JPS6310520A - 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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- JPS6310520A JPS6310520A JP61155346A JP15534686A JPS6310520A JP S6310520 A JPS6310520 A JP S6310520A JP 61155346 A JP61155346 A JP 61155346A JP 15534686 A JP15534686 A JP 15534686A JP S6310520 A JPS6310520 A JP S6310520A
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Classifications
-
- 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
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
-
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- 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
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
- G03F7/2002—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image
- G03F7/2004—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image characterised by the use of a particular light source, e.g. fluorescent lamps or deep UV light
- G03F7/2006—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image characterised by the use of a particular light source, e.g. fluorescent lamps or deep UV light using coherent light; using polarised light
Landscapes
- 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】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。
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、半導体素子製造に用いる光学露光装置および
露光方法に関するものである。
露光方法に関するものである。
さらに詳しくは、半導体素子製造におけるホトリングラ
フイ一工程の超微細加工を実現するために発明された縮
小投影型エキ7マー露光技術に関するものである。
フイ一工程の超微細加工を実現するために発明された縮
小投影型エキ7マー露光技術に関するものである。
従来の技術
従来、すでに半導体素子J特にLSI、VLSI等の微
細加工用として超高圧水銀灯を光源として用いた縮小投
影型露光装置(ステッパー)が市販されている。しかし
ながら、従来のステッパーは露光用の光として超高圧水
銀灯のg線(435nm)やiljl(366nm)を
用いているため、解像1度はg線で1.2μm、i線で
0.8μm程度が限界であった。これらの波長では、今
後4 M bit R人Mや16Mb工tRAM 製
造に必要とされる0、5μmの解像度を得ることは不可
能に近い。
細加工用として超高圧水銀灯を光源として用いた縮小投
影型露光装置(ステッパー)が市販されている。しかし
ながら、従来のステッパーは露光用の光として超高圧水
銀灯のg線(435nm)やiljl(366nm)を
用いているため、解像1度はg線で1.2μm、i線で
0.8μm程度が限界であった。これらの波長では、今
後4 M bit R人Mや16Mb工tRAM 製
造に必要とされる0、5μmの解像度を得ることは不可
能に近い。
そこで、近年g線やi線に比べより波長の短いXaCd
(308nm)やKrF(249nm)やムrF(1s
3nm) 等のエキシマ−光源を用いたサブミクロン
パターン形成用の露光装置の開発が検討されるようにな
ってきた。
(308nm)やKrF(249nm)やムrF(1s
3nm) 等のエキシマ−光源を用いたサブミクロン
パターン形成用の露光装置の開発が検討されるようにな
ってきた。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、エキシマレーザ−を用いた縮小投影露光
においては次に掲げる2点の問題がある。
においては次に掲げる2点の問題がある。
1)エキシマレーザ−光の発振する光の波長分布の半値
幅と縮小投影レンズの色消しの問題(スペックルと解像
度の関係)。
幅と縮小投影レンズの色消しの問題(スペックルと解像
度の関係)。
2)アライメント波長の選択の問題
1)は、エキシマレーザー光の横モードを乱しつつ、か
つ縦モードを整える光学系にすることにより解決できる
可能性はあるが、2ンのアライメント光の選択の問題に
