JP2986077B2 - フォトクロミック・フィルタを使用する照明調節システム - Google Patents

フォトクロミック・フィルタを使用する照明調節システム

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JP2986077B2
JP2986077B2 JP7212068A JP21206895A JP2986077B2 JP 2986077 B2 JP2986077 B2 JP 2986077B2 JP 7212068 A JP7212068 A JP 7212068A JP 21206895 A JP21206895 A JP 21206895A JP 2986077 B2 JP2986077 B2 JP 2986077B2
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    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
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    • G—PHYSICS
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、全般的には結像シ
ステムに関する。具体的には、本発明は、フォトリソグ
ラフィ技法を使用する結像システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】光学投影システムは、多くの科学および
産業の応用例に使用されており、後者の一例が、半導体
基板またはウエハ上の微細回路の製造であり、この処理
を「フォトリソグラフィ」と称する。リソグラフィで
は、通常はガラス上の不透明のクロムであるマスク・パ
ターンが、しばしば「フォトレジスト」または「レジス
ト」と呼ばれる感光材料でコーティングされた半導体ウ
エハに結像される。その後、このウエハは、フォトレジ
ストの現像と、さまざまな回路構造を作成するためのウ
エハのエッチングを含む、さまざまな処理ステップを受
ける。微細回路性能の達成に成功するには、結像システ
ムが、フォトレジスト内にマスク・パターンを忠実に再
生しなければならない。ますます減少する寸法制約が原
因で、これらの結像システムの多くが、しばしばその解
像度の限界またはその付近で動作する。光学的に完璧な
投影システムを用いる場合であっても、たとえば、場の
曲率、コマ収差、非点収差、球面収差などの光収差また
は不均一なマスクが原因で、結像された微細形状の寸法
および形状の変動が発生し得る。これらが発生すると、
結像面上の物体の結像（すなわち、微細形状寸法または
線幅）がかなり変化する可能性がある。また、収差がな
く、均一なマスク照明を有する完全な光学系を用いて
も、たとえばマスクを照らす光が正しく映写レンズの瞳
に向けられていない場合には、像平面上の特定の微細形
状の寸法が変動する可能性がある。したがって、不均一
な結像の問題が存在する。
【０００３】過去には、光源とマスクの間の特定の位置
にフォトクロミック・ガラスを挿入して、均一なマスク
照明が達成された。これは、フォトクロミック・ガラス
の自己均一化作用によって達成されると言われる。しか
し、レジスト露光波長（「化学線波長」とも称する）
は、フォトクロミック・ガラスを活性化する波長と同一
である。これは、感光材料を露光するビームの５０％ま
での全体的減少をもたらし、システムが時宜を得た形で
ウエハを露光する能力が大幅に減少する。フォトリソグ
ラフィ・システムのスループットは、チップあたりの全
体コストを決定する大きな要因である。もう１つの欠点
は、フォトクロミック・ガラスの自己均一化作用という
性質のために、ウエハ平面での所望の最終結果を達成す
るためのビーム強度の調整ができないことである。リソ
グラフィ結像の均一性を最終的に決定するものは、結像
面での露光の均一性であって、必ずしもマスクを通る照
明の均一性ではない。
【０００４】たとえばウエハ全体にわたる所与の微細形
状の均一な結像など、結像面での所望の結果を作成する
形でマスクを照らすための柔軟性を有する照明システム
は、マスクの均一な照明だけをもたらす照明システムに
対して、多くの長所を有するはずである。
【０００５】したがって、感光材料を露光するための改
良された方法、具体的に言えば、露光時間を増加させず
に、半導体ウエハ上のレジストを露光する改良された方
法が必要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】手短に言えば、本発明
は、感光材料を活性化する波長と異なる波長の光によっ
て活性化されるフォトクロミック・フィルタを使用する
ことによって、露光時間を増加させずに感光材料を露光
する改良された方法の必要を満足する。
【０００７】したがって、本発明の目的は、感光材料を
露光する改良された方法を提供することである。
