JPH0697048A - 半導体露光装置 - Google Patents
半導体露光装置Info
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- JPH0697048A JPH0697048A JP4265605A JP26560592A JPH0697048A JP H0697048 A JPH0697048 A JP H0697048A JP 4265605 A JP4265605 A JP 4265605A JP 26560592 A JP26560592 A JP 26560592A JP H0697048 A JPH0697048 A JP H0697048A
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- 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
- G03F7/70058—Mask illumination systems
-
- 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
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
- G03F7/70575—Wavelength control, e.g. control of bandwidth, multiple wavelength, selection of wavelength or matching of optical components to wavelength
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】
【目的】効率良くｉ線の出力が得られ、かつｉ線の半値
巾が小さくて色収差の補正が十分に可能な高輝度水銀ラ
ンプを露光用光源として搭載し、スループットの優れた
半導体露光装置を提供する。 【構成】水銀ランプのランプ電圧ＶL （Ｖ）から１１Ｖ
を差し引き、電極間距離ｄ（mm）で割った値を平均電場
Ｅ（Ｖ／mm）としたとき、平均電場Ｅがランプ入力電力
ＷL （Ｗ）に対し、次式を満足する水銀ランプを露光用
光源として搭載する。 ＥP（ＷL）−１．０Ｖ／mm
≦ Ｅ ≦ ＥP（ＷL）＋１．５Ｖ／mm 但し、ＥP（ＷL）＝ａ＋ｂＷL， Ｅ ≦ ６Ｖ／mm ａ，ｂは定数であってａ＝1.4Ｖ／mm，ｂ＝0.71×１０
-3Ｖ／mm・Ｗ
巾が小さくて色収差の補正が十分に可能な高輝度水銀ラ
ンプを露光用光源として搭載し、スループットの優れた
半導体露光装置を提供する。 【構成】水銀ランプのランプ電圧ＶL （Ｖ）から１１Ｖ
を差し引き、電極間距離ｄ（mm）で割った値を平均電場
Ｅ（Ｖ／mm）としたとき、平均電場Ｅがランプ入力電力
ＷL （Ｗ）に対し、次式を満足する水銀ランプを露光用
光源として搭載する。 ＥP（ＷL）−１．０Ｖ／mm
≦ Ｅ ≦ ＥP（ＷL）＋１．５Ｖ／mm 但し、ＥP（ＷL）＝ａ＋ｂＷL， Ｅ ≦ ６Ｖ／mm ａ，ｂは定数であってａ＝1.4Ｖ／mm，ｂ＝0.71×１０
-3Ｖ／mm・Ｗ
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造用の露光装
置に関し、更に詳しくは効率良くｉ線の出力が得られ、
かつｉ線の半値巾の狭い水銀ランプが露光用光源として
搭載された露光装置に関するものである。
置に関し、更に詳しくは効率良くｉ線の出力が得られ、
かつｉ線の半値巾の狭い水銀ランプが露光用光源として
搭載された露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩや超ＬＳＩなどの極微細パターン
からなる半導体素子の製造に、縮小投影型露光装置が使
用されているが、より一層微細なパターンを転写するた
めに、露光装置の解像度Ｒおよび焦点深度ＤＯＦが重要
である。ここで、解像度Ｒおよび焦点深度ＤＯＦは、投
影光学系の開口数ＮＡと露光波長λの間に次の関係があ
る。 Ｒ＝Ｋ1・λ／NA ＤＯＦ＝Ｋ2・λ／NA2
（Ｋ1、Ｋ2 は定数）
からなる半導体素子の製造に、縮小投影型露光装置が使
