JPH05326367A - 露光方法、露光装置およびそれに用いるフォトマスク - Google Patents

露光方法、露光装置およびそれに用いるフォトマスク

Info

Publication number
JPH05326367A
JPH05326367A JP4128983A JP12898392A JPH05326367A JP H05326367 A JPH05326367 A JP H05326367A JP 4128983 A JP4128983 A JP 4128983A JP 12898392 A JP12898392 A JP 12898392A JP H05326367 A JPH05326367 A JP H05326367A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photomask
reticle
sample
exposure
image plane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4128983A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihiko Okamoto
好彦 岡本
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP4128983A priority Critical patent/JPH05326367A/ja
Publication of JPH05326367A publication Critical patent/JPH05326367A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Projection-Type Copiers In General (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体集積回路装置の製造工程の一工程であ
る露光処理の際に生じる投影レンズの結像面の弯曲歪に
起因する焦点ぼけを抑制する。 【構成】 露光光源2から放射された光をレチクル12
および縮小投影レンズ13を介して半導体ウエハ3上の
フォトレジスト膜に照射することにより、レチクル12
上の所定パターンを半導体ウエハ3上のフォトレジスト
膜に転写する露光処理の際に、半導体ウエハ3の主面上
に投影されるレチクル12上の半導体集積回路パターン
の像の像面歪が補正されるようにレチクル12を歪ませ
た状態で露光する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、露光方法、露光装置お
よびそれに用いるフォトマスク技術に関し、特に、半導
体集積回路装置の製造工程で用いる露光方法、露光装置
およびフォトマスク(以下、マスクという)に適用して
有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路装置の露光工程で用いら
れる露光装置として、例えば縮小投影露光装置がある。
【0003】縮小投影露光装置は、発光部から放射され
た光をレチクルおよび縮小投影レンズを介して半導体ウ
エハに照射することにより、レチクル上に形成されたパ
ターンを縮小投影レンズにより縮小して半導体ウエハに
転写する装置である。
【0004】縮小投影露光装置においては、一回の露光
処理で露光される領域の面積が小さいので、露光処理に
際して、半導体ウエハをステップ移動させながら個々の
領域を順次露光し、半導体ウエハ全面の露光処理を行っ
ている。
【0005】縮小投影露光装置で用いるレチクルは、例
えば平面四角形状の平坦な透明ガラス基板上に、クロム
(Cr)等からなる金属パターンが形成されてなる。こ
の金属パターンのある部分は遮光領域を形成し、金属パ
ターンのない部分は透光領域を形成している。ただし、
レチクル上のパターンは、実際の半導体集積回路装置の
素子や配線のパターン等よりも大きなパターンが形成さ
れている。
【0006】なお、半導体集積回路装置の露光技術につ
いては、例えば株式会社オーム社、昭和59年11月3
0日発行、「LSIハンドブック」P253〜P260
に記載があり、投影露光方法等について説明されてい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、投影露光装
置の投影レンズの結像面は、平面にならず弯曲状に変形
していることが知られている。この弯曲は、像面弯曲歪
と呼ばれている。
【0008】ところが、パターンの転写される半導体ウ
エハは、その上面がほぼ平坦となるように保持されてい
るので、その像面弯曲歪に起因して、露光領域の一部、
特に周辺で焦点がぼけてしまい、転写精度が低下する問
題があった。
【0009】この問題は、特に、半導体集積回路装置の
素子や配線等の微細化に伴う投影露光装置の解像度の向
上に伴って顕著となる。これは、高解像度を得るために
は、通常、開口数(Numerical Aperture 以下、NAと
略す)の高い投影レンズを用いるが、NAを上げると像
面弯曲歪が大きくなる上、焦点深度が大幅に浅くなり、
像面弯曲歪をカバーできる範囲が狭くなるからである。
【0010】このような問題を回避するため従来は、例
えば縮小投影露光装置内に、露光領域の周辺で焦点がぼ
けないように、すなわち、投影レンズを経由する光の光
路長が露光領域の中央と周辺とで等しくなるように、複
数枚のレンズを重ねて配置したり、投影レンズ自体の材
料や形状等を設定したりしていたが、それぞれ投影光学
系の機構が複雑になる、投影レンズの制約が増える等の
問題があった。
【0011】本発明は上記課題に着目してなされたもの
であり、その目的は、像面弯曲歪に起因する焦点ぼけを
抑制することのできる技術を提供することにある。
【0012】本発明の他の目的は、露光装置の投影光学
系の機構を簡単化することのできる技術を提供すること
にある。
【0013】本発明の他の目的は、露光装置の投影レン
ズの制約を緩和することのできる技術を提供することに
ある。
【0014】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、明細書の記述および添付図面から明らかにな
るであろう。
【0015】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0016】すなわち、請求項1記載の発明は、フォト
マスクに照射した光の透過光を投影光学系を介して試料
に照射することにより、前記フォトマスク上に形成され