【０００８】本発明のもう１つの目的は、ある波長の光
によって活性化されたフォトクロミック・フィルタを通
過するもう１つの波長の光を用いて感光材料を露光する
方法を提供することである。
【０００９】本発明のもう１つの目的は、集積回路微細
形状の一貫した結像のための方法および装置を提供する
ことである。
【００１０】本発明のもう１つの目的は、集積回路微細
形状の露光強度を調節するための方法および装置を提供
することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、第１の態様
で、結像面に置かれた感光材料を露光するための装置を
提供する。この装置には、第１波長の光によって活性化
されるフォトクロミック・フィルタと、第１波長の光に
よってフォトクロミック・フィルタを活性化するための
第１光源と、第１波長と異なりフォトクロミック・フィ
ルタを通過する第２波長の光によって感光材料を露光す
るための第２光源とが含まれる。第１光源には、可変強
度光源を含めることができる。この装置には、さらに、
光強度を測定するため結像面に置かれた検出器と、測定
された光強度に基づいて可変強度光源を制御するための
コントローラを含めることができる。
【００１２】本発明は、第２の態様で、結像面内の感光
材料を露光する方法を提供する。この方法には、第１波
長の光によってフォトクロミック・フィルタを活性化す
る第１ステップが含まれる。フォトクロミック・フィル
タは、感光材料を露光するための光経路に置かれる。こ
の方法には、活性化されたフォトクロミック・フィルタ
を通過する第２波長の光によって感光材料を露光する第
２ステップが含まれる。活性化のステップには、フォト
クロミック・フィルタを第１波長の可変強度の光に露光
するステップを含めることができる。この方法にはさら
に、結像面で光強度を測定するステップと、測定された
光強度に基づいて第１波長の光の強度を変更するステッ
プを含めることができる。
【００１３】本発明は、既存の結像システムに対する複
数の長所を提供する。長所の１つは、画像平面にわたっ
て露光を調節できることである。もう１つの長所は、シ
ステム要素に対する公差をゆるくすることができ、した
がって、より安価な構成要素を使用できることである。
一般に、均一な照明をもたらすために、結像システム内
のレンズおよび鏡の配置とコーティングにかなりの労力
が費やされる。本発明で提供される「フィードバック」
によれば、システム構成要素の不完全性が効果的に補償
される。
【００１４】本発明の上記その他の目的、特徴および長
所は、添付図面と共に下記の本発明のさまざまな態様の
詳細な説明を読めば明らかになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、半導体ウエハ上にコーテ
ィングされた感光材料内に集積回路微細形状を結像する
ための従来技術のリソグラフィ・システム１０を示す図
である。リソグラフィ・システム１０には、光源１２、
レンズ１４、フォトクロミック・ガラス１６、レンズ１
８、マスク２０、レンズ２２および半導体ウエハ２４が
含まれる。フォトクロミック・ガラス１６は、次の複数
のタイプのうちの１つとすることができる。基本タイプ
の１つは、特定の波長の光に露出された際に暗くなり、
もう１つの基本タイプは、特定の波長の光に露出された
際に透明になる。他のより複雑なタイプのフォトクロミ
ック材料も存在するが、議論の目的のために、フォトク
ロミック・ガラス１６は、特定の波長の光に露出された
際に暗くなるタイプであると仮定する。フォトクロミッ
ク・ガラス１６は、自己均一化作用を提供する。すなわ
ち、このガラスは、入射光の強度が高い（明るい）区域
で暗くなる。ガラスが暗くなればなるほど、そのガラス
に入る光がより多く減衰され（すなわち、より暗くまた
は強度が低くなる）、したがって、フォトクロミック・
ガラスから出る光は、相対的に均一の強度を有するよう
になる。リソグラフィ・システム１０の背景となる理論
は、マスクに均一な強度の光ビームを与えることによっ
て、均一に露光されたウエハがもたらされ、たとえば半
導体ウエハ２４上の線幅の差など、望ましくない微細形
状の差が減少または除去されるというものである。困っ
たことに、この理論は、実際にはその通りには動作しな
い可能性がある。
【００１６】光源１２は、半導体ウエハ２４にコーティ
ングされた感光材料を活性化する光を提供する。この感
光材料は、フォトレジストと称するが、次の２つのタイ
プのうちのどちらかである。第１のタイプは、特定の波
長の光（「化学」波長とも称する）に露光された時に溶
剤耐性を有するようになり、第２のタイプは、化学波長
光に露出された時に溶剤に敏感になる。光源１２から出
る光は、レンズ１４によってフォトクロミック・ガラス
１６に集光される。フォトクロミック・ガラス１６は、
それに入る光を自己均一化し、マスク２０を介する集光
のためにレンズ１８に比較的均一な強度の光を提供す
る。当業者に既知の通り、マスク２０は、半導体ウエハ
