JPS5852818A - フオトレジスト自動露光装置 - Google Patents

フオトレジスト自動露光装置

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JPS5852818A
JPS5852818A JP56150558A JP15055881A JPS5852818A JP S5852818 A JPS5852818 A JP S5852818A JP 56150558 A JP56150558 A JP 56150558A JP 15055881 A JP15055881 A JP 15055881A JP S5852818 A JPS5852818 A JP S5852818A
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JP
Japan
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exposure
output
time
photoresist
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP56150558A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsu Inoue
井上 克
Hideji Sugiyama
秀司 杉山
Sadaji Katsuta
勝田 貞治
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
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS5852818A publication Critical patent/JPS5852818A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • 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
    • G03F7/70008Production of exposure light, i.e. light sources
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • 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
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/7055Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
    • G03F7/70558Dose control, i.e. achievement of a desired dose

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • 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】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体製造工程において用いられるフォトレ
ジスト自動露光装置に係り、さらに詳しくは紫外線領域
の光を対象とし、主に集積化半導体ツバターンをフォト
レジストに焼付けるのに適したフォトレジスト自動露光
装置に関する。
従来より、このようなフォトレジスト自動露光装置は、
光量フィードバック回路又は光積分方式シャッタ制御回
路を有してい友。しかし、前者は照明ランプ却命を考え
ると限界があり、完全な照度の一定化は不可能であった
を九後者では、時間的に変化する照度の時間積分を行な
い、制御は、照度の1乗に比例して行なわれてい友丸め
、露光条件を満足させる事ができなかつた。
181図は、従来の7オトレジスト照明装置における、
前記後者の自動露光装置の機能構成図でめる。図におい
て、1社露光光線、2紘受光素子、3は増幅器、5は積
分s、ati電圧比較器、7は露光時間設定器である。
フォトレジストの露光時には、露光光線1を受光する受
光素子2の出力を増幅器3で増幅し、その出力を積分器
5で時間積分を行なう。そして、露光時間設定器7の出
力電圧Yと、積分165の出力(電圧V)とを電圧比較
II6で比較する。比較の結果、積分器5の出力電圧V
が、設定された電圧rと一致した時点で、電圧比較器6
から出力14を発生し、シャッタを閉じる制御を行なり
ている。
しかるにこの方法では、フォトレジストの感光特性上0
III変に対する非直線性、すなわち相反則不軌4&に
封部で自なかつ九。すなわち、設定された露光時間を照
度変化に応じて伸縮制御していても、実効エネルギの変
化には追従できず、フォトレジスト潜像パメーンに大き
な寸法誤差をもえもしていた。
前述の相反則不軌性は、例えば2倍の照度で露光し丸場
舎は、露光時間が1/2よシ短かくても同じ露光効果を
与え得るということである。
こ−で、シエグアルツシルトの定款をpとすれば、実効
エネルギIa(1)式で真わされる。
たソし。
t  :時刻 I(t)  :時刻tK訃ける照度 T  :露光時間 本発明は上記の相反則不軌性を勘案してなされたもので
ある。
したがって、本発明の目的は、従来の光積分方式の露光
制御が、時間的に変化する照度の時間積分を用いていた
のに対し、相反則不軌性を考慮して、露光の実効エネル
ギを自動計算し、被照明フォトレジストに最適な露光量
を、高精度に供給できるようなフォトレジスト自動露光
装置を提供することにある。
本発明の特徴は、相反則不軌性を表わす定数pを用いて
、時間変化する照度の1/p乗を時間積分し、この値が
予め設定されている実効エネルギに到達し九時点で、露
光を終了する様にした点にある。
そしてそO制御には、マイクロコンビエータなどの演算
記憶装置が有効に使用される。これによシ、照明ランプ
