JPH104060A - 露光装置および露光方法 - Google Patents
露光装置および露光方法Info
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- JPH104060A JPH104060A JP8175924A JP17592496A JPH104060A JP H104060 A JPH104060 A JP H104060A JP 8175924 A JP8175924 A JP 8175924A JP 17592496 A JP17592496 A JP 17592496A JP H104060 A JPH104060 A JP H104060A
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- 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
- G03F7/70075—Homogenization of illumination intensity in the mask plane by using an integrator, e.g. fly's eye lens, facet mirror or glass rod, by using a diffusing optical element or by beam deflection
-
- 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
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
-
- 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
- G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
- G03F7/70475—Stitching, i.e. connecting image fields to produce a device field, the field occupied by a device such as a memory chip, processor chip, CCD, flat panel display
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- 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】
【課題】 たとえば２光子吸収レジストを用いた非線形
多重露光において所定の光強度を実現するとともに各回
の露光時間を短縮することのできる露光装置。 【解決手段】 照明光学系ＩＬは、光源２２からの空間
的にコヒーレントな光に基づいて、マスク２６のパター
ン領域の一部だけを照明する照明領域を形成する。そし
て、非線形多重露光の各回の露光において、照明領域と
マスクパターンとを相対移動させながら、マスクパター
ンの全体像を基板２８上に形成する。
多重露光において所定の光強度を実現するとともに各回
の露光時間を短縮することのできる露光装置。 【解決手段】 照明光学系ＩＬは、光源２２からの空間
的にコヒーレントな光に基づいて、マスク２６のパター
ン領域の一部だけを照明する照明領域を形成する。そし
て、非線形多重露光の各回の露光において、照明領域と
マスクパターンとを相対移動させながら、マスクパター
ンの全体像を基板２８上に形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は露光装置および露光
方法に関し、特に半導体素子や液晶表示素子などの製造
に用いられる投影露光装置に関する。
方法に関し、特に半導体素子や液晶表示素子などの製造
に用いられる投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】たとえば特開平６−２９１００９号公報
および「Japanese Journal of Applied Physics 」の第
３３巻（１９９４年）のレター１７７には、本件出願の
発明者らによって非線形多重露光に関する技術が開示さ
れている。非線形多重露光では、入射光の強度に対して
非線形に感光が進行する感光特性を有するレジストに対
して、レジストが塗布されたウエハ上での光強度分布を
変化させながら多重露光を行う。
および「Japanese Journal of Applied Physics 」の第
３３巻（１９９４年）のレター１７７には、本件出願の
発明者らによって非線形多重露光に関する技術が開示さ
れている。非線形多重露光では、入射光の強度に対して
非線形に感光が進行する感光特性を有するレジストに対
して、レジストが塗布されたウエハ上での光強度分布を
変化させながら多重露光を行う。
【０００３】露光に際して、レジストには、次の式
（１）で表される潜像反応濃度ξが発生する。 ξ＝ exp（−Ｃ・Ｉm ・Ｔ） （１） ここで、 Ｉ：入射光の強度 Ｔ：露光時間 Ｃ：定数
（１）で表される潜像反応濃度ξが発生する。 ξ＝ exp（−Ｃ・Ｉm ・Ｔ） （１） ここで、 Ｉ：入射光の強度 Ｔ：露光時間 Ｃ：定数
【０００４】なお、ｍは、レジストの線形性を表す指数
である。現在一般に使用されているポジ型レジストのよ
うに、ｍ＝１の感光特性を有するレジストでは、入射光
の強度に対して感光が線形に進行するという。一方、ｍ
≠１の感光特性を有するレジストでは、入射光の強度に
対して感光が非線形に進行するという。非線形多重露光
