JPS5928982B2 - 焼付装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプロクシミテイー方式を用いた１、Ｃパターン
焼付装置に関するものである。

プロクシミテイー方式と呼はれる１、Ｃパターン焼付方
法はマスクとウエフアーの間を数ミクロンないしは数十
ミクロン離して１、Ｃの焼付けを行なう方法である。

近年プロクシミテイー方式においてその解像力を向上さ
せるためにプリズム又はマルチレンズ等を用いて二次光
源を形成させる方式が特開昭４７−３７６５７号や特開
昭４７一４８１７号に示されている。しかし従来の２次
光源を用いた方式の装置においては解像度の向上は見ら
れたものの、鋭いコーナーを有するパターンの再現性に
おいては不満足なものであつた。即ち第１図ａに示す様
な鋭いコーナーを有するパターンをウエフアーに焼くと
その頂点が丸められ同図をの様になり正確なパターンの
再現ができなかつた。この現象はマスクとウエフアーの
間で起こるフレネル回折によるもので、プロクシミテイ
ー方式の原理に伴つて生じて来た現象であつた。従来こ
の現象を除去する為にレンズによる投影焼付方式では第
２図に示す様にネガのパターンのコーナー外側につのを
生やしたり、内側を削つたりしておく方式が知られてい
る。しかしこの方式によると、つのを生やす部分や削つ
たりする部分の形状はレンズの倍率や開□比等に依存す
る為実用上は困難なものであつた。本発明の目的とする
ところは上述した鋭いコーナーを有するパターン、特に
１、Ｃマスク上に多く存在する矩形状のパターン又は直
交する線が同一の方向性を持つことに着目し、簡易な装
置で前記パターンを正確にウエフアー上に焼き付けよう
とするものである。

本発明においては上述したマスクとウエフアーの間で生
ずるフレネル回折を理論的に解明し、上記二次光源の形
状を適宜選定することにより上述の欠点を改良したもの
である。

以下図面を用いて本発明を詳述する。第３図はプロクシ
ミテイー方式を利用したＩ。

Ｃパターンの焼付装置の一実施例を示す概略図である。
１は光源、２は反射ミラー、３はその一方の焦点位置を
光源上に有する第１コンデンサーレンズで光源からの光
束をコリメートする。

４は多光束発生用の光学素子例えば拡散板、蝿の目レン
ズ、レンチキュラ−板のものであり、それ自身の表面又
はその近傍に二次光源を形成し、第２コンデンサーレン
ズ５の一方の焦点位置は二次光源に一致して設けられる
。

６は１、Ｃパターンを有するマスク、７はウエフアーで
、マスク６とウエフアー７は数ミクロンないし数十ミク
ロン離されて平行に保たれている。

光源１からの光束は第１コンデンサーレンズ３によつて
コリメートされ多光束発生用の光学素子４に入射する。

多光束発生用の光学素子上の各点から発生する各光束は
第２コンデンサーレンズ５でコリメートされマスク６の
パターンを通過しウエフアー７に到達する。今マスクと
ウエフアーの間の間隙で起るフレネル回折により上述し
た如く鋭いコーナーをもつパターンが丸められる現象を
、多光束発生用の光学素子４に蝿の目レンズ、マスク６
上のパターンに一辺２ａの正方形の開口を用い第４図、
第５図、第６図、第７図を併用して説明する。

