JP2001351844A - 露光装置及び露光方法 - Google Patents
露光装置及び露光方法Info
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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
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B27/00—Photographic printing apparatus
- G03B27/72—Controlling or varying light intensity, spectral composition, or exposure time in photographic printing apparatus
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 フォトリソグラフィーを実用的なスループッ
トと小さな解像度によって行なうための露光装置及び露
光方法を提供する。 【解決手段】 レンズ開口数ＮＡを０．６に、コヒーレ
ンスファクターσを０．３にし、照明系，レンズ系，ス
テージ系の各機構を固定した状態で、第１回目の露光を
行なう。次に、被露光体の露光位置を変えずに、レンズ
開口数ＮＡを０．５に、コヒーレンスファクターσを
０．８に変更して、照明系，レンズ系，ステージ系の各
機構をこの条件下において収差が最小になるように調整
する。次に、照明系，レンズ系，ステージ系の各機構を
固定した状態で、第２回目の露光を行なう。露光を各照
明条件に分割して、各露光条件に最適な照明系、レンズ
系、ステージ系の補正を行なうことにより、実用的なス
ループットを維持しつつ、高い解像度、深い焦点深度を
同時に実現することが可能となる。
トと小さな解像度によって行なうための露光装置及び露
光方法を提供する。 【解決手段】 レンズ開口数ＮＡを０．６に、コヒーレ
ンスファクターσを０．３にし、照明系，レンズ系，ス
テージ系の各機構を固定した状態で、第１回目の露光を
行なう。次に、被露光体の露光位置を変えずに、レンズ
開口数ＮＡを０．５に、コヒーレンスファクターσを
０．８に変更して、照明系，レンズ系，ステージ系の各
機構をこの条件下において収差が最小になるように調整
する。次に、照明系，レンズ系，ステージ系の各機構を
固定した状態で、第２回目の露光を行なう。露光を各照
明条件に分割して、各露光条件に最適な照明系、レンズ
系、ステージ系の補正を行なうことにより、実用的なス
ループットを維持しつつ、高い解像度、深い焦点深度を
同時に実現することが可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子等を製
造する際の露光工程において使用される露光装置及び露
光方法に係り、特に、高精度なパターン形成を広い余裕
度，高い実用性をもって実現するための対策に関する。
造する際の露光工程において使用される露光装置及び露
光方法に係り、特に、高精度なパターン形成を広い余裕
度，高い実用性をもって実現するための対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、縮小投影露光装置（ステッパ）
を用いたフォトリソグラフィ技術における解像度Ｒと、
焦点深度ＤＯＦとは、以下のレイリーの式（１），
（２） Ｒ＝ｋ1 ＊λ／ＮＡ （１） ＤＯＦ＝ｋ2 ＊λ／ＮＡ2 （２） によって表される。ただし、λは光源の波長、ＮＡは対
物レンズの開口数を示す。また、ｋ1 ，ｋ2 はそれぞれ
プロセス係数とも呼ばれる係数であって、照明光学系の
コヒーレンスファクターσ，レジスト材料，レジストプ
ロセスから経験的に決定される係数である。
を用いたフォトリソグラフィ技術における解像度Ｒと、
焦点深度ＤＯＦとは、以下のレイリーの式（１），
（２） Ｒ＝ｋ1 ＊λ／ＮＡ （１） ＤＯＦ＝ｋ2 ＊λ／ＮＡ2 （２） によって表される。ただし、λは光源の波長、ＮＡは対
物レンズの開口数を示す。また、ｋ1 ，ｋ2 はそれぞれ
プロセス係数とも呼ばれる係数であって、照明光学系の
コヒーレンスファクターσ，レジスト材料，レジストプ
ロセスから経験的に決定される係数である。
【０００３】ここで、フォトリソグラフィーを用いて形
成されるパターンの微細化のためには、解像度Ｒを小さ
くする（向上させる）ことが重要である。そして、解像
度Ｒを小さくするためには、式（１）からわかるよう
に、波長λが短い光源を用いるか、プロセス係数ｋ1 を
小さくするか、レンズ開口数ＮＡを大きくすればよい。
したがって、光源波長λが一定の場合に解像度Ｒを向上
させようとすると、レンズ開口数ＮＡを大きくするか、
係数ｋ1 を小さくする必要がある。
成されるパターンの微細化のためには、解像度Ｒを小さ
くする（向上させる）ことが重要である。そして、解像
度Ｒを小さくするためには、式（１）からわかるよう