では、たとえば投影光学系に対するマスクパターンの位
置を変えたり、マスクパターンそのものを変えたりし
て、ウエハ上での光強度分布を変化させた状態で露光を
繰り返す。この非線形多重露光技術により、回折限界を
超える高解像の微細パターンをウエハ上に形成すること
ができる。
である。現在一般に使用されているポジ型レジストのよ
うに、ｍ＝１の感光特性を有するレジストでは、入射光
の強度に対して感光が線形に進行するという。一方、ｍ
≠１の感光特性を有するレジストでは、入射光の強度に
対して感光が非線形に進行するという。非線形多重露光
では、たとえば投影光学系に対するマスクパターンの位
置を変えたり、マスクパターンそのものを変えたりし
て、ウエハ上での光強度分布を変化させた状態で露光を
繰り返す。この非線形多重露光技術により、回折限界を
超える高解像の微細パターンをウエハ上に形成すること
ができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一般に、非線形多重露
光技術においては、通常の露光よりも強い光強度および
長い露光時間が必要である。以下、光強度に対して感光
が非線形に進む感光特性を有するレジストとして、たと
えばｍ＝２の感光特性を有する２光子吸収レジストを考
えることにする。Proceedings of SPIE 、第１６７４巻
（１９９２年）、第７７６頁〜７７８頁に掲載された E
n. S. Wu（エン・エス・ウ）らの論文によれば、２光子
吸収効率Ｗ（単位：photon／sec ）は、Ｗ＝δＩ2 で与
えられる。
光技術においては、通常の露光よりも強い光強度および
長い露光時間が必要である。以下、光強度に対して感光
が非線形に進む感光特性を有するレジストとして、たと
えばｍ＝２の感光特性を有する２光子吸収レジストを考
えることにする。Proceedings of SPIE 、第１６７４巻
（１９９２年）、第７７６頁〜７７８頁に掲載された E
n. S. Wu（エン・エス・ウ）らの論文によれば、２光子
吸収効率Ｗ（単位：photon／sec ）は、Ｗ＝δＩ2 で与
えられる。
【０００６】また、２光子吸収量Ｖは、Ｖ＝ＷＴ＝δＩ
2 Ｔで与えられる。ここで、定数δは、およそ１０-58
ｍ4 sec ／photonのオーダーである。この定数δの値を
前提にすると、Ｉ2 Ｔを極めて大きくしなければ、２光
子吸収レジストを用いた際の露光を達成することが難し
い。すなわち、たとえば２光子吸収レジストを用いた非
線形多重露光技術においては、通常の露光よりもはるか
に大きな光強度や露光時間が要求されることになる。
2 Ｔで与えられる。ここで、定数δは、およそ１０-58
ｍ4 sec ／photonのオーダーである。この定数δの値を
前提にすると、Ｉ2 Ｔを極めて大きくしなければ、２光
子吸収レジストを用いた際の露光を達成することが難し
い。すなわち、たとえば２光子吸収レジストを用いた非
線形多重露光技術においては、通常の露光よりもはるか
に大きな光強度や露光時間が要求されることになる。
【０００７】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、たとえば２光子吸収レジストを用いた非線形
多重露光において所定の光強度を実現するとともに各回
の露光時間を短縮することのできる露光装置および露光
方法を提供することを目的とする。
のであり、たとえば２光子吸収レジストを用いた非線形
多重露光において所定の光強度を実現するとともに各回
の露光時間を短縮することのできる露光装置および露光
方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、光源からの光を集光して所定の
パターンが形成されたマスクを照明するための照明光学
系と、前記マスクのパターン像を感光性の基板上に形成
するための投影光学系とを備え、前記基板上には入射光
の強度に対して非線形に感光が進行する感光特性を有す
るレジストが塗布され、前記基板上での光強度分布を変
化させて非線形多重露光を行う露光装置において、前記
照明光学系は、前記光源からの空間的にコヒーレントな
光に基づいて、前記マスクのパターン領域の一部だけを
照明する照明領域を形成し、前記非線形多重露光の各回
の露光において、前記照明領域と前記マスクパターンと
を相対移動させながら、前記マスクパターンの全体像を
前記基板上に形成することを特徴とする露光装置を提供
する。
に、本発明においては、光源からの光を集光して所定の
パターンが形成されたマスクを照明するための照明光学
系と、前記マスクのパターン像を感光性の基板上に形成
するための投影光学系とを備え、前記基板上には入射光
の強度に対して非線形に感光が進行する感光特性を有す
るレジストが塗布され、前記基板上での光強度分布を変
化させて非線形多重露光を行う露光装置において、前記
照明光学系は、前記光源からの空間的にコヒーレントな
光に基づいて、前記マスクのパターン領域の一部だけを
照明する照明領域を形成し、前記非線形多重露光の各回
の露光において、前記照明領域と前記マスクパターンと
を相対移動させながら、前記マスクパターンの全体像を
前記基板上に形成することを特徴とする露光装置を提供
する。
【０００９】本発明の露光装置の好ましい態様によれ
ば、前記レジストの潜像反応濃度は、入射光の強度のｍ
乗（ｍ＞１）に対応して形成される。なお、前記マスク
と前記投影光学系と前記基板とに対して前記照明光学系
を相対移動させるための駆動系を備えているか、あるい
は前記照明光学系と前記投影光学系とに対して前記マス
クおよび前記基板をそれぞれ相対移動させるための駆動
手段を備えていることが好ましい。
