JP2005347572A - 露光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光学像を光電変換して、電子ビーム像によって露光を行露光装置において、光電変換効率むらが露光量むらとなり、線幅制御性が悪化してしまう。
【解決手段】強度分布を形成する手段を有し、強度分布を持った照明光を照射することによって、光電変換効率の分布を補正する。
【選択図】図1
【解決手段】強度分布を形成する手段を有し、強度分布を持った照明光を照射することによって、光電変換効率の分布を補正する。
【選択図】図1
Description
本発明は、例えば、ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル等の表示素子、磁気ヘッド等の検出素子、およびCCD等の撮像素子といった各種デバイスの製造に用いられる露光装置に関し、特に、探針を用いた露光装置に関する。
近年、半導体集積回路の高密度、高速化に伴い、集積回路のパターン線幅が縮小され、半導体製造方法にも一層の高性能化が求められている。このため、半導体製造工程中のリソグラフィ工程のうち、レジストパターンの形成に用いる露光装置も、KrFレーザ(248nm)、ArFレーザ(193nm)、F2レーザ(157nm)といった紫外線を利用したものが開発されており、今後ますます光の短波長化が進み、現在は波長10nm程度のEUV光を利用した露光装置の開発が世界的に進められている。
露光に供する光の波長が短くなることは、解像度が上がるというメリットがあるが、一方では、光学系を構成するレンズ材料の開発、製造や、光の通路を不活性ガスで置換するための設備など、装置コストが爆発的に上昇するという問題が生じている。
露光に供する光の波長が短くなることは、解像度が上がるというメリットがあるが、一方では、光学系を構成するレンズ材料の開発、製造や、光の通路を不活性ガスで置換するための設備など、装置コストが爆発的に上昇するという問題が生じている。
微細化が可能な技術として、電子ビームを使った電子ビーム露光があるが、この技術は、ウエハに直接パターンを描画していくため、一枚のウエハを露光するために非常に長時間が必要であり、非常に生産性が低い。さらに、ビームでパターンを描画していく直描方式であるため、非常に複雑な制御系が必要となっており、従来のパターンを形成した原版(マスク)を投影することで転写する露光方式に比べて、描画エラーが発生する確率が高いため、非常に高い信頼性が要求されてしまう。生産性が非常に低いため、現状では、試作用もしくは非常に生産数の少ない特殊用途のデバイス製造に適用できるのみであり、MPU、メモリ、システムLSIなどの大量生産されるデバイスの製造には適用できないという問題がある。
電子ビーム露光方式の高スループット化を目的として、マスクを用いた露光方式が提案されている。その一つが、従来の光露光と同じマスクを用いて、パターンを光電変換面へ投影し、光電変換面で電子ビームへ変換された電子ビーム像をウエハ面に投影する方式(以下、光電変換露光と称する)である(特許文献1)。
従来の光電変換露光装置の基本構成を図8を用いて説明する。図において、1001は、露光すべき回路パターンが描画された原版であるレチクルで、ステッパなどの従来の光露光装置と同等なものである。1002は、レチクル1001のパターンを投影するための光源であり、ハロゲンランプやレーザである。1003は、レチクルのパターンが描画された面へ照明光を照射するための照明光学系である。1004は、レチクルのパターンを光電変換面1006へ投影するための投影光学系である。投影光学系は、倍率を有しており、レチクルパターンを1/4程度に縮小して、光電変換面1006に投影する。
1005は、真空部分と大気部分を隔離し、さらに、光を透過する材質から成る真空封止窓である。1006は、光電変換面であり、CsIなどの光電変換材料から形成されている。光電変換面1006は、一面にレチクルパターンが結像し、その対向する面からは、パターンに応じた形の電子が発生するものである。1007は、光電変換面から発生した電子を加速するための加速電極であり、数kV以上の電圧が印加されている。1008は、電子レンズ系であり、光電変換面から発生した電子像をウエハ1009の表面に結像する働きを有する。電子レンズ系1008も倍率を有しており、光電変換面からの電子ビーム像を縮小して、ウエハ面に投影することが出来る。1009は、ウエハであり、表面にレジストが塗布されており、電子ビームが入射することによって露光され、パターンを形成するものである。1010は、XYステージであり、ウエハ全面を逐次露光を行うために、ウエハ面に沿った方向に移動することが出来る。1011は、真空チャンバである。電子ビームは、真空中で無ければ減衰してしまうため、大気雰囲気と隔離するためのものである。まとめると、光源1002から出た光がレチクル1001を照射し、レチクルパターンを光電変換面1006に縮小投影する。投影されたパターンに従って電子が発生し、加速電極1007によって加速され、電子レンズ系1008でウエハ面1009に縮小投影される。以上のプロセスによって、レチクルパターンがウエハに転写される。
光電変換露光装置は、以上の構成によって、複雑な制御系を必要とせずに、高解像度を達成可能な電子ビーム露光が、高スループットで実現できるとするものである。
