JPS6349367B2 - - Google Patents

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JPS6349367B2
JPS6349367B2 JP53031579A JP3157978A JPS6349367B2 JP S6349367 B2 JPS6349367 B2 JP S6349367B2 JP 53031579 A JP53031579 A JP 53031579A JP 3157978 A JP3157978 A JP 3157978A JP S6349367 B2 JPS6349367 B2 JP S6349367B2
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shaped
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optical system
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Minokichi Ban
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Canon Inc
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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
    • G03F7/702Reflective illumination, i.e. reflective optical elements other than folding mirrors, e.g. extreme ultraviolet [EUV] 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
    • G03F7/70233Optical aspects of catoptric systems, i.e. comprising only reflective elements, e.g. extreme ultraviolet [EUV] projection 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
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    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Light Sources And Details Of Projection-Printing Devices (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は点光源を円弧状の光束に変換し、該円
弧状の光束によつてマスクを照明しつつマスクの
像をウエハーに焼付ける装置に関するものであ
る。
光学装置に於いては円弧状の像が必要になる場
合が有る。例えば、昭和50年公開特許公報第
26561号に示された半導体回路製造用の焼付機に
於いては、マスク照明光用として該マスク上に細
い円弧状の光源像を必要としている。通常、円弧
状の光源像を得る場合、光源を円弧状にしなけれ
ばならない。円弧状光源はタングステンランプな
どの発熱抵抗体を使用するものはその発熱抵抗体
を円弧状にすることによつて比較的容易に得られ
る。しかしながらこの発熱抵抗体を使用した光源
は一般的に輝度が小さいという欠点及び、この光
源から紫外光が得にくいため、感光材の特性から
焼付け光として紫外線を使用する焼付け機には不
適であるという欠点を有している。又、輝度が高
く、又、紫外線が得られる光源としてクセノン、
水銀燈等のガス放電管が有る。このガス放電管を
円弧状光源とする為にはガラス管を円弧状にする
必要が有る。このガラス管を円弧状にするガラス
細工は難かしく、従つて、この円弧状ガス放電管
は高価なものになつてしまう。光源は消耗品であ
り、特に輝度の高いガス放電管は寿命も短く、ラ
ンニングコストが高くなるなどの欠点が生じる。
この為、高輝度の円弧状の光束を得る為には点光
源を使用して光学系によつて、円弧状にする必要