用されているが、より一層微細なパターンを転写するた
めに、露光装置の解像度Ｒおよび焦点深度ＤＯＦが重要
である。ここで、解像度Ｒおよび焦点深度ＤＯＦは、投
影光学系の開口数ＮＡと露光波長λの間に次の関係があ
る。 Ｒ＝Ｋ1・λ／NA ＤＯＦ＝Ｋ2・λ／NA2
（Ｋ1、Ｋ2 は定数）
【０００３】この関係式から、パターンの微細化は、露
光装置の投影光学系の開口数ＮＡの拡大および露光波長
λの短波長化によって達成されることが分かる。開口数
ＮＡについては、近年０．５〜０．６といった大きな開
口数のものが実現されており、パターンの微細化に寄与
している。また、実際の半導体製造のプロセスにおいて
は、先工程で段差の生じたウエハ面上に回路パターンを
露光する必要があり、更にはウエハ自身の平面度誤差を
吸収するために十分大きな焦点深度を確保する必要があ
るが、上記の関係式から、露光波長λの短波長化によっ
て解像度を向上させる方が焦点深度を確保する上で有利
となる。このため従来は、ｇ線(436nm)と呼ばれる水銀
ランプの輝線を露光用光源として利用していたが、現在
ではより波長の短いｉ線(365nm) と呼ばれる輝線を露光
用光源として利用することが主流になっている。
光装置の投影光学系の開口数ＮＡの拡大および露光波長
λの短波長化によって達成されることが分かる。開口数
ＮＡについては、近年０．５〜０．６といった大きな開
口数のものが実現されており、パターンの微細化に寄与
している。また、実際の半導体製造のプロセスにおいて
は、先工程で段差の生じたウエハ面上に回路パターンを
露光する必要があり、更にはウエハ自身の平面度誤差を
吸収するために十分大きな焦点深度を確保する必要があ
るが、上記の関係式から、露光波長λの短波長化によっ
て解像度を向上させる方が焦点深度を確保する上で有利
となる。このため従来は、ｇ線(436nm)と呼ばれる水銀
ランプの輝線を露光用光源として利用していたが、現在
ではより波長の短いｉ線(365nm) と呼ばれる輝線を露光
用光源として利用することが主流になっている。
【０００４】一方、半導体素子は、パターンの微細化と
同時にチップ面積も拡大させる方向で発展しており、露
光装置の１ショットで露光できる面積もそれに対応して
拡大させる努力がなされている。つまり、従来の露光面
積は１５mm角エリアが主流であったが、現在では、２０
mm角を超えるものも実現されている。このような露光面
積の大きな露光装置で、スループットを向上させるため
には、ウエハ面上での露光光量を更に増大させる必要が
ある。
同時にチップ面積も拡大させる方向で発展しており、露
光装置の１ショットで露光できる面積もそれに対応して
拡大させる努力がなされている。つまり、従来の露光面
積は１５mm角エリアが主流であったが、現在では、２０
mm角を超えるものも実現されている。このような露光面
積の大きな露光装置で、スループットを向上させるため
には、ウエハ面上での露光光量を更に増大させる必要が
ある。
【０００５】この種の露光装置の露光用光源として、シ
ョートアーク型の水銀ランプが搭載されているが、ショ
ートアーク型の水銀ランプは、石英ガラスからなるバル
ブ内に所定量の水銀と始動用の希ガスを封入し、主とし
てタングステンからなる電極間に直流を印加して放電発
光させるが、高効率、高輝度の放射紫外線束が比較的容
易に得ることができ、かつ光学的な取り扱いが容易であ
り、最適の光源とされている。そして、この水銀ランプ
の放射紫外線束を増大させることは、入力電力の増大や
水銀動作圧力の増大によって行っていた。
ョートアーク型の水銀ランプが搭載されているが、ショ
ートアーク型の水銀ランプは、石英ガラスからなるバル
ブ内に所定量の水銀と始動用の希ガスを封入し、主とし
てタングステンからなる電極間に直流を印加して放電発
光させるが、高効率、高輝度の放射紫外線束が比較的容
易に得ることができ、かつ光学的な取り扱いが容易であ
り、最適の光源とされている。そして、この水銀ランプ
の放射紫外線束を増大させることは、入力電力の増大や
水銀動作圧力の増大によって行っていた。
【０００６】ショートアーク型水銀ランプの電極間の電
位分布を模式的に示すと図１のようになる。陰極付近の
