JP2010016351A - 液晶ブラインド、それを適用した半導体装置の製造方法、及び半導体製造用縮小投影露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レチクル上に照射される照射光を柔軟に制御すること。
【解決手段】この縮小投影露光装置に備えられた液晶ブラインド１７は、液晶駆動方式で駆動されて照射光の照射パターンを可変設定し、各液晶セルに対応した電極への電圧印加で各液晶セル毎に光の透過、遮断を制御できる光学的開口部を成すため、照射領域の形状を任意に設定できる。この開口部は、露光制御プログラムをコントローラ１４が実行すると、照射領域に応じて照射時間を任意に設定可能に開閉状態が部分的に制御される。コントローラ１４によるシャッタ３の開閉制御、液晶ブラインド１７の駆動制御に伴い、レチクル１０の投影領域内（露光ショット面内）を通る半導体ウエハ１３のレジスト膜面上の投影露光によるレジストパターン像の寸法精度が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被露光半導体基板面上への縮小投影露光時に用いられる液晶ブラインド、それを適用した半導体装置の製造方法、及び半導体製造用縮小投影式露光装置に関する。

従来、この種の半導体製造用縮小投影露光装置としては、例えば図１０に示される構成のもの（文献公知に係る発明でないが、一般的に周知な構成のもの）が挙げられる。
この半導体製造用縮小投影露光装置の場合、発光源としての水銀ランプ１での発光が楕円鏡２により反射乃至集光されて照射光となり、シャッタ３の開閉状態により照射時間が調整された照射光が全反射ミラー４で全反射されて干渉フィルタ５により必要な波長のみが選択された後、フライアイレンズ６を透過して光強度が均一化される。
ブラインド７では、光強度が均一化された照射光の照射パターンを定め、その照射パターンが全反射ミラー８で全反射された後、コンデンサーレンズ９を透過してレチクル１０上で照射領域が設定される。コンデンサーレンズ９では、照射光を透過してレチクル１０上に照射させるが、このときにブラインド７の照射パターンの像がレチクル１０上に結像される。

更に、レチクル１０上の照射パターンは、レチクル１０の開口部分の投影領域内で規定される製品パターン領域を通り、縮小投影レンズ１１を透過してステージ１２上に保持された半導体ウエハ１３のレジスト膜面（被露光半導体基板面）上へ各製品チップのレジストパターン像として投影露光される。
図１１は、この半導体製造用縮小投影露光装置におけるブラインド７の使用によるレチクル１０上へ照射される照射光の照射領域の設定を説明するために示した概略図である。
このブラインド７は、上下左右の４枚の片部で構成され、具体的には上片部７ａ、下片部７ｂ、左片部７ｃ、右片部７ｄを組み合わせてその開口部分で照射パターンを設定するが、その照射パターンの像は、上述したようにコンデンサーレンズ９を透過してレチクル１０上に結像される。

４枚の上片部７ａ、下片部７ｂ、左片部７ｃ、及び右片部７ｄは、それぞれ独立して一定方向に駆動され、必要な部分のみを開口部分と成してその他の部分を遮蔽して遮光する機能を持つ。図１１に示されるブラインド７の場合、レチクル１０の開口部分の投影領域内（露光ショット面内）で規定される製品パターン領域Ｅ_Pに対応する部分のみを開口部
分と成し、その他の部分を遮蔽する位置までそれぞれ中央部分へ向けて駆動して遮光状態とし、露光中はそのまま固定される様子を示している。
図１２は、ここでのレチクル１０の開口部分の投影領域内で規定される製品パターン領域Ｅ_Pの細部を拡大して例示した模式図である。

この製品パターン領域Ｅ_Pは、上述した半導体ウエハ１３のレジスト膜面上に総計１６
個の製品チップａ〜ｐをレジストパターン像として配列するもので、１ショット露光で同時に各製品チップａ〜ｐが投影露光されることを示している。半導体製造用縮小投影露光装置では、１ショット露光に必要な照射光の照射時間がシャッタ３の開閉状態によって調整され、シャッタ３が開口して照射光が照射されている間、ブラインド７が固定されているため、レチクル１０の製品パターン領域Ｅ_Pに存在する各製品チップａ〜ｐは、何れも
半導体ウエハ１３のレジスト膜面上に同じ照射時間でレジストパターン像として投影露光される。
因みに、ここで説明した露光装置に関連する周知技術としては、液晶セルを隙間なく連続させて制御不可能な領域を無くし、電気光学的なリフレッシュ動作を不要にした液晶フォトマスクを備えたもの（特許文献１参照）等が挙げられる。

特開平６−３０１１９０号公報（要約）

上述した半導体製造用縮小投影露光装置の場合、レチクル上に照射される照射光の照射領域は、ブラインドの上下左右４枚の片部を一定方向に駆動することによって設定されるため、その開口部分の形状が四角形に制限されてしまい、開口部分の形状を任意に設定できないという不便がある。
又、シャッタが開口して照射光が照射されている間、ブラインドの開口部分の形状が固定されているため、レチクル上の照射領域に応じて照射時間を任意に設定することができないという不便もある。

