JP2610647B2 - 露光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体装置の製造に使用される露光装置に関し、 光源の起点が動いた場合にも露光むらが生じないよう
にすることを目的とし、 光源と、該光源の周囲に配設され、該光源よりの光の
うち露光に必要な特定の波長の光を選択する波長選択手
段と、該波長選択手段により選択された波長の光を集光
させる手段とを有し、該集光手段により集光された光に
よって露光を行なう露光装置において、上記集光手段
を、上記波長選択手段よりの光束が入射されるように配
され、入射した光束を寄せ集めるように配設された複数
の寄せ集め用光ファイバと、該寄せ集め用光ファイバよ
り射出した光束を入射されてこれらをまとめて射出する
単一のまとめ用光ファイバと、上記各寄せ集め用光ファ
イバ毎に設けてあり、該寄せ集め用光ファイバより射出
した光束を上記射出用光ファイバの入射面に集光させる
ように配設されたコンデンサレンズとよりなる構成と
し、各寄せ集め用光ファイバより射出した光束が重なっ
て上記まとめ用光ファイバに入射してこれより射出され
るよう構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体装置の製造に使用される露光装置に関
する。

半導体装置の製造工程の一つであるデバイスパターン
をウェハに焼き付ける露光工程では、例えば縮小投影型
露光装置が使用されている。

ICの集積密度の増加に伴い、露光させるパターンも微
細なものとなっている。このパターンの微細化に伴い、
ウェハ面上におけるパターン形成の均一性が損われ易く
なり、最終製品である半導体装置の品質が低下し、歩留
りが下がってしまう。

このため、パターンの微細化に伴って、パターン全面
に対する照度の均一化が従来より増して要求されてきて
いる。

〔従来の技術〕

第６図は従来の１例の露光装置１の概略構成を示す。
この露光装置１は縮小投影型である。

２はレチクルであり、ここにデバイスパターン３が形
成してある。４がウェハである。ウェハ４上にデバイス
パターン３の像５が投影され、露光される。

10は水銀ランプ光源、11は波長選択手段、12は集光手
段である。

波長選択手段11は、光源10の周囲に配された４つのダ
イクロイックミラー13−_１〜13−_４よりなる。

集積手段12は、主に、逆Ｖ字状に配され、下端が一つ
に束ねられた光ファイバ14−_１〜14−_４よりなる。15は
束ね部である。

光源10より周囲に放射された光は、破線で示すよう
に、第１のコンデンサレンズ16−_１〜16−_２により集光
され、ダイクロイックミラー13−_１〜13−_４に到る。ミ
ラー13−_１〜13−_４はフィルタの役目をし、特定の波長
以外の波長の光を吸収し、露光に必要な429nmの波長の
光を選択して反射する。

各反射光は第２のコンデンサレンズ17−_１〜17−_４に
より集光されて、各光ファイバ14−_１〜14−_４に入射す
る。

光は各光ファイバ14−_１〜14−_４内を通って寄せ集め
られて集光され、束ね部15の射出面15aより射出され
る。

射出面15aより拡散されて射出された光は、第３のコ
ンデンサレンズ18により集光され、縮小投影レンズ19を
通してウェハ４上に到り、デバイスパターン３がウェハ
４上面に結像され、ウェハ４が露光される。

束ね部15の射出面15aは、第７図に拡大して示すよう
に各光ファイバ14−_１〜14−_４の他端が密接して構成さ
れている。

光源10の起点10aが所定の位置にあるときには、光フ
ァイバ14−_１〜14−_４の夫々に入射する光量は等しく、
束ね部15の射出面15aの輝度の分布は、第８図中線Ｉで
示すように、射出面全体に亘って略一定である。

このように、射出面15aの全面に亘って輝度が一様で
ある場合には、レチクル２上における照度の分布は、第
９図中線IIで示すように、全面に亘って略一定となる。

このため、像５の照度の分布は、第10図中線IIIで示
すように全体に亘って略一定となる。この結果、ウェハ
４にはデバイスパターン３が全面に亘って均一に露光さ
れる。

〔発明が解決しようとする課題〕

点灯後の温度上昇等に起因して、光源10の起点10aが
動くことが避けられない。

この起点10aが動くと、第１のコンデンサレンズ16−
_１〜16−_４に対する起点10aの位置が変化し、光ファイ
バ14₁〜14−_４への入射光量が不均一となってしまう。