ば、前記レジストの潜像反応濃度は、入射光の強度のｍ
乗（ｍ＞１）に対応して形成される。なお、前記マスク
と前記投影光学系と前記基板とに対して前記照明光学系
を相対移動させるための駆動系を備えているか、あるい
は前記照明光学系と前記投影光学系とに対して前記マス
クおよび前記基板をそれぞれ相対移動させるための駆動
手段を備えていることが好ましい。
【００１０】また、本発明においては、照明光学系を介
して光源からの光を集光し所定のパターンが形成された
マスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパタ
ーン像を感光性の基板上に形成し、前記基板上には入射
光の強度に対して非線形に感光が進行する感光特性を有
するレジストが塗布され、前記基板上での光強度分布を
変化させて非線形多重露光を行う露光方法において、前
記光源からの空間的にコヒーレントな光に基づいて、前
記マスクのパターン領域の一部だけを照明する照明領域
を形成し、前記非線形多重露光の各回の露光において、
前記照明領域と前記マスクパターンとを相対移動させな
がら、前記マスクパターンの全体像を前記基板上に形成
することを特徴とする露光方法を提供する。
して光源からの光を集光し所定のパターンが形成された
マスクを照明し、投影光学系を介して前記マスクのパタ
ーン像を感光性の基板上に形成し、前記基板上には入射
光の強度に対して非線形に感光が進行する感光特性を有
するレジストが塗布され、前記基板上での光強度分布を
変化させて非線形多重露光を行う露光方法において、前
記光源からの空間的にコヒーレントな光に基づいて、前
記マスクのパターン領域の一部だけを照明する照明領域
を形成し、前記非線形多重露光の各回の露光において、
前記照明領域と前記マスクパターンとを相対移動させな
がら、前記マスクパターンの全体像を前記基板上に形成
することを特徴とする露光方法を提供する。
【００１１】本発明の露光方法の好ましい態様によれ
ば、前記レジストの潜像反応濃度は、入射光の強度のｍ
乗（ｍ＞１）に対応して形成される。また、前記マスク
と前記投影光学系と前記基板とに対して前記照明光学系
を相対移動させるか、あるいは前記照明光学系と前記投
影光学系とに対して前記マスクおよび前記基板をそれぞ
れ相対移動させることが好ましい。
ば、前記レジストの潜像反応濃度は、入射光の強度のｍ
乗（ｍ＞１）に対応して形成される。また、前記マスク
と前記投影光学系と前記基板とに対して前記照明光学系
を相対移動させるか、あるいは前記照明光学系と前記投
影光学系とに対して前記マスクおよび前記基板をそれぞ
れ相対移動させることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、空間的にコヒーレントな
光を供給する光源（以下、簡単のため「レーザー光源」
という）を用いる場合、照明領域の面積を変えても照明
光の開口数ＮＡは変わらないことを説明する図である。
図１（Ａ）では、レーザービーム１によってマスクＭの
パターン全体を照射し、マスクパターンの全体像を得て
いる。一方、図１（Ｂ）では、レーザービームをアフォ
ーカル光学系３で絞り、図１（Ａ）のレーザービーム１
よりも細いレーザービーム２でマスクＭのパターンの一
部を照射している。図１（Ｂ）の場合、マスクパターン
の部分像しか得られない。しかしながら、図１（Ｂ）の
場合、図１（Ａ）と同じ投影光学系を用いると、図１
（Ａ）の場合よりも明るいマスクパターン像を形成する
ことができる。
光を供給する光源（以下、簡単のため「レーザー光源」
という）を用いる場合、照明領域の面積を変えても照明
光の開口数ＮＡは変わらないことを説明する図である。
図１（Ａ）では、レーザービーム１によってマスクＭの
パターン全体を照射し、マスクパターンの全体像を得て
いる。一方、図１（Ｂ）では、レーザービームをアフォ
ーカル光学系３で絞り、図１（Ａ）のレーザービーム１
よりも細いレーザービーム２でマスクＭのパターンの一
部を照射している。図１（Ｂ）の場合、マスクパターン
の部分像しか得られない。しかしながら、図１（Ｂ）の
場合、図１（Ａ）と同じ投影光学系を用いると、図１
（Ａ）の場合よりも明るいマスクパターン像を形成する
ことができる。
【００１３】このように、レーザー光源を用いる場合、
照明領域を小さくしても、照明光の開口数ＮＡは変わら
ない。しかしながら、レーザー光源以外の光源を用いる
場合、照明領域を小さくすると照明光の開口数ＮＡが大
きくなってしまう。その結果、より明るい像を得るため
には、投影光学系の開口数ＮＡをより大きくしなければ
ならない。これは、輝度が不変であることによる当然の
帰結である。したがって、レーザー光源を用いる場合に
のみ、照明領域を小さくすることによって、他に影響を
与えることなく、像の光強度Ｉを大きくすることができ
ることがわかる。
照明領域を小さくしても、照明光の開口数ＮＡは変わら
ない。しかしながら、レーザー光源以外の光源を用いる
場合、照明領域を小さくすると照明光の開口数ＮＡが大
きくなってしまう。その結果、より明るい像を得るため
には、投影光学系の開口数ＮＡをより大きくしなければ
ならない。これは、輝度が不変であることによる当然の
帰結である。したがって、レーザー光源を用いる場合に
のみ、照明領域を小さくすることによって、他に影響を
与えることなく、像の光強度Ｉを大きくすることができ
ることがわかる。
【００１４】以下、マスクパターンの全体を一括露光す
る場合の光強度Ｉを１と仮定し、そのとき必要となる２
光子吸収レジストを用いた際の露光時間Ｔも１と仮定し
て考察を進める。２光子吸収量ＶはＩ2 Ｔに比例する