更に、レチクル上の照射領域が全て同じ照射時間とされてその投影領域内で規定される製品パターン領域で投影露光が行われるため、照射光学系、投影光学系に起因する照度ムラや収差等の影響により製品パターン領域に存在する各製品チップの投影露光されたレジストパターン像の寸法精度が露光ショット面内において低下するという問題もある。尚、こうしたレジストパターン像の寸法精度を向上させるため、縮小投影レンズの性能を改善する手法も考えられるが、縮小投影レンズは一般に複数のレンズを精巧に組み合わせた構造の非常に高価な製品であるため、こうした手法は得策でないという事情もある。

即ち、従来の技術においては、レチクル上に照射される照射光を柔軟に制御することが困難であった。
なお、特許文献１の液晶セルを隙間なく連続させた構造の液晶フォトマスクは、集積回路パターンを露光するために液晶セルを用いたものであるため、特許文献１記載の技術においても、上記課題は同様に存在するものである。
そこで、本発明の技術的課題は、レチクル上に照射される照射光を柔軟に制御することことにある。

本発明の一態様に係る液晶ブラインドは、透明な第１の電極層と、前記第１の電極層に交差する透明な第２の電極層と、前記第１の電極層及び前記第２の電極層の間に形成された液晶セルと、を含む液晶ブラインドであって、前記液晶ブラインドは、照射パターンを備え、前記第１の電極層及び前記第２の電極層の間に電圧印加することにより、半導体基板に照射光を照射する照射領域を設定し、前記照射パターンが決定されることを特徴とするものである。
また、上記の液晶ブラインドにおいて、前記液晶セルは、前記照射領域に応じて照射時間を制御されることを特徴としても良い。

本発明の他の態様に係る半導体装置の製造方法は、複数の液晶セルを有し液晶駆動方式により駆動する液晶ブラインドを用いた半導体装置の製造方法であって、露光条件を設定する段階と、投影露光を行う段階と、を含み、前記露光条件を設定する段階は、前記複数の液晶セルごとに、電圧引加することにより、照射パターンを定める段階であって、前記投影露光を行う段階は、前記照射パターンを介して、投影露光する段階であることを特徴とするものである。
また、上記の半導体装置の製造方法において、前記液晶ブラインドは、第１の方向を有する第１の電極層と、前記第１の方向に交差する第２の方向を有する第２の電極層と、をさらに含み、前記照射パターンは、前記第１の電極層および前記第２の電極層への電圧印加を制御することにより形成されることを特徴としても良い。

また、上記の半導体装置の製造方法において、前記電圧印加は、前記投影露光する領域に応じた照射時間データに基づいて制御されることを特徴としても良い。
また、上記の半導体装置の製造方法において、前面遮光状態にする段階をさらに含み、前記遮光状態にする段階は、前記投影露光を行う段階の前及び後に行われることを特徴としても良い。
本発明のさらに別の態様に係る縮小投影露光装置は、複数の液晶セルを有し液晶駆動方式により駆動する液晶ブラインドと、記憶装置と、コントローラと、を備え、前記記憶装置は、露光制御プログラムを有し、前記コントローラは、前記露光制御プログラムにより前記液晶ブラインドに照射パターンを定めて露光条件を設定することを特徴とするものである。

本発明のさらに別の態様に係る液晶ブラインド、それを適用した半導体装置の製造方法、及び半導体製造用縮小投影露光装置は、例えば下記の第１〜第８の発明であっても良い。
第１の発明は、被露光半導体基板面上への縮小投影露光時にレチクル上へ照射される照射光の照射領域を設定するための照射パターンを可変設定する機能を持ち、液晶駆動方式により駆動されて前記照射領域を可変設定することを特徴とする液晶ブラインドである。このような構成によれば、液晶駆動方式により駆動される構造であるため、レチクル上へ照射される照射光の照射領域の形状を可変設定することが可能となる。即ち、レチクル上に照射される照射光を柔軟に制御することが可能となる。

第２の発明は、縦方向に平行する帯状の透明な縦方向電極が形成された層と、横方向に平行する帯状の透明な横方向電極が形成された層との間に液晶が挟まれた液晶セル構造であり、前記液晶セル構造では、前記縦方向電極及び前記横方向電極の間への電圧印加に応じて液晶分子の配向が揃うことにより、前記照射領域として液晶セル毎に光透過率を選択的に制御可能な光学的開口部を成すことを特徴とする液晶ブラインドである。このような構成によれば、各液晶セルに対応した縦方向電極及び横方向電極に対して電圧を印加する（書き込み信号を与える）ことにより、各液晶セル毎に光の透過、遮断を制御できるため、光学的開口部によってレチクル上へ照射される照射光の照射領域の形状を任意に設定できる。

第３の発明は、前記光学的開口部は、前記照射領域に応じて照射時間を任意に設定できるように開閉状態が部分的に制御されることを特徴とする液晶ブラインドである。このような構成によれば、光学的開口部において照射光の照射時間を何段階かに分け、各段階で照射領域の形状を変化させることにより、レチクル上の照射領域に応じて照射時間を任意に制御することができる。結果として、レチクル上の照射領域に応じてその投影領域内の露光エネルギーを適切な値にして部分的に制御できるため、半導体製造用縮小投影露光装置における照射光学系、投影光学系に起因する照度ムラや収差等の影響を解消でき、レチクルの投影領域内（露光ショット面内）で規定される製品パターン領域に存在する各製品チップとして投影露光されるレジストパターン像の寸法精度を露光ショット面内において顕著に向上させることができる。即ち、本発明によれば、レチクル上に照射される照射光の照射領域の形状、及びその照射領域に応じた照射時間を任意に設定でき、投影露光されるレジストパターン像の寸法精度を露光ショット面内において良好（ほぼ均一）に保ち得る構造の液晶ブラインドを提供することができる。

