JP2775436B2 - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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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
    • G03F7/70058Mask illumination systems

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は,半導体製造工程等で用いる露光装置に関
し,特に光源の経時変化に応じてパターン焼付け時に露
光量を制御するように構成した露光装置に関するもので
ある。
〔従来の技術〕
移動ステージ上に光強度検出器を設け,ウェハ面と同
一とみなせる位置で光強度を測定する方式が提案されて
いる。第1の例として,特開昭57-117238号公報に開示
された構成がある。この例では,照度計の測光面がウェ
ハ面とほぼ一致するように照度計を試料台に埋設してい
る。さらに,照度計の前にピンホールを設けて,光強度
分布を求めている。
第2の例として,特開昭61-34937号公報に開示された
構成がある。この例について以下に説明する。第6図は
この従来技術に係わる露光装置の構成図である。同図に
おいて,1はホトマスク,2はウェハ,3は移動ステージ,4は
縮小投影レンズである。図示した構成において,ウェハ
2を移動ステージ3上に搭載し,この移動ステージ3を
観測位置(第7図(1)の位置)まで移動させる。次に
シャッタ8を開き,ホトセンサ12の出力を読む。このと
き,ホトセンサ12には光源7の光がホトマスク1および
縮小投影レンズ4を介して照射されるが,この光はウェ
ハ2には当たらない。次に,シャッタ8を閉じ,移動ス
テージ3を露光位置(第7図(2)の位置)まで移動し
た後,ホトマスクパターンのウェハ面上への焼付けを行
う。このとき,露光時間(シャッタ開時間)はホトセン
サ12の出力に対応して制御する。このようにして焼付け
を行うことにより,光源7の経時変化等を補正して焼付
けることができ,光量変化に伴う線幅のばらつきを抑え
ることができる。
上記従来技術では,いずれもセンサ位置をウェハとほ
ぼ同一の位置に設置し,露光光量をより正確に測定する
ことを提案している。しかしながら,いずれの場合も照
明光束は露光時のままであった。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記従来技術を1:1ウェハ前面露光装置に適用する。
これを第8図を用いて説明する。第8図はプロキシミテ
ィ方式の例であるが,等倍投影露光方式の場合も,ホト
マスク1とウェハ2の間に等倍投影光学系があるだけ
で,同じように考えてよい。第8図(1)は移動ステー
ジが露光位置にある状態に示している。第8図(2)は
移動ステージが観測位置へ移動した状態である。ここで
はホトセンサ12はウェハ2の中央位置に相当する位置の
光強度を測定するものとする。
第8図(1)と第2より移動ステージは D+α・・・・・(1) だけ移動しなければならないことが分かる。ここで,Dは
ウェハ直径,αは観測位置でシャッタを開いたときにウ
ェハ2に光が当たらないための余裕分で,α>0であ
る。以下の説明ではα=10mmとする。第8図(2)の位
置ではウェハ2の右半面に相当する位置の光強度は測定
できない。ウェハ全面の光強度を測定するには移動ステ
ージは 1.5D+α・・・・・(2) だけ移動しなければならない。
ウェハサイズを6インチとすれば,(2)式より移動
ステージは 1.5×150+10=235mm だけ移動しなければならない。従って,移動ステージの
ストロークはホトセンサ12の大きさを含めて240mm位は
必要になる。
一方,第7図の縮小投影露光装置においては同じウェ
ハサイズで 0.5×150+10=85mm の移動量でよい。従って,移動ステージのストロークは
光強度測定のためには90mm位ですむ。
このように従来の光強度測定方式を1:1ウェハ全面露
光装置に適用すると,移動ステージのストロークがウェ
ハサイズに比較して大きくなりすぎるという欠点があっ
た。
本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたものであ
って,光強度測定に際し,移動ステージのストロークを
小さくした露光装置の提供を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
前記目的を達成するため,本発明では,マスクのパタ
ーンをウェハ上に露光転写するための光源と、前記ウェ
ハを搭載する移動ステージと,前記光源からの光強度を
検出するために前記移動ステージ上に設けた光検出器
と,前記移動ステージを移動して前記ウェハおよび光検
出器を照射するときにウェハ照射時と光検出器照射時と
で前記光源からの光束の拡がりを変えるための光量調節
手段と,前記光検出器の出力に応じてウェハ露光量を設
定する露光制御手段とを具備した露光装置を提供する。
〔作用〕
光強度測定に際し,光束の大きさ(拡がり)を露光時
と異ならせ,移動ステージの移動に同期して光束を移動
させる。
〔実施例〕
以下図面に基づいて本発明の実施例について説明す
る。第1図は本発明の一実施例の概略構成図である。第