が有る。円弧状の光束を得る方法が昭和48年特許
出願公告第13477号に示されている。これは、円
錐面鏡を垂線に直交する二平面で光学的に切断
し、帯状の円錐面鏡を得、この帯状円錐面鏡にあ
る点を振れ原点とする光ビームを入射させてい
る。走査面に於ける光ビーム軌跡は垂線を中心と
した円弧状となる。
ところで、前記帯状円錐鏡の反射面は該鏡の垂
線を含む面内では曲率を有していない為、この反
射面では集束作用が無く照度が低く、感度の低い
感光材使用の時相当の焼付時間を必要とするとい
う問題を生ずる。
上記問題を解決する為には、照度を低下させる
ことなく、点光源を円弧状の光源に変換する光学
系、該円弧状の光源を感光材上に結像する結像光
学系とが必要となる。
本発明は、以上説明した事情に鑑みてなされた
もので、その要旨とする構成は、照明系からの円
弧状の光束でマスクを照明し、マスクの照明部分
の像を光軸外に円弧状の最適結像位置を有する結
像系によつてウエハー上に形成し、前記結像系に
対して相対的にマスクとウエハーを移動すること
によりマスクの像をウエハー上に焼付ける装置に
おいて、前記照明系は点光源と、この点光源から
の光を円弧状の二次光源に変換する第1の光学系
と、前記円弧状の二次光源を前記マスク上に結像
する第2の光学系とを有し、前記第1の光学系は
帯状球面鏡を含むテレセントリツク結像系であつ
て、前記点光源から発して前記帯状球面鏡の全領
域で反射される光束が前記テセントリツク結像系
の結像位置に前記円弧状の二次光源を形成するも
のであることを特徴とするものである。
そして、上記した点光源からの光を円弧状の二
次光源に変換することについて、さらに詳しく説
明するに、照度を低下させることなく点光源を各
部均一な照度の円弧状光源に変換するという目的
は、球面鏡を該球面の回転対称軸に垂直な2つの
平面によつて光学的に切断し、この帯状の球面鏡
の球面の曲率中心以外の前記回転対称軸上の点に
点光源を配し、この回転対称軸に垂直であり、か
つメリジオナル光束が結像する面上にマスクを配
すことによつて達成出来る。
尚、球面鏡を光学的に切断するとは、球面鏡を
物理的に切断すること以外に、例えば、球面鏡の
帯状部分以外を非反射性の塗料等によつて覆うこ
と等の物理的に切断することと等価な作用を得ら
れる場合も含む言である。更に、メリジオナル光
束とは、球面鏡の回転対称軸を含む断面中の光束
を称す。尚、以下に記載するサジタル光束とはこ
のメリジオナル断面に直交する断面中の光束を意
味する。
以下本発明を添付した図面を使用して説明す
る。尚、以下の説明では円弧状の光源像によりマ
スクを照明する場合の例について説明する。
第1図は帯状球面鏡の性質を説明する図であ
る。図中1は凹状球面鏡である。2はこの球面鏡
1の回転対称軸3に垂直である間隔だけ隔れた不
図示の平面によつて切断された帯状球面鏡であ
る。4はこの球面鏡1の中心である。今、この中
心4に点光源5を配した場合この点光源5から帯
状球面鏡2に向つた光はこの帯状球面鏡2によつ
て反射され点光源5に再び集束する。しかしなが
ら、第2図の如く、点光源5を回転対称軸3上の
中心4以外の点に配置すると円弧状の像6が得ら
れる。すなわち、第1図の如く球面の中心4に点
光源5を配した場合、この点光源と帯状球面との
位置関係が先に定義したサジタル断面、メリジオ
ナル断面に於いて等しいが、第2図の如く、球面
の中心4以外の回転対称軸3上に配置した場合、
前記位置関係がサジタル断面とメリジオナル断面
に於いて異なる。この為、メリジオナル断面に於
いて、メリジオナル光束が結像する面、この面は
回転対称軸に垂直な面である、に於いてはサジタ
ル光束は結像しない。従つて、円弧状の光源像が
得られる。尚、7はサジタル断面に於いて、点光
源5と共役の位置である。
メリジオナル断面におけるメリジオナル光束が
回転対称軸3に垂直な断面上に結像する理由は、
点光源とメリジオナル光束の結像点を2つの焦点
とする楕円の近似円が球面2のメリジオナル断面
と一致しているからである。
第3図は、本発明の実施例に使用する結像系を
示す図でメリジオナル断面を示している。この結
像系では帯状球面鏡の中心8の接線が軸3と45゜
で交わる如く、球面鏡1を前記2つの平面で切断
し、この中心8を通る線が軸3と直交する点に光
源5を配置している。この様な配置にすることに