第４図において４′は蝿の目レンズを構成する一枚の円
形の凸レンズであり、光軸８上にその中心が来る様に設
けられている。

マスク６上には一辺が２ａの正方形の開口９が設けられ
ている。開口９の中心は光軸上８に位置し、この光軸８
をＺ軸に、また前記開口９の各辺に沿つてマスク６上に
座標軸ＸＩ軸、ＹＩ軸が取られている。更にこのＸｌ，
ｙＩの両座標軸をｚ軸に沿つて平行移動させウエフアー
７上に原点を移動させたものをＸ■軸ｙ■軸とし、同様
にして原点を２次光源上４／上に移した場合をＸ■軸、
ｙ■軸とする。今第４図のＸＩｌＹ■平面内におけるフ
レネル回折像の一例を示したのが第５図である。実線１
０がフレネル回折パターンであり、点線ｓは開口幅２ａ
のスリットである。回折パターン１０がマスク上のスリ
ット幅を正確に再現する位置では回折パターンの強度は
中心強度に比べかなり落ちていることがわかる。次にこ
のフレネル回折パターンが一辺２ａの正方形開口で起こ
る場合の一例を２次元的に示したものが第６図である。

一般に方形状の開口で起こるフレネル回折のパターン関
数表示にｘ方向、ｙ方向の変数分離ができる。従つて一
辺２ａの正方形の開口で生ずるフレネル回折のウエフア
ー上での光量の強度分布１（ＸＩ［，ｙ■）は４７？赫
上１２ｂゝＶｉｉ′ という形で示される。

ここで■２は第５図で示した様な正方形の一辺２ａに対
応する幅のスリットによる回折パターンの強度分布を表
わす関数である。仮りにウエフアー上のｘ■，ｙ■座標
の原点（ｚ軸上）での光の強度を１．０、再現すべき上
記正方形のすべてのエッジでの光の強度を０．５とする
と １２（０，０）＝１．０と表現できる。

従つてマスク上に設けられた正方形の開口部のコーナー
をウエフアー上に再現する４点、即ち（ｘ■，ｙ■）＝
（±Ａ，±ａ）点における光量は番≦〜７′．ｊり′ｖ
−ニｖ となりコーナー部での落ちこみが他の部分に比べて大き
いことが分る。

第４図示装置において、フレネル回折によるウエフアー
上での等光量分布曲線を示したものが第７図に示してあ
る。この等光量分布曲線は蝿の目レンズの一素子である
凸レンズによつて出来たものであるが、蝿の目レンズに
はこの様な凸レンズが多数設けられている。従つて各凸
レンズ毎に第７図に示した様な等光量分布曲線を生じる
。第４図では凸レンズ４″の中心を光軸８（ｘ■＝０，
ｙ■＝Ｏ）上に設けたのでフレネル回折による光量の最
大値がウエフアー上の光軸８（ｘ■＝０，ｙ■＝０）上
に現われたが凸レンズ素子４′を二次光源面で例えばＸ
■軸上の正方向に位置をずらせは、ウエフアー上の光量
の最大を示す位置は同じくウエフアー上のＸ■軸上を負
方向にずれる。この場合等光量分布曲線は全体にウエフ
アー上のｘ■軸上を負方向に平行移動するのみで、その
形状は変化しない。実際のウエフアー上での光量分布は
第７図に示した様な等光量分布曲線の重畳である。故に
コーナーの再現性を良好にするにはウエフアー上での重
畳された光量分布が、再現すべき形状の端部において、
ほぼ等しい光量分布を有する様に二次光源の形状を考慮
すれば良い。まずフォトレジストに光が当つた所が溶解
するポジ型のフォトレジストについて考える。

フォトレジストは一般にガンマの高い感光材料であり近
似的にある光量以上あたつた部分のみが選択的にポジ型
の場合には溶解性に、ネガ型の場合には硬化されると考
えて良い。従つてレジスト像としてあられれるには、光
量分布のある等強度線に注目すれは良い。第一１の場合
として第８図ａに示す如くマスク上に設けられた方形状
の開口部分１１をフォトレジスト上で抜く場合、上述し
た様に方向性を持たない２次光源によるフレネル回折に
よる等光量分布曲線は１２で示した様になり、斜線で示
した部分１３がエッチングされ除去されるのでコーナー
が丸められる。

