JPS6329505A - 露光装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は露光装置に関し、特に半導体装置の製造工程に
おけるフォトリソグラフィ技術に使用して好適な露光装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、半導体装置をフォトリソグラフィ技術によって
製造する場合、即ち、所要パターンに形成したマスクを
半導体基板上のフォトレジスト上に露光してパターン転
写を行なう場合に、光学的露光装置が利用されている。

この種の露光装置では、転写パターンの微細化を図るた
めに解像度の向上が図られており、使用するレンズの開
口数（ＮＡ）も次第に高められている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述した露光装置において、レンズの開口数を増大して
行くと、焦点深度ｄは次式のように次第に低減されるこ
とが知られている。

ｄ＝λ／ＮＡ２ ところで、この種の露光装置に使用するパターンの原版
としてのフォトマスクは、通常透明ガラス基板の表面に
パターン形成した薄いクロム膜笠で形成している。この
ため、このクロム膜が半導体基板上で結像される際の焦
点深度は、前記した開口数の増大に伴う焦点深度の低下
と相俟って極めて小さくなり、半導体基板上のフォトレ
ジスト表面に凹凸が生じているような場合には、フォト
レジスト上に正しく焦点が合致せず、転写されるパター
ンの寸法に誤差を生じたり、解像度の低下を招くことに
なる。

特に、既に所定パターンの形成している半導体基板上に
フォトレジストを形成している場合には、下地パターン
の段差によってフォトレジスト表面に大きな段差が生じ
ており、半導体基板の全面に亘って良好なパターン転写
を行うことは極めて困難になる。

本発明の目的は、高開口数のレンズを用いた露光装置に
おける焦点深度を実質的に増大させ、基板の全面におい
て良好なパターン転写を行うことのできる露光装置を提
供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、フォトマスクに形成したパターンを光軸方向
に沿って所要の長さで形成するとともに、このフォトマ
スクを投影露光する光学レンズに高開口数のレンズを用
いるように構成している。

〔作用〕

上記した手段によれば、フォトマスクのパターンが光軸
方向に所要の長さで存在しているので、基板側における
結像領域も光軸に沿って存在されて焦点深度が増大され
、これにより基板側表面の凹凸に関わらず基板の全面に
おいて良好なパターン露光を行うことができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例の概念構成図であり、ここで
は１１５縮小アライナに本発明を適用した例を示してい
る。

図において、１は紫外線光源、２はコンデンサレンズで
あり、紫外線光源を平行光にしてフォトマスク３を照明
する。４は結像レンズであり、前記フォトマスク３のパ
ターンを１１５にして半導体基板５の表面に設けたフォ
トレジスト６上に縮小投影できる。この結像レンズ４は
、ここでは開口数の大きなレンズを用いている。

前記フォトマスク３は、第２図のように、透明ガラス仮
１０の表面に所要パターンに形成したクロム膜１１で構
成している。このクロム膜１１のパターン転写グに際し
ては、ガラス仮１０の全面にクロム膜を形成した後に、
フォトリソグラフィ技術によりこれを選択エツチングし
て形成する点はこれまでと同じである。ただし、ここで
はクロム膜１１の厚さは、従来の５００人に対して、２
倍乃至それ以上の厚さに形成している。

この構成によれば、フォトマスク３を結像レンズ４で結
像させると、フォトマスク３のクロム膜１１は厚さが増
大されたことにより光軸方向に沿って長い被写体として
構成されることになり、したがって第３図のようにフォ
トマスク像３ａは、基板５のフォトレジスト６に対して
光軸方向、つまり厚さ方向に亘って所要長さの結像領域
を有し、これにより転写パターンの焦点深度が大きいも
のとなる。

したがって、同図のように、フォトレジスト６の表面に
凹凸が存在していても、焦点深度がこの凹凸の段差を含
むことができ、段差に関わらずフォトレジスト６の全面
に焦点の合った露光を行うことができ、これにより寸法
誤差のないしかも解像度の高いパターン露光を実行でき
る。

なお、フォトマスクとしては、第４図（ａ）のように、
光や電子ビームの投射によって透過率が変化する感光性
樹脂１２を利用し、この感光性樹脂１２の一部１３の透
過率を全厚さに亘って低下させることにより、光軸方向
に沿って所要の長さを有するフォトマスクを構成するこ
ともできる。

また、同図（ｂ）のように、透明ガラス板１４の両面に
夫々従来と同程度の厚さのクロム膜１５゜１６を対向し
て形成することにより、実質的にガラス板１４の厚さに
略等しい厚さのフォトマスクとして構成することもでき
る。

上記した実施例によれば次の効果を得ることができる。

（１）フォトマスクのパターンを光軸方向に沿って所要
の長さで形成し、このフォトマスクパターンをレンズを
用いて投影露光するように構成しているので、パターン
の結像焦点深度を光軸方向に長くでき、パターンを露光
する基板表面に段差が存在している場合でも、寸法誤差
のないパターン転写を行うことができる。

（２）フォトマスクのパターンを高開口数のレンズを用
いて基板に結像しても、基板表面の全てにおいて焦点の
合った良好な転写を行うことができるので、解像度を向
上でき、微細パターンの製造に有効となる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。例えば、コンデンサレ
ンズを使用せずに光軸に対して斜めの光線を利用して露
光を行う構成としてもよい。また、結像レンズ以外の光
学系を反射鏡で構成してもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体基板のフォト
レジストに対してパターン露光を行う場合について説明
したが、それるこ限定されるものではなく、例えば等倍
型の露光装置や、ステップアンドリピートカメラ等の光
学的にパターン転写を行う露光装置の全てに適用できる
。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

すなわち、フォトマスクのパターンを光軸方向に沿って
所要の長さで形成し、かつこのフォトマスクのパターン
を投影露光する光学レンズに高開口数のレンズを用いて
いるので、基板側における結像領域が光軸に沿って存在
してその焦点深度を増大し、これにより基板側表面の凹
凸に関わらず基板の全面において寸法及び解像度の点に
おいて良好なパターン露光を行うことができ、微細パタ
ーンの製造を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概念構成図、第２図はフォ
トマスクの拡大断面図、 第３図はパターン結像状態を示すフォトレジストの一部
の拡大図、 第４図（ａ）、　　（ｂ）は夫々フォトマスクの異なる
変形例の拡大断面図である。 １・・・紫外線光源、２・・・コンデンサレンズ、３・
・・フォトマスク、４・・・結像レンズ、５・・・半導
体基板、６・・・フォトレジスト、１０・・・透明ガラ
スキ反、１１・・・クロム膜、１２・・・感光性樹脂、
１３・・・透過率低下部、１４・・・透明ガラス板、１
５．１６・・・クロム汝、、−２− 第　　１　　図 第　　２　　図 ／θＡ非〃゛つＺ（

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フォトマスクに形成したパターンを光学レンズを用
   いて基板に投影露光する露光装置であって、前記フォト
   マスクはパターンを光軸方向に沿って所要の長さで形成
   し、かつ前記光学レンズに高開口数のレンズを用いたこ
   とを特徴とする露光装置。 ２、フォトマスクは透明ガラス板上に厚い金属膜を所要
   パターンに形成してなる特許請求の範囲第１項記載の露
   光装置。 ３、フォトマスクは感光性樹脂の一部の透過率を所要パ
   ターンに亘って低下させてなる特許請求の範囲第１項記
   載の露光装置。 ４、フォトマスクは透明ガラス板の両面に同一パターン
   の金属膜を形成してなる特許請求の範囲第１項記載の露
   光装置。