JPS60257521A - パタン形成用露光装置 - Google Patents

パタン形成用露光装置

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JPS60257521A
JPS60257521A JP59113147A JP11314784A JPS60257521A JP S60257521 A JPS60257521 A JP S60257521A JP 59113147 A JP59113147 A JP 59113147A JP 11314784 A JP11314784 A JP 11314784A JP S60257521 A JPS60257521 A JP S60257521A
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JP
Japan
Prior art keywords
wafer
light
exposed
exposure
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP59113147A
Other languages
English (en)
Inventor
Toyoki Kitayama
北山 豊樹
Kazuo Hirata
一雄 平田
Yoshiharu Ozaki
尾崎 義治
Toshiyuki Horiuchi
敏行 堀内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPS60257521A publication Critical patent/JPS60257521A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、集積回路用の基板上にレジストパターンの潜
像を形成するバタン形成用露光装置に関するもので、特
に2強力な遠紫外光源であるエキシマレーザを用いるこ
とにより、高精度かつ高速度のバタン形成を可能とする
ことを図ったものである。
〔発明の背景〕
集積回路の製作に使用されるホトリソグラフィ技術にお
ける露光用光源のうち、最も多用されているものは紫外
線である。紫外線を用いた露光方式で実現できる実用的
最小バタン寸法は1.5uTn程度であるが、集積回路
の高密度化、大規模化にともない、今後より一層微細な
バタンか要求される。
紫外線露光での最小バタン寸法を制限している要因のひ
とつは紫外線の波長(350〜450nm)であるため
、更に微細なバタンを得るためには短波長化が望まれる
。そのため、遠紫外露光法と呼ばれる200〜300n
mの波長を利用する方式が開発されている。光源には重
水素ランプやHg−Xeランプが光源として用いられる
が2強度・が不十分なため。
1回の露光に数分以上を要し、大量にかつ高速度で集積
回路を生産できないという欠点があった。
ところで、紫外線を用いた露光方式には、コンタクト露
光方式、プロキシミティ露光方式、1対1投影露光方式
、縮小投影露光方式がある。このうち、2声以下のバタ
ンを有する集積回路の生産には縮小投影露光方式が適す
るが、その弱点は処理能力にある。例えば、超LSIと
呼ばれるような集積回路の生産に使用すると、4インチ
径ウェハでせいぜい40枚/時程度の処理能力しか達成
できない。処理能力を向上できない最大の原因はステッ
プアンドレピート方式とも呼ばれる。この方式のウェハ
移動方式にある。即ち、レチクルを固定し、ウェハを所
定位置に正確に静止させ、シャッタを開いて露光してか
らシャッタを閉じ2次にウェハを所定位置まで移動させ
静止後シャッタの開閉を行なうという動作を繰り返す方
式に原因がある。各動作に要する時間は使用条件によっ
て異なってくるが2本格的な超LSIといわれる256
にビットランダムアクセスMOSメモリの場合を想定す
れば、移動と静止に0.8〜1秒、露光即ちシャッタの
開から閉までが0.2秒と考えられ、移f aheth
+。−6,M7、ヵ。’J IPJ* ’it a h
 6゜3れは、正確に位置を制御しながら移動と静止を
繰り返すという、この方法に本質的な問題であり。
これを桁違いに高速化することは極めて困難である。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、従来技術での上記した問題を解決し、
微細パタンを高速に形成することができ。
これにより、集積回路の生産性を向上することを可能と