２４のレジスト内に微細形状を作成するため、光を遮る
パターンを提供する。光パターンは、マスク２０を出、
レンズ２２によって集光され、半導体ウエハ２４上のフ
ォトレジストを露光して、そこに微細形状を作成する。
半導体ウエハ２４は、後程詳しく説明するように、リソ
グラフィ・システム１０の「結像面」内にあると言われ
る。
【００１７】多くの理由から、リソグラフィ・システム
１０は、しばしば均一な微細形状の作成に失敗する。た
とえば、レンズ１８に入る光が、正しい向きではない場
合、マスク２０に入る光は、正しい向きにならず、レン
ズ２２を通過する光に影響し、したがって、半導体ウエ
ハ２４上のレジストの不正な露光を引き起こす。もう１
つの例として、レンズ１８または２２の収差が、フォト
クロミック・ガラス１６を出る光の強度がどれほど均一
であるかに無関係に、光強度変動を引き起こす可能性が
ある。もう１つの例として、一部の結像システムは、ウ
エハを走査するが、異なる位置で走査速度が異なるとい
う性質を有し、したがって、ウエハ平面にまたがって不
均一な露光時間をもたらす。これらの状況の下では、ウ
エハに達する光が均一な強度を有する場合であっても、
露光が変動する。さらに、ウエハ平面の部分的な照明だ
けが望まれ、他の部分をブロックすることが望まれる状
況がある。したがって、ウエハの均一な照明は、必ずし
も究極の目標ではない。リソグラフィ・システム１０の
もう１つの短所は、フォトクロミック・ガラス１６を活
性化する波長が、半導体ウエハ２４にコーティングされ
たレジストを露光する化学波長と同一であるという事実
が原因で、半導体ウエハ２４にコーティングされたレジ
スト内の微細形状の作成に必要な露光時間が、非常に長
くなることである。一般に、特定のフォトクロミック・
ガラスの活性化波長の光は、フォトクロミック・ガラス
内で、吸収のために大きく減衰する。したがって、フォ
トクロミック・ガラス活性化波長と等しい化学波長のレ
ジスト露光光の使用は、単位時間当たりに製造可能なウ
エハの数が減少するので、望ましくない。
【００１８】図２は、本発明によるリソグラフィ・シス
テム２６を示す図である。リソグラフィ・システム２６
には、ウエハ光源２８と、レンズ３０と、フォトクロミ
ック・フィルタ３２と、光源アレイ３６、レンズ３８お
よびビーム・スプリッタ４０を含むフォトクロミック・
フィルタ活性化システム３４と、レンズ４２と、マスク
４４と、レンズ４６と、半導体ウエハ４８（以下、ウエ
ハと呼称する）およびＣＣＤアレイ５０がその上に置か
れるウエハ・ステージ５５と、ウエハ・ステージ・スラ
イダ５３と、コンピュータ制御システム５２とが含まれ
る。
【００１９】リソグラフィ・システム２６の動作を、こ
れから詳細に説明する。ウエハ光源２８は、ウエハ４８
にコーティングされたレジストを活性化するための第１
波長の光を供給する。フォトクロミック・フィルタ３２
は、ウエハ４８上のレジストを活性化する波長と異なる
第２波長の光によって活性化される。フォトクロミック
・フィルタ３２の活性化は、フォトクロミック・フィル
タ活性化システム３４によってもたらされる。本実施例
でのフォトクロミック・フィルタ活性化システム３４の
目的は、ウエハ４８のレジスト内での微細形状作成に干
渉せずに、フォトクロミック・フィルタ３２を選択的に
活性化することである。本明細書で使用する用語「選択
的活性化」は、フォトクロミック・フィルタ３２が、フ
ォトクロミック・フィルタ３２の平面上での可変強度の
光によってその異なる部分で異なる度合に活性化される
ことを意味する。しかし、フォトクロミック・フィルタ
３２は、単一強度のビームを用いて活性化され、なおか
つ本発明の目的に役立つことができることを理解された
い。もう１つの例として、アドレス可能空間光変調器を
用いて変調される単一供給源を使用することができる。
もう１つの例として、アレイの上にディフューザを置い
て、強度を変化させることができる。
【００２０】フォトクロミック・フィルタ活性化システ
ム３４は、それぞれが可変強度を有する複数の個々の光
源３７を含む光源アレイ３６の使用を介して選択的活性
化を達成する。レンズ３８およびビーム・スプリッタ４
０と共に使用される可変強度の光源３７は、フォトクロ
ミック・フィルタ３２の選択的活性化のため、その平面
にわたって変化する強度の光を提供する。ビーム・スプ
リッタ４０は、光源アレイ３６からの光の反射と、ウエ
ハ光源２８からの光の透過を可能にする適切な多層誘電
スタックをコーティングされる。当業者であれば、ビー
ム・スプリッタに精通しているであろう。その代わり
に、フォトクロミック・フィルタ活性化システム３４
は、ウエハ光源２８の結像経路に割り込まずにフォトク
ロミック・フィルタ３２を活性化するように配置するこ
とができる。結像経路の外に置かれる場合、ビーム・ス
プリッタ４０は不要である。代替案として、フォトクロ
ミック・フィルタ活性化システム３４に、光源アレイ３
６の代わりに、レンズ３８を横切って周期的にまたは、