の経時照度低下を前提として、正確なフォトレジスト照
@(露光)を実現することができる。
142図は本発明の一実施例の機能構成図で、第113
!!lと同じ構成要素に対しては同一の記号を付してい
る。
′s2図において、4はべき演算器、8紘シエグアルツ
シルトの定数設定器、9はシャッタ駆動回路、9′はシ
ャッタである。
露光光−1を受光する受光素子2の出力を増幅器3で増
幅し、その出力をべ自演算II4のl(べ*>*入力と
する。一方、前記ぺ自演算器4への乗数入力は、シエグ
アルツシルトの定数pを設定する設定ll1lK接続さ
れている。
べき演算出力線積分115に入力され、ここで入力信号
の時間積分が行なわれる。積分器5の出力は、比較器6
で実効エネルギ値設定器、すなわち露光時間設定器7の
出力脂と比軟される。そして、積分ls5の出力が前記
励と一致し九時点で、シャッタ制御信号を比IIRII
i6から発生して、シャッタ駆動回路9に接続されたシ
ャッタ9′を自動的に閉ざすことができる。
なお、前記シエヴアルツシルトの定数pは、フォトレジ
ストの化学的性質(品種)が定まれば、一般に一定値を
有すると考えられるが、フォトレジスジの塗布条件など
でも変わるかも知れない。
第4図は、J11度が規定の0.8俺の時の露光時間T
と実効エネルギEを、それぞれ横軸と縦軸に表わし、定
数pt−パラメータとしたグラブである。
この場合、明らかなように、JI光に必要とする実効エ
ネルギ脂は、横軸  に平行な直Ia94で示される。
いま、実効エネルギ脂を、例え瓜J5(&11i盛)に
設定すると、定数pが0.6の場合は露光時間Tを16
%嬌長する必要がある事をこの図は示している。同様に
、定数pが1.60場合に杜、露光時間T t−6,3
%短縮しなければならないことがわかる。
この様にして、露光工場におけるフォトレジスト条件か
ら与えられる最適の実効エネルギ量nを、予め設定して
置けば、露光における(1)式の積分計算値Eと一部し
た時点で終了する露光を行なうことができる。
第3図は、受光素子2としてフォトダイオード20を用
い、疼光照Il!に比例した光電流tを演算増幅l!3
1に入力し、電圧出力として取如出すものである。なお
、平衡調節囲路21は増幅器3のオフセットを取p除く
作用をする。
第5図は、本発明のフォトレジスト自動露光装置を縮小
投影露光装置に実施した例である。
高圧水銀灯50からの光は、集光光学系51によ)シャ
ッタ興53に向い、光学フィルタ54を経て平面鏡55
で反射され、コンデンサレンズ57に入射する。このと
1、露光光線1は、原画58の有効エリアの外縁部に置
かれた受光素子支持体56にも入射するようにされてい
る。
原−58を通過し*、光線、縮小レンズ59により、半
導体ウェーハ60o真IiIに塗布され九フォトVシス
ト膜61上に結像する。したがって、支持体56上の受
光素子2から7オトレジスト膜61上の照度に比例した
光電流を取り出すことができる。
第6図は、第5図のA −A’断面図であり、光線IK
:ff1115gが照明されておシ、原画の有効エリア
の外に、受光索子2およびその支持体56が配置されて
いる様子を示している。明らか人ように、受光素子支持
体56は、第5図のコンデンサレンズ57の下側に配置
されても良い。
ま九、第7図に示す様に、jIs図の平面鏡55を半透
鏡55人に置き換え、照明光の一部を集光レンズ65で
受光素子2に入射させることもできる。
第7図の構成によれば主照@大66は、着干その+3!
1lrILが低下するが、第5図の方式で紘利用でもな
い中心軸光を、光量測定に用いるので、照明光の周辺に
照度の局所的なむらがあったとしても、その影響を最小
に抑えて、より正確な測定を行なうことができる。
第8図は、纂2図における計算処理手段であるぺ自演算
器4、積分器5をよび比II!416などを、1個の演
算配憶装置40にて置換し、露光制御をディジタル的に
行なうようにし九例である。
第8図の例では、受光素子2の出力は、増幅器3を経て
A−D変換器38の電圧入力となる0ム−D変換器35
のディジタル出力38は、演算記憶装置40の共通母線
44に接続されている。共通母線44は、演算記憶装置
41、記憶装置42およびデコーダ回路43を相互に連
結する。演算処理装置41にシいては、(2)式9よび
(3)式の演算が行なわれる。
λ ”Dt−1+Ct    ・・・・・・・・・・・
・・・・(3)ただし、 ム〜D:記憶装置42中の変数 ■t:時刻t4cjiPける照度I (t)のディジタ
ル値 Ct:時mtK&ける夷効ago値 Dt二時刻tにおける積分値 つぎに、前記演算によって得られた実効エネルギ斑が、
予め設定されてい九設定値脂に対して、(4)式を満足
するかどうかの比較判定を行なう。
Dt  ≧ 励 ・・・・・・・・・・・・・・・(4
)前記(4)式の条件が成立した時に、デコーダ回路4
3により制御信号を出力し、シャッタ駆動回路9を作動
させる。すなわち、シャッタ駆動用回転ソレノイド52
の抑止全解除して、シャッタ翼53を閉じさせる。その
結果、露光光−1が遮断され、第5図に示したフオトレ
ジス)61ならびに受光素子2への照射を経了する。
なお、以上において、(2)式の演算は常用対数を用い
友ものであるが、2を底とする対数を用いても良いこと
はもちろんである。ま九、一般に、対数計算を行なうに
は、記憶装置42に対数表を記憶して置くのが、演算時
間を短縮する上で有利である。
また、前記(1)〜(4)式の演算処理時間を1ミU秒
以下にする事は現在の技術でも容易であり、露光時間の
制御は119秒刻みで行えれば充分である。
さらに、第8図のシャッタ駆動部52としては、回転ソ
レノイドの代りに、両方向又は一方向に回転するモータ
を用いてもよく、これによっても容易にシャッタ53を
開閉することができる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、半導
体の光蝕刻工1に使用されるフォトレジストの相反則不
軌性を簡単な手段で補償することができ、且つ任意の値
