JPH11265848A - 投影露光装置及び露光方法 - Google Patents

投影露光装置及び露光方法

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JPH11265848A
JPH11265848A JP10362248A JP36224898A JPH11265848A JP H11265848 A JPH11265848 A JP H11265848A JP 10362248 A JP10362248 A JP 10362248A JP 36224898 A JP36224898 A JP 36224898A JP H11265848 A JPH11265848 A JP H11265848A
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JP
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objective lens
exposure apparatus
projection exposure
objective
image
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JP10362248A
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English (en)
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Gerhard Fuerter
ゲルハルト・フュルター
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Carl Zeiss SMT GmbH
Carl Zeiss AG
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Carl Zeiss AG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 面積の広い構造をフォトリソグラフィックに
製造するための従来に代わる技法を提供すること。 【解決手段】 対物レンズアレイ及び拡大対物レンズ
（０１から０５）を有するＦＰＤ製造用の投影露光装
置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の平行に配置
された対物レンズを有する投影露光装置及び面積の広い
構造をマイクロリソグラフィックに露光する走査方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】日本の特許公開公報第７−０５７９８６
号、第７−１３５１６５号及び第７−２１８８６３号か
ら、このような装置や方法が知られている。いずれの場
合にも、結像倍率は１：１に設定されており、たとえ
ば、日本の特許公開公報第７−１３５１６５号の第１５
段落によれば、これは、走査時にマスクと露光されるプ
レートとを互いに固定結合しておくことができるための
条件となっている。この例は投影対物レンズとしてのレ
ンズ系を挙げているが、他の２つの例では、ダイソン型
又はオフナー型のカタジオプトリック投影対物レンズを
用いている。
【０００３】それぞれ、固有の光源と、固有の照明光学
系とを有する５つから７つの並列して動作する光学系が
設けられており、個々の像視野としての多角形が２つの
位置のずれた列を成し、走査時には、行ごとの均一な露
光が確保される。日本の特許公開公報第７−１３５１６
５号のレンズ光学系では、光学系を多角形にカットして
いない。他の２つの例においてはカタジオプトリック対
物レンズの方向転換ミラーは矩形であるとして示されて
いるが、台形又は六角形の像視野との関連はない。１：
１の結像を行うこの方法の場合、非常に大判のマスクが
必要である。
【０００４】また、米国特許第５，６１４，９８８号、
第５，６８８，６２４号、第５，６１７，２１１号及び
第５，６１７，１８１号並びに欧州特許第０７２３１７
３号からも、この種の光学系が知られている。半導体製
造のためのマイクロリソグラフィは、通常、ウェハステ
ッパを使用して行われる。ウェハステッパでは、対物レ
ンズは四から五分の一の縮小率で結像し、構造の幅が
０．３から０．５μｍであるときの像視野の直径は約３
０mmである。スキャナは像視野の長さと幅の比を大きく
する。たとえば、ＬＣＤ技術におけるフラットスクリー
ンの場合には、３μｍの典型的な構造幅に対して、対角
線の長さが１０ツオル（Zoll）を越える広い一体の構造
面が必要である。従来のステッパ対物レンズの像視野は
余りにも小さすぎる。ウェハステッパのステップ／リピ
ート方式によれば、露光ゾーン間の移行部分における障
害現象（スティッチング）は許容しえないほどであると
考えられる。欧州特許第０７４４６６５号からは、回転