ここでは、例えば光ファイバ14−_１への入射光量が減
ったと仮定する。

これにより、束ね部15の射出面15aの輝度の分布は第
８図中線I aで示すように、不均一となる。

このため、レチクル２上の照度の分布は第９図中線II
aで示すように不均一となり、像５の照度の分布が第10
図中線III aで示すように不均一となる。

この結果、ウェハ４の内、B₂−A₂の部分は露光不足と
なり、露光ムラが生じてしまう。

本発明は光源の起点が動いた場合にも露光ムラが生じ
ないようにした露光装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、光源と、該光源の周囲に配設され、 該光源よりの光のうち露光に必要な特定の波長の光を
選択する波長選択手段と、該波長選択手段により選択さ
れた波長の光を集光させる手段とを有し、該集光手段に
より集光された光によって露光を行なう露光装置におい
て、 上記集光手段を、 上記波長選択手段よりの光束が入射されるように配さ
れ、入射した光束を寄せ集めるように配設された複数の
寄せ集め用光ファイバと、 該寄せ集め用光ファイバより射出した光束を入射され
てこれらをまとめて射出する単一のまとめ用光ファイバ
と、 上記各寄せ集め用光ファイバ毎に設けてあり、該寄せ
集め用光ファイバより射出した光束を上記射出用光ファ
イバの入射面に集光させるように配設されたコンデンサ
レンズとよりなる構成とし、 各寄せ集め用光ファイバより射出した光束が重なって
上記まとめ用光ファイバに入射してこれより射出される
構成としたものである。

〔作用〕

寄せ集め用光ファイバより射出した光束が重なって一
のまとめ用光ファイバに入射するため、光源の基点が動
いて各寄せ集め用光ファイバより射出する光量にばらつ
きが出ても、まとめ用光ファイバの射出面の輝度は、そ
のレベルは変化するも、全面に亘って一様な状態を維持
する。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例になる露光装置20を示す。

第１図中、第６図に示す構成部分と対応する部分には
同一符号を付す。

21は集光手段であり、４つの寄せ集め用光ファイバ22
−_１〜22−_４と、一のまとめ用光ファイバ23と、４つの
コンデンサレンズ24−_１〜24−_４と、拡散レンズ25とよ
り構成される。

寄せ集め用光ファイバ22−_１〜22−_４は、夫々上端の
入射面22−_1a〜22−_4aを夫々第２のコンデンサレンズ17
−_１〜17−_４に対向させて、且つ略逆円錐26の斜面に沿
う向きで配されている。

まとめ用光ファイバ23は、上面の入射面23−_ａを上記
逆円錐26の頂点に略一致させて垂直に配設してある。

第４のコンデンサ24−_１〜24−_４は、夫々光ファイバ
22−_１〜22−_４の射出面22−_2b〜22−_4bに対向して設け
てあり、各光ファイバ22−_２〜22−_４より射出した光を
集光させる。

光ファイバ22−_１〜22−₄,レンズ24−_１〜22−₄,及び
光ファイバ23は、光ファイバ22−_１〜22−_４より射出し
た光束がレンズ22−_１〜22−_４により集束されて光ファ
イバ23の入射面23a上の一つの点Ｐで集光される位置関
係で配設してある。

拡散レンズ25は光ファイバ23の射出面23bに対向して
設けてある。

次に露光動作について説明する。

光源10より周囲に放射された光のうち波長選択手段11
により選択された429nmの波長の光が、第２のコンデン
サレンズ17−_１〜17−_４を通り、光ファイバ22−_１〜22
−_４内に入射する。

光は各光ファイバ22−_１〜22−_４内を導かれて射出面
22−_1b〜22−_4bより射出する。この射出した光束27−_１
〜27−_４はコンデンサレンズ24−_１〜24−_４により集光
され、光ファイバ23の入射面23a上の点Ｐで集光され
る。

従って、各光ファイバ22−_１〜22−_４より射出した光
束は重ね合わされた状態で光ファイバ23内に入射する。

重ね合わされた状態で入射した光は、光ファイバ23内
でまとめられ、この状態で射出面23bより射出される。

射出面23bより射出した光束は拡散レンズ25により拡
散されて第３のコンデンサレンズ18により集光され、レ
ンズ19を通してウェハ４に到る。

デバイスパターン３がウェハ４上面に像５として結像
され、ウェハ４が露光される。

光源10の起点10aが所定の位置にあるときには、光フ
ァイバ22−_１〜22−_４の夫々に入射する光量は等しく、
光ファイバ23の射出面23a（第２図参照）の輝度の分布
は、第３図中IVで示すように全面に亘って略均一とな
る。

