JPS63288015A - 露光方法 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、半導体集積回路のｉツ造等に用いる露光装置
に関する。

（従来の技術） 半導体集積回路は、素子の微細化、高集積化に伴って各
素子の構成パターンの最少寸法が一店微細化される傾向
にある。このため、かかる半導体！！積回路の製造に使
用される露光装置ではパターン転写に用いられる照明光
の短波長化が進んでいる。しかしながら、照射光の短波
長化を行なうと結像光学系に使用されるレンズ材料が制
限され、特に１Ω影レンズの色収差補正が難しくなる。

このようなことから、極めて短波長の照明光においては
色収差補正をなくすために照明光のスペクトル分布の狭
帯域化（単色化）を１′：Ｉなうのが一般的である。し
かしながら、狭ＷＩ域化された照明光は極めて干渉性が
高いため、マスク等を透過する際にランダムな干渉パタ
ーンを発生する。これは、スペックルパターンと呼ばれ
るもので、前記マスクを透過する際、該マスクパターン
エツジにおけるレンズの分解能以下の（？２田形状によ
り光牛するランダムな干渉パターンである。かかるスペ
ックルパターンの発生は、レンズの像形成面上において
空間的にランダムな光強度分布を起こすため、パターン
転写の際、基板上のレジスト膜への露光の不均一化を招
く。特に、超ＬＳＩなどの微細パターンの転写を行なう
場合には、パターン領域と非パターンｆｉ域との境界に
おいて充分な露光ｍの差がとれなくなり、露光後の現像
工程においてマスクパターンに忠実な＾精度のレジスト
パターン形成が困難となる。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、単色光による露光に際して也形成面上にスペッ
クルパターンが発生しても露光の不均一性を解消し、マ
スクパターンに忠実なパターン形成が可能な露光方法を
提供しようとするものである。

［発明の構成１ （問題点を解決するための手段） 本発明は、単色光を所望の角度で振動するミラーに入射
させ、光を細分化して多数の点光源を作るインテグレー
タにその反射光を所望角度振らしながら入射させる工程
と、このインテグレータで細分化された光を第１の光学
系を通して所望の半導体回路パターンが形成されたマス
クに入射させる工程と、このマスクを透過した光を第２
の光学系により基板表面のレジスト膜上に結像する工程
とを具備した露光方法において、前記ミラーによる単色
光の振れ量を、前記結像工程でレジスト膜上に発生する
スペックルパターンのスペックル寸法に相当する距離だ
け該スペックルパターンが移動されるように設定するこ
とを特徴とする露光方法である。

（作用） 本発明によれば、ミラーによる単色光の撮れ母を、結像
工程で基板表面のレジスト膜上に発生するスペックルパ
ターンのスペックル寸法に相当する距離だけ該スペック
ルパターンが移動されるように設定することによって、
前記単色光が入射されるインテグレータにより形成され
る多数の点光源の位置を変動できるため、マスクを透過
して基板上のレジスト膜上に結像させる際、該レジスト
膜上に発生するスペックルパターンを空間的に平滑化し
て露光の不均一化を解消できる。その結果、露光工程後
の現像によりマスクのマスクパターンに忠実なレジスト
パターンを精度よく形成できる。また、前記ミラーの振
れ角を前記値に設定することによって、インチグレータ
フ面に入射される単色光（通常矩形ビーム）の寸法を前
記スペックルパターンを空間的に平滑化して露光の不均
一化を解消し得る範囲内で最少銀に抑えることができ、
単色光による露光の寄与効率を向上できる。

（発明の実施例） 以下、本発明の実施例を第１図〜第３図を参照して詳細
に説明する。

第１図は、本実施例で用いた露光装置を示す概略図であ
る。図中の１は、架台２の上部に設けられた単色光とし
ての例えば紫外レーザビーム３を発振するレーザ発振器
である。このレーザ発振器１から発振された紫外レーザ
ビーム３の出射方向には、第１スキヤナ４１によりＸ軸
方向に撮動される第１反射ミラー５１が配置されている
。この反射ミラー５１で反射されたレーザビーム３の出
射方向には、第２スキヤナ４２によりＹ軸方向に振動さ
れる第２反射ミラー５２が配置されている。