1図はプロキシミティ方式の1:1ウェハ全面露光装置を
示しているが,等倍露光方式においても以下の説明は成
立する。
第1図(1)は露光状態の概略図,第1図(2)は光
強度測定状態の概略図である。図において,1はホトマス
ク,2はウェハ,3は移動ステージ,7は光源,9はレンズ,12
はホトセンサ,71は光束,81はスリットシャッタ,111は制
御回路,112はシャッタ駆動回路,113は移動ステージ駆動
回路である。
第2図は上記構成の露光装置の動作を説明するための
フローチャートである。
まず,第2図のステップ10でスリットシャッタ81を左
右いずれかの待避位置へ移動させる。これにより光束71
は遮断される。ウェハ2を移動ステージ3に載せて,ス
テップ20で移動ステージ3を所定の位置へ移動させる。
ここで所定の位置はウェハ露光か光強度測定かによって
異なる。
(I) 光強度測定 最初に光強度測定を行う。移動ステージ3は光強度測
定位置(第1図(2)の位置)へ移動する。これは制御
回路111の指令に従って移動ステージ駆動回路113により
行われる。ステップ70でスリットシャッタ81のスリット
幅を光強度測定用に設定する。これは制御回路111の指
令によりシャッタ駆動回路112が行う。第1図(2)か
ら分かるように,このときのスリット幅は光源7からレ
ンズ9およびホトマスク1を通してホトセンサ12を見込
む角度で決める。第1図(2)は光源7の直下を測定す
る状態を示す。ホトセンサ12の位置即ち移動ステージの
位置がこの位置から左右いずれかへ移動したときは、光
源7とホトセンサ12を結ぶ軸が傾くからスリット幅を補
正する。このときスリットシャッタ81はまだ待避位置に
いるから光束71は遮断されたままである。次にステップ
80で,制御回路111がスリットシャッタ81の移動量を計
算する。ホトセンサ12の位置によりスリット幅を補正し
たのと同様にスリットの移動すべき位置も異なる。
ステップ90では制御回路111の計算結果によりシャッ
タ駆動回路112がスリットシャッタ81を上記位置へ移動
させる。光源7の光束71はレンズ9により平行光束とな
って,ホトマスク1を通過してホトセンサ12を照射す
る。光束71はホトセンサ12の全体を照射し,しかもこれ
からはみださない。第1図(2)からウェハ2のエッジ
とホトセンサ12のエッジを適宜余裕をみておけば,光束
71はウェハ2に当たらない。この余裕をαとする。ステ
ップ100ではホトセンサ12の出力をA/D変換して制御回路
111に取り込む。ステップ110で上記出力の取り込みを確
認してステップ10へ戻り,シャッタを全閉状態とする。
(II) ウェハ露光 次にウェハ露光状態を考える。移動ステージ3はウェ
ハ露光位置(第1図(1)の位置)へ移動する。これは
制御回路111の指令に従って移動ステージ駆動回路113に
より行われる。ステップ40でスリットシャッタ81のスリ
ット幅をウェハ露光用に設定し,ステップ50でスリット
シャッタ81は所定の速度で移動し,スリット露光を行
う。これらは制御回路111の指令によりシャッタ駆動回
路112が行う。このときのスリット幅と移動速度は,前
記(I)の光強度測定のときに得られたホトセンサの出
力に従って制御回路111により計算され,指令される。
スリット幅を広くするか,移動速度を遅くすることによ
り,露光量は増加する。
このようにしてウェハの露光を行うことにより光源の
経時的な光量変化,レンズ,ホトマスク等の経時的な透
過率の変化等を補正して焼付けることができる。
ここで第1図における移動ステージの移動量を第8図
の従来技術と比較してみる。第8図では,移動ステージ
の移動量は,ウェハサイズ=6インチ,α=10mm,ウェ
ハ全面を測定するとして 1.5D+α=1.5×150+10=235mm である。
第1図の本発明の例ではホトセンサの大きさを直径d
=5mmの円形とすれば,他の条件を第8図と同じとし
て, 0.5D+α+0.5d=0.5×150+10+0.5×5=87.5mm となる。
このように本発明によれば,移動ステージのストロー
クは従来のおよそ1/3でよい。
第3図は第1図で用いたスリットシャッタ81の詳細図
である。第3図(1)は断面図,(2)は斜視図であ
る。82は上側シャッタ幕,83は下側シャッタ幕,84は左巻
き取り軸,85は右巻き取り軸である。上側シャッタ幕82
および下側シャッタ幕83はシャッタ駆動回路112によっ
て左巻き取り軸84および右巻き取り軸85を回転すること
により左右自在に移動する。スリット幅を設定するとき
は,上側シャッタ幕82および下側シャッタ幕83は独立し
て移動する。上側シャッタ幕82と下側シャッタ幕83が重
なるように移動させれば光束71を遮断できる。両者の間
に適当な間隔ができるように移動させればスリット幅を
任意に設定できる。第1図で説明したようにスリット幅
は(I)光強度測定,(II)ウェハ露光で異なる。ウェ
ハ露光を行う時は両者は同期して設定されたスリット幅
を維持して移動する。
スリットシャッタ81の別の例を第4図に示す。86はシ
ャッタ幕,87は第1の開口,88は第2の開口である。第3
図の例と異なる点は,開口の大きさ即ちスリット幅が固
定されていることである。例えば,(I)光強度測定時
には第2の開口88を用い,(II)ウェハ露光時には第1
の開口87を用いるように使い分ける。スリット幅の自由
度はないが,シャッタ幕が1枚で済み,構造が簡単にな
