JPH07297117A - 投影露光装置及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
投影露光装置及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法Info
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- JPH07297117A JPH07297117A JP6107867A JP10786794A JPH07297117A JP H07297117 A JPH07297117 A JP H07297117A JP 6107867 A JP6107867 A JP 6107867A JP 10786794 A JP10786794 A JP 10786794A JP H07297117 A JPH07297117 A JP H07297117A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ステップアンドスキャン方式を用いた露光装
置で多重露光して焦点深度を増大させた投影露光装置及
びそれを用いた半導体デバイスの製造方法を得ること。 【構成】 スリット開口を介したスリット状の光束で第
１物体面上のパターンを照明し、該第１物体面上のパタ
ーンを投影光学系により可動ステージに載置した第２物
体面上に該第１物体と該可動ステージを該スリット開口
の短手方向に該投影光学系の撮影倍率に対応させた速度
比で同期させてスキャンさせながら投影露光する際、該
第１物体面上のパターンから発生した回折光束の光路中
に該第１物体のスキャン方向に沿って該回折光束の光路
長を変化させる光学部材を設けたこと。
置で多重露光して焦点深度を増大させた投影露光装置及
びそれを用いた半導体デバイスの製造方法を得ること。 【構成】 スリット開口を介したスリット状の光束で第
１物体面上のパターンを照明し、該第１物体面上のパタ
ーンを投影光学系により可動ステージに載置した第２物
体面上に該第１物体と該可動ステージを該スリット開口
の短手方向に該投影光学系の撮影倍率に対応させた速度
比で同期させてスキャンさせながら投影露光する際、該
第１物体面上のパターンから発生した回折光束の光路中
に該第１物体のスキャン方向に沿って該回折光束の光路
長を変化させる光学部材を設けたこと。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は投影露光装置及びそれを
用いた半導体デバイスの製造方法に関し、例えばＩＣや
ＬＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイスや
液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイス
を製造する工程のうちリソグラフィー工程に使用される
際に好適なものである。
用いた半導体デバイスの製造方法に関し、例えばＩＣや
ＬＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイスや
液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイス
を製造する工程のうちリソグラフィー工程に使用される
際に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】近年ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体デバイスの
高集積化がますます加速度を増しており、これに伴う半
導体ウエハの微細加工技術の進展も著しい。この微細加
工技術としてマスク（レチクル）の回路パターン像を投
影光学系により感光基板上に形成し、感光基板をステッ
プアンドリピート方式で露光する縮小投影露光装置（ス
テッパー）が種々と提案されている。
高集積化がますます加速度を増しており、これに伴う半
導体ウエハの微細加工技術の進展も著しい。この微細加
工技術としてマスク（レチクル）の回路パターン像を投
影光学系により感光基板上に形成し、感光基板をステッ
プアンドリピート方式で露光する縮小投影露光装置（ス
テッパー）が種々と提案されている。
【０００３】このステッパーにおいては、レチクル上の
回路パターンを所定の縮小倍率を持った投影光学系を介
してウエハ面上の所定の位置に縮小投影して転写を行
い、１回の投影転写終了後、ウエハが載ったステージを
所定の量移動して再び転写を行うステップを繰り返し
て、ウエハ全面の露光を行っている。
回路パターンを所定の縮小倍率を持った投影光学系を介
してウエハ面上の所定の位置に縮小投影して転写を行
い、１回の投影転写終了後、ウエハが載ったステージを
所定の量移動して再び転写を行うステップを繰り返し
て、ウエハ全面の露光を行っている。
【０００４】これらの投影露光装置のうち最近では高解
像力が得られ、且つ画面サイズを拡大できる走査機構を
用いたステップアンドスキャン方式の露光装置が種々と
提案されている。
像力が得られ、且つ画面サイズを拡大できる走査機構を
用いたステップアンドスキャン方式の露光装置が種々と
提案されている。
【０００５】このステップアンドスキャン方式の露光装
置ではスリット状の露光領域を有し、ショットの露光は
レチクルとウエハとを走査することにより行っている。
そして１つのショットの走査露光が終了すると、ウエハ
は次のショットにステップし、次のショットの露光を開
始している。これを繰り返してウエハ全体の露光を行っ
ている。
置ではスリット状の露光領域を有し、ショットの露光は
レチクルとウエハとを走査することにより行っている。
そして１つのショットの走査露光が終了すると、ウエハ
は次のショットにステップし、次のショットの露光を開
始している。これを繰り返してウエハ全体の露光を行っ
ている。
【０００６】図１０は従来のステップアンドスキャン方
式の露光装置の要部斜視図である。