結像経路の外にある場合にはフォトクロミック・フィル
タ３２上に直接に、可変強度の光ビームを走査するラス
タ・スキャナを含めることができる。当業者であれば、
そのようなラスタ・スキャナに精通しているであろう。
【００２１】フォトクロミック・フィルタ３２を活性化
する光のかなりの部分が、これによって吸収される。し
かし、ウエハ光源２８からの光は、レンズ３０を介して
集光され、活性化されたフォトクロミック・フィルタ３
２に入り、非常に少ない吸収率でここから出て、レンズ
４２を介してマスク４４に供給される。マスク・パター
ンを形成する光が、マスク４４から出て、レンズ４６を
介してウエハ４８に集光される。マスク４４は、ウエハ
４８に対して「共役」と言われ、これは、マスク４４
が、そのパターンをウエハ４８に結像される位置にある
ことを意味する。一般に、共役平面は、結像システム内
のもう１つの平面に結像される平面である。ウエハ４８
は、リソグラフィ・システム２６の結像面４９内にあ
り、結像面４９は、単に、所与の感光材料、この場合に
はフォトレジストの所望の露光のために正しい焦点をも
たらす、ウエハ光源２８から所定の距離にある区域であ
る。ウエハ４８の脇には、ＣＣＤ（電荷結合素子）アレ
イ５０があり、レンズ４６から来る光の強度分布を測定
する。ウエハ４８とＣＣＤアレイ５０の両方が、ウエハ
・ステージ５５上に置かれる。ＣＣＤアレイ５０は、ウ
エハ・ステージ・スライダ５３の使用を介して結像面４
９に移動することができるが、その詳細は、本発明に密
接には関係しない。ウエハ４８およびＣＣＤアレイ５０
を結像面４９に出し入れするというウエハ・ステージ・
スライダ５３の機能は、多くの方法で達成でき、その１
例が、ウエハ・ステージ５５を左右にスライドさせる機
構である。ウエハ光源２８から来る光は、光源アレイ３
６から来る光と異なる波長であるから、レジスト活性化
光のかなり少ない部分が、フォトクロミック・フィルタ
３２で減衰する。ＣＣＤアレイ５０は、モニタ画面の画
素に類似した、複数の小さい検出器の格子と考えること
ができる。この「格子」を用いると、平面（この場合、
結像面４９）上の光強度をマッピングすることができ
る。ＣＣＤアレイ５０からの強度測定値は、コンピュー
タ制御システム５２に供給され、その結果、所望の強度
分布が、可変強度の光源３７の強度を変更することによ
って達成される。
【００２２】一般に、レジスト露光は、時間と光強度の
積として表現することができる。レジスト露光は、たと
えば、ウエハ４８のレジスト内に作成しようとする微細
形状の線幅を決定する。したがって、時間を一定に保つ
場合、結像面４９内にあるウエハ４８にまたがる光強度
を調節することによって、特定のタイプの微細形状につ
いて、均一な線幅がもたらされる。ポジティブ・トーン
・レジストの場合、露光が多い（強度が強い）ほど、所
与の線幅が狭くなり、ネガティブ・トーン・レジストの
場合、露光が多いほど、所与の線幅が広くなる。議論の
ために、ここではポジティブ・トーン・レジストを使用
すると仮定する。したがって、結像面のうち、実際に判
定されるかＣＣＤアレイ５０によって判定される線幅が
広すぎる区域では、その区域に入射する光の強度を強め
ることによって露光を増やす。線幅が狭すぎる場合、そ
の区域に入射する光の強度を下げる。
【００２３】ＣＣＤアレイ５０に関するサンプリング
は、特定の状況に依存する。ＣＣＤアレイ５０内の画素
数、その配置およびサンプリング・レートを組み合わせ
て、コンピュータ制御システム５２に強度分布情報を提
供する。一般に、多くのリソグラフィ・システムの所与
の結像面にわたる強度分布は、結像面にわたって全般的
に非常に大きくはないので、サンプル数は比較的少な
い。さらに、いくつかの状況では、光源アレイ３６の強
度をセットするために、単一の検出器を使用し、強度分
布について結像面の周囲を走査することさえ可能であ
る。しかし、好ましい方法は、時間の上で均一な微細形
状作成を保証するために、光源３７の強度を動的に変更
（すなわち周期的にテスト）することである。
【００２４】結像面４９にわたって約２％ないし３％以
内の均一な微細形状結像をもたらすことに加えて、リソ
グラフィ・システム２６は、マスク４４上に存在するパ
ターンと別の、これとは別にまたはこれと共に使用され
るブロッキング・パターンを作成するのに使用すること
もできる。図３に、リソグラフィ・システム２６内でウ
エハ４８上に作られる像５４を示す。像５４には、２タ
イプの領域すなわち、像５４内で空白区域として図示さ
れる切りみぞ領域５６と、その中に繰返しパターン６０
を有するアレイ領域（たとえばアレイ領域５８）が含ま
れる。アレイ領域が、小さい繰返し微細形状を有し、切
りみぞ領域が、たとえばウエハ４８とマスク４４を一列
に並べるのに使用される、より大きな形状を含むと仮定
する。したがって、２つの領域の微細形状は異なる寸法
を有するので、これらの領域を異なる形で露光すること
が有利な可能性がある。マスク４４に、両方のタイプの
