JPH1059799A - 光リソグラフィー装置 - Google Patents
光リソグラフィー装置Info
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- JPH1059799A JPH1059799A JP8218291A JP21829196A JPH1059799A JP H1059799 A JPH1059799 A JP H1059799A JP 8218291 A JP8218291 A JP 8218291A JP 21829196 A JP21829196 A JP 21829196A JP H1059799 A JPH1059799 A JP H1059799A
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- fluorite
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- alkaline earth
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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
- G03F7/702—Reflective illumination, i.e. reflective optical elements other than folding mirrors, e.g. extreme ultraviolet [EUV] illumination systems
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＫｒＦエキシマレーザー光ではほとんど内部
透過率に変化を示さない蛍石が、ＡｒＦエキシマレーザ
ー光では内部透過率が低下し、このために光学設計が制
限される。 【解決手段】 投影露光装置において、照明光学系及び
／または投影光学系に、含有するアルカリ土類金属不純
物の合計が１Ｅ１８ａｔｏｍ／ｃｍ3以下の弗化カルシ
ウム結晶光学部材を用いる。
透過率に変化を示さない蛍石が、ＡｒＦエキシマレーザ
ー光では内部透過率が低下し、このために光学設計が制
限される。 【解決手段】 投影露光装置において、照明光学系及び
／または投影光学系に、含有するアルカリ土類金属不純
物の合計が１Ｅ１８ａｔｏｍ／ｃｍ3以下の弗化カルシ
ウム結晶光学部材を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学材料として弗
化カルシウム結晶を用いる光リソグラフィー装置におい
て、ＡｒＦエキシマレーザーを光源とする、光リソグラ
フィー装置に関する。
化カルシウム結晶を用いる光リソグラフィー装置におい
て、ＡｒＦエキシマレーザーを光源とする、光リソグラ
フィー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年におけるＶＬＳＩは、高集積化、高
機能化が進行し、ウェハ上の微細加工技術が要求されて
いる。その加工方法として、光リソグラフィーによる方
法が一般的に行われている。このＶＬＳＩの中で、ＤＲ
ＡＭを例にあげれば近年２５６Ｍ以上の容量も現実のも
のとなっている。加工線幅も０．３５μｍ以下と微細に
なっているため、光リソグラフィー技術の主流になって
いるステッパーの投影レンズには高い結像性能（解像度
と焦点深度）が要求されている。この要求を満たすため
に、露光波長もしだいに短波長となり、ＫｒＦエキシマ
レーザー光（波長２４８ｎｍ）を光源とするステッパー
も市場に登場するようになってきた。２４８ｎｍ以下の
波長で光リソグラフィー用として使える光学材料は非常
に少なく、蛍石と石英ガラスが代表的な材料として用い
られている。
機能化が進行し、ウェハ上の微細加工技術が要求されて
いる。その加工方法として、光リソグラフィーによる方
法が一般的に行われている。このＶＬＳＩの中で、ＤＲ
ＡＭを例にあげれば近年２５６Ｍ以上の容量も現実のも
のとなっている。加工線幅も０．３５μｍ以下と微細に
なっているため、光リソグラフィー技術の主流になって
いるステッパーの投影レンズには高い結像性能（解像度
と焦点深度）が要求されている。この要求を満たすため
に、露光波長もしだいに短波長となり、ＫｒＦエキシマ
レーザー光（波長２４８ｎｍ）を光源とするステッパー
も市場に登場するようになってきた。２４８ｎｍ以下の
波長で光リソグラフィー用として使える光学材料は非常
に少なく、蛍石と石英ガラスが代表的な材料として用い
られている。
【０００３】さらに次世代のステッパーとして、ＡｒＦ
エキシマレーザー光（波長１９３ｎｍ）を光源とするス
テッパーが叫ばれているが、ＫｒＦからの技術の延長線
で考えられている。
エキシマレーザー光（波長１９３ｎｍ）を光源とするス
テッパーが叫ばれているが、ＫｒＦからの技術の延長線
