JPS63266821A

JPS63266821A - 紫外線露光装置

Info

Publication number: JPS63266821A
Application number: JP62100166A
Authority: JP
Inventors: Kiichi Takamoto; 喜一高本
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1987-04-24
Filing date: 1987-04-24
Publication date: 1988-11-02

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、半導体集積回路などの製造において微細なパ
タンを露光するのに用いる紫外線露光装置に関するもの
である。

（従来技術及び発明が解決しようとする問題点）紫外線
を利用した露光装置として、エキシマレーザ光を利用し
た露光装置がある。ｇ線（波長λ＝　４３６ｎｍ　）、
あるいはｉ線（波長λ−３６５ｎｍ　）を用いた紫外線
露光装置と比較して、エキシマレーザでは波長３６０ｎ
ｍ以下の遠紫外線を発生ずるため、エキシマレーザ光を
用いた露光装置は、微細パタンを形成する上で有利であ
る。

従来の遠紫外線露光装置の構成を第３図に示す。

図において、１はエキシマレーザ、２は反射鏡、３は拡
散板、４は照明レンズ、５は絞り、６はレチクル、７は
投影レンズ、８はウェハ、９はＸＹステージ、１０はシ
ャッタである。エキシマレーザ１からは、使用するガス
の種類によって波長１５７〜３５９　ｎｍの遠紫外線を
発生する。第３図の装置の場合、エキシマレーザ１から
は、波長λ−２４９ｎｍのレーザ光を発生している。こ
のレーザ光を利用して、レチクル６に形成したパタンを
投影レンズ７により縮小してウェハ８上に結像し、パタ
ン露光する。−回の露光でパタン露光ができるフィール
ドは限られるため、ウェハ８の全面へのパタン露光は、
ＸＹステージ９によりウェハ８を移動して行う。ここで
、ウェハ８上へのパタン露光に際しては、レーザ光をオ
ン・オフする必要がある。

このために、エキシマレーザ１の発振を制御する回路に
より、エキシマレーザ光の発振をオン・オフする方法と
、シャッタ１０を利用する方法とがあ□る。

ところで、露光装置に用いられるエキシマレーザとして
、波長λ−２４９ｎｍのレーザ光を発生するＫｒＦエキ
シマレーザ、あるいは、波長λ−１９３ｎｍのレーザ光
を発生するＡｒＦエキシマレーザがある。

これらのエキシマレーザ光に対して透過率が高く、硝材
として適した材料は石英ガラス、弗化カルシュラム、弗
化マグネシュウムなどに限定される。

エキシマレーザ露光装置用投影レンズはこれらの硝材で
製作される。しかしながら、波長λ−２４９ｎａ＋用に
製作された投影レンズにおいて、レーザ光の透過率は６
０〜８０％である。波長がλ−１９３ｎｍになると投影
レンズの透過率がさらに低下する。このように、エキシ
マレーザ露光装置用投影レンズのレーザ光に対する透過
率が低いため、投影レンズを構成している各レンズがレ
ーザ光の一部を吸収して発熱し、投影レンズの焦点距離
などの特性が変化する。従来の装置では、この結果とし
て、パタン寸法・位置、レーザ光照射量などが安定なパ
タン露光を実現し難いという欠点があった。以上は、エ
キシマレーザを光源とする紫外線露光装置についてであ
ったが、１４ＩｉＩを用いた紫外線露光装置においても
、投影レンズにおける紫外線の吸収が大きく、同様の問
題を生じていた。

（発明の目的）本発明は上記の欠点を改善するために提案されたもので
、その目的は、波長４５０ｎｍ以下の光を用いる紫外線
露光装置において、投影レンズの温度をほぼ一定に保つ
ことにより、高精度なパタン露光ができる装置を提供す
ることにある。

（問題点を解決するための手段）上記の目的を達成するため、本発明は紫外線を利用して
、レチクルに形成したパタンを投影レンズにより試料面
上に投影してパタンを露光する紫外線露光装置において
、前記投影レンズと試料と一３＝の間にシャッタを設けることを特徴とする紫外線露光装
置を発明の要旨とするものである。

