JP4572111B2 - Projection exposure equipment - Google Patents
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Description
本発明は、投影露光装置に関する。さらに詳しくは、投影レンズのNA(開口数)を大きくし、解像度を高め、より微細なパターンを転写できる投影露光装置に関する。 The present invention relates to a projection exposure apparatus. More specifically, the present invention relates to a projection exposure apparatus that can increase the NA (numerical aperture) of a projection lens, increase the resolution, and transfer a finer pattern.
設計寸法の縮小、加工パターンの微細化に伴い縮小投影露光法によるフォトリソグラフィ技術は解像度の限界に近づいている。この解像限界を向上する方法として、投影レンズのNA(開口数)を大きくするために、投影レンズとウエハを空気の屈折率より大きい媒体として、例えば純水などの液体で覆う液浸法、あるいは、媒体として気体を用いるものが知られている。 As the design dimension is reduced and the processing pattern is miniaturized, the photolithography technique based on the reduced projection exposure method is approaching the limit of resolution. As a method for improving the resolution limit, in order to increase the NA (numerical aperture) of the projection lens, an immersion method in which the projection lens and the wafer are covered with a liquid such as pure water as a medium larger than the refractive index of air, Or what uses gas as a medium is known.
例えば、特許文献1は、媒体として、適切な屈折率をもつ液体、気体を媒体として用いて、屈折率を調整することのできる投影露光装置を記載している。特許文献1の投影露光装置を図2に示す。この装置では、光源21から出た露光光は、第1反射鏡23、インテグレータ24及び第2の反射鏡25を経て、集光レンズ26に照射される。この集光された露光光は、ホトマスク27、投影レンズ28を経て、ウエハ29に露光光として照射される。ここでホトマスク27からウエハ支持部30までを単一又は複数の媒体31で密閉した密閉系32により密閉する。図2は集光レンズ26からウエは支持部30までを密閉系32で密閉する例を示している。密閉系32には、例えば水とクロロホルムの混合により、最適な屈折率に調整した媒体が満たされる。
図2に示した装置を用いて、更に加工パターンを微細化し、そのサイズを露光波長程度にしようとすると、投影レンズのNA(開口数)をより大きくしなければならない。図3の装置で、投影レンズのNA(開口数)を大きくするためには、投影レンズとウエハを覆う媒体として、空気の屈折率=1よりも大きい屈折率の媒体が必要となる。投影レンズとウエハを覆う媒体として純水などの液体が用いられる液浸法、あるいは、媒体として気体が用いられるが、適したものにするためには、複数の媒体を混合する必要もあり、媒体の屈折率に依存するため制御が難しい。 When the processing pattern is further miniaturized using the apparatus shown in FIG. 2 and the size thereof is set to about the exposure wavelength, the NA (numerical aperture) of the projection lens must be increased. In order to increase the NA (numerical aperture) of the projection lens in the apparatus of FIG. 3, a medium having a refractive index greater than air refractive index = 1 is required as a medium covering the projection lens and the wafer. An immersion method in which a liquid such as pure water is used as a medium covering the projection lens and the wafer, or a gas is used as the medium. However, in order to make the medium suitable, it is necessary to mix a plurality of media. Because it depends on the refractive index, it is difficult to control.
本発明では、投影レンズの表面に屈折率の異なる材料をコーティングし、最適な媒体を用いることにより、制御性を向上させ、NA(開口数)を大きくし、解像力向上により微細なレジストパターンを形成するものである。 In the present invention, the surface of the projection lens is coated with a material having a different refractive index, and an optimum medium is used to improve controllability, increase the NA (numerical aperture), and form a fine resist pattern by improving resolution. To do.
本発明の投影露光装置は、g線(456nm)、i線(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)、F2(156nm)、Ar2、Kr2エキシマレーザーのいずれかの露光用光源と、光源からの露光用の光を集光する集光系と、この集光系からの入射光をウエハ上に結像するホトマスクと、このホトマスクからの透過光をウエハ上に投影する投影光学系と、ウエハを支持する支持部と、投影レンズの少なくとも下面を含む投影光学系からウエハ支持部までを単体、あるいは、2成分以上からなる媒体が満たされた系と、 前記投影レンズの表面に、投影レンズのNA(開口数)を大きくするためにコーティングした前記投影レンズよりも屈折率の大きい材料と備えることを特徴とする。 The projection exposure apparatus of the present invention includes an exposure light source of any one of g-line (456 nm), i-line (365 nm), KrF (248 nm), ArF (193 nm), F2 (156 nm), Ar2, and Kr2 excimer laser, and a light source A condensing system for condensing the exposure light from the photomask, a photomask for imaging the incident light from the condensing system on the wafer, and a projection optical system for projecting the transmitted light from the photomask onto the wafer, a support for supporting a wafer, at least alone from the projection optical system to the wafer support unit including a bottom surface or a medium consisting of two or more components is met the system, the surface of the projection lens of the projection lens, the projection lens And a material having a refractive index larger than that of the projection lens coated to increase the NA (numerical aperture) of the projection lens .