が、上述の仮定によればＩ2 Ｔ＝１であるから、露光を
完了するにはＩ2 Ｔの値が１にならなければならない。
次に、マスクを照明するレーザービームの幅がマスクパ
ターンの全体幅の１／１０となるように、ビーム断面を
スリット状に整形する。このとき、光量の損失を回避す
るために、たとえばアフォーカル光学系などを介してビ
ーム整形を行うことはいうまでもない。
る場合の光強度Ｉを１と仮定し、そのとき必要となる２
光子吸収レジストを用いた際の露光時間Ｔも１と仮定し
て考察を進める。２光子吸収量ＶはＩ2 Ｔに比例する
が、上述の仮定によればＩ2 Ｔ＝１であるから、露光を
完了するにはＩ2 Ｔの値が１にならなければならない。
次に、マスクを照明するレーザービームの幅がマスクパ
ターンの全体幅の１／１０となるように、ビーム断面を
スリット状に整形する。このとき、光量の損失を回避す
るために、たとえばアフォーカル光学系などを介してビ
ーム整形を行うことはいうまでもない。
【００１５】この場合の光強度Ｉは、マスクパターンの
全体を一括露光する場合の光強度の１０倍、すなわち１
０となることは明らかである。したがって、Ｉ2 ＝１０
０となり、Ｉ2 Ｔ＝１の関係から露光時間Ｔはマスクパ
ターンの全体を一括露光する場合の１／１００ですむこ
とになる。ただし、ビーム整形により照明領域が１／１
０になっているので、マスクパターンの全体を露光する
には１０倍の露光時間が必要になる。その結果、これら
２つの効果から、照明領域を１／１０にしたことによ
り、露光時間は１／１０ですむことになる。
全体を一括露光する場合の光強度の１０倍、すなわち１
０となることは明らかである。したがって、Ｉ2 ＝１０
０となり、Ｉ2 Ｔ＝１の関係から露光時間Ｔはマスクパ
ターンの全体を一括露光する場合の１／１００ですむこ
とになる。ただし、ビーム整形により照明領域が１／１
０になっているので、マスクパターンの全体を露光する
には１０倍の露光時間が必要になる。その結果、これら
２つの効果から、照明領域を１／１０にしたことによ
り、露光時間は１／１０ですむことになる。
【００１６】一般に、２光子吸収レジストを用いた際の
露光において、照明領域を１／ｎにすると、露光時間も
１／ｎですむ。すなわち、スリット状の照明光でマスク
を走査しながら露光を行うスリット走査型に構成するこ
とにより光強度Ｉを増大させることができるので、露光
時間Ｔを顕著に短縮することができる。もちろん、露光
時間Ｔを短縮する必要がなければ、パワーのより低いレ
ーザー光源を用いることができることはいうまでもな
い。以上の説明においては、レーザー光を空間的に偏在
させて光強度を増大させているが、レーザー光を時間的
に偏在させて光強度を増大させることも考えられる。
露光において、照明領域を１／ｎにすると、露光時間も
１／ｎですむ。すなわち、スリット状の照明光でマスク
を走査しながら露光を行うスリット走査型に構成するこ
とにより光強度Ｉを増大させることができるので、露光
時間Ｔを顕著に短縮することができる。もちろん、露光
時間Ｔを短縮する必要がなければ、パワーのより低いレ
ーザー光源を用いることができることはいうまでもな
い。以上の説明においては、レーザー光を空間的に偏在
させて光強度を増大させているが、レーザー光を時間的
に偏在させて光強度を増大させることも考えられる。
【００１７】以下、レーザー光を時間的に偏在させて光
強度を増大させることについて説明する。すなわち、平
均パワーが同じであるならば、ピークパワーの大きいパ
ルス発振レーザー光源の方が連続発振レーザー光源より
も２光子吸収レジストを用いた際の露光に有利である。
前述したように、２光子吸収量Ｖは、Ｉ2 Ｔに比例す
る。連続発振レーザーの場合は、その平均パワーをＩav
とすると、２光子吸収量ＶはＩav2 Ｔに比例する。一
方、パルス発振レーザーの場合は、そのピークパワーを
Ｉpeとし、発振時間と発振間隔との比をＲ（Ｒ＜１）と
すると、２光子吸収量ＶはＩpe2 ＲＴ＝ＩpeＩavＴ＝Ｉ
av2 Ｔ／Ｒに比例する。
強度を増大させることについて説明する。すなわち、平
均パワーが同じであるならば、ピークパワーの大きいパ
ルス発振レーザー光源の方が連続発振レーザー光源より
も２光子吸収レジストを用いた際の露光に有利である。
前述したように、２光子吸収量Ｖは、Ｉ2 Ｔに比例す
る。連続発振レーザーの場合は、その平均パワーをＩav
とすると、２光子吸収量ＶはＩav2 Ｔに比例する。一
方、パルス発振レーザーの場合は、そのピークパワーを
Ｉpeとし、発振時間と発振間隔との比をＲ（Ｒ＜１）と
すると、２光子吸収量ＶはＩpe2 ＲＴ＝ＩpeＩavＴ＝Ｉ
av2 Ｔ／Ｒに比例する。
【００１８】こうして、パルス発振レーザーでは、同じ
平均パワーを有する連続発振レーザーと比較して、同一
の露光時間に対して２光子吸収量Ｖが１／Ｒとなる。換
言すれば、パルス発振レーザーにおいては、同じ平均パ
ワーを有する連続発振レーザーと比較して、露光時間が
Ｒ倍になる。ここで、Ｒ＜１であるから、パルス発振レ
ーザーを用いることにより、露光時間を短縮することが
できることがわかる。すなわち、露光時間が同じでもよ
ければ、さらに低いパワーのパルス発振レーザーを使う
ことができる。これは、時間的にＲ倍の部分に光を偏在
させたことにより露光時間がＲ倍になったことと等価で
ある。すなわち、空間的な偏在化と同様に、レーザー光
を時間的に偏在させて光強度を増大させることが可能で
ある。
平均パワーを有する連続発振レーザーと比較して、同一
の露光時間に対して２光子吸収量Ｖが１／Ｒとなる。換
言すれば、パルス発振レーザーにおいては、同じ平均パ