で考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＫｒＦからＡ
ｒＦへの移行はいろいろな問題点が存在する。なかで
も、ＫｒＦエキシマレーザー光ではほとんど内部透過率
に変化を示さない蛍石が、ＡｒＦエキシマレーザー光で
は内部透過率が低下することがわかっている。この透過
率の低下のために光学設計が制限されるという問題があ
った。
ｒＦへの移行はいろいろな問題点が存在する。なかで
も、ＫｒＦエキシマレーザー光ではほとんど内部透過率
に変化を示さない蛍石が、ＡｒＦエキシマレーザー光で
は内部透過率が低下することがわかっている。この透過
率の低下のために光学設計が制限されるという問題があ
った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者は、光リ
ソグラフィー技術において、ＡｒＦエキシマレーザー光
を光源とする光リソグラフィー装置について鋭意研究し
た結果、露光の処理能力（スループット）の優れた光リ
ソグラフィー装置を得ることができた。本発明は、Ａｒ
Ｆエキシマレーザーを光源とする光リソグラフィー装置
において、その光学材料として不純物のアルカリ土類金
属の合計が１Ｅ１８ａｔｏｍ／ｃｍ3以下である弗化カ
ルシウム結晶を用いることを特徴とする光リソグラフィ
ー装置を提供する。ここで、１Ｅ１８とは１×１０18の
ことである。
ソグラフィー技術において、ＡｒＦエキシマレーザー光
を光源とする光リソグラフィー装置について鋭意研究し
た結果、露光の処理能力（スループット）の優れた光リ
ソグラフィー装置を得ることができた。本発明は、Ａｒ
Ｆエキシマレーザーを光源とする光リソグラフィー装置
において、その光学材料として不純物のアルカリ土類金
属の合計が１Ｅ１８ａｔｏｍ／ｃｍ3以下である弗化カ
ルシウム結晶を用いることを特徴とする光リソグラフィ
ー装置を提供する。ここで、１Ｅ１８とは１×１０18の
ことである。
【０００６】
【発明の実施の形態】透過率が下がる要因としては、反
射、散乱、吸収の３つがあるが、光学材料の内部で起こ
る現象では散乱と吸収の２つである。しかし、散乱はコ
ントラストが低下するという点では好ましくないが、吸
収と比較すると光学性能に与える影響は少ない。なぜな
ら吸収は光学素材の温度上昇をもたらし、屈折率を変化
させてしまい解像度が著しく減少するからである。
射、散乱、吸収の３つがあるが、光学材料の内部で起こ
る現象では散乱と吸収の２つである。しかし、散乱はコ
ントラストが低下するという点では好ましくないが、吸
収と比較すると光学性能に与える影響は少ない。なぜな
ら吸収は光学素材の温度上昇をもたらし、屈折率を変化
させてしまい解像度が著しく減少するからである。
【０００７】不純物の存在は、蛍石のような結晶の完全
性を崩すので、全く無いことが望ましいが現実的には不
可能である。特に、カルシウムと同族のアルカリ土類金
属は原料における分離精製が困難であり、なおかつ結晶
成長によっても除去がむずかしいため、市場に出回って
いる蛍石は多くのアルカリ土類不純物を含んでいる。こ
れらアルカリ土類不純物の存在は、初期透過率という点
では従来のものでも全く問題とならないことがわかった
（表１）。
性を崩すので、全く無いことが望ましいが現実的には不
可能である。特に、カルシウムと同族のアルカリ土類金
属は原料における分離精製が困難であり、なおかつ結晶
成長によっても除去がむずかしいため、市場に出回って
いる蛍石は多くのアルカリ土類不純物を含んでいる。こ
れらアルカリ土類不純物の存在は、初期透過率という点
では従来のものでも全く問題とならないことがわかった
（表１）。
【０００８】
【表１】
【０００９】ＡｒＦレーザーを照射すると不純物に起因
するカラーセンターが生成される。カラーセンターによ
る吸収帯は１９３ｎｍ以外のところに現れるが、吸収帯
はそれほど急峻ではないため１９３ｎｍにおける透過率
にも影響を及ぼす。したがって、このカラーセンターの
濃度が１９３ｎｍにおける吸収係数と線形関係になる。
このカラーセンターの濃度はアルカリ土類に代表される
不純物濃度とＡｒＦレーザーのエネルギー密度に関係す
る。
するカラーセンターが生成される。カラーセンターによ
る吸収帯は１９３ｎｍ以外のところに現れるが、吸収帯
はそれほど急峻ではないため１９３ｎｍにおける透過率
にも影響を及ぼす。したがって、このカラーセンターの
濃度が１９３ｎｍにおける吸収係数と線形関係になる。
このカラーセンターの濃度はアルカリ土類に代表される
不純物濃度とＡｒＦレーザーのエネルギー密度に関係す
る。
【００１０】したがって光リソグラフィー装置の設計に
応じて不純物濃度の適切な蛍石を選定することが重要に
なる。許容される吸収量、光学材料に照射されるエネル
ギー密度に応じて不純物濃度の限界がわかる。スロトン
チウムは、従来の蛍石には１Ｅ１８ａｔｏｍ／ｃｍ3を
越える多量の存在が確認できるので、このストロンチウ
ムの量を抑えた蛍石を使うことが特に重要である。