対称形でない要素を含む拡大対物レンズによりＦＰＤ全
体を一度露光する装置が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、面積
の広い構造をフォトリソグラフィックに製造するための
従来に代わる技法を提供することである。顕微鏡で使用
されるマスクに十分に対応するマスクをできる限り使用
すべきである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、拡大投影
対物レンズを対物レンズアレイに導入することによって
解決される。ＦＰＤで必要とされる構造幅は、マイクロ
チップ製造時の従来の技術と比較して相対的に大きい。
従って、製品より狭い構造幅を有するマスクを準備する
ことは問題なく可能である。マスクの面積の縮小は二次
関係で起こるので、製造及び処理時のこの縮小は著しく
容易になる。マスク及びウェハの異なる速度による走査
は、マイクロチップ製造の場合、ＦＰＤで必要であるよ
りはるかに高い精度をもって行われることがわかってい
る。
【０００７】従って、本発明は、 − 第１に、通常の大きさと構造幅によるマイクロチッ
プ製造について確立された技法に従ったマスク（レチク
ル）を使用することができれば、工程全体が著しく容易
になり、 − 第２に、マイクロチップ製造の縮小走査方式に従え
ば、レチクルとウェハを異なる速度で同期的に移動する
ことはごく狭い許容差で可能であるという知識に基づい
ている。
【０００８】有利な実施態様は、請求項２から１３及び
１５の対象である。請求項６に従って対物レンズごとに
別個のレチクル（物体マスク）を使用すると、動作中も
制御下で調整できる小形のレチクルを容易に利用でき
る。請求項７に従って複数の照明光学系を並列して配置
し且つ請求項１１に従って複数の光源を並列して配置す
ることにより、照明の品質と構成の性能（高いスループ
ット）は最適化される。
【０００９】対物レンズの拡大マウント部又はレンズを
各々の像視野の請求項８に従った多角形に請求項９及び
１０に従って適合させることにより、対物レンズアレイ
の構造を非常にコンパクトにでき、従って、条片走査露
光を非常に安定して、有効に実行できる。請求項１２に
よる純粋なレンズ対物レンズは確定された光学系のデザ
インを利用しており、アレイの個々の要素を、たとえ
ば、２つ以上の平行にずれた列を成してコンパクトに実
装することができる。請求項１３に従った中間像に伴う
対物レンズは、一体のレチクルを含む構造を可能にす
る。請求項１５によれば、フラットスクリーン構造の製
造は本発明の主な適用分野である。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施形態に基づ
いて本発明をさらに詳細に説明する。図１の構造の中に
示されているアレイ列３は照明光学系Ｂ１，Ｂ３，Ｂ５
と、レチクル又はレチクルアレイＲと、３つの対物レン
ズ０１，０３，０５と、ウェハＷとを有する。各対物レ
ンズ０１，０３，０５は像を拡大すると共に、像を反転
させ、マイクロリソグラフィ／投影露光用対物レンズの
構造に対応して通常の屈折対物レンズが設けられてい
る。以下に、図を参照して、一実施形態をさらに詳細に
説明する。
【００１１】図３に示すように、第２列（たとえば、２
つの対物レンズを含む）の対物レンズ０２，０４が、レ
チクル部分Ｒ２及びＲ４に対応して、図示された対物レ
ンズの背後に配置されているのであるが、図を見やすく
するために省略されている。その他の点については、全
体の構造は先に述べた周知のアレイ露光装置の構成要素
と同様である。ただし、レチクルアレイは図２に従った
構成を有する。レチクルアレイの構造面は対物レンズ０
１から０５の結像倍率に対応して、露光されるウェハ面
より狭い。この面はＲ１からＲ５の条片に分割されてお
り、各条片は１つの対物レンズ０１から０５によって結
像される。対物レンズ０１から０５は像を反転させるの
で、それらの構造はレチクル上に反映され、像ごとのつ
なぎ部分は図中にＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの文字で示したように
配列している。
【００１２】図３は、対物レンズ０１から０５が直径ｄ
により規定される密な配列状態で２列に並んだウェハ側
の構造を示す。その像視野の走査スリットＳ１からＳ５
の幅は、ｙ方向の走査時に像視野全体が均一の輝度で露
光されるように定められている。一般に、スリットＳ１
からＳ５は両側が三角形になっており、この領域で互い
に重なり合う。周知のこの構成によって、隣接する領域
のつながりはなめらかになる。この目的のために、レチ
クル条片Ｒ１からＲ５は両縁部で同一の構造をもつ対応
する条片を２つ有していなければならない。ここで図示
した５分割アレイ構造は単なる一例であり、各列を任意
に配置できる。