に、波長λが短い光源を用いるか、プロセス係数ｋ1 を
小さくするか、レンズ開口数ＮＡを大きくすればよい。
したがって、光源波長λが一定の場合に解像度Ｒを向上
させようとすると、レンズ開口数ＮＡを大きくするか、
係数ｋ1 を小さくする必要がある。
【０００４】ところが、式（２）からわかるように、レ
ンズ開口数ＮＡを大きくしようとすると、焦点深度ＤＯ
ＦはＮＡ2 に比例して小さくなるために、凹凸の大きい
パターンの精度が崩れることになる。
ンズ開口数ＮＡを大きくしようとすると、焦点深度ＤＯ
ＦはＮＡ2 に比例して小さくなるために、凹凸の大きい
パターンの精度が崩れることになる。
【０００５】一方、コヒーレンスファクターσは、下記
式（３） σ＝ＮＡ1 ／ＮＡR （３） によって表される。ただし、ＮＡ1 は照明系の開口数、
ＮＡR はレンズ側の開口数である。コヒーレンスファク
ターσを小さくすると、コントラストが高くなり、焦点
深度ＤＯＦが深くなることが知られている。したがっ
て、解像度Ｒを向上させるためにレンズ開口数ＮＡを大
きくする一方、焦点深度ＤＯＦの低下を補うためにコヒ
ーレンスファクターσを小さくすればよいことになる。
式（３） σ＝ＮＡ1 ／ＮＡR （３） によって表される。ただし、ＮＡ1 は照明系の開口数、
ＮＡR はレンズ側の開口数である。コヒーレンスファク
ターσを小さくすると、コントラストが高くなり、焦点
深度ＤＯＦが深くなることが知られている。したがっ
て、解像度Ｒを向上させるためにレンズ開口数ＮＡを大
きくする一方、焦点深度ＤＯＦの低下を補うためにコヒ
ーレンスファクターσを小さくすればよいことになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コヒー
レンスファクターσをあまりに小さくすると、照度低下
を伴うので、スループット（生産性）が低下し、製造プ
ロセス上の実用性に乏しくなるという不具合がある。
レンスファクターσをあまりに小さくすると、照度低下
を伴うので、スループット（生産性）が低下し、製造プ
ロセス上の実用性に乏しくなるという不具合がある。
【０００７】図７は、従来の露光装置を用いてフォトリ
ソグラフィーを行なった結果を表にして示す図である。
同図には、ＫｒＦエキシマレーザを備えたステッパを用
いて、レンズ開口数ＮＡを０．５，０．６の２種類に、
コヒーレントアクターσを０．８，０．３の２種類に変
えた条件Ａ，Ｂ，Ｃについて、解像度Ｒと、０．２２μ
ｍラインアンドスペースパターンにおける焦点深度ＤＯ
Ｆと、照度とを測定して得られたデータが示されてい
る。
ソグラフィーを行なった結果を表にして示す図である。
同図には、ＫｒＦエキシマレーザを備えたステッパを用
いて、レンズ開口数ＮＡを０．５，０．６の２種類に、
コヒーレントアクターσを０．８，０．３の２種類に変
えた条件Ａ，Ｂ，Ｃについて、解像度Ｒと、０．２２μ
ｍラインアンドスペースパターンにおける焦点深度ＤＯ
Ｆと、照度とを測定して得られたデータが示されてい
る。
【０００８】同図に示すように、レンズ開口数ＮＡが大
きい条件Ａでは、レンズ開口数ＮＡが小さい条件Ｂに比
べると解像度Ｒが向上するが焦点深度ＤＯＦが浅くなっ
ていること、コヒーレンスファクターσが小さい条件Ｃ
では条件Ｂに比べると解像度Ｒが向上するとともに焦点
深度ＤＯＦも深くなっているが、照度（ｍＷ／ｃｍ2）
が低下しており、露光時間が著しく増大する。
きい条件Ａでは、レンズ開口数ＮＡが小さい条件Ｂに比
べると解像度Ｒが向上するが焦点深度ＤＯＦが浅くなっ
ていること、コヒーレンスファクターσが小さい条件Ｃ
では条件Ｂに比べると解像度Ｒが向上するとともに焦点
深度ＤＯＦも深くなっているが、照度（ｍＷ／ｃｍ2）
が低下しており、露光時間が著しく増大する。
【０００９】本発明の目的は、フォトリソグラフィーの
ための露光装置及び露光方法として、実用性を維持しつ
つ、焦点深度の低下を抑制しながら解像度を向上させる
手段を講ずることにより、微細なパターンの形成を実現
することにある。
ための露光装置及び露光方法として、実用性を維持しつ
つ、焦点深度の低下を抑制しながら解像度を向上させる
手段を講ずることにより、微細なパターンの形成を実現
することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の露光装置は、ス
テージ上に被露光体を載置して、照明系から出た露光光
をレンズ系を通過させて被露光体に照射させるように構
成された露光装置であって、被露光体の露光位置を変化
させることなく、照明系コヒーレンスファクター及びレ
ンズ開口数の変更と、照明系，レンズ系及びステージ系
の各機構を上記変更された照明系コヒーレンスファクタ
ー及びレンズ開口数に最適化することが可能に構成され
ている。
テージ上に被露光体を載置して、照明系から出た露光光
をレンズ系を通過させて被露光体に照射させるように構
成された露光装置であって、被露光体の露光位置を変化
させることなく、照明系コヒーレンスファクター及びレ