式の露光装置の要部斜視図である。
【０００７】図中１０１は回路パターンの描かれている
レチクル、１０２は投影レンズ、１０３はウエハＷが載
せられた可動のステージである。１０６はアパーチャー
であり、スリット開口１０５を有しレチクル１０１に近
接配置している。１０４は照明光束である。
レチクル、１０２は投影レンズ、１０３はウエハＷが載
せられた可動のステージである。１０６はアパーチャー
であり、スリット開口１０５を有しレチクル１０１に近
接配置している。１０４は照明光束である。
【０００８】照明光束１０４によって照明されたレチク
ル１０１上の回路パターンを投影レンズ１０２を介して
ステージ１０３上のウエハＷに転写する際、レチクル１
０１の直前に設けたスリット開口１０５を有するアパー
チャー１０６によりスリット状の照明光束でレチクル１
０１を照明している。これによりレチクル１０１のうち
スリット状の照明光束の当たった部分の回路パターンの
みがウエハ面Ｗ上に投影転写されるようにしている。
ル１０１上の回路パターンを投影レンズ１０２を介して
ステージ１０３上のウエハＷに転写する際、レチクル１
０１の直前に設けたスリット開口１０５を有するアパー
チャー１０６によりスリット状の照明光束でレチクル１
０１を照明している。これによりレチクル１０１のうち
スリット状の照明光束の当たった部分の回路パターンの
みがウエハ面Ｗ上に投影転写されるようにしている。
【０００９】そして図に示すようにレチクル１０１を矢
印１０７の方向に所定の速度でスキャンすると同時に、
投影レンズ１０２の結像倍率に応じた速度でステージ１
０３を矢印１０８の方向にスキャンすることによってレ
チクル１０１上の回路パターン全体をウエハＷ上に投影
転写している。
印１０７の方向に所定の速度でスキャンすると同時に、
投影レンズ１０２の結像倍率に応じた速度でステージ１
０３を矢印１０８の方向にスキャンすることによってレ
チクル１０１上の回路パターン全体をウエハＷ上に投影
転写している。
【００１０】図１０に示す露光装置において、座標軸を
１０９に示す通りに定めたとき、投影レンズ１０２の光
軸１１０はｚ軸方向、スリット開口１０５の長手方向は
ｙ軸方向、レチクル１０１及びステージ１０３のスキャ
ン方向はｘ軸方向にそれぞれとっている。レチクル１０
１面上の回路パターン全体の転写終了後にステージ１０
３を所定の量だけ移動、即ちステップしてウエハＷ上の
異なる位置に上記の方法で改めてレチクル１０１面上の
回路パターンの転写を繰り返している。
１０９に示す通りに定めたとき、投影レンズ１０２の光
軸１１０はｚ軸方向、スリット開口１０５の長手方向は
ｙ軸方向、レチクル１０１及びステージ１０３のスキャ
ン方向はｘ軸方向にそれぞれとっている。レチクル１０
１面上の回路パターン全体の転写終了後にステージ１０
３を所定の量だけ移動、即ちステップしてウエハＷ上の
異なる位置に上記の方法で改めてレチクル１０１面上の
回路パターンの転写を繰り返している。
【００１１】次にステップアンドスキャン方式が通常の
ステッパー方式（スキャンを行わない方式）に比較して
露光領域が広くとれる理由を図１１を用いて説明する。
ステッパー方式（スキャンを行わない方式）に比較して
露光領域が広くとれる理由を図１１を用いて説明する。
【００１２】露光領域は投影レンズの収差が良好に補正
された範囲として制限される。そこで今、投影レンズの
収差が補正されている範囲を図１１（Ａ）の円１２１
（半径：ｒ）で表し、回路パターンが正方形の範囲に収
まっているとする。そうすると露光領域は円１２１に内
接する最大の正方形、即ち図１１（Ａ）中の線分
された範囲として制限される。そこで今、投影レンズの
収差が補正されている範囲を図１１（Ａ）の円１２１
（半径：ｒ）で表し、回路パターンが正方形の範囲に収
まっているとする。そうすると露光領域は円１２１に内
接する最大の正方形、即ち図１１（Ａ）中の線分
【００１３】
【外１】 ２ｒ2 が通常のステッパーにおける露光領域となる。尚
ここでは、座標系１２３のｘ，ｙ軸を図中のように正方
形１２２の直交する２つの辺の方向に一致するように定
めている。
ここでは、座標系１２３のｘ，ｙ軸を図中のように正方
形１２２の直交する２つの辺の方向に一致するように定
めている。
【００１４】一方、図１１（Ｂ）のように、収差の補正
された円１２１に内接する矩形の形状を正方形から長方
形に変化させていけば、長方形１２４の長辺（ｙ軸方
向）の長さは２ｒに近づく。このとき長方形１２４でｘ
軸方向に回路パターンをスキャンすることによりパター
ン全体を転写すれば、露光領域はスキャン可能な長さを
ｓとして、面積２ｒｓで決定され、上記の面積２ｒ2 よ
り大きく取れる。ステップアンドスキャン方式は以上の
ようにして露光領域の拡大を図っている。
された円１２１に内接する矩形の形状を正方形から長方
形に変化させていけば、長方形１２４の長辺（ｙ軸方
向）の長さは２ｒに近づく。このとき長方形１２４でｘ
軸方向に回路パターンをスキャンすることによりパター
ン全体を転写すれば、露光領域はスキャン可能な長さを
ｓとして、面積２ｒｓで決定され、上記の面積２ｒ2 よ
り大きく取れる。ステップアンドスキャン方式は以上の
ようにして露光領域の拡大を図っている。
【００１５】そのようなステップアンドスキャン型の露
光装置においては一般に高い解像度を得るために高ＮＡ
の投影レンズを用いている。このとき露光波長をλとし
たときλ／ＮＡ2 に比例して決まる焦点深度は非常に厳
しくなる。ウエハ面上に多少の凹凸があっても良好な露
光ができるためには、ある程度以上の焦点深度が必要で
ある。
光装置においては一般に高い解像度を得るために高ＮＡ
の投影レンズを用いている。このとき露光波長をλとし
たときλ／ＮＡ2 に比例して決まる焦点深度は非常に厳
しくなる。ウエハ面上に多少の凹凸があっても良好な露
光ができるためには、ある程度以上の焦点深度が必要で
ある。
【００１６】従来より見かけ上の焦点深度を大きくする
ためにレチクルとウエハの光軸方向の相対位置を変化さ
