JP2993320B2 - 露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法 - Google Patents
露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法Info
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/7025—Size or form of projection system aperture, e.g. aperture stops, diaphragms or pupil obscuration; Control thereof
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は露光装置及びそれを用い
た半導体素子の製造方法に関し、特にＩＣ，ＬＳＩ等の
半導体素子を製造する際にレチクル面上の電子回路パタ
ーンを投影光学系（投影レンズ）によりウエハ面上に投
影するとき、該ウエハ面上に常に適正な露光量を与え高
精度な投影パターン像が得られるようにしたものであ
る。
た半導体素子の製造方法に関し、特にＩＣ，ＬＳＩ等の
半導体素子を製造する際にレチクル面上の電子回路パタ
ーンを投影光学系（投影レンズ）によりウエハ面上に投
影するとき、該ウエハ面上に常に適正な露光量を与え高
精度な投影パターン像が得られるようにしたものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来よりＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子製
造用に高解像力、高スループット化が比較的容易な投影
露光装置（アライナー）が多く用いられている。この投
影露光装置では１回の露光によりウエハ面全体にパター
ン像を形成する一括露光方式に比べ、１回の露光が終了
する毎にウエハを移動しながら他の領域を露光し、この
ような露光を順次複数回繰り返すことにより、ウエハ面
全体にパターン像を形成していくステップアンドリピー
ト露光方式が多く用いられている。
造用に高解像力、高スループット化が比較的容易な投影
露光装置（アライナー）が多く用いられている。この投
影露光装置では１回の露光によりウエハ面全体にパター
ン像を形成する一括露光方式に比べ、１回の露光が終了
する毎にウエハを移動しながら他の領域を露光し、この
ような露光を順次複数回繰り返すことにより、ウエハ面
全体にパターン像を形成していくステップアンドリピー
ト露光方式が多く用いられている。
【０００３】このとき投影光学系はレチクル面上の電子
回路パターンをウエハ面上に所定の投影倍率、例えば１
／５又は１／１０で縮小投影している。この場合、ウエ
ハ面上に転写されるパターンの像質は照明装置の性能、
例えば被照射面上の照射光の量（露光量）やその変動等
に大きく影響される。
回路パターンをウエハ面上に所定の投影倍率、例えば１
／５又は１／１０で縮小投影している。この場合、ウエ
ハ面上に転写されるパターンの像質は照明装置の性能、
例えば被照射面上の照射光の量（露光量）やその変動等
に大きく影響される。
【０００４】従来の投影露光装置は、露光中ウエハ面上
のレジストへの入射光の強度分布が一定であった。その
為、投影露光装置としてはレジストの断面プロファイル
を制御することができなかった。又、解像パターン像の
性能にしても露光中、一定であった。
のレジストへの入射光の強度分布が一定であった。その
為、投影露光装置としてはレジストの断面プロファイル
を制御することができなかった。又、解像パターン像の
性能にしても露光中、一定であった。
【０００５】次に図６から図８を用いて、このことを具
体的に説明する。
体的に説明する。
【０００６】図６は従来の投影露光装置の光学系の一部
分の概略図である。図６において、レチクル７上の１点
Ｏ’から出た光のうち投影レンズ８を通過してウエハ１
０まで届くのは、レチクル７上の１点Ｏ’を頂点とする
円すいに含まれる光である。この円すいの頂角の半分の
角度をθR とすると、投影レンズ８のレチクル７側の開
口数（ＮＡR ）はＮＡR ＝ sinθR で表わされる。
分の概略図である。図６において、レチクル７上の１点
Ｏ’から出た光のうち投影レンズ８を通過してウエハ１
０まで届くのは、レチクル７上の１点Ｏ’を頂点とする
円すいに含まれる光である。この円すいの頂角の半分の
角度をθR とすると、投影レンズ８のレチクル７側の開
口数（ＮＡR ）はＮＡR ＝ sinθR で表わされる。
【０００７】投影レンズ８からウエハ１０上の１点Ｏに
届く光も点Ｏを頂点とする、ある円すいに含まれる。こ
の円すいの頂角の半分の角度をθW とすると、投影レン
ズ８のウエハ１０側の開口数（ＮＡW ）は、ＮＡW ＝ s
inθW で表わされる。レチクル７側の上方にはコンデン
サーレンズ４を含む照明系があり、レチクル７を照明し
ている。
届く光も点Ｏを頂点とする、ある円すいに含まれる。こ
の円すいの頂角の半分の角度をθW とすると、投影レン
ズ８のウエハ１０側の開口数（ＮＡW ）は、ＮＡW ＝ s