ワーを有する連続発振レーザーと比較して、露光時間が
Ｒ倍になる。ここで、Ｒ＜１であるから、パルス発振レ
ーザーを用いることにより、露光時間を短縮することが
できることがわかる。すなわち、露光時間が同じでもよ
ければ、さらに低いパワーのパルス発振レーザーを使う
ことができる。これは、時間的にＲ倍の部分に光を偏在
させたことにより露光時間がＲ倍になったことと等価で
ある。すなわち、空間的な偏在化と同様に、レーザー光
を時間的に偏在させて光強度を増大させることが可能で
ある。
【００１９】以上のように、２光子吸収レジストを用い
た際の露光では、照明光を空間的に偏在化させ、さらに
必要に応じて時間的にも偏在化させることによって、露
光時間の飛躍的な短縮を図ることができる。あるいは、
照明光を空間的に偏在化させ、さらに必要に応じて時間
的にも偏在化させることによって、レーザーパワーの飛
躍的な低減を図ることができる。これは、一般に、前述
の式（１）においてｍ＞１の非線形感光特性を有するレ
ジストについて成り立つ。すなわち、Ｉm Ｔ（ｍ＞１）
に対応して感光が進行する他のレジストの場合にも、空
間的な偏在化や時間的な偏在化が有利であることは容易
に推察することができる。また、一般的に、光強度のべ
き乗の形で表すことのできない非線形な感光特性を有す
るレジストに対しても、空間的な偏在化や時間的な偏在
化が有利であるケースが存在することは明らかである。
た際の露光では、照明光を空間的に偏在化させ、さらに
必要に応じて時間的にも偏在化させることによって、露
光時間の飛躍的な短縮を図ることができる。あるいは、
照明光を空間的に偏在化させ、さらに必要に応じて時間
的にも偏在化させることによって、レーザーパワーの飛
躍的な低減を図ることができる。これは、一般に、前述
の式（１）においてｍ＞１の非線形感光特性を有するレ
ジストについて成り立つ。すなわち、Ｉm Ｔ（ｍ＞１）
に対応して感光が進行する他のレジストの場合にも、空
間的な偏在化や時間的な偏在化が有利であることは容易
に推察することができる。また、一般的に、光強度のべ
き乗の形で表すことのできない非線形な感光特性を有す
るレジストに対しても、空間的な偏在化や時間的な偏在
化が有利であるケースが存在することは明らかである。
【００２０】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説
明する。図２は、本発明の第１実施例にかかる露光装置
の構成を概略的に示す図である。図２の露光装置は、パ
ルス発振型のレーザー光源２２を備えている。なお、レ
ーザー光源２２のピークパワーＩpeは、平均パワーＩav
の１００倍であるものとする。レーザー光源２２から射
出された光は、コリメートレンズ２３によりほぼ平行な
光束に変換された後、アフォーカル光学系２４に入射す
る。アフォーカル光学系２４は、一対のシリンドリカル
レンズ２４ａおよび２４ｂから構成されている。シリン
ドリカルレンズ２４ａは、図２の紙面内において正屈折
力を有し、紙面と直交する面内において屈折力を有しな
い。一方、シリンドリカルレンズ２４ｂは、紙面内にお
いて負屈折力を有し、紙面と直交する面内において屈折
力を有しない。
明する。図２は、本発明の第１実施例にかかる露光装置
の構成を概略的に示す図である。図２の露光装置は、パ
ルス発振型のレーザー光源２２を備えている。なお、レ
ーザー光源２２のピークパワーＩpeは、平均パワーＩav
の１００倍であるものとする。レーザー光源２２から射
出された光は、コリメートレンズ２３によりほぼ平行な
光束に変換された後、アフォーカル光学系２４に入射す
る。アフォーカル光学系２４は、一対のシリンドリカル
レンズ２４ａおよび２４ｂから構成されている。シリン
ドリカルレンズ２４ａは、図２の紙面内において正屈折
力を有し、紙面と直交する面内において屈折力を有しな
い。一方、シリンドリカルレンズ２４ｂは、紙面内にお
いて負屈折力を有し、紙面と直交する面内において屈折
力を有しない。
【００２１】こうして、アフォーカル光学系２４に入射
した光束は、紙面直交方向における幅よりも紙面内にお
ける幅の小さい光束２５に整形された後、被投影原版で
あるマスク２６を照明する。このように、レーザー光源
２２、コリメートレンズ２３およびアフォーカル光学系
２４は、マスク２６を照明するための照明光学系ＩＬを
構成している。そして、照明光学系ＩＬの全体は、適当
な駆動系２１によって図２の紙面水平方向に沿って駆動
されるようになっている。マスク２６のパターンで回折
された光は、投影光学系２７を介して、感光性基板であ
るウエハ２８の表面にマスクパターン像を形成する。な
お、ウエハ２８の表面には、２光子吸収型のレジストが
塗布されている。ウエハ２８はウエハステージ２９上に
固定され、ウエハステージ２９は適当な駆動系３０によ
り投影光学系２７の光軸に垂直な面内において二次元的
に駆動されるように構成されている。
した光束は、紙面直交方向における幅よりも紙面内にお
ける幅の小さい光束２５に整形された後、被投影原版で
あるマスク２６を照明する。このように、レーザー光源
２２、コリメートレンズ２３およびアフォーカル光学系
２４は、マスク２６を照明するための照明光学系ＩＬを
構成している。そして、照明光学系ＩＬの全体は、適当
な駆動系２１によって図２の紙面水平方向に沿って駆動
されるようになっている。マスク２６のパターンで回折
された光は、投影光学系２７を介して、感光性基板であ
るウエハ２８の表面にマスクパターン像を形成する。な
お、ウエハ２８の表面には、２光子吸収型のレジストが
塗布されている。ウエハ２８はウエハステージ２９上に
