JPH06181162A - 反射屈折型光学系及び該光学系を備える投影露光装置 - Google Patents

反射屈折型光学系及び該光学系を備える投影露光装置

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JPH06181162A
JPH06181162A JP4333104A JP33310492A JPH06181162A JP H06181162 A JPH06181162 A JP H06181162A JP 4333104 A JP4333104 A JP 4333104A JP 33310492 A JP33310492 A JP 33310492A JP H06181162 A JPH06181162 A JP H06181162A
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微細パターンを正確に結像する。 【構成】 板状ビームスプリッター（３）と凹面鏡
（５）とレンズ群（２、４、６）を備え、レチクル１の
微細パターンをウエハ（９）上に結像する反射屈折光学
系において、ビームスプリッターで生じるコマ収差及び
歪曲収差を打ち消すコマ収差及び歪曲収差を発生するよ
うレンズ群２のレンズ２ａを光軸（ＡＸ）から所定量偏
心させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は反射屈折型光学系、特にＩＣやＬ
ＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等撮像デバイスや液晶
パネル等の表示デバイスを製造する為に使用される微細
パターン結像用の反射屈折型光学系と該反射屈折光学系
を備える投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体装置の高集積化
が益々加速度を増しており、これに伴なう半導体ウエハ
ーの微細加工技術の進展も著しい。この微細加工技術の
中心をなす投影露光技術は、現在、０．５ミクロン以下
の寸法の像を形成するべく、解像度の向上が図られてい
る。
【０００３】解像度を向上させるべく露光光の波長を短
くする方法があるが、波長が短くなると投影レンズ系に
使用可能な硝材の種類が制限される為、色収差の補正が
難しくなる。
【０００４】この色収差の補正に関する負荷を軽減させ
た投影光学系として、主として凹面鏡のパワーで結像を
行う、この凹面鏡とレンズ群とにより構成された反射屈
折型光学系がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この反射屈折型光学系
は、物平面側から順にビームスプリッターと凹面鏡を備
えており、物平面からの光をビームスプリッターを介し
て凹面鏡で反射した後、再度ビームスプリッターを介し
て像平面に結像するものである。
【０００６】上記ビームスプリッターは、出来るだけ光
の損失を少なくする為に、平板状の部材を使用するのが
良い。しかしながら、平板状の部材を使用すると、該部
材でコマ収差、歪曲収差などが生じるので、結像性能が
劣化するといった問題がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の反射屈折光学系
は、物平面側から順に、光軸対して傾いた平板状ビーム
スプリッターと凹面鏡を備えており、物平面からの光を
ビームスプリッターを介して凹面鏡で反射した後、再度
ビームスプリッターを介して像平面に結像する反射屈折
型光学系において、前記ビームスプリッターで生じるコ
マ収差と歪曲収差の少なくとも一方を補正することによ
り、上記問題を解決しようとするものである。
【０００８】本発明の投影露光装置は、マスクのパター
ンを投影光学系により被露光基板上に投影する投影露光
装置において、前記投影光学系が、前記マスク側から順
に光軸に対して傾いた平板状のビームスプリッターと凹
面鏡を備え、前記マスクからの光をビームスプリッター
を介して凹面鏡で反射した後、再度ビームスプリッター
を介して前記被露光基板上に向け、前記被露光基板上に
前記マスクのパターンを結像するよう構成されており、
前記ビームスプリッターで生じるコマ収差と歪曲収差の
少なくとも一方を補正する手段を備えることにより、上
記課題を解決しようとするものである。
【０００９】本発明の反射屈折型光学系及び投影露光装
置は、ＩＣやＬＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等撮像
デバイスや液晶パネル等の表示デバイスを製造する為
に、効果的に使用される。特に、投影光学系となる反射
屈折光学系の倍率を縮小にすることにより、遠紫外光を
用いて、０．５ｕｍ以下の微細なデバイスパターンを結
像できる。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の一実施例であるところの半導
体素子製造用縮小投影露光装置を示す。
【００１１】図１において、１はウエハ９上に転写され
るべき半導体素子の回路パターンが形成されたレチクル