この反射ミラー５２で反射されたレーザビーム３の出射
方向には、所定の角度で固定された第３反射ミラー５３
が配置されている。前記第１、第２のスキャナ４１．４
２は、図示しないＭ源及びコントローラが接続されてお
り、露光中において互いに異なる周波数の正弦信号が加
えられる。なお、前記レーザビーム３がパルス状である
場合には前記各スキャナ４１．４２の撮動周波数はレー
ザビームの発振周波数と同期しないように設定される。

また、前記第３反射ミラー５３で反射されたレーザビー
ム３の出射方向に位置する前記架台２の上部には、第１
コンデンサレンズ６が設けられている。このコンデンサ
レンズ６の下方には、インチグレータフ、絞り８、第２
コンデンサレンズ９、ＬＳＩマスクパターンを有するマ
スクとしてのしティクル１０、対物レンズ１１が順次前
記架台２に固定されて配置されている。前記インチグレ
ータフは、第２図に示すように面方向と高さ方向に並べ
た多数の角柱状レンズ１２から構成され、ｆｔＪ記第３
反射ミラー５３からの反射レーザビーム３を細分化して
多数の点光源を作るものである。更に、前記対物レンズ
１１の下方には図示しないコントローラからの信号によ
りＸＹＺ方向に駆動されるステージ１３が設置されてい
る。

次に、前述した露光配置を用いて本実施例の霧光方法を
説明する。

まず、ＸＹＺ方向に駆動されろステージ１３上にレジス
ト膜が被覆された基板としてのシリコンウェハ１４を固
定する。つづいて、レーザ発振器１から短波長化、狭帯
域化（単色化）された光である紫外レーザビーム３を発
振すると共に、図示しない電源及びコントローラから第
１、第２のスキャナ４１．４２に互いに異なる周波数の
正弦信号を入力する。こうした入力信号により第１、第
２反射ミラー５．．５２が夫々Ｘ軸方向、ＹＮｈ向に回
転撮旬がなされ、前記レーザビーム３が第１反射ミラー
５工でＸ軸方向に撮らしながら反射され、第２反射ミラ
ー５２でＹ軸方向に撮らしながら反射される。この時、
各反射レーザビーム３の振れ量（例えば角度）は後述す
るＭｅ工程でレジスト膜上に発生するスペックルパター
ンのスペックル寸法に相当する距離だけ該スペックルパ
ターンが移動されるように設定する。

前記第２反射ミラー５２で反射されたレーザビーム３は
、第３反射ミラー５３で反射されて第１コンデンサレン
ズ６を通してインチグレータフに設定した角度撮らされ
ながら入射される。この時、レーザビーム３は第２図に
示すようにインチグレータフに対して３ａ、　３ａ′の
如く２次元的に振動し、インチグレータフの入射面を全
面走査する。また、インチグレータフに入射されたレー
ザビーム３は第３図に示すように各々の角柱状レンズ１
２で１折されて多数の点光源を作ると共に、前記レーザ
ビームの撮れにより始めに角柱状レンズ１２への入射角
と異なる角度でレーザビーム３ａが入射されるため、始
めの点光源に対して位相のずれた点光源を作る。なお、
１回の露光時間内に少なくとも１回はレーザビーム３が
インチグレータフの入射面全面を走査される。このよう
な多数の点光源は較り８、第２コンデンサレンズ９を通
してレティクル１０に入射され、このレティクル１０を
透過したレーザビームは対物レンズ１１で縮小されてス
テージ１３上のウェハ１４のレジスト膜に投影、結像さ
れて露光がなされる。

しかして、本実施例によれば所定の撮れ角度で振動させ
る第１、第２反射ミラー５１．５２を介してレーザビー
ム３を反射させることによって、露光中、インチグレー
タフに入射するレーザビーム３の角度は時間と共に変化
し、インチグレータフ中のレーザビームの光路は時間と
共に変化する。

これに伴って、レーザビーム３の位相（又はインチグレ
ータフが作る多数の点光源の各々の位Ｍ）も時間と共に
変化するので、レティクル１０を透過する際、該レティ
クル１０のマスクパターンエツジにおけるレンズの分解
能以下のｒＢ細形状によりウェハ１４のレジスト股上に
生じるスペックルパターンら刻々その位置が変化する。