第４の発明は、被露光半導体基板面上への縮小投影露光時にレチクル上へ照射される照射光の照射領域を設定するための照射パターンを可変設定する機能を持ち、液晶駆動方式により駆動されて前記照射領域を可変設定する液晶ブラインドに対し、前記照射領域を定めた照射領域データ、及び前記照射領域に応じた前記照射時間を定めた照射時間データに従い、前記液晶ブラインドに対して前記液晶セルの番地に対応した前記縦方向電極及び前記横方向電極への電圧印加を制御し、前記液晶セル毎に前記光透過率を示す照射パターンを定めて露光条件を設定する露光条件設定段階と、前記露光条件が設定された前記照射光を前記液晶ブラインドを介して前記レチクルの投影領域内を通過させ、且つ縮小投影レンズを透過させて前記被露光半導体基板面上へ投影露光する投影露光段階と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法である。このような手法によれば、レチクル上に照射される照射光の照射領域の形状、及びその照射領域に応じた照射時間を任意に設定でき、投影露光されるレジストパターン像の寸法精度を露光ショット面内においてほぼ均一に保ち得るため、各製品チップ間のパターン寸法差が小さく抑えられることになり、レジストパターン像の寸法精度が優れた品質高い半導体装置を歩留まり良く簡易に製造し得る。

第５の発明は、前記露光条件設定段階で用いる前記照射領域データには、前記投影露光を行わないときに前記投影領域内を全面遮光状態とする全面遮光データが含まれ、発光源での発光により得られる前記照射光の照射前後に前記全面遮光データに従い、前記液晶ブラインドを制御して前記投影領域内を全面遮光状態とすることを特徴とする半導体装置の製造方法である。このような手法によれば、投影露光を行わない照射光の照射前後で全面遮光データに基づいて例えば液晶ブラインド自体の光学的開口部の全体を閉状態とすれば、レチクルの投影領域内が全面遮光状態となってシャッタの役割を兼ね備えることが可能となるため、照射光学系でシャッタを用いなくても済むようになる。

第６の発明は、被露光半導体基板面上への縮小投影露光時にレチクル上へ照射される照射光の照射領域を設定するための照射パターンを可変設定する機能を持ち、液晶駆動方式により駆動されて前記照射領域を可変設定する液晶ブラインドと、前記照射領域を定める照射領域データ、前記照射領域に応じた前記照射時間を定める照射時間データ、前記液晶セルの番地に対応した前記縦方向電極及び前記横方向電極の配置を示す電極配置データ、及び前記液晶セル毎の前記光透過率を示す照射パターンを定めて露光条件を設定する露光制御プログラムを格納した記憶装置と、前記露光制御プログラムを実行し、前記液晶ブラインドに対して前記照射領域データ及び前記照射時間データに応じて前記電極配置データに示される前記液晶セルの番地に対応した前記縦方向電極及び前記横方向電極への電圧印加を制御し、前記液晶セル毎に前記光透過率を示す照射パターンを定めて露光条件を設定するコントローラと、を備えたことを特徴とする半導体製造用縮小投影露光装置である。このような構成によれば、記憶装置及びコントローラの働きにより、第４の発明の場合と同様に、レチクル上に照射される照射光の照射領域の形状、及びその照射領域に応じた照射時間を任意に設定でき、投影露光されるレジストパターン像の寸法精度を露光ショット面内においてほぼ均一に保ち得るため、各製品チップ間のパターン寸法差が小さく抑えられることになり、レジストパターン像の寸法精度が優れた品質高い半導体装置を歩留まり良く簡易に製造することができる。

第７の発明は、前記露光条件が設定された前記照射光は、前記レチクルの投影領域内を通過し、且つ縮小投影レンズを透過して前記被露光半導体基板面上への投影露光に供されるものであり、前記記憶装置で記憶される前記照射領域データには、前記投影露光しないときに前記投影領域内を全面遮光状態とする全面遮光データが含まれ、前記コントローラは、発光源での発光により得られる前記照射光の照射前後に前記全面遮光データに基づいて前記液晶ブラインドを制御し、前記投影領域内を全面遮光状態とすることを特徴とする半導体製造用縮小投影露光装置である。このような構成によれば、記憶装置及びコントローラの働きにより、第５の発明の場合と同様に、投影露光を行わない照射光の照射前後でレチクルの投影領域内が全面遮光状態となってシャッタの役割を兼ね備えることが可能であるため、照射光学系でシャッタを用いなくても済むようになる。

第８の発明は、前記発光源での発光により得られる前記照射光の照射時間を開閉状態により調整可能なシャッタを備え、前記コントローラは、前記シャッタの開閉制御を行うことを特徴とする半導体製造用縮小投影露光装置である。このような構成によれば、従来通りに照射光学系のシャッタを備え、液晶ブラインドにおいて適当な照射時間の入射光が得られるようにコントローラによりシャッタの開閉制御を行わせると共に、レチクル上へ照射される照射光の照射領域を可変的に設定するための液晶ブラインドへの電圧印加の制御を追従して行わせることができるため、投影露光によるレジストパターン像の寸法精度の確保を一層安定して行わせることができる。