領域のパターンが含まれる場合、両方のパターン・タイ
プの適正露光は、あるタイプの領域をカバーしている間
に他方を露光し、その逆を行うことによって達成でき
る。本発明は、ブロッキング・パターンを作成するよう
な形でフォトクロミック・フィルタ３２を活性化するの
に使用でき、その結果、特定の領域に関連するマスクの
部分だけ照明することができる。
【００２５】本発明の第２の態様では、感光材料を露光
する方法を提供する。この方法を、図２のリソグラフィ
・システム２６と共に図４および図５を参照して説明す
る。
【００２６】図４は、本発明の第２の態様の方法の流れ
図である。この方法では、感光材料を含む結像面と共役
なフォトクロミック・フィルタが、第１波長の光によっ
て活性化される（ステップ６２、「波長Ｉを用いてフォ
トクロミック・フィルタを活性化する」）。リソグラフ
ィ・システム２６では、フォトクロミック・フィルタ３
２が、上で述べたようにフォトクロミック・フィルタ活
性化システム３４によって活性化される。感光材料は、
フォトクロミック・ガラスの活性化波長と異なる波長の
光を用いて活性化される（ステップ６４、「波長ＩＩを
用いてレジストを活性化する」）。リソグラフィ・シス
テム２６では、レジストをコーティングされたウエハ４
８が、上で述べたようにウエハ光源２８からの光を介し
て露光される。結像面での光強度を測定して、そこでの
強度分布を判定する（ステップ６６、「結像面での光強
度分布を測定する」）。リソグラフィ・システム２６で
は、ステップ６６が、コンピュータ制御システム５２と
共にＣＣＤアレイ５０によって達成される。最後に、波
長Ｉの光の強度を、測定された光強度分布に基づいて変
更する（ステップ６８、「測定に基づいて波長Ｉの強度
を変更する」）。リソグラフィ・システム２６では、個
々の光源３７の強度が、ＣＣＤアレイ５０によって測定
された光強度測定値に基づいて、コンピュータ制御シス
テム５２によって制御される。
【００２７】リソグラフィ・システム２６に適用される
ステップ６８は、コンピュータ制御システム５２の制御
の下で、ＣＣＤアレイ５０と光源アレイ３６によって実
行される。図５は、ステップ６８を実行するためにコン
ピュータ制御システム５２によってもたらされる制御の
流れ図である。結像面での複数の位置の強度測定値を、
まず取得する（ステップ７０、「結像面位置Ｌのすべて
で強度を測定する」）。ステップ７０は、実際には図４
のステップ６６の一部であるが、ステップ７０は、コン
ピュータ制御システム５２の制御の完全な説明のために
必要であることに留意されたい。図５の文脈で使用され
る際の「Ｌ」は、光強度測定値の数のカウンタと、特定
の測定値の値の両方である。すべての位置の強度を測定
した後に、平均強度「Ａ」を決定する（ステップ７２、
「平均強度Ａを決定する」）。その後、所与の位置の測
定強度が、平均強度より大きいかどうかに関する問い合
わせを行う（照会７４、「Ｌ＞Ａか」）。測定強度が平
均より大きい場合、その位置に入射する光の強度を減ら
す（ステップ７６、「Ｌ強度を減らす」）。リソグラフ
ィ・システム２６に関して、この強度減少は、適切な個
々の光源３７の強度を増やして、ウエハ４８上の位置Ｌ
に対応する領域のフォトクロミック・フィルタ３２を暗
くすることによって達成される。位置Ｌの強度測定値
が、平均強度より大きくない場合、測定強度が平均より
小さいかどうかに関する問い合わせを行う（照会７８、
「Ｌ＜Ａか」）。測定強度が平均強度より小さい場合、
位置Ｌに入射する光の強度を増やす（ステップ８０、
「Ｌ強度を増やす」）。リソグラフィ・システム２６で
は、位置Ｌでの光強度は、対応する個々の光源３７の強
度が減らされることを除いて、強度の減少の場合と同様
の方法で増やされる。強度測定値が平均値より大きい、
小さい、等しいのいずれであっても、対象の位置測定値
を変更する（ステップ８２、「Ｌ＝Ｌ−１」）。その
後、すべての位置を検討したかどうかに関する問い合わ
せを行う（照会８４、「Ｌ＝０か」）。すべての位置を
検討し終えた場合、結像面にまたがる強度測定を繰り返
す、すなわち、ステップ７０に戻る。すべての位置を検
討し終えてはいない場合、ステップ７４に戻る。図５の
方法は、コンピュータ制御システム５２によって使用さ
れるソフトウェアで簡単に実施できることが理解されよ
う。上で述べたように、図５の方法は、結像面にわたる
光強度分布が、連続的または周期的に測定されるという
点で、動的である。しかし、リソグラフィ・システム２
６をセットするために１回または１連のそのような測定
を行う場合には、図５に示された方法は、照会８４に対
する肯定応答の後に単純に終了するはずである。
【００２８】本発明の複数の態様を説明し、図示してき
たが、当業者であれば、同一の目的を達成するために代
替態様を実施できる。したがって、請求の範囲は、その
ような代替態様のすべてを、本発明の真の趣旨および範
囲に含まれるものとして包含する意図のものである。た
とえば、本発明は、紫外線光を使用する結像システムに