ンズ開口数の変更と、照明系，レンズ系及びステージ系
の各機構を上記変更された照明系コヒーレンスファクタ
ー及びレンズ開口数に最適化することが可能に構成され
ている。
【００１１】これにより、照明系コヒーレンスファクタ
ーとレンズ開口数とが相異なる条件下で、複数回の露光
を行なうことが可能になる。したがって、積算露光量が
フォトリソグラフィーに必要な所定値に達するまでに、
解像度が小さく焦点深度が深い条件での露光と照明度が
高い条件での露光とを行なうことができ、よって、実用
的なスループットを維持しつつ、形成パターン微細化を
図ることができる。
ーとレンズ開口数とが相異なる条件下で、複数回の露光
を行なうことが可能になる。したがって、積算露光量が
フォトリソグラフィーに必要な所定値に達するまでに、
解像度が小さく焦点深度が深い条件での露光と照明度が
高い条件での露光とを行なうことができ、よって、実用
的なスループットを維持しつつ、形成パターン微細化を
図ることができる。
【００１２】上記照明系の機構は、照明の均一性を変動
させるための機構を有していることが好ましい。
させるための機構を有していることが好ましい。
【００１３】上記レンズ系の機構が、レンズ内部圧力調
整機構を有していることにより、レンズ系の収差を最適
化することが可能になる。
整機構を有していることにより、レンズ系の収差を最適
化することが可能になる。
【００１４】上記レンズ系の機構が、対物レンズ内の一
又は複数枚のレンズの位置を変化させるための可動機構
を有していることにより、コヒーレントファクターとレ
ンズ開口数との変化による焦点位置や収差の最適条件か
らのずれを補正することができる。
又は複数枚のレンズの位置を変化させるための可動機構
を有していることにより、コヒーレントファクターとレ
ンズ開口数との変化による焦点位置や収差の最適条件か
らのずれを補正することができる。
【００１５】上記ステージ系の機構が、被露光体を載置
するためのステージを、レンズ光軸方向、レンズ光軸方
向に垂直な方向、及び斜め方向のうち少なくとも２軸以
上の方向に移動させるための移動機構を有していること
により、コヒーレントファクターとレンズ開口数との変
化による焦点位置のずれを補正することができる。
するためのステージを、レンズ光軸方向、レンズ光軸方
向に垂直な方向、及び斜め方向のうち少なくとも２軸以
上の方向に移動させるための移動機構を有していること
により、コヒーレントファクターとレンズ開口数との変
化による焦点位置のずれを補正することができる。
【００１６】本発明の露光方法は、ステージ上に被露光
体を載置して、被露光体に対する積算露光量が所定値に
達するまで露光を行なうための露光方法であって、照明
系コヒーレンスファクター及びレンズ開口数を固定する
とともに、照明系，レンズ系，ステージ系の各機構を上
記固定された照明系コヒーレンスファクター及びレンズ
開口数に最適化した状態で、被露光体に露光光を照射し
て第１回目の露光を行なうステップ（ａ）と、照明系コ
ヒーレンスファクター及びレンズ開口数のうち少なくと
もいずれか一方を変化させるとともに、照明系，レンズ
系，ステージ系の各機構を上記変化された照明系コヒー
レンスファクター及びレンズ開口数に最適化するステッ
プ（ｂ）と、上記ステップ（ｂ）の後、上記照明系コヒ
ーレンスファクター，レンズ開口数及び照明系，レンズ
系，ステージ系の各機構の状態を固定したままで、第２
回目の露光を行なうステップ（ｃ）とを含んでいる。
体を載置して、被露光体に対する積算露光量が所定値に
達するまで露光を行なうための露光方法であって、照明
系コヒーレンスファクター及びレンズ開口数を固定する
とともに、照明系，レンズ系，ステージ系の各機構を上
記固定された照明系コヒーレンスファクター及びレンズ
開口数に最適化した状態で、被露光体に露光光を照射し
て第１回目の露光を行なうステップ（ａ）と、照明系コ
ヒーレンスファクター及びレンズ開口数のうち少なくと
もいずれか一方を変化させるとともに、照明系，レンズ
系，ステージ系の各機構を上記変化された照明系コヒー
レンスファクター及びレンズ開口数に最適化するステッ
プ（ｂ）と、上記ステップ（ｂ）の後、上記照明系コヒ
ーレンスファクター，レンズ開口数及び照明系，レンズ
系，ステージ系の各機構の状態を固定したままで、第２
回目の露光を行なうステップ（ｃ）とを含んでいる。
【００１７】この方法により、露光を各照明条件に分割
して、各露光条件に最適な照明系、レンズ系、ステージ
系の補正を行なうことにより、複数の照明条件で分割露
光を行なっても、照明条件間の収差の差異に伴う結像ボ
ケを最小限度に制限することが可能となり、結果とし
て、実用的なスループットを維持しつつ、本来の高い解
像度、深い焦点深度を同時に実現することができる。
して、各露光条件に最適な照明系、レンズ系、ステージ
系の補正を行なうことにより、複数の照明条件で分割露
光を行なっても、照明条件間の収差の差異に伴う結像ボ
ケを最小限度に制限することが可能となり、結果とし