おいては、アライメント精度を高めるために、露光波長
と同じ光を用いて縮小投影レンズを通過してレチクル、
マスク)とウェハーのマークで直接アライメントする方
法(スルーザレンズ方式:以下TTL方式という)を採
用することが好ましく、レンズ設計が容易になるメリッ
トがある。ところが、露光波長と同じ波長の光を用いて
アライメントを行うと、アライメント中にアライメント
キ一部のレジストが露光されてしまい、その後のプロセ
スでアライメントキーがつぶされてしまう欠点がある。
つ縦モードを整える光学系にすることにより解決できる
可能性はあるが、2ンのアライメント光の選択の問題に
おいては、アライメント精度を高めるために、露光波長
と同じ光を用いて縮小投影レンズを通過してレチクル、
マスク)とウェハーのマークで直接アライメントする方
法(スルーザレンズ方式:以下TTL方式という)を採
用することが好ましく、レンズ設計が容易になるメリッ
トがある。ところが、露光波長と同じ波長の光を用いて
アライメントを行うと、アライメント中にアライメント
キ一部のレジストが露光されてしまい、その後のプロセ
スでアライメントキーがつぶされてしまう欠点がある。
そこで、一般には、TTL方式を用いたアライメントで
は、アライメント光と露光波長は異った領域、例えば従
来は、超高圧水銀灯のg線又は1線の露光波長に対し、
アライメント光はd線(5了アnm)又はe線(546
nm)、人rレーザー(51snm)が用いられるのが
一般的であった。
は、アライメント光と露光波長は異った領域、例えば従
来は、超高圧水銀灯のg線又は1線の露光波長に対し、
アライメント光はd線(5了アnm)又はe線(546
nm)、人rレーザー(51snm)が用いられるのが
一般的であった。
ところが、露光波長にKrF(248nm) エキシ
マ−光等を用いると、縮小レンズ系に用いるレンズ材料
が制約され(具体的には、合成石英や蛍石に限定される
)、露光波長とあまり波長の異つたアライメント光を用
いると色収差補正が完全に行なえず、解像度が大幅に劣
化し、アライメントが行なえなくなる欠点があった。す
なわち、露光波長248nmのエキシマ−光に対し、超
高圧水銀灯のd線(577nm)やe線(646nm)
やムrレーザー(615nm)は露光波長とのズレが大
きすぎてアライメントに利用できないことが発見された
。
マ−光等を用いると、縮小レンズ系に用いるレンズ材料
が制約され(具体的には、合成石英や蛍石に限定される
)、露光波長とあまり波長の異つたアライメント光を用
いると色収差補正が完全に行なえず、解像度が大幅に劣
化し、アライメントが行なえなくなる欠点があった。す
なわち、露光波長248nmのエキシマ−光に対し、超
高圧水銀灯のd線(577nm)やe線(646nm)
やムrレーザー(615nm)は露光波長とのズレが大
きすぎてアライメントに利用できないことが発見された
。
一方、KrF エキシマ−光源と同じ波長の光をアラ
イメント光として用いる方法は、前述の理由によシ欠点
が大きすぎる。
イメント光として用いる方法は、前述の理由によシ欠点
が大きすぎる。
問題点を解決するための手段
そこで、本発明は300〜400nmの光に不感応で2
00〜300nmのエキシマ−光に感応する露光用のレ
ジストを用い、露光波長にたとえばKrFエキシマ−光
(すなわち248nm)を用い、アライメント光として
300〜400nmの光、すなわち、たとえば超高圧水
銀灯の1線ク メント系の光学解像度をそれ程劣化させずにTTLアラ
イメントが可能となることが発見された。
00〜300nmのエキシマ−光に感応する露光用のレ
ジストを用い、露光波長にたとえばKrFエキシマ−光
(すなわち248nm)を用い、アライメント光として
300〜400nmの光、すなわち、たとえば超高圧水
銀灯の1線ク メント系の光学解像度をそれ程劣化させずにTTLアラ
イメントが可能となることが発見された。
本発明では、たとえばエキシマ−縮小露光装置において
、アライメント光に露光波長と異る光を用いてもTTL
方式でのアライメントが可能とする方法を提供するもの
である。なお、アライメント光に300〜400 nm
の光を用いる場合、アライメントキーすなわち画像認識
用のビデオカメラ(canカメラ)がこの波長の光に感
度を有しないときは、カメラ前面にイメージインテンシ
ッフイヤー(以下11Tという)を入れて、300〜4
00nmの波長の光を650nm付近の光に変換すると
ともに、1000〜10000倍程度増幅してやれば、
大幅にアライメント精度を向上できる。
、アライメント光に露光波長と異る光を用いてもTTL
方式でのアライメントが可能とする方法を提供するもの
である。なお、アライメント光に300〜400 nm
の光を用いる場合、アライメントキーすなわち画像認識
用のビデオカメラ(canカメラ)がこの波長の光に感
度を有しないときは、カメラ前面にイメージインテンシ
ッフイヤー(以下11Tという)を入れて、300〜4
00nmの波長の光を650nm付近の光に変換すると
ともに、1000〜10000倍程度増幅してやれば、
大幅にアライメント精度を向上できる。
作用
従って、本発明は、露光用の光にたとえばKrF(24
snm)エキシマ−光を用いアライメント光ンてたとえ
ば1線またはj線を用いアライメント光をに工Tで変換
した後、たとえばCCDでアライメントキーを読みとる
ことlこより、レチクルとウェハーのアライメントヲ直
接TTL方式にてアライメント可能とする露光装置を提
供するものであり、超微細な露光パター7(例えば0.