英国特許第2164787A号公報
光電変換露光装置は、以上の構成によって、複雑な制御系を必要とせずに、高解像度を達成可能な電子ビーム露光が、高スループットで実現できるとするものである。
上記従来例では、光電変換面に投影された像は、それぞれ特定の光電変換面に対応して電子に変換させる。そのため、光学像の強度分布が均一であっても、光電変換面の変換効率が均一でない場合には、発生する電子の強度に2次元的なむらが発生し、そのむらがそのまま露光量むらとなってしまい、線幅均一性にむらが発生してしまうという問題があった。
本発明は、上述の従来例における問題点を解消することを課題とする。
本発明は、上述の従来例における問題点を解消することを課題とする。
上記の課題を解決するため本発明では、光マスクの像を光電変換面に投影して電子ビーム像へ変換し、基板へ転写する露光装置であって、前記光マスクを照明するための光源と前記光電変換面との間に、前記光電変換面へ投影される光の強度分布を補正する手段を備えることを特徴とする。
光強度分布を補正する手段としては、前記光電変換面の変換効率分布に基づいて透過率分布を形成された透過材を用いることができる。また、マイクロミラーアレイや液晶素子等のシャッタまたは透光量制御素子とそれを駆動する手段により前記透過率分布を形成してもよい。さらにミラー走査型の照明光学系を用いた場合には、走査用ミラーの走査速度または光源の強度を光マスク面の走査位置に応じて制御することによっても照明光強度分布を形成することができる。
また、本発明に係る他の露光装置は、光源からの照明光を電子ビームに変換する光電変換面を有し、前記電子ビームを用いて基板を露光する露光装置であって、前記基板上での電子ビームの強度分布に基づいて、前記光源からの照明光の強度分布を調整することを特徴とする。
光強度分布を補正する手段としては、前記光電変換面の変換効率分布に基づいて透過率分布を形成された透過材を用いることができる。また、マイクロミラーアレイや液晶素子等のシャッタまたは透光量制御素子とそれを駆動する手段により前記透過率分布を形成してもよい。さらにミラー走査型の照明光学系を用いた場合には、走査用ミラーの走査速度または光源の強度を光マスク面の走査位置に応じて制御することによっても照明光強度分布を形成することができる。
また、本発明に係る他の露光装置は、光源からの照明光を電子ビームに変換する光電変換面を有し、前記電子ビームを用いて基板を露光する露光装置であって、前記基板上での電子ビームの強度分布に基づいて、前記光源からの照明光の強度分布を調整することを特徴とする。
本発明では、光マスク像を光電変換面に投影し、電子ビーム像へ変換し基板へ転写する露光装置において、照射光強度分布を補正した照明光を光電変換面へ照射するようにしたため、この補正を光電変換面光電変換素子の変換効率分布に基づいて行うことにより、光電変換面上の位置によって、変換効率にばらつきがある場合においても、均一な電子ビーム強度を得ることでき、より均一な露光強度分布を得ることにより、線幅均一性の高い光電変換露光を行うことができる。
以下、本発明の実施態様を列挙する。
[実施態様1] 光マスク像を光電変換面に投影し、電子ビーム像へ変換し基板へ転写する露光装置において、光電変換素子の変換効率分布に基づいて、照射光強度分布を形成した照明光を照射することを特徴とする露光装置。
上記装置構成によって、光電変換面が位置によって、変換効率にばらつきがある場合においても、均一な電子ビーム強度を得ることでき、より均一な露光強度分布を得ることにより、線幅均一性の高い光電変換露光を行うことができる。
[実施態様1] 光マスク像を光電変換面に投影し、電子ビーム像へ変換し基板へ転写する露光装置において、光電変換素子の変換効率分布に基づいて、照射光強度分布を形成した照明光を照射することを特徴とする露光装置。
上記装置構成によって、光電変換面が位置によって、変換効率にばらつきがある場合においても、均一な電子ビーム強度を得ることでき、より均一な露光強度分布を得ることにより、線幅均一性の高い光電変換露光を行うことができる。
[実施態様2] 実施態様1の露光装置であって、照明光強度分布を透過率分布を有した透過材によって作成することを特徴とする露光装置。
[実施態様3] 実施態様1の露光装置であって、照明光強度分布をマイクロミラーアレイによって作成することを特徴とする露光装置。
[実施態様4] 実施態様3であって、マイクロミラーアレイの個々のミラーの反射角度を調整する手段、もしくは、個々のミラーの反射時間を調整する手段の、いずれか一方もしくは両方によって、照明光強度分布を作成することを特徴とする露光装置。
[実施態様5] 実施態様1の露光装置であって、照明光強度分布を液晶によって作成することを特徴とする露光装置。
[実施態様6] 実施態様1の露光装置であって、反射ミラーを微小角度変動させることによって露光ビームの方向を変えて、照明光を光マスクに照射し、露光範囲を走査する手段を有し、さらに反射ミラーの角度に応じて光源の強度を変える手段、もしくは、照明位置に応じてミラー走査速度を変える手段のいずれか一方もしくは、両方によって、照明光強度分布を作成することを特徴とする露光装置。
[実施態様3] 実施態様1の露光装置であって、照明光強度分布をマイクロミラーアレイによって作成することを特徴とする露光装置。
