対する光線の軌跡の屈折角には角度差Δθ１４が生
じる。一般的な実際のパターン露光装置では焦点距離は
約７０ｍ、ホトレジスト塗布膜ｔｒは１μｍ、レンズ直
径は５０ｍｍ程度であるから、屈折角の差Δ０は約２０
’ （５，６ｘ１０″″Ａ度）と非常に小さい値であ
る。光源の波長がわずかに異なると投影レンズの材料の
屈折率がわずかに異なることにより焦点距離が変化する
が、波長λ３ （第１図の曲線５参照）に対する屈折率
をｎ、波長λｌに対する屈折率と波長λ６に対する屈折
率の差をΔｎとすると（２）式より、次式が成り立つ。
１Δｆｌ＝ｆｏｌΔ１
＝ｆｏｌΔｎ／（ｎ−１）ｌ ・・・（５）１Δｆ１
を４μｍとするためには、ｆを７０ｔｒｍ、ｎを１．５
とするとΔｎは２．８５ Ｘ １０−１５にすればよい
、１Δｆ１が４μｍ程度であれば実用的には充分である
が、１〜２μｍ程度の値でも効果は比較的大きい。干渉
フィルタ通過後の光源の波長分布範囲が広ければ一般に
屈折率の差Δｎが大きくなるから分散能Δは増加する。
を４μｍとするためには、ｆを７０ｔｒｍ、ｎを１．５
とするとΔｎは２．８５ Ｘ １０−１５にすればよい
、１Δｆ１が４μｍ程度であれば実用的には充分である
が、１〜２μｍ程度の値でも効果は比較的大きい。干渉
フィルタ通過後の光源の波長分布範囲が広ければ一般に
屈折率の差Δｎが大きくなるから分散能Δは増加する。
従って干渉フィルタの半値幅を拡げることにより焦点距
離の変化範囲１Δｆ１を拡げて実効的な焦点深度を深く
することができる。又、屈折率の差Δｎが大きな材料を
使うこともできる。レンズ開口数の大きな高解像力の投
影レンズはどその効果が大きい。
離の変化範囲１Δｆ１を拡げて実効的な焦点深度を深く
することができる。又、屈折率の差Δｎが大きな材料を
使うこともできる。レンズ開口数の大きな高解像力の投
影レンズはどその効果が大きい。
ホトレジスト膜１５と投影レンズ８の距離がわずかにり
、広がり、焦点ずれが生じたとすると第２図のように光
源波長λ３の光の結像面１１はホトレジスト１５の表面
に位置し、光源波長λ６に対する結像面１３はホトレジ
スト膜１５の底面に位置する様になる。この程度の焦点
ずれではホトマスク７の像は、まだ、ホトレジスト１５
内に結像しているため、現像後のホトレジストライン幅
寸法の変化は少ない。しかし、焦点ずれが増大して、マ
スクパターン７の像がホトレジスト膜１５内に結像しな
くなると、ホトレジストライン幅寸法は急激に増大する
。第３図にホトレジストラインの断面形状を示す、ホト
レジストライン１８は焦点ずれがない場合、ホトレジス
トライン１７は焦点ずれが大きい場合の断面形状であり
、ホトレジストライン幅寸法はそれぞれＱｚ、Ｑｘであ
る。
、広がり、焦点ずれが生じたとすると第２図のように光
源波長λ３の光の結像面１１はホトレジスト１５の表面
に位置し、光源波長λ６に対する結像面１３はホトレジ
スト膜１５の底面に位置する様になる。この程度の焦点
ずれではホトマスク７の像は、まだ、ホトレジスト１５
内に結像しているため、現像後のホトレジストライン幅
寸法の変化は少ない。しかし、焦点ずれが増大して、マ
スクパターン７の像がホトレジスト膜１５内に結像しな
くなると、ホトレジストライン幅寸法は急激に増大する
。第３図にホトレジストラインの断面形状を示す、ホト
レジストライン１８は焦点ずれがない場合、ホトレジス
トライン１７は焦点ずれが大きい場合の断面形状であり
、ホトレジストライン幅寸法はそれぞれＱｚ、Ｑｘであ
る。
第４図に焦点のずれの量が変化した場合の現像後のホト
レジストライン寸法の変化を示す。曲線１９は従来方法
による場合、曲線２０は本発明による場合を示す、焦点
すれが０μｍの場合、ホトマスクのライン寸法０．５μ
ｍ とホトレジストラインの現像寸法は一致するが、焦
点のずれが増加するとホトレジストライン寸法は第３図
と同様に増加してゆく、ホトレジストライン寸法の変動
許容範囲を１０％（０，５５μｍ）とすると焦点深度ｄ
ｏは従来方法では１．６μｍ （±０．８μｍ）である
が１本発明によれば焦点深度ｄｓは６．０μｍ（±３．
０μｍ）と大幅に増加する。第４図の実施例の場合には
段差のある基板上に塗布されたホトレジスト膜にホトレ
ジストラインを形成する場合にも有効であり、段差の下
部、及び、上部に形成されホトレジストライン寸法の差
を低減できる６本実施例によれば実効的な焦点深度を深
くできるので焦点のずれ量が零でない実際の製造プロセ
スにおいて現像後のホトレジストライン寸法のばらつき
を低減できる効果がある。
レジストライン寸法の変化を示す。曲線１９は従来方法
による場合、曲線２０は本発明による場合を示す、焦点
すれが０μｍの場合、ホトマスクのライン寸法０．５μ
ｍ とホトレジストラインの現像寸法は一致するが、焦
点のずれが増加するとホトレジストライン寸法は第３図
と同様に増加してゆく、ホトレジストライン寸法の変動
許容範囲を１０％（０，５５μｍ）とすると焦点深度ｄ
ｏは従来方法では１．６μｍ （±０．８μｍ）である
が１本発明によれば焦点深度ｄｓは６．０μｍ（±３．
０μｍ）と大幅に増加する。第４図の実施例の場合には
段差のある基板上に塗布されたホトレジスト膜にホトレ
ジストラインを形成する場合にも有効であり、段差の下
部、及び、上部に形成されホトレジストライン寸法の差
を低減できる６本実施例によれば実効的な焦点深度を深
くできるので焦点のずれ量が零でない実際の製造プロセ
スにおいて現像後のホトレジストライン寸法のばらつき
を低減できる効果がある。
本発明によるパターン露光装置により製造した集積回路
素子は回路パターン寸法のばらつきが少なくなるため、
高集積化が可能で高速動作に向いた素子になる。
素子は回路パターン寸法のばらつきが少なくなるため、
高集積化が可能で高速動作に向いた素子になる。
本発明によれば、パターン露光装置の実効的な焦点深度
が向上する効果がある。さらに、この露光装置により、
集積回路素子の製造歩留りが向上する。
が向上する効果がある。さらに、この露光装置により、
集積回路素子の製造歩留りが向上する。
