JPS629632A - 投影露光装置 - Google Patents

投影露光装置

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JPS629632A
JPS629632A JP60149013A JP14901385A JPS629632A JP S629632 A JPS629632 A JP S629632A JP 60149013 A JP60149013 A JP 60149013A JP 14901385 A JP14901385 A JP 14901385A JP S629632 A JPS629632 A JP S629632A
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JP
Japan
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wafer
mask
soft
optical system
rays
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JP60149013A
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English (en)
Inventor
Koichiro Ootori
紘一郎 鳳
Hiroshi Yano
谷野 浩史
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Publication of JPS629632A publication Critical patent/JPS629632A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems

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〕 この発明は、超LSI等の線幅1μm以下の微細パター
ンの焼き付けに用いる露光装置の構成に関するものであ
る、 〔従来の技術〕 現在LSIの量産に用いられている投影露光装置は紫外
光を用いた投影露光装置であるが、その解像限界αは α=λ/2NA      ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・(1)で決定される。ここで、λは紫外光
の波長、NAは投影レンズの開口数である。(鳳「半導
体リングラフィ枝術」、(昭和59.7)、産業図書 
p 。
98)。この種の露光装置の代表的な数値例としてλ=
0.4μm、NA=0.3をとると、第(1)式よりα
=0.7μmであって、紫外線を使っては0.5μmよ
り細いパターンを焼き付けることは相当に難しい。
そこで、0.5μm以下の微細パターンを焼き付ける方
法としてX1llよる露光が研究されているが、その場
合の波長λはIO1程度であるため、レンズ、ミラー等
を使って投影光学系を構成することは実際上はとんと不
可能である。それ故露光方式としては第4図に示すよう
にウェーハ1とマスク2を近接させ、X線源3からX@
光束4を照射する近接露光が採用されている。この場合
の解儂限界αは、シンクaトeン放射光のように平行性
の良いビームを使って半影ぼけを環<シた場合でもプレ
ネル回折によって決定され、 上記のような従来の近接露光方式では、マスク2がウェ
ーハ1にきわめ℃近いので、位置合せやウェーハ1のス
テップ移動の際にマスク2を傷めやすい。また、高解像
度を維持するkはギャップを精密に調整しなければなら
ないが、そのMKもマスク2をウェーハ1のすぐ近くで
動かさなければならず、Vはりマスク2を傷めやすいと
いう問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためKなされたも
ので、マスクやウェーハを傷めることなく高解像度が得
られる投影露光装置を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る投影露光装置は、光源となる軟X@源と
、この軟Xa源から放射される軟X#が照射される所要
数のマスクと、このマスクを透過し、もしくはマスク表
面で反射された軟x1mを収束してクエーへ上に投影す
る所要数の反射鏡からなる光学系と、この光学系によっ
て収束される軟X@がウエーハ上を走査するよう忙ウエ
ーハを移動させるウェーハ位置制御機構と、ウェーハ上
でパターンが投影されるべき位&に正確に投影されるよ
う化マスクを移動させるマスク位置制御機構とを設けた
ものである。
〔作用〕
この発明においては、光源として用いた軟X1w源から
