JPH0737774A - 走査型露光装置 - Google Patents

走査型露光装置

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JPH0737774A
JPH0737774A JP5176781A JP17678193A JPH0737774A JP H0737774 A JPH0737774 A JP H0737774A JP 5176781 A JP5176781 A JP 5176781A JP 17678193 A JP17678193 A JP 17678193A JP H0737774 A JPH0737774 A JP H0737774A
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 露光ムラを無くすこと。 【構成】 露光むら検出回路19が、ウエハ−ステ−ジ
16上の光量検出器17で照明領域100を走査した結
果から、照明領域100における走査方向と直交する方
向における露光むらを検出し、露光むら補正回路20を
介して、露光光の光路に置かれた照度分布可変レンズ7
と可変スリット9とを用いて照明領域100の露光むら
を補正する。照度分布可変レンズ7は、複数のレンズを
光軸方向に動かすことにより、曲線状の露光むらを直線
状の露光むらに変え、可変スリット9は、それを構成す
る複数枚のブレ−ドのエッジの傾きを変えることによ
り、この直線状の露光むらを補正し、均一な露光量分布
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は走査型露光装置、特にI
CやLSI等の半導体デバイスやCCD等の撮像デバイ
スや液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等の各種
デバイスを製造するために使用される、走査型露光装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスの高集積化、微細パタ−
ン化が進むに従い製造工程のわずかな条件変化が不良率
の上昇による歩留まりの低下を招くようになった。
【0003】特に、スリット状の光束に対してマスクと
ウエハとを相対的に走査することによってマスク上のパ
タ−ンをウエハ−上に投影する走査型露光装置において
は、スリットの長さ方向(スリット状光束の走査方向と
垂直な方向)の露光むらが半導体デバイスを製造する際
の不良率を上げている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図10(A)はウエハ
−14内に複数の素子パタ−ンを順次走査露光してゆく
様子を示したており、図中の斜線部はある時間での露光
領域である。この露光領域が矢印で示すようにスキャン
とステップを繰り返すことにより素子パタ−ンが露光さ
れてゆく。このような露光方法においては、図10
(B)に拡大して示す1ショット14a(1回のスキャ
ンにより露光される範囲)内の露光むらは図8(C)に
示す通りx方向(走査方向と平行な方向)では大体均一
であるが、y方向(走査方向と垂直な方向)では、スリ
ット状光束自体の光強度分布のむらやスリットの幅の場
所による違いによる露光量のむらが生じてしまう。
【0005】走査露光時のウエハ−上での露光むらの補
正には、特開昭62−193125号公報に開示されて
いるように、スリットの幅を部分的に変化させて各部分
の露光量を調整する方法がある。図11は、リング状の
光束で走査露光を行なう走査型露光装置におけるスリッ
ト幅可変のスリットの一例を示している。スリットを多
数の遮光部材により構成し、多数の遮光部材を各々独立
に動かして位置を調整することによりスリットの幅を部
分的に変化させている。この方法においては、露光むら
を小さく抑えるためには非常に多数の可動の遮光部材が
必要であり、複雑な機構になってしまう。
【0006】一方、特開昭61−267722号公報に
開示されているように、照明光学系内の複数のレンズを
光軸方向に動かすことにより、照度分布を変える方法も
ある。図12、図13に、このような複数のレンズと、
これらの光軸方向への移動による照度分布の変化を示
す。図13において横軸は被照射面上での位置(光軸か
らの距離)を示し、縦軸は光軸上(中心)の照度を1と
したときの各位置(軸外)での照度を示している。図1
2(A)に示すレンズ位置の場合は図13のグラフ内の
(a)のような照度分布となり、図12(B)に示すレ
ンズ位置の場合は図13のグラフ内の(b)のような照
度分布となる。この例においては、図13の照度分布