せて投影した像を重ね合わせる多重露光方式が有効であ
ることが知られている。多重露光の方法としてウエハを
レチクルに対して所定の角度だけ傾斜させてスキャンを
行うようにしたものが特開平４−２７７６１２号公報で
提案されている。
ためにレチクルとウエハの光軸方向の相対位置を変化さ
せて投影した像を重ね合わせる多重露光方式が有効であ
ることが知られている。多重露光の方法としてウエハを
レチクルに対して所定の角度だけ傾斜させてスキャンを
行うようにしたものが特開平４−２７７６１２号公報で
提案されている。
【００１７】次に同公報で提案されている多重露光方法
について図１２〜図１５を用いて説明する。
について図１２〜図１５を用いて説明する。
【００１８】図１２は図１０で説明したステップアンド
スキャン型の露光装置をｘｚ面内に二次元的に描いた概
略図である。同図ではウエハＷが投影レンズ１０２の像
平面１３１より所定の角度θだけ傾いた位置１０３に配
置している点が特徴となっている。又Ｈ，Ｉ，Ｊは各々
投影レンズ１０２の物体平面上の点を表し、それぞれの
点から出た光束１３２，１３３，１３４は像平面１３１
上で点Ｈ′,Ｉ′,Ｊ′の位置に結像している。ここでは
ウエハＷの表面はＩ′の位置で像平面１３１に一致し、
Ｈ′，Ｊ′の位置ではｚ方向にある量だけずれている。
スキャン型の露光装置をｘｚ面内に二次元的に描いた概
略図である。同図ではウエハＷが投影レンズ１０２の像
平面１３１より所定の角度θだけ傾いた位置１０３に配
置している点が特徴となっている。又Ｈ，Ｉ，Ｊは各々
投影レンズ１０２の物体平面上の点を表し、それぞれの
点から出た光束１３２，１３３，１３４は像平面１３１
上で点Ｈ′,Ｉ′,Ｊ′の位置に結像している。ここでは
ウエハＷの表面はＩ′の位置で像平面１３１に一致し、
Ｈ′，Ｊ′の位置ではｚ方向にある量だけずれている。
【００１９】次にウエハＷを傾けて矢印１３６の方向に
スキャンすることにより多重露光が実現することを説明
するためにレチクル１０１上の１点Ｑの結像について考
える。点Ｑ′は点Ｑの像が転写されるウエハＷ上の点で
あるとする。
スキャンすることにより多重露光が実現することを説明
するためにレチクル１０１上の１点Ｑの結像について考
える。点Ｑ′は点Ｑの像が転写されるウエハＷ上の点で
あるとする。
【００２０】まずレクチル１０１が矢印１３５の方向に
スキャンされて点ＱがＨの位置に来た瞬間に点Ｑ′は
Ｈ′の位置にあり、像が転写される。その際、点Ｑ′は
像平面１３１上にないために、点Ｑ′上の光強度分布は
図１３（Ａ）に示すように低コントラストになる。点Ｑ
がＩの位置まで移動すると点Ｑ′もＩ′の位置まで移動
するが、位置Ｉ′ではウエハ１３１の面と像平面１３１
が一致するので点Ｑ′上にできる光強度分布は図１３
（Ｂ）に示すようにシャープなものになる。
スキャンされて点ＱがＨの位置に来た瞬間に点Ｑ′は
Ｈ′の位置にあり、像が転写される。その際、点Ｑ′は
像平面１３１上にないために、点Ｑ′上の光強度分布は
図１３（Ａ）に示すように低コントラストになる。点Ｑ
がＩの位置まで移動すると点Ｑ′もＩ′の位置まで移動
するが、位置Ｉ′ではウエハ１３１の面と像平面１３１
が一致するので点Ｑ′上にできる光強度分布は図１３
（Ｂ）に示すようにシャープなものになる。
【００２１】続いて点ＱがＪの位置まで移動すると点
Ｑ′もＪ′の位置まで移動し、そこでの光強度分布は図
１３（Ｃ）に示すようになる。実際には点Ｑに照明光が
当たっている間、点Ｑ′における光強度分布は連続的に
変化するが、同図では簡単のために代表的な３つの点
Ｈ，Ｉ，Ｊについて示している。
Ｑ′もＪ′の位置まで移動し、そこでの光強度分布は図
１３（Ｃ）に示すようになる。実際には点Ｑに照明光が
当たっている間、点Ｑ′における光強度分布は連続的に
変化するが、同図では簡単のために代表的な３つの点
Ｈ，Ｉ，Ｊについて示している。
【００２２】パターンの転写は光強度の蓄積によって行
われているため、点Ｑ′では点Ｈ′,Ｉ′,Ｊ′で受けた
光強度分布の重ね合わせとして図１４に示す光強度分布
によって像が形成される。同図ではこれにより多重露光
を実現している。
われているため、点Ｑ′では点Ｈ′,Ｉ′,Ｊ′で受けた
光強度分布の重ね合わせとして図１４に示す光強度分布
によって像が形成される。同図ではこれにより多重露光
を実現している。
【００２３】多重露光の利点は次のように説明される。
まずウエハＷが位置１０３よりｚ軸方向にΔｚだけずれ
て位置１０３′に移動した場合にスキャンによってでき
る光強度分布はＨ′Ｉ′，Ｊ′の位置でそれぞれ図１５
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すようになる。位置Ｈ′，
Ｉ′での分布形状は図１３に比べて劣化するが、位置
Ｊ′ではウエハ面と像平面１３１が一致することにより
最良の分布形状が得られ、総合強度としては図１４と略
同様になる。ウエハＷのずれの方向が逆になった場合に
も得られる光強度も図１４と略同様になり、結果的に２
Δｚの範囲で良好な光強度分布が得られることになる。
そしてその範囲は多重露光を行わない場合に比べて広く
なるので、実質的に焦点深度が増大したことになる。
まずウエハＷが位置１０３よりｚ軸方向にΔｚだけずれ
て位置１０３′に移動した場合にスキャンによってでき
る光強度分布はＨ′Ｉ′，Ｊ′の位置でそれぞれ図１５
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すようになる。位置Ｈ′，
Ｉ′での分布形状は図１３に比べて劣化するが、位置
Ｊ′ではウエハ面と像平面１３１が一致することにより
最良の分布形状が得られ、総合強度としては図１４と略
同様になる。ウエハＷのずれの方向が逆になった場合に
も得られる光強度も図１４と略同様になり、結果的に２
Δｚの範囲で良好な光強度分布が得られることになる。
そしてその範囲は多重露光を行わない場合に比べて広く
なるので、実質的に焦点深度が増大したことになる。