[実施態様4] 実施態様3であって、マイクロミラーアレイの個々のミラーの反射角度を調整する手段、もしくは、個々のミラーの反射時間を調整する手段の、いずれか一方もしくは両方によって、照明光強度分布を作成することを特徴とする露光装置。
[実施態様5] 実施態様1の露光装置であって、照明光強度分布を液晶によって作成することを特徴とする露光装置。
[実施態様6] 実施態様1の露光装置であって、反射ミラーを微小角度変動させることによって露光ビームの方向を変えて、照明光を光マスクに照射し、露光範囲を走査する手段を有し、さらに反射ミラーの角度に応じて光源の強度を変える手段、もしくは、照明位置に応じてミラー走査速度を変える手段のいずれか一方もしくは、両方によって、照明光強度分布を作成することを特徴とする露光装置。
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
[第1の実施例]
図1は、本発明の第1の実施例に係る光電変換露光装置の構成を示す。同図の露光装置は、原版(光マスク)に描画されたパターンを光電変換面で電子ビームに変換して、ウエハ面に投影露光する装置である。構成を順に説明する。
1は、回路パターンが形成されたレチクルである。レチクル1は、従来から用いられている光露光装置であるステッパやスキャナと同等なものであり、ガラス基板にCrなどでパターンが形成されているものである。2は、光電変換面であり、上面に光が入射した時には、同じ位置の裏面(図では下面)から電子を放出する役割を持つ。材質は、CsIなどからなり、膜状をしている。
[第1の実施例]
図1は、本発明の第1の実施例に係る光電変換露光装置の構成を示す。同図の露光装置は、原版(光マスク)に描画されたパターンを光電変換面で電子ビームに変換して、ウエハ面に投影露光する装置である。構成を順に説明する。
1は、回路パターンが形成されたレチクルである。レチクル1は、従来から用いられている光露光装置であるステッパやスキャナと同等なものであり、ガラス基板にCrなどでパターンが形成されているものである。2は、光電変換面であり、上面に光が入射した時には、同じ位置の裏面(図では下面)から電子を放出する役割を持つ。材質は、CsIなどからなり、膜状をしている。
3は、ウエハであり、レジストが表面に塗布されており、電子が入射することによって、感光し、現像することでパターンが形成される。4は、レチクル1上のパターンを光電変換面2に投影するための光源である。5は集光レンズ、6は補正フィルタであり、レチクル面へ照射される照明光の強度を面内で補正するためのものである。7は、照明光学系の視野絞りである。パターンに応じて、最適な照明条件を得るために、開口は可変となっている。8は、開口絞りである。9は、照明レンズである。10は、レチクル1が設置されるレチクルチャックである。11は、レチクルステージであり、レチクル面に平行な方向にレチクルを移動させる役割を持つ。レチクルチャック10は、レチクルステージ11に載置されていて、レチクルステージ11を駆動することで、レチクル1を移動させる。12は、投影レンズ系であり、レチクル上のパターンを光電変換面へ投影するための光学系である。倍率を有しており、縮小投影する場合もある。
13は、真空窓である。電子レンズ系などを内蔵する真空部分と、レチクルなどを有する大気部分とを隔離するために、気密性が高く、光を透過する材質で作られている。14は、光電変換面から出た電子像をウエハ面に投影するための、電子レンズ系である。光電変換面に出来た像を縮小し、ウエハ面に結像させるものである。15は、ウエハステージである。レチクルパターンを複数ショット露光し、ウエハ全面を露光するために、ウエハ3をステップ移動させる役割と、大きなショットパターンを分割して露光するときに、ウエハ3をステップもしくはスキャン移動させる役割を持つ。16は、真空チャンバである。真空チャンバ16は、光電変換面2および電子レンズ系14からウエハステージ15までが内部に配置されており、電子ビームが通る軌道を高真空に保つ役割を持っている。17は、ウエハステージ15に一体に保持された強度センサである。強度センサ17は、電子ビームの強度を計測するためのもので、受光部にはピンホールが形成されており、ウエハステージ15によって移動しながら強度計測を行うことによって強度の2次元分布を計測すること可能にしている。
上記構成での露光の手順を説明する。レチクル1にパターンが描画された領域は、光電変換面2に投影できる画角よりも大きい。レチクルステージが画角分を順時ステップ送りしながら、パターン全面を露光する。ウエハステージ15は、装置の縮小倍率に基づいて、同様にステップ送りされる。パターン全面の転写が完了すると、ウエハステージ15のみステップ移動して、次のショットの露光位置へ移動する。そして、同様にパターンを順次ステップ移動しながら露光する。全てのショットを露光完了したら、ウエハを取り替え、露光を行う。ここでは、露光毎にステップ送りする露光方法を説明したが、レチクルステージ11とウエハステージ15を同期させ、連続的に両者を走査しながら露光してもよい。