たパターンを前記試料に転写する際に、前記試料に投影
される前記パターンの像の像面歪が補正されるように、
前記フォトマスクを歪ませた状態で露光する露光方法と
するものである。
【0017】請求項2記載の発明は、発光部から放射さ
れた光をフォトマスクと投影光学系とを介して試料台上
に載置された試料に対して照射することにより、前記フ
ォトマスクに形成された所定パターンを前記試料に転写
する露光装置であって、前記試料に投影される前記所定
パターンの像の像面歪が補正されるように歪ませたフォ
トマスクをマスク保持台に設置した露光装置構造とする
ものである。
【0018】
【作用】上記した手段によれば、像面弯曲歪をフォトマ
スクの歪によって補正した状態で露光することにより、
像面弯曲歪に起因する露光領域周辺での焦点ぼけを抑制
することが可能となる。
【0019】
【実施例1】図1は本発明の一実施例である露光装置の
説明図、図2は図1の露光装置に用いるマスクの断面図
である。
【0020】本実施例1の露光装置は、図1に示すよう
に、半導体集積回路装置製造の露光工程で使用される縮
小投影露光装置1である。
【0021】縮小投影露光装置1の露光光源(発光部)
2と、半導体ウエハ(試料)3とを結ぶ光路上には、第
1平面鏡4、シャッタ5、集光レンズ6、アパーチャ
7、ショートカットフィルタ8、第2平面鏡9、マスク
ブラインド10、集光レンズ11、レチクル(フォトマ
スク)12および縮小投影レンズ(投影光学系)13が
配置されている。
【0022】露光光源2には、例えばi線(波長365
nm)等のような光を放射する高圧水銀ランプが使用され
ている。なお、露光光源2の周囲には、楕円面鏡14が
設置されている。また、縮小投影レンズ13には、例え
ば最大露光領域が20×20mm、NAが0.5の1/5
縮小投影レンズが使用されている。
【0023】半導体ウエハ3は、例えばシリコン(S
i)単結晶からなり、その主面を上に向けた状態で試料
台15上に載置されている。半導体ウエハ3の主面上に
は、既にフォトレジスト(図示せず)がスピン塗布法等
によって塗布されている。なお、試料台15は、下方か
ら順にY軸移動台15y、X軸移動台15x、Z軸移動
台15z、ウエハ吸着台15aが積み重ねられて構成さ
れている。
【0024】レチクル12は、半導体ウエハ3上に所定
の半導体集積回路パターンを形成するためのマスクであ
り、レチクル保持台(マスク保持台)16上に着脱自在
の状態で保持されている。レチクル12には、例えば実
寸の5倍の半導体集積回路パターンの原画が形成されて
いる。
【0025】ところで、本実施例1においては、レチク
ル12の中央を透過した光が縮小投影レンズ13を経由
して半導体ウエハ3に到達した場合の光路長と、レチク
ル12の周辺を透過した光が縮小投影レンズ13を経由
して半導体ウエハ3に到達した場合の光路長とがほぼ等
しくなるように、レチクル12が球面に沿うような状態
で弯曲状に形成されている。
【0026】したがって、本実施例1の縮小投影露光装
置1は、半導体ウエハ3に投影されるレチクル12上の
半導体集積回路パターンの像面がレチクル12の歪によ
ってほぼ平坦となるように補正された状態で露光処理す
ることが可能な構造になっている。ただし、露光領域内
の像面が焦点深度内に入っていれば、露光領域全面の像
面弯曲歪を完全に除去する必要はない。
【0027】レチクル12の断面図を図2に示す。レチ
クル12を構成するレチクル基板(フォトマスク基板)
12aは、例えば透明な合成石英ガラスからなり、その
主面上には、例えばCr等からなる金属パターン12b
が形成されている。なお、金属パターン12bのある部
分は、遮光領域を形成し、金属パターン12bのない部
分は、透光領域を形成している。
【0028】レチクル12の球面半径は、縮小投影レン
ズ13の特性等によって変わるので一概には言えない
が、例えば半径50m程度に設定されている。この球面
半径は、例えば通常の平板状のマスクを用いた場合の縮
小投影レンズ13の像面弯曲歪を測定した後、その測定
値に縮小投影レンズ13の縮小率の逆数を掛けた値で近
似される。
【0029】例えば本実施例1の縮小投影レンズ13の
場合、通常の平板状のマスクを用いたとすると、露光領
域周辺の像面弯曲歪は、0.4μm程度である。この場
合、試料面側の像面弯曲歪は、例えば半径250m程度
の球面で近似できる。したがって、マスク面側の像面弯
曲歪は、半径50m程度の球面で近似できる。
【0030】このようなレチクル12を製造するには、
例えば次のようにする。まず、透明な合成石英ガラス基
板等を用意し、これを球面に沿うような弯曲状に球面研
磨して、レチクル基板12aを形成する。
【0031】続いて、レチクル基板12aの凹側に、例
えばスパッタリング法等によってCr等からなる金属膜
(図示せず)を堆積した後、その金属膜上に、例えば電
子線用のレジスト膜(図示せず)を堆積する。
【0032】その後、そのレジスト膜に、例えば電子線
描画法を用いて半導体集積回路パターンを転写した後、
そのレジスト膜に転写されたパターンをマスクとして金
属膜をパターニングして金属パターン12bを形成し、
レチクル12を製造する。
【0033】金属パターン12bのパターン形成に際し
て、電子線描画方法を用いた理由は、電子線描画方法の
場合、焦点深度が深いので、本実施例1のレチクル基板
12aのように中央と周辺とで5μm程度の高低差があ
る基板に対しても高精度なパターン形成が可能だからで
ある。
【0034】次に、本実施例1の縮小投影露光装置1の
露光方法を説明する。まず、露光光源2から第1平面鏡
4に対して光を照射する。
【0035】第1平面鏡4では、露光光源2から入射し
た光の進路を入射方向に対してほぼ垂直な方向に変え
て、その光をシャッタ5、集光レンズ6、アパーチャ7
およびショートカットフィルタ8を介して第2平面鏡9
に照射する。
【0036】第2平面鏡9では、第1平面鏡4から入射
した光の進路を入射方向に対してほぼ垂直な方向に変え
て、その光をマスクブラインド10および集光レンズ1
1を介してレチクル12に照射する。
【0037】そして、レチクル12の透過領域を透過し
た光を、縮小投影レンズ13を介して半導体ウエハ3に
照射し、レチクル12上の半導体集積回路パターンを、
例えば1/5に縮小して半導体ウエハ3上のフォトレジ
ストに転写する。
【0038】この時、本実施例1においては、半導体ウ
エハ3上のフォトレジストに転写される像の像面弯曲歪
を、レチクル12の歪みによって補正した状態で露光処