で、反射屈折型光学系１００の物平面に不図示のレチク
ルステージにより保持され、不図示の照明系からの波長
λ（＜３００ｎｍ）の遠紫外光によりレチクル１の回路
パターンが均一な照度で照明される。レチクル１の回路
パターンからの０次や１次の回折光を含む発散光は正の
屈折力を備える第１レンズ群２に入射する。第１レンズ
群２は、この発散光を収斂し、光軸ＡＸに対し斜設され
た平行平面板より成るビームスプリッター３に入射させ
る。ビームスプリッター３に入射した光はビームスプリ
ッター３を透過し、負の屈折力を備える第２レンズ群５
に入射する。
【００１２】第２レンズ群４は、ビームスプリッター３
を通過した光を発散せしめて凹面鏡５に入射させる。凹
面鏡５は光軸ＡＸに関して回転対称な球面反射面を備え
ており、凹面鏡５は、入射発散光を反射、集光して再び
レンズ群４に入射させ、第２レンズ群４を介してビーム
スプリッター３に向ける。凹面鏡５で反射、集光されて
ビームスプリッター３に再入射する光は、ビームスプリ
ッター３によって、図の下方に反射される。
【００１３】ビームスプリッター３の下方には、正の屈
折力を備える第３レンズ群６が設けられてあり、第３レ
ンズ群６の更に下方には反射屈折型光学系１００の像平
面に被露光面が一致するように、半導体デバイス製造用
のシリコンウエハ７が不図示の可動ＸＹステージにより
保持されている。第３レンズ群６は、ビームスプリッタ
ーからの光を集光し、レチクル１の回路パターンの縮小
像をウエハ９上に形成する。
【００１４】反射屈折光学系１００では、ビームスプリ
ッター３を通過する光が光軸ＡＸに完全に平行な光線の
束では無い為にビームスプリッター３から無視出来ない
コマ収差が発生すると共に、レチクル１の各物点からの
光のビームスプリッター３への入射角度が各物点の光軸
ＡＸからの方向と像高に依存して相違する為にウエハ７
の被露光面上の紙面左右方向の像高と紙面垂直方向の像
高において無視出来ない歪曲収差が発生する。
【００１５】そこで、本投影露光装置では、反射屈折光
学系１００の第１レンズ群２が第１正レンズ２ａ，第２
正レンズ２ｂを備えており、第１正レンズ２ａ（の光
軸）を、ビームスプリッター３で生じるコマ収差と歪曲
収差を打ち消すコマ収差と歪曲収差を発生するよう、光
軸ＡＸに対し矢印の方向に所定量平行偏心させている。
【００１６】本投影露光装置では、第１正レンズ２ａの
作用によりビームスプリッター３で生じる好ましく無い
コマ収差と歪曲収差が補正されるから、鮮明な像をウエ
ハ７上に形成できる。
【００１７】本投影露光装置において、第１レンズ群２
を図２に示すように構成することができる。図２は、図
１の投影露光装置の一変形例を示す概略図であり、図１
中の部材と同じ部材には図１と同じ符号を付し、説明は
しない。図２において、８ａ，８ｂは光軸ＡＸに対して
傾けた平行平面板を示し、２ｃは正レンズ（凸レン
ズ）、２ｄは負レンズ（凹レンズ）を示す。平行平面板
８ａはビームスプリッター３で生じるコマ収差を打ち消
すコマ収差を発生するよう設けてあり、平行平面板８ｂ
はビームスプリッター３で生じる歪曲収差を打ち消す歪
曲収差を発生するよう設けてある。このように２個の平
行平面板８ａ，８ｂによる偏心収差（コマ、歪曲）が互
いに独立になるよう構成せず、２個の平行平面板の組合
せにより、コマ収差と歪曲収差を発生せしめる構成とす
ることも可能である。
【００１８】本投影露光装置において、ビームスプリッ
ター３で生じるコマ収差と歪曲収差を補正する為に、第
２レンズ群４、第３レンズ群６の各々を構成するレンズ
や平行平面板の少なくとも一つを利用する（偏心、斜
設）ことも可能である。又、凹面鏡５を光軸ＡＸから偏
心させる構成も、ビームスプリッター３で生じるコマ収
差や歪曲収差を補正するのに効果がある。
【００１９】本投影露光装置において、第１レンズ群２
をレチクル１からの発散光（軸上結像光）をビームスプ
リッター３でコマ収差が生じない程度に光軸ＡＸに平行
な光線の束に変換し、光軸ＡＸから偏心したレンズ又は
光軸ＡＸに対して傾けた平行平面板により実質的にビー
ムスプリッター３で生じる歪曲収差のみ補正するように
構成することも可能である。
【００２０】本投影露光装置において、レンズ２ａの偏
心量や平行平面板８ａ，８ｂの傾き角が調整可能になる
よう、レンズ２ａ、平行平面板８ａ，８ｂの保持部材を
動かす調整機構を設けると、ビームスプリッター３は勿
論その他の部材や組み立て誤差で生じるコマ収差と歪曲
収差も補正できるので、好ましい。
【００２１】本投影露光装置において、ビームスプリッ
ター３を偏光ビームスプリッターとし、ビームスプリッ
ター３と凹面鏡５の間に１／４波長（λ／４）板を設け
ることにより、光利用効率が高い光学系にすることがで
きる。
【００２２】本投影露光装置において、レチクル１を保
持するレチクルステージを水平に置き、このレチクルス
テージとレンズ群２の間に光軸ＡＸを４５度折り曲げる
反射鏡を置くことにより、全体が小型になる。
【００２３】本投影露光装置は、回路パターンをウエハ
９のほぼ全面に形成する為に、ウエハ９を保持するＸＹ