電圧降下Ｖc と陽極付近の電圧降下Ｖa は、電極材料、
封入水銀量、始動用希ガスの種類およびその量によら
ず、Ｖc ＝１０Ｖ、Ｖa ＝１Ｖの一定値になる。（例え
ば、Ｐ.Ｇerthsen und Ｐ.Ｓchulz：Ｚ.Ｐhysik 140, 5
10（1955）参照） 従って、ランプ電圧をＶL （Ｖ）、
陽光柱における電圧降下をＶp （Ｖ）、電極間距離をｄ
（mm）とすると、Ｖp ＝ＶL −１１であり、発光アーク
（陽光柱）中の平均電場ＥはＥ＝（ＶL −１１）／ｄと
なる。
位分布を模式的に示すと図１のようになる。陰極付近の
電圧降下Ｖc と陽極付近の電圧降下Ｖa は、電極材料、
封入水銀量、始動用希ガスの種類およびその量によら
ず、Ｖc ＝１０Ｖ、Ｖa ＝１Ｖの一定値になる。（例え
ば、Ｐ.Ｇerthsen und Ｐ.Ｓchulz：Ｚ.Ｐhysik 140, 5
10（1955）参照） 従って、ランプ電圧をＶL （Ｖ）、
陽光柱における電圧降下をＶp （Ｖ）、電極間距離をｄ
（mm）とすると、Ｖp ＝ＶL −１１であり、発光アーク
（陽光柱）中の平均電場ＥはＥ＝（ＶL −１１）／ｄと
なる。
【０００７】次に、発光に寄与する有効な電力をＷeff
（Ｗ）、ランプ電流をＩL （Ａ）とするとき、Ｗeff ＝
ＩL ・（ＶL −１１）であり、（ＶL −１１）＝Ｅ・ｄ
であるので、Ｗeff ＝ＩL ・Ｅ・ｄとなる。従って、放
射紫外線束を増大させるためにＷeff を大きくとるに
は、ランプ電流ＩL を増すこと、および平均電場Ｅを大
きくとることが有効であることがわかる。また、電極間
距離ｄを大きくすることでランプ電圧が増大し、Ｗeff
を大きくできるが、この場合はアークが大きくなり、輝
度が低下する。従って、効率の良い光学系の設計が困難
になり、Ｗeff を増大させる手段としては適当でない。
なお、平均電場Ｅは、主として水銀の動作圧力や希ガス
の封入量により支配されるものである。
（Ｗ）、ランプ電流をＩL （Ａ）とするとき、Ｗeff ＝
ＩL ・（ＶL −１１）であり、（ＶL −１１）＝Ｅ・ｄ
であるので、Ｗeff ＝ＩL ・Ｅ・ｄとなる。従って、放
射紫外線束を増大させるためにＷeff を大きくとるに
は、ランプ電流ＩL を増すこと、および平均電場Ｅを大
きくとることが有効であることがわかる。また、電極間
距離ｄを大きくすることでランプ電圧が増大し、Ｗeff
を大きくできるが、この場合はアークが大きくなり、輝
度が低下する。従って、効率の良い光学系の設計が困難
になり、Ｗeff を増大させる手段としては適当でない。
なお、平均電場Ｅは、主として水銀の動作圧力や希ガス
の封入量により支配されるものである。
【０００８】一方、水銀ランプの放射光の分光分布は、
図２に示すように、種々の輝線スペクトルと低いレベル
の連続スペクトルからなっている。この分布は、封入水
銀の動作圧力によってほとんど決定され、動作圧力が高
いほど輝線はブロードニングを示し、連続スペクトルも
高くなり、投影光学系の色収差の補正が困難になってく
る。
図２に示すように、種々の輝線スペクトルと低いレベル
の連続スペクトルからなっている。この分布は、封入水
銀の動作圧力によってほとんど決定され、動作圧力が高
いほど輝線はブロードニングを示し、連続スペクトルも
高くなり、投影光学系の色収差の補正が困難になってく
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、現在半導体
露光装置の光源に主として使用されているｉ線(365nm)
は、屈折光学系用として使用できる光学ガラス材料の種
類がその透過率により大きく制限を受けるため、色収差
の補正が困難であって、その輝線巾には制限が大きい。
つまり、できるだけ半値巾の小さなｉ線を使用する必要
があるが、従来、Ｄｅｅｐ ＵＶランプと称して商品化
され、露光用光源ランプとして使用されている水銀ラン
プから放射されるｉ線の半値巾は必ずしも満足できるも
のではなかった。
露光装置の光源に主として使用されているｉ線(365nm)
は、屈折光学系用として使用できる光学ガラス材料の種
類がその透過率により大きく制限を受けるため、色収差
の補正が困難であって、その輝線巾には制限が大きい。