て、実用的なスループットを維持しつつ、本来の高い解
像度、深い焦点深度を同時に実現することができる。
【００１８】上記ステップ（ｃ）の後、さらに上記ステ
ップ（ｂ）及び（ｃ）と同じ動作を少なくとも１回ずつ
繰り返すことにより、より微細に分割された露光条件で
複数回の露光を行なうことが可能になるので、著効を発
揮することができる。
ップ（ｂ）及び（ｃ）と同じ動作を少なくとも１回ずつ
繰り返すことにより、より微細に分割された露光条件で
複数回の露光を行なうことが可能になるので、著効を発
揮することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１は、本発
明の実施形態において使用した露光装置の構造を概略的
に示す図である。同図において、１は例えばＫｒＦエキ
シマレーザ等の光源、２は照明系レンズ、３は照明系絞
り、４はミラー、５はコンデンサーレンズ、６はレチク
ル、７は投影レンズ系、９は被露光体（ウエハ）を載置
してｘ，ｙ，ｚ，θ，ｔ1，ｔ2 方向への平行移動と立
体的な角度の変更とを行うための６軸ステージ、１０は
フィルタを部分的に挿入するなどの手段により照明の均
一性を変動させるための照明系調整機構をそれぞれ示し
ている。また、投影レンズ系７内には、投影レンズ系７
内の各レンズの位置を微調整するためのレンズ位置調整
機構１１と、レンズ内圧力調整機構１２と、開口系が可
変に構成された投影レンズ瞳絞り１３とが主要部品とし
て設けられている。また、図１には示されていないが、
一般の露光装置と同様に、露光の終了時期を判定するた
めに必要な積算露光量測定装置が配置されている。
明の実施形態において使用した露光装置の構造を概略的
に示す図である。同図において、１は例えばＫｒＦエキ
シマレーザ等の光源、２は照明系レンズ、３は照明系絞
り、４はミラー、５はコンデンサーレンズ、６はレチク
ル、７は投影レンズ系、９は被露光体（ウエハ）を載置
してｘ，ｙ，ｚ，θ，ｔ1，ｔ2 方向への平行移動と立
体的な角度の変更とを行うための６軸ステージ、１０は
フィルタを部分的に挿入するなどの手段により照明の均
一性を変動させるための照明系調整機構をそれぞれ示し
ている。また、投影レンズ系７内には、投影レンズ系７
内の各レンズの位置を微調整するためのレンズ位置調整
機構１１と、レンズ内圧力調整機構１２と、開口系が可
変に構成された投影レンズ瞳絞り１３とが主要部品とし
て設けられている。また、図１には示されていないが、
一般の露光装置と同様に、露光の終了時期を判定するた
めに必要な積算露光量測定装置が配置されている。
【００２０】そして、上記露光装置を用い、以下のシー
ケンスでフォトレジスト膜の露光実験を行なった。図２
は、露光時におけるレンズ開口数ＮＡ，コヒーレンスフ
ァクターσ，各調整機構及び露光の状態を示すタイミン
グチャートである。
ケンスでフォトレジスト膜の露光実験を行なった。図２
は、露光時におけるレンズ開口数ＮＡ，コヒーレンスフ
ァクターσ，各調整機構及び露光の状態を示すタイミン
グチャートである。
【００２１】まず、露光開始のレンズ開口数ＮＡを０．
６にするように投影レンズ瞳絞り１３を稼動し、露光開
始のコヒーレンスファクターσを０．３にするように照
明系絞り３を調整する。このとき、この条件で収差が最
小となるように、照明系調整機構１０、レンズ内圧力調
整機構１２、レンズ位置調整機構１１、６軸ステージ９
がすでに調整されており、各機構９，１１，１２は停止
している。そして、各機構９，１１，１２が停止してい
る状態で、タイミングｔ１で第１回目の露光を開始し、
タイミングｔ２で第１回目の露光を終了する。
６にするように投影レンズ瞳絞り１３を稼動し、露光開
始のコヒーレンスファクターσを０．３にするように照
明系絞り３を調整する。このとき、この条件で収差が最
小となるように、照明系調整機構１０、レンズ内圧力調
整機構１２、レンズ位置調整機構１１、６軸ステージ９
がすでに調整されており、各機構９，１１，１２は停止
している。そして、各機構９，１１，１２が停止してい
る状態で、タイミングｔ１で第１回目の露光を開始し、
タイミングｔ２で第１回目の露光を終了する。
【００２２】次に、タイミングｔ３で、レンズ開口数Ｎ
Ａを０．５にするように投影レンズ瞳絞り１３を稼動
し、コヒーレンスファクターσを０．８にするように照
明系絞り３を調整する。同時に、この条件で収差が最小
となるように、照明系調整機構１０、レンズ内圧力調整
機構１２、レンズ位置調整機構１１、６軸ステージ９を
調整する。これらの機構の調整は、タイミングｔ４まで
に終了させる。
Ａを０．５にするように投影レンズ瞳絞り１３を稼動
し、コヒーレンスファクターσを０．８にするように照
明系絞り３を調整する。同時に、この条件で収差が最小
となるように、照明系調整機構１０、レンズ内圧力調整
機構１２、レンズ位置調整機構１１、６軸ステージ９を
調整する。これらの機構の調整は、タイミングｔ４まで
に終了させる。