しかして従来の紫外線露光装置では、光源を制御する回
路、あるいは、光源と投影レンズとの間の適当な個所に
設けたシャッタを利用して、試料面に照射する光をオン
・オフしていた。本発明による紫外線露光装置は、従来
の紫外線露光装置が備えている光をオン・オフするため
の手段のほかに、投影レンズと試料との間にシャッタを
備えていることを最も主要な特徴とする。

次に本発明の実施例について説明する。なお、実施例は
一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で
、種々の変更あるいは改良を行いうることは言うまでも
ない。

本発明の実施例として、波長２４９ｎｍのエキシマレー
ザ光を用いた投影露光装置に本発明を適用した場合につ
いて説明する。

第１図は、本発明の実施例によるエキシマレーザ露光装
置の構成を示す。図において、１００はエキシマレーザ
、１１０は反射鏡、１２０は拡散板、１３０は照明レン
ズ、１４０は絞り、１５０はレチクル、１６０は投影レ
ンズ、１７０はウェハ、１８０はＸＹステージ、１９０
，２００はシャッタ、２０１はシャッタ２００のシャッ
タ駆動機構である。シャッタ２００は投影レンズ１６０
とウェハ１７０との間に設置している。シャッタ駆動機
構２０１は、シャッタ２００を直進運動あるいは回転運
動させる。シャッタ２００が投影レンズ１７０からの光
を遮ることにより、ウェハ１７０を照射する光をオフす
る。シャッタ２００の構成を第２図に示す。第２図（ａ
）は断面図、（ｂ）は平面図である。図において、２１
０は商品名ＢＫ−７などの硝材で製作した円板、２１１
は円板２１０の表面に被着した無反射膜、２１２は円板
２１０の裏面に被着した全反射膜である。光は無反射膜
２１１の側から円板２１０に入射する。ウェハ１７０を
照射する光をオフする場合、投影レンズ１６０より出射
した光は、円板２１０の無反射膜２１１を被着した側に
入射する。

ＢＫ−７などの一般的な硝材は、波長が２８０　ｎｍ以
下の光に対する透過率が極めて低い。このため、円板２
１０の厚さを０．５〜１　＋ｎｍにすると、円板２１０
に入射した波長λ−２４９ｒｖの光は、円板２１０によ
りほとんど吸収される。全反射膜２１２は、光がウェハ
１８０を照射するのを完全に防ぐための膜であり、アル
ミニウム膜、誘電体多層膜などで形成する。

エキシマレーザ１００から発生する光は、パルス光であ
り、ウェハ１７０にパタン露光する際には、投影レンズ
１６０のフィールド毎に、１００〜２００パルスのレー
ザ光を照射する。レーザ光が投影レンズ１６０を通過す
る際に、投影レンズ１６０を構成している各レンズにお
いてレーザ光の一部が吸収されて熱となり、各レンズの
温度が上昇する。ここで、ひとつのフィールドへのパタ
ン露光が終わると、ＸＹステージ１８０でウェハ１７０
を移動し、つぎのフィールドについて、重ね合わせ露光
のためのウェハ１７０の位置の検出や補正をしたのちに
、パタン露光する。このため、フィールドからフィール
ドへのパタン露光にはある時間間隔があり、従来の装置
では、投影レンズ１６０内の温度が上昇と下降とを繰り
返し、投影レンズ１６０の温度は一定にならない。さら
に、従来の装置では、パタン露光を行わないときには、
投影レンズ１６０の温度は室温に近く、パタン露光を始
めるとともに、投影レンズ１６０の温度が上昇と下降を
繰り返す。