【００２４】以上が多重露光により実質的に焦点深度が
増大する理由である。
増大する理由である。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】多重露光方式は前述の
如く実質的に焦点深度が増大するという利点があるが、
反面ステージを水平でなく傾けて走査しなければならな
いためにステージに特別な走査機構を設けなければなら
ず、装置全体が複雑化及び大型化してくるという問題点
があった。
如く実質的に焦点深度が増大するという利点があるが、
反面ステージを水平でなく傾けて走査しなければならな
いためにステージに特別な走査機構を設けなければなら
ず、装置全体が複雑化及び大型化してくるという問題点
があった。
【００２６】本発明は、ステップアンドスキャン方式の
露光装置においてレチクルと投影光学系との間の光路中
に適切なる構成の光学部材を設けることにより、ステー
ジを傾けないで水平方向に走査して多重露光ができるよ
うにし、装置全体の簡素化を図りつつ、焦点深度を実質
的に増大し、高解像度のパターン像が広い面積にわたり
得られる投影露光装置及びそれを用いた半導体デバイス
の製造方法の提供を目的とする。
露光装置においてレチクルと投影光学系との間の光路中
に適切なる構成の光学部材を設けることにより、ステー
ジを傾けないで水平方向に走査して多重露光ができるよ
うにし、装置全体の簡素化を図りつつ、焦点深度を実質
的に増大し、高解像度のパターン像が広い面積にわたり
得られる投影露光装置及びそれを用いた半導体デバイス
の製造方法の提供を目的とする。
【００２７】
（１−１）本発明の投影露光装置は、スリット状の光束
で第１物体面上のパターンを照明し、該第１物体面上の
パターンを投影光学系により可動ステージに載置した第
２物体面上に該第１物体と該可動ステージを該スリット
状照明光束の短手方向に該投影光学系の撮影倍率に対応
させた速度比で同期させてスキャンさせながら投影露光
する際、該第１物体面上のパターンからの光束の光路中
に該第１物体のスキャン方向に沿って該光束の光路長を
変化させる光学部材を設けたことを特徴としている。
で第１物体面上のパターンを照明し、該第１物体面上の
パターンを投影光学系により可動ステージに載置した第
２物体面上に該第１物体と該可動ステージを該スリット
状照明光束の短手方向に該投影光学系の撮影倍率に対応
させた速度比で同期させてスキャンさせながら投影露光
する際、該第１物体面上のパターンからの光束の光路中
に該第１物体のスキャン方向に沿って該光束の光路長を
変化させる光学部材を設けたことを特徴としている。
【００２８】特に、前記光学部材は前記第１物体のスキ
ャン方向に沿って前記回折光束の光路長を、部分的に又
は連続的に又は段階的に変化させる誘電体から成ってい
ることや、前記光学部材は前記第１物体のスキャン方向
に沿って、厚さ又は材質の屈折率分布が部分的又は連続
的又は段階的に変化している誘電体から成っていること
等を特徴としている。
ャン方向に沿って前記回折光束の光路長を、部分的に又
は連続的に又は段階的に変化させる誘電体から成ってい
ることや、前記光学部材は前記第１物体のスキャン方向
に沿って、厚さ又は材質の屈折率分布が部分的又は連続
的又は段階的に変化している誘電体から成っていること
等を特徴としている。
【００２９】（１−２）本発明の半導体デバイスの製造
方法は、スリット状の光束でレチクル面上のパターンを
照明し、該レチクル面上のパターンを投影光学系により
可動ステージに載置したウエハ面上に該レチクルと該可
動ステージを該スリット状照明光束の短手方向に該投影
光学系の撮影倍率に対応させた速度比で同期させてスキ
ャンさせながら投影露光した後に該ウエハを現像処理工
程を介して半導体デバイスを製造する際、該第１物体面
上のパターンからの光束の光路中に該第１物体のスキャ
ン方向に沿って該光束の光路長を変化させる光学部材を
設けたことを特徴としている。
方法は、スリット状の光束でレチクル面上のパターンを
照明し、該レチクル面上のパターンを投影光学系により
可動ステージに載置したウエハ面上に該レチクルと該可
動ステージを該スリット状照明光束の短手方向に該投影
光学系の撮影倍率に対応させた速度比で同期させてスキ
ャンさせながら投影露光した後に該ウエハを現像処理工
程を介して半導体デバイスを製造する際、該第１物体面
上のパターンからの光束の光路中に該第１物体のスキャ
ン方向に沿って該光束の光路長を変化させる光学部材を
設けたことを特徴としている。
【００３０】特に、前記光学部材は前記レチクルのスキ
ャン方向に沿って前記回折光束の光路長を、部分的に又
は連続的に又は段階的に変化させる誘電体から成ってい
ることや、前記光学部材は前記レチクルのスキャン方向
に沿って、厚さ又は材質の屈折率分布が部分的又は連続
的又は段階的に変化している誘電体から成っていること
等を特徴としている。
ャン方向に沿って前記回折光束の光路長を、部分的に又
は連続的に又は段階的に変化させる誘電体から成ってい
ることや、前記光学部材は前記レチクルのスキャン方向
に沿って、厚さ又は材質の屈折率分布が部分的又は連続
的又は段階的に変化している誘電体から成っていること
等を特徴としている。
【００３１】
【実施例】図１は本発明の実施例１の要部概略図であ
る。同図はステップアンドスキャン方式で多重露光を行
う投影露光装置を示している。
る。同図はステップアンドスキャン方式で多重露光を行
う投影露光装置を示している。
【００３２】図中、１は第１物体としてのレチクル（マ
スク）であり、その面上には回路パターンが形成されて
いる。２は投影レンズ（投影光学系）、３は可動のステ
ージであり、第２物体としてのウエハＷを載置してい
る。４は照明系（不図示）からの照明光束である。
スク）であり、その面上には回路パターンが形成されて
いる。２は投影レンズ（投影光学系）、３は可動のステ
ージであり、第２物体としてのウエハＷを載置してい
る。４は照明系（不図示）からの照明光束である。
【００３３】６はアパーチャーであり、その一部にスリ