従つてこの場合は、パターン１１のＸＩ軸又はＹＩ軸の
方向に対して±４５ンの角度を持つ方向に対して選択的
に光量の増加を計つてやればよい。その為には二次光源
面上で、マスク上のパターンにおける光量の所望方向に
より多くの光量を持つ様に二次光源を変形すればよい。
例えば第８図ｂの１４に示した様に２次光源面上におい
て、２次光源がｘ■軸又はｙ■軸方向に対して±４５２
の角度の方向にその光源を広げて、ほぼ糸巻き状にして
やれば良い。同じくポジ型のフオトレシストの第２の場
合として第９図ａに示す様にマスク上に設けられた方形
状の部分１５が光を通過させない部分で、その方形状の
部分１５とフォトレジスト上に残す場合フレネル回折に
よる等光量分布曲線は１６の様になる。

斜線で示した部分１７は露光されエッチングされて除去
され、中心部分１８が残る。この場合フォトレジスト上
で残す部分１８がマスク上の方形部分１５と４５でずれ
てしまうことになる。従つてこの場合はパターン１５の
Ｘ■軸並びにＹＩ軸方向に光量を増加させる必要がある
。従つて二次光源の形状も第９図Ｂｌ９の如くｘ■軸並
びにｙ■軸方向にその光源を拡大してほぼ糸巻き状にす
れは良い。又光が当つた部分が残されるネガ型のフォト
レジストを用いた場合、はポジ型のフォトレジストを用
いた場合に比べてフォトレジスト上での抜きと残しの二
次光源の形状は逆となる。

即ち抜きの場合の２次光源の形状は第９図ｂの１９、残
しの場合は第８図ｂの１４の様になる。又２次光源とし
ては拡散板、蝿の目レンズレンチキラー板、プリズム等
の外に、実質的に２次光源の形状を自由に変化させるこ
とができるものなら何を用いても良い。

ノ 又２次光源の形状を変化させる具体的な手段としては例
えば２次光源に蝿の目レンズを用いる場合は、２次光源
の面内で蝿の目レンズを所望の形状に並べるか、又は蝿
の目レンズにより光源からのコリメートされた光束が結
像される位置、例えば第４図のＳ点に所望の形状が得ら
れる様なスリットを設ければ良い。

又拡散板を用いる場合は２次光源の面内で、所望の形状
の拡散板が入れ換え出来る様にしておくか、又は拡散板
面に密接して設けられた所望の形状が得られるスリット
を設けても良い。以上本発明の２次光源を用いたプロク
シミテイー方式の１．Ｃパターン焼付装置に於いては従
来のプロクシミテイー方式ではマスクとウエフアーの間
で生ずるフレネル回折によるための再現が困難であつた
マスク上の鋭いコーナーを有するパターンを、該パター
ンが有する方向性に着目し、２次光源の形状を適宜変化
させ、所望の方向に光量を増加させることにより、マス
クとウエフアーの間で生ずるフレネル回折を逆に有効に
利用して、鋭いコーナーの正確な再現が可能となつたも
のであり、簡易な方法で多大の効果を生ずるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のプロクシミテイ方式によりコーナーが丸
められる現象を示した図、第２図は従来のマスクパター
ンの一実施例、第３図は従来のプロクシミテイー方式の
一実施例を示す概略図、第４図、第５図、第６図、第７
図は本発明の詳細な説明するための図、第８図及び第９
図は本発明の一実施を示す図。 ４・・・・・・二次光源、６・・・・・・マスク、７・
・・・・・ウエフアー、８・・・・・・光軸、９・・・
・・・開口、１２，１６・・・・・・等光量分布曲線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体回路素子製造用マスクとウェハーを微小量離
   して配置し、光源からの光束によつてマスクを照明する
   ことによつてマスクをウェハーに焼付けるプロクシミテ
   イ方式の焼付装置において、前記光源はほぼ糸巻型の形
   状を持つ二次光源であることを特徴とする焼付装置。