理を行う。これにより、像面弯曲歪に起因する露光領域
周辺での焦点ぼけ抑制することが可能となっている。
【0039】このように本実施例1によれば、以下の効
果を得ることが可能となる。
【0040】(1).半導体ウエハ3上のフォトレジストに
転写されるレチクル12上の半導体集積回路パターンの
像面をレチクル12の歪によってほぼ平坦に補正した状
態で露光処理することにより、像面弯曲歪に起因する露
光領域周辺での焦点ぼけを抑制することが可能となる。
すなわち、露光領域全面において最適な焦点合せの状態
で露光処理を行うことが可能となる。したがって、露光
処理におけるパターン転写精度を大幅に向上させること
が可能となる。
【0041】(2).上記(1) により、例えば像面弯曲歪を
補正するためにレンズを積層しなければならない等のよ
うな投影光学系機構における像面弯曲歪み補正のための
制約を緩和することが可能となる。
【0042】(3).上記(1) により、像面弯曲歪を補正す
るための縮小投影レンズ13自体の制約を緩和すること
が可能となる。
【0043】(4).上記(2) ,(3) により、縮小投影露光
装置1の投影光学系の機構を簡単にすることができ、か
つ、縮小投影レンズ13の設計を容易にすることができ
るので、縮小投影露光装置1の製造を容易にすることが
可能となる。
【0044】
【実施例2】図3は本発明の他の実施例である露光装置
の説明図、図4は図3の露光装置に用いるマスクおよび
マスク保持部の断面図、図5は図3の露光装置のマスク
保持台に設置する前のマスクの断面図である。
【0045】本実施例2においては、縮小投影露光装置
1のレチクル保持台16の中央が、球面に沿うような状
態で弯曲状に形成されている。レチクル12およびレチ
クル保持台16の断面図を図4に示す。
【0046】レチクル保持台16の保持台本体16a
は、例えば合成石英ガラス等のような透明材料からな
り、球面に沿って弯曲する吸着面16sを有している。
【0047】保持台本体16aの外周には、レチクル1
2を真空吸着するための吸着ノズル16bが設置されて
いる。レチクル12のレチクル基板(フォトマスク基
板)12a1 は、吸着ノズル16bによって真空吸引さ
れ、保持台本体16aの弯曲状の吸着面16sに沿って
弯曲した状態で、レチクル保持台16上に保持されてい
る。レチクル12の弯曲量は、前記実施例1と同一であ
る。
【0048】本実施例2において、レチクル12のレチ
クル基板12a1 は、例えばポリイミド系樹脂等のよう
な可撓性を有する透明材料からなり、レチクル保持台1
6に設置する前は図5に示すように平板状になってい
る。
【0049】すなわち、本実施例2においては、レチク
ル12をレチクル保持台16に設置した段階で図4に示
すようにレチクル12の形状が弯曲状に設定されるよう
になっている。
【0050】このように、本実施例2においても、前記
実施例1と同様、半導体ウエハ3に投影されるレチクル
12上の半導体集積回路パターンの像面が、レチクル1
2の歪によってほぼ平坦となるように補正された状態
で、露光処理することが可能となる。
【0051】また、本実施例2の場合、レチクル基板1
2a1 が、可撓性を有する樹脂によって構成されている
ので、レチクル12のコストを前記実施例1よりも下げ
ることが可能となる。
【0052】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
1,2に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0053】例えば前記実施例2においては、レチクル
の構成材料をポリイミド系樹脂としたが、これに限定さ
れるものではなく種々変更可能であり、例えばポリエス
テル系樹脂としても良い。
【0054】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である半導体
集積回路装置の製造工程で用いる露光方法および装置に
適用した場合について説明したが、これに限定されず種
々適用可能であり、例えば液晶基板上に所定パターンを
形成する際に用いる露光方法や露光装置等、大面積露光
を必要とする製品の製造工程で用いる露光方法や露光装
置等に適用することも可能である。
【0055】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【0056】すなわち、前記した手段によれば、像面弯
曲歪をフォトマスクの歪によって補正した状態で露光す
ることにより、像面弯曲歪に起因する露光領域周辺での
焦点ぼけを抑制することが可能となる。すなわち、露光
領域全面において最適な焦点合せの状態で露光処理を行
うことが可能となる。したがって、露光処理におけるパ
ターン転写精度を大幅に向上させることが可能となる。
【0057】この結果、例えば像面弯曲歪を補正するた
めにレンズを積層しなければならない等のような投影光
学系の機構における像面弯曲歪みを補正するための制約
を緩和できる。また、像面弯曲歪を補正するための投影
レンズ自体の制約を緩和できる。したがって、露光装置
の投影光学系の機構を簡単にすることができ、かつ、投
影レンズの設計を容易にすることができるので、露光装
置の製造を容易にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である露光装置の説明図であ
る。
【図2】図1の露光装置に用いるマスクの断面図であ
る。
【図3】本発明の他の実施例である露光装置の説明図で
ある。
【図4】図3の露光装置に用いるマスクおよびマスク保
持部の断面図である。
【図5】図3の露光装置のマスク保持台に設置する前の
マスクの断面図である。
【符号の説明】
1 縮小投影露光装置 2 露光光源(発光部) 3 半導体ウエハ(試料) 4 第1平面鏡 5 シャッタ 6 集光レンズ 7 アパーチャ 8 ショートカットフィルタ 9 第2平面鏡 10 マスクブラインド 11 集光レンズ 12 レチクル(フォトマスク) 12a レチクル基板(フォトマスク基板) 12a1 レチクル基板(フォトマスク基板) 12b 金属パターン 13 縮小投影レンズ(投影光学系) 14 楕円面鏡 15 試料台 15a ウエハ吸着台 15x x軸移動台 15y y軸移動台 15z z軸移動台 16 レチクル保持台(マスク保持台) 16a 保持台本体 16b 吸着ノズル 16s 吸着面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 7352−4M H01L 21/30 311 N