よつて、点光源5からの主光線9は帯状球面鏡2
によつて直角に折り曲げられ結像面10に直角に
入る。この結像系は主光線が結像面に直角に入る
ことより、いわゆるテレセントリツク光学系と称
することが出来る。
次に、第3図の結像光学系を照明装置に適用し
た照明系を第4図を使用して説明する。
第4図aは正面図、bは側面図、cは平面図で
ある。シヨート・マークの超高圧水銀灯等の点光
源11は上下に電気接続端子があり、その両端子
の間にガラス管があり、そのガラス管の中に両端
から接続された電極が、ある短い距離離れて置か
れている。ガラス管の中はガスが封入されてお
り、両端を点灯電源で印加することによつて、電
極間に放電が起り、電極間が発光する。この発光
点は5で示されている。12は帯状球面鏡であ
り、又13は照明面であつて、夫々第3図の符号
2,10に対応している。従つて、点光源5から
の主光線14は照明面13に平行に進行し、帯状
球面鏡によつて直角に折り曲げられ、照明面13
に垂直に入射される。従つて、照明面13上には
円弧状の光源像が形成される。
次に、本発明のIC、LSI、VLSI等の焼付け機
について説明する。そして、この焼付け機の照明
系は第3図の結像系すなわちテレセントリツク結
像系を使用している。
第5図は、照明光学系の光学配置を示す図であ
る。第5図a全体の構成図、bはスリツトS1を示
す図、cはスリツトS2を示す図、d,eは観察用
スクリーンVS上の光源15の像を示す図である。
第5図中、15は超高圧水銀灯、R0は球面反面
鏡で、点光源像を水銀灯の点光源に並んで形成す
る。R1はテレセントリツク帯状球面鏡である。
M1は通常のミラー、S1は第5図bに示す様に円
弧の開口を有するスリツト板である。そして、こ
のスリツト板S1の面上に円弧状の光源像が形成さ
れる。このスリツトS1の開口の放射状方向の長
さ、円弧方向の長さを変化させることによつて、
後述のマスク面上の円弧状光源像の放射状方向、
及び円弧方向の長さを調整することが可能とな
る。Fはスリツト面S1にマスク・ウエハーアライ
メント時に挿入される焼付光カツトフイルターで
ある。M2は通常のミラー、R2はスリツトS1の開
口部を点状像に変換する入射側テレセントリツク
帯状球面鏡である。M3は一部透過ミラーである。
WはシヤツターでスリツトS1の点状像が形成する
面に有り、マスク照明の停止が望まれる場合点状
像上に位置する。一部透過ミラーM3に対して点
状像が形成される位置と共役な面にスクリーン
VSが設けられている。従つて、スクリーンVS上
には実際の光源と球面鏡R0によつて形成された
光源像のそれぞれの像が形成される。従つて、第
5図d,eに示す如く、照準をスクリーン上に設
け2つの光源像がこの照準内に入つている状態を
光学系のアライメントされた時として、第5図d
の場合の如くミスアライメントの場合の調整とし
て使用出来る。M4はミラー、R3は帯状球面鏡R2
によつて形成された点像を再びマスクMK上に円
弧状の像として形成する出射側テレセントリツク
帯状球面鏡である。S2は第5図Cに示す如く円弧
状の開口部を有するスリツトで、マスクMK上に
入射する光束の開口数を規制するもので、第6図
に示す撮影光学系の開口数との比で投影光学系の
結像性能が若干異なるので、このスリツト幅をい
かなる値にするかは重要な点である。
この様な照明系によつて照明されているマスク
をウエハーに焼付ける装置を第6図を使用して説
明する。尚、第6図に於いて、第5図aの光学装
置は全体として22で示されている。
第6図は、特許公開公報昭48−12039の単位倍
率の反射光学系を使用した焼付装置である。16
で示した部分が単位倍率の反射光学系(投影光学
系)で凹面鏡17と凸面鏡18(凸面の曲率半径
は曲面の曲率半径の1/2)の各々の曲率中心を一
致するよう配置され、平面鏡19,20で光路を
曲げ、マスク面MKとウエハー面WFが1対1の
結像関係にある。この光学系の詳細は前述の公開
公報に記述されているので、省略するが簡単にこ
の光学系の特徴を挙げると、ミラーで構成されて
いる為色収差のないことと、ある像高hのみに無
収差である為17,18の光軸21に対して半径
hの円周上に最適位置があり、円弧のスリツト露
光で、かつ、マスクMKとウエハーWFを一体に
して(他は固定して)図中の矢印の方向に露光用
移動ステージを移動して、全面の焼付を行うので
