JPH06163361A - 光リソグラフィー縮小投影露光方法 - Google Patents
光リソグラフィー縮小投影露光方法Info
- Publication number
- JPH06163361A JPH06163361A JP4313893A JP31389392A JPH06163361A JP H06163361 A JPH06163361 A JP H06163361A JP 4313893 A JP4313893 A JP 4313893A JP 31389392 A JP31389392 A JP 31389392A JP H06163361 A JPH06163361 A JP H06163361A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wafer
- reticle
- projection exposure
- mask pattern
- reduction projection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、ウエハ表面に段差がある場合でも、
１回の露光でウエハの各段差に高解像度の一括露光を可
能とし得る光リソグラフィー縮小投影露光方法を提供す
ることを目的とする。 【構成】本発明は、段差６０１を持つウエハ２に対する
光リソグラフィー縮小投影露光方法において、ウエハ２
の凸面へ縮小投影露光するマスクパターン２１をレチク
ル１の上面に形成し、ウエハ２の凹面へ縮小投影露光す
るマスクパターン２２をレチクル１の下面に形成し、縮
小投影露光したレチクル１の板厚の寸法がウエハ２の段
差６０１に対応しウエハ２の凸面及び凹面でそれぞれ焦
点が合うことを特徴とするものである。
１回の露光でウエハの各段差に高解像度の一括露光を可
能とし得る光リソグラフィー縮小投影露光方法を提供す
ることを目的とする。 【構成】本発明は、段差６０１を持つウエハ２に対する
光リソグラフィー縮小投影露光方法において、ウエハ２
の凸面へ縮小投影露光するマスクパターン２１をレチク
ル１の上面に形成し、ウエハ２の凹面へ縮小投影露光す
るマスクパターン２２をレチクル１の下面に形成し、縮
小投影露光したレチクル１の板厚の寸法がウエハ２の段
差６０１に対応しウエハ２の凸面及び凹面でそれぞれ焦
点が合うことを特徴とするものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路のパタ
ーンをウエハ上に形成する手段として、マスクを用いた
パターン一括転写技術であるデバイス製造工程での光リ
ソグラフィー縮小投影露光方法に関する。
ーンをウエハ上に形成する手段として、マスクを用いた
パターン一括転写技術であるデバイス製造工程での光リ
ソグラフィー縮小投影露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、集積回路などのパターンの微細な
デバイス製造工程での光リソグラフィーの縮小投影露光
方法では、高解像度を得るためウエハに段差がないよう
に平坦化に向けて設計されてきたが、デバイスの回路設
計上はどうしてもウエハ表面に光リソグラフィーの焦点
深度以上の段差が必要となる場合が数多く存在してい
る。この光リソグラフィーの解像度と焦点深度の関係
は、 光リソグラフィーの解像度Ｒは Ｒ＝ｋ1 ・λ／
ＮＡ 焦点深度ＤＯＦは ＤＯＦ＝ｋ2 ・λ／（ＮＡ）2 で与えられる。 ここで、λは露光波長 ＮＡは光学開口数 ｋ1 はプロセス、材料により決まるプロセス係数 ｋ2 はλ／４の波面収差相当の±０．５ 光リソグラフィーの露光波長λを決め、光学開口数ＮＡ
を上げて行くと、解像度Ｒは高まるが焦点深度ＤＯＦは
より小さくなる関係にある。
デバイス製造工程での光リソグラフィーの縮小投影露光
方法では、高解像度を得るためウエハに段差がないよう
に平坦化に向けて設計されてきたが、デバイスの回路設
計上はどうしてもウエハ表面に光リソグラフィーの焦点