応じて不純物濃度の適切な蛍石を選定することが重要に
なる。許容される吸収量、光学材料に照射されるエネル
ギー密度に応じて不純物濃度の限界がわかる。スロトン
チウムは、従来の蛍石には１Ｅ１８ａｔｏｍ／ｃｍ3を
越える多量の存在が確認できるので、このストロンチウ
ムの量を抑えた蛍石を使うことが特に重要である。
【００１１】
【実施例】従来の蛍石と本発明で用いた蛍石のアルカリ
土類金属（Ｍｇ，Ｓｒ，Ｂａ）の分析値（ＩＣＰ−ＡＥ
Ｓによる）を表２に比較した。
土類金属（Ｍｇ，Ｓｒ，Ｂａ）の分析値（ＩＣＰ−ＡＥ
Ｓによる）を表２に比較した。
【００１２】
【表２】
【００１３】分析の下限値は１ｐｐｍである。原子濃度
の合計を計算すると、従来の蛍石１では５．１Ｅ１８ａ
ｔｏｍ／ｃｍ3、蛍石２では４．３Ｅ１８ａｔｏｍ／ｃ
ｍ3であり、本発明で用いた蛍石３、４、５は７．１Ｅ
１７、５．５Ｅ１７、１．３Ｅ１７ａｔｏｍ／ｃｍ3以
下である。それぞれの蛍石のＡｒＦレーザーに対するダ
メージテストを行ったところ表３に示すようになった。
の合計を計算すると、従来の蛍石１では５．１Ｅ１８ａ
ｔｏｍ／ｃｍ3、蛍石２では４．３Ｅ１８ａｔｏｍ／ｃ
ｍ3であり、本発明で用いた蛍石３、４、５は７．１Ｅ
１７、５．５Ｅ１７、１．３Ｅ１７ａｔｏｍ／ｃｍ3以
下である。それぞれの蛍石のＡｒＦレーザーに対するダ
メージテストを行ったところ表３に示すようになった。
【００１４】
【表３】
【００１５】照射の条件も併記してあるが、エネルギー
密度と不純物原子濃度が透過率低下に及ぼす影響を読み
とることができる。エネルギー密度とは、材料に照射さ
れる１パルス当たり、単位面積当たりのエネルギー量で
ある。本発明の蛍石は透過率の低下量が従来の蛍石と比
較して非常に少ない。この蛍石をＡｒＦエキシマレーザ
ーを光源とするステッパーの、照明光学系または投影光
学系に用いることで、スループットが従来の１０倍まで
向上した。
密度と不純物原子濃度が透過率低下に及ぼす影響を読み
とることができる。エネルギー密度とは、材料に照射さ
れる１パルス当たり、単位面積当たりのエネルギー量で
ある。本発明の蛍石は透過率の低下量が従来の蛍石と比
較して非常に少ない。この蛍石をＡｒＦエキシマレーザ
ーを光源とするステッパーの、照明光学系または投影光
学系に用いることで、スループットが従来の１０倍まで
向上した。
【００１６】
【発明の効果】ステッパーの光源はＫｒＦエキシマレー
ザーの次はＡｒＦエキシマレーザーと考えられている。
どちらの光源においても、使われる光学材料は現在蛍石
と石英ガラスが主に考えられている。ＡｒＦエキシマレ
ーザーに対する耐久性は蛍石の方が優れているが、それ
でもエネルギー密度をあまり上げることができなかっ
た。エネルギー密度を上げることで、ウエハーに焼き付
ける露光時間が短くできるため、単位時間当たりの処理
量が上がる。この点において本発明は非常に画期的であ
る。
ザーの次はＡｒＦエキシマレーザーと考えられている。
どちらの光源においても、使われる光学材料は現在蛍石
と石英ガラスが主に考えられている。ＡｒＦエキシマレ
ーザーに対する耐久性は蛍石の方が優れているが、それ
でもエネルギー密度をあまり上げることができなかっ
た。エネルギー密度を上げることで、ウエハーに焼き付
ける露光時間が短くできるため、単位時間当たりの処理
量が上がる。この点において本発明は非常に画期的であ
る。
【図１】 本発明にかかるステッパーの光学系の概念図
である。
である。
Claims (4)
- 【請求項１】 ＡｒＦエキシマレーザーを光源とする光
リソグラフィー装置において、含有するアルカリ土類金
属不純物の合計が１Ｅ１８ａｔｏｍ／ｃｍ3以下の弗化
カルシウム結晶からなる光学部材を用いることを特徴と
する光リソグラフィー装置。 - 【請求項２】投影光学系を用いてマスクのパターン像を
基板上に投影露光する装置であって、ＡｒＦエキシマレ
ーザーを露光光としてマスクを照明する照明光学系と、
含有するアルカリ土類金属不純物の合計が１Ｅ１８ａｔ
ｏｍ／ｃｍ3以下の弗化カルシウム結晶からなる光学部
材を含み、前記マスクのパターン像を基板上に形成する
投影光学系と、からなる投影露光装置。 - 【請求項３】投影光学系を用いてマスクのパターン像を
基板上に投影露光する装置であって、含有するアルカリ
土類金属不純物の合計が１Ｅ１８ａｔｏｍ／ｃｍ3以下
の弗化カルシウム結晶光学部材を含み、エキシマレーザ
ーを露光光としてマスクを照明する照明光学系と、前記
マスクのパターン像を基板上に形成する投影光学系と、
からなる投影露光装置。 - 【請求項４】請求項２または３に記載の投影露光装置に
おいて、 照明光学系及び／または投影光学系がフッ化カルシウム
結晶光学部材と石英ガラスを含むことを特徴とする投影