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フォトマスクに照射した光の透過光を投
    影光学系を介して試料に照射することにより、前記フォ
    トマスク上に形成された所定パターンを、前記試料に転
    写する際に、前記試料に投影される前記所定パターンの
    像の像面歪が補正されるように、前記フォトマスクを歪
    ませた状態で露光することを特徴とする露光方法。
  2. 【請求項2】 発光部から放射された光をフォトマスク
    と投影光学系とを介して試料台上に載置された試料に対
    して照射することにより、前記フォトマスクに形成され
    た所定パターンを前記試料に転写する露光装置であっ
    て、前記試料に投影される前記所定パターンの像の像面
    歪が補正されるように歪ませたフォトマスクをマスク保
    持台に設置したことを特徴とする露光装置。
  3. 【請求項3】 前記マスク保持台は、前記試料に投影さ
    れる所定パターンの像の像面歪が補正されるように、球
    面状に形成された吸着面を有することを特徴とする請求
    項2記載の露光装置。
  4. 【請求項4】 フォトマスク基板上に所定パターンが形
    成されたフォトマスクであって、前記フォトマスク基板
    に照射した光の透過光を投影光学系を介して試料に照射
    した時に、前記試料に投影される所定パターンの像の像
    面歪が補正されるように、前記フォトマスク基板を歪ま
    せたことを特徴とするフォトマスク。
  5. 【請求項5】 前記フォトマスク基板を可撓性材料によ
    って構成したことを特徴とする請求項4記載のフォトマ
    スク。
JP4128983A 1992-05-21 1992-05-21 露光方法、露光装置およびそれに用いるフォトマスク Pending JPH05326367A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4128983A JPH05326367A (ja) 1992-05-21 1992-05-21 露光方法、露光装置およびそれに用いるフォトマスク