第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は焦点のず
れが生じた場合の投影像の結像を示す説明図、第３図は
焦点のずれがある場合とない場合のホトレジストライン
の断面形状を示す図、第４図はホトレジストライン寸法
の焦点ずれ依存性を示す説明図である。 １・・・凹面鏡、２・・・水銀ランプ、３・・・干渉フ
ィルタ、４・・・インテグレータ、８・・・投影レンズ
、９〜１３・・・結ａ面、ｔｓ・・・ホトレジスト膜、
■６・・・基板、弔 図 第 図 第 図 弔 図 焦純のＴ′れ （／４Ｌ７７７）
れが生じた場合の投影像の結像を示す説明図、第３図は
焦点のずれがある場合とない場合のホトレジストライン
の断面形状を示す図、第４図はホトレジストライン寸法
の焦点ずれ依存性を示す説明図である。 １・・・凹面鏡、２・・・水銀ランプ、３・・・干渉フ
ィルタ、４・・・インテグレータ、８・・・投影レンズ
、９〜１３・・・結ａ面、ｔｓ・・・ホトレジスト膜、
■６・・・基板、弔 図 第 図 第 図 弔 図 焦純のＴ′れ （／４Ｌ７７７）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ホトマスクを照明する照明装置、前記ホトマスクに
当たつた前記照明装置からの光を受けて、前記ホトマス
クのパターンをウェハに投影する投影レンズ装置を含む
パターン露光装置において、 光軸方向の複数の結像面に前記ホトマスクの像が同時に
結像することを特徴とするパターン露光装置。 ２、請求項１におけるパターン露光装置において、前記
投影レンズ装置の色収差により、複数の結像面にホトマ
スクの像を同時に結像することを特徴とするパターン露
光装置。 ３、請求項１におけるパターン露光装置を用いて製造し
た集積回路素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1224441A JPH061754B2 (ja) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | パターン露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1224441A JPH061754B2 (ja) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | パターン露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0389512A true JPH0389512A (ja) | 1991-04-15 |
| JPH061754B2 JPH061754B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=16813822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1224441A Expired - Lifetime JPH061754B2 (ja) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | パターン露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH061754B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07135134A (ja) * | 1993-06-17 | 1995-05-23 | Nec Corp | 縮小投影露光装置 |
| JP2004510177A (ja) * | 2000-07-25 | 2004-04-02 | クボタ リサーチ アソシエーツ、インク． | 記録媒体用の露光システム |
| JP2009042234A (ja) * | 1999-06-24 | 2009-02-26 | Asml Holding Nv | 光学系の特徴を測定する方法及び装置 |
| WO2021186741A1 (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-23 | ギガフォトン株式会社 | 露光方法、露光システム、及び電子デバイスの製造方法 |
| US11526082B2 (en) | 2017-10-19 | 2022-12-13 | Cymer, Llc | Forming multiple aerial images in a single lithography exposure pass |
-
1989
- 1989-09-01 JP JP1224441A patent/JPH061754B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07135134A (ja) * | 1993-06-17 | 1995-05-23 | Nec Corp | 縮小投影露光装置 |
| JP2009042234A (ja) * | 1999-06-24 | 2009-02-26 | Asml Holding Nv | 光学系の特徴を測定する方法及び装置 |
| JP2004510177A (ja) * | 2000-07-25 | 2004-04-02 | クボタ リサーチ アソシエーツ、インク． | 記録媒体用の露光システム |
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| US12001144B2 (en) | 2017-10-19 | 2024-06-04 | Cymer, Llc | Forming multiple aerial images in a single lithography exposure pass |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH061754B2 (ja) | 1994-01-05 |
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