【００１３】レチクルＲは全ての構造規定条片Ｒ１から
Ｒ５を含む一体の部材であっても良く、あるいは、個々
の条片の構造を規定し、その後に１つの支持体の上で調
整，装着して、１つのアレイに仕上げても良い。たとえ
ば、熱処理の後に像基板がゆがんでしまった場合などに
（ソフトウェア制御によって）個々の条片の間隔を像基
板の条件に適合させることが可能である。これはレチク
ルアレイでのみ可能であるが、大きな独立レチクルでは
不可能である。これを可能にするためには、投影対物レ
ンズ０１から０５でわずかに拡大（約１．１から１．５
倍まで）すれば十分である。図４に示すように、対物レ
ンズ０４１から０４５の横断面がマウント部及び／又は
レンズで見て角ばったカットである場合には、走査スリ
ットＳ４１からＳ４５（Ｓ１からＳ５と同様）はｙ方向
にずらした状態で密接されている。これは、物体側レン
ズが開口に近いレンズより明らかに大きく、対物レンズ
横断面を規定する場合である。照明手段Ｂ１からＢ５
（図１）の横断面は対物レンズ０１から０５，０４１か
ら０４５の倍率にそれぞれ適合していなければならな
い。しかし、照明手段はごく狭いレチクル領域を照明す
るだけであるので、これは容易に実現される。
【００１４】図５は、レチクルＲ５上の一体にまとまっ
たマスクを利用する場合の変形例を示し、図６はウェハ
側で見た図を示す。このためには、投影対物レンズ０５
１から０５４の物体側（レチクル側）の視野が像視野に
対して側方へずれており、像反転を生じさせることが必
要である。これは、中間像を形成するカタジオプトリッ
ク対物レンズにより可能になる。また、純粋なミラー対
物レンズも可能である。
【００１５】このような対物レンズ０５１から０５５
は、たとえば、中間像を形成し、物体平面と像平面とを
置き換える周知の縮小マイクロリソグラフィ／投影対物
レンズから導き出すことができる。その１例は、たとえ
ば、欧州特許第０７３６７８９Ａ２号に公開されてい
る。屈折対物レンズ０１から０５を含む図１の構造に戻
る。表１の設計データ及び図７のレンズ部分を有するこ
の種の対物レンズの一実施形態を図７に示す。
【００１６】この対物レンズは波長４３６ｎｍの水銀放
電ランプに対応して設計されており、像側開口数が０．
１（物体側は０．４）、最大像高さｙ′＝２６mmの４倍
の倍率を有する。対物レンズは、屈折マイクロリソグラ
フィ／投影露光対物レンズの典型的構造を示し、拡大に
のみ適用される。ＲＭＳ像収差は０．０３２より小さい
あらゆる像高さに対してシュトレール比で０．９６より
大きい。提示したガラスの種類は、マインツのＦｉｒｍ
ａ Ｓｃｈｏｔｔ Ｇｌａｓｗｅｒｋｅのカタログから
選び出した光学ガラスである。
【００１７】 表 １ 面 半 径 厚 さ ガラス ０ 物 体 ５．７６０ １ −１６３．２３７ ５．９５８ ＳＦ１ ２ １４８．８１８ ２．１６４ ３ −１２１．３８０ ４．０２７ ＳＫ４ ４ −４３．９８５ ４２．７９４ ５ −２０１．３３２ １５．１３４ ＬＡＫ８ ６ −６２．７８１ ２７．５６７ ７ １０８．９８７ １５．６６５ ＬＡＫ１０ ８ −４５２．１６２ ０．２８６ ９ ９５．４２０ １３．９７１ ＫＦ６ １０ −２１８．１７５ ５．００１ ＳＦ５３ １１ ６６．３８８ １０．３３３ １２ ６３．５３８ １３．９９４ ＳＦ２ １３ ６２．９９７ １０．６４０ １４ 無限（絞り） ５４．８４８ １５ −４９．６３９ ９．９５７ Ｆ５ １６ １６８．２５２ １８．２２９ ＳＫ１５ １７ ９１．３３４ ０．２５４ １８ ２２３．０５１ １０．９９６ ＬＡＫＮ１２ １９ −２６９．１７０ ８０．４４７ ２０ ６７．２２３ １４．９３０ ＬＡＫＮ１２ ２１ ８７４．１２４ １．００９ ２２ ７０．２２６ ８．４０１ ＢＫ７ ２３ １０６．３３０ １３．７３６ ２４ −２８３．１３３ ３．２７２ ＢＫ７ ２５ ３４．４６８ １５．０００ ２６ −５１．７０４ １０．４９８ ＬＡＦ２ ２７ −２１７．３１７ ６１．７２１ ２８ １４１．２９８ ９．４２７ ＬＡＫ８ ２９ −３３３．７９３ １１．９８１ ３０ 像
【００１８】対物レンズは、走査型で、１：１．１より
大きい倍率、好ましくは１：１．５より大きい倍率で拡
大する。対物レンズ（０１から０５）は走査方向に対し
垂直に２つ以上の列を成して、位置ずれを伴って配列さ
れ、且つ走査時の個々の像視野が継ぎ目なく隣接するか
又は互いに重なり合うように構成されている。像視野
（Ｓ１からＳ５）は、走査時に各像点の重なり合い領域
においてもほぼ同じ総光量が得られるように形成されて
いる。各対物レンズに固有の物体マスク（レチクル）が
対応している。各対物レンズ（０１から０５）に固有の
照明手段（Ｂ１からＢ５）が対応している。各対物レン
ズ（０１から０５）の像視野（Ｓ１からＳ５）は多角形
である。各対物レンズ（０４１から０４５）の１つ又は
複数のマウント部は多角形にカットされている。各対物