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4128983A JPH05326367A (ja) 1992-05-21 1992-05-21 露光方法、露光装置およびそれに用いるフォトマスク

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05326367A true JPH05326367A (ja) 1993-12-10

Family

ID=14998225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4128983A Pending JPH05326367A (ja) 1992-05-21 1992-05-21 露光方法、露光装置およびそれに用いるフォトマスク

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05326367A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008139848A1 (ja) * 2007-05-09 2008-11-20 Nikon Corporation フォトマスク用基板、フォトマスク用基板の成形部材、フォトマスク用基板の製造方法、フォトマスク、およびフォトマスクを用いた露光方法
JP2011192987A (ja) * 2010-03-11 2011-09-29 Asml Netherlands Bv リソグラフィ装置およびデバイス製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008139848A1 (ja) * 2007-05-09 2008-11-20 Nikon Corporation フォトマスク用基板、フォトマスク用基板の成形部材、フォトマスク用基板の製造方法、フォトマスク、およびフォトマスクを用いた露光方法
JP2011192987A (ja) * 2010-03-11 2011-09-29 Asml Netherlands Bv リソグラフィ装置およびデバイス製造方法
US8755030B2 (en) 2010-03-11 2014-06-17 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7829248B2 (en) Pellicle stress relief
WO2000068738A1 (en) Aligner, microdevice, photomask, exposure method, and method of manufacturing device
JP3894550B2 (ja) 近接場露光マスクの製造方法
JP3200244B2 (ja) 走査型露光装置
JP3495983B2 (ja) マスク及び投影露光装置
JP2002099071A (ja) 位相シフトマスク及びその製造方法
JPH0590137A (ja) 露出マスク
JP3796294B2 (ja) 照明光学系及び露光装置
JP2001044116A (ja) 光学補正板、およびリソグラフィ投影装置でのその応用
JPH05326367A (ja) 露光方法、露光装置およびそれに用いるフォトマスク
JPWO2004066371A1 (ja) 露光装置
JP2004311897A (ja) 露光方法及び装置、デバイス製造方法、並びにマスク
US7265818B2 (en) Method of exposing a wafer to a light, and reticle, reticle assembly and exposing apparatus for performing the same
US6440614B1 (en) Mask and method of manufacturing semiconductor device
JPH09213618A (ja) 投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法
JP3376043B2 (ja) 照明装置及びそれを用いた投影露光装置
JPS59191039A (ja) 投影露光装置
JPS6083019A (ja) パタ−ン反射型投影露光方法
JPH07191448A (ja) フォトマスクおよびフォトマスクブランク
JPH0527413A (ja) 露光装置用ホトマスク
JP3008748B2 (ja) 露光装置及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法
JP2004266125A (ja) 投影露光装置及び投影露光方法、並びにデバイス製造方法
JP3109946B2 (ja) 露光装置及びデバイス製造方法
JPH1165083A (ja) 半導体装置の製造方法ならびにフォトマスクおよびその製造方法
JPH08124841A (ja) 照明装置及びそれを用いた投影露光装置