JP2639514B2 - レーザリソグラフィ装置 - Google Patents
レーザリソグラフィ装置Info
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- JP2639514B2 JP2639514B2 JP6180500A JP18050094A JP2639514B2 JP 2639514 B2 JP2639514 B2 JP 2639514B2 JP 6180500 A JP6180500 A JP 6180500A JP 18050094 A JP18050094 A JP 18050094A JP 2639514 B2 JP2639514 B2 JP 2639514B2
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- JP
- Japan
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- laser
- wavelength
- quartz glass
- light
- projection lens
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Lasers (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザリソグラフィ装置
に係り、特に略400nm 以下の好ましくは略300nm以下の
特定光波長領域より発振されたレーザの投影レンズ若し
くはミラー等の光学系に石英ガラス製レンズを用いたレ
ーザステッパ装置に関する。
に係り、特に略400nm 以下の好ましくは略300nm以下の
特定光波長領域より発振されたレーザの投影レンズ若し
くはミラー等の光学系に石英ガラス製レンズを用いたレ
ーザステッパ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来よりLSI の高集積化は年々着実に進
み、これに伴ない集積回路パターンを描画するリソグラ
フィ装置も、より微細なパターン幅の描画が要求され、
このような微細パターン幅の描画を実現するリソグラフ
ィ装置として現在、比較的高輝度の光源が得られる点及
び高性能の投影レンズが開発されている点等から、ステ
ップアンドリピート方式の投影型露光装置（ステッパ）
が注目されている。
み、これに伴ない集積回路パターンを描画するリソグラ
フィ装置も、より微細なパターン幅の描画が要求され、
このような微細パターン幅の描画を実現するリソグラフ
ィ装置として現在、比較的高輝度の光源が得られる点及
び高性能の投影レンズが開発されている点等から、ステ
ップアンドリピート方式の投影型露光装置（ステッパ）
が注目されている。
【０００３】かかるステッパを用いたリソグラフィ装置
の最大の欠点として露光波長が大きく、回折により解像
力が制限されている事であるが、その解決策には投影レ
ンズの高開口数化と短波長化が挙げられる。
の最大の欠点として露光波長が大きく、回折により解像
力が制限されている事であるが、その解決策には投影レ
ンズの高開口数化と短波長化が挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら投影レン
ズの高開口数化を図った場合必然的に焦点深度が幾何級
数的に浅くなり、現在用いられているg 線波長域（436n
m ）の紫外線等を光源として用いた場合、現在鋭意開発
中である4Mbitt或いは16Mbitt のDRAM製造に必要とされ
る、1 μm 以下のパターン幅の形成が極めて困難にな
る。
ズの高開口数化を図った場合必然的に焦点深度が幾何級
数的に浅くなり、現在用いられているg 線波長域（436n
m ）の紫外線等を光源として用いた場合、現在鋭意開発
中である4Mbitt或いは16Mbitt のDRAM製造に必要とされ
る、1 μm 以下のパターン幅の形成が極めて困難にな
る。
【０００５】一方短波長化を図る為に400nｍ以下の紫外
線を用いた場合は、通常の光学ガラスでは、使用波長が
365nｍ付近より光透過率が急激に低下して吸収を始め、
該吸収された紫外線はレンズ温度を上昇させ、焦点位置
やその他の諸性能を狂わせる。
線を用いた場合は、通常の光学ガラスでは、使用波長が
365nｍ付近より光透過率が急激に低下して吸収を始め、
該吸収された紫外線はレンズ温度を上昇させ、焦点位置
やその他の諸性能を狂わせる。
【０００６】この為350〜300nｍ以下の紫外線領域でも
尚吸収をおこさない投影レンズ材料として石英ガラスを