補正フィルタ6の役割について説明する。補正フィルタが無い場合、照明光は、均一な強度分布でレチクル面を照射する。レチクル面と光電変換面は、投影レンズ系で共役な位置になっており、レチクルパターンが光電変換面に結像する。光電変換面には、強度分布の無い像が結ばれることになる。光電変換面は、結像された像の強度分布に従って電子を放出する。光電変換面の光を電子に変換する変換効率が面内で均一であれば、均一な電子ビームによって像が形成される。しかし、光電変換面の変換効率は面内で分布をもっているため、光の像が均一な強度分布を持っていたとしても、電子ビーム像は、変換効率のむらに起因した強度むらを生じてしまう。強度むらがある場合、レジストに入射する電子線の強度が、位置によって違いが生じる。露光量のむらは、線幅均一性むらの原因となるため、光電変換面の変換効率のむらがあると、露光画角内で線幅均一性のむらを生じることになってしまう。補正フィルタ6は、光電変換効率の高い部分の照明光強度を下げることで照明光の分布をつくり、レチクルパターンの光電変換面で形成される像に強度分布を形成する。その結果、光電変換効率のむらが打ち消され、均一な強度分布をもった電子ビーム像が光電変換面から発生させることができる。そのため、線幅が均一な転写が可能となる。
光電変換面の変換効率のむらを計測する方法を次に説明する。
第一の方法は、レジスト残膜率を利用する方法である。レジストをウエハに塗布し、照明光を照射して露光し、現像した時には、露光量に応じて、残存するレジストの厚さが変化する。レジストの残膜率と露光量の関係を特性曲線と言う。図2にネガレジストの場合の特性曲線を表したグラフを示した。グラフの横軸は、露光量であり、縦軸は、レジスト残膜率である。残膜率は、現像後に残存するレジストの厚さを、元のレジスト厚さで除した値である。露光量が小さい場合は、レジストは全く残らないが、ある程度の露光量になると、露光量に応じて残膜率が変化する。それ以上の露光量になると、レジストは100%残る。
第一の方法は、レジスト残膜率を利用する方法である。レジストをウエハに塗布し、照明光を照射して露光し、現像した時には、露光量に応じて、残存するレジストの厚さが変化する。レジストの残膜率と露光量の関係を特性曲線と言う。図2にネガレジストの場合の特性曲線を表したグラフを示した。グラフの横軸は、露光量であり、縦軸は、レジスト残膜率である。残膜率は、現像後に残存するレジストの厚さを、元のレジスト厚さで除した値である。露光量が小さい場合は、レジストは全く残らないが、ある程度の露光量になると、露光量に応じて残膜率が変化する。それ以上の露光量になると、レジストは100%残る。
このレジスト残膜率を利用した変換効率むらの計測手順は、以下の通りである。
ウエハにレジスト塗布し、塗布されたレジスト厚を膜厚計などで計測する。次に、そのウエハを、装置に補正フィルタ6とレチクル1がない状態で露光する。ウエハが静止した状態で、露光量以外の条件は同じまま、露光量を変化させながら、複数ショットの逐次露光を行う。その後、ウエハを現像し、各露光ショット内の特定位置を膜厚計測する。その結果から、露光量毎の残膜率を計算し、図2のレジストの特性曲線を得る。次に露光後のウエハ内でレジストの特性曲線の残膜率が0.5程度の露光量のショットについて、レジスト残膜厚を2次元で詳細に計測する。その結果から、露光画角内の露光量分布を算出する。この結果が、光電変換効率の分布に起因した露光量むらである。
ウエハにレジスト塗布し、塗布されたレジスト厚を膜厚計などで計測する。次に、そのウエハを、装置に補正フィルタ6とレチクル1がない状態で露光する。ウエハが静止した状態で、露光量以外の条件は同じまま、露光量を変化させながら、複数ショットの逐次露光を行う。その後、ウエハを現像し、各露光ショット内の特定位置を膜厚計測する。その結果から、露光量毎の残膜率を計算し、図2のレジストの特性曲線を得る。次に露光後のウエハ内でレジストの特性曲線の残膜率が0.5程度の露光量のショットについて、レジスト残膜厚を2次元で詳細に計測する。その結果から、露光画角内の露光量分布を算出する。この結果が、光電変換効率の分布に起因した露光量むらである。
計測された露光量むらに基づいて、補正フィルタ6を作成する。例えば、計測された分布に基づいて比較的透過率の低い層(透過率制御層)を有する基板を準備し、むらの逆数に相当する露光量分布となるように電子ビーム直描機で露光し、レジストの3次元的な形状を作成し、エッチングを行うなどして、透過率制御層の厚さの分布を形成する。
作成した補正フィルタ6は、装置内の所定の位置に設置される。その結果、レチクル面には、光電変換効率のむらを補正する強度分布を有した照明光が照射されることになり、結果として、強度分布のない電子ビーム像がウエハ面に形成できるようになる。なお、補正フィルタは、照明光学系の視野絞りの位置に設置される必要がある。装置には、光学的に最適な位置に設置するために、設置位置の微調整手段(不図示)を有している。光軸方向と光軸に対して垂直な平面内の並進および回転方向の調整が可能となっている。
上記の説明では、レジスト残膜率から計測されるむらは、光電変換効率むらであるとしたが、厳密には、光源4および集光レンズ5に起因した強度むらをも含んだものとなっている。上記のフィルタはそれらも含んだ補正を行っているので、光源4および集光レンズ5に起因した照度むらがあっても同時に補正されてしまうため、特に問題はない。