【００２３】ここで、本実施形態においては、ステッパ
ーのシーケンスを従来の方法とは変更しており、収差が
最小となるような６軸調整やレンズ系の調整のみを行な
う。すなわち、従来のステッパーにおいては、ステップ
アンドリピートによる露光を行なうために、露光が終了
した後は必ず露光位置を変化させてから次の露光を行な
うようにしている。ところが、本実施形態でこれをその
まま用いると、第１回目の露光位置と第２回目の露光位
置との間に位置あわせのずれが発生する。そこで、シー
ケンスを記述しているプログラムを変更することで、露
光位置を変えることなくレンズ開口数ＮＡとコヒーレン
スファクタσとを変化させる。
ーのシーケンスを従来の方法とは変更しており、収差が
最小となるような６軸調整やレンズ系の調整のみを行な
う。すなわち、従来のステッパーにおいては、ステップ
アンドリピートによる露光を行なうために、露光が終了
した後は必ず露光位置を変化させてから次の露光を行な
うようにしている。ところが、本実施形態でこれをその
まま用いると、第１回目の露光位置と第２回目の露光位
置との間に位置あわせのずれが発生する。そこで、シー
ケンスを記述しているプログラムを変更することで、露
光位置を変えることなくレンズ開口数ＮＡとコヒーレン
スファクタσとを変化させる。
【００２４】次に、各機構９，１１，１２が停止してい
る状態で、タイミングｔ５で第２回目の露光を開始し、
タイミングｔ６で第２回目の露光を終了する。ここで、
第１回目の露光による積算露光量と、第２回目の露光に
よる積算露光量との合計が使用しているレジスト材料，
使用している光源（波長特性）に応じて定められた所定
値に達するように、各タイミングｔ１，ｔ２，ｔ５，ｔ
６が決定される。以上のシーケンスにおいて、例えば、
タイミングｔ１からｔ２までの時間は約０．１ｓｅｃ、
タイミングｔ３からｔ４までの時間は約０．１ｓｅｃ、
タイミングｔ５からｔ６間での時間は約０．１ｓｅｃで
ある。
る状態で、タイミングｔ５で第２回目の露光を開始し、
タイミングｔ６で第２回目の露光を終了する。ここで、
第１回目の露光による積算露光量と、第２回目の露光に
よる積算露光量との合計が使用しているレジスト材料，
使用している光源（波長特性）に応じて定められた所定
値に達するように、各タイミングｔ１，ｔ２，ｔ５，ｔ
６が決定される。以上のシーケンスにおいて、例えば、
タイミングｔ１からｔ２までの時間は約０．１ｓｅｃ、
タイミングｔ３からｔ４までの時間は約０．１ｓｅｃ、
タイミングｔ５からｔ６間での時間は約０．１ｓｅｃで
ある。
【００２５】図３は、上述のシーケンスに沿った第１回
目の露光と第２回目の露光とにおけるレンズ開口数ＮＡ
とコヒーレンスファクターσとを表にして示す図であ
る。
目の露光と第２回目の露光とにおけるレンズ開口数ＮＡ
とコヒーレンスファクターσとを表にして示す図であ
る。
【００２６】図４は、本実施形態のシーケンスに沿った
２回の露光による解像度Ｒと、０．２２μｍラインアン
ドスペースパターンにおける焦点深度ＤＯＦとを表にし
て示す図である。同図に示すように、図７に示す従来の
露光方法における全露光時間の間において、レンズ開口
数ＮＡを０．６と大きくし、コヒーレントファクターσ
を０．３と小さくした条件Ｃのときと同程度の解像度Ｒ
及び焦点深度ＤＯＦが得られている。つまり、本実施形
態の方法では、第１回目の露光の条件は従来の条件Ｃと
同じ条件であるが、第２回目の露光の条件は従来の条件
Ｃに比べるとレンズ開口数ＮＡが小さく、かつ、コヒー
レンスファクターσが大きい。したがって、第２回目の
露光における照度は２８０（ｍＷ／ｃｍ2 ）程度になる
ことから、トータルの露光時間を短くすることができ
る。
２回の露光による解像度Ｒと、０．２２μｍラインアン
ドスペースパターンにおける焦点深度ＤＯＦとを表にし
て示す図である。同図に示すように、図７に示す従来の
露光方法における全露光時間の間において、レンズ開口
数ＮＡを０．６と大きくし、コヒーレントファクターσ
を０．３と小さくした条件Ｃのときと同程度の解像度Ｒ
及び焦点深度ＤＯＦが得られている。つまり、本実施形
態の方法では、第１回目の露光の条件は従来の条件Ｃと
同じ条件であるが、第２回目の露光の条件は従来の条件
Ｃに比べるとレンズ開口数ＮＡが小さく、かつ、コヒー
レンスファクターσが大きい。したがって、第２回目の
露光における照度は２８０（ｍＷ／ｃｍ2 ）程度になる
ことから、トータルの露光時間を短くすることができ
る。
【００２７】本実施形態によると、第１回目の露光を行
なった後、各調整機構を作動させてレンズ開口数ＮＡと
コヒーレントファクターを変更してから、第２回目の露
光を行なうようにしたので、スループットの低下や焦点
深度ＤＯＦの低下を抑制しつつ、解像度Ｒを小さくする
ことが可能となり、実用性を確保できる範囲内で微細パ
ターンの形成を行なうことができる露光装置又は露光方
法を実現することができる。
なった後、各調整機構を作動させてレンズ開口数ＮＡと