選択する必要があるが、かかる石英ガラスを用いて形成
したレンズを組込んでステッパ装置を製作した場合は、
収差補正、特に色収差補正がきわめて困難になる。
尚吸収をおこさない投影レンズ材料として石英ガラスを
選択する必要があるが、かかる石英ガラスを用いて形成
したレンズを組込んでステッパ装置を製作した場合は、
収差補正、特に色収差補正がきわめて困難になる。
【０００７】そこで近年前記石英ガラスレンズを投影レ
ンズとして用いつつ、色収差補正を不要にする為に、光
源に特定波長域の紫外線が発振可能なレーザ発振器を組
み合わせたスッテパ装置が開発されている。
ンズとして用いつつ、色収差補正を不要にする為に、光
源に特定波長域の紫外線が発振可能なレーザ発振器を組
み合わせたスッテパ装置が開発されている。
【０００８】かかるスッテパ装置に用いる光源として現
在、より短波長化を可能にする為に、波長250nm前後のK
rFレーザ、更には波長190nm前後のArFレーザ等が注目さ
れているが、このような短波長の遠紫外線領域の光源を
用いた場合、投影レンズに例え石英ガラスレンズを用い
ても尚次のような問題を有す。即ち、前記のような短波
長域の光源を用いた場合、例え石英ガラスを用いて投影
レンズを製作したとしても内部に混入された不純物等の
存在により光透過率が減少し、その光吸収によるレンズ
内部温度の上昇により僅かながら焦点位置が狂い、0.8
〜0.5μm以下の微細パターンの形成が極めて困難にな
る。
在、より短波長化を可能にする為に、波長250nm前後のK
rFレーザ、更には波長190nm前後のArFレーザ等が注目さ
れているが、このような短波長の遠紫外線領域の光源を
用いた場合、投影レンズに例え石英ガラスレンズを用い
ても尚次のような問題を有す。即ち、前記のような短波
長域の光源を用いた場合、例え石英ガラスを用いて投影
レンズを製作したとしても内部に混入された不純物等の
存在により光透過率が減少し、その光吸収によるレンズ
内部温度の上昇により僅かながら焦点位置が狂い、0.8
〜0.5μm以下の微細パターンの形成が極めて困難にな
る。
【０００９】又前記のようなステッパ装置においては一
層の微細パターン化を実現する為に、前記短波長化と併
せて開口数を大にしたり、又コリメートされた光源をス
キャンミラーにより光軸と直交する方向に動かし実質的
に光源像を拡大したりしているが、既存の石英ガラスを
用いた投影レンズでは、光軸とずれた位置で光像を結ぼ
うとすると面内歪が発生し、前記微細パターンの形成が
一層困難となっている。
層の微細パターン化を実現する為に、前記短波長化と併
せて開口数を大にしたり、又コリメートされた光源をス
キャンミラーにより光軸と直交する方向に動かし実質的
に光源像を拡大したりしているが、既存の石英ガラスを
用いた投影レンズでは、光軸とずれた位置で光像を結ぼ
うとすると面内歪が発生し、前記微細パターンの形成が
一層困難となっている。
【００１０】本発明はかかる従来技術に鑑み、前記投影
レンズに熱歪や面内歪が発生する事なく、特に0.8〜0.5
μm以下の微細パターンの形成を可能にしたステッパそ
の他のレーザリソグラフィ装置を提供する事を目的とす
る。
レンズに熱歪や面内歪が発生する事なく、特に0.8〜0.5
μm以下の微細パターンの形成を可能にしたステッパそ
の他のレーザリソグラフィ装置を提供する事を目的とす
る。
【００１１】
【課題を解決する為の手段】本発明は、光源に400nｍ以
下の特定波長域の紫外線レーザ光を発振するレーザ発振
器と、三座標方向のいずれの方向からも脈理が認められ
ず、且つ２５４ｎｍの波長を有する低圧水銀ランプの照
射により蛍光を実質的に発生せず、更に光が透過する区
域において屈折率差△ｎが５×１０-6以下の均質性を有
する合成石英ガラス材からなるレンズその他の光学系と
を含み、前記レーザ光を前記光学系により透過若しくは
反射させながらレチクルを介してＳｉ基板上に、０．８
μｍ以下のパターン幅を有する集積回路パターンを描画
可能に構成した事を特徴とするレーザステッパ装置その
他のリソグラフィ装置を提案する。
下の特定波長域の紫外線レーザ光を発振するレーザ発振
器と、三座標方向のいずれの方向からも脈理が認められ
ず、且つ２５４ｎｍの波長を有する低圧水銀ランプの照
射により蛍光を実質的に発生せず、更に光が透過する区
域において屈折率差△ｎが５×１０-6以下の均質性を有
する合成石英ガラス材からなるレンズその他の光学系と
を含み、前記レーザ光を前記光学系により透過若しくは
反射させながらレチクルを介してＳｉ基板上に、０．８
μｍ以下のパターン幅を有する集積回路パターンを描画