深度以上の段差が必要となる場合が数多く存在してい
る。この光リソグラフィーの解像度と焦点深度の関係
は、 光リソグラフィーの解像度Ｒは Ｒ＝ｋ1 ・λ／
ＮＡ 焦点深度ＤＯＦは ＤＯＦ＝ｋ2 ・λ／（ＮＡ）2 で与えられる。 ここで、λは露光波長 ＮＡは光学開口数 ｋ1 はプロセス、材料により決まるプロセス係数 ｋ2 はλ／４の波面収差相当の±０．５ 光リソグラフィーの露光波長λを決め、光学開口数ＮＡ
を上げて行くと、解像度Ｒは高まるが焦点深度ＤＯＦは
より小さくなる関係にある。
【０００３】すなわち、パターンの微細化に向けて高解
像度光学系の採用が進んできたが、光学系が高解像度に
なるほど焦点深度は浅くなり、ウエハの表面に段差のあ
る描画は不可能となる。
像度光学系の採用が進んできたが、光学系が高解像度に
なるほど焦点深度は浅くなり、ウエハの表面に段差のあ
る描画は不可能となる。
【０００４】デバイスにパターンの微細化が要求される
製造工程（高解像度が要求）において、ウエハ表面に光
リソグラフィーの焦点深度以上の段差がある場合、一括
露光する方法では段差の凸面、凹面双方に対して焦点を
合わせることはできない。
製造工程（高解像度が要求）において、ウエハ表面に光
リソグラフィーの焦点深度以上の段差がある場合、一括
露光する方法では段差の凸面、凹面双方に対して焦点を
合わせることはできない。
【０００５】したがって、ウエハ表面に光リソグラフィ
ーの焦点深度以上の段差がないようにウエハの平坦化が
図られるとともに、高解像度に向けて光源の波長の短波
長化が図られているが、光源の短波長化は焦点深度が浅
く（少なく）なる方向にある。
ーの焦点深度以上の段差がないようにウエハの平坦化が
図られるとともに、高解像度に向けて光源の波長の短波
長化が図られているが、光源の短波長化は焦点深度が浅
く（少なく）なる方向にある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記の事情
に鑑みてなされたもので、パターンの微細化が要求され
るデバイスの製造工程で、ウエハ表面に光リソグラフィ
ーの焦点深度以上の段差がある場合でも、１回の露光で
ウエハの各段差に高解像度の一括露光を可能とし、露光
工程数の低減ならびにそれに関連する工程管理の軽減か
ら、量産工程での製造工程の低減を実現し得る光リソグ
ラフィー縮小投影露光方法を提供することを目的とす
る。
に鑑みてなされたもので、パターンの微細化が要求され
るデバイスの製造工程で、ウエハ表面に光リソグラフィ
ーの焦点深度以上の段差がある場合でも、１回の露光で
ウエハの各段差に高解像度の一括露光を可能とし、露光
工程数の低減ならびにそれに関連する工程管理の軽減か
ら、量産工程での製造工程の低減を実現し得る光リソグ
ラフィー縮小投影露光方法を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は上記課
題を解決するために、段差を持つウエハに対する光リソ
グラフィー縮小投影露光方法において、ウエハの凸面へ
縮小投影露光するマスクパターンをレチクルの上面に形
成し、ウエハの凹面へ縮小投影露光するマスクパターン
をレチクルの下面に形成し、縮小投影露光したレチクル
の板厚の寸法がウエハの段差に対応しウエハの凸面及び
凹面でそれぞれ焦点が合うことを特徴とするものであ
る。
題を解決するために、段差を持つウエハに対する光リソ
グラフィー縮小投影露光方法において、ウエハの凸面へ
縮小投影露光するマスクパターンをレチクルの上面に形
成し、ウエハの凹面へ縮小投影露光するマスクパターン
をレチクルの下面に形成し、縮小投影露光したレチクル
の板厚の寸法がウエハの段差に対応しウエハの凸面及び
凹面でそれぞれ焦点が合うことを特徴とするものであ
る。
【０００８】また、段差を持つウエハに対する光リソグ
ラフィー縮小投影露光方法において、２枚のレチクルを
用い、ウエハの凸面へ縮小投影露光する第１のマスクパ
ターンを第１のレチクルの下面に形成し、ウエハの凹面