つまり、できるだけ半値巾の小さなｉ線を使用する必要
があるが、従来、Ｄｅｅｐ ＵＶランプと称して商品化
され、露光用光源ランプとして使用されている水銀ラン
プから放射されるｉ線の半値巾は必ずしも満足できるも
のではなかった。
【００１０】また、封入水銀の動作圧力を増して平均電
場Ｅを大きくすると、発光に寄与する有効な電力Ｗeff
が増大するが、封入水銀の動作圧力がある程度以上大き
くなると、励起された水銀からの放射光が水銀原子に吸
収される確率が増し、自己吸収が顕著となってｉ線の出
力が低下してしまう不具合がある。この様子を図３に示
すが、封入水銀の動作圧力を大きくして平均電場Ｅが大
きくなると、ｉ線の出力が低下していることが分かる。
従って、封入水銀の動作圧力は無制限に大きくすること
はできない。また、入力電力を無制限に大きくすれば、
ランプが大型化して露光装置自体が大型化することや、
更には排熱対策が困難になるなどの不具合がある。
場Ｅを大きくすると、発光に寄与する有効な電力Ｗeff
が増大するが、封入水銀の動作圧力がある程度以上大き
くなると、励起された水銀からの放射光が水銀原子に吸
収される確率が増し、自己吸収が顕著となってｉ線の出
力が低下してしまう不具合がある。この様子を図３に示
すが、封入水銀の動作圧力を大きくして平均電場Ｅが大
きくなると、ｉ線の出力が低下していることが分かる。
従って、封入水銀の動作圧力は無制限に大きくすること
はできない。また、入力電力を無制限に大きくすれば、
ランプが大型化して露光装置自体が大型化することや、
更には排熱対策が困難になるなどの不具合がある。
【００１１】そこで本発明は、効率良くｉ線の出力が得
られ、かつｉ線の半値巾が小さくて色収差の補正が十分
に可能な高輝度水銀ランプを露光用光源として搭載し、
スループットの優れた半導体露光装置を提供することを
目的とする。
られ、かつｉ線の半値巾が小さくて色収差の補正が十分
に可能な高輝度水銀ランプを露光用光源として搭載し、
スループットの優れた半導体露光装置を提供することを
目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の半導体露光装置は、水銀ランプのランプ
電圧ＶL （Ｖ）から１１Ｖを差し引き、電極間距離ｄ
（mm）で割った値を平均電場Ｅ（Ｖ／mm）としたとき、
平均電場Ｅがランプ入力電力ＷL （Ｗ）に対し、次式を
満足する平均電場Ｅを有する水銀ランプを露光用光源と
して搭載する。 ＥP（ＷL）−１．０Ｖ／mm ≦ Ｅ ≦ ＥP（ＷL）＋１．５Ｖ／mm 但し、ＥP（ＷL）＝ａ＋ｂＷL， Ｅ ≦ ６Ｖ／mm ａ，ｂは定数であってａ＝1.4Ｖ／mm，ｂ＝0.71×１０
-3Ｖ／mm・Ｗ
めに、本発明の半導体露光装置は、水銀ランプのランプ
電圧ＶL （Ｖ）から１１Ｖを差し引き、電極間距離ｄ
（mm）で割った値を平均電場Ｅ（Ｖ／mm）としたとき、
平均電場Ｅがランプ入力電力ＷL （Ｗ）に対し、次式を
満足する平均電場Ｅを有する水銀ランプを露光用光源と
して搭載する。 ＥP（ＷL）−１．０Ｖ／mm ≦ Ｅ ≦ ＥP（ＷL）＋１．５Ｖ／mm 但し、ＥP（ＷL）＝ａ＋ｂＷL， Ｅ ≦ ６Ｖ／mm ａ，ｂは定数であってａ＝1.4Ｖ／mm，ｂ＝0.71×１０
-3Ｖ／mm・Ｗ
【００１３】
【作用】平均電場Ｅが増加するとｉ線の照度は増大する
が、平均電場Ｅがある値以上になると逆にｉ線の照度は
減少し、ｉ線の照度は極大値を有する。そして、平均電
場Ｅとランプ入力電力ＷL の関係を上記の式を満足させ
る事によって、一定のランプ電力でｉ線の照度は極大値
の９０％以上の値を得ながら、狭い半値巾のｉ線を得ら
れることを見い出した。
が、平均電場Ｅがある値以上になると逆にｉ線の照度は
減少し、ｉ線の照度は極大値を有する。そして、平均電
場Ｅとランプ入力電力ＷL の関係を上記の式を満足させ
る事によって、一定のランプ電力でｉ線の照度は極大値
の９０％以上の値を得ながら、狭い半値巾のｉ線を得ら
れることを見い出した。
【００１４】
【実施例】半導体露光装置の露光用光源として使用され
る水銀ランプを図４に基づいて説明すると、石英ガラス
からなるバルブ 11 の中央が発光空間膨出部 12 であ
り、発光空間膨出部 12 の両側から封止管部 15 が伸び