この時に投影レンズの表面にコーティングされる材料は、望ましくは屈折率が1.5から3.0である。好ましくは、水晶、サファイア、ダイヤモンド、または電気石である。 The material coated on the surface of the projection lens at this time preferably has a refractive index of 1.5 to 3.0. Crystal, sapphire, diamond, or tourmaline is preferable.
本発明の投影露光装置は、投影レンズの表面に投影レンジのNA(開口数)を大きくするために投影レンズの屈折率の異なる材料をコーティングすることにより、投影露光レンズのNA(開口数)を、約1.43から1.54に大きくすることができ、解像力を7%向上することができる。この効果は露光波長の短波長化に相当し、更に微細なレジストパターンの形成が可能である。 The projection exposure apparatus of the present invention coats the projection lens with a NA (numerical aperture) of the projection exposure lens by coating the surface of the projection lens with a material having a different refractive index of the projection lens in order to increase the NA (numerical aperture) of the projection range. About 1.43 to 1.54, and the resolution can be improved by 7%. This effect corresponds to shortening of the exposure wavelength, and a finer resist pattern can be formed.
次に本発明の実施例の形態について説明する。
本発明の投影露光装置の一例として、図1に示した装置について説明する。この装置では、光源1を出た光は、第1反射鏡2、インテグレータ3及び第2反射鏡4を経て、光源からの露光用の光を集光する集光レンズ5に照射される。光源1として使用できる露光光には、g線(456nm4)、i線(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)、F2(156nm)、Ar2、Kr2エキシマレーザー、電子ビームなどがあり、どれかを選択して使用する。集光系及び投影光学系に使用できるレンズとしては、公知のものが用いられ、例えば数種の光学ガラスからなる複数枚のレンズで構成されたものを用いることができる。
Next, embodiments of the present invention will be described.
The apparatus shown in FIG. 1 will be described as an example of the projection exposure apparatus of the present invention. In this apparatus, the light emitted from the
集光レンズ5に照射された光は、ホトマスク6に照射され、ホトマスク6からの透過光をウエハ7上に投影させるための投影光学系8の投影レンズ9を経て、ウエハ7に照射することによって露光される。ホトマスク6としては遮光パターンのみを用い、マスク基板にはガラス基板を使用する。或いは位相シフターを用いた位相シフトマスクを使用することができる。位相シフトマスクとして、シフタ遮光型、エッジ遮光型、エッジ強調型マスクが使用できる。位相シフトマスクに使用できる材料は特に限定はなく、ガラス、SOG、SiO2等が使用でき、遮光マスクにはCr、CrO、MoSi等が使用できる。
The light irradiated on the
本発明では投影レンズ9を含み、投影レンズ系8からウエハ支持部10までを媒体11を封入した密閉系12により密閉する。密閉系12は投影レンズ系8のなるべく投影レンズ9に近い個所からウエハ支持部10までを密閉する構造とすることにより、密閉系12を小さくすることができる。密閉系12は内部に媒体11の吸入のために吸入系13、排出のために排出系14が設置されており、吸入系13から入った媒体11は、排出系14に向かって流れる(図中、矢印は媒体の流れを示す)。媒体11の流れは逆でもよく、その場合、排出系14を吸入側とし、吸入系13を排出側とする。
密閉系12に封入される媒体11としては、投影レンズからの光の入射角をどこまで使用するかによるため、特に規定されないが、屈折率が1.5以上の媒体を使用することが望ましい。例えば、桂皮油、キノリン、 フェノール、 ベンジルアルコール、 テトラリン、ジヨードメタン、また、ヨウ化メチレンや砒素化合物が主成分の液体などの大きい屈折率の媒体のどれかを選択して使用する。本発明はこれら媒体を単独で用いるが、混合が可能で、屈折率が1.5以上に大きくできるのであれば、複数を混合して用いてもよい。例えば、ヨウ化メチレンが主成分の液体と砒素化合物が主成分の液体の成分を調整することにより、屈折率が1.7より大きい媒体が得られる。
In the present invention, the
The medium 11 enclosed in the closed
本発明の実施例では、投影レンズ9としてはCaF2を用い、投影レンズ9の表面に密閉系内の媒体11よりも屈折率nが大きく、かつ投影レンズ9と屈折率が異なる屈折材料9aでコーティングする。屈折材料9aは、例えば真空チャンバー内で、水晶をターゲットとして、アルゴンイオンを照射してスパッタリングすることにより、投影レンズ9の表面に水晶のスパッタリング膜を堆積して形成することができる。水晶のスパッタリング膜は、厚さ0.1〜1.0μmコーティングする。また蒸着法により投影レンズ上に堆積して屈折材料9aを形成してもよい。
このコーティングされる屈折材料9aについては、屈折率nの好適な範囲は1.5〜3.0であり、媒体11により自由に変えられることが望ましい。屈折率材料9aは、水晶以外にも、使用する光源の波長領域に強い吸収のある材料以外であれば可能で、屈折率nが1.5よりも大きい材料としてサファイア、ダイヤモンド、または電気石のスパッタリング膜または蒸着膜を使用することができる。本発明は密閉系の媒体の屈折率に対応して、投影レンズ上の屈折材料を変えることにより、NA(開口数)を制御することができる。