ステージをステップ移動させてステップ＆リピート方式
の露光を行なう形態や、ウエハ９を保持するＸＹステー
ジをステップ移動−スキャン移動させてステップ＆スキ
ャン方式の露光を行なう形態等を採るよう構成できる。
【００２４】又、本投影露光装置では、レチクル１とし
て例えば位相シフトマスクを用い、より微細なパターン
を結像することができる。又、不図示の照明系を光軸Ａ
Ｘに関して傾いた方向からレチクル１を照明する斜め照
明が可能な系としても、より微細パターンを結像するこ
とができる。
【００２５】又、本投影露光装置では、ＫｒＦエキマシ
レーザー（λ≒２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー
（λ≒１９３ｎｍ）、超高圧水銀灯（輝線スペクトル：
λ≒２５０ｎｍ）等の光源を用いる。
【００２６】次に図１の投影露光装置とレチクル１とを
利用した半導体素子の製造方法の実施例を説明する。図
２は半導体装置（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶
パネルやＣＣＤ）の製造フローを示す。ステップ１（回
路設計）では半導体装置の回路設計を行なう。ステップ
２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成した
マスク（レチクル３０４）を製作する。一方、ステップ
３（ウエハー製造）ではシリコン等の材料を用いてウエ
ハー（ウエハー３０６）を製造する。ステップ４（ウエ
ハープロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスク
とウエハーとを用いて、リソグラフィー技術によってウ
エハー上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組
み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４よって作成され
たウエハーを用いてチップ化する工程であり、アッセン
ブリ工程（ダイシング、ボンデイング）、パッケージン
グ工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検
査）ではステップ５で作成された半導体装置の動作確認
テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程
を経て半導体装置が完成し、これが出荷（ステップ７）
される。
【００２７】図３は上記ウエハープロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハー（ウエハ
ー３０６）の表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶ
Ｄ）ではウエハーの表面に絶縁膜を形成する。ステップ
１３（電極形成）ではウエハー上に電極を蒸着によって
形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウエハ
ーにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）
ではウエハーにレジスト（感材）を塗布する。ステップ
１６（露光）では上記投影露光装置によってマスク（レ
チクル３０４）の回路パターンの像でウエハーを露光す
る。ステップ１７（現像）では露光したウエハーを現像
する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジス
ト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥
離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取
り除く。これらステップを繰り返し行なうことによりウ
エハー上に回路パターンが形成される。
【００２８】本実施例の製造方法を用いれば、従来は難
しかった高集積度の半導体素子を製造することが可能に
なる。
【００２９】
【発明の効果】以上、本発明では、正確に微細パターン
を結像することが可能な反射屈折型光学系を提供するこ
とができる。従って、反射屈折型光学系により投影露光
を行なう優れた投影露光装置と反射屈折型光学系により
各種デバイスを製造する優れた方法とを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す半導体素子製造用縮小
投影露光装置の概略図である。
【図２】図１の投影露光装置の一変形例を示す概略図で
ある。
【図３】半導体素子の製造工程を示すフローチャート図
である。
【図４】図３の工程中のウエハープロセスの詳細を示す
フローチャート図である。
【符号の説明】
１ レチクル ２、４、６ レンズ群 ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 偏心レンズ ３ 偏光ビームスプリッター ５ 凹面鏡 ７ ウエハ ８ａ，８ｂ 平行平面板