なお、レジストの特性曲線は一度計測しておけばよいため、特性曲線が既知の場合には、露光量を変化させて、何ショットも露光する必要は無く、適切な露光量で1ショットのみ露光を行い、残膜厚を計測するだけでよい。
なお、レジストの特性曲線は一度計測しておけばよいため、特性曲線が既知の場合には、露光量を変化させて、何ショットも露光する必要は無く、適切な露光量で1ショットのみ露光を行い、残膜厚を計測するだけでよい。
次にもう一つの計測方法を説明する。図1において、17は強度センサであり、受光面はピンホールが形成されている。そのため、ウエハステージ15を走査しながら強度計測を行うことで、2次元の強度分布を容易に計測できる。補正フィルタ6およびレチクル1が無い状態で照明光を照射し、電子ビームを発生させる。レチクルパターンが無いので、露光画角全域から電子ビームが出射される状態となる。この状態で強度センサ17を用いて強度分布を計測する。その結果、画角内の強度分布が計測される。この計測結果に基づいて、補正フィルタ6を作成する。以下の手順は上述と同様である。
[第2の実施例]
図3に本発明の第2の実施例を示した。第1の実施例と同じく光電変換露光装置である。
第1の実施例と共通または対応する役割を持つものは、同じ符号を付した。説明も省略する。第1の実施例との違いは、補正フィルタ6の配置である。第1の実施例においては、視野絞り7の位置に補正フィルタを配置したが、本実施例では、レチクル1より下流の位置に配置している。真空窓13の直上に配置する形とした。そのため、投影光学系を構成するレンズ12bを真空チャンバ16内部に追加し、レチクル面と補正フィルタ面と光電変換面を光学的に共役の位置に配置した。その他については、第1の実施例と全く同等である。補正フィルタ6を上記の位置に配置することによって、交換作業を容易としたものである。
図3に本発明の第2の実施例を示した。第1の実施例と同じく光電変換露光装置である。
第1の実施例と共通または対応する役割を持つものは、同じ符号を付した。説明も省略する。第1の実施例との違いは、補正フィルタ6の配置である。第1の実施例においては、視野絞り7の位置に補正フィルタを配置したが、本実施例では、レチクル1より下流の位置に配置している。真空窓13の直上に配置する形とした。そのため、投影光学系を構成するレンズ12bを真空チャンバ16内部に追加し、レチクル面と補正フィルタ面と光電変換面を光学的に共役の位置に配置した。その他については、第1の実施例と全く同等である。補正フィルタ6を上記の位置に配置することによって、交換作業を容易としたものである。
[第3の実施例]
図4に本発明の第3の実施例を示した。第1、第2の実施例と同様に光電変換露光装置である。図中の符号のうち、図1に示したものと共通または対応する部材には、同じ符号を付して説明を省略する。第1の実施例と本実施例との違いは、照明光学系のみである。第1の実施例において、視野絞り7と補正フィルタ6を配した位置に、液晶パネル18を設置したものである。19は、液晶パネル設置部であり、装置に液晶パネル18を固定するためのものである。第1の実施例の装置では、強度分布を透過率の分布で補正したのに対して、本装置では、液晶パネルの各位置の開口時間に分布をもたせることで、補正を達成している。つまり、光電変換効率が低く、電子ビームの強度が低い部分は、露光時間を長くとることによって、均一な強度を得るものである。液晶は、光を透過するか、遮光するかの制御が、微細な単位で可能であるため、細かな制御が可能となる。さらに、露光に必要の無い領域を遮光するための視野絞りも液晶で兼用することができるため、視野絞りも不要となる。
図4に本発明の第3の実施例を示した。第1、第2の実施例と同様に光電変換露光装置である。図中の符号のうち、図1に示したものと共通または対応する部材には、同じ符号を付して説明を省略する。第1の実施例と本実施例との違いは、照明光学系のみである。第1の実施例において、視野絞り7と補正フィルタ6を配した位置に、液晶パネル18を設置したものである。19は、液晶パネル設置部であり、装置に液晶パネル18を固定するためのものである。第1の実施例の装置では、強度分布を透過率の分布で補正したのに対して、本装置では、液晶パネルの各位置の開口時間に分布をもたせることで、補正を達成している。つまり、光電変換効率が低く、電子ビームの強度が低い部分は、露光時間を長くとることによって、均一な強度を得るものである。液晶は、光を透過するか、遮光するかの制御が、微細な単位で可能であるため、細かな制御が可能となる。さらに、露光に必要の無い領域を遮光するための視野絞りも液晶で兼用することができるため、視野絞りも不要となる。
強度むらの計測時には、液晶全体を光を透過する状態に設定し、照明光を照射して計測を行う。
液晶の要素ごとに露光時間を制御するための、液晶制御部20が設置されており、液晶制御部20に露光量むらを入力することにより、液晶制御部20が露光時間を設定することにより補正を行う。
液晶パネルを利用したことで、光電変換効率むらが経時変化してしまった場合などにも、フィルタをその都度作成する必要が無いため、装置のランニングコストを低くでき、また装置の稼働率も落ちないというメリットがある。
液晶の要素ごとに露光時間を制御するための、液晶制御部20が設置されており、液晶制御部20に露光量むらを入力することにより、液晶制御部20が露光時間を設定することにより補正を行う。