In the embodiment of the present invention, CaF2 is used as the
As for the
本発明の実施例では、投影レンズ9としてCaF2を用い、その屈折率が1.5であり、密閉系12の媒体11として、屈折率が1.5以上の媒体、例えば、桂皮油を用い、投影レンズ8にコーティングする材料9aとして、水晶(屈折率1.54)を用いた。
これらの手段を用いることにより、本実施例ではNA(開口数)を、約1.43から1.54と大きくすることが可能になる。開口数NAは、NA=n・sinθ(nは屈折率、θは最大入射角)で表され、理論的にθは90°未満で、sin(90°)=1とすると、NAは、屈折率nの大きさで何倍になるか見積もることが可能で、特許文献1の実屈折率nは1.43であるのに対して、本発明の上記実施例では水晶の屈折率が1.54であるので、1.54/1.43=1.0769倍になる。
その結果としてレジストの解像力を7%向上することができる。
In the embodiment of the present invention, CaF2 is used as the
By using these means, in this embodiment, the NA (numerical aperture) can be increased from about 1.43 to 1.54. The numerical aperture NA is expressed by NA = n · sin θ (where n is a refractive index and θ is a maximum incident angle). Theoretically, θ is less than 90 °, and sin (90 °) = 1. It is possible to estimate how many times the ratio n is, and the actual refractive index n in
As a result, the resolution of the resist can be improved by 7%.
本実施例では、縮小(×0.4、あるいは、×0.5)投影の場合であるが、半導体LSI製造に限らず、液晶などの製造工程の露光装置における等倍(×1)、拡大(×1.25)投影の場合にも適用可能である。ホトマスクとしては、通常用いられている遮光パターンのみのマスクもしくは位相シフターを用いた位相シフトマスクが挙げられる。使用されるレジスト材料は従来のレジストと同様のものを利用できることが望ましい。 In this embodiment, the reduction (× 0.4 or × 0.5) projection is used. However, the present invention is not limited to the production of semiconductor LSIs, and is the same size (× 1) and enlargement in an exposure apparatus for manufacturing processes such as liquid crystal. The present invention can also be applied to the case of (× 1.25) projection. Examples of the photomask include a mask having only a light shielding pattern, or a phase shift mask using a phase shifter. It is desirable that the resist material used can be the same as the conventional resist.
1 光源
5 集光レンズ
6 マスク
7 ウエハ
8 投影レンズ系
9 投影レンズ
9a 屈折材料
10 ウエハ支持台
11 媒体
12 密閉系
DESCRIPTION OF
Claims (3)
光源からの露光用の光を集光する集光系と、
この集光系からの入射光をウエハ上に結像するホトマスクと、
このホトマスクからの透過光をウエハ上に投影する投影光学系と、
ウエハを支持する支持部と、投影レンズを含む投影光学系からウエハ支持部までを単体、あるいは、2成分以上からなる媒体が満たされた系と、
前記投影レンズの表面に、投影レンズのNA(開口数)を大きくするためにコーティングした前記投影レンズよりも屈折率の大きい材料と
備えることを特徴とする投影露光装置。 a light source for exposure of any of g-line (456 nm), i-line (365 nm), KrF (248 nm), ArF (193 nm), F2 (156 nm), Ar2, Kr2 excimer laser;
A light condensing system for condensing light for exposure from a light source;
A photomask for imaging the incident light from this condensing system on the wafer;
A projection optical system that projects the transmitted light from the photomask onto the wafer;
A support unit for supporting the wafer, a system from the projection optical system including the projection lens to the wafer support unit, or a system filled with a medium composed of two or more components ;
On the surface of the projection lens, a projection exposure apparatus, characterized in that it comprises <br/> a material with a high refractive index than coated the projection lens in order to increase the NA of the projection lens (numerical aperture).
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