コヒーレントファクターを変更してから、第２回目の露
光を行なうようにしたので、スループットの低下や焦点
深度ＤＯＦの低下を抑制しつつ、解像度Ｒを小さくする
ことが可能となり、実用性を確保できる範囲内で微細パ
ターンの形成を行なうことができる露光装置又は露光方
法を実現することができる。
【００２８】（第２の実施形態）本実施形態において
も、使用する露光装置は図１に示すとおりであるので、
説明を省略する。図５は、本実施形態の第１回目の露
光，第２回目の露光及び第３回目の露光におけるレンズ
開口数ＮＡとコヒーレンスファクターσとを表にして示
す図である。
も、使用する露光装置は図１に示すとおりであるので、
説明を省略する。図５は、本実施形態の第１回目の露
光，第２回目の露光及び第３回目の露光におけるレンズ
開口数ＮＡとコヒーレンスファクターσとを表にして示
す図である。
【００２９】本実施形態においては、露光時のシーケン
スの図示は省略するが、第１の実施形態を参照すれば容
易に理解できるように、まず、露光開始のレンズ開口数
ＮＡを０．６にするように投影レンズ瞳絞り１３を稼動
し、露光開始のコヒーレンスファクターσを０．３にす
るように照明系絞り３を調整し、収差が最小となるよう
に、照明系調整機構１０、レンズ内圧力調整機構１２、
レンズ位置調整機構１１、６軸ステージ９の調整を終え
た状態で、第１回目の露光を行なう。その後、レンズ開
口数ＮＡとコヒーレントファクターσとの変更のための
各機構９，１０，１１，１２の稼働と、第２回目の露光
と、レンズ開口数ＮＡとコヒーレントファクターσとの
変更のための各機構９，１０，１１，１２の稼働と、第
３回目の露光とを順次行なうことになる。
スの図示は省略するが、第１の実施形態を参照すれば容
易に理解できるように、まず、露光開始のレンズ開口数
ＮＡを０．６にするように投影レンズ瞳絞り１３を稼動
し、露光開始のコヒーレンスファクターσを０．３にす
るように照明系絞り３を調整し、収差が最小となるよう
に、照明系調整機構１０、レンズ内圧力調整機構１２、
レンズ位置調整機構１１、６軸ステージ９の調整を終え
た状態で、第１回目の露光を行なう。その後、レンズ開
口数ＮＡとコヒーレントファクターσとの変更のための
各機構９，１０，１１，１２の稼働と、第２回目の露光
と、レンズ開口数ＮＡとコヒーレントファクターσとの
変更のための各機構９，１０，１１，１２の稼働と、第
３回目の露光とを順次行なうことになる。
【００３０】図６は、本実施形態のシーケンスに沿った
３回の露光による解像度Ｒと、０．２２μｍラインアン
ドスペースパターンにおける焦点深度ＤＯＦとを表にし
て示す図である。同図に示すように、第１の実施形態に
比べると、さらに解像度Ｒ，焦点深度ＤＯＦともに向上
していることがわかる。
３回の露光による解像度Ｒと、０．２２μｍラインアン
ドスペースパターンにおける焦点深度ＤＯＦとを表にし
て示す図である。同図に示すように、第１の実施形態に
比べると、さらに解像度Ｒ，焦点深度ＤＯＦともに向上
していることがわかる。
【００３１】なお、上記第１の実施形態においては、光
源１として、波長２４８ｎｍのレーザを出力するＫｒＦ
エキシマレーザを具備したステッパを用いたが、本発明
はかかる実施形態に限定されるものではない。
源１として、波長２４８ｎｍのレーザを出力するＫｒＦ
エキシマレーザを具備したステッパを用いたが、本発明
はかかる実施形態に限定されるものではない。
【００３２】また、上記各実施形態においては、レンズ
開口数ＮＡを０．６〜０．５の範囲で変化させ、コヒー
レンスファクターσを０．３〜０．８の範囲で変化させ
たが、本発明におけるレンズ開口数ＮＡ，コヒーレンス
ファクターσの範囲もかかる実施形態の範囲に限定され
るものではない。
開口数ＮＡを０．６〜０．５の範囲で変化させ、コヒー
レンスファクターσを０．３〜０．８の範囲で変化させ
たが、本発明におけるレンズ開口数ＮＡ，コヒーレンス
ファクターσの範囲もかかる実施形態の範囲に限定され
るものではない。
【００３３】さらに、照明系，レンズ系，ステージ系の
補正は、上記各実施形態のごとく、レンズ内圧力コント
ロール、ステージ面の３次元的な調整、照明系の均一性
を調整により実施することが可能であるが、常にこれら
のファクターをすべて変化させる必要があるわけではな
い。いずれのファクターを変更すべきかは照明系コヒー
レンスファクター、レンズ開口数の変更量に依存し、こ
れらすべてを補正しなければならない場合や、まったく
補正しなくてもよい場合などがある。
補正は、上記各実施形態のごとく、レンズ内圧力コント
ロール、ステージ面の３次元的な調整、照明系の均一性
を調整により実施することが可能であるが、常にこれら
のファクターをすべて変化させる必要があるわけではな
い。いずれのファクターを変更すべきかは照明系コヒー
レンスファクター、レンズ開口数の変更量に依存し、こ
れらすべてを補正しなければならない場合や、まったく
補正しなくてもよい場合などがある。
【００３４】また、上記各実施形態による照明系，レン