液晶パネルを利用したことで、光電変換効率むらが経時変化してしまった場合などにも、フィルタをその都度作成する必要が無いため、装置のランニングコストを低くでき、また装置の稼働率も落ちないというメリットがある。
[第4の実施例]
図5に本発明の第4の実施例を示した。上述の実施例と同様に光電変換露光装置である。
図中の符号のうち、第1から第3の実施例で説明したものと共通または対応する役割を持つ物に対しては、同じ符号を付した。説明も省略する。第1〜第3の実施例と本実施例との違いは、照明光学系のみである。照明光学系の構成を説明する。この構成は、照明光学系の視野絞りの位置にマイクロミラーアレイ21を配置したものである。光源4からの露光光をビームスプリッタ24で反射させ、マイクロミラーアレイ21に照射する。反射した光は、ビームスプリッタ24を直進し、開口絞り8および照明レンズ9を透過してレチクル11を照射する。
図5に本発明の第4の実施例を示した。上述の実施例と同様に光電変換露光装置である。
図中の符号のうち、第1から第3の実施例で説明したものと共通または対応する役割を持つ物に対しては、同じ符号を付した。説明も省略する。第1〜第3の実施例と本実施例との違いは、照明光学系のみである。照明光学系の構成を説明する。この構成は、照明光学系の視野絞りの位置にマイクロミラーアレイ21を配置したものである。光源4からの露光光をビームスプリッタ24で反射させ、マイクロミラーアレイ21に照射する。反射した光は、ビームスプリッタ24を直進し、開口絞り8および照明レンズ9を透過してレチクル11を照射する。
マイクロミラーアレイ21は、大きさ10μm程度の小さなミラーが多数格子状に配置されており、個々のミラーは、マイクロミラー制御部23によって、それぞれ独立に反射角度を調整することが可能となっている。光源から入射する光の角度に対してミラー反射面を垂直にした場合は、全ての光がレチクル面に入射することになる。また、ミラーを傾け、開口絞り8の外に反射させれば(図中、点線矢印)、そのミラーの部分(ピクセル)は、光がレチクルに入射しない。ミラーの角度がその中間にあるときは、その角度に応じて、開口絞り8を通過する光量が変化するために、レチクル面は、その分だけ照度が低下して照明される。ミラーの角度を制御することによって、照明光の強度分布を形成することが可能となっている。
本装置では、マイクロミラーアレイのミラー角度に分布をもたせることで、光電変換面の光電変換効率のむらの補正を達成している。つまり、光電変換効率が高く、電子ビームの強度が高い部分は、よりミラーを傾け、照明光強度を下げることによって、均一な強度を得るものである。マイクロミラーデバイスの1ピクセルは10μm程度であるため、微細な補正が可能である。露光に必要の無い領域を遮光するための視野絞りもマイクロミラーで兼用することができるため、視野絞りも不要となる。
強度むらの計測時には、全てのマイクロミラーを全反射状態にして、照明光を照射する。計測結果を各々のミラーの角度に反映させるため、マイクロミラー制御部23にデータを入力し、補正値を設定する。言うまでもないが、マイクロミラーアレイ内のミラーそれぞれに反射率のばらつきがあったとしても、そのばらつきも同時に補正される。マイクロミラーアレイを利用したことで、光電変換効率むらが経時変化してしまった場合などにも、フィルタをその都度作成する必要が無いため、装置のランニングコストを低くでき、また装置の稼働率も落ちないというメリットがある。上記では、マイクロミラーの角度を変えることによって、照明光の強度分布を作った例を示したが、ミラーを反射と遮光の2値のみで制御し、それぞれのピクセルの露光時間を変化させることによって、見かけ上の強度分布を作ることによっても、光電変換効率のむらを補正することが可能である。
[第5の実施例]
図6に本発明の第5の実施例を示した。ここまでで述べた第1〜第4の実施例と同様に光電変換露光装置である。図中の符号のうち、第1〜第4の実施例で説明したものと同じ役割を持つ物に対しては、同じ符号を付した。図では、説明のために、装置の主要構成部分を抜き出して、鳥瞰図にして示したものである。第1〜第4の実施例と本実施例との違いは、照明光学系のみである。
図6に本発明の第5の実施例を示した。ここまでで述べた第1〜第4の実施例と同様に光電変換露光装置である。図中の符号のうち、第1〜第4の実施例で説明したものと同じ役割を持つ物に対しては、同じ符号を付した。図では、説明のために、装置の主要構成部分を抜き出して、鳥瞰図にして示したものである。第1〜第4の実施例と本実施例との違いは、照明光学系のみである。
照明光学系の構成のみを説明する。図6において、27は、光源ユニットであり、内部は、レーザ光源とレーザを集光するレンズから構成されており、パルス発光するものである。25は、振動ミラーであり、振動機構26に連結されており、図中に矢印で示したように、2軸に微小角度振動する。微小角度振動することによって、レチクル面の露光画角領域に照明光を照射するものである。28は、光源、ミラー制御部である。レーザ光源ユニット27から発せられるレーザのパルスごとの強度とそのパルスに対応したミラー角度を制御するためのものであり、レーザパルスの強度と振動ミラー27の角度を同期して制御することが可能となっている。
