JPH08172048A - 露光方法 - Google Patents

露光方法

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JPH08172048A
JPH08172048A JP7149974A JP14997495A JPH08172048A JP H08172048 A JPH08172048 A JP H08172048A JP 7149974 A JP7149974 A JP 7149974A JP 14997495 A JP14997495 A JP 14997495A JP H08172048 A JPH08172048 A JP H08172048A
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Kazuo Sato
佐藤  一雄
Yoshio Kawamura
喜雄 河村
Tsuneo Terasawa
恒男 寺澤
Toshishige Kurosaki
利栄 黒▲崎▼
Shinji Tanaka
伸司 田中
Akihiro Takanashi
明紘 高梨
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】段差のある基板上に原画を転写するにあたっ
て、一画面の全域にわたって焦点を合わせて露光するこ
とが可能な露光装置を提供することにある。 【構成】原画の一部を遮光することが可能なシャッタを
設け、一方、光源・原画・レンズ・基板からなる露光光
学系の位置関係を露光光軸方向に相対変化せしめる機構
を設けることにより、シャッタの遮光領域を移動しなが
ら、原画の像を部分的に、逐次、焦点を合わせて順次露
光することを可能となる。 【効果】微細なパターンを凹凸のある基板上に形成する
ことが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はフォトリソグラフィ装置
に係り、特に凹凸面を有する基板上に微細なパターンを
形成するのに好適な露光装置に係る。
【0002】
【従来の技術】従来の露光装置は一般に単一の平面上に
原画の像を転写するように構成されていた。しかし、近
年、多層からなる複雑な構造の部材や、微細機械構造部
材をリソグラフィで製造するという要求が強まるにした
がい、パターン形成の対象物は平面でなく、深い段差を
有するものも出現している。このような要求に対して、
従来の装置を適用すると原画の一部がディフォーカス
(焦点ずれ)することになるので、微細なパターンを転
写することはできなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、段差
のある基板上に原画を転写するにあたって、一画面の全
域にわたって焦点を合わせて露光することが可能な、露
光装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では原画の一部を遮光することが可能なシャ
ッタを設け、一方、光源・原画・レンズ・基板からなる
露光光学系の位置関係を露光光軸方向に相対変化せしめ
る機構を設けることにより、シャッタの遮光領域を移動
しながら、原画の像を部分的に、逐次、焦点を合わせて
順次露光することを可能にした。これにより、原画の全
面にわたって焦点を合わせて露光が行われるので、微細
なパターンを凹凸のある基板上に形成することが可能に
なった。
【0005】
【作用】原画の一部を遮光することにその残部にあるパ
ターンは基板上に投影される。原画のうちの基板上に投
影されるパターンにつき焦点合わせ行い露光する。次に
遮光箇所を移動させ、基板上に投影される新たなパター
ンにつき焦点合わせ行い露光する。これを繰り返すこと
により原画の全面にわたって焦点の合ったパターン露光
が可能となる。
【0006】
【実施例】以下に、本発明の一実施例を図1により説明
する。装置は、光源1,原画(レティクル)2,縮小レ
ンズ3,基板4からなる露光光学系において、原画の一
部を遮光するシャッタ5とこれを駆動するためのアクチ
ュエータ51、および原画を光軸方向に変位するための
アクチュエータ21を備えている。また、これに付随し
て基板の凹凸形状を予め検出するための光学的検出器
6,反射鏡61があり、さらに基板の凹凸形状を記録
し、その形状にしたがってアクチュエータ51および2
1を適切に制御するための電気回路7がある。
【0007】以上の構成からなる装置において、凹凸の
ある基板上に微細なパターンをディフォーカスすること
なく焼付ける手順を、以下に順を追って述べる。まず、
基板4を装置の基板固定台8に載せ、基板の表面の凹凸
のプロファイルを測定する。測定にさいしては固定台8
の移動による走査と、光学的検出器6による高さの検出
値を用いて、電気回路7内に凹凸のプロフィルを記憶す
る。この形状は単純な2次元形状のデータとして格納す
ることもあるが必要に応じて3次元的なプロファイルを
記憶することもある。次に露光工程が行われる。原画2
とレンズ3の距離をa、レンズと基板表面の距離をbと
すると、原画上の単位寸法は、基板上に縮小率N=b/
a(N≦1)で投影される。もし基板面上の凹凸によ
り、寸法bがΔbだけ変化した場合、パターンを正しく
基板4上に結像させるには基板を逆方向にΔbだけ動か
すか、原画−レンズ間距離をΔaだけ動かせばよい。こ
こにΔaは次式で表される。
【0008】
【数1】
【0009】縮小投影露光装置では、N≦1であるか
ら、Δaの絶対値はΔbの絶対値より大きく、N=1/
5の場合に約25倍、N=1/10の場合に約100倍
という大きな値になる。このことから、原画を動かし