の軟X@がマスクに照射され、透過し、もしくは反射さ
れた軟XIlが所要数の反射鏡からなる光学系によって
クエーへ上に収束される。
〔実施例〕
第1図はこの発明の投影露光装置の一実施例の構成を示
す概要図である。1忙おいて、10はウェーハ、1)は
前記ウェーハ10を保持および移動するウェーハホルダ
である。12はマスクで、前記ウェーハIOK転写した
いパターンの5倍の大きさで軟X線を通過する部分と阻
止する部分とから構成されており、電子ビーム縮小転写
方式忙使われる金属箔に穴あけをしたステンシル・マス
クといわれるものである。13は前記マスク12を保持
および移動するマスクホルダである。14は波長170
Aの軟XiIを発生する電子蓄積リング、15は軟X線
光束である。16は凹面鏡16m。
16cおよび凸面鏡16bからなる縮少率1)5の光学
系で、NA=0.2である。1)は前記ウェーハ10の
位置を検出するウェーハ位置検出光学系、18は前記マ
スク12の位置を検出するマスク位置検出光学系、19
はウェーハおよびマスク位置合せサーボ機構で、前記ウ
ェーハ位は検出光学系ITとマスク位置検出光学系18
の出力を受けて前記ウェーハホルダ1)および前記マス
クホルダ13を制御する。
なお、光学系16を形成する凹面鏡16a、16eおよ
び凸!1fl1)6bの各鏡面は、軟X線に対する反射
率を高めるため表面鏡は厚さ38Aのモリブデンと厚さ
57Aのシリコンが文互に20層ずつ蒸着されており、
波長170Aの軟X@に対しての反射率は約70%にな
っている。
以下、動作について説明する。
電子蓄積シリング14から放射された波長170Aの軟
X線は、マスク12を透過し1光学系16に入射される
。そして、凹面鏡16龜、凸面鏡1−凹面鏡16cで反
射され、ワエーノS10の表面に結像される。この光学
系では、所望の解儂度でクエーへ10にパターン偉が結
像される領域は後述する第2図で示す弓形領域2(l限
られるので、−区間分のパターンを転写するために、ま
たはクエーへ1Gの全体忙パターンを転写するために、
ワエーーー10とマスク12をそれぞれ以下に示すよう
に移動させなければならない。なお、このワ二−へ1(
lマスク12の移動は、ワエーノ1ホルダ1)とマスク
ホルダ13によって行う。
第2図はjlI1図に示したこの発明の投影露光装置に
おけるウェーハ10とマスク12の移動の一例をワ二−
〕10上での弓形領域20の相対的な動きで示したもの
で、矢印は弓形領域20の移動経路20a〜20dは移
動途中の点、21は位置検出用マーク922m、22b
はそれぞれウェーハ10上の一区画を示している。
例えば、区画22mを績光する場合は、ウェーハ10は
第1図に示した下向き矢印方向に直線的に移動し、マス
ク12は上向き矢印方向に直線的に移動する。その結果
、弓形領域20は第2因の20mから20bまで併進し
て、区画22&にパターンが転写される。次いで、ウェ
ーハ10のみが前述した移1)1)+に対して直角方向
にステップ移動し、弓形領域20は20bから20cへ
と移動する。そして、ここからマスク12とウェーハ1
0は上記した第1図の矢印方向と逆方向に移動し、弓形
領域20が20cから20dへと移動して区画22bK
パターンが転写される。以下、同様の手順を繰り返し、
9エーハ10の下側部分の露光を、#%了すると、ウェ
ーハ1Qのみをステップ移eIkさせてウェーハ10の
中央部分、次いで上側部分の各区間へのパターンの転写
が行われ、ウェーハ10全体のパターン転写が完了する
この聞咎区画の位置ずれを無くしたり、また転写された
パターンの上に次の工程のパターンを正しく重ね焼きす
るためにも、ワエーノS10とマスク12との正確な位
置合わせが必要である。この発明の投影露光装置では、
クエー/〜10上の区画内に設けた位置検出用マーク2
1および図示しないマスク12上の位置検出用マークを
ウエーノ〜位置検出光学系17およびマスク位置検出光
学系18によってウエーハ10およびマスク12の正確
な位置を検出し、クエーノ〜およびマスク位置合せサー
ボ機819によって精密な位置決めを行う。
また、通常X1m露光に用いられるレジスト(BBR−
9等]は、いずれも波長100〜200X程度の軟x憑
を表面でよく吸収するので高感度になる。そして、厚い
レジストにパターン形成する必要があるときは、二層レ
ジスト法を用いるか。
軟XMA照射に伴うレジストの直接膜減り(−村ほか:
 J、 Vae、 Scl 、& T@chno1.+
 Vol、 B l (1983)、P、1076)を
利用すればよい。
以上のように構成したこの発明の投影露光装置では、た