本発明の実施形態１に係る半導体製造用縮小投影露光装置の基本構成を示した概略図である。 図１に示す半導体製造用縮小投影露光装置の要部である液晶ブラインド１７の基本構造を一部破断して示した平面図である。 図２中のＡ−Ａ´線方向における液晶ブラインド１７の側面断面図である。 図２中のＢ−Ｂ´線方向における液晶ブラインド１７の側面断面図である。 図１に示す半導体製造用縮小投影露光装置における液晶ブラインド１７の照射制御を受けたレチクル１０上の照射パターンにより可変される製品パターン領域Ｅ_Pを例示したもので、（ａ）は全領域照射パターンに関するもの、（ｂ）は部分領域照射パターンに関するものである。 図５（ａ）、（ｂ）の場合に半導体ウエハ１３のレジスト膜面上に投影露光されたレジストパターン寸法の計測結果を例示したもので、（ａ）は全領域照射パターンの各製品チップ毎のレジストパターン寸法に関するもの、（ｂ）は部分領域照射パターンの各製品チップ毎のレジストパターン寸法に関するものである。 図１に示す半導体製造用縮小投影露光装置における露光（照射）時間［ｍｓｅｃ］に対するレジスト寸法（レジストパターン寸法）［ｍ］の関係を示す特性図である。 本発明の実施形態２に係る半導体製造用縮小投影露光装置における液晶ブラインド１７の照射制御を受けたレチクル１０上の照射パターンにより可変される製品パターン領域Ｅ_Pを例示したもので、（ａ）は全領域照射パターンに関するもの、（ｂ）は第１の部分領域照射パターンに関するもの、（ｃ）は第２の部分領域照射パターンに関するもの、（ｄ）は第３の部分領域照射パターンに関するもの、（ｅ）は全領域非照射パターンに関するものである。 図８（ａ）〜（ｅ）の場合に半導体ウエハ１３のレジスト膜面上に投影露光される各製品チップ（ａ〜ｐ）毎のレジストパターン寸法の計測結果を例示したものである。 従来の半導体製造用縮小投影露光装置の基本構成を示した概略図である。 図１０に示す半導体製造用縮小投影露光装置におけるブラインドの使用によるレチクル上へ照射される照射光の照射領域の設定を説明するために示した概略図である。 図１１で説明したレチクルの開口部分の投影領域内で規定される製品パターン領域Ｅ_Pの細部を拡大して例示した模式図である。

以下、図を参照して本発明に係る液晶ブラインド、それを適用した半導体装置の製造方法、及び半導体製造用縮小投影露光装置の幾つかの実施形態を説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る半導体製造用縮小投影露光装置の基本構成を示した概略図である。又、図２はこの半導体製造用縮小投影露光装置の要部である液晶ブラインド１７の基本構造を一部破断して示した平面図である。

この半導体製造用縮小投影露光装置は、発光源としての水銀ランプ１と、水銀ランプ２による発光を反射集光して照射光とする楕円鏡１と、照射光の照射時間を開閉状態により調整するシャッタ３と、シャッタ３からの照射光を垂直方向へ全反射する全反射ミラー４と、全反射ミラー４で全反射された照射光を透過して必要な波長のみを選択する干渉フィルタ５と、干渉フィルタ５で選択された波長の照射光を透過して光強度を均一化するフライアイレンズ６と、液晶駆動方式により駆動されて光強度が均一化された照射光の照射パターンを可変設定する機能を持つ液晶ブラインド１７と、液晶ブラインド１７からの照射パターンの照射光を垂直方向へ全反射する全反射ミラー８と、を備えている。

このうち、液晶ブラインド１７は、縦方向に平行する帯状の透明な縦方向電極１７１が形成された層、及び横方向に平行する帯状の透明な横方向電極１７２が形成された層の間に液晶が挟まれた液晶セル構造から成る。
この液晶セル構造では、縦方向電極１７１及び横方向電極１７２の間への電圧印加に応じて液晶分子の配向が揃うことにより、照射領域として液晶セル毎に光透過率を選択的に制御可能な光学的開口部を成す。
即ち、この液晶ブラインド１７の場合、液晶駆動方式により駆動されて照射光の照射パターンを可変設定することにより、レチクル１０上へ照射される照射光の照射領域の形状を可変設定することが可能となる。

具体的には、各液晶セルに対応した縦方向電極１７１及び横方向電極１７２に対して電圧を印加する（書き込み信号を与える）ことにより、各液晶セル毎に光の透過、遮断を制御できるため、光学的開口部によって照射光の照射領域の形状を任意に設定できる。
又、この半導体製造用縮小投影露光装置は、全反射ミラー８で全反射された照射光を透過してその照射パターンの像をレチクル１０上に結像するコンデンサーレンズ９と、コンデンサーレンズ９を透過した照射パターンを開口部分の投影領域内（露光ショット面内）の製品パターン領域として規定するレチクル１０と、レチクル１０からの製品パターン領域とされた照射光を縮小投影するように透過して被露光半導体基板面上へレジストパターン像として投影露光する縮小投影レンズ１１と、被露光半導体基板が載置されるテーブル１２と、製品パターン領域のレジストパターン像が投影露光される被露光半導体基板としての半導体ウエハ１３と、を備えている。