レンズ（０４１から０４５）の１つ又は複数のレンズは
多角形にカットされている。各露光手段（Ｂ１からＢ
５）に特別の光源が対応している。対物レンズ（０１か
ら０５）は純粋なレンズ対物レンズである。対物レンズ
（０５１から０５４）は中間像を伴う対物レンズであ
る。走査列を有効に結像する複数の対物レンズ（０１か
ら０５）を使用して走査により面の広い構造をマイクロ
リソグラフィックに露光する方法は、構造物（Ｒ１から
Ｒ５）が１：１．１を越える倍率、好ましくは１：１．
５を越える倍率で拡大して結像される。構造はフラット
スクリーン構造である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 拡大対物レンズのアレイを有するＦＰＤ製造
用の投影露光装置を概略的に示す側面図。
【図２】 条片マスクを有するレチクル又はレチクルア
レイを概略的に示す図。
【図３】 走査スリット像視野及び対物レンズのウェハ
側を概略的に示す図。
【図４】 対物レンズの横断面が角ばったカットになっ
ている構造を概略的に示す図。
【図５】 拡大対物レンズのアレイ及び貫通するマスク
を有する投影露光装置を概略的に示す側面図。
【図６】 図５の構造をウェハ側から見た概略図。
【図７】 拡大投影対物レンズのレンズ断面図。
【符号の説明】
０１〜０５，０４１〜０４５，０５１〜０５４…対物レ
ンズ、Ｓ１〜Ｓ５…走査スリット、Ｂ１〜Ｂ５…照明光
学系、Ｒ１〜Ｒ５…レチクル条片。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の平行に配置された対物レンズ（０
    １から０５）を有する投影露光装置において、対物レン
    ズ（０１から０５）が像を拡大することを特徴とする投
    影露光装置。
  2. 【請求項２】 対物レンズは１：１．１より大きい倍
    率、好ましくは１：１．５より大きい倍率で拡大するこ
    とを特徴とする請求項１記載の投影露光装置。
  3. 【請求項３】 対物レンズは走査型であることを特徴と
    する請求項１記載の投影露光装置。
  4. 【請求項４】 対物レンズ（０１から０５）は走査方向
    に対し垂直に２つ以上の列を成して、位置ずれを伴って
    配列され、且つ走査時の個々の像視野が継ぎ目なく隣接
    するか又は互いに重なり合うように構成されていること
    を特徴とする請求項３記載の投影露光装置。
  5. 【請求項５】 像視野（Ｓ１からＳ５）は、走査時に各
    像点の重なり合い領域においてもほぼ同じ総光量が得ら
    れるように形成されていることを特徴とする請求項４記
    載の投影露光装置。
  6. 【請求項６】 各対物レンズに固有の物体マスク（レチ
    クル）が対応していることを特徴とする請求項１から５
    の少なくとも１項に記載の投影露光装置。
  7. 【請求項７】 各対物レンズ（０１から０５）に固有の
    照明手段（Ｂ１からＢ５）が対応していることを特徴と
    する請求項１から６の少なくとも１項に記載の投影露光
    装置。
  8. 【請求項８】 各対物レンズ（０１から０５）の像視野
    （Ｓ１からＳ５）は多角形であることを特徴とする請求
    項１から７の少なくとも１項に記載の投影露光装置。
  9. 【請求項９】 各対物レンズ（０４１から０４５）の１
    つ又は複数のマウント部は多角形にカットされているこ
    とを特徴とする請求項８記載の投影露光装置。
  10. 【請求項１０】 各対物レンズ（０４１から０４５）の
    １つ又は複数のレンズは多角形にカットされていること
    を特徴とする請求項８記載の投影露光装置。
  11. 【請求項１１】 各露光手段（Ｂ１からＢ５）に特別の
    光源が対応していることを特徴とする請求項７記載の投
    影露光装置。
  12. 【請求項１２】 対物レンズ（０１から０５）は純粋な
    レンズ対物レンズであることを特徴とする請求項１から
    １１の少なくとも１項に記載の投影露光装置。
  13. 【請求項１３】 対物レンズ（０５１から０５４）は中
    間像を伴う対物レンズであることを特徴とする請求項１
    から１１の少なくとも１項に記載の投影露光装置。
  14. 【請求項１４】 走査列を有効に結像する複数の対物レ
    ンズ（０１から０５）を使用して走査により面の広い構
    造をマイクロリソグラフィックに露光する方法におい
    て、構造物（Ｒ１からＲ５）は１：１．１を越える倍
    率、好ましくは１：１．５を越える倍率で拡大して結像
    されることを特徴とする方法。
  15. 【請求項１５】 構造はフラットスクリーン構造である
    ことを特徴とする請求項１４記載の方法。
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