ズ系，ステージ系の具体的な補正事項として、上記各実
施形態における補正以外の補正方法を採用することも可
能である。例えば、光学的フィルターの挿入，瞳フィル
ターの活用，光源波長の変更などの方法が挙げられる
が、これらの組み合わせでも可能であるし、これらに限
定されるものではない。
ズ系，ステージ系の具体的な補正事項として、上記各実
施形態における補正以外の補正方法を採用することも可
能である。例えば、光学的フィルターの挿入，瞳フィル
ターの活用，光源波長の変更などの方法が挙げられる
が、これらの組み合わせでも可能であるし、これらに限
定されるものではない。
【００３５】
【効果】本発明の露光装置又は露光方法によると、被露
光体の露光位置を変化させることなく、照明系コヒーレ
ンスファクター及びレンズ開口数の条件を変えて複数回
の露光を行なうようにしたので、実用的なスループット
を維持しつつ、形成パターン微細化を図ることができ
る。
光体の露光位置を変化させることなく、照明系コヒーレ
ンスファクター及びレンズ開口数の条件を変えて複数回
の露光を行なうようにしたので、実用的なスループット
を維持しつつ、形成パターン微細化を図ることができ
る。
【図１】本発明の各実施形態において使用した露光装置
の構造を概略的に示す図である。
の構造を概略的に示す図である。
【図２】第１の実施形態の各露光時におけるレンズ開口
数，コヒーレンスファクター，各調整機構、露光の状態
を示すタイミングチャートである。
数，コヒーレンスファクター，各調整機構、露光の状態
を示すタイミングチャートである。
【図３】第１の実施形態の第１回目の露光と第２回目の
露光とにおけるレンズ開口数とコヒーレンスファクター
とを表にして示す図である。
露光とにおけるレンズ開口数とコヒーレンスファクター
とを表にして示す図である。
【図４】第１の実施形態の２回の露光による解像度と、
０．２２μｍラインアンドスペースパターンにおける焦
点深度とを表にして示す図である。
０．２２μｍラインアンドスペースパターンにおける焦
点深度とを表にして示す図である。
【図５】第２の実施形態の第１回目の露光，第２回目の
露光及び第３回目の露光におけるレンズ開口数とコヒー
レンスファクターとを表にして示す図である。
露光及び第３回目の露光におけるレンズ開口数とコヒー
レンスファクターとを表にして示す図である。
【図６】第２の実施形態の３回の露光による解像度と、
０．２２μｍラインアンドスペースパターンにおける焦
点深度とを表にして示す図である。
０．２２μｍラインアンドスペースパターンにおける焦
点深度とを表にして示す図である。
【図７】従来の露光装置を用いてフォトリソグラフィー
を行なった結果を表にして示す図である。
を行なった結果を表にして示す図である。
１ 光源（ＫｒＦエキシマレーザ） ２ 照明系レンズ ３ 照明系絞り ４ ミラー ５ コンデンサーレンズ ６ レチクル ７ 投影レンズ系 ９ ６軸ステージ １０ 照明系調整機構 １１ レンズ位置調整機構 １２ レンズ内圧力調整機構 １３ 投影レンズ瞳絞り
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１６Ａ Ｆターム(参考） 2H097 AA03 AB09 BA10 BB01 BB10 CA13 EA01 GB01 KA03 KA29 KA38 LA10 5F046 AA13 BA04 CB05 CB12 CB23 CB25 CC01 CC03 CC05 CC06 DA02 DA13 DA14 DA27 DB01 DD06
Claims (7)
- 【請求項１】 ステージ上に被露光体を載置して、照明
系から出た露光光をレンズ系を通過させて被露光体に照
射させるように構成された露光装置であって、 被露光体の露光位置を変化させることなく、照明系コヒ
ーレンスファクター及びレンズ開口数の変更と、照明
系，レンズ系及びステージ系の各機構を上記変更された
照明系コヒーレンスファクター及びレンズ開口数に最適
化することが可能に構成されていることを特徴とする露
光装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の露光装置において、 上記照明系の機構は、照明の均一性を変動させるための
機構を有していることを特徴とする露光装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の露光装置におい
て、 上記レンズ系の機構は、レンズ内部圧力調整機構を有し
ていることを特徴とする露光装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のうちいずれか１つに記載
の露光装置において、 上記レンズ系の機構は、対物レンズ内の一又は複数枚の
レンズの位置を変化させるための可動機構を有している
ことを特徴とする露光装置。 - 【請求項５】 請求項１〜４のうちいずれか１つに記載
の露光装置において、 上記ステージ系の機構は、被露光体を載置するためのス