6〜0.3nmの焼付はレジストパターン)が形成可能
となり、さらに、高精度アライメント(例えば0.1〜
o、orμm)が達成される。
snm)エキシマ−光を用いアライメント光ンてたとえ
ば1線またはj線を用いアライメント光をに工Tで変換
した後、たとえばCCDでアライメントキーを読みとる
ことlこより、レチクルとウェハーのアライメントヲ直
接TTL方式にてアライメント可能とする露光装置を提
供するものであり、超微細な露光パター7(例えば0.
6〜0.3nmの焼付はレジストパターン)が形成可能
となり、さらに、高精度アライメント(例えば0.1〜
o、orμm)が達成される。
実施例
以下、本発明の一実施例の露光装置を図を用いて説明す
る。第171でおいて光源部は、KrF エキシマ−
光源1と、エキシマ−光源1より発射されたレーザー光
を分散放射するインチグレーター2と、さらに分散放射
された光を集光するコンデンサーレンズ3、光軸の向き
を変えるミラー4よりなる。
る。第171でおいて光源部は、KrF エキシマ−
光源1と、エキシマ−光源1より発射されたレーザー光
を分散放射するインチグレーター2と、さらに分散放射
された光を集光するコンデンサーレンズ3、光軸の向き
を変えるミラー4よりなる。
一方、縮小投影部は、レチクルステージ5に固定された
レチクル6と、縮小投影レンズ7と、XYウェハーステ
ージ8に固定されたウェハー(半導体基板)9よりなる
。ウェハー9上にはレジスト30が塗布されアライメン
トキー12が形成されている。
レチクル6と、縮小投影レンズ7と、XYウェハーステ
ージ8に固定されたウェハー(半導体基板)9よりなる
。ウェハー9上にはレジスト30が塗布されアライメン
トキー12が形成されている。
従って、光源部を出たエキシマ−光を用い、レチクル上
のパターンをウェハー上1こ焼付ける構成を取る。
のパターンをウェハー上1こ焼付ける構成を取る。
さらに、露光装置としては、アライメント元学系とアラ
イメントキーを認識し、画像処理を加え、XYウェハー
ステージ8を制御する制御用コンピュータ1oが必要と
なる。すなわち、レチクル上のアライメントキー11と
、ウェハー上のアライメントキー12を位置会わせする
必要う:あ己。水装置の場合アライメント光学系・はア
ライメント用光源13として、HeCdレーザーや超高
圧水銀灯を用い、集光レンズ14で集光した後、超高圧
水銀灯ではフィルター15(又は、モノクロメータ−)
で、アライメントに必要な光、例えば、1線又はj線の
みを取り出しHeC:dレーザーでは、そのまま利用し
て、アライメント用ビームスプリッタ−16を用いて、
アライメント光路にアライメント光を導入する。さらに
、プリズム又はミラー17等で、光軸を折り曲げた後、
露光用の光(KrFxキシ−q−光248nm)と、H
eCdv−ザー光、i線又はj線の色収差および光路長
補正用のアライメント用レンズ18を用いて、レチクル
6上のアライメントキ一部11にのみ選択的に入射させ
る。さらにアライメントキ一部11゜12に入射された
光が反射されて返ってくる光を画像として認識するため
に結像用レンズ19と、光軸上にCODカメラ2oを設
置しておく。なお、このとき、アライメントキー11.