ット開口５が設けてあり、レチクル１に近接配置してい
る。尚アパーチャー６のスリット開口５はレチクル１の
直前に設ける他に照明光学系中でレチクル１と光学的に
共役な位置に同様のスリット開口を設ける構成としても
良い。７はｘ，ｙ，ｚ軸を示す座標系を示している。
ット開口５が設けてあり、レチクル１に近接配置してい
る。尚アパーチャー６のスリット開口５はレチクル１の
直前に設ける他に照明光学系中でレチクル１と光学的に
共役な位置に同様のスリット開口を設ける構成としても
良い。７はｘ，ｙ，ｚ軸を示す座標系を示している。
【００３４】１１〜１４は光線であり、レチクル１上の
回路パターンからの回折光がステージ３上のウエハＷに
到達するまでを摸式的に描いている。
回路パターンからの回折光がステージ３上のウエハＷに
到達するまでを摸式的に描いている。
【００３５】本実施例においては、照明光束４でスリッ
ト状に照明したレチクル１面上の回路パターンを投影レ
ンズ２によりウエハＷに投影露光している。本実施例で
は投影光学系２の光軸８をｚ軸方向に、スリット開口５
の長手方向をｙ軸方向と一致するようにとっている。
ト状に照明したレチクル１面上の回路パターンを投影レ
ンズ２によりウエハＷに投影露光している。本実施例で
は投影光学系２の光軸８をｚ軸方向に、スリット開口５
の長手方向をｙ軸方向と一致するようにとっている。
【００３６】更にスリット開口５のｘ方向には７ａに示
すようにｘ′座標軸を定め、スリット開口５の両端の座
標をｘ′＝０及びｘ′＝ａとしている。
すようにｘ′座標軸を定め、スリット開口５の両端の座
標をｘ′＝０及びｘ′＝ａとしている。
【００３７】ここでレチクル１、ステージ３は共にｘｙ
面に平行に配置しており、図１１に示すのと同様にレチ
クル１をｘ軸方向にスキャンすると同時にステージ３を
投影レンズ２の投影倍率に応じてやはりｘ軸方向に同期
してスキャンすることにより、レチクル１上の回路パタ
ーン全体をステージ３に載ったウエハＷ上に投影転写し
ている。そして該ウエハを公知の現像処理工程を介して
これより半導体デバイスを得ている。
面に平行に配置しており、図１１に示すのと同様にレチ
クル１をｘ軸方向にスキャンすると同時にステージ３を
投影レンズ２の投影倍率に応じてやはりｘ軸方向に同期
してスキャンすることにより、レチクル１上の回路パタ
ーン全体をステージ３に載ったウエハＷ上に投影転写し
ている。そして該ウエハを公知の現像処理工程を介して
これより半導体デバイスを得ている。
【００３８】９は光学部材であり、直方体形状の誘電体
より成り、レチクル１の直後に配置している。誘電体９
はパターンからの回折光束の光路長をｚ方向に変化させ
ている。
より成り、レチクル１の直後に配置している。誘電体９
はパターンからの回折光束の光路長をｚ方向に変化させ
ている。
【００３９】本実施例の投影露光装置ではレチクル１の
直後に誘電体９を配置していることが特徴である。誘電
体９はスリット開口５に沿ってｙ方向に長く延びてお
り、ｘ方向にはスリット開口５の半分、即ちｘ′＝ａ／
２〜ｘ′＝ａを覆うように備えている。
直後に誘電体９を配置していることが特徴である。誘電
体９はスリット開口５に沿ってｙ方向に長く延びてお
り、ｘ方向にはスリット開口５の半分、即ちｘ′＝ａ／
２〜ｘ′＝ａを覆うように備えている。
【００４０】図２はレクチル１、アパーチャー６、スリ
ット開口５、誘電体９の位置関係をｘｙ平面内に描いた
説明図である。図１中のＡ，Ｂはそれぞれ投影レンズ２
の物体平面上の点であり、点Ａから出た光束１１は投影
レンズ２を介して点Ａ′のｘ座標を持つ点ＩA に結像
し、一方、点Ｂから出た光束１２は途中、誘電体９中を
透過して点Ｂ′のｘ座標を持つ点ＩB に結像する。点Ｉ
A と点ＩB は図に示すようにｚ座標が異なる。
ット開口５、誘電体９の位置関係をｘｙ平面内に描いた
説明図である。図１中のＡ，Ｂはそれぞれ投影レンズ２
の物体平面上の点であり、点Ａから出た光束１１は投影
レンズ２を介して点Ａ′のｘ座標を持つ点ＩA に結像
し、一方、点Ｂから出た光束１２は途中、誘電体９中を
透過して点Ｂ′のｘ座標を持つ点ＩB に結像する。点Ｉ
A と点ＩB は図に示すようにｚ座標が異なる。
【００４１】図３は物点Ｄの直後に誘電体２２を挿入す
ることによって結像位置が変化する様子の説明図であ
る。図３中、２１は投影レンズであり、２２は材質の屈
折率ｎ、光軸方向の厚さｄの誘電体である。図３（Ａ）
において投影レンズ２１による物点Ｃの像点をＩC とす
る。
ることによって結像位置が変化する様子の説明図であ
る。図３中、２１は投影レンズであり、２２は材質の屈
折率ｎ、光軸方向の厚さｄの誘電体である。図３（Ａ）
において投影レンズ２１による物点Ｃの像点をＩC とす
る。
【００４２】又図３（Ｂ）に示すように光路中に誘電体
２２が挿入された場合の物点Ｄの像点をＩD とする。物
点Ｄからの光束は屈折の影響で光束２３のように折れ曲
がり、実質的に像点が光軸方向にΔ1 だけ変動したもの
と見なせる。ここで Δ1 ＝（ｎ−１）ｄ／ｎ の関係がある。
２２が挿入された場合の物点Ｄの像点をＩD とする。物
点Ｄからの光束は屈折の影響で光束２３のように折れ曲
がり、実質的に像点が光軸方向にΔ1 だけ変動したもの
と見なせる。ここで Δ1 ＝（ｎ−１）ｄ／ｎ の関係がある。
【００４３】物点Ｄが光軸方向にΔ1 だけ移動した場
合、像点も同じ方向にΔ2 だけ移動する。このとき投影
レンズ２１の投影倍率をｍとすると Δ2 ＝ｍ2 Δ1 の関係がある。
合、像点も同じ方向にΔ2 だけ移動する。このとき投影
レンズ２１の投影倍率をｍとすると Δ2 ＝ｍ2 Δ1 の関係がある。
【００４４】具体的な値として、１／４倍の縮小結像の
光学系にｎ＝１．５の誘電体物質を用いたとして、Δ2
＝１μｍとするためには計算上、Δ1 ＝１６μｍとすれ
ば良く、そのためにはｄ＝４８μｍが必要となる。
光学系にｎ＝１．５の誘電体物質を用いたとして、Δ2
＝１μｍとするためには計算上、Δ1 ＝１６μｍとすれ