するバタン形成用露光装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の特徴は、上記目的を達成するために。
光源として少なくともエキシマレーザを備え、この光源
からの光をマスクを通過させた後被露光基板に照射させ
る光束を形成する光学系と、上記光束と上記被露光基板
との相対的位置関係を連続的に変化させる手段と、上記
相対的位置関係が予め設定された位置関係に達した時点
で上記光源を発光させる制御系とを備えた構成とするこ
とにある。
1゛ 〔発明の実施例〕 以下8図面により本発明の詳細な説明する。
第1′図は本発明による屈折光学系縮小投影方式の露光
装置の構成図である。1はエキシマレーザを発生する光
源、2はレーザ光束の成形と露光量制御の機能をもつ光
学系、3はレチクル、4はレチクルを通過してきた光束
を収束、結像させる光学系、5はレーザ光束、6はノボ
ラック系ポジ形ホトレジスト膜、7はウェハ、8はウェ
ハ7を保持し移動させるステージである。エキシマレー
ザはKrFガスを用い発振波長は249’nm、パルス
出力は700mJ、パルス巾15nsecである。ホト
レジスト膜6の感度は約50mJ/cJである。光学系
2および4により、レーザ光束5はホトレジスト膜6上
では10mm角に収束され、1回のパルスでレジストを
感光させるに十分な強度をもつ。
第2図は、第1図の露光装置における露光動作を詳しく
説明するための図であり、5はレーザ光。
束、6はホトレジスト、7はウェハ、9及び10は既に
露光されたチップ、11は露光中のチップ、12及び1
3は露光予定のチップの位置である。ウェハ7はステー
ジ上に保持されたまま、第2図の状態ではX方向に10
0mm / secの速さで連続移動している。チップ
9及び10を露光し、ウェハ7と光束5の位置関係が第
2図の如くなった時に1図示されていない位置検出信号
処理部からのトリガによって、エキシマレーザを発光さ
せ、ホトレジスト膜6を感光させる。この場合1位置検
出信号処理部の内部およびそのトリガを受けて発光する
までの時間遅れを予め見込んで信号処理を行なえる構成
としである。さて、エキシマレーザのパルス巾は15n
secであり、この間ホトレジスト膜6を支持するウェ
ハ7は100mn/secで移動している。従って。
パルス光が出ている時間にウェハが移動する距離は僅か
0 、0015 AMであり、集積回路に使用されるバ
タン幅に比較すると無視できる大きさである。チップ1
1の露光の後、引き続きチップ12.13を順次露光す
る。以上の例では、ウェハをX方向に連続移動させたが
、Y方向との移動を組み合わせることによりウェハ全面
にチップパタンを露光することができる。第3図はウェ
ハの移動経路の例を表わしている。この図のように移動
させた場合、4インチ径つェハ全面に10+nm角チッ
プを露光するのに要する時間は約6秒である。ウェハの
装着、脱着の時間を考慮に入れても1本露光装置の処理
量は数100枚/時を達成できる。
ところで、上記実施例によれば、ウェハとレチクルの相
対的移動速度Vは次式で表わされる。
v (n+n+/5ec) = d (mm) X f
 (Hz)ここにdは繰返し露光距離ピッチ、fはエキ
シマレーザの発振周波数である。本実施例のエキシマレ
ーザの最大発振周波数は15〇七であるから。
d =10mnとすると相対移動速度の最大値はv =
 1500mm/ seeとなる。この場合でも、 1
5nsecの1パルス中でのウェハの移動距離は0.0
225IMlと僅小であり、かつ4インチウェハ全面露
光に要する時間は0.4秒となり、従来例の200倍以
上の処理能方向上が可能となる。
第4図は」二記実施例における光学系2および5の説明
図である。14はレーザ光束、15はレーザ光強度調節
用フィルタ、16はレーザ光束拡大用レンズ、17は拡
大された光束を平行光にするためのレンズ、18はレチ
クル、19はレチクルを通して来た光束をウェハ20面
上に収束、結像させるレンズである。本実施例は光学系
の基本要素を図示しており、これ以外の変形は公知の技
術をもって数多く考えられる。
第5図には別の実施例を示す。本実施例はプロキシミテ
ィ露光法を例示している。ウェハ24上に形成したホト
レジスト膜23上に、マスク22を通過した光束21を
照射して露光する。マスク2zとホトレジスト膜23の
間隔は数〜数10庫であり、レーザ光束21とウェハ2
4およびホトレジスト膜23との相対的位置関係を連続
的に変化させつつパルス光により露光する。マスク22