ている。封止管部 15 の端部に口金 16 が取り付けられ
ている。発光空間膨出部 12 内で、タングステンからな
る陽極 13 と陰極 14 が電極間距離ｄで対向配置されて
おり、バルブ 11 内には、所定量の水銀と始動用の希ガ
スが封入されている。そして、陽極 13 と陰極14 の間
に直流を印加すると放電発光する。
る水銀ランプを図４に基づいて説明すると、石英ガラス
からなるバルブ 11 の中央が発光空間膨出部 12 であ
り、発光空間膨出部 12 の両側から封止管部 15 が伸び
ている。封止管部 15 の端部に口金 16 が取り付けられ
ている。発光空間膨出部 12 内で、タングステンからな
る陽極 13 と陰極 14 が電極間距離ｄで対向配置されて
おり、バルブ 11 内には、所定量の水銀と始動用の希ガ
スが封入されている。そして、陽極 13 と陰極14 の間
に直流を印加すると放電発光する。
【００１５】かかる水銀ランプを露光用光源とする半導
体露光装置の照明光学系は、例えば図５に示すとおりで
ある。水銀ランプ１は、楕円鏡２の第１焦点 21 に配置
され、水銀ランプ１からの放射光束は楕円鏡２により集
光されてもう一方の第２焦点22 に２次光源像を形成す
る。この２次光源像からの発散光はコリメータレンズ３
によりほぼ平行な光束に変換され、狭帯域のいわゆるバ
ンドパスフィルタ４に入射し、露光波長が選択されてオ
プティカルインテグレータ５に入射する。そして、オプ
ティカルインテグレータ５は、ほぼ平行な光束から多数
の３次光源像を形成する。次に、多数の３次光源像から
の発散光は、コンデンサーレンズ６により集光され、レ
チクルパターン７（被照射面）を重畳的に照明し、投影
光学系８によりレチクルパターン７がウェハ９上に縮小
投影する。
体露光装置の照明光学系は、例えば図５に示すとおりで
ある。水銀ランプ１は、楕円鏡２の第１焦点 21 に配置
され、水銀ランプ１からの放射光束は楕円鏡２により集
光されてもう一方の第２焦点22 に２次光源像を形成す
る。この２次光源像からの発散光はコリメータレンズ３
によりほぼ平行な光束に変換され、狭帯域のいわゆるバ
ンドパスフィルタ４に入射し、露光波長が選択されてオ
プティカルインテグレータ５に入射する。そして、オプ
ティカルインテグレータ５は、ほぼ平行な光束から多数
の３次光源像を形成する。次に、多数の３次光源像から
の発散光は、コンデンサーレンズ６により集光され、レ
チクルパターン７（被照射面）を重畳的に照明し、投影
光学系８によりレチクルパターン７がウェハ９上に縮小
投影する。
【００１６】次に、かかる照明光学系において、水銀ラ
ンプの平均電場Ｅと被照射面（レチクル面）におけるｉ
線の照度の関係を調査した結果を説明する。水銀ランプ
は、電極間距離および電極形状が同一であり、従って光
学系の効率が一定であり、水銀封入量のみを変化させた
ものを使用した。つまり、水銀の動作圧力が異なる７本
の水銀ランプを入力電力（ランプ電力）を変化させて点
灯し、その時の水銀ランプの平均電場Ｅを調べるととも
に、被照射面におけるｉ線の照度を測定した。その測定
結果を図６に示す。
ンプの平均電場Ｅと被照射面（レチクル面）におけるｉ
線の照度の関係を調査した結果を説明する。水銀ランプ
は、電極間距離および電極形状が同一であり、従って光
学系の効率が一定であり、水銀封入量のみを変化させた
ものを使用した。つまり、水銀の動作圧力が異なる７本
の水銀ランプを入力電力（ランプ電力）を変化させて点
灯し、その時の水銀ランプの平均電場Ｅを調べるととも
に、被照射面におけるｉ線の照度を測定した。その測定
結果を図６に示す。
【００１７】これから分かるように、いずれのランプ電
力においてもそのｉ線の照度特性曲線は極大値を有し、
各照度特性曲線の形状はほぼ同一である。そして、ｉ線
照度が極大値をとる平均電場をＥp（ＷL）とするとき、
平均電場Ｅ＜Ｅp（ＷL）の領域では、平均電場Ｅが大き
くなるほど発光に寄与する有効な電力Ｗeff が増大し、
ｉ線の照度が増加するが、平均電場Ｅ＞Ｅp（ＷL）の領
域では、平均電場Ｅが大きくなるほど励起された水銀か
らの放射光が水銀原子に吸収される確率が増し、自己吸