ば良く、そのためにはｄ＝４８μｍが必要となる。
【００４５】次に本実施例において前述した多重露光と
同様に焦点深度が増大する理由について説明する。
同様に焦点深度が増大する理由について説明する。
【００４６】簡単のため、図１でレクチル１上の１点Ｐ
の結像について考える。ウエハＷ上の点Ｐ′はレチクル
１上の点Ｐの像が転写されるべき位置であり、今点Ｐ′
のｚ座標は点ＩA と点ＩB の中間に位置するようにステ
ージ４によって調整されているとする。レチクル１が矢
印１ａの方向にスキャンされて点Ｐが位置Ａに来たとき
にステージ４は矢印３ａの方向にスキャンされて点Ｐ′
は位置Ａ′に来ている。この状態で点Ｐ′は点ＩA とは
一致しないので図４（Ａ）に示す多少劣化した光学像が
転写される。
の結像について考える。ウエハＷ上の点Ｐ′はレチクル
１上の点Ｐの像が転写されるべき位置であり、今点Ｐ′
のｚ座標は点ＩA と点ＩB の中間に位置するようにステ
ージ４によって調整されているとする。レチクル１が矢
印１ａの方向にスキャンされて点Ｐが位置Ａに来たとき
にステージ４は矢印３ａの方向にスキャンされて点Ｐ′
は位置Ａ′に来ている。この状態で点Ｐ′は点ＩA とは
一致しないので図４（Ａ）に示す多少劣化した光学像が
転写される。
【００４７】次にレチクル１が更に移動して点Ｐが位置
Ｂに来た状態を考える。このとき、点Ｐ′は位置Ｂ′に
あり、やはり点ＩB とは一致していないので、図４
（Ａ）同様に多少劣化した光学像図４（Ｂ）が転写され
る。像の転写を代表的な２点Ａ，Ｂで説明したが、点Ｐ
が０≦ｘ′≦ａ／２の範囲にあれば点Ｐ′に転写される
像は図４(Ａ)と同様の分布を持ち、点Ｐがａ／２≦ｘ′
≦ａの範囲にあれば点Ｐ′に転写される像は図４（Ｂ）
と同様の形状を持つ。そして点Ｐがスリット６の範囲を
スキャンされる間に点Ｐ′に転写される像は図４（Ａ）
と図４（Ｂ）を合計した形、即ち図５で表せる。
Ｂに来た状態を考える。このとき、点Ｐ′は位置Ｂ′に
あり、やはり点ＩB とは一致していないので、図４
（Ａ）同様に多少劣化した光学像図４（Ｂ）が転写され
る。像の転写を代表的な２点Ａ，Ｂで説明したが、点Ｐ
が０≦ｘ′≦ａ／２の範囲にあれば点Ｐ′に転写される
像は図４(Ａ)と同様の分布を持ち、点Ｐがａ／２≦ｘ′
≦ａの範囲にあれば点Ｐ′に転写される像は図４（Ｂ）
と同様の形状を持つ。そして点Ｐがスリット６の範囲を
スキャンされる間に点Ｐ′に転写される像は図４（Ａ）
と図４（Ｂ）を合計した形、即ち図５で表せる。
【００４８】ここでウエハＷの凹凸、ステージ３の制御
誤差等により像が形成されるべき点Ｐ′が上下に変動し
た場合について考える。今、点Ｐ′が下方に変動したと
すると、点Ａ′における像は図６（Ａ）に示すように劣
化が大きくなるが点Ｂ′においては理想的な結像点像Ｉ
B に近付くので、像は図６（Ｂ）に示すようにシャープ
になる。そして点Ｐがスリット開口５の範囲をスキャン
される間に点Ｐ′に転写される像の形状は図６（Ａ）と
図６（Ｂ）の合計として、やはり図５で表せる。
誤差等により像が形成されるべき点Ｐ′が上下に変動し
た場合について考える。今、点Ｐ′が下方に変動したと
すると、点Ａ′における像は図６（Ａ）に示すように劣
化が大きくなるが点Ｂ′においては理想的な結像点像Ｉ
B に近付くので、像は図６（Ｂ）に示すようにシャープ
になる。そして点Ｐがスリット開口５の範囲をスキャン
される間に点Ｐ′に転写される像の形状は図６（Ａ）と
図６（Ｂ）の合計として、やはり図５で表せる。
【００４９】点Ｐ′が上方に変動した場合は、点Ａ′で
転写される像と点Ｂ′で転写される像が図６とは入れ替
わり図７に示すようになるが点Ｐの像として最終的には
図５の形状となることは同様である。即ち、点Ｐ′があ
る程度上下方向（光軸方向）に変動した場合にも常に同
様の像が得られ、実質的に焦点深度が向上したことにな
る。
転写される像と点Ｂ′で転写される像が図６とは入れ替
わり図７に示すようになるが点Ｐの像として最終的には
図５の形状となることは同様である。即ち、点Ｐ′があ
る程度上下方向（光軸方向）に変動した場合にも常に同
様の像が得られ、実質的に焦点深度が向上したことにな
る。
【００５０】本実施例の光学部材としての誘電体９は図
３に示すように物点の位置を光軸方向に所定量変位させ
ることができるものであればどのような形状であっても
良い。
３に示すように物点の位置を光軸方向に所定量変位させ
ることができるものであればどのような形状であっても
良い。
【００５１】図８，図９は本発明に適用可能な誘電体３
１，３２とアパーチャー５のスリット開口６との関係を
示す要部概略図である。
１，３２とアパーチャー５のスリット開口６との関係を
示す要部概略図である。
【００５２】図８の誘電体３１はスリット開口５内でレ
チクル１のスキャン方向１ａに連続的に厚みが変化する
形状より成っている。誘電体３１をこのような形状とす
ることによって投影レンズ２の像空間での結像位置を光
軸方向に連続的に変化させることができ、前述したのと
同様に多重露光の効果によって実質的な焦点深度の向上
が可能になる。
チクル１のスキャン方向１ａに連続的に厚みが変化する
形状より成っている。誘電体３１をこのような形状とす
ることによって投影レンズ２の像空間での結像位置を光
軸方向に連続的に変化させることができ、前述したのと
同様に多重露光の効果によって実質的な焦点深度の向上
が可能になる。
【００５３】図９の誘電体３２はスリット開口５内でレ
チクル１のスキャン方向１ａに段階的に厚さが変化する
形状より成っている。これにより多重露光の際に前述し
たのと同様の効果を得ている。
チクル１のスキャン方向１ａに段階的に厚さが変化する
形状より成っている。これにより多重露光の際に前述し
たのと同様の効果を得ている。
【００５４】尚本発明におけるスキャンによる多重露光
においてはこれまでに説明したように誘電体の厚みの違
いを利用する以外に、レチクルのスキャン方向に屈折率
分布を持った誘電体を用いても前述と同様に実現するこ