て、ディフォーカスを補正する方が機構の精度の上で好
適であるといえる。原画を上下に動かすアクチュエータ
が図中の21である。
【0010】原画の露光の1ショット分に相当する基板
上の領域には凹凸があるので、この領域を一度に全域露
光することはできない。電気回路7に格納された凹凸形
状のデータにしたがって原画の一部を遮光しながら、こ
れと同期させて原画を上下させることにより、原画の全
面が基板上でディフォーカスすることなく投影される。
なお、多数のショットに露光して1基板上に多数の素子
を形成する場合には、原画をある位置に固定して、一部
を遮光した原画を基板全域に露光し、次いで原画の位置
を変えて次の焦点位置で同様の操作を繰り返すことがス
ループット向上の上では効果的である。
【0011】この結果100μmオーダーの凹凸のある
基板上にも、平坦な基板面上におけるパターン形成と同
程度の微細なパターン、すなわち、例えば波長365n
mの光源、開口数0.4のレンズを用いて、最小寸法1
μm以下の微細なパターンが形成できる。
【0012】以上に述べた実施例は一例にすぎず、各機
能部分を、他の代替手段で置きかえることができる。例
えば、シャッタ5は機械的なシャッタ機構の他な、液晶
マトリクスの遮光機能を応用したものに代えれば、複雑
な2次元形状にしたがって遮光することが容易になる。
更に、光源1と集光レンズ11からなる照明系の中に、
光学的に原画と共役な位置にシャッタ機構を設けて原画
を遮光することもできる。また、シャッタ機構の代わり
に焦点位置を共にする領域以外を遮光した原画を数種類
作って、焦点位置ごとに原画を交換して露光すること
も、本発明のシャッタ機能の一つに含まれる。また、凹
凸形状の検出手段も、エアマイクロメータ式のノズルの
走査静電容量を検出する電極の走査触針の走査等の代替
手段がある。さらに、基板上への結像を得るために原画
を動かす代りに、光源1,集光レンズ11,レンズ3,
基板固定台8の中の何れかを光軸方向に動かしても同様
の効果が得られる。また、基板上の凹凸の形状が他のオ
フラインでの測定によって既知である場合には、形状の
情報を予め記憶させておくことにより、実施例で述べた
基板の凹凸の検出手段を用いずに、記憶した情報にした
がって直接、シャッタと原画を駆動することも可能であ
る。
【0013】特に、基板の断面の凹凸が奥行方向に均一
である場合には、シャッタとして2枚の板状シャッタの
走査で容易に機能を達することができることを付記して
おく。
【0014】なお、上記の実施例においては原画と光軸
方向に移動したので、基板の凹凸の大きさによっては、
縮小投影する倍率がわずかながら変化する。もし、パタ
ーンの絶対寸法が必要な場合には、予め原画のパターン
を縮小率の変化に応じて伸縮させておく必要がある。一
例として、図2(b)に示すような断面の段差100を
横切る2本の平行な配線パターンの原画は、段差の上下
面における縮小率の差から、同図(a)の101、10
2の如く、縮小率の補正を加えたものとなる。
【0015】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
1枚の平面上の原画を、任意の凹凸を有する基板面上に
ディフォーカスすることなく結像せしめることが可能に
なるので、微細なパターンを凹凸面上に形成することが
できるという大きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の装置の構成を示す断面図。
【図2】基板の段差による縮小率の変化を補正した原画
の例を示す図であり、(a)は原画の平面図、(b)は
段差の断面図である。
【符号の説明】
1…光源、2…原画、3…レンズ、4…基板、5…シャ
ッタ、100…段差、103…原画の一部。
【手続補正書】
【提出日】平成7年6月29日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 露光方法
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正内容】
【0002】
【従来の技術】従来の露光装置は一般に単一の平面上に
原画の像を転写するように構成されていた。しかし、近
年、多層からなる複雑な構造の部材や、微細機械構造部
材をリソグラフィーで製造するという要求が強まるにし
たがい、パターン形成の対象物は平面でなく、深い段差
を有するものも出現している。このような要求に対し
て、従来の装置を適用すると原画の一部がディフォーカ
ス(焦点ずれ)することになるので、微細なパターンを
転写することはできなかった。また、投影面が平坦でな
い場合に原画(レティクル)の一部が焦点ずれをおこす
問題を改善する手段としては、レティクルの露光パター
ンの領域を複数のレティクルに分割して設け、レティク
ルごとにレティクルパターンを投影露光面上に焦点を合
わせて露光する方法もある。しかし、この方法では投影
面上に所望のパターンを形成するために複数枚のレティ
クルを用いなければならないために、レティクル交換回
数が増加し、レティクル交換に要する時間が増加し、ス
ループットが低下するという問題がある。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正内容】
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、解像
度を高くできる露光方法を提供することにある。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、原画の