への縮小投影露光する第２のマスクパターンを第２のレ
チクルの上面に形成し、前記第１のマスクパターンと第
２のマスクパターン間隔が縮小投影露光した時のウエハ
の段差に対応し、ウエハの凸面及び凹面でそれぞれ焦点
が合うことを特徴とするものである。
ラフィー縮小投影露光方法において、２枚のレチクルを
用い、ウエハの凸面へ縮小投影露光する第１のマスクパ
ターンを第１のレチクルの下面に形成し、ウエハの凹面
への縮小投影露光する第２のマスクパターンを第２のレ
チクルの上面に形成し、前記第１のマスクパターンと第
２のマスクパターン間隔が縮小投影露光した時のウエハ
の段差に対応し、ウエハの凸面及び凹面でそれぞれ焦点
が合うことを特徴とするものである。
【０００９】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。
説明する。
【００１０】図１は本発明の一実施例を説明するための
構成説明図であり、図２は本発明に係る光学系の一例を
説明するための説明図である。即ち、図１に示すよう
に、光リソグラフィーは、水銀ランプ７の露光波長λの
光源をミラー９とインテグレーター８を介し、コンデン
サーレンズ１０で平行投影光源を得ている。
構成説明図であり、図２は本発明に係る光学系の一例を
説明するための説明図である。即ち、図１に示すよう
に、光リソグラフィーは、水銀ランプ７の露光波長λの
光源をミラー９とインテグレーター８を介し、コンデン
サーレンズ１０で平行投影光源を得ている。
【００１１】レチクルステージ１２に乗る厚さ１ｍｍ程
度のレチクル（石英ガラス感板）１は、段差６０１の持
つウエハ２の凸面に対応するマスクパターン２１をレチ
クル１の上面に作り、段差６０１の持つウエハ２の凹面
に対応するマスクパターン２２を石英ガラス感板１の下
面に作る。
度のレチクル（石英ガラス感板）１は、段差６０１の持
つウエハ２の凸面に対応するマスクパターン２１をレチ
クル１の上面に作り、段差６０１の持つウエハ２の凹面
に対応するマスクパターン２２を石英ガラス感板１の下
面に作る。
【００１２】レチクル１の板厚の寸法である約１ｍｍ程
度上下に離れた間隔６１０のマスクパターン２１と２２
は、前記平行投影光源で縮小凸レンズ群１３により、１
０μｍ程度の段差６１０を持つウエハ２の凹凸それぞれ
の面に結像２１０，２２０を結び露光される。ウエハ２
はＸＹステージ１５上に設置される。
度上下に離れた間隔６１０のマスクパターン２１と２２
は、前記平行投影光源で縮小凸レンズ群１３により、１
０μｍ程度の段差６１０を持つウエハ２の凹凸それぞれ
の面に結像２１０，２２０を結び露光される。ウエハ２
はＸＹステージ１５上に設置される。
【００１３】マスクパターン２１と結像２１０、マスク
パターン２２と結像２２０は、それぞれ個別に解像度Ｒ
と焦点深度ＤＯＦを持って、ウエハ２の１０μｍの段差
に合焦点する。
パターン２２と結像２２０は、それぞれ個別に解像度Ｒ
と焦点深度ＤＯＦを持って、ウエハ２の１０μｍの段差
に合焦点する。
【００１４】すなわち、光リソグラフィーに用いられる
光学系レンズは、焦点距離５０ｍｍのものが用いられて
おり、図２のレンズ６で、段差を持つウエハ面での合焦
点を式を用いて説明する。被写体と結像点との焦点との
関係は、凸レンズの公式で次の式で表される。 １／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ ここで ａはレンズ中心から被写体までの距離 ｂはレンズ中心から結像点までの距離 ｆはレンズの焦点距離 である。
光学系レンズは、焦点距離５０ｍｍのものが用いられて
おり、図２のレンズ６で、段差を持つウエハ面での合焦
点を式を用いて説明する。被写体と結像点との焦点との
関係は、凸レンズの公式で次の式で表される。 １／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ ここで ａはレンズ中心から被写体までの距離 ｂはレンズ中心から結像点までの距離 ｆはレンズの焦点距離 である。