更に、この半導体製造用縮小投影露光装置は、照射領域を定める照射領域データ、照射領域に応じた照射時間を定める照射時間データ、液晶セルの番地に対応した縦方向電極１７１及び横方向電極１７２の配置を示す電極配置データ、及び液晶セル毎の光透過率を示す照射パターンを定めて露光条件を設定する露光制御プログラムを格納した記憶装置１５と、シャッタ３へ制御信号を送出して開閉制御を行うと共に、露光制御プログラムを実行して液晶ブラインド１７に対して照射領域データ及び照射時間データに応じて電極配置データに示される液晶セルの番地に対応した縦方向電極１７１及び横方向電極１７２へ電圧印加する制御信号を送出し、液晶セル毎に光透過率を示す照射パターンを定めて露光条件を設定するコントローラ１４と、を備えている。

ここでのコントローラ１４による露光制御プログラムの実行により、液晶ブラインド１７における光学的開口部は、照射領域に応じて照射時間を任意に設定できるように開閉状態が部分的に制御されることになる。
図３は、図２中のＡ−Ａ´線方向における液晶ブラインド１７の側面断面図である。又、図４は、図２中のＢ−Ｂ´線方向における液晶ブラインド１７の側面断面図である。

ここでは、液晶ブラインド１７の細部構造を示しており、縦方向電極１７１及び横方向電極１７２が光透過率を持つ基板上で絶縁膜を介在させた２層構造から成り、２層構造における液晶１７６側には配向膜１７５a、１７５ｂを介在させた構造となっている。
具体的に云えば、光透過率を持つ基板は石英基板１７３であり、石英基板１７３上に形成される縦方向透明電極１７１については、錫をドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）を用いて石英基板１７３上に１層目の縦方向電極１７１ａを形成した後、その上に二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）等による第１の絶縁膜１７４ａを形成し、更にその上に同じく酸化イン
ジウム（ＩＴＯ）を用いて２層目の縦方向電極１７１ｂを形成した多層構造である。２層目の縦方向電極１７１ｂ上にはＰＩＱ膜等による第１の配向膜１７５ａが形成され、その上に液晶セル構造の液晶１７６が形成され、更にその上にＰＩＱ膜等による第２の配向膜１７５ｂが形成される。

又、横方向透明電極１７２についても、同様な構成であり、錫をドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）を用いて第２の配向膜１７５ｂ上に１層目の横方向電極１７２ａを形成した後、その上に二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）等による第２の絶縁膜１７４ｂを形成し、更に
その上に同じく酸化インジウム（ＩＴＯ）を用いて２層目の横方向電極１７２ｂを形成した多層構造である。
即ち、この液晶ブラインド１７は、２層構造の縦方向透明電極１７１ａ、１７１ｂと２層構造の横方向透明電極１７２ａ、１７２ｂとの間に第１の配向膜１７５ａ、第２の配向膜１７５ｂを介在させて液晶１７６を挟んだ構造となっている。液晶１７６の各液晶セルの番地に対応した縦方向電極１７１ａ、１７１ｂと横方向透明電極１７２ａ、１７２ｂに書き込み信号（電圧印加の制御信号）を与えれば、液晶分子の配向を制御することができ、その結果として、各液晶セル毎に照射光の透過、遮断を選択的に制御することが可能となる。

この半導体製造用縮小投影露光装置においても、発光源としての水銀ランプ１での発光が楕円鏡２により反射乃至集光されて照射光となり、コントローラ１４で制御されたシャッタ３の開閉状態により照射時間が調整された照射光が全反射ミラー４で全反射されて干渉フィルタ５により必要な波長のみが選択された後、フライアイレンズ６を透過して光強度が均一化される。

又、液晶ブラインド１７では、コントローラ１４からの縦方向電極１７１（１７１ａ、１７１ｂ）及び横方向電極１７２（１７２ａ、１７２ｂ）に対する制御信号により液晶セル構造のＸ、Ｙ座標位置の選択、並びに選択された座標位置にある各液晶セル毎の電気光学的制御により光透過率の制御が行われた結果、照射光の照射パターンを可変として定め、この可変照射パターンが全反射ミラー８で全反射された後、コンデンサーレンズ９を透過してレチクル１０上での照射領域が可変で設定される。コンデンサーレンズ９では、照射光を透過してレチクル１０上に照射させるが、このときに液晶ブラインド１７の可変照射パターンの像がレチクル１０上に結像される。

更に、レチクル１０上の可変照射パターンは、レチクル１０の開口部分の投影領域内で規定される製品パターン領域を通り、縮小投影レンズ１１を透過してステージ１２上に保持された半導体ウエハ１３のレジスト膜面（被露光半導体基板面）上へ各製品チップのレジストパターン像として投影露光される。
実施形態１に係る半導体製造用縮小投影露光装置の場合、記憶装置１５及びコントローラ１４の働きにより、液晶ブラインド１７においてレチクル１０上に照射される照射光の照射領域の形状、及びその照射領域に応じた照射時間を任意に設定する。