固定され、ウエハステージ２９は適当な駆動系３０によ
り投影光学系２７の光軸に垂直な面内において二次元的
に駆動されるように構成されている。
【００２２】ここで、投影光学系２７の像面サイズ（視
野領域）は、マスク２６のパターン全体をカバーしてい
る。一方、マスク２６を照射するレーザビーム２５の紙
面内における幅は、アフォーカル光学系２４の作用によ
り、投影光学系２７の像面サイズの約１／１００になる
ように設定されている。換言すれば、レーザビーム２５
は、マスク２６のパターン全体の約１／１００を照明す
るように設定されている。
野領域）は、マスク２６のパターン全体をカバーしてい
る。一方、マスク２６を照射するレーザビーム２５の紙
面内における幅は、アフォーカル光学系２４の作用によ
り、投影光学系２７の像面サイズの約１／１００になる
ように設定されている。換言すれば、レーザビーム２５
は、マスク２６のパターン全体の約１／１００を照明す
るように設定されている。
【００２３】こうして、１回の露光操作において、照明
光学系ＩＬは駆動系２１によって紙面水平方向に沿って
駆動され、これに伴って照明光束２５がマスク２６上に
形成されたパターンを紙面水平方向に沿って走査する。
この走査露光により、ウエハ２８上には、マスク２６の
パターンの全体像が形成される。非線形多重露光では、
１回目の露光の後、投影光学系２７に対するマスク２６
の相対位置を変化させるか、マスク２６を交換してマス
クパターンを変化させるか、あるいは投影光学系２７に
対するウエハ２８の相対位置を変化させる。このよう
に、ウエハ２８上の光強度分布を変化させた状態で走査
露光を繰り返すことによって、非線形多重露光が完了さ
れる。その結果、非線形多重露光により、回折限界を超
える高解像の微細パターンをウエハ２８上に形成するこ
とができる。
光学系ＩＬは駆動系２１によって紙面水平方向に沿って
駆動され、これに伴って照明光束２５がマスク２６上に
形成されたパターンを紙面水平方向に沿って走査する。
この走査露光により、ウエハ２８上には、マスク２６の
パターンの全体像が形成される。非線形多重露光では、
１回目の露光の後、投影光学系２７に対するマスク２６
の相対位置を変化させるか、マスク２６を交換してマス
クパターンを変化させるか、あるいは投影光学系２７に
対するウエハ２８の相対位置を変化させる。このよう
に、ウエハ２８上の光強度分布を変化させた状態で走査
露光を繰り返すことによって、非線形多重露光が完了さ
れる。その結果、非線形多重露光により、回折限界を超
える高解像の微細パターンをウエハ２８上に形成するこ
とができる。
【００２４】第１実施例では、非線形多重露光の各回の
露光において、マスクパターンの１／１００をスリット
状の光束で照射しながら走査露光する。この構成によ
り、前述したように、マスクパターンの全体を一括露光
する場合と較べて、露光時間を１／１００に短縮するこ
とができる。また、パルス発振レーザー２２のピークパ
ワーが平均パワーの１００倍であるため、同じ平均パワ
ーを有する連続発振レーザーと較べて、露光時間をさら
に１／１００に短縮することができる。
露光において、マスクパターンの１／１００をスリット
状の光束で照射しながら走査露光する。この構成によ
り、前述したように、マスクパターンの全体を一括露光
する場合と較べて、露光時間を１／１００に短縮するこ
とができる。また、パルス発振レーザー２２のピークパ
ワーが平均パワーの１００倍であるため、同じ平均パワ
ーを有する連続発振レーザーと較べて、露光時間をさら
に１／１００に短縮することができる。
【００２５】図３は、本発明の第２実施例にかかる露光
装置の構成を概略的に示す図である。第２実施例は第１
実施例の構成と類似の構成を有するが、第２実施例では
露光に際して照明光学系を移動させることなくマスクと
ウエハとを移動させている点だけが第１実施例と相違す
る。したがって、図３において、第１実施例の構成要素
と同じ機能を有する要素には図１と同じ参照符号を付し
ている。以下、第１実施例との相違点に着目して、第２
実施例を説明する。
装置の構成を概略的に示す図である。第２実施例は第１
実施例の構成と類似の構成を有するが、第２実施例では
露光に際して照明光学系を移動させることなくマスクと
ウエハとを移動させている点だけが第１実施例と相違す
る。したがって、図３において、第１実施例の構成要素
と同じ機能を有する要素には図１と同じ参照符号を付し
ている。以下、第１実施例との相違点に着目して、第２
実施例を説明する。
【００２６】第２実施例では、マスク２６がマスクステ
ージ３１上に固定されている。マスクステージ３１は、
モーターなどの駆動手段３２によって図３の紙面水平方
向に沿って駆動されるようになっている。また、駆動手
段３２は、マスクステージ３１の移動と連動させて紙面
水平方向に沿ってマスクステージ３１と反対方向にウエ
ハステージ２９を駆動する。第２実施例においても、第
１実施例と同様に、非線形多重露光が行われる。しかし
ながら、第２実施例では、非線形多重露光の各回の露光
において、マスク２６とウエハ２８とを紙面水平方向に
沿って互いに反対方向に移動させる。これに伴って、照
明光束２５がマスク２６上に形成されたパターンを紙面
水平方向に沿って走査し、ウエハ２８がマスクパターン
像の移動に追従する。この場合は、投影光学系２７の像
面サイズ（視野領域）は、マスク２６のパターン全域を
カバーする必要はない。
ージ３１上に固定されている。マスクステージ３１は、
モーターなどの駆動手段３２によって図３の紙面水平方
向に沿って駆動されるようになっている。また、駆動手
段３２は、マスクステージ３１の移動と連動させて紙面