テージを、レンズ光軸方向、レンズ光軸方向に垂直な方
向、及び斜め方向のうち少なくとも２軸以上の方向に移
動させるための移動機構を有していることを特徴とする
露光装置。 - 【請求項６】 ステージ上に被露光体を載置して、被露
光体に対する積算露光量が所定値に達するまで露光を行
なうための露光方法であって、 照明系コヒーレンスファクター及びレンズ開口数を固定
するとともに、照明系，レンズ系及びステージ系の各機
構を上記固定された照明系コヒーレンスファクター及び
レンズ開口数に最適化した状態で、被露光体に露光光を
照射して第１回目の露光を行なうステップ（ａ）と、 照明系コヒーレンスファクター及びレンズ開口数のうち
少なくともいずれか一方を変化させるとともに、照明
系，レンズ系，ステージ系の各機構を上記変化された照
明系コヒーレンスファクター及びレンズ開口数に最適化
するステップ（ｂ）と、 上記ステップ（ｂ）の後、上記照明系コヒーレンスファ
クター，レンズ開口数及び照明系，レンズ系，ステージ
系の各機構の状態を固定したままで、第２回目の露光を
行なうステップ（ｃ）とを含む露光方法。 - 【請求項７】 請求項６記載の露光方法において、 上記ステップ（ｃ）の後、さらに上記ステップ（ｂ）及
び（ｃ）と同じ動作を少なくとも１回ずつ繰り返すこと
を特徴とする露光方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000168479A JP2001351844A (ja) | 2000-06-06 | 2000-06-06 | 露光装置及び露光方法 |
| TW090113708A TW554428B (en) | 2000-06-06 | 2001-06-06 | Exposure apparatus and exposure method |
| US09/874,359 US20020024648A1 (en) | 2000-06-06 | 2001-06-06 | Exposure apparatus and exposure method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000168479A JP2001351844A (ja) | 2000-06-06 | 2000-06-06 | 露光装置及び露光方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001351844A true JP2001351844A (ja) | 2001-12-21 |
Family
ID=18671479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000168479A Pending JP2001351844A (ja) | 2000-06-06 | 2000-06-06 | 露光装置及び露光方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020024648A1 (ja) |
| JP (1) | JP2001351844A (ja) |
| TW (1) | TW554428B (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080015143A (ko) * | 2005-06-10 | 2008-02-18 | 칼 짜이스 에스엠테 아게 | 다용도 프로젝션 시스템 |
| TW200949454A (en) * | 2008-05-26 | 2009-12-01 | Nanya Technology Corp | Exposure method |
| TW201245768A (en) * | 2011-03-29 | 2012-11-16 | Sony Corp | Image pickup apparatus, image pickup device, image processing method, aperture control method, and program |
-
2000
- 2000-06-06 JP JP2000168479A patent/JP2001351844A/ja active Pending
-
2001
- 2001-06-06 US US09/874,359 patent/US20020024648A1/en not_active Abandoned
- 2001-06-06 TW TW090113708A patent/TW554428B/zh not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20020024648A1 (en) | 2002-02-28 |
| TW554428B (en) | 2003-09-21 |
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