とができる。又誘電体はレチクルのスキャン方向と直交
する方向には必ずしも一様な厚み又は屈折率を持ってい
る必要がない。又スリット開口を用いる代わりにシリン
ドリカルレンズ等を用いてスリット状の光束を得るよう
にしても良い。
においてはこれまでに説明したように誘電体の厚みの違
いを利用する以外に、レチクルのスキャン方向に屈折率
分布を持った誘電体を用いても前述と同様に実現するこ
とができる。又誘電体はレチクルのスキャン方向と直交
する方向には必ずしも一様な厚み又は屈折率を持ってい
る必要がない。又スリット開口を用いる代わりにシリン
ドリカルレンズ等を用いてスリット状の光束を得るよう
にしても良い。
【００５５】次に上記説明した投影露光装置を利用した
半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。
半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。
【００５６】図１６は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等
の半導体チップ、或いは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造
のフローを示す。
の半導体チップ、或いは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造
のフローを示す。
【００５７】ステップ１（回路設計）では半導体デバイ
スの回路設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。
スの回路設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。
【００５８】一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。
【００５９】次のステップ５（組立）は後工程と呼ば
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。
【００６０】ステップ６（検査）ではステップ５で作製
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷（ステップ７）される。
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００６１】図１７は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。
【００６２】ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
【００６３】ステップ１７（現像）では露光したウエハ
を現像する。ステップ１８（エッチング）では現像した
レジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジス
ト剥離）ではエッチングがすんで不要となったレジスト
を取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
を現像する。ステップ１８（エッチング）では現像した
レジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジス
ト剥離）ではエッチングがすんで不要となったレジスト
を取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００６４】本実施例の製造方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度の半導体デバイスを製造するこ
とができる。
造が難しかった高集積度の半導体デバイスを製造するこ
とができる。
【００６５】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、ステップ
アンドスキャン方式の露光装置においてレチクルと投影
光学系との間の光路中に適切なる構成の光学部材を設け
ることにより、ステージを傾けないで水平方向に走査し
て多重露光ができるようにし、装置全体の簡素化を図り
つつ、焦点深度を実質的に増大し、高解像度のパターン
像が広い面積にわたり得られる投影露光装置及びそれを
用いた半導体デバイスの製造方法を達成することができ
る。
アンドスキャン方式の露光装置においてレチクルと投影
光学系との間の光路中に適切なる構成の光学部材を設け
ることにより、ステージを傾けないで水平方向に走査し
て多重露光ができるようにし、装置全体の簡素化を図り
つつ、焦点深度を実質的に増大し、高解像度のパターン
像が広い面積にわたり得られる投影露光装置及びそれを
用いた半導体デバイスの製造方法を達成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１の要部概略図
【図２】 図１の一部分の平面概略図
【図３】 図１の一部分の説明図
【図４】 図１の像面上における光強度分布の説明図
【図５】 本発明で得られるパターン像の光強度分布
の説明図
の説明図
【図６】 図１の像面上における光強度分布の説明図
【図７】 図１の像面上における光強度分布の説明図
【図８】 本発明に係る光学部分の他の実施例の説明
図
図
【図９】 本発明に係る光学部分の他の実施例の説明
図
図
【図１０】 従来のステップアンドスキャン方式の露光
装置の概略図
装置の概略図
【図１１】 ステッパーとステップアンドスキャン方式
の露光装置による露光領域の説明図
の露光装置による露光領域の説明図
【図１２】 従来の多重露光の説明図
【図１３】 従来の多重露光における光強度分布の説明
図
図
【図１４】 従来の多重露光における光強度分布の説明
図
図
【図１５】 従来の多重露光における光強度分布の説明
図
図
【図１６】 本発明に係る半導体デバイスの製造方法の
フローチャート
フローチャート