水平方向に沿ってマスクステージ３１と反対方向にウエ
ハステージ２９を駆動する。第２実施例においても、第
１実施例と同様に、非線形多重露光が行われる。しかし
ながら、第２実施例では、非線形多重露光の各回の露光
において、マスク２６とウエハ２８とを紙面水平方向に
沿って互いに反対方向に移動させる。これに伴って、照
明光束２５がマスク２６上に形成されたパターンを紙面
水平方向に沿って走査し、ウエハ２８がマスクパターン
像の移動に追従する。この場合は、投影光学系２７の像
面サイズ（視野領域）は、マスク２６のパターン全域を
カバーする必要はない。
【００２７】こうして、第２実施例においても、マスク
パターンの１／１００をスリット状の光束で照射しなが
ら走査露光する構成により、マスクパターンの全体を一
括露光する場合と較べて、露光時間を１／１００に短縮
することができる。また、パルス発振レーザー２２のピ
ークパワーが平均パワーの１００倍であるため、同じ平
均パワーを有する連続発振レーザーと較べて、露光時間
をさらに１／１００に短縮することができる。
パターンの１／１００をスリット状の光束で照射しなが
ら走査露光する構成により、マスクパターンの全体を一
括露光する場合と較べて、露光時間を１／１００に短縮
することができる。また、パルス発振レーザー２２のピ
ークパワーが平均パワーの１００倍であるため、同じ平
均パワーを有する連続発振レーザーと較べて、露光時間
をさらに１／１００に短縮することができる。
【００２８】なお、上述の各実施例では、２光子吸収レ
ジストを例にとって本発明を説明している。しかしなが
ら、前述したように、一般にＩm Ｔ（ｍ＞１）に対応し
て非線形に感光が進行する他のレジストの場合にも、本
発明を適用することができる。また、光強度のべき乗の
形で表すことのできない非線形な感光特性を有するレジ
ストに対しても、本発明を適用することができるケース
があることはいうまでもない。
ジストを例にとって本発明を説明している。しかしなが
ら、前述したように、一般にＩm Ｔ（ｍ＞１）に対応し
て非線形に感光が進行する他のレジストの場合にも、本
発明を適用することができる。また、光強度のべき乗の
形で表すことのできない非線形な感光特性を有するレジ
ストに対しても、本発明を適用することができるケース
があることはいうまでもない。
【００２９】
【効果】以上説明したように、本発明の露光装置および
露光方法によれば、たとえば２光子吸収レジストを用い
た非線形多重露光において、所定の光強度を実現すると
ともに各回の露光時間を大幅に短縮することができる。
露光方法によれば、たとえば２光子吸収レジストを用い
た非線形多重露光において、所定の光強度を実現すると
ともに各回の露光時間を大幅に短縮することができる。
【図１】空間的にコヒーレントな光を供給する光源を用
いる場合、照明領域の面積を変えても照明光の開口数Ｎ
Ａは変わらないことを説明する図である。
いる場合、照明領域の面積を変えても照明光の開口数Ｎ
Ａは変わらないことを説明する図である。
【図２】本発明の第１実施例にかかる露光装置の構成を
概略的に示す図である。
概略的に示す図である。
【図３】本発明の第２実施例にかかる露光装置の構成を
概略的に示す図である。
概略的に示す図である。
２１ 駆動系 ２２ レーザー光源 ２３ コリメートレンズ ２４ アフォーカル光学系 ２５ 照明光束 ２６ マスク ２７ 投影光学系 ＩＬ 照明光学系 ２８ ウエハ ２９ ウエハステージ ３０ 駆動系 ３１ マスクステージ ３２ 駆動手段
フロントページの続き (72)発明者 大和 壮一 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内
Claims (12)
- 【請求項１】 光源からの光を集光して所定のパターン
が形成されたマスクを照明するための照明光学系と、前
記マスクのパターン像を感光性の基板上に形成するため
の投影光学系とを備え、前記基板上には入射光の強度に
対して非線形に感光が進行する感光特性を有するレジス
トが塗布され、前記基板上での光強度分布を変化させて
非線形多重露光を行う露光装置において、 前記照明光学系は、前記光源からの空間的にコヒーレン
トな光に基づいて、前記マスクのパターン領域の一部だ
けを照明する照明領域を形成し、 前記非線形多重露光の各回の露光において、前記照明領
域と前記マスクパターンとを相対移動させながら、前記
マスクパターンの全体像を前記基板上に形成することを
特徴とする露光装置。 - 【請求項２】 前記レジストの潜像反応濃度は、入射光
の強度のｍ乗（ｍ＞１）に対応して形成されることを特
徴とする請求項１に記載の露光装置。 - 【請求項３】 前記マスクと前記投影光学系と前記基板
とに対して前記照明光学系を相対移動させるための駆動
系を備えていることを特徴とする請求項１または２に記
載の露光装置。 - 【請求項４】 前記照明光学系と前記投影光学系とに対
して前記マスクおよび前記基板をそれぞれ相対移動させ
るための駆動手段を備えていることを特徴とする請求項
１または２に記載の露光装置。 - 【請求項５】 前記光源は、レーザー光源であることを
特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光
装置。 - 【請求項６】 前記レーザー光源は、パルス発振型のレ
ーザー光源であることを特徴とする請求項５に記載の露
光装置。 - 【請求項７】 照明光学系を介して光源からの光を集光
し所定のパターンが形成されたマスクを照明し、投影光
学系を介して前記マスクのパターン像を感光性の基板上
