JPH0473926A - 縮小投影露光装置 - 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】 〔概要〕 エキシマレーザを光源とする縮小投影露光装置に関し、 実効的な照度の向上とフォーカスマージンの向上を目的
とし、 エキシマレーザを光源とする縮小投影露光装置において
、互いに中心波長が異なる複数のエキシマレーザ光を時
系列的に、かつ、巡回的に合成してなる合成エキシマレ
ーザ光を出射する合成エキシマレーザ発振源と、該合成
エキシマレーザ発振源よりの合成エキシマレーザ光を、
試料の深さ方向に複数の結像面を持たせて該試料に縮小
投影するステッパとを有するよう構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は縮小投影露光装置に係り、特にエキシマレーザ
を光源とする縮小投影露光装置に関する。

近年、半導体集積回路は益々微細化の傾向にあり、この
ため半導体集積回路の製造工程で用いられる縮小投影露
光装置の光源には一般的に使用されている紫外光に比べ
より短波長のものが要求されている。しかし、短波長の
光源は焦点深度が小さくなってしまうため、デイフォー
カスに対するプロセスマージンが小さくなってしまう。

従って、短波長の光源を使用した縮小投影露光装置では
フォーカスマージンの向上が必要とされ、また実効的な
照度の向上も望まれている。

〔従来の技術〕

従来より、短波長の光源を用いた縮小投影露光装置とし
て、励起状態でのみ安定な化合物（エキシマ：例えばＫ
ｒＦ、　ＸｅＣＩ！など）の分解（こ伴う発光を利用し
た紫外レーザであるエキシマレーザを光源とする縮小投
影露光装置が知られてし）る。一般にレーザは干渉を起
こすので、微細なノくターン描画には使用できないか、
エキシマレーザの場合（ま多数のモードの発振が同時に
起こるので、露光用光源として利用できる。

ただし、短波長なので焦点深度が小さくなってしまうた
め、光源にエキシマレーザを利用した従来の縮小投影露
光装置では、照射光の結像面（１つしかない）に対して
ステージを上下させてステージ上の試料の深さ方向に対
して、結像面を見掛は上複数もたせ、見掛は上の焦点深
度を向上させるようにしている。

〔発明か解決しようとする課題〕

しかるに、上記の従来の縮小投影露光装置で（ま、焦点
深度の見掛けの向上のため、■ショット毎にステージを
上下させなくてはならず、この移動時間によりスルーブ
ツトが低下するという問題がある。また、エキシマレー
ザは光源から試料までの光伝達効率等が悪く、実効的な
照度が低いため、露光に長時間かかり、更にスルーブツ
トが低下する。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、実効的な照度
の向上とフォーカスマージンの向上ができる縮小投影露
光装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理構成図を示す。同図中、１１は合
成エキシマレーザ発振源で、互いに中心波長が異なる複
数のエキシマレーザ光を出射する。

１２はステッパで、上記合成エキシマレーザ光を、試料
の深さ方向に複数の結像面を持たせて試料に縮小投影す
る。

〔作用〕

合成エキシマレーザ発振源１１からの合成エキシマレー
ザ光は、互いに中心波長が異なる複数のエキシマレーザ
光が合成されたものであるから、試料面上での結像面を
各中心波長対応に複数存在させることができる。

また、合成エキシマレーザ発振源１１を上記複数のエキ
シマレーザ光が時間的に同時に多重された合成エキシマ
レーザ光を生成する構成とした場合には、上記の複数の
エキシマレーザ光の各照度を加算した合成エキシマレー
ザ光を用いることかできる。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例の構成図を示す。同図中、第
１図と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省
略する。第２図において、レーザ発振源２１＋〜２１３
及び合成手段２２は前記合成エキシマレーザ発振源１１
を構成している。レーザ発振源２１＋、２１を及び２１
ｓは夫々中心波長（λ−△λ）、λ及び（λ十△λ）の
エキシマレーザ光を出射するレーザ発振源で、各々から
出射されたエキシマレーザ光はプリズム等からなる合成
手段２２により合成された後、ステッパ１２へ入射され
る。従って、本実施例では合成エキシマレーザ光の照度
は単一のエキシマレーザ光に比して向上する。

ステッパ１２は公知の構成であり、例えば防霧台上のス
テージと、ステージ上の試料（例えばウェーハ）と、試
料上のレジストにエキシマレーザ光をレチクルを通して
照射する光学系などから構成されている。従って、本実
施例では、３つの中心波長をもつエキシマレーザ光によ
り上記のレジストには第３図にａ、ｂ及びＣて示す如く
３つの結像面（点）が形成されることになる。