【００１５】しかして、上記実施例に対応させると、縮
小凸レンズ群１３の焦点距離ｆは５０ｍｍ、被写体であ
るレチクル１上面のマスクパターン２１までの距離をａ
とし、結像２１０点であるウエハ２の凸面までの距離を
ｂとすると、縮小率１０：１から、ａ／ｂ＝１０、ｆ＝
５０を凸レンズの上記式に代入すると ａ＝５５０ｍｍ、ｂ＝５５ｍｍ となる。いま、ウエハ
２の段差６０１を１０μｍとすると、縮小凸レンズ群１
３の中心からウエハ２の凹面までの距離ｂ′は、 ５５ｍｍ＋１０μｍ＝５５．０１ｍｍとなり、ウエハ２
の凹面に対応する被写体であるレチクル１の下面のマス
クパターン２２までの距離ａ′は、 １／ａ′＋１／５５．０１＝１／５０から ａ′＝５４９．００２ｍｍ となる。
小凸レンズ群１３の焦点距離ｆは５０ｍｍ、被写体であ
るレチクル１上面のマスクパターン２１までの距離をａ
とし、結像２１０点であるウエハ２の凸面までの距離を
ｂとすると、縮小率１０：１から、ａ／ｂ＝１０、ｆ＝
５０を凸レンズの上記式に代入すると ａ＝５５０ｍｍ、ｂ＝５５ｍｍ となる。いま、ウエハ
２の段差６０１を１０μｍとすると、縮小凸レンズ群１
３の中心からウエハ２の凹面までの距離ｂ′は、 ５５ｍｍ＋１０μｍ＝５５．０１ｍｍとなり、ウエハ２
の凹面に対応する被写体であるレチクル１の下面のマス
クパターン２２までの距離ａ′は、 １／ａ′＋１／５５．０１＝１／５０から ａ′＝５４９．００２ｍｍ となる。
【００１６】段差６０１のあるウエハ２の凸面、凹面に
それぞれ合焦点させるためには、ウエハ２の段差６０１
に対応するこのレチクル１の所要厚さすなわち、マスク
パターン２１と２２の間隔６１０は、ａ−ａ′から、
０．９９８ｍｍ，約１ｍｍ厚さとなる。
それぞれ合焦点させるためには、ウエハ２の段差６０１
に対応するこのレチクル１の所要厚さすなわち、マスク
パターン２１と２２の間隔６１０は、ａ−ａ′から、
０．９９８ｍｍ，約１ｍｍ厚さとなる。
【００１７】ここで、ウエハ２の凸面と凹面での結像２
１０，２２０の寸法を同じにするには、ウエハ２の凸
面、凹面の結像寸法をそれぞれＷとすると、ウエハ２の
凹面に対応するレチクル１の下面のパターン寸法は、ウ
エハ２の凸面に対応するレチクル１の上面のパターン寸
法１０Ｗに対し、ａ′／ｂ′Ｗから９．９８００４Ｗと
なる。
１０，２２０の寸法を同じにするには、ウエハ２の凸
面、凹面の結像寸法をそれぞれＷとすると、ウエハ２の
凹面に対応するレチクル１の下面のパターン寸法は、ウ
エハ２の凸面に対応するレチクル１の上面のパターン寸
法１０Ｗに対し、ａ′／ｂ′Ｗから９．９８００４Ｗと
なる。
【００１８】図３は本発明の他の実施例を説明するため
の構成説明図である。即ち、ウエハ３の段差Ａが５μｍ
程度または１０μｍ以上の場合、段差Ａを持つウエハ３
の凸面に対応するマスクパターン４１を厚さ１ｍｍ程度
の第１のレチクル４の下面に作り、段差Ａの持つウエハ
３の凹面に対応するマスクパターン５１を厚さ１ｍｍ程
度の第２のレチクル５の上面に作る。第１のレチクル４
と第２のレチクル５とは、ウエハ３の段差Ａで計算され
た寸法のスペーサ４５で間隙Ｂを取ってレチクルステー
ジに乗る。
の構成説明図である。即ち、ウエハ３の段差Ａが５μｍ
程度または１０μｍ以上の場合、段差Ａを持つウエハ３
の凸面に対応するマスクパターン４１を厚さ１ｍｍ程度
の第１のレチクル４の下面に作り、段差Ａの持つウエハ
３の凹面に対応するマスクパターン５１を厚さ１ｍｍ程
度の第２のレチクル５の上面に作る。第１のレチクル４
と第２のレチクル５とは、ウエハ３の段差Ａで計算され
た寸法のスペーサ４５で間隙Ｂを取ってレチクルステー
ジに乗る。
【００１９】スペーサ４５で上下に離れたマスクパター
ン４１と５１は、平行投影光源で縮小レンズ群１３によ
り、スペーサ４５の間隙Ｂに対応する段差Ａを持つウエ
ハ３の凹凸それぞれの面に結像４１０と５１０を結び露
光される。マスクパターン４１と結像４１０、マスクパ
ターン５１と結像５１０は、それぞれ個別に解像度Ｒと