露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8218291A JPH1059799A (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | 光リソグラフィー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8218291A JPH1059799A (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | 光リソグラフィー装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1059799A true JPH1059799A (ja) | 1998-03-03 |
Family
ID=16717540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8218291A Pending JPH1059799A (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | 光リソグラフィー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1059799A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999025008A1 (fr) * | 1997-11-07 | 1999-05-20 | Nikon Corporation | Dispositif d'exposition par projection, procede d'exposition par projection, et procede de fabrication d'un dispositif d'exposition par projection |
| EP0938030A1 (en) * | 1998-02-19 | 1999-08-25 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus |
| EP0997778A2 (en) * | 1998-10-30 | 2000-05-03 | Nikon Corporation | Optical member and projection optical system for photolithography using the same |
| EP1026548A2 (en) * | 1999-02-03 | 2000-08-09 | Nikon Corporation | Optical member for photolithography and photolithography apparatus |
| WO2000075697A1 (en) * | 1999-06-04 | 2000-12-14 | Corning Incorporated | Fluoride lens crystal for optical microlithography systems |
| US6486949B2 (en) | 2000-12-11 | 2002-11-26 | Corning Incorporated | Method and apparatus for evaluating the quality of an optical crystal |
| WO2003025262A1 (de) * | 2001-08-31 | 2003-03-27 | Schott Glas | Verfahren zur herstellung bruchfester calciumfluorid-einkristalle sowie deren verwendung |
| JP2003532610A (ja) * | 2000-05-09 | 2003-11-05 | コーニング インコーポレイテッド | フッ化物結晶光学リソグラフィーレンズ素子素材 |
| US6649326B2 (en) | 2001-09-14 | 2003-11-18 | Corning Incorporated | Photolithographic method and UV transmitting fluoride crystals with minimized spatial dispersion |
| US6669920B2 (en) | 2001-11-20 | 2003-12-30 | Corning Incorporated | Below 160NM optical lithography crystal materials and methods of making |
| US6740159B2 (en) | 2001-08-31 | 2004-05-25 | Schott Glas | Method of making a fracture-resistant calcium fluoride single crystal and its use |