収が顕著となってｉ線の出力が低下してしまうためと考
えられる。
力においてもそのｉ線の照度特性曲線は極大値を有し、
各照度特性曲線の形状はほぼ同一である。そして、ｉ線
照度が極大値をとる平均電場をＥp（ＷL）とするとき、
平均電場Ｅ＜Ｅp（ＷL）の領域では、平均電場Ｅが大き
くなるほど発光に寄与する有効な電力Ｗeff が増大し、
ｉ線の照度が増加するが、平均電場Ｅ＞Ｅp（ＷL）の領
域では、平均電場Ｅが大きくなるほど励起された水銀か
らの放射光が水銀原子に吸収される確率が増し、自己吸
収が顕著となってｉ線の出力が低下してしまうためと考
えられる。
【００１８】ランプ電力ＷL を横軸にして極大値をとる
平均電場Ｅp（ＷL）をプロットすると、図７に示すよう
に、直線が得られる。つまり、ランプ電圧ＷL と極大値
をとる平均電場Ｅp（ＷL）は直線関係にあり、Ｅ
P（ＷL）＝ａ＋ｂＷL （直線Ａ）となる。そして、定数
ａおよびｂを図７から求めると、ａ＝1.4Ｖ／mm， ｂ＝
0.71×１０-3Ｖ／mm・Ｗ となる。次に、ｉ線の極大値の
９０％の照度が得られる平均電場Ｅを同じくプロットす
ると、それぞれ直線Ｂ，Ｃが得られ、直線Ｂの直線式
は、ＥP（ＷL）−１．０Ｖ／mm、直線Ｃの直線式はＥP
（ＷL）＋１．５Ｖ／mmとなる。従って、平均電場Ｅと
ランプ電圧ＷL を２つの直線Ｂ，Ｃに挾まれた範囲内の
条件で点灯すれば、ランプ電力が一定であっても、きわ
めて効率良くｉ線を放射することが分かる。
平均電場Ｅp（ＷL）をプロットすると、図７に示すよう
に、直線が得られる。つまり、ランプ電圧ＷL と極大値
をとる平均電場Ｅp（ＷL）は直線関係にあり、Ｅ
P（ＷL）＝ａ＋ｂＷL （直線Ａ）となる。そして、定数
ａおよびｂを図７から求めると、ａ＝1.4Ｖ／mm， ｂ＝
0.71×１０-3Ｖ／mm・Ｗ となる。次に、ｉ線の極大値の
９０％の照度が得られる平均電場Ｅを同じくプロットす
ると、それぞれ直線Ｂ，Ｃが得られ、直線Ｂの直線式
は、ＥP（ＷL）−１．０Ｖ／mm、直線Ｃの直線式はＥP
（ＷL）＋１．５Ｖ／mmとなる。従って、平均電場Ｅと
ランプ電圧ＷL を２つの直線Ｂ，Ｃに挾まれた範囲内の
条件で点灯すれば、ランプ電力が一定であっても、きわ
めて効率良くｉ線を放射することが分かる。
【００１９】次に、ｉ線の半値巾Δλと平均電場Ｅの関
係を調査したところ、図８に示すように、ランプ電圧に
よらず直線関係にあることが分かった。つまり、平均電
場Ｅが大きくなるとｉ線の半値巾Δλも大きくなる。と
ころで、図５に示した投影光学系８の色収差の補正が可
能な範囲は、ｉ線の半値幅で４nm程度である。このた
め、ｉ線の半値幅を４nm以下にするには、平均電場Ｅ
は、６Ｖ／mm以下とすれば良いことが容易に理解でき
る。
係を調査したところ、図８に示すように、ランプ電圧に
よらず直線関係にあることが分かった。つまり、平均電
場Ｅが大きくなるとｉ線の半値巾Δλも大きくなる。と
ころで、図５に示した投影光学系８の色収差の補正が可
能な範囲は、ｉ線の半値幅で４nm程度である。このた
め、ｉ線の半値幅を４nm以下にするには、平均電場Ｅ
は、６Ｖ／mm以下とすれば良いことが容易に理解でき
る。
【００２０】そこで、極めて効率良くｉ線を放射させな
がらｉ線の半値幅を４nm以下とし得る範囲について見る
と、先ず、図７の直線Ｃの直線式に基づいて６Ｖ／mm以
下の平均電場Ｅを得るためには、ＥP（ＷL）＋１．５Ｖ
／mm≦６Ｖ／mmの関係より、ランプ電力ＷL は、ＷL ≦
４．５ｋＷとなる。一方、図７の直線Ｂの直線式に基づ
いて６Ｖ／mm以下の平均電場Ｅを得るためには、Ｅ
P（ＷL）−１．０Ｖ／mm≦６Ｖ／mmの関係より、ランプ
電力ＷL は、ＷL ≦７．９ｋＷとなる。従って、平均電
場Ｅとランプ電力ＷL とを図９の斜線で示す範囲の条件
のもとで点灯すれば良いことが分かる。これを条件式化
して示せば次のとおりである。 ＥP（ＷL）−１．０Ｖ／mm≦Ｅ≦ＥP（ＷL）＋１．５Ｖ／mm、Ｅ≦６Ｖ／mm 但し、ＥP（ＷL）＝ａ＋ｂＷL， ａ＝1.4Ｖ／mm，ｂ＝
0.71×１０-3Ｖ／mm・Ｗ
がらｉ線の半値幅を４nm以下とし得る範囲について見る
と、先ず、図７の直線Ｃの直線式に基づいて６Ｖ／mm以