のパタンは等倍でホトレジスト膜23上に転写される。
前述の実施例同様。
高速露光を実現できる。
第6図には反射光学系を用いた縮小投影露光装置の実施
例を示す。28はエキシマレーザとレーザ光束を拡大成
形する機能と光量調節機能をもつ光源光学系、29はレ
ーザ光束、30はレチクル、31は反射光学縮小系、3
2はホトレジスト膜をその表面に形成したウェハ、33
は反射縮小されたレーザ光束である。ウェハ32はレー
ザ光束33に対して連続移動しており、相互の位置関係
が所定の位置関係になった時にエキシマレーザをパルス
的に発光させ、レチクル30の縮小像をウェハ32表面
に結像させる。
第7図は第6図中の反射光学系31を説明する図である
。34および35は反射鏡である。平行なレーザ光束2
9に成形されたエキシマレーザの光束はレチクル30を
通過後2反射鏡34および35により縮小されウェハ3
2表面に結像する。
第6図および第7図の実施例においても、第1〜5図の
実施例同様、従来例に比べ極めて高速に。
かつ高精度のパタンを形成できる。
以上の実施例では、KrFエキシマレーザを用いたが、
XeCJ XeF、ArF、F2.KrCQなどのエキ
シマレーザを用いることもできる。また。
エキシマレーザ単独ではなくエキシマレーザにラマンシ
フタを組み合わせたものを光源とすることもできる。ま
た、エキシマレーザによって励起される色素レーザを光
源とすることもできる。さらに、感光性樹脂としては上
記実施例に限定されることなく、広く公知の材料を用い
ることができる。
また、被露光基板としてはウェハだけでなく、ホトマス
ク基板等を広く使用できる。その他、光学系としては上
記実施例に限らず、公知のレンズ。
反射鏡、フィルタ等を使用して差し支えない。
また2本実施例では、被露光基板と光束との相対的位置
関係を連続的に変化させるために、被露光基板を移動せ
しめたが、光束の方を移動させても良く、また光束と被
露光基板の両者を移動させても良い。
〔発明の効果〕
以上説明したように2本発明によれば9強力な遠紫外光
源であるエキシマレーザを用い、ウェハ等の被露光基板
とマスクもしくはレチクルを通過した光束とを相対的に
連続移動させつつ、短時間パルス光で露光を行なう構成
であるため、極めて高速に微細パタンを形成でき、集積
回路基板の生産性を大幅に向上できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例装置の構成図、第2図はその動作
説明用の露光順序の説明図、第3図は第1図におけるウ
ェハ移動の説明図、第4図は第1図中の屈折光学系を示
す図、第5図は本発明の他の実施例の構成図、第6図は
本発明のさらに他の実施例の構成図、第7図は第6図中
の一部詳細説明図である。 〈符号の説明〉 1・・・エキシマレーザ光源 2.4・・・光学系 3,18.30・・・レチクル5
 、14.21..29.33・・・レーザ光束6.2
3・・・ホトレジスト膜 7、20..24.32・・・ウェハ 8・・・ステージ 9〜13・・・チップ15・・・フ
ィルタ 16.17.19・・・レンズf 22’・・
・マスク 34.35・・・反射鏡28・・・光源光学
系 31・・・反射光学縮小系特許出願人 日本電信電
話公社 il 図 °コミ用7 t3図 1’4図 1’5図 牙6図 0 !7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 基板上にレジストパターンの潜像を形成するのに用いる
    露光装置において、光源として少なくともエキシマレー
    ザを備え、この光源からの光をマスクを通過させた後被
    露光基板に照射させる光束を形成する光学系と、上記光
    束と上記被露光基板との相対的位置関係を連続的に変化
    させる手段と。 上記相対的位置関係が予め設定された位置関係に達した
    時点で上記光源を発光させる制御系とを備えたことを特
    徴とするバタン形成用露光装置。
JP59113147A 1984-06-04 1984-06-04 パタン形成用露光装置 Pending JPS60257521A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61502507A (ja) * 1984-06-21 1986-10-30 アメリカン テレフオン アンド テレグラフ カムパニ− ディ−プ紫外線リソグラフィ−
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