12より画像として返ってくる光は、HeCdレーザー
光、j線またはj線のみの波長の光であるため、IIT
21を用いCODに感度のあるssonm程度の光に変
換するとともに1oOo〜10000倍程度増幅する構
成とする。
イメントキーを認識し、画像処理を加え、XYウェハー
ステージ8を制御する制御用コンピュータ1oが必要と
なる。すなわち、レチクル上のアライメントキー11と
、ウェハー上のアライメントキー12を位置会わせする
必要う:あ己。水装置の場合アライメント光学系・はア
ライメント用光源13として、HeCdレーザーや超高
圧水銀灯を用い、集光レンズ14で集光した後、超高圧
水銀灯ではフィルター15(又は、モノクロメータ−)
で、アライメントに必要な光、例えば、1線又はj線の
みを取り出しHeC:dレーザーでは、そのまま利用し
て、アライメント用ビームスプリッタ−16を用いて、
アライメント光路にアライメント光を導入する。さらに
、プリズム又はミラー17等で、光軸を折り曲げた後、
露光用の光(KrFxキシ−q−光248nm)と、H
eCdv−ザー光、i線又はj線の色収差および光路長
補正用のアライメント用レンズ18を用いて、レチクル
6上のアライメントキ一部11にのみ選択的に入射させ
る。さらにアライメントキ一部11゜12に入射された
光が反射されて返ってくる光を画像として認識するため
に結像用レンズ19と、光軸上にCODカメラ2oを設
置しておく。なお、このとき、アライメントキー11.
12より画像として返ってくる光は、HeCdレーザー
光、j線またはj線のみの波長の光であるため、IIT
21を用いCODに感度のあるssonm程度の光に変
換するとともに1oOo〜10000倍程度増幅する構
成とする。
なお、この波長すなわちHeCdレーザー光、j線や1
線用のIITに用いるマイクロチャンネルプレートはた
とえばFl 217(浜松ホトニクスm>等が使用可能
である。
線用のIITに用いるマイクロチャンネルプレートはた
とえばFl 217(浜松ホトニクスm>等が使用可能
である。
また、ウェハー9上に塗布されて露光されパターン形成
されるレジストとしては、ノボラック系のポジレジスト
を一部改良することで対処できる。
されるレジストとしては、ノボラック系のポジレジスト
を一部改良することで対処できる。
例えば、i線アライメント用としては、ノボラック系の
ペースポリマーに、ナフトキノン誘導体(次の式Iに示
す)を用いれば、露光用の248nmの光に感度を有し
365 nm付近で吸収の非常に少ないポジレジストが
製造できる。(分光特性を第2図に示す) o2C1 j線アライメント用としては、ノボラック系のベースポ
リマーに、ナフトキノン誘導体(次の式■に示す)を用
いれば、248 nmに感度を有し313nm付近で吸
収の非常に少ないポジレジストが製造できる。(分光特
性を第3図に示す。) −N o2Cd また、i線、j線、さらにHe Cdンーザーをアライ
メント光として用いる場合には、ペースポリマーに、6
−ジアシメルドラム酸または、その誘導体(次の式■に
示す)を用いれば、248nmに感度を有しi線、j線
、He Cdレーザー光、全てに渡り非常に吸収の少な
いポジレジストが製造できる。(分光特性を第4図に示
す。)なお、ノボラック系のペースポリマーの分光特性
は、第5図に示すものが市販されている。第5図により
300〜400nmの光を十分透過することができる。
ペースポリマーに、ナフトキノン誘導体(次の式Iに示
す)を用いれば、露光用の248nmの光に感度を有し
365 nm付近で吸収の非常に少ないポジレジストが
製造できる。(分光特性を第2図に示す) o2C1 j線アライメント用としては、ノボラック系のベースポ
リマーに、ナフトキノン誘導体(次の式■に示す)を用
いれば、248 nmに感度を有し313nm付近で吸
収の非常に少ないポジレジストが製造できる。(分光特
性を第3図に示す。) −N o2Cd また、i線、j線、さらにHe Cdンーザーをアライ
メント光として用いる場合には、ペースポリマーに、6
−ジアシメルドラム酸または、その誘導体(次の式■に
示す)を用いれば、248nmに感度を有しi線、j線
、He Cdレーザー光、全てに渡り非常に吸収の少な
いポジレジストが製造できる。(分光特性を第4図に示
す。)なお、ノボラック系のペースポリマーの分光特性
は、第5図に示すものが市販されている。第5図により
300〜400nmの光を十分透過することができる。
従って、本発明の露光装置において、露光波長としてK
rFエキシマ−光の248 nmを用い、アライメント
光として、Handレーザー光または超高圧水銀灯のi
線またはj線を用いることが可能となる。
rFエキシマ−光の248 nmを用い、アライメント
光として、Handレーザー光または超高圧水銀灯のi