可能に構成した事を特徴とするレーザステッパ装置その
他のリソグラフィ装置を提案する。
【００１２】この場合、前記光学系は、金属元素等の不
純物元素を含まない高純度の珪素化合物を、直接火炎法
により加水分解、溶融してなる石英ガラスインゴットを
出発母材として形成される合成石英ガラス材で形成する
のがよい。
純物元素を含まない高純度の珪素化合物を、直接火炎法
により加水分解、溶融してなる石英ガラスインゴットを
出発母材として形成される合成石英ガラス材で形成する
のがよい。
【００１３】又、脈理とは、水晶や合成石英ガラスを溶
融成長ー固化する際に発生する屈折率分布の異なる成長
縞を指し、かかる脈理は例えば、干渉計及び歪検査器に
て容易に観察する事が出来る。又蛍光を実質的に発生す
る事がないとは、暗室内で低圧水銀ランプを少なくとも
10分程度照射した場合、目視にて蛍光の発生が認められ
ない事をいう。
融成長ー固化する際に発生する屈折率分布の異なる成長
縞を指し、かかる脈理は例えば、干渉計及び歪検査器に
て容易に観察する事が出来る。又蛍光を実質的に発生す
る事がないとは、暗室内で低圧水銀ランプを少なくとも
10分程度照射した場合、目視にて蛍光の発生が認められ
ない事をいう。
【００１４】
【作用】本発明は、前記光学系を構成する例えば投影レ
ンズの光透過率を、低圧水銀ランプの照射により蛍光が
発生しない程度に光透過率を高度に確保した為に、その
特定波長域における使用光源の光吸収における内部温度
の上昇を微小に押える事が出来るとともに、たとえ僅か
に内部温度が上昇しても、三座標方向のいずれの方向か
らも脈理が除去されている為に、熱歪が生じる恐れが少
なく、これにより焦点位置やその他の諸性能が規定精度
範囲内に維持出来る。
ンズの光透過率を、低圧水銀ランプの照射により蛍光が
発生しない程度に光透過率を高度に確保した為に、その
特定波長域における使用光源の光吸収における内部温度
の上昇を微小に押える事が出来るとともに、たとえ僅か
に内部温度が上昇しても、三座標方向のいずれの方向か
らも脈理が除去されている為に、熱歪が生じる恐れが少
なく、これにより焦点位置やその他の諸性能が規定精度
範囲内に維持出来る。
【００１５】又本発明による投影レンズは、少なくとも
光が入射される区域において屈折率差Δnが５×10-6以
下の均質性を有する為に、コリメートされたレーザ光源
をスキャンミラーにより光軸と直交する方向に動かし実
質的に光源像を拡大して光像を結ぼうとしても面内歪が
発生する恐れがない。
光が入射される区域において屈折率差Δnが５×10-6以
下の均質性を有する為に、コリメートされたレーザ光源
をスキャンミラーにより光軸と直交する方向に動かし実
質的に光源像を拡大して光像を結ぼうとしても面内歪が
発生する恐れがない。
【００１６】更に、前記投影レンズは一般に曲面状の凸
又は凹レンズで形成される為に、三座標方向のいずれか
の方向に脈理が存在すると、脈理部分と他の部分で屈折
率や密度が異なる為に、精密研磨時に微小な波打ち現象
が生じ、表面平滑度や肉厚の均一性の面で問題が生じ、
やはり屈折率のバラツキその他の諸性能に影響する。し
かしながら本発明の投影レンズは三座標方向のいずれの
方向からも脈理が除去されている為に、前記問題点が解
消される。
又は凹レンズで形成される為に、三座標方向のいずれか
の方向に脈理が存在すると、脈理部分と他の部分で屈折
率や密度が異なる為に、精密研磨時に微小な波打ち現象
が生じ、表面平滑度や肉厚の均一性の面で問題が生じ、
やはり屈折率のバラツキその他の諸性能に影響する。し
かしながら本発明の投影レンズは三座標方向のいずれの
方向からも脈理が除去されている為に、前記問題点が解
消される。
【００１７】従って本発明によれば前記発振器より発振
される、短波長の遠紫外線領域における特定波長域光を
発振するレーザ光源と前記構成の投影レンズを組合せて
なるリソグラフィ装置を用いて集積回路パターンを描画
した場合、前記投影レンズ内に発生する熱歪や面歪が除
去される為に、微細集積回路パターンの描画が可能とな
り、特にウエーハ上のフォトレジストに結像させるパタ
ーン像の線幅を０．８μｍ以下に設定することが出来る
ために、4Mbitt或いは16Mbitt のDRAM製造を容易に行う
事が出来る。
される、短波長の遠紫外線領域における特定波長域光を
発振するレーザ光源と前記構成の投影レンズを組合せて
なるリソグラフィ装置を用いて集積回路パターンを描画
した場合、前記投影レンズ内に発生する熱歪や面歪が除
去される為に、微細集積回路パターンの描画が可能とな
り、特にウエーハ上のフォトレジストに結像させるパタ
