JPH0555108A - ミラー式等倍投影露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、凹面鏡の径を大きくしなくてもレー
ザビームの形状を大きくできて露光処理を短縮しようと
するものである。 【構成】凹面鏡と凸面鏡とを組み合わせ、マスクからの
マスク像をこれら凹面鏡及び凸面鏡で反射させて被露光
体に照射するミラー式等倍投影露光装置において、凹面
鏡及び凸面鏡で反射して被露光体に照射されるマスク像
の光路に、マスクの任意の点から被露光体上の対応する
点まで進んだときの光の波面を均等化する収差補正光学
系、例えば反射型ホログラム(20)、透過型のホログラム
(30)を配置したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハや液晶パ
ネルなどの露光に用いられるミラー式等倍投影露光装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５はミラー式等倍投影露光装置の外観
図であり、図６は同装置の光学系の構成図である。この
装置は凹面鏡１と凸面鏡２とを同一光軸で組み合わせ、
かつスキャニングステージ３にマスク４、各ミラー５、
６及び半導体ウエハ７を載置している。このスキャニン
グステージ３は凹面鏡１及び凸面鏡２との光軸方向と同
一の矢印（イ）方向に移動自在となっている。

【０００３】かかる構成において、円弧状に形成された
レーザビーム８がマスク４に照射される。このマスク４
を透過したレーザ、つまりマスク像は一方のミラー５で
反射し、次に凹面鏡１と凸面鏡２との間で反射して他方
のミラー６に伝播し、このミラー６で反射して半導体ウ
エハ７上に結像する。この半導体ウエハ７上に結像する
マスク像はマスク４と等倍となっている。そして、この
状態にスキャニングステージ３が矢印（イ）方向に移動
することによってレーザビーム８がマスク４全体に対し
てスキャンされ、これによりマスク像全体が半導体ウエ
ハ７上に転写される。

【０００４】ところで、露光領域を拡大するためにレー
ザビーム８の形状を大きくすることが行われるが、この
レーザビーム８を大きくすると、これに伴って凹面鏡１
の径を大きくする必要がある。すなわち、凹面鏡１には
図７に示すように各種収差が少なく等倍のマスク像が得
られる領域９が存在し、この領域９でマスク像を反射さ
せて高精度の転写を行っている。従って、レーザビーム
８の円弧形状を大きくすれば、当然凹面鏡１自体の径が
大きくなる。又、同一径の凹面鏡１を使用してレーザビ
ーム８の円弧形状を大きくすれば、点線１０で示す円弧
状パターンのように収差の大きい領域でマスク像を反射
することになり、高精度のマスク像の転写はできない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のようにレーザビ
ーム８を大きくすると、凹面鏡１の径を大きくする必要
があり、又、同一径の凹面鏡１を使用してレーザビーム
８の円弧形状を大きくすれば、収差の大きい領域でマス
ク像を反射して高精度のマスク像の転写はできない。

【０００６】そこで本発明は、凹面鏡の径を大きくしな
くてもレーザビームの形状を大きくできて露光処理を短
縮できるミラー式等倍投影露光装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、凹面鏡と凸面
鏡とを組み合わせ、マスクからのマスク像をこれら凹面
鏡及び凸面鏡で反射させて被露光体に照射するミラー式
等倍投影露光装置において、凹面鏡及び凸面鏡で反射し
て被露光体に照射されるマスク像の光路に、マスクの任
意の点から被露光体上の対応する点まで進んだときの光
の波面を均等化する収差補正光学系を配置して上記目的
を達成しようとするミラー式等倍投影露光装置である。

【０００８】

【作用】このような手段を備えたことにより、マスクか
らのマスク像は凹面鏡及び凸面鏡で反射させて被露光体
に照射するときに、凹面鏡及び凸面鏡で反射して被露光
体に照射されるマスク像の光路に配置された収差補正光
学系によって、マスクの任意の点から被露光体上の対応
する点まで光が進んだときの光の波面が均等化され、こ
の均等化により凹面鏡の収差が補正される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。なお、図５及び図６と同一部分には
同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