パターン領域内の一部に露光光を照明することによって
前記パターン領域内の一部に部分照明領域を形成し、前
記部分照明領域を前記パターン領域内で順次移動させて
前記部分照明領域内のパターンの像を順次基板上に焦点
合わせして縮小投影露光することにより、前記パターン
領域のパターンの像を前記基板上に形成することを特徴
とする露光方法にある。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】削除
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】
【実施例】以下に、本発明の参考例を図1により説明す
る。装置は、光源1,原画(レティクル)2,縮小レン
ズ3,基板4からなる露光光学系において、原画の一部
を遮光するシャッタ5とこれを駆動するためのアクチュ
エータ51、および原画を光軸方向に変位するためのア
クチュエータ21を備えている。また、これに付随して
基板の凹凸形状を予め検出するための光学的検出器6,
反射鏡61があり、さらに基板の凹凸形状を記録し、そ
の形状にしたがってアクチュエータ51および21を適
切に制御するための電気回路7がある。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】以上に述べた参考例は一例にすぎず、各機
能部分を、他の代替手段で置きかえることができる。例
えば、シャッタ5は機械的なシャッタ機構の他、液晶マ
トリクスの遮光機能を応用したものに代えれば、複雑な
2次元形状にしたがって遮光することが容易になる。
発明の一実施例としては、図1の構成において、光源1
と集光レンズ11からなる照明系の中に、光学的に原画
と共役な位置にシャッタ機構を設けて原画を遮光する
成を用いる。また、凹凸形状の検出手段も、エアマイク
ロメータ式のノズルの走査静電容量を検出する電極の走
査触針の走査等の代替手段がある。さらに、基板上への
結像を得るために原画を動かす代りに、光源1,集光レ
ンズ11,レンズ3,基板固定台8の中の何れかを光軸
方向に動かしても同様の効果が得られる。また、基板上
の凹凸の形状が他のオフラインでの測定によって既知で
ある場合には、形状の情報を予め記憶させておくことに
より、先に述べた基板の凹凸の検出手段を用いずに、記
憶した情報にしたがって直接、シャッタと原画を駆動す
ることも可能である。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】なお、上記の例は原画と光軸方向に移動
したので、基板の凹凸の大きさによっては、縮小投影す
る倍率がわずかながら変化する。もし、パターンの絶対
寸法が必要な場合には、予め原画のパターンを縮小率の
変化に応じて伸縮させておく必要がある。一例として、
図2(b)に示すような断面の段差100を横切る2本
の平行な配線パターンの原画は、段差の上下面における
縮小率の差から、同図(a)の101、102の如く、
縮小率の補正を加えたものとなる。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、解像度の高い露光が可
能である。
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】本発明の参考例の装置の構成を示す断面図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒▲崎▼ 利栄 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地株 式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 田中 伸司 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地株 式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 高梨 明紘 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地株 式会社日立製作所中央研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原画の一部分を光するシャッタ機能を有
    し、かつ、光源・原画・レンズ・基板からなる露光光学
    系の少なくとも一つが露光光軸方向に相対移動する機構
    を有することを特徴とする投影露光装置。
  2. 【請求項2】投影面の凹凸に関する情報にもとづき、光
    学系を露光光軸方向に相対移動し、かつシャッタの遮光
    領域を移動して、原画の像を部分的に逐次、露光するこ
    とを特徴とする請求項1記載の投影露光装置。
  3. 【請求項3】投影面の凹凸を測定する手段を具備して成
    ることを特徴とする請求項1または請求項2記載の投影
    露光装置。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5186975A (ja) * 1974-12-21 1976-07-30 Ibm
JPS57192929A (en) * 1981-05-25 1982-11-27 Hitachi Ltd Projector provided with automatic focusing function
JPS6134941A (ja) * 1984-07-26 1986-02-19 Canon Inc 合焦検知装置

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