JPS6263429A

JPS6263429A - レジスト露光方法と装置

Info

Publication number: JPS6263429A
Application number: JP60202741A
Authority: JP
Inventors: Kouji Takano; 耕至高野; Masahiro Sato; 正広佐藤
Original assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Current assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Priority date: 1985-09-13
Filing date: 1985-09-13
Publication date: 1987-03-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は微細加工技術に関し、ざらには被加工物の表面
にレジスト膜を施して露光する加工方法および装置に関
する。具体的には超ＬＳＩを製造するために用いられる
ウェハーに密着したレジスト膜を露光するための近接露
光および密着露光の改良された方法および装置に関する
。

［従来の技術］超ＬＳＩを製造するために用いられるウェハーに密着し
たレジスト側を露光するには、マスクとウェハーとの間
に一定の間隔をとって露光する近接露光と、マスクをウ
ェハーに密着せしめて露光する密着露光とがある。

第４図は近接露光装置における露光を概略的に示してい
る。１は平面度およびその断面の平行度の良い、たとえ
ば、石英ガラスであって図面上の下側の面に露光すべき
マスク・パターンが形成されているマスクである。２は
超ＬＳＩを形成するための、たとえばシリコンのウェハ
ーである。３はウェハー２の図面上の上側の仝而に密る
”したレジスト膜である。マスク１とつ１バー２とは一
定の間隔４を設けて平行に配設されており、マスク１の
鉛直上方からはレジスト膜３を感光せしめるための、た
とえば、遠紫外線である光５（以下、直接光という）に
示すようにマスク１およびウェハー２に対して垂直に入
射せしめる。ただし、図面上は、説明の都合上、やや傾
斜して入射するように直接光５は示されている。

この直接光５によってマスク１のマスク・パターンがウ
ェハー２のレジスト膜３に転写されるようになっている
。

この入射された直接光５の一部はウェハー２の表面のレ
ジスト膜３で反射しそれがマスク１の図面上の下の面で
反射してレジスト膜３に再び達する。この反射する光を
６によって示している（以下これを反射光という）。マ
スク１とウェハー２の表面のレジスト膜３との間には、
空気、窒素、酸素などの屈折率ｎ。がほぼ１である媒体
７が満されている。

第５図および第６図には密着露光装置にお（プる露光を
概略的に示している。すなわち、マスク１がウェハー２
の表面のレジスト膜３に接しており、鉛直上方からの直
接光５によって露光せしめるものである。

しかし、この密着露光においても、マスク１やウェハー
２の平坦性の悪い部分やそりなどがあるため、第６図に
示すようにマスク１とレジスト膜３との間に、部分的に
間隙（図面上に記号４で示した）ができ、その間隙には
、空気、窒素、酸素などの媒体７が満されている。

［発明が解決しようとする問題点］第４図に示した近接露光の場合に、遠紫外線などでおる
直接光５がレジスト膜３を露光するばかりでなく、レジ
スト膜３の表面で反射し、古びマスク１の図面上の下側
の面で反射する反射光６もレジスト膜３に作用する。こ
の反射光６は、直接光５と同じ波長（λ）であって、レ
ジスト膜３の表面上で異なった位相をもつ。マスク１と
レジスト膜３との間隔４は、マスク１の平坦性、レジメ
ト膜３の平坦性、間隔４の精度にかかわり、場所により
異なっているから、この直接光５と反射光６との位相差
がλ／２（またはその奇数倍）になるところでは、干渉
により打消し合って暗となり、位相差がλ（またはその
整数倍）になるところでは干渉により強め合って明とな
るために、干渉縞が生ずる。

このような干渉縞はマスク・パターンに重畳してレジス
ト膜３を露光するから、このようなウェハー２は、通常
の半導体の製造プロセスによるならば、干渉縞の影響を
うけて、ウェハー２上の線幅に変動をきたし、そのウェ
ハー２から製造されるデバイスの性能は著しく低下した
ものとなるために、不良率が高くなるという問題点があ
った。

密着露光装置においても、第６図に示すように、マスク
１とレジスト膜３との間に部分的に間隙４が生じ近接露
光装置における場合と同様に干渉縞が生じてしまい、デ
バイスの不良率が高くなるという問題点があった。