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物平面側から順に、光軸対して傾いた平
    板状ビームスプリッターと凹面鏡を備えており、物平面
    からの光をビームスプリッターを介して凹面鏡で反射し
    た後、再度ビームスプリッターを介して像平面に結像す
    る反射屈折型光学系において、前記ビームスプリッター
    で生じるコマ収差と歪曲収差の少なくとも一方を補正す
    ることを特徴とする反射屈折型光学系。
  2. 【請求項２】 前記ビームスプリッターを前記コマ収差
    が生じないよう平行光の光路中に配置し、前記歪曲収差
    を補正することを特徴とする請求項１の反射屈折型光学
    系。
  3. 【請求項３】 前記物平面側から順に、物平面からの発
    散光をほぼ平行光に変換し、前記ビームスプリッターに
    入射させる第１レンズ群と、前記ビームスプリッターか
    らの前記平行光を発散光に変換し、前記凹面鏡に入射さ
    せる第２レンズ群と、前記凹面鏡により反射及び集光さ
    れて前記第２レンズ群を介して前記ビームスプリッター
    に戻された光を前記ビームスプリッターを介して受け、
    像平面に集光する第３レンズ群とを備えることを特徴と
    する請求項１の反射屈折型光学系。
  4. 【請求項４】 前記ビームスプリッターで生じるコマ収
    差と歪曲収差を補正する手段を備えることを特徴とする
    請求項３の反射屈折型光学系。
  5. 【請求項５】 前記補正手段が前記第１、第２、第３レ
    ンズ群の内の少なくとも一つの前記光軸に対して傾いた
    平行平板を含むことを特徴とする請求項４の反射屈折型
    光学系。
  6. 【請求項６】 前記補正手段が、前記第１、第２、第３
    レンズ群を構成する各レンズ及び前記凹面鏡の内の少な
    くとも一つの前記光軸に対して偏心した部材を含むこと
    を特徴とする請求項４の反射屈折型光学系。
  7. 【請求項７】 倍率を縮小に設定してあることを特徴と
    する請求項１〜６の反射屈折型光学系。
  8. 【請求項８】 前記ビームスプリッターが偏光ビームス
    プリッターであり、前記ビームスプリッターと前記凹面
    鏡の間に１／４波長板が設けられることを特徴とする請
    求項１〜７の反射屈折型光学系。
  9. 【請求項９】 マスクのパターンを投影光学系により被
    露光基板上に投影する投影露光装置において、前記投影
    光学系が、前記マスク側から順に光軸に対して傾いた平
    板状のビームスプリッターと凹面鏡を備え、前記マスク
    からの光をビームスプリッターを介して凹面鏡で反射し
    た後、再度ビームスプリッターを介して前記被露光基板
    上に向け、前記被露光基板上に前記マスクのパターンを
    結像するよう構成されており、前記ビームスプリッター
    で生じるコマ収差と歪曲収差の少なくとも一方を補正す
    る手段を備えること特徴とする投影露光装置。
  10. 【請求項１０】 前記ビームスプリッターが前記コマ収
    差が生じないよう平行光の光路に配置され、前記補正手
    段により歪曲収差を補正するることを特徴とする請求項
    ９の投影露光装置。
  11. 【請求項１１】 前記投影光学系が、前記マスク側から
    順に、物平面からの発散光をほぼ平行光に変換し、前記
    ビームスプリッターに入射させる第１レンズ群と、前記
    ビームスプリッターからの前記平行光を発散光に変換
    し、前記凹面鏡に入射させる第２レンズ群と、前記凹面
    鏡により反射及び集光されて前記第２レンズ群を介して
    前記ビームスプリッターに戻された光を前記ビームスプ
    リッターを介して受け、前記被露光基板上に集光する第
    ３レンズ群とを備えることを特徴とする請求項９の投影
    露光装置。
  12. 【請求項１２】 前記ビームスプリッターで生じるコマ
    収差と歪曲収差を補正する手段を備えることを特徴とす
    る請求項１１の投影露光装置。
  13. 【請求項１３】 前記補正手段が前記第１、第２、第３
    レンズ群の内の少なくとも一つの前記光軸に対して傾い
    た平行平板を含むことを特徴とする請求項１２の投影露
    光装置。
  14. 【請求項１４】 前記補正手段が、前記第１、第２、第
    ３レンズ群を構成する各レンズ及び前記凹面鏡の内の少
    なくとも一つの前記光軸に対して偏心した部材を含むこ
    とを特徴とする請求項１２の投影露光装置。
  15. 【請求項１５】 倍率を縮小に設定してあることを特徴
    とする請求項９〜１４の投影露光装置。
  16. 【請求項１６】 前記ビームスプリッターが偏光ビーム
    スプリッターであり、前記ビームスプリッターと前記凹
    面鏡の間に１／４波長板が設けられることを特徴とする
    請求項９〜１５の投影露光装置。
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