制限されるものではない。
【００２９】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【００３０】（１）第１波長の光によって活性化される
フォトクロミック・フィルタと、前記第１波長の光によ
って前記フォトクロミック・フィルタを活性化するため
の第１光源と、前記活性化されたフォトクロミック・フ
ィルタを通過する、前記第１波長と異なる第２波長の光
を、結像面に供給するための第２光源とを含む、前記結
像面に光を供給する装置。 （２）前記フォトクロミック・フィルタが、前記第１波
長の光への露出の際に暗くなることを特徴とする、上記
（１）に記載の装置。 （３）前記フォトクロミック・フィルタが、前記第１波
長の光への露出の際に明るくなることを特徴とする、上
記（１）に記載の装置。 （４）前記第１光源が、前記フォトクロミック・フィル
タを選択的に活性化することを特徴とする、上記（１）
に記載の装置。 （５）前記第１光源が、可変強度光源を含むことを特徴
とする、上記（１）に記載の装置。 （６）さらに、光強度測定のため前記結像面に置かれた
検出器を含む、上記（５）に記載の装置。 （７）さらに、前記測定された光強度に基づいて、前記
可変強度光源を制御するためのコントローラを含む、上
記（６）に記載の装置。 （８）第１波長の光によって活性化されるフォトクロミ
ック・フィルタと、前記第１波長の光によって前記フォ
トクロミック・フィルタを選択的に活性化するための第
１光源と、前記選択的に活性化されたフォトクロミック
・フィルタを通過する、前記第１波長と異なる第２波長
の光を用いて、感光材料を露光するための第２光源とを
含む、結像面に置かれた前記感光材料を露光するための
装置。 （９）前記第１光源が、複数の光源を含み、前記複数の
光源のそれぞれが、可変強度を有することを特徴とす
る、上記（８）に記載の装置。 （１０）前記第１光源が、光強度を変更するためのディ
フューザを含むことを特徴とする、上記（８）に記載の
装置。 （１１）前記第１光源が、可変強度ラスタ・スキャナを
含むことを特徴とする、上記（８）に記載の装置。 （１２）さらに、前記結像面の選択された位置での前記
第２波長の前記光の強度分布を測定するため、前記結像
面に置かれた検出器を含む、上記（８）に記載の装置。 （１３）さらに、前記測定された強度分布に基づいて、
前記第１光源を制御するためのコントローラを含む、上
記（１２）に記載の装置。 （１４）前記コントローラが、コンピュータを含むこと
を特徴とする、上記（１３）に記載の装置。 （１５）前記検出器が、電荷結合素子のアレイを含むこ
とを特徴とする、上記（１２）に記載の装置。 （１６）第１波長の光によって活性化されるフォトクロ
ミック・フィルタと、前記第１波長の光によって前記フ
ォトクロミック・フィルタを選択的に活性化するため
の、第１可変強度光源と、前記フォトクロミック・フィ
ルタを通過する、前記第１波長と異なる第２波長の光に
よって、感光材料を露光するための、第２光源と、前記
感光材料に微細形状を結像するためのマスクと、前記結
像面の選択された部分で光強度分布を測定するため、前
記結像面に一時的に置かれる複数の検出器と、前記測定
された光強度分布に基づいて前記第１可変強度光源の光
強度を制御するためのコントローラとを含む、前記感光
材料によってコーティングされた、前記結像面に置かれ
た半導体ウエハ上に前記微細形状を結像するための装
置。 （１７）前記第１可変強度光源が、複数の可変強度光源
を含むことを特徴とする、上記（１６）に記載の装置。 （１８）さらに、前記第１光源からの光を前記フォトク
ロミック・フィルタに向けるためのビーム・スプリッタ
を含む、上記（１６）に記載の装置。 （１９）前記ビーム・スプリッタが、前記第２光源の光
経路内にあることを特徴とする、上記（１８）に記載の
装置。 （２０）前記ビーム・スプリッタが、前記第１波長の前
記光を反射し、前記第２波長の前記光を透過させること
を特徴とする、上記（１９）に記載の装置。 （２１）感光材料を露光するための光経路に置かれたフ
ォトクロミック・フィルタを、第１波長の光によって活
性化するステップと、前記活性化されたフォトクロミッ
ク・フィルタを通過する、前記第１波長と異なる第２波
長の光によって、前記感光材料を露光するステップとを
含む、結像面にある前記感光材料を露光するための方
法。 （２２）前記活性化のステップが、前記第１波長の可変
強度光に前記フォトクロミック・フィルタを露光するス
テップを含むことを特徴とする、上記（２１）に記載の
方法。 （２３）前記結像面で光強度を測定するステップと、前
記測定された光強度に基づいて、前記第１波長の前記光
の強度を変更するステップとをさらに含む、上記（２
１）に記載の方法。 （２４）前記フォトクロミック・フィルタが、前記第１
波長の前記光への露光の際に暗くなることを特徴とし、
前記変更ステップが、前記測定された光強度が所定の光
強度より大きい場合に、前記フォトクロミック・フィル