【００１０】図１はミラー式等倍投影露光装置の構成図
である。マスク像は、上記の如くミラー５で反射し、次
に凹面鏡１と凸面鏡２との間で反射して半導体ウエハ７
に伝播されるが、この伝播光路上における凹面鏡１と半
導体ウエハ７との間には、収差補正光学系としての反射
型ホログラム２０が配置されている。

【００１１】この反射型ホログラム２０はマスク４の任
意の点から放射された各光路の光線が集光される半導体
ウエハ７上の対応する点までの各到達距離を均等化して
凹面鏡１の収差を補正する機能を有している。又、この
反射型ホログラム２０は凹面鏡１からのマスク像を受光
してその＋１次回折光を半導体ウエハ７に伝播するよう
に半導体ウエハ７の方向に対して角度θ（＝45°＋α）
に傾けて配置されている。ところで、この反射型ホログ
ラム２０には溝状曲線のパターンが形成されているが、
このパターンは次の手順に従って作成される。

【００１２】先ず、マスク４の任意の点から各方向に放
射された光線が半導体ウエハ７上の対応する点に到達す
るまでの距離が求められる。ここで、凹面鏡１に収差が
なければ、マスク４の任意の点から各方向に放射された
光線が半導体ウエハ７上の対応する点に到達するまでの
距離は等しくなる。

【００１３】又、半導体ウエハ７上の対応する点付近で
はこれら光線を波として考えたときの波面は球面とな
る。従って、次に上記到達距離から波面の球面からのず
れ、つまり収差が求められる。

【００１４】一方、ホログラムのパターン形状が等間隔
で直線状であれば、その＋１次回折光はホログラムに入
射した光の波面に対してほとんど変化を与えないが、パ
ターン形状が線間隔の異なる曲線群であれば、図２に示
すように＋１次回折光はホログラム２１に入射した光の
波面に対して変化を与える。

【００１５】しかるに、円弧状のレーザビーム２２が照
射されたマスク４上のいずれかの点から放射される光線
の波面が半導体ウエハ７に到達するとき、この波面が球
面に形成されるように反射型ホログラム２０のパターン
が求められる。

【００１６】図３はかかる反射型ホログラム２０のパタ
ーン形状を示しており、中央部ではほぼ等間隔の直線状
のパターン２３に形成され、両端部では曲線状のパター
ン２４、２５に形成されている。つまり、円弧状のレー
ザビーム２２は図７の点線１０に示す大きさのパターン
形状であって、収差のない領域９に対するのがパターン
２３であり、収差の生じる領域に対するのがパターン２
４、２５となる。

【００１７】又、反射型ホログラム２０と半導体ウエハ
７との間には遮光板２６が配置され、この遮光板２６に
より反射型ホログラム２０で生じた＋１次回折光のみを
半導体ウエハ７に伝播するようにしている。次に上記の
如く構成された装置の作用について説明する。

【００１８】円弧状に形成されたレーザビーム８がマス
ク４に照射される。このマスク４を透過したレーザ、つ
まりマスク像はミラー５で反射し、次に凹面鏡１と凸面
鏡２との間で反射して反射型ホログラム２０に伝播す
る。

【００１９】この反射型ホログラム２０にマスク像が入
射すると、その形成されたパターンに従って＋１次回折
光が生じる。この＋１次回折光は、収差の生じない領域
９で反射したマスク像に対しては変化を与えず、この領
域９以外の領域で反射したマスク像に対しては凹面鏡１
の収差を補正するように変化を与える。この変化は上記
の如くマスク４の任意の点から放射された全ての光線が
集光される半導体ウエハ７上の対応する点まで進んだと
きの光の波面を均等化するようにである。この反射型ホ
ログラム２０で生じた＋１次回折光は遮光板２６を通っ
て半導体ウエハ７に照射され、この半導体ウエハ７上で
マスク像が等倍で結像される。