【図１７】 本発明に係る半導体デバイスの製造方法の
フローチャート
フローチャート
１ レチクル ２ 投影光学系 ３ ステージ ４ 照明光束 ５ スリット開口 ６ アパーチャー ８ 光軸 ９，２２，３１，３２ 誘電体 Ｗ ウエハ
Claims (6)
- 【請求項１】 スリット状の光束で第１物体面上のパタ
ーンを照明し、該第１物体面上のパターンを投影光学系
により可動ステージに載置した第２物体面上に該第１物
体と該可動ステージを該スリット状照明光束の短手方向
に該投影光学系の撮影倍率に対応させた速度比で同期さ
せてスキャンさせながら投影露光する際、該第１物体面
上のパターンからの光束の光路中に該第１物体のスキャ
ン方向に沿って該光束の光路長を変化させる光学部材を
設けたことを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項２】 前記光学部材は前記第１物体のスキャン
方向に沿って前記回折光束の光路長を、部分的に又は連
続的に又は段階的に変化させる誘電体から成っているこ
とを特徴とする請求項１の投影露光装置。 - 【請求項３】 前記光学部材は前記第１物体のスキャン
方向に沿って、厚さ又は材質の屈折率分布が部分的又は
連続的又は段階的に変化している誘電体から成っている
ことを特徴とする請求項１の投影露光装置。 - 【請求項４】 スリット状の光束でレチクル面上のパタ
ーンを照明し、該レチクル面上のパターンを投影光学系
により可動ステージに載置したウエハ面上に該レチクル
と該可動ステージを該スリット状照明光束の短手方向に
該投影光学系の撮影倍率に対応させた速度比で同期させ
てスキャンさせながら投影露光した後に該ウエハを現像
処理工程を介して半導体デバイスを製造する際、該第１
物体面上のパターンからの光束の光路中に該第１物体の
スキャン方向に沿って該光束の光路長を変化させる光学
部材を設けたことを特徴とする半導体デバイスの製造方
法。 - 【請求項５】 前記光学部材は前記レチクルのスキャン
方向に沿って前記回折光束の光路長を、部分的に又は連
続的に又は段階的に変化させる誘電体から成っているこ
とを特徴とする請求項４の半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項６】 前記光学部材は前記レチクルのスキャン
方向に沿って、厚さ又は材質の屈折率分布が部分的又は
連続的又は段階的に変化している誘電体から成っている
ことを特徴とする請求項１の半導体デバイスの製造方
法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6107867A JP3028028B2 (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | 投影露光装置及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法 |
| US08/423,110 US5706077A (en) | 1994-04-22 | 1995-04-18 | Scan type projection exposure apparatus and microdevice manufacturing method using the same |
| EP95302635A EP0681220B1 (en) | 1994-04-22 | 1995-04-20 | Scan type projection exposure apparatus and microdevice manufacturing method using the same |
| DE69523810T DE69523810T2 (de) | 1994-04-22 | 1995-04-20 | Projektionsapparat zur Abtastbelichtung und Verfahren zur Herstellung einer Mikrovorrichtung unter Verwendung desselben |
| KR1019950009494A KR0174300B1 (ko) | 1994-04-22 | 1995-04-22 | 주사형 투영노광장치 및 이를 사용한 마이크로디바이스의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6107867A JP3028028B2 (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | 投影露光装置及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07297117A true JPH07297117A (ja) | 1995-11-10 |
| JP3028028B2 JP3028028B2 (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=14470098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6107867A Expired - Fee Related JP3028028B2 (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | 投影露光装置及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5706077A (ja) |
| EP (1) | EP0681220B1 (ja) |
| JP (1) | JP3028028B2 (ja) |
| KR (1) | KR0174300B1 (ja) |
| DE (1) | DE69523810T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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