のシエヴアルツシルトの定数pに対処することができる
したがって、特性中品種を異にする種々のフォトレジス
ト、及びプロセス条件に最適の露光を行なう事ができる
。その結果、光蝕刻パターンの寸法誤差を最小にし、半
導体チップの歩留りを向上させる事ができる。
特に、プロセス条件の変j!により、露光時間等を変化
させなければならない場合、従来はその丸めの条件出し
や精度確認に長時間を資していたが、本発明によれば、
シ晶ヴアルツシルトの定数p又は実効エネルギ励の設定
変更が害鳥にて自ゐ。このため、生産を行なわない準備
時間を短縮し、生産効率を向上することができる。
半導体光蝕刻法における最大の悩みは、比較的短寿命の
光源用高圧水銀灯の輝度が、時間の経過とともに連続的
に低下して行く事である。これを補償するために、従来
は自動輝度調整回路を用いて輝度を一定に保持していた
。し九がって、時間の経過とともに、高圧水銀灯の入力
電力が増加し、寿命短縮を加速していた。
しかし、本発明によれば、低照度にても適正な露光を与
えることができるので、入力電力を増加させる必要がな
く、従って寿命も長くする事ができる。
高圧水銀灯の様な、交換調整に厳畔性を要する消耗部品
の寿命が延び、その交換時間間隔が延蚤されることは、
稼動率の向上をもたらし、その効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の7オトレジスト自動露光装置の機能構成
図、第2図は本発明の一実施例の機能構成図、第3図社
受光素子出力回路の一例を示すブロック図、第4図は照
度が基準値から低下した場合の実効エネルギと所要露光
時間との関係例を示すグラフ、第S図社本弗−を投影縮
小露光装置に適用した場合の概略構成図、第6図はJI
IIs図のA−A′−からみ丸干面図、第7図は第5図
の変形例を示す置部の概略構成図、第81!llは計算
感層手段として演算記憶鉄量を用いえ場合の本発明の他
の実施例の機能構成図である。 2・・・受光素子、3・・・増幅器、4・・・べ自演算
鏝、5・・・積分器、6・・・比較器、7・・・侭光岡
−?’11級も器、    8・・・定数pO設定器、
9−・シイツタ駆動回路、50・・・高圧水銀灯、53
・・・シャッタ賃。 56・・・受光素子支持体、58・・・原画。 59・・・縮小レンズ、60・・・ウェーハ、61・・
・7オトレジスト膜 代理人弁理士  平 木 道 人 25図 オ 6va 27図 才8図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) HIi to光!#儂を7オトレジスト膜上に
    紬曽させて露光するフォトレジスト自動露光装置K)い
    て、フォトレジストの相反則不軌性をシエヴアルッシル
    トの定lIkνで表わすとき、フォトレジストの露光照
    度を調定する受光素子と、上記受光素子出力を1/p乗
    するべ自演算手段と、該べ自演算手MIの出力を、露光
    80時点から時間積分する手段と、皺積分手段の出力が
    規定値に達した時点で、上記フォトレジストに対する露
    光を終了させゐ手段とを具備し九ことをellとするフ
    ォトレジスト自動露光装置。
  2. (2)受光素子出力を17p乗するべ自演算手段と、該
    ぺ自演算手段の出力を時間積分する手段とが、アナログ
    −ディジタル変換器と、鋏変換器の出力が共通母線によ
    って接続された演算記憶装置とで構成されたことを特徴
    とする特許請求cniim第11ii記載のフォトレジ
    スト自動露光装置。
  3. (3)照度の時間変化に対して、 九だし、 t  :時刻 1(t)  :時刻tKおけるm* T  :露光時間 p  ニジ為グアルツVルトの定数 g   :*効エネルギ によって示される実効エネルギを計算する手段を有し、
    露光せんとする7オトレジス)に対する定数Pの値と、
    該露光条件における最適の実効エネルギの値とをグリ竜
    ット又は入力し得る如くし九ことを特徴とする特許請求
    0fa11第2項記載の7オトレジスト自動露光装置・
JP56150558A 1981-09-25 1981-09-25 フオトレジスト自動露光装置 Pending JPS5852818A (ja)

Priority Applications (1)

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JP56150558A JPS5852818A (ja) 1981-09-25 1981-09-25 フオトレジスト自動露光装置

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JP56150558A JPS5852818A (ja) 1981-09-25 1981-09-25 フオトレジスト自動露光装置

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JPS5852818A true JPS5852818A (ja) 1983-03-29

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP56150558A Pending JPS5852818A (ja) 1981-09-25 1981-09-25 フオトレジスト自動露光装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60162258A (ja) * 1984-02-01 1985-08-24 Canon Inc 露光装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60162258A (ja) * 1984-02-01 1985-08-24 Canon Inc 露光装置

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