【００２０】そして、この状態にスキャニングステージ
３が矢印（イ）方向に移動することによってレーザビー
ム８がマスク４全体に対してスキャンされ、これにより
マスク像全体が半導体ウエハ７上に転写される。

【００２１】このように上記一実施例においては、マス
ク４からのマスク像を凹面鏡２及び凸面鏡２で反射させ
て半導体ウエハ７に照射するときに、凹面鏡１及び凸面
鏡２で反射して半導体ウエハ４に照射されるマスク像の
光路に配置された反射型ホログラム２０によって、マス
ク４の任意の点から半導体ウエハ７上の対応する点まで
進んだ光の波面を均等化するようにしたので、凹面鏡１
で生じる収差を補正できて収差のないマスク像を半導体
ウエハ７上に結像でき、これにより図７に示す円弧状の
パターン１０のように凹面鏡１における収差の生じる領
域までマスク像の反射領域を広げることができる。これ
により、同一の凹面鏡１の径であっても円弧状パターン
の大きいレーザビーム２２を使用でき、直径の大きな半
導体ウエハ７を露光できる。そして、大きい径の凹面鏡
１を使用せずに経済的となる。

【００２２】なお、本発明は上記一実施例に限定される
ものでなくその要旨を変更しない範囲で変形してもよ
い。例えば、収差補正光学系としては図４に示すように
透過型ホログラム３０を用いてもよい。この透過型ホロ
グラム３０はマスク４とミラー５との間に配置され、マ
スク像の照射により生じる＋１次光をミラー５に送るよ
うにしている。又、この透過型ホログラム３０の作成手
順は、上記同様にマスク４の任意の点から各方向に放射
された光線が半導体ウエハ７上の対応する点に到達する
までの距離が求められ、次にこれら到達距離から波面の
球面からのずれ、つまり収差が求められ、次に円弧状の
レーザビーム２２が照射されたマスク４上のいずれかの
点から放射される光線の波面が半導体ウエハ７に到達す
るとき、この波面が球面に形成されるようにパターンが
求められる。

【００２３】又、反射型及び透過型の各ホログラム２
０、３０は配置する位置としてはマスク４とミラー５と
の間、凹面鏡１と半導体ウエハ７との間が最適である。
さらに、反射型及び透過型の各ホログラム２０、３０に
生じる−１次回折光を半導体ウエハ７に照射してもよ
い。

【００２４】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、凹
面鏡の径を大きくしなくてもレーザビームの形状を大き
くできて露光処理を短縮できるミラー式等倍投影露光装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるミラー式等倍投影露光装置の一
実施例を示す構成図。

【図２】同装置における反射型ホログラムのパターン形
状を示す図。

【図３】同反射型ホログラムの作用を説明するための
図。

【図４】同装置の変形例を示す構成図。

【図５】従来装置の外観図。

【図６】従来装置の構成図。

【図７】従来装置における凹面鏡の収差を説明するため
の図。

【符号の説明】

１…凹面鏡、２…凸面鏡、４…マスク、５…ミラー、７
…半導体ウエハ、２０…反射型ホログラム、２６…遮光
板、３０…透過型ホログラム。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 凹面鏡と凸面鏡とを組み合わせ、マスク
   からのマスク像をこれら凹面鏡及び凸面鏡で反射させて
   被露光体に照射するミラー式等倍投影露光装置におい
   て、前記凹面鏡及び前記凸面鏡で反射して前記被露光体
   に照射される前記マスク像の光路に、前記マスクの任意
   の点から前記被露光体上の対応する点まで進んだときの
   光の波面を均等化する収差補正光学系を配置したことを
   特徴とするミラー式等倍投影露光装置。
2. 【請求項２】 収差補正光学系は、反射型のホログラム
   により形成された請求項(1) 記載のミラー式等倍投影露
   光装置。
3. 【請求項３】 収差補正光学系は、透過型のホログラム
   により形成された請求項(1) 記載のミラー式等倍投影露
   光装置。