図7に振動ミラー25周辺を描いた図を示した。光源から発せられたレーザ光29は、振動ミラー25で反射し、レチクル1へ入射する。ミラーが2軸に振動することで、レーザ光は30で示した矩形のスキャン領域を走査する。スキャン領域30のレチクルパターンは、図6に示す投影光学系12によって、光電変換面2に投影され、電子パターンに変換される。つまり、スキャン領域30および光電変換面2は露光画角に相当する。レーザ光で高速にスキャンしながら、レチクル1は、連続走査し、パターン領域31全体が露光される。レーザのスキャン速度は、レチクルの走査速度に対して十分に早く、レーザ光は、スキャン領域の全面に照射される。ここでは、レチクルとウエハを同期させ、連続走査することにより、パターン領域31内でスキャン領域30を移動しながら露光を行っているが、露光画角ごとにレチクルおよびウエハをステップ送りして露光を行っても良い。
ところで、振動ミラーの角度によって、スキャン領域のどの点にレーザ光が照射されるかは、一意的に決まる。光源はパルス光であり、パルスごとにミラーが微小角度移動して、露光画角を順時照明光が照らすことになる。露光画角の位置ごとに照明光のパルス強度を制御することで、露光画角内に照明光の強度分布を作ることが可能となっている。
本装置では、振動ミラーの角度と、パルス光を光源に使用し、パルスごとにレーザ光源の強度を制御することで、光電変換面の持つ光電変換効率のむらの補正を達成している。つまり、光電変換効率が低く、電子ビームの強度が低い部分には、光源のパルス強度を上げることによって、均一な電子ビーム像の強度を得るものである。レーザスポットの径を絞り、ミラーの角度分解能を上げれば、微細な補正が可能である。露光に必要の無い領域を遮光するためにミラーの振幅を制限すれば、視野絞りも振動ミラーで兼用することができるため、視野絞りも不要となる。
本装置では、振動ミラーの角度と、パルス光を光源に使用し、パルスごとにレーザ光源の強度を制御することで、光電変換面の持つ光電変換効率のむらの補正を達成している。つまり、光電変換効率が低く、電子ビームの強度が低い部分には、光源のパルス強度を上げることによって、均一な電子ビーム像の強度を得るものである。レーザスポットの径を絞り、ミラーの角度分解能を上げれば、微細な補正が可能である。露光に必要の無い領域を遮光するためにミラーの振幅を制限すれば、視野絞りも振動ミラーで兼用することができるため、視野絞りも不要となる。
強度むらの計測時には、光源のレーザパルスの強度を一定に保って、照明光を照射する。計測結果を光源を振動ミラーに反映させるため、光源、ミラー制御部28にデータを入力し、補正値を設定する。振動ミラーによる画角内走査とパルスごとの強度制御を利用したことで、光電変換効率むらが経時変化してしまった場合などにも、フィルタをその都度作成する必要が無いため、装置のランニングコストを低くでき、また装置の稼働率も落ちないというメリットがある。
さて、上記の強度分布作成方法は、レーザ光源のパルス強度を変えることによって、照明光の強度分布を形成していたが、光源の強度を一定のまま、ミラーの振動速度を変えて、照明光が照射される時間を変えることによって、照明光強度に見かけ上の分布を形成してもよい。ウエハステージとレチクルステージを連続走査して、ウエハを露光する場合は、ミラーの振動速度の変化に応じて、レチクルステージとウエハステージの走査速度を変える。また、露光画角毎に、レチクルステージ、ウエハステージをステップ移動送りしながら、レチクルパターンを転写する方法でも良い。
[第6の実施例]
次に、この露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図9は微小デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造のフローを示す。
ステップ1(回路設計)では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ2(マスク製作)では設計したパターンを形成したマスクを製作する。
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が設置された露光装置とウエハを用いて、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によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の組み立て工程を含む。ステップ6(検査)ではステップ5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ7でこれを出荷する。
次に、この露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図9は微小デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造のフローを示す。
ステップ1(回路設計)では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ2(マスク製作)では設計したパターンを形成したマスクを製作する。