ここで、仮に単一の中心波長λのエキシマレーザ光を第
３図のレジスト３１に照射したとき、結像点ａ１又はＣ
で結像したときは、そのレジスト３１をその後現像処理
すると第４図に４１ａ。

４１ｃで示す如く溝の代りに凹部しか形成できず、結像
点すて結像したときのみ第４図に４１ｂで示す如く、所
望の溝を形成できる。

これに対し、本実施例によれば、中心波長が（λ−△λ
）、λ及び（λ＋△λ）の３種類の混合エキシマレーザ
光がレジスト３１に照射され、同時に３つの結像点か形
成されるため、そのうち中心波長λのエキシマレーザ光
が第３図の結像点ａ、ｂ及びＣのいずれに結像したとし
ても、第４図に４２ａ、４２ｂ及び４２ｃで示す如く、
レジスト３１に所望の溝を形成することができる。すな
わち、本実施例によれば、デイフォーカスに対するマー
ジンが向上する。

因みに、ＫｒＦエキシマレーザ光の場合、中心波長の変
動±ｌｐｍに対しその結像面がモ０．１６μｍシフトす
る（＋はレンズから遠ざかる方向）。

この場合、例えばエキシマレーザ光の上記中心波長（λ
−△λ）を２４８．　ＯＯＯｎｍ、λを２４８．００２
ｎｍ。

（λ＋△λ）を２４８．００４ｎｍとすると、その焦点
深度は中心波長を２４８．００２ｎｍの単一どした場合
の焦点深度を±Ｘμｍとすると、±（ｘ＋０．１６ｘ２
）μｍとなり、レンジで０．６４μｍデイフォーカスに
対するマージンが向上する。これにより、本実施例によ
れば、スルーブツトを向上できる。

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えば合成エキシマレーザ発振源１１を単一のエキシ
マレーザ発振源と、この単一エキシマレーザ発振源から
出射されるエキシマレーザ光の中心波長を所定時間毎に
少しずつずらす制御手段とより構成することもできる。

この場合は、単一エキシマレーザ発振源から中心波長が
少しずつずれた複数のエキシマレーザ光の時系列合成レ
ーザ光が取り出されることになるから、実効的な照度の
向上は望めないが、少なくともデイフォーカスに対する
マージン向上は実現できる。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によれば、中心波長が異なる複数の
エキシマレーザ光の合成レーザ光を試料面に照射して結
像面を複数存在させるようにしたため、デイフォーカス
に対するマージンを向上でき、実効的な焦点深度を向上
できるためにステージを上下動させる必要がなくスルー
ブツトを向上でき、また複数のエキシマレーザ光を時間
的に同時に合成した場合は合成エキシマレーザ光の照度
を従来に比べて向上できるため、更にスループットを向
上でき、デバイス製造プロセスのマージン向上により歩
留りも向上できる等の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図、 第２図は本発明の一実施例の構成図、 第３図は本発明の一実施例による結像面の説明図、 第４図は中心波長が単一のときと複数のときとで試料面
に形成される溝形状を対比して示す図である。 図において、 １１は合成エキシマレーザ発振源、 ２はステッパ、 〜２１゜ はレーザ発振源、 ２２は合成手段 を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）エキシマレーザを光源とする縮小投影露光装置に
   おいて、互いに中心波長が異なる複数のエキシマレーザ
   光を合成してなるエキシマレーザ光を出射する合成エキ
   シマレーザ発振源（１１）と、該合成エキシマレーザ発
   振源（１１）よりの合成エキシマレーザ光を、試料の深
   さ方向に複数の結像面を持たせて該試料に縮小投影する
   ステッパ（１２） を有することを特徴とする縮小投影露光装置。
2. （２）前記合成エキシマレーザ発振源（１１）は、複数
   のレーザ発振源（２１＿１〜２１＿３）と、該複数のレ
   ーザ発振源（１１）からの各エキシマレーザ光を多重す
   る合成手段（２２）とよりなることを特徴とする請求項
   １記載の縮小投影露光装置。
3. （３）前記合成エキシマレーザ発振源（１１）は、中心
   波長が外部制御信号により可変制御せしめられるエキシ
   マレーザ光を出射する単一のレーザ発振源と、該単一の
   レーザ発振源から出射されるエキシマレーザ光の中心波
   長を周期的に少しずつ変化させ、等価的に複数の中心波
   長を持つエキシマレーザ光を時系列的に合成して出射さ
   せる制御手段と、よりなることを特徴とする請求項１記
   載の縮小投影露光装置。