即ち、六九中に（ｂいてウェハ１４のレジスト膜」：に
発生するスペックルパターンは空間的に平滑化ざＦして
露光の不均一化を解消できるため、露光後の現像により
レティクル１０のマスクパターンの縮小パターンに忠実
イ【へ苗度のレジストパターンを形成することがでさる
。

また、第４図に示すように前記第３反（ト１ミラー５３
で反射されたシー＋１−ビーム３の振れｆり度を０とし
、該反射ミラー５３の反剣点からイン戸グレータ１まで
の距離をＱとした場合、その振れ角度ｅを持つレーザビ
ーム３　（通常）お形ビーム）をインチグレータ１全而
に入射させるには、？Ａ５図に示すように矩形ビーム３
をインチグレータフの一辺の長さＬｋｌθをプラスした
寸法にする必負がある。しかるに、本実施例で１よ各反
ＤＩミラー５１．５２によるレーザご−ムの振れ角度を
結１’ＯＩＴ：　ｆ’ｉ！　′ｃレジスト股上に発生す
るスペックルパターンのスペックル寸法に相当する距ｒ
Ｒだ（Ｊ該スペックルバターンが移動されるように設定
することによって、インチグレータフ全面に入射される
矩形レーザビームの寸法（特に前記り十λθ中のｅ）を
前記スペックルパターンを空間的に平滑化して露光の不
均一化を解消しくｊる範囲内で最少限に抑えることがで
きるため、レーザビームによる露光の寄与効率を向上で
きる。この場合、レーザビームの脹れ角度を前記スペッ
クルパターンのスペックル寸法に相当する距離に満たな
い距離で該スペックルパターンが移動されるように設定
すると、スペックルパターンを空間的に平滑化させるこ
とが困難となり、ひいては露光の不均一化を解消できな
くなる。一方、レーザビームの振れ角度を前記スペック
ルパターンのスペックル寸法に相当する距離を超えた距
離で該スペックルパターンが移動されるように設定する
と、レーザビームの振れ角度が大きくなって前述した第
５図図示のλｅが大きくなり、インチグレータフに入射
されないビーム領域が増大し、これに伴ってレーザビー
ムによる露光の寄与効率が低下する。

なお、上記実施例では反射ミラーの振動周波数を正弦波
としたが、これに限定されず、例えば鋸波やステップ状
としてもよい。

上記実施例では、撮動反射ミラーを２つ配置してレーザ
ビームを２次元的に撮動させるようにしたが、振動反射
ミラーを１つ配置して１次元的に振動させるようにして
もよい。

上記実施例では、レーザビームの振動をスキャナを用い
て行なったが、他の手段により振動さるようにしてもよ
い。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば単色光による露光に
際して像形成面上にスペックルパターンが発生しても露
光の不均一性を解消し、マスクパターンに忠実なパター
ン形成が可能で、かつ単色光による露光の寄与効率を向
上し得る露光方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で用いた露光装置を示す概略図
、第２図は第１図の露光装置に組込まれるインテグレー
タを示す斜視図、第３図はインテグレータに入射された
レーザビームの光路を示す説明図、第４図及び第５図は
レーザビームを振らした時のインテグレータに対するレ
ーザビーム寸法の関係を示す説明図である。 １・・・レーザ発撮器、３・・・レーザビーム、４１．
４２・・・スキャナ、５１，５２．５３・・・反射ミラ
ー、７・・・インテグレータ、１０・・・レティクル（
マスク）、１１・・・対物レンズ、１２・・・角柱状レ
ンズ、１３・・・スアージ、１４・・・シリコンウェハ
（基板）。 １ａ９ｔ１人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 単色光を所望の角度で振動するミラーに入射させ、光を
   細分化して多数の点光源を作るインテグレータにその反
   射光を所望角度振らしながら入射させる工程と、このイ
   ンテグレータで細分化された光を第１の光学系を通して
   所望の半導体回路パターンが形成されたマスクに入射さ
   せる工程と、このマスクを透過した光を第２の光学系に
   より基板表面のレジスト膜上に結像する工程とを具備し
   た露光方法において、前記ミラーによる単色光の振れ量
   を、前記結像工程でレジスト膜上に発生するスペックル
   パターンのスペックル寸法に相当する距離だけ該スペッ
   クルパターンが移動されるように設定することを特徴と
   する露光方法。