［問題点を解決するための手段］干渉縞がレジスト膜３上に生ずる原因は、間隔４を精度
よくレジスト膜３の全面にわたって設定することができ
ないこと、および、マスク１ヤレジスト膜の平坦性が全
面にわたり十分なものを得ることができないことにある
。

しかし、これらの原因を除去することは極めて困難であ
り、かりにそれが可能であったとしても著しいコストの
上昇は避けられない。

そこで本発明では、これらの問題点を解決するために、
反射光６が生じないか、生じてもレジスト膜３を露光し
ない程度の弱いものとするようにした。

そのために、マスク１とレジスト膜３との間の間隔４に
、マスク１の基板材料であるたとえば、石英ガラスの屈
折率（ｎｇ＝１．５＞に等しいか、あるいはそれに近似
の屈折率ｎを有するマツチング液を満すことにした。

［作用］マスク１の屈折率ｎｇと間隔４を満１マツチング液の屈
折率ｎとが等しければ、そこにはフレネル反射は生じな
いから、反射光６の発生を防止することができる。また
、両屈折率ｎｇとｎとが近似でおる場合には、反射光６
の強度は微弱であり、レジスト膜３に感光せしめないの
で問題はない。

［実施例］本発明の実施例を第１図および第２図に示し説明する。

図中において、第４図ないし第６図に示したものに対応
する要素には同じ符号を何した。

第１図は近接露光装置に本発明を適用した場合を示して
おり、８は間隔４を満すための液体の媒質であるマツチ
ング液（屈折率ｎ）である。

マスク１の図面上の下面にお（プる反射率ｒは、周知の
ように、次式によって示される。

この（１）式から、マスク１の基板材料の屈折率ｎｇと
マツチング液８の屈折率ｎが等しい場合には、ｒ＝Ｑと
なり反射が生じないことを示している。ｒ＝Ｑにおいて
は、レジスト膜上に干渉縞を生ずることもない。

従来技術を示す第４図および第６図においては、間隔４
を満す媒質７は気体（屈折率ｎ。）であり、その場合の
反射率ｒ。は次式に示すようになる。

ｒ□＝　（ｎｇ−ｎ□　）２／（ｎｇ＋ｎ□　）”ここ
で、マスク１の基板材料がたとえば石英の場合、その屈
折率ｎｇは１．５程度であり、気体の屈折率ｎ□は、は
ぼ１であるから、（２）式の分子は零とはならない。し
たがって、干渉縞が生ずることを示している。

そこで、従来技術における反射率ｒ。と本発明を実施し
た場合の反射率ｒとを比較するために、ｒ　＜　ｒ　０
となる条件を求める。

ｒ−ｒｏ＜０（３）（３）式に（１）式および（２）式を代入し、ｎ　＞　
ｎ　ｏなる条件を入れて計算すると、ｎ＜ｎ　　２／ｎ
　　　　　　　　　　　　（４）ｇ。

が得られる。

この（４）式の意味するところは、ｎをｎ□　＜ｎ＜ｎ
、　　／ｎ□　　　　　　　　（５）のように選ぶなら
ば、そのときの反射率ｒは従来装置における反射率ｒ□
よりも小さくなる。すなわち、改善されたものとなるこ
とを示している。

これは、第１図に示す近接露光装置の場合に効果がおる
のみでなく、第２図に示す密着露光装置の場合にも、マ
ツチング液８をマスターとレジスト膜３との間の間隙４
に満すことによって、同じ効果を得ることができる。

第１図および第２図に示した本発明装置のより具体的な
一実施例を第３Ａ、８図に示し説明する。

ここで、９はマスク支持台で、マスターを真空配管（図
示せず）を通して、真空吸着している。

１０はウェハー支持台で、真空配管（図示せず）を通し
て、レジスト膜３を密着させたウェハー２を真空吸着し
ている。１１はディスペンサーで、マツチング液である
、たとえば水に接続され、そのＬ字形の先端は、第３Ａ
図の矢印１２の方向に移動し、点線で示すように、ウェ
ハー２の中心軸付近で静止し、レジスト膜３のほぼ全面
を覆うように水を滴下する。つぎに、ディスペンサ１１
を矢印１２とは逆方向に移動させて、実線の位置にもど
し、矢印１３の方向に支持台１０を上昇せしめて、第３
Ｂ図に示すように、レジスト膜３とマスク１との間隔（
または間隙）４にマツチング液８を満たした状態で接す
るようにする。そこで直接光５を照射して、これによっ
て、レジスト膜３への干渉縞の転写を防止し、精度よく
マスク・パターンを転写することができる。