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が設置された露光装置とウエハを用いて、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によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の組み立て工程を含む。ステップ6(検査)ではステップ5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ7でこれを出荷する。
上記ステップ4のウエハプロセスは以下のステップを有する。ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するCVDステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに焼付露光する露光ステップ、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップ。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
1:レチクル
2:光電変換面
3:ウエハ
4:光源
5:集光レンズ
6:補正フィルタ
7:視野絞り
8:開口絞り
9:照明レンズ
14:電子レンズ系
15:ウエハステージ
18:液晶パネル
21:マイクロミラーアレイ
24:ビームスプリッタ
25:振動ミラー
2:光電変換面
3:ウエハ
4:光源
5:集光レンズ
6:補正フィルタ
7:視野絞り
8:開口絞り
9:照明レンズ
14:電子レンズ系
15:ウエハステージ
18:液晶パネル
21:マイクロミラーアレイ
24:ビームスプリッタ
25:振動ミラー
Claims (8)
- 光マスクの像を光電変換面に投影して電子ビーム像へ変換し、基板へ転写する露光装置であって、
前記電子ビームの前記基板上における強度分布を均一化するために、前記光マスクを照明するための光源と前記光電変換面との間に、前記光電変換面へ投影される照明光の強度分布を補正する手段を備えることを特徴とする露光装置。 - 前記照明光強度分布を補正する手段が、前記光電変換面の変換効率分布に基づいて透過率分布を形成された透過材であることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記照明光強度分布を補正する手段が、マイクロミラーアレイと、該マイクロミラーアレイの個々のミラーの反射角度を調整する手段および個々のミラーの反射時間を調整する手段の少なくとも一方とを含むことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記照明光強度分布を補正する手段が、液晶素子と、該液晶素子各部における光の透過量を調整する手段とを含むことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- スポット光光源と、該スポット光を前記光マスクへ向けて反射する反射ミラーと、該反射ミラーを微小角度変動させることによって前記スポット光により前記光マスクの露光範囲を走査させる手段とを備え、前記照明光強度分布を補正する手段は、前記反射ミラーの角度に応じて光源の強度を調整する手段および照明位置に応じてミラー走査速度を調整する手段の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記基板面における電子ビームの強度分布を計測する手段を備え、その計測結果に基づいて前記調整を行うことを特徴とする請求項3〜5のいずれか1つに記載の露光装置。
- 光源からの照明光を電子ビームに変換する光電変換面を有し、前記電子ビームを用いて基板を露光する露光装置であって、
前記基板上での電子ビームの強度分布に基づいて、前記光源からの照明光の強度分布を調整することを特徴とする露光装置。 - 請求項1〜7のいずれか1つに記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、露光された前記基板を現像する工程とを有することを特徴とするデバイス製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004166267A JP2005347572A (ja) | 2004-06-03 | 2004-06-03 | 露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2004166267A JP2005347572A (ja) | 2004-06-03 | 2004-06-03 | 露光装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2018155540A1 (ja) * | 2017-02-24 | 2018-08-30 | 株式会社ニコン | 電子ビーム装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法 |
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- 2004-06-03 JP JP2004166267A patent/JP2005347572A/ja active Pending
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