タ上の対応する位置に関する前記強度を減らすステップ
と、前記測定された光強度が所定の光強度より小さい場
合に、前記フォトクロミック・フィルタ上の対応する位
置に関する前記強度を増やすステップとを含むことを特
徴とする、上記（２３）に記載の方法。 （２５）感光材料を露光するための光経路に置かれた第
１波長の光によってフォトクロミック・フィルタを選択
的に活性化するステップと、前記選択的に活性化された
フォトクロミック・フィルタを通過する、前記第１波長
と異なる第２波長の光によって前記感光材料を露光する
ステップと、を含む、結像面にある前記感光材料を露光
するための方法。 （２６）前記選択的活性化ステップが、前記フォトクロ
ミック・フィルタ内にブロッキング・パターンを作成す
るステップを含むことを特徴とする、上記（２５）に記
載の方法。 （２７）前記選択的活性化ステップが、前記フォトクロ
ミック・フィルタの選択された部分を、前記第１波長の
可変強度光に露光するステップを含むことを特徴とす
る、上記（２５）に記載の方法。 （２８）前記結像面の選択された部分の光強度分布を測
定するステップと、前記測定された光強度分布に基づい
て、前記第１波長の前記光の強度分布を変更するステッ
プとをさらに含む、上記（２５）に記載の方法。 （２９）前記測定ステップが、前記結像面上の複数の所
定の位置で光強度をサンプリングするステップを含むこ
とを特徴とする、上記（２８）に記載の方法。 （３０）前記フォトクロミック・フィルタが、前記第１
波長の前記光への露光の際に暗くなることを特徴とし、
前記変更ステップが、前記複数の所定の位置のそれぞれ
について、前記複数の所定の位置のすべてに関する平均
光強度からの前記サンプリングされた光強度の変動を決
定するステップと、前記複数の所定の位置のうちの所与
の１つでの前記測定された光強度が、前記平均光強度よ
り大きい場合に、前記フォトクロミック・フィルタ上の
対応する位置の光強度を減らすステップと、前記複数の
所定の位置のうちの所与の１つでの前記測定された光強
度が、前記平均光強度より小さい場合に、前記フォトク
ロミック・フィルタ上の対応する位置の光強度を増やす
ステップとを含むことを特徴とする、上記（２９）に記
載の方法。 （３１）第１波長の可変強度光によってフォトクロミッ
ク・フィルタを選択的に活性化するステップと、前記選
択的に活性化されたフォトクロミック・フィルタを通過
する、前記第１波長と異なる第２波長の光によって、感
光材料を露光するステップと、結像面上の光強度分布を
測定するステップと、微細形状タイプ均一性を維持する
ため、前記測定された光強度分布に基づいて、前記可変
強度光の強度を自動的に変更するステップとを含む、前
記結像面にある前記感光材料によってコーティングされ
た半導体ウエハ上に均一な微細形状タイプを結像するた
めの方法。
【００３１】
【発明の効果】本発明により、感光材料を活性化する波
長と異なる波長の光によって活性化されるフォトクロミ
ック・フィルタを使用することによって、露光時間を増
加させずに感光材料を露光する改良された方法が可能と
なる。本発明により、ある波長の光によって活性化され
たフォトクロミック・フィルタを通過するもう１つの波
長の光を用いて感光材料を露光する方法が可能となる。
本発明により、集積回路微細形状の一貫した結像のため
の方法および装置を提供される。本発明により、集積回
路微細形状の露光強度を調節するための方法および装置
を提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】フォトクロミック・ガラスを使用する従来技術
のリソグラフィ・システムのブロック図である。
【図２】本発明によるリソグラフィ・システムのブロッ
ク図である。
【図３】図２のリソグラフィ・システムによって作られ
る半導体ウエハ上の結像パターンを示す図である。
【図４】本発明による感光材料を露光する方法の流れ図
である。
【図５】図４の流れ図の一部を示す、より詳細な流れ図
である。
【符号の説明】
１０ リソグラフィ・システム（従来技術） １２ 光源 １４ レンズ １６ フォトクロミック・ガラス １８ レンズ ２０ マスク ２２ レンズ ２４ 半導体ウエハ ２６ リソグラフィ・システム ２８ ウエハ光源 ３０ レンズ ３２ フォトクロミック・フィルタ ３４ フォトクロミック・フィルタ活性化システム ３６ 光源アレイ ３７ 光源 ３８ レンズ ４０ ビーム・スプリッタ ４２ レンズ ４４ マスク ４６ レンズ ４８ 半導体ウエハ ４９ 結像面 ５０ ＣＣＤアレイ ５２ コンピュータ制御システム ５３ ウエハ・ステージ・スライダ ５４ 像 ５５ ウエハ・ステージ ５６ 切りみぞ領域 ５８ アレイ領域 ６０ 繰返しパターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョーゼフ・ゴーティック アメリカ合衆国05452 バーモント州エ セックス・ジャンクション スリーピ ー・ホロウ・ロード 136 (72)発明者 マイケル・ストレート・ヒッブス アメリカ合衆国05494 バーモント州ウ ェストフォード レイノルズ・ロード 1210 (56)参考文献 特開 平３−133119（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−272030（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/027 G02B 5/23