焦点深度ＤＯＦを持って、ウエハ３の段差に合焦点す
る。
ン４１と５１は、平行投影光源で縮小レンズ群１３によ
り、スペーサ４５の間隙Ｂに対応する段差Ａを持つウエ
ハ３の凹凸それぞれの面に結像４１０と５１０を結び露
光される。マスクパターン４１と結像４１０、マスクパ
ターン５１と結像５１０は、それぞれ個別に解像度Ｒと
焦点深度ＤＯＦを持って、ウエハ３の段差に合焦点す
る。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ます
ますパターンの微細化が要求されるデバイスの製造工程
で、ウエハ表面に光リソグラフィーの焦点深度以上の段
差がある場合でも、１回の露光でウエハの各段差に高解
像度の一括露光を可能とし、パワー素子であっても段差
を持つウエハにそれぞれ高解像度の微細化したパターン
を１回の露光で作ることができ、高耐圧、高速素子の実
現を可能とする等、デバイス製造の露光工程数の低減な
らびにそれに関連する工程管理の軽減から、量産工程で
の製造工程の低減を実現することができる。
ますパターンの微細化が要求されるデバイスの製造工程
で、ウエハ表面に光リソグラフィーの焦点深度以上の段
差がある場合でも、１回の露光でウエハの各段差に高解
像度の一括露光を可能とし、パワー素子であっても段差
を持つウエハにそれぞれ高解像度の微細化したパターン
を１回の露光で作ることができ、高耐圧、高速素子の実
現を可能とする等、デバイス製造の露光工程数の低減な
らびにそれに関連する工程管理の軽減から、量産工程で
の製造工程の低減を実現することができる。
【図１】本発明の一実施例を説明するための構成説明図
である。
である。
【図２】本発明に係る光学系の一例を説明するための説
明図である。
明図である。
【図３】本発明の他の実施例を説明するための構成説明
図である。
図である。
１…レチクル（石英ガラス感板）、２…１０μｍ程度の
段差を持つウエハ、３…５μｍ程度または１０μｍ以上
の段差を持つウエハ、４…第１のレチクル（石英ガラス
感板）、５…第２のレチクル（石英ガラス感板）、６…
凸レンズ、６０１…ウエハの段差、６１０…ウエハの段
差に対応するマスクパターンの間隔、７…水銀ランプ、
８…インテグレーター、９…ミラー、１０…コンデンサ
ーレンズ、１２…レチクルステージ、１３…縮小凸レン
ズ群、１５…ＸＹステージ、４５…第１のレチクルと第
２のレチクルとのスペーサ、２１…レチクル１の上面の
マスクパターン、２２…レチクル１の下面のマスクパタ
ーン、２１０…ウエハの凸面でのマスクパターンの結
像、２２０…ウエハの凹面でのマスクパターンの結像、
４１…第１のレチクル４の下面のマスクパターン、５１
…第２のレチクル５の上面のマスクパターン、４１０…
ウエハ３の凸面でのマスクパターンの結像、５１０…ウ
エハ３の凹面でのマスクパターンの結像。
段差を持つウエハ、３…５μｍ程度または１０μｍ以上
の段差を持つウエハ、４…第１のレチクル（石英ガラス
感板）、５…第２のレチクル（石英ガラス感板）、６…
凸レンズ、６０１…ウエハの段差、６１０…ウエハの段
差に対応するマスクパターンの間隔、７…水銀ランプ、
８…インテグレーター、９…ミラー、１０…コンデンサ
ーレンズ、１２…レチクルステージ、１３…縮小凸レン
ズ群、１５…ＸＹステージ、４５…第１のレチクルと第
２のレチクルとのスペーサ、２１…レチクル１の上面の
マスクパターン、２２…レチクル１の下面のマスクパタ
ーン、２１０…ウエハの凸面でのマスクパターンの結
像、２２０…ウエハの凹面でのマスクパターンの結像、
４１…第１のレチクル４の下面のマスクパターン、５１
…第２のレチクル５の上面のマスクパターン、４１０…
ウエハ３の凸面でのマスクパターンの結像、５１０…ウ
エハ３の凹面でのマスクパターンの結像。
Claims (2)
- 【請求項１】 段差を持つウエハに対する光リソグラフ
ィー縮小投影露光方法において、ウエハの凸面へ縮小投
影露光するマスクパターンをレチクルの上面に形成し、