る。光束を遮断するには,開口部以外の部分のシャッタ
幕86を用いる。また,異なる大きさの開口を複数設けて
おくことにより,スリット幅を開口の数だけ選択するこ
とができる。
第5図は,光源7がX線源である場合の本発明に係わ
る露光装置の構成図である。第1図の実施例と異なる点
はレンズ9がないことである。従って,光束71はホトマ
スク1を通過した後も光軸に対して傾斜している。第5
図(1)はウェハ露光状態,(2)は光強度測定状態を
示す。スリット幅は第1図と同じようにウェハ露光時と
光強度測定時とで異なった大きさに設定する。但し,光
束が光軸に対して傾斜しているので,光源7からウェハ
2,ホトセンサ12を直接見込む角度から計算するので,第
1図のスリット幅より小さくなる。
〔発明の効果〕
以上説明したように,本発明は,光源の光強度変化等
に基づくパターン線幅のばらつきを抑えるとともに,移
動ステージのストロークを小さくするという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係わる露光装置の概略構成
図であり,第1図(1)はウェハ露光状態,第1図
(2)は光強度測定状態をそれぞれ示す。第2図は第1
図の露光装置の動作を説明するためのフローチャート,
第3図は本発明に係わる露光装置のシャッタ部分の詳細
図であり,第3図(1)は断面図,第3図(2)は斜視
図である。第4図は本発明に係わる露光装置のシャッタ
部分の別の例の詳細図であり,第4図(1)は断面図,
第4図(2)は斜視図である。第5図は本発明の別の実
施例に係わる露光装置の概略構成図であり,第5図
(1)はウェハ露光状態,第5図(2)は光強度測定状
態をそれぞれ示す。第6図は従来の縮小投影露光装置の
概略構成図,第7図は従来の縮小投影露光装置の動作を
説明するための装置側面図であり,第7図(1)は光強
度測定状態,第7図(2)はウェハ露光状態をそれぞれ
示す。第8図は従来の1:1ウェハ全面露光装置の構成図
であり,第8図(1)はウェハ露光状態,第8図(2)
は光強度測定状態をそれぞれ示す。 1……ホトマスク,2……ウェハ 3……移動ステージ 7……光源 8……シャッタ 111……制御回路 112……シャッタ駆動回路 113……移動ステージ駆動回路。
フロントページの続き (72)発明者 刈谷 卓夫 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 鵜澤 俊一 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−71508(JP,A) 特開 昭61−267323(JP,A) 特開 昭61−202437(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/027

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マスクのパターンをウェハ上に露光転写す
    るための光源と,前記ウェハを搭載する移動ステージ
    と,前記光源からの光強度を検出するために前記移動ス
    テージ上に設けた光検出器と,前記移動ステージを移動
    して前記ウェハおよび光検出器を照射するときにウェハ
    照射時と光検出器照射時とで前記光源からの光束の拡が
    りを変えるための光量調節手段と,前記光検出器の出力
    に応じてウェハ露光量を設定する露光制御手段とを具備
    したことを特徴とする露光装置。
  2. 【請求項2】前記光量調節手段は,前記光源とマスクと
    の間に設けたシャッタからなることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の露光装置。
  3. 【請求項3】前記シャッタは,上下に重ね合わさりかつ
    相互に移動可能な2枚の各々開口を有するシャッタ材か
    らなり,上下シャッタ材の開口の重なり量を変えること
    により光束の拡がりを変えるように構成したことを特徴
    とする特許請求の範囲第2項記載の露光装置。
  4. 【請求項4】前記シャッタは,開口面積の異なる少なく
    とも2つの開口を有する1枚の移動可能なシャッタ材か
    らなることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の露
    光装置。
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JP3351013B2 (ja) * 1993-04-12 2002-11-25 株式会社ニコン 露光装置および露光方法
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DE102004033350A1 (de) * 2004-07-09 2006-02-09 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Korrektur ortsabhängiger Linienbreiteschwankungen bei der Halbleiterherstellung sowie Vorrichtung zum Anwenden der Korrektur

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