| US7075905B2 (en) | 2002-09-11 | 2006-07-11 | Qualcomm Incorporated | Quality indicator bit (QIB) generation in wireless communications systems |
-
1996
- 1996-08-20 JP JP8218291A patent/JPH1059799A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999025008A1 (fr) * | 1997-11-07 | 1999-05-20 | Nikon Corporation | Dispositif d'exposition par projection, procede d'exposition par projection, et procede de fabrication d'un dispositif d'exposition par projection |
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| US5978070A (en) * | 1998-02-19 | 1999-11-02 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus |
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| EP1026548A3 (en) * | 1999-02-03 | 2002-12-11 | Nikon Corporation | Optical member for photolithography and photolithography apparatus |
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| WO2000075697A1 (en) * | 1999-06-04 | 2000-12-14 | Corning Incorporated | Fluoride lens crystal for optical microlithography systems |
| JP2003532610A (ja) * | 2000-05-09 | 2003-11-05 | コーニング インコーポレイテッド | フッ化物結晶光学リソグラフィーレンズ素子素材 |
| US6486949B2 (en) | 2000-12-11 | 2002-11-26 | Corning Incorporated | Method and apparatus for evaluating the quality of an optical crystal |
| WO2003025262A1 (de) * | 2001-08-31 | 2003-03-27 | Schott Glas | Verfahren zur herstellung bruchfester calciumfluorid-einkristalle sowie deren verwendung |
| US6740159B2 (en) | 2001-08-31 | 2004-05-25 | Schott Glas | Method of making a fracture-resistant calcium fluoride single crystal and its use |
| US6649326B2 (en) | 2001-09-14 | 2003-11-18 | Corning Incorporated | Photolithographic method and UV transmitting fluoride crystals with minimized spatial dispersion |
| US6669920B2 (en) | 2001-11-20 | 2003-12-30 | Corning Incorporated | Below 160NM optical lithography crystal materials and methods of making |
| US7075905B2 (en) | 2002-09-11 | 2006-07-11 | Qualcomm Incorporated | Quality indicator bit (QIB) generation in wireless communications systems |
| US7929480B2 (en) | 2002-09-11 | 2011-04-19 | Qualcomm Incorporated | Quality indicator bit (QIB) generation in wireless communication systems |
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