ウエハの凹面へ縮小投影露光するマスクパターンをレチ
クルの下面に形成し、縮小投影露光したレチクルの板厚
の寸法がウエハの段差に対応しウエハの凸面及び凹面で
それぞれ焦点が合うことを特徴とする光リソグラフィー
縮小投影露光方法。 - 【請求項２】 段差を持つウエハに対する光リソグラフ
ィー縮小投影露光方法において、２枚のレチクルを用
い、ウエハの凸面へ縮小投影露光する第１のマスクパタ
ーンを第１のレチクルの下面に形成し、ウエハの凹面へ
の縮小投影露光する第２のマスクパターンを第２のレチ
クルの上面に形成し、前記第１のマスクパターンと第２
のマスクパターン間隔が縮小投影露光した時のウエハの
段差に対応し、ウエハの凸面及び凹面でそれぞれ焦点が
合うことを特徴とする光リソグラフィー縮小投影露光方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4313893A JPH06163361A (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 光リソグラフィー縮小投影露光方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4313893A JPH06163361A (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 光リソグラフィー縮小投影露光方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06163361A true JPH06163361A (ja) | 1994-06-10 |
Family
ID=18046785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4313893A Pending JPH06163361A (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 光リソグラフィー縮小投影露光方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06163361A (ja) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63307728A (ja) * | 1987-06-10 | 1988-12-15 | Hitachi Ltd | Ｘ線マスク検査装置 |
| JPH02171751A (ja) * | 1988-12-24 | 1990-07-03 | Fujitsu Ltd | マスク |
| JPH03179350A (ja) * | 1989-12-07 | 1991-08-05 | Matsushita Electron Corp | 縮小投影露光装置およびそれを用いた半導体装置の製造方法 |
| JPH04212154A (ja) * | 1990-08-18 | 1992-08-03 | Mitsubishi Electric Corp | フォトマスク |
| JPH04216553A (ja) * | 1990-12-18 | 1992-08-06 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体製造用マスク |
| JPH04235554A (ja) * | 1991-01-10 | 1992-08-24 | Fujitsu Ltd | 露光マスク及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-11-25 JP JP4313893A patent/JPH06163361A/ja active Pending
Patent Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
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