これにより、半導体ウエハ１３のレジスト膜面上に投影露光されるレジストパターン像の寸法精度を露光ショット面内においてほぼ均一に保ち得るため、各製品チップ間のパターン寸法差が小さく抑えられることになり、レジストパターン像の寸法精度が優れた品質高い半導体装置を歩留まり良く簡易に製造することができる。
換言すれば、記憶装置１５及びコントローラ１４の働きにより、液晶ブラインド１７の光学的開口部において照射光の照射時間を何段階かに分け、各段階で照射領域の形状を変化させることにより、レチクル１０上の照射領域に応じて照射時間を任意に制御できると共に、レチクル１０の投影領域内の露光エネルギーを適切な値にして部分的に制御できる。

そのため、半導体製造用縮小投影露光装置における照射光学系、投影光学系に起因する照度ムラや収差等の影響を解消でき、レチクル１０の投影領域内（露光ショット面内）で規定される製品パターン領域に存在する各製品チップとして投影露光されるレジストパターン像の寸法精度を露光ショット面内において顕著に向上させることができる。
従って、実施例１に係る液晶ブラインド１７を備えた半導体製造用縮小投影露光装置によれば、レチクル１０上に照射される照射光の照射領域の形状、及びその照射領域に応じた照射時間を任意に設定でき、投影露光されるレジストパターン像の寸法精度を露光ショット面内において良好（ほぼ均一）に保ち得る。

以下、実施形態１に係る半導体製造用縮小投影露光装置におけるレジストパターン像の寸法精度を向上させるための技術について、更に具体的に説明する。
図５は、この半導体製造用縮小投影露光装置における液晶ブラインド１７の照射制御を受けたレチクル１０上の照射パターンにより可変される製品パターン領域Ｅ_Pを例示した
もので、同図（ａ）は全領域照射パターンに関するもの、同図（ｂ）は部分領域照射パターンに関するものである。
又、図６は、図５（ａ）、（ｂ）の場合に半導体ウエハ１３のレジスト膜面上に投影露光されるレジストパターン寸法の計測結果を例示したもので、同図（ａ）は全領域照射パターンの各製品チップ毎のレジストパターン寸法に関するもの、同図（ｂ）は部分領域照射パターンの各製品チップ毎のレジストパターン寸法に関するものである。

更に、図７は、この半導体製造用縮小投影露光装置における露光（照射）時間［ｍｓｅｃ］に対するレジスト寸法（レジストパターン寸法）［ｍ］の関係を示す特性図である。尚、この特性データは記憶装置１５に格納されているものとする。
ここでは、先ず半導体製造用縮小投影露光装置において、記憶装置１５に格納されている露光制御プログラムに従ってコントローラ１４が液晶ブラインド１７の各液晶セルの番地に対応した縦方向電極１７１（１７１ａ、１７１ｂ）及び横方向電極１７２（１７２ａ、１７２ｂ）に書き込み信号を与え、図５（ａ）に示されるような全領域照射パターンとして製品パターン領域Ｅ_Pに存在する各製品チップ（ａ〜ｐ）の全体が照射領域となるよう制御する。

次に、各製品チップ（ａ〜ｐ）内のレジストパターン寸法の設計値は１μmであるため
、記憶装置１５に格納された特性データから必要な露光（照射）時間の３００ｍｓｅｃ（図７に示される）を読み取ったコントローラ１４がシャッタ３の開閉状態を制御し、照射光を３００ｍｓｅｃ間照射する。但し、本来投影露光後の各製品チップ（ａ〜ｐ）のレジストパターン寸法は１μｍとして仕上げる必要があるものの、装置の照射光学系、投影光学系に起因する照度ムラや収差等に影響されて露光ショット面内の寸法精度が著しく低下する場合がある。

図６（ａ）は、こうした手順で投影露光された各製品チップ（ａ〜ｐ）について、レジストパターン寸法を計測した結果を示している。図６（ａ）を参照すれば、ショット中心部に位置される各製品チップ（ｆ、ｇ、ｊ、ｋ）のレジストパターン寸法は、その周囲の各製品チップ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｈ、ｉ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏ、ｐ）と比較して約０．１μｍ細い分布となり、各製品チップ（ａ〜ｐ）の露光ショット面内における平均寸法が０．９７μｍ、寸法精度が１７．６％であることが判る。
図６（ａ）に示される結果に基づいて、図７の特性図から各製品チップ（ａ〜ｐ）の最適な露光（照射）時間を見積もると、ショット中心部に位置される各製品チップ（ｆ、ｇ、ｊ、ｋ）については、それらの平均寸法が０．８８μｍであることにより＋０．１２μｍとするためには２６０ｍｓｅｃとし、その周囲の各製品チップ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｈ、ｉ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏ、ｐ）については、平均寸法が０．９９μｍであるため、そのまま３００ｍｓｅｃで投影露光するのが最適であることが判る。