ーン像の線幅を０．８μｍ以下に設定することが出来る
ために、4Mbitt或いは16Mbitt のDRAM製造を容易に行う
事が出来る。
【００１８】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示
的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。先
ず、本発明に用いる投影レンズやミラー等を製造するた
めの光学用石英ガラス部材の製造手順について図２に基
づいて説明する。金属元素等の不純物元素を含まない高
純度の四塩化珪素を酸水素火炎中で、直接火炎法により
加水分解、溶融して石英ガラスインゴット1を製造した
後、該インゴット1を軟化点以上に加熱し冷却する操作
を繰返し行ない、且つ加熱毎に自重による軟化の方向を
変えて内部の脈理を除去する。すなわちこの操作の繰返
しによって石英ガラス塊の三座標方向の脈理が除去され
る。
的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。先
ず、本発明に用いる投影レンズやミラー等を製造するた
めの光学用石英ガラス部材の製造手順について図２に基
づいて説明する。金属元素等の不純物元素を含まない高
純度の四塩化珪素を酸水素火炎中で、直接火炎法により
加水分解、溶融して石英ガラスインゴット1を製造した
後、該インゴット1を軟化点以上に加熱し冷却する操作
を繰返し行ない、且つ加熱毎に自重による軟化の方向を
変えて内部の脈理を除去する。すなわちこの操作の繰返
しによって石英ガラス塊の三座標方向の脈理が除去され
る。
【００１９】次にこのようにして脈理を除去した石英ガ
ラス塊を1000℃前後の温度で加熱して歪を除去した石英
ガラス塊2を得、これを寸法に応じた大きさに切断して
光学用石英ガラス部材3を製作する。この石英ガラス部
材3は、暗室内で、波長250nmKrFレーザと対応する254nm
の波長を有する低圧水銀ランプを10分間照射したが蛍光
の発生は目視で認められず、又二光線干渉屈折計を用い
て屈折率差Δnを調べたところ2.5×10-6の均質性を有す
る事が確認された。
ラス塊を1000℃前後の温度で加熱して歪を除去した石英
ガラス塊2を得、これを寸法に応じた大きさに切断して
光学用石英ガラス部材3を製作する。この石英ガラス部
材3は、暗室内で、波長250nmKrFレーザと対応する254nm
の波長を有する低圧水銀ランプを10分間照射したが蛍光
の発生は目視で認められず、又二光線干渉屈折計を用い
て屈折率差Δnを調べたところ2.5×10-6の均質性を有す
る事が確認された。
【００２０】次にかかる物性を有する石英ガラス部材か
ら本発明の実施例に係るステッパに組込む為の投影レン
ズやミラーを作製した後、図１に示すステッパ装置に組
み込む。
ら本発明の実施例に係るステッパに組込む為の投影レン
ズやミラーを作製した後、図１に示すステッパ装置に組
み込む。
【００２１】本図において１０はレーザ光を発振するKr
Fエキシマレーザ発振器、１１は変向ミラー、１２は照
明光学系、１３は10倍レチクル、１４は前記石英ガラス
部材から製作された投影レンズ、１５は石英窓、１６は
Ｓｉ基板である。
Fエキシマレーザ発振器、１１は変向ミラー、１２は照
明光学系、１３は10倍レチクル、１４は前記石英ガラス
部材から製作された投影レンズ、１５は石英窓、１６は
Ｓｉ基板である。
【００２２】かかる実施例によれば、ＫｒＦレーザ発振
器１０より発振されたＫｒＦレーザ光は、変向ミラー１
１、１１、照明光学系１２を介して、レチクル４上のパ
ターン面に入射され、該入射により得られるパターン像
を、投影レンズ１４を介してＳｉ基板１６に結像させ
て、線幅描画を行う事により0.5μm以下のパターン幅を
有する集積回路パターンを得る事が出来た。
器１０より発振されたＫｒＦレーザ光は、変向ミラー１
１、１１、照明光学系１２を介して、レチクル４上のパ
ターン面に入射され、該入射により得られるパターン像
を、投影レンズ１４を介してＳｉ基板１６に結像させ
て、線幅描画を行う事により0.5μm以下のパターン幅を
有する集積回路パターンを得る事が出来た。
【００２３】
【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、前記
投影レンズに熱歪や面内歪が発生する事なく、特に0.8
〜0.5μm以下の微細パターンの形成を可能にしたステッ
パその他のレーザリソグラフィ装置を得ることが出来
る。
投影レンズに熱歪や面内歪が発生する事なく、特に0.8