このため、レチクル２上における照度の分布は、第４
図中、線Ｖで示すように全面に亘って略一定となる。

従って、像５の照度の分布も、第５図中、線VIで示す
ように全体に亘って略一定となり、ウェハ４には縮小さ
れたデバイスパターンが全面に亘って均一に露光され
る。

次に光源10の起点10aが動いたときの露光状態につい
て説明する。

起点10aが動いて、前記の光ファビア14−_１に対応す
る光ファイバ22−_１への入射光量が減ったと仮定する。

これにより、各光ファイバ22−_１より射出する光量だ
けが他の光ファイバ22−_２〜22−_４より射出する光量に
比べて低下するが、夫々の光ファイバ22−_２〜22−_４よ
り射出する光束が重なって光ファイバ23に入射し、光フ
ァイバ23より射出する段階では各光ファイバ22−_１〜22
−_４からの光線がまとめられて渾然一体となる。

このため、射出面23bの輝度の分布は、第３図中線IV
で示すレベルよりは低くなり減光は起こるが、線IV aで
示すように面全体に亘って略均一な状態を維持する。

このため、レチクル２上における照度の分布は、第４
図中、線V aで示すように、レベルは多少低下するも、
全面に亘って略一定を維持する。

従って、像５の照度の分布も、第５図中、線VI aで示
すように、レベルは多少低下するも、全面に亘って略一
定となり、ウェハ４には縮小されたデバイスパターンが
全面に亘って均一に露光され、露光むらは生じない。起
点10aが上記とは異なる方向に動いた場合にも、上記と
同様に、露光むらの発生は防止される。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、光源の起点が動
いた場合にも、露光むらの発生を防止することが出来、
デバイスパターンの微細化に対応することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の露光装置の一実施例を示す図、 第２図は第１図のまとめ用光ファイバの射出面を拡大し
て示す図、 第３図はまとめ用光ファイバの射出面の輝度の分布を示
す図、 第４図は第１図中レチクル上の照度分布を示す図、 第５図は第１図中ウェハ上の照度分布を示す図、 第６図は従来の露光装置の１例を示す図、 第７図は第６図中束ね部の射出面を拡大して示す図、 第８図は束ね部の射出面の輝度の分布を示す図、 第９図は第６図中レチクル上の照度分布を示す図、 第10図は第６図中ウェハ上の照度分布を示す図である。 図において、 ２はレチクル、 ３はデバイスパターン、 ４はウェハ、 ５は像、 10は水銀ランプ光源、 10aは起点、 11は波長選択手段、 20は露光装置、 21は集光手段、 22−_１〜22−_４は寄せ集め用光ファイバ、 23はまとめ用光ファイバ、 23aは入射面、 23bは射出面、 24−_１〜24−_４は第４のコンデンサレンズ、 25は拡散レンズ、 27−_１〜27−_２は寄せ集め用光ファイバより射出した光
束 を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源（10）と、該光源の周囲に配設され、 該光源よりの光のうち露光に必要な特定の波長の光を選
   択する波長選択手段（11）と、該波長選択手段により選
   択された波長の光を集光させる手段（21）とを有し、該
   集光手段により集光された光によって露光を行なう露光
   装置において、 上記集光手段（21）を、 上記波長選択手段（11）よりの光束が入射されるように
   配され、入射した光束を寄せ集めるように配設された複
   数の寄せ集め用光ファイバ（22−_１〜22−_４）と、 該寄せ集め用光ファイバより射出した光束（27−_１〜27
   −_４）を入射されてこれらをまとめて射出する単一のま
   とめ用光ファイバ（23）と、 上記各寄す集め用光ファイバ（22−_１〜22−_４）毎に設
   けてあり、該寄せ集め用光ファイバより射出した光束を
   上記射出用光ファイバの入射面に集光させるように配設
   されたコンデンサレンズ（24−_１〜24−_４）とよりなる
   構成とし、 各寄せ集め用光ファイバ（22−_１〜22−_４）より射出し
   た光束が重なって上記まとめ用光ファイバ（23）に入射
   してこれより射出される構成としたことを特徴とする露
   光装置。