そこで、実施形態１に係る半導体製造用縮小投影露光装置では、シャッタ３が開口状態となっている３００ｍｓｅｃ間において、記憶装置１５及びコントローラ１４の働きで液晶ブラインド１７の光学的開口部を２段階に制御して照射光の照射領域の形状を可変設定し、最初の２６０ｍｓｅｃまでは、図５（ａ）に示される各製品チップ（ａ〜ｐ）の全てを照射対象とし、残りの４０ｍｓｅｃ間は図５（ｂ）に示されるようにショット中心部に位置される各製品チップ（ｆ、ｇ、ｊ、ｋ）以外のその周囲の各製品チップ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｈ、ｉ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏ、ｐ）のみを照射対象とする。
図６（ｂ）は、こうした手順で照射領域を可変設定して投影露光された各製品チップ（ａ〜ｐ）について、レジストパターン寸法を計測した結果を示している。図６（ｂ）を参照すれば、各製品チップ（ａ〜ｐ）の露光ショット面内における平均寸法が０．９９μｍと設計値１．００μｍに近付き、寸法精度も５．０％に改善され、装置の照射光学系、投影光学系に起因する照度ムラや収差等の影響が解消されることが判る。

以上に説明した実施形態１に係る半導体製造用縮小投影露光装置の技術的要点は、上述した液晶駆動方式の液晶ブラインド１７を適用した半導体装置の製造方法であると換言することができ、具体的には照射領域を定めた照射領域データ、及び照射領域に応じた照射時間を定めた射時間データに従い、液晶ブラインド１７に対して液晶セルの番地に対応した縦方向電極１７１及び横方向電極１７２への電圧印加を制御し、液晶セル毎に光透過率を示す照射パターンを定めて露光条件を設定する露光条件設定段階と、露光条件が設定された照射光をレチクル１０の投影領域内を通過させ、且つ縮小投影レンズ１１を透過させて被露光半導体基板面上へ投影露光する投影露光段階と、を有する半導体装置の製造方法であると言える。

このような手法によれば、レチクル１０上に照射される照射光の照射領域の形状、及びその照射領域に応じた照射時間を任意に設定でき、レチクル上に照射される照射光を柔軟に制御することが可能となる。
そのため、半導体ウエハ１３のレジスト膜面上に投影露光されるレジストパターン像の寸法精度を露光ショット面内においてほぼ均一に保ち得るため、各製品チップ（ａ〜ｐ）間のパターン寸法差が小さく抑えられることになり、レジストパターン像の寸法精度が優れた品質高い半導体装置を歩留まり良く簡易に製造し得る。

（実施形態２）
実施形態１に係る半導体製造用縮小投影露光装置の場合、記憶装置１５及びコントローラ１４の働きで液晶ブラインド１７の光学的開口部を２段階に制御して照射光の照射領域の形状を可変設定した場合を説明したが、実施形態２では更に細かく段階的な制御を行って照射領域の形状を可変設定する。
図８は、実施形態２に係る半導体製造用縮小投影露光装置における液晶ブラインド１７の照射制御を受けたレチクル１０上の照射パターンにより可変される製品パターン領域Ｅ_Pを例示したもので、同図（ａ）は全領域照射パターンに関するもの、同図（ｂ）は第１
の部分領域照射パターンに関するもの、同図（ｃ）は第２の部分領域照射パターンに関するもの、同図（ｄ）は第３の部分領域照射パターンに関するもの、同図（ｅ）は全領域非照射パターンに関するものである。又図９は、図８（ａ）〜（ｅ）の場合に半導体ウエハ１３のレジスト膜面上に投影露光された各製品チップ（ａ〜ｐ）毎のレジストパターン寸法の計測結果を例示したものである。

ここでは、先の実施形態１で説明した図６（ａ）のレジストパターン寸法の計測結果を着目し、レジストパターン寸法の大小の値から各製品チップ（ａ〜ｐ）を４つのグループに分類すると共に、図７に示した特性図の関係に基づいて各グループに最適な露光（照射）時間を見積もった。
具体的に云えば、ショット中心部に位置される各製品チップ（ｆ、ｇ、ｊ、ｋ）については露光時間を２６０ｍｓｅｃとし、その上方部分の各製品チップ（ｂ、ｃ）については露光時間を２９０ｍｓｅｃとし、その下方部両端の各製品チップ（ｍ、ｐ）については露光時間を３１０ｍｓｅｃとし、その他の各製品チップ（ａ、ｄ、ｅ、ｈ、ｉ、ｌ、ｎ、ｏ）については露光時間を３００ｍｓｅｃとする。

そこで、こうした分類に従って、シャッタ３が開口している総計の照射時間を３１０ｍｓｅｃとし、その照射時間において、液晶ブラインド１７を図８（ａ）〜（ｄ）に示される４段階の各照射パターンになるように制御する。
即ち、図８（ａ）に示される全領域照射パターンの各製品チップ（ａ〜ｐ）では照射時間が０〜２６０ｍｓｅｃの範囲となり、図８（ｂ）に示される第１の部分領域照射パターンの各製品チップ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｈ、ｉ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏ、ｐ）では、照射時間が２６０〜２９０ｍｓｅｃの範囲となる。又、図８（ｃ）に示される第２の部分領域照射パターンの各製品チップ（ａ、ｄ、ｅ、ｈ、ｉ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏ、ｐ）では、照射時間が２９０〜３００ｍｓｅｃの範囲となり、図８（ｄ）に示される第３の部分領域照射パターンの各製品チップ（ｍ、ｐ）では、照射時間が３００〜３１０ｍｓｅｃの範囲となる。尚、図８（ｅ）に示される全領域非照射パターンは、コントローラ１４がシャッタ３を制御し、照射光の照射前［図８（ａ）の前］と照射後［図８（ｄ）の後］とにおける液晶ブラインド１７の状態（投影領域内）を全面遮光状態とするものである。