(a),(b)を両極端の分布とし、レンズ位置により
照度分布が図13の斜線の範囲内で、連続的に変化させ
ることができる。
【0007】しかしながら、この照度分布の変化は、図
14のa〜eに示すように基準に対して2次曲線もしく
は2次曲線に近い曲線で変化するものであり、ある像高
で照度の補正量を決めてしまうと、他の像高の照度の補
正量も一意的に決まる。例えば、レンズを移動して図1
5(A)に示す照度分布を図15(B)に示す分布の如
く均一に補正できても、図15(C)に示す照度分布は
図15(D)程度にしか補正できない場合もある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
みて成されたものであり、露光むらを正確に補正するこ
とができる走査型露光装置を提供することを目的として
いる。
【0009】本発明の走査型露光装置は、上記目的を達
成すべく、マスクと被露光基板を第1方向に延びた断面
形状を有する露光ビ−ムで当該第1方向と交差する第2
の方向に走査することにより前記マスクのパタ−ンを前
記被露光基板上に順次投影する装置において、前記第1
方向に延びる開口を備え、前記第1方向に沿った複数の
箇所で前記第2方向に関する前記開口の幅を変えうる、
前記露光ビ−ムを形成するための絞り手段と、前記露光
ビ−ムの前記第1方向に関する強度分布を変化せしめる
強度分布変更手段とを有する。
【0010】本発明の走査型露光装置の好ましい形態で
は、前記第1方向に沿って動く、スリット状の開口を備
える光検出器等を備えた、前記露光ビ−ムの前記第1方
向に関する強度分布を検出する手段を備える。
【0011】本発明の走査型露光装置の好ましい形態で
は、前記絞り手段は、前記露光ビ−ムの前記第1方向に
関する両端のエッジを定める少なくとも2枚の遮光部材
と、前記露光ビ−ムの前記第2方向に関する一方の側の
エッジを定める少なくとも1枚の遮光部材と、前記露光
ビ−ムの前記第2方向に関する他方の側のエッジを定め
る少なくとも2枚の遮光部材とを有し、前記露光ビ−ム
の前記第2方向に関する他方の側のエッジを定める2枚
の遮光部材のエッジの前記第1方向に対する角度を変え
る手段を有する。
【0012】本発明の走査型露光装置のある形態は、前
記強度分布変更手段が光軸方向に移動可能な複数のレン
ズを備える。
【0013】本発明の走査型露光装置のある形態は、前
記強度分布変更手段が光線の入射角度によって透過率の
異なるコ−ティングを施した光学素子の透過率特性の異
なるものを複数個備え、該複数個の光学素子の内の所望
の光学素子を系の瞳面近傍に配置することより前記露光
ビ−ムの強度分布を変えるものであったり、また、これ
と共に前記光軸方向に移動可能な複数のレンズを備え
る。
【0014】本発明の走査型露光装置を用いることによ
り、ICやLSI等の半導体デバイスやCCD等の撮像
デバイスや液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等
の各種デバイスを歩留良く正確に製造することが可能に
なる。
【0015】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す概略図であ
り、ICやLSI等の半導体デバイスやCCD等の撮像
デバイスや液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等
の各種デバイスを製造するための走査型投影露光装置を
示している。1は超高圧水銀ランプ等の紫外線を発する
光源であり、1aは光源1の発光部である。2は楕円ミ
ラ−であり、楕円ミラ−2の第1焦点近傍に光源1の発
光部1aが配置され、発光部1aから射出された光束は
楕円ミラ−2の第2焦点3に集光され、第2焦点3に発
光部像1bを形成する。第2焦点3の発光部像1bから
の光は、コンデンサ−レンズ4、ミラ−5を介してオプ
ティカルインテグレ−タであるハエノ目レンズ6の光入
射面に集光せしめられ、ハエノ面レンズ6の光射出面6
a近傍に複数の2次光源を形成する。7はレチクル12
上での照度分布を変える機能を備えたコンデンサ−レン
ズ(照度分布可変レンズ)であり、レンズ7はハエノ面
レンズ6の光射出面6aに形成された複数の2次光源か
らの光束を開口幅を変え得る可変スリット9に指向し、
可変スリット9をケ−ラ−照明する。可変スリット9と
レチクル12は結像レンズとミラ−11とを介して光学
的に共役な位置に配置されており、可変スリット9の開
口がレチクル12のデバイスパタ−ン形成面に結像す
る。従って、可変スリット9の開口の寸法/形状により
レチクル12における照明領域90の寸法/形状が決ま