第３Ａ、８図に示した装置は一実施例であるから、他の
手段によって、マスク１とレジスト膜３との間にマツチ
ング液８を満たしても同様の効果が得られることは以上
の説明から明らかであろう。

実験本発明の効果を実測するために、近接露光方式により、
マスク１として、屈折率ｎ　ｇ−１−４８，９の石英ガ
ラスを用い、従来方法を試みたところ、デバイスの良品
率は３０％以下であった。

同じ石英ガラスを用いて、レジスト膜３との間にマツチ
ング液８として水を満して、同じ装置で露光して処理し
たところ、デバイスの不良はほとんど無く、はぼ１００
％の良品率が得られた。

この実験のマツチング液８として用いられた水は屈折率
ｎ＝１゜３３であり（５）式の要件を満足している。こ
の水は一般に疎水性であるレジスト膜３を変質させるこ
ともない。

この実験における屈折率ｒおよびｒ。を（１）式および
（２）式により求めると、それぞれｒ＝Ｑ。００３１８
、ｒ□　＝Ｑ、０３８６となる。ただしｎ、＝１とした
。

このように、マツチング液８として水を用いた場合でも
、従来例の１０分の１以Ｆの反射率ｒが得られ、干渉縞
の問題を完全に解決することができる。

［発明の効果］以上の説明から明らかなように、マツチング液としてそ
の屈折率ｎが（５）式を満足するものであるならばその
効果が得られるので、水の他、光学用に用いられる多く
の種類のマツチング液などを使用することができ、本発
明を使用した場合には、超ＬＳＩの良品率を著しく向上
することができるので、その効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すためのレジスト近接露光
装置の露光部分の拡大断面図、第２図は本発明の実施例
を示すためのレジスト密着露光装置の露光部分の拡大断
面図、第３Ａ、８図は本発明露光装置のより具体的実施
例を説明するための図、第４図は従来のレジスト近接露
光装置の露光部分の拡大断面図、第５図および第６図は
、それぞれ従来のレジスト密着露光装置の露光部分の理
想的な場合と、そうでない場合を示す拡大断面図）であ
る。１・・・マスク　　　　　　２・・・ウェハー３・・・
レジスト膜　　　　４・・・間隔（間隙）５・・・直接
光　　　　　　６・・・反射光７・・・媒質　　　　　
　　８・・・マツチング液９・・・マスク支持台　　　
１０・・・ウェハー支持台１１・・・ディスペンサ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）表面にレジスト膜を有するウェハーと、前記レジ
スト膜にパターンを露光するためのマスク・パターンを
有する屈折率ｎ＿ｇなる材料からなるマスクとがあり、前記マスクと前記レジスト膜との間に、前記マスクおよ
び前記ウェハーの雰囲気である気体の屈折率ｎ＿０より
は大きく、ｎ＿ｇ＾２／ｎ＿０よりは小さな値の屈折率
を有するマッチング液を満たし、前記マスクを通して前
記レジスト膜に露光することを特徴とするレジスト露光
方法。
（２）前記マッチング液が水である特許請求の範囲第１
項記載のレジスト露光方法。
（３）表面にレジスト膜を有するウェハーを支持するた
めのウェハー支持手段と、前記ウェハーに平行に配設されて、前記レジスト膜にパ
ターンを露光するためのマスク・パターンを有する屈折
率ｎ＿ｇなる材料からなるマスクを支持するためのマス
ク支持手段と、前記マスクと前記レジスト膜との間に、前記マスクおよ
び前記ウェハーの雰囲気である気体の屈折率ｎ＿０より
は大きく、ｎ＿ｇ＾２／ｎ＿０よりは小さな値の屈折率
を有するマッチング液を満たすためのディスペンサ手段
と、前記マスクを通して前記レジスト膜に露光する露光手段
とを具備し、前記マスクと前記レジスト膜との間の距離を所定の値に
保つようにして、前記露光をすることを特徴とするレジ
スト露光装置。
（４）前記マッチング液が水である特許請求の範囲第３
項記載のレジスト露光装置。
（５）前記ウェハー支持手段が上下に移動可能なもので
ある特許請求の範囲第３項記載のレジスト露光装置。