図９は、こうした手順で投影露光された各製品チップ（ａ〜ｐ）毎について、レジストパターン寸法を計測した結果を示している。図９を参照すれば、各製品チップ（ａ〜ｐ）の露光ショット面内における平均寸法が１．００μｍと設計寸法通りとなり、寸法精度が３．０％と著しく改善されていることが判る。
尚、上述した実施形態１、２に係る半導体製造用縮小投影露光装置では、照射光の照射時間を開閉状態により調整可能なシャッタ３を備え、液晶ブラインド１７において適当な照射時間の入射光が得られるようにコントローラ１４によりシャッタ３の開閉制御を行わせると共に、レチクル１０上へ照射される照射光の照射領域を可変的に設定するための液晶ブラインド１７への電圧印加の制御を追従して行わせることにより、投影露光によるレジストパターン像の寸法精度の確保を一層安定して行わせることができる構成を説明したが、ここでの液晶ブラインド１７は図８（ｅ）の全領域非照射パターンの全面遮光状態で説明したようにそれ自体がシャッタ３の役割を兼ね備えるため、シャッタ３を具備しない構成とすることもできる。こうした場合においても、投影露光によるレジストパターン像の寸法精度の確保を同様に安定して行わせることができる。

係る構成の半導体製造用縮小投影露光装置では、記憶装置１５で記憶される照射領域データには投影露光しないときにレチクル１０の投影領域内を全面遮光状態とする全面遮光データが含まれるようにし、コントローラ１４が照射光の照射前後に全面遮光データに基づいて液晶ブラインド１７を制御してレチクル１０の投影領域内を全面遮光状態とする機能を持たせれば良い。
即ち、記憶装置１５及びコントローラ１４の働きにより、投影露光を行わない照射光の照射前後で全面遮光データに基づいて、例えば液晶ブラインド１７自体の光学的開口部の全体を閉状態とすれば、レチクル１０の投影領域内が全面遮光状態となってシャッタ３の役割を兼ね備えることが可能であるため、照射光学系でシャッタ３を用いなくても済むようになる。

尚、係る機能を半導体装置の製造方法として適用する場合、露光条件設定段階で用いる照射領域データには、投影露光を行わないときにレチクル１０の投影領域内を全面遮光状態とする全面遮光データが含まれ、照射光の照射前及び後に全面遮光データに従い、液晶ブラインド１７を制御してレチクル１０の投影領域内を全面遮光状態とすれば良いことを示している。
上記の実施形態１、２では、縦方向電極１７１又は横方向電極１７２のうちの一方が本発明の「第１の電極層」に対応し、縦方向電極１７１又は横方向電極１７２のうちの他方が本発明の「第２の電極層」に対応している。

１ 水銀ランプ、２ 楕円鏡、３ シャッタ、４、８ 全反射ミラー、５ 干渉フィルタ、６ フライアイレンズ、７ ブラインド、９ コンデンサレンズ、１０ レチクル、１１ 縮小投影レンズ、１２ ステージ、１３ 半導体ウエハ、１４ コントローラ、１５
記憶装置、１７ 液晶ブラインド、１７１ 縦方向透明電極、１７２ 横方向透明電極

Claims (7)

1. 透明な第１の電極層と、
   前記第１の電極層に交差する透明な第２の電極層と、
   前記第１の電極層及び前記第２の電極層の間に形成された液晶セルと、を含む液晶ブラインドであって、
   前記液晶ブラインドは、照射パターンを備え、
   前記第１の電極層及び前記第２の電極層の間に電圧印加することにより、半導体基板に照射光を照射する照射領域を設定し、前記照射パターンが決定されることを特徴とする液晶ブラインド。
2. 前記液晶セルは、前記照射領域に応じて照射時間を制御されることを特徴とする請求項１に記載の液晶ブラインド。
3. 複数の液晶セルを有し液晶駆動方式により駆動する液晶ブラインドを用いた半導体装置の製造方法であって、
   露光条件を設定する段階と、
   投影露光を行う段階と、を含み、
   前記露光条件を設定する段階は、前記複数の液晶セルごとに、電圧引加することにより、照射パターンを定める段階であって、
   前記投影露光を行う段階は、前記照射パターンを介して、投影露光する段階であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 前記液晶ブラインドは、第１の方向を有する第１の電極層と、前記第１の方向に交差する第２の方向を有する第２の電極層と、をさらに含み、
   前記照射パターンは、前記第１の電極層および前記第２の電極層への電圧印加を制御することにより形成されることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記電圧印加は、前記投影露光する領域に応じた照射時間データに基づいて制御されることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前面遮光状態にする段階をさらに含み、
   前記遮光状態にする段階は、前記投影露光を行う段階の前及び後に行われることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
7. 複数の液晶セルを有し液晶駆動方式により駆動する液晶ブラインドと、
   記憶装置と、
   コントローラと、を備え、
   前記記憶装置は、露光制御プログラムを有し、
   前記コントローラは、前記露光制御プログラムにより前記液晶ブラインドに照射パターンを定めて露光条件を設定することを特徴とする縮小投影露光装置。

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