inθW で表わされる。レチクル７側の上方にはコンデン
サーレンズ４を含む照明系があり、レチクル７を照明し
ている。
【０００８】ここで照明系からの光のうちレチクル７上
の１点Ｏ’に入射する光は、ある円すいに含まれ、この
円すいの頂角の半分の角度をθI とすると、照明系の開
口数（ＮＡI ）は、ＮＡI ＝ sinθI で表わされる。照
明系の開口数（ＮＡI ）とレチクル側の開口数（ＮＡ
R ）との比をコヒーレンス・ファクタ（σ）と呼び、次
式のように表わされる。
の１点Ｏ’に入射する光は、ある円すいに含まれ、この
円すいの頂角の半分の角度をθI とすると、照明系の開
口数（ＮＡI ）は、ＮＡI ＝ sinθI で表わされる。照
明系の開口数（ＮＡI ）とレチクル側の開口数（ＮＡ
R ）との比をコヒーレンス・ファクタ（σ）と呼び、次
式のように表わされる。
【０００９】σ＝ＮＡI ／ＮＡR ここでコヒーレンス・ファクタσが無限遠（∞）のとき
をインコヒーレント照明と呼び、又コヒーレンス・ファ
クタσが０のときをコヒーレント照明と呼んでいる。投
影露光装置では一般的に、０＜σ＜１のような値が使わ
れている。コヒーレンス・ファクタσを小さくするとコ
ントラストは高くなり、露光現像後のレジスト断面形状
は優れ焦点深度は深くなるが、半面ウエハ上の照度が小
さくなり投影露光装置としてのスループットは低下して
しまう。
をインコヒーレント照明と呼び、又コヒーレンス・ファ
クタσが０のときをコヒーレント照明と呼んでいる。投
影露光装置では一般的に、０＜σ＜１のような値が使わ
れている。コヒーレンス・ファクタσを小さくするとコ
ントラストは高くなり、露光現像後のレジスト断面形状
は優れ焦点深度は深くなるが、半面ウエハ上の照度が小
さくなり投影露光装置としてのスループットは低下して
しまう。
【００１０】又、投影レンズ８の解像力Ｒは下記のよう
に表わされる。
に表わされる。
【００１１】Ｒ＝ｋ1 ・λ／ＮＡW ここでλは露光波長、ｋ1 は上記照明系のコヒーレンス
・ファクタσや、レジストの種類、レジスト・プロセス
等により変化する係数であるが、単層レジストの場合に
は、一般的にｋ1 ＝０．８位の値となる。
・ファクタσや、レジストの種類、レジスト・プロセス
等により変化する係数であるが、単層レジストの場合に
は、一般的にｋ1 ＝０．８位の値となる。
【００１２】又、投影レンズ８の焦点深度Ｄは、下記の
ように表わされる。
ように表わされる。
【００１３】Ｄ＝ｋ2 ・λ／（ＮＡW ）2 ここでｋ2 はｋ1 同様、上記照明系のコヒーレンス・フ
ァクタσや、レジストの種類、レジスト・プロセス等に
より変化する係数である。
ァクタσや、レジストの種類、レジスト・プロセス等に
より変化する係数である。
【００１４】つまり露光波長λが一定であるときには、
解像力Ｒを小さくするには開口数ＮＡW を大きくする
か、照明系のコヒーレンス・ファクタσを小さくする必
要がある。
解像力Ｒを小さくするには開口数ＮＡW を大きくする
か、照明系のコヒーレンス・ファクタσを小さくする必
要がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら開口数Ｎ
ＡW を大きくすると焦点深度Ｄは１／（ＮＡW ）2 に比
例して小さくなってくる。又、照明系のコヒーレンス・
ファクタσを小さくすると、先に述べたようにウエハ１
０上の照度が小さくなり、投影露光装置としてのスルー
プットが低下してくる。
ＡW を大きくすると焦点深度Ｄは１／（ＮＡW ）2 に比
例して小さくなってくる。又、照明系のコヒーレンス・
ファクタσを小さくすると、先に述べたようにウエハ１
０上の照度が小さくなり、投影露光装置としてのスルー
プットが低下してくる。
【００１６】従来の投影露光装置はこの問題に対して、
コヒーレンス・ファクタσをある程度の大きさに固定し
てウエハ１０上の照度を確保し、また解像力Ｒを小さく
する為に開口数ＮＡW を大きくしている。そしてこのこ
とによって小さくなった焦点深度Ｄを保証する為に、オ
ートフォーカス機構やウエハのチルト機構等を採用して
きている。
コヒーレンス・ファクタσをある程度の大きさに固定し
てウエハ１０上の照度を確保し、また解像力Ｒを小さく
する為に開口数ＮＡW を大きくしている。そしてこのこ
とによって小さくなった焦点深度Ｄを保証する為に、オ
ートフォーカス機構やウエハのチルト機構等を採用して
きている。
【００１７】次に、露光現象の概略を図７，図８を用い
て以下に説明する。図７（Ａ）〜（Ｃ），図８（Ａ）〜
（Ｃ）はそれぞれ開口数ＮＡW の大、小によるレジスト
ＷＲ上の光の集光状態、強度分布Ｉ、及びレジストＷＲ
の厚さ方向の架橋反応の進み方の様子を示している。
て以下に説明する。図７（Ａ）〜（Ｃ），図８（Ａ）〜
（Ｃ）はそれぞれ開口数ＮＡW の大、小によるレジスト
ＷＲ上の光の集光状態、強度分布Ｉ、及びレジストＷＲ
の厚さ方向の架橋反応の進み方の様子を示している。
【００１８】従来の投影露光装置では、露光中この開口
数ＮＡW が固定されていた。その為レジストＷＲ上の光
強度分布Ｉが一定であった為、レジストＷＲの厚さ方向