に形成し、前記基板上には入射光の強度に対して非線形
に感光が進行する感光特性を有するレジストが塗布さ
れ、前記基板上での光強度分布を変化させて非線形多重
露光を行う露光方法において、 前記光源からの空間的にコヒーレントな光に基づいて、
前記マスクのパターン領域の一部だけを照明する照明領
域を形成し、 前記非線形多重露光の各回の露光において、前記照明領
域と前記マスクパターンとを相対移動させながら、前記
マスクパターンの全体像を前記基板上に形成することを
特徴とする露光方法。 - 【請求項８】 前記レジストの潜像反応濃度は、入射光
の強度のｍ乗（ｍ＞１）に対応して形成されることを特
徴とする請求項７に記載の露光方法。 - 【請求項９】 前記マスクと前記投影光学系と前記基板
とに対して前記照明光学系を相対移動させることを特徴
とする請求項７または８に記載の露光方法。 - 【請求項１０】 前記照明光学系と前記投影光学系とに
対して前記マスクおよび前記基板をそれぞれ相対移動さ
せることを特徴とする請求項７または８に記載の露光方
法。 - 【請求項１１】 前記光源は、レーザー光を供給するこ
とを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載
の露光方法。 - 【請求項１２】 前記光源は、パルスレーザー光を供給
することを特徴とする請求項１１に記載の露光方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8175924A JPH104060A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 露光装置および露光方法 |
| US08/874,687 US5847812A (en) | 1996-06-14 | 1997-06-13 | Projection exposure system and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8175924A JPH104060A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 露光装置および露光方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH104060A true JPH104060A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=16004639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8175924A Pending JPH104060A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 露光装置および露光方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH104060A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6417516B1 (en) | 1999-03-26 | 2002-07-09 | Nec Corporation | Electron beam lithographing method and apparatus thereof |
| JP2004503832A (ja) * | 2000-06-15 | 2004-02-05 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | パターン化された光を用いる多光子吸収法 |
| JP2004503831A (ja) * | 2000-06-15 | 2004-02-05 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | マルチパス多光子吸収方法および装置 |
-
1996
- 1996-06-14 JP JP8175924A patent/JPH104060A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6417516B1 (en) | 1999-03-26 | 2002-07-09 | Nec Corporation | Electron beam lithographing method and apparatus thereof |
| KR100379285B1 (ko) * | 1999-03-26 | 2003-04-10 | 엔이씨 일렉트로닉스 코포레이션 | 전자 빔 리소그라피 방법 및 그 제조장치 |
| JP2004503832A (ja) * | 2000-06-15 | 2004-02-05 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | パターン化された光を用いる多光子吸収法 |
| JP2004503831A (ja) * | 2000-06-15 | 2004-02-05 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | マルチパス多光子吸収方法および装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041005 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041025 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050606 |