る。13は屈折光学系や反射屈折光学系等で構成された
投影光学系であり、レチクル12のデバイスパタ−ンを
ウエハ−14上に投影する。15はウエハ−チャック、
16はウエハ−ステ−ジである。レチクル12とウエハ
−14は、夫々、不図示の対応する駆動装置により前記
投影光学系13の倍率に応じた速度比で同期して所定の
走査方向に移せしめられ、この時、レチクル12のデバ
イスパタ−ンが照明領域90を横切っていくことにより
レチクル12のデバイスパタ−ンがウエハ−14上に転
写される。
【0016】18は光量検出器であり、ハ−フミラ−8
により照明領域90を定める露光光の一部を受光して強
度を検出する。露光むら検出回路19は光量検出器18
による検出結果に基づきランプ1に入力する電力を制御
し、レチクル12の照明領域90(全体)の照度を一定
の値に維持している。17は2番目の光量検出器であ
り、ウエハ−ステ−ジ16上に載置される(別のステ−
ジに載置される場合もある)。光量検出器17は、ウエ
ハ−ステ−ジ16を移動させることにより照明領域10
0(領域90の像)内で走査せしめられ、照明領域10
0内の照度分布を検出する。露光むら検出回路19は光
量検出器17による検出結果に基づきウエハ−14を露
光する時に生じるであろう露光むらを検出する。露光む
ら検出回路19からの出力が露光むら補正回路20を介
して照度分布可変レンズ7と可変スリット9による照明
領域100の露光むらを最小限に抑える動作を行なわせ
る。
【0017】以下に、図1の装置における露光むら検出
方法と露光むらの補正方法を詳しく説明する。
【0018】露光むらの検出は前述した通りウエハ−ス
テ−ジ16上に載置した光量検出器17を用いて行な
う。ウエハ−14のショット上の照明領域100の照度
分布の内、走査方向の照度分布のむらは露光むらに対し
て影響が小さい。従って、ここでは、走査方向と直交す
る方向(スリット9の開口の長手方向に相当する)に関
する、走査方向の照度分布の積算値の分布を測定するこ
とにより露光むらを得ている。まず走査方向の照度(光
強度)分布の積算値を計測するために、光量検出器17
に入射する光を、図5のスリット30の如き走査方向に
関し照明領域10より長い絞りにより制限し、この絞り
を介して光量検出器17に入る光束(もしくは絞りを通
過後NDフィルタ−等により減光した光束)を光電的に
検出するようにし、走査方向と直交する方向にこのスリ
ット状の絞り付きの光量検出器17を動かして検出を繰
り返し、当該直交する方向に沿った各位置での照度分布
積算値を検出する。スリット状絞りを走査方向と直交す
る方向に走査して露光むらを検出する代わりに、ピンホ
−ルを走査方向及び走査方向と直交する方向とに走査し
て走査方向と直交する方向(スリット9の開口の長手方
向に相当する)に関する、走査方向の照度分布の積算値
の分布を測定することにより露光むらを検出してもい
い。
【0019】露光むらの補正は照度分布可変レンズ7と
可変スリット9とを用いている。図1の可変スリット9
は図2に示す通り5枚のブレ−ド(遮光板)9a〜9e
を備えており、図2(A)、(B)、(C)に示すよう
に可動ブレ−ド9a,9bのエッジの走査方向に対する
角度を変えることにより、走査方向と直交する方向に沿
った各位置でのスリット幅を線形的に変えている。例え
ば、ブレ−ド9a,9bの走査方向に対する角度θ1
θ2 が図2(A)に示すようにθ1 =θ2 =90。の時
には走査方向と直交する方向の露光量分布が図3の
(a)で示す如く均一になり、角度θ1 ,θ2 が図2
(B)に示すようにθ1 =θ2 <90。の時には走査方
向と直交する方向の露光量分布が図3の(b)で示す如
き分布になり、角度θ1 ,θ2 が図2(C)に示すよう
にθ1 =θ2 >90。の時には走査方向と直交する方向
の露光量分布が図3の(c)の如き分布になる。このよ
うに可変スリット9のブレ−ド9a,9bのエッジの走
査方向に対する角度を変えることにより、図3に示す通
り、走査方向と直交する方向の露光量分布を変える。照
度分布可変レンズ7は、例えば特開昭61−26772
2号公報に開示されたレンズ系より成り、図13で示し
たようにある曲線に沿って照明領域90、100の照度
分布を変えることができるので、走査方向と直交する方
向の露光量分布を変えることができる。
【0020】図4は照度分布可変レンズ7と可変スリッ
ト9により露光むらを補正する方法を示す説明図であ
り、図4(A)に示す走査方向と直交するy方向の露光
むらを補正する様子を示したものである。図4(B)は
照度分布可変レンズ7により図4(A)の曲線状の非均
一な露光量分布を直線状の分布に変化させる様子を示