大きなウエハーWFの焼付を行うことができる。
照明光学系は22のように反射光学系16の上
に置かれ、その内容に関しては第5図aと同じで
ある(1部省略して第6図に示した)。観察光学
系23は、反射光学系16と照明光学系22の間
にそう入される。観察光学系は、マスクMKとウ
エハーWFの位置合せに使用されるもので半透鏡
24、対物レンズ25、平面鏡26,27、リレ
ーレンズ28、接眼鏡29より構成され、照明光
学系22の円弧光束が半透鏡24を通り、マスク
MKに照射すると、マスクMKを通つて反射光学
系により、ウエハーWFを照射し、かつ、マスク
WF上での散乱光が反射光学系により再びマスク
MK上に結像され、マスクMKとウエハーWFの
像が重なり、観察光学系のフオーカス位置をマス
クMK上にすると同時にマスクMKとウエハー
WFが観察されるようになつている。
ウエハーWF上には感光材(ホト・レジスト)
が塗布されており、観察時には感光しない波長の
光を使用し、焼付時には感光する光を使用するわ
けであるが、その為に第5図のフイルターF(感
光しない波長の光を透過し、かつ、感光する波長
の光を遮断するフイルター)を挿入しそして観察
光学系を第6図のように配置し、マスクMKとウ
エハーWFを所定の関係に合わせるべく、観察光
学系で観察しながらマスクMKあるいはウエハー
WFの保持具を移動させるアライメント用移動ス
テージ(不図示)を動かす。次に、焼付である
が、その前にまず観察光学系を、はずし、半透鏡
24で光量ロスしないようにし、マスクMK及び
ウエハーWFを一体に右側に移動させそしてフイ
ルターFを除去する。焼付は、マスクMK及びウ
エハーWFを一体として等速度で移動させて行
う。マスクMK上での照度、円弧スリツトの放射
方向の間隔及び感光材の感度等により、この速度
は変えられるようになつている。本装置は特に微
細なパターン焼付に特に有用である。
今までの光学系において球面鏡は1個ないし3
個であつたが、2個あるいは3個以上でも可能で
あることは自明である。又、各球面鏡の曲率半径
も必ずしも等しくなくてもよい。例えば、第5図
aのR3の半径を変えることによつて、円弧の半
径を変えることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は帯状球面鏡を説明する図、第2図は本
発明焼付け装置に使用する結像光学系を示す図、
第3図は他の結像光学系を示す図、第4図は第3
図の結像光学系を照明系に適用した例を示す図、
第5図及び第6図は第3図の結像光学系を本発明
の焼付け装置に適用した場合の光学配置図であ
る。 図中、1は球面鏡、2は帯状球面鏡、3は回転
対称軸、4は球面鏡の中心、5は光源、6は円弧
状の像である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 照明系からの円弧状の光束でマスクを照明
    し、マスクの照明部分の像を光軸外に円弧状の最
    適結像位置を有する結像系によつてウエハー上に
    形成し、前記結像系に対して相対的にマスクとウ
    エハーを移動することによりマスクの像をウエハ
    ー上に焼付ける装置において、前記照明系は点光
    源と、この点光源からの光を円弧状の二次光源に
    変換する第1の光学系と、前記円弧状の二次光源
    を前記マスク上に結像する第2の光学系とを有
    し、前記第1の光学系は帯状球面鏡を含むテレセ
    ントリツク結像系であつて、前記点光源から発し
    て前記帯状球面鏡の全領域で反射される光束が前
    記テレセントリツク結像系の結像位置に前記円弧
    状の二次光源を形成するものであることを特徴と
    する焼付装置。
JP3157978A 1978-03-18 1978-03-18 Baking unit Granted JPS54123877A (en)

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US06/116,752 US4294538A (en) 1978-03-18 1980-01-30 Image forming optical system

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