とえばλ=lフOA、NA=0.2のとき前記第(1)
式α=λ/2NAより解像限界α==425Aと、波長
10Aでの近接a元よりはるかに微細な解像限界αが得
られる。また、従来は電子蓄積リングで磁気中径2mの
場合、800M5V 以上の電子エネルギーが必要であ
ったが、この発明の投影露光装置の場合には280M@
Vで良く、著しく小型化、省電力化が図れる。
また、光学系16の縮小率を1)5としているノテ、マ
スク12上に作成するパターンはウェーハ10上に所望
する5倍の拡大パターンでよく。
マスクの加工が容易であるうえ、ウェーハ1G上での軟
XMのパワー面密度は25倍になり、実用的な速度で露
光を完了することができる。
なお、この発明の投影露光装置の光学系は第1図に示し
たものに限らず第3図に示すように構成してもよい。第
3図において、1)1図と同一符号は同一部分を示し、
23は凹面鏡23mと凸面鏡23bとからなる光学系で
ある。この光学系23では縮少率1/l0NA”0.3
が実現されている。
さらに、上記実施例では軟Xil@に波長17OAの軟
XIを出力する電子蓄積リングを用いた場合について説
明したが、軟XM源は1’00〜300Aの軟X*を出
力するものであればよ(、ワイグラ、アンジュレータ、
プラズマX1線源、また将来においてはxW&レーザ等
が使用できる。
また、上記実施例ではマスクにステンシル・マスクを用
いたが、金属箔からなる阻止部をメツシュで保持したマ
スクおよびX線近接露光用KIA発されたシリコン窒化
膜にイオンビームで穴あけしf、−ff 7.り(阿刀
田ほか: J、 Vac、 Sel 、 &Te −C
hnol、、VOl、 B 1 (1983) P、l
 267)を使用してもよい。
さらに、上記実施例では凹面鏡16a*16c。
凸面鏡16bの各allは、モリブデンとシリコンを交
互に蒸着したものを用いたが、この他炭素薄膜とタング
ステン、もしくはチタン、もしくは白金、もしくはレニ
クム・タングステン合金薄膜を交互に蒸着したり、ある
いはペリリワム薄膜とpジワム薄膜とを交互に蒸着して
もよい。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したとおり、軟XMをマスクに照射
し、その透過光を反射鏡からなる光学系によつ工収束し
エラニーノー上に投影し工いるの二マスクやウェーハを
傷めることカイなく、かつ高い解像限界による投影露光
が行えるとい5効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例である投影露光装置の構成
を示す概要図、m2図はこの発明の投影露光装置におけ
るウェーハとマスクの相灯的な動きを説明するための図
、第3図はこの発明の投影露光装置の光学系の他の実施
例を示す概要図、第4図は従来の近接露光法を説明する
ための図である。 図において、10はウェーハ、1)はフエーハホルダ、
12はマスク、13はマスクホルダ、14は電子蓄積リ
ング、15は軟X腺光束、16は光学系、1)はウエー
ハ位置検出光学系、18はマスク位置検出光学系、19
はウェーハおよびマスク位置合せサーボ機構である。 指定代理人 電子技術総合研究所長 佐 藤孝平N(v
′)−%S PP μ)qコ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)軟X線源と、所要のパターンが形成され前記軟X
    線源から放射される軟X線が照射される所要数のマスク
    と、このマスクを透過し、あるいはこのマスク面より反
    射した前記軟X線を収束してウェーハ上に投影する所要
    数の反射鏡を含む光学系と、この光学系によつて収束さ
    れる前記軟X線が前記ウェーハ上を走査するように前記
    ウェーハを移動させるウエーハ位置制御機構と、前記ウ
    ェーハ上でパターンが投影されるべき位置に正確に投影
    されるよう前記マスクを移動させるマスク位置制御機構
    とからなることを特徴とする投影露光装置。
  2. (2)光学系を形成する反射鏡は、鏡面がモリブデン薄
    膜とシリコン薄膜とを交互に積層させて形成したことを
    特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の投影露光装
    置。
  3. (3)軟X線の波長は、100〜300Åであることを
    特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の投影露光装
    置。
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