ところで、エキシマレーザ１００からのパルス光が投影
レンズ１６０に連続的に入射する状態にしておくと、投
影レンズ１６０の温度は、最初は上昇を続けるが、ある
一定の温度になると、熱が加わる分と逃げる分との釣り
合いがとれて、投影レンズ１６０の温度はほぼ一定とな
る。本発明では、この現象を利用する。まず、エキシマ
レーザ露光装置によりパタン露光を開始する前には、シ
ャッタ２００により投影レンズ１６０からの光を遮る状
態にして、パタン露光時と同じ特性にしたエキシマレー
ザ１００からのパルス光が投影レンズ１６０に連続的に
入射するようにする。このようにして、パタン露光の開
始時には、投影レンズ１６０の温度がパルス光の照射に
対してほぼ一定になるようにする。ウェハ１７０にパタ
ン露光するときには、ひとつのフィールドへの露光が終
了し、つぎのフィールドへのパタン露光を開始する直前
までは、上のシャッタ１９０は開状態とし、エキシマレ
ーザ１００からのパルス光が投影レンズ１６０に連続的
に入射し、その温度を熱平衡状態ゆえに一定に保つよう
にしておく。

ただし、この場合、ウェハにエキシマレーザ光が到達し
て露光されるのを防ぐため、下のシャッタ２００は閉じ
ておく。さらに、ウェハを交換する時などにも、同様に
シャッタ２００により投影レンズ１６０からの光を遮る
状態にしておいて、かつ上のシャッタ１９０は開いてお
くことによってエキシマレーザ１００からのパルス光が
投影レンズ１６０に連続的に入射するようにする。この
ように、ウェハ１７０にパタン露光する時だけでなく、
それ以外の場合にも投影レンズ１６０にエキシマレーザ
１００からのパルス光を連続的に入射すると、投影レン
ズ１６０を構成する各レンズの温度をほぼ一定に保つこ
とができるので、投影レンズ１６０の温度が変動するこ
とによる焦点距離の変化などを避けることができる。

なお、投影レンズ１６０のフィールドへのパタン露光に
おいて、ウェハ１７０への露光量の制御は、シャッタ１
９０、シャッタ２００、エキシマレーザ１００の制御回
路、のいずれかを用いて行えばよい。本発明の実施例で
は、パタン露光開始前、フィールド毎のパタン露光の間
、ウェハを交換する間などにシャッタ２００で光を遮り
、エキシマレーザ１００のパルス光が投影レンズ１６０
に入射するようにしているが、パタン露光時以外におけ
る投影レンズ１６０へのパルス光の入射は適宜行えばよ
い。シャッタ２００の構造を第２図に示したが、これ以
外の構造のシャッタも種々考えられることはあきらかで
ある。

以上の説明は、波長２４９ｎｍのエキシマレーザ光を用
いた投影露光装置を対象としたが、その他の波長の光を
利用した投影露光装置においても、投影レンズにおける
光の吸収が大きい場合に、本発明を適用すると、投影レ
ンズの焦点距離などの安定化に有効である。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、投影しンズとウ
ェハとの間にシャッタを設け、パタン露光時以外におい
ても投影レンズに光を入射することができるようにして
いるので、投影レンズの温度がほぼ一定に保たれ、この
ために投影レンズの焦点距離、結像位置などの特性の変
化が非常に小さくなり、パタン寸法や位置などを高精度
に保ってパタン露光ができる、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例によるエキシマレーザ露光装置
、第２図は本発明の実施例におけるシャッタの構成、第
３図は従来の遠紫外線露光装置を示す。１．１００　　・・・エキシマレーザ２．１１０　・・・反射鏡３．１２０　・・・拡散板４．１３０　・・・照明レンズ５．１４０　　・　・　・絞り６．１５０　　・・・レチクル７．１６０　・・・投影レンズ８．１７０　・・・ウェハ９．１８０　　・・・ＸＹステージ１０、１９０．２００・・シャッタ２０１　　・・・・・シャッタ駆動機構２１０　　・・
・・・硝材で製作した円板２１１　　・・・・・無反射
膜２１２　・・・・・全反射膜＝１２−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）紫外線を利用して、レチクルに形成したパタンを
投影レンズにより試料面上に投影してパタンを露光する
紫外線露光装置において、前記投影レンズと試料との間
にシャッタを設けることを特徴とする紫外線露光装置。
（２）投影レンズと試料間に設けたシャッタ以外に、少
なくとも投影レンズの入射面以前に別のシャッタを設け
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の紫外線
露光装置。