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１波長の光によって活性化されるフォト
    クロミック・フィルタと、 前記第１波長の光によって前記フォトクロミック・フィ
    ルタを活性化するための第１光源と、 前記活性化されたフォトクロミック・フィルタを通過す
    る、前記第１波長と異なる第２波長の光を、結像面に供
    給するための第２光源とを含む、前記結像面に光を供給
    する装置。
  2. 【請求項２】前記フォトクロミック・フィルタが、前記
    第１波長の光への露出の際に暗く、または明るくなるこ
    とを特徴とする、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】前記第１光源が、前記フォトクロミック・
    フィルタを選択的に活性化することを特徴とする、請求
    項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】前記第１光源が、可変強度光源を含むこと
    を特徴とする、請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】第１波長の光によって活性化されるフォト
    クロミック・フィルタと、 前記第１波長の光によって前記フォトクロミック・フィ
    ルタを選択的に活性化するための第１光源と、 前記選択的に活性化されたフォトクロミック・フィルタ
    を通過する、前記第１波長と異なる第２波長の光を用い
    て、感光材料を露光するための第２光源とを含む、結像
    面に置かれた前記感光材料を露光するための装置。
  6. 【請求項６】さらに、前記結像面の選択された位置での
    前記第２波長の前記光の強度分布を測定するため、前記
    結像面に置かれた検出器を含む、請求項５に記載の装
    置。
  7. 【請求項７】第１波長の光によって活性化されるフォト
    クロミック・フィルタと、 前記第１波長の光によって前記フォトクロミック・フィ
    ルタを選択的に活性化するための、第１可変強度光源
    と、 前記フォトクロミック・フィルタを通過する、前記第１
    波長と異なる第２波長の光によって、感光材料を露光す
    るための、第２光源と、 前記感光材料に微細形状を結像するためのマスクと、 前記結像面の選択された部分で光強度分布を測定するた
    め、前記結像面に一時的に置かれる複数の検出器と、 前記測定された光強度分布に基づいて前記第１可変強度
    光源の光強度を制御するためのコントローラとを含む、
    前記感光材料によってコーティングされた、前記結像面
    に置かれた半導体ウエハ上に前記微細形状を結像するた
    めの装置。
  8. 【請求項８】感光材料を露光するための光経路に置かれ
    たフォトクロミック・フィルタを、第１波長の光によっ
    て活性化するステップと、 前記活性化されたフォトクロミック・フィルタを通過す
    る、前記第１波長と異なる第２波長の光によって、前記
    感光材料を露光するステップとを含む、結像面にある前
    記感光材料を露光するための方法。
  9. 【請求項９】感光材料を露光するための光経路に置かれ
    た第１波長の光によってフォトクロミック・フィルタを
    選択的に活性化するステップと、 前記選択的に活性化されたフォトクロミック・フィルタ
    を通過する、前記第１波長と異なる第２波長の光によっ
    て前記感光材料を露光するステップと、 を含む、結像面にある前記感光材料を露光するための方
    法。
  10. 【請求項１０】第１波長の可変強度光によってフォトク
    ロミック・フィルタを選択的に活性化するステップと、 前記選択的に活性化されたフォトクロミック・フィルタ
    を通過する、前記第１波長と異なる第２波長の光によっ
    て、感光材料を露光するステップと、 結像面上の光強度分布を測定するステップと、 微細形状タイプ均一性を維持するため、前記測定された
    光強度分布に基づいて、前記可変強度光の強度を自動的
    に変更するステップとを含む、前記結像面にある前記感
    光材料によってコーティングされた半導体ウエハ上に均
    一な微細形状タイプを結像するための方法。
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