下の平均電場Ｅを得るためには、ＥP（ＷL）＋１．５Ｖ
／mm≦６Ｖ／mmの関係より、ランプ電力ＷL は、ＷL ≦
４．５ｋＷとなる。一方、図７の直線Ｂの直線式に基づ
いて６Ｖ／mm以下の平均電場Ｅを得るためには、Ｅ
P（ＷL）−１．０Ｖ／mm≦６Ｖ／mmの関係より、ランプ
電力ＷL は、ＷL ≦７．９ｋＷとなる。従って、平均電
場Ｅとランプ電力ＷL とを図９の斜線で示す範囲の条件
のもとで点灯すれば良いことが分かる。これを条件式化
して示せば次のとおりである。 ＥP（ＷL）−１．０Ｖ／mm≦Ｅ≦ＥP（ＷL）＋１．５Ｖ／mm、Ｅ≦６Ｖ／mm 但し、ＥP（ＷL）＝ａ＋ｂＷL， ａ＝1.4Ｖ／mm，ｂ＝
0.71×１０-3Ｖ／mm・Ｗ
【００２１】このように、図９の斜線で示す範囲、すな
わち上記の条件式の範囲を満足すれば、従来の水銀ラン
プと比べて、より一層の半値幅を小さくしつつ効率良く
ｉ線を放射させることが保証される。従って、投影光学
系での色収差の補正に対する設計上の負荷を大幅に軽減
させながら、高いスループットのもとでの露光が実現で
きる。
わち上記の条件式の範囲を満足すれば、従来の水銀ラン
プと比べて、より一層の半値幅を小さくしつつ効率良く
ｉ線を放射させることが保証される。従って、投影光学
系での色収差の補正に対する設計上の負荷を大幅に軽減
させながら、高いスループットのもとでの露光が実現で
きる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体露
光装置は、平均電場Ｅとランプ電圧を特許請求の範囲に
記載した式を満たす条件で点灯する水銀ランプを露光用
光源として搭載するので、所定のランプ電圧で効率良く
ｉ線の出力が得られ、かつｉ線の半値巾が小さくて色収
差の補正が十分に可能であり、スループットの優れた半
導体露光装置とすることができる。
光装置は、平均電場Ｅとランプ電圧を特許請求の範囲に
記載した式を満たす条件で点灯する水銀ランプを露光用
光源として搭載するので、所定のランプ電圧で効率良く
ｉ線の出力が得られ、かつｉ線の半値巾が小さくて色収
差の補正が十分に可能であり、スループットの優れた半
導体露光装置とすることができる。
【図１】水銀ランプの電極間の電位分布の説明図であ
る。
る。
【図２】水銀ランプの代表的な分光分布の説明図であ
る。
る。
【図３】平均電場とｉ線の分光分布の関係図である。
【図４】水銀ランプの説明図である。
【図５】半導体露光装置の代表的な照明光学系の説明図
である。
である。
【図６】平均電場とｉ線照度の関係図である。
【図７】ランプ電力と平均電場の関係図である。
【図８】平均電場とｉ線の半値巾の関係図である。
【図９】ランプ電力と平均電場の最適な範囲を示す図で
ある。
ある。
１ 水銀ランプ ２ 楕円鏡 ３ コリメータレンズ ４ バンドパスフィルタ ５ オプティカルインテグレータ ６ コンデンサーレンズ ７ レチクルパターン ８ 投影光学系 ９ ウェハ １３ 陽極 １４ 陰極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 清忠 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ 電機株式会社内 (72)発明者 森 孝司 東京都品川区西大井１丁目６番３号 株式 会社ニコン内 (72)発明者 菊池 哲男 東京都品川区西大井１丁目６番３号 株式 会社ニコン内
Claims (1)
- 【請求項１】水銀ランプのランプ電圧ＶL （Ｖ）から１
１Ｖを差し引き、電極間距離ｄ（mm）で割った値を平均
電場Ｅ（＝（ＶL −１１）／ｄ）（Ｖ／mm）としたと
き、平均電場Ｅがランプ入力電力ＷL （Ｗ）に対し、次
式を満足する平均電場Ｅを有する水銀ランプを露光用光
源として搭載したことを特徴とする半導体露光装置。 ＥP（ＷL）−１．０Ｖ／mm ≦ Ｅ ≦ ＥP（ＷL）＋１．５Ｖ／mm 但し、ＥP（ＷL）＝ａ＋ｂＷL， Ｅ ≦ ６Ｖ／mm ａ，ｂは定数であって ａ＝1.4Ｖ／mm，ｂ＝0.71×１０
-3Ｖ／mm・Ｗ
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4265605A JP2863047B2 (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | 半導体露光装置 |