線またはj線を用いることが可能となる。
なお、本発明の露光装置を用いて、ウェハー上に露光パ
ターンを得る方法は、あらかじめ、ホトレジスト(例え
ば、ノボラック系ポジレジスト)をコートしたウェハー
9を、XYウェハーステージ8上に固定し7、アラーf
メント元としてMe Cdレーザー光、iまたは3線を
用いてXYウェハーステージを制御してアライメントキ
ー11とアライメントキー12の位置合せを行なった後
、エキシマ−光源を作動させて、ウェハー上のレジスト
l′こレチクルパターンを焼付ければ良い。
ターンを得る方法は、あらかじめ、ホトレジスト(例え
ば、ノボラック系ポジレジスト)をコートしたウェハー
9を、XYウェハーステージ8上に固定し7、アラーf
メント元としてMe Cdレーザー光、iまたは3線を
用いてXYウェハーステージを制御してアライメントキ
ー11とアライメントキー12の位置合せを行なった後
、エキシマ−光源を作動させて、ウェハー上のレジスト
l′こレチクルパターンを焼付ければ良い。
発明の効果
本発明の露光装置により、露光波長としてKrFエキシ
マ−光を用いても、アライメント精度が0.1〜0.0
5μ口程度の高精度TTL方式アライメントが可能とな
り、さらに解像度も実用レベルで0.4μm〜0.5μ
m程度のレジストパターンの形成を十分クリヤーできる
ことが確認される。
マ−光を用いても、アライメント精度が0.1〜0.0
5μ口程度の高精度TTL方式アライメントが可能とな
り、さらに解像度も実用レベルで0.4μm〜0.5μ
m程度のレジストパターンの形成を十分クリヤーできる
ことが確認される。
従って、本発明は今後、超々LS1製造例えば16MD
RAM 、64MDRAM等の製造上、効果大なるもの
である。
RAM 、64MDRAM等の製造上、効果大なるもの
である。
第1図は本発明のエキシマ−光源を用いた露光装置の概
念を説明するための概念図、第2図、第3図、第4図は
それぞれi線、j線、Heedレーザー光アライメント
用ポジレジストに用いることが可能な光分解性試薬の分
光特性を示す図、第6図はノボラック系のペースポリマ
ーの分光特性を示す図である。 1・・・・・・エキシマ−光源、6・・・・・・レチク
ルステージ、了・・・・・・縮小投影レンズ、8・・・
・・・XYウェハーステージ、11〜21・・・・・・
アライメント光学系。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが1名富
2 図 πリ 300 匈o
5θθ濠景(Vす 第3図 液 表 (気帆) 第4図
念を説明するための概念図、第2図、第3図、第4図は
それぞれi線、j線、Heedレーザー光アライメント
用ポジレジストに用いることが可能な光分解性試薬の分
光特性を示す図、第6図はノボラック系のペースポリマ
ーの分光特性を示す図である。 1・・・・・・エキシマ−光源、6・・・・・・レチク
ルステージ、了・・・・・・縮小投影レンズ、8・・・
・・・XYウェハーステージ、11〜21・・・・・・
アライメント光学系。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが1名富
2 図 πリ 300 匈o
5θθ濠景(Vす 第3図 液 表 (気帆) 第4図
Claims (5)
- (1)エキシマー光源と、レチクルステージと、縮小投
影レンズと、XYウェハーステージと、アライメント光
学系を含む半導体素子製造用光学露光装置において、露
光用の光としてエキシマー光を用い、アライメント光学
系に使用する光として300〜400nmの波長を用い
ることを特徴とした露光装置。 - (2)エキシマー光として、KrFエキシマー光を用い
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の露光装
置。 - (3)300〜400nmの波長の光として、超高圧水
銀灯のi線またはj線またはHeCdレーザー光を用い
ることを特徴とした特許請求の範囲第1項記載の露光装
置。 - (4)アライメント光と露光用の光の光軸が、互いにズ
レていることを特徴とした特許請求の範囲第1項〜第3
項いずれかに記載の露光装置。 - (5)あらかじめ、i線またはj線またはHeCdレー
ザーの光を用い、レチクル上のアライメントキーとウェ
ハー上のアライメントキーの位置合せを行った後、Kr
Fエキシマー光で露光することを特徴とした露光方法。
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- 1986-07-02 JP JP61155346A patent/JP2650895B2/ja not_active Expired - Lifetime
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