〜0.5μm以下の微細パターンの形成を可能にしたステッ
パその他のレーザリソグラフィ装置を得ることが出来
る。
【図１】本発明の実施例にかかるステッパ装置を示す概
略図である。
略図である。
【図２】前記ステッパ装置に組込まれる投影レンズを製
造する材料となるべき光学用石英ガラス部材の製造手順
を示す概略図
造する材料となるべき光学用石英ガラス部材の製造手順
を示す概略図
１０ KrFエキシマレーザ発振器 １４ 投影レンズ １６ Ｓｉ基板
Claims (2)
- 【請求項１】 光源に波長２５０ｎｍ前後のＫｒＦレー
ザ若しくは波長１９０ｎｍ前後のＡｒＦレーザ光を発振
するレーザ発振器と、三座標方向のいずれの方向からも
脈理が認められず、且つ２５４ｎｍの波長を有する低圧
水銀ランプの照射により蛍光を実質的に発生せず、更に
光が透過する区域において屈折率差Δｎが２．５×１０
−６以下の均質性を有する合成石英ガラス材からなるレ
ンズその他の光学系とを含み、前記レーザ光を前記光学
系により透過若しくは反射させながらレチクルを介して
Ｓｉ基板上に、０．８μｍ以下のパターン幅を有する集
積回路パターンを描画可能に構成した事を特徴とするレ
ーザリソグラフイ装置 - 【請求項２】 前記光学系が、高純度の珪素化合物を、
直接火炎法によう加水分解、溶融してなる石英ガラスイ
ンゴットを出発母材として形成される合成石英ガラス材
である請求項１記載のレーザリソグラフィ装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6180500A JP2639514B2 (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | レーザリソグラフィ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6180500A JP2639514B2 (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | レーザリソグラフィ装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62180927A Division JPS6428240A (en) | 1987-07-22 | 1987-07-22 | Optical quartz glass member |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0774097A JPH0774097A (ja) | 1995-03-17 |
| JP2639514B2 true JP2639514B2 (ja) | 1997-08-13 |
Family
ID=16084331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6180500A Expired - Lifetime JP2639514B2 (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | レーザリソグラフィ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2639514B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7053017B2 (en) * | 2002-03-05 | 2006-05-30 | Corning Incorporated | Reduced striae extreme ultraviolet elements |
-
1994
- 1994-07-11 JP JP6180500A patent/JP2639514B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 「信越石英株式会社技術情報」、ＳＵＰＲＡＳＩＬ−Ｐ１０，１９８６年６月２０日 |
| 「日経マイクロデバイス」１９８７年２月号、１０３〜１０６頁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0774097A (ja) | 1995-03-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313114 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
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