| US08/417,591 US5791767A (en) | 1992-09-09 | 1995-04-07 | Semiconductor exposure device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4265605A JP2863047B2 (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | 半導体露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0697048A true JPH0697048A (ja) | 1994-04-08 |
| JP2863047B2 JP2863047B2 (ja) | 1999-03-03 |
Family
ID=17419459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4265605A Expired - Lifetime JP2863047B2 (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | 半導体露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2863047B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9070526B2 (en) | 2013-06-05 | 2015-06-30 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Light source device, light irradiating apparatus equipped with light source device, and method of patterning self-assembled monolayer using light irradiating apparatus |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02127025U (ja) * | 1989-03-29 | 1990-10-19 | ||
| JPH04137349A (ja) * | 1990-09-27 | 1992-05-12 | Ushio Inc | ショートアーク型水銀蒸気放電灯の点灯方法 |
-
1992
- 1992-09-09 JP JP4265605A patent/JP2863047B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02127025U (ja) * | 1989-03-29 | 1990-10-19 | ||
| JPH04137349A (ja) * | 1990-09-27 | 1992-05-12 | Ushio Inc | ショートアーク型水銀蒸気放電灯の点灯方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9070526B2 (en) | 2013-06-05 | 2015-06-30 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Light source device, light irradiating apparatus equipped with light source device, and method of patterning self-assembled monolayer using light irradiating apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2863047B2 (ja) | 1999-03-03 |
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