し、図4(C)は可変スリット9により図4(B)の直
線状の非均一な露光量分布を均一な露光量分布に変換す
る様子を示す。
【0021】このように2つの露光むら補正手段を用い
ることにより走査方向と直交する方向の露光むらを最小
限に抑えることができる。この補正を行なう時の照度分
布可変レンズ7の可動レンズの光軸方向への移動量や可
変スリット9の可動ブレ−ドの傾き角は、露光むらに合
わせて予め計算により一意的に決めておいてもいいし、
光量検出器17等と照度分布可変レンズ7と可変スリッ
ト9を用いて露光むらの検出と補正を繰り返すことによ
り露光量分布の最適化をしてもいい。
【0022】図6は露光むらを補正する手段の他の実施
例を示す。本実施例では、照明光学系内のハエノ目レン
ズ6の光射出面6a近傍に、光線の入射角度によって透
過率の異なるコ−ティングを透明平行平面板に施した光
学素子30aを配置するようにし、特性の違う複数枚の
前記光学素子(30a,30b,…)の中から所望の光
学素子を選択的に光射出面6a近傍に配置することによ
りウエハ−14上での照度分布を変える。図7に相異な
る光学素子を選択的に光射出面6a近傍に配置した時の
露光量分布を示す。この光学素子は可変スリット9、照
度分布可変レンズ7と併用しても良いし、可変スリット
9とのみ併用してもいい。
【0023】また、上記実施例においては可変スリット
9のブレ−ド9a,9bの角度θ1,θ2 をθ1 =θ2
としているが、必ずしもその必要は無く、例えば、ウエ
ハ−14の走査方向と直交する方向に非対称な露光むら
がある場合、θ1 ≠θ2 のように設定しても構わない。
また、可変スリット9の可動のブレ−ドは図2に示すよ
うにブレ−ド9a,9bの2枚に限定されるものではな
く、例えば3枚や4枚の可動のブレ−ドを供給し、それ
ぞれ独立に角度を設定しても良い。
【0024】また上記実施例では光源として超高圧水銀
ランプを用いているが、光源として例えばエキシマレ−
ザ−等のレ−ザ−を用いることもできる。
【0025】次に図1の走査型投影露光装置を利用した
半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。図8は
半導体装置(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネ
ルやCCD)の製造フロ−を示す。ステップ1(回路設
計)では半導体装置の回路設計を行なう。ステップ2
(マスク製作)では設計した回路パタ−ンを形成したマ
スク(レチクル304)を製作する。一方、ステップ3
(ウエハ−製造)ではシリコン等の材料を用いてウエハ
−(ウエハ−306)を製造する。ステップ4(ウエハ
−プロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクと
ウエハ−とを用いて、リソグラフィ−技術によってウエ
ハ−上に実際の回路を形成する。次のステップ5(組み
立て)は後工程と呼ばれ、ステップ4よって作成された
ウエハ−を用いてチップ化する工程であり、アッセンブ
リ工程(ダイシング、ボンデ ング)、パッケ−ジング
工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ6(検
査)ではステップ5で作成された半導体装置の動作確認
テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程
を経て半導体装置が完成し、これが出荷(ステップ7)
される。
【0026】図9は上記ウエハ−プロセスの詳細なフロ
−を示す。ステップ11(酸化)ではウエハ−(ウエハ
−306)の表面を酸化させる。ステップ12(CV
D)ではウエハ−の表面に絶縁膜を形成する。ステップ
13(電極形成)ではウエハ−上に電極を蒸着によって
形成する。ステップ14(イオン打ち込み)ではウエハ
−にイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)
ではウエハ−にレジスト(感材)を塗布する。ステップ
16(露光)では上記投影露光装置によってマスク(レ
チクル304)の回路パタ−ンの像でウエハ−を露光す
る。ステップ17(現像)では露光したウエハ−を現像
する。ステップ18(エッチング)では現像したレジス
ト以外の部分を削り取る。ステップ19(レジスト剥
離)ではエッチングが済んで不要となったレジストを取
り除く。これらステップを繰り返し行なうことによりウ
エハ−上に回路パタ−ンが形成される。
【0027】本実施例の製造方法を用いれば、従来は難
しかった高集積度の半導体素子を製造することが可能に
なる。
【0028】
【発明の効果】以上、本発明によれば、露光むらを正確
に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す概略図である。
【図2】図1の可変スリットの構成、機能を示す説明図
である。
【図3】図1の可変スリットによる露光量分布の変化の
様子を示す図である。
【図4】図1の照度分布可変レンズと可変スリットとを
用いて露光むらを補正する様子を示す説明図である。
【図5】露光量分布を検出する方法を説明するための説
明図である。
【図6】露光むらを補正する手段の他の実施例を示す図
である。
【図7】図6の補正手段による露光量分布の変化の様子
を示す図である。
【図8】半導体デバイスの製造フロ−を示す図である。
【図9】図8のウエハプロセスを示す図である。
【図10】走査露光の様子を示す説明図である。
【図11】可変スリットの一例を示す図である。
【図12】照度分布可変レンズの構成の一例を示す図で
ある。
【図13】照度分布可変レンズによる照度分布の変化を
示す説明図である。
【図14】照度分布可変レンズによる照度分布の変化を
示す他の説明図である。
【図15】照度分布可変レンズによる照度むらの補正を
示す説明図である。
【符号の説明】
1 水銀灯 2 楕円ミラ− 4 コンデンサ−レンズ 6 ハエノ目レンズ 7 照度分布可変レンズ 9 可変スリット 9a,9b 可動ブレ−ド 10 結像レンズ 12 レチクル 13 投影光学系 14 ウエハ− 15 ウエハ−チャック 16 ウエハ−ステ−ジ 17、18 光量検出器 19 露光むら検出回路 20 露光むら補正回路 30a,30b 照度分布可変素子

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マスクと被露光基板を第1方向に延びた
    断面形状を有する露光ビ−ムで当該第1方向と交差する
    第2の方向に走査することにより前記マスクのパタ−ン
    を前記被露光基板上に順次投影する走査型露光装置にお
    いて、前記第1方向に延びる開口を備え、前記第1方向
    に沿った複数の箇所で前記第2方向に関する前記開口の
    幅を変えうる、前記露光ビ−ムを形成するための絞り手
    段と、前記露光ビ−ムの前記第1方向に関する強度分布
    を変化せしめる強度分布変更手段とを有することを特徴
    とする走査型露光装置。
  2. 【請求項2】 前記露光ビ−ムの前記第1方向に関する
    強度分布を検出する手段を備えることを特徴とする請求
    項1の走査型露光装置。
  3. 【請求項3】 前記強度分布変更手段は、光軸方向に移
    動可能な複数のレンズを備えることを特徴とする請求項
    1、2の走査型露光装置。
  4. 【請求項4】 前記強度分布変更手段は、光線の入射角
    度によって透過率の異なるコ−ティングを施した光学素
    子の透過率特性の異なるものを複数個備え、該複数個の
    光学素子の内の所望の光学素子を系の瞳面近傍に配置す
    ることより前記露光ビ−ムの強度分布を変えることを特
    徴とする請求項1〜3の走査型露光装置。
  5. 【請求項5】 前記絞り手段は、前記露光ビ−ムの前記
    第1方向に関する両端のエッジを定める少なくとも2枚
    の遮光部材と、前記露光ビ−ムの前記第2方向に関する
    一方の側のエッジを定める少なくとも1枚の遮光部材
    と、前記露光ビ−ムの前記第2方向に関する他方の側の
    エッジを定める少なくとも2枚の遮光部材とを有するこ
    とを特徴とする請求項1の走査型露光装置。
  6. 【請求項6】 前記露光ビ−ムの前記第2方向に関する
    他方の側のエッジを定める2枚の遮光部材のエッジの前
    記第1方向に対する角度を変える手段を有することを特
    徴とする請求項5の走査型露光装置。
  7. 【請求項7】 前記強度分布検出手段は、前記第1方向
    に沿って動く、スリット状の開口を備える光検出器を有
    することを特徴とする請求項2の走査型露光装置。
  8. 【請求項8】 前記強度分布変更手段が、前記露光ビ−
    ムの前記第2方向に関する強度分布を変化させることを
    特徴とする請求項1の走査型露光装置。
  9. 【請求項9】 請求項1乃至請求項8の走査型露光装置
    を用いてマスクのデバイスパタ−ンを被露光基板上に転
    写する段階を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
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