の架橋反応の進み方も固定的なものであった。その為、
現像結果のレジスト断面プロファイルも固定的なものと
なり、高い解像力を得るのが困難であった。
数ＮＡW が固定されていた。その為レジストＷＲ上の光
強度分布Ｉが一定であった為、レジストＷＲの厚さ方向
の架橋反応の進み方も固定的なものであった。その為、
現像結果のレジスト断面プロファイルも固定的なものと
なり、高い解像力を得るのが困難であった。
【００１９】本発明は照明系の開口数又は投影レンズの
開口数のうち少なくとも一方を露光中に変化させて、レ
ジスト断面プロファイルを適切に制御することにより、
スループットの低下を小さくしつつ高い解像力が容易に
得られる露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方
法の提供を目的とする。
開口数のうち少なくとも一方を露光中に変化させて、レ
ジスト断面プロファイルを適切に制御することにより、
スループットの低下を小さくしつつ高い解像力が容易に
得られる露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方
法の提供を目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明の露光装置は、 （１−１）照明系からの光束で被照射面上のパターンを
照明し、該パターンを投影レンズにより基板面上に投影
露光する際、露光中に該照明系の開口数と該投影レンズ
の開口数のうち少なくとも一方の開口数を変化させてい
ることを特徴としている。
照明し、該パターンを投影レンズにより基板面上に投影
露光する際、露光中に該照明系の開口数と該投影レンズ
の開口数のうち少なくとも一方の開口数を変化させてい
ることを特徴としている。
【００２１】特に、前記照明系の開口数又は前記投影レ
ンズの開口数のうち少なくとも一方の開口数を露光開始
後からの積算露光量が予め設定した値となるように制御
していることや、前記照明系の開口数又は前記投影レン
ズの開口数のうち少なくとも一方の開口数を露光開始後
からの時間により、予め設定した値になるように制御し
ていること、そして露光中に前記基板面を前記投影レン
ズの光軸方向に変化させていること等を特徴としてい
る。
ンズの開口数のうち少なくとも一方の開口数を露光開始
後からの積算露光量が予め設定した値となるように制御
していることや、前記照明系の開口数又は前記投影レン
ズの開口数のうち少なくとも一方の開口数を露光開始後
からの時間により、予め設定した値になるように制御し
ていること、そして露光中に前記基板面を前記投影レン
ズの光軸方向に変化させていること等を特徴としてい
る。
【００２２】（１−２）照明系からの光束で被照射面上
のパターンを照明し、該パターンを基板面上に転写露光
する際、露光中に該照明系の開口数を変化させているこ
とを特徴としている。
のパターンを照明し、該パターンを基板面上に転写露光
する際、露光中に該照明系の開口数を変化させているこ
とを特徴としている。
【００２３】又、本発明の半導体素子の製造方法は、 （１−３）照明系からの光束でレチクル面上のパターン
を照明し、該パターンを投影レンズによりウエハ面上に
投影し露光した後に、該ウエハを現像処理工程を介して
半導体素子を製造する際、露光中に該照明系の開口数と
該投影レンズの開口数のうち少なくとも一方の開口数を
変化させていることを特徴としている。
を照明し、該パターンを投影レンズによりウエハ面上に
投影し露光した後に、該ウエハを現像処理工程を介して
半導体素子を製造する際、露光中に該照明系の開口数と
該投影レンズの開口数のうち少なくとも一方の開口数を
変化させていることを特徴としている。
【００２４】特に、前記照明系の開口数又は前記投影レ
ンズの開口数のうち少なくとも一方の開口数を露光開始
後からの積算露光量が予め設定した値となるように制御
していることや、前記照明系の開口数又は前記投影レン
ズの開口数のうち少なくとも一方の開口数を露光開始後
からの時間により、予め設定した値になるように制御し
ていることそして露光中に前記基板面を前記投影レンズ
の光軸方向に変化させていること等を特徴としている。
ンズの開口数のうち少なくとも一方の開口数を露光開始
後からの積算露光量が予め設定した値となるように制御
していることや、前記照明系の開口数又は前記投影レン
ズの開口数のうち少なくとも一方の開口数を露光開始後
からの時間により、予め設定した値になるように制御し
ていることそして露光中に前記基板面を前記投影レンズ
の光軸方向に変化させていること等を特徴としている。
【００２５】（１−４）照明系からの光束でレチクル面
上のパターンを照明し、該パターンをウエハ面上に転写
露光した後に、該ウエハを現像処理工程を介して半導体
素子を製造する際、露光中に該照明系の開口数を変化さ
せていることを特徴としている。
上のパターンを照明し、該パターンをウエハ面上に転写
露光した後に、該ウエハを現像処理工程を介して半導体
素子を製造する際、露光中に該照明系の開口数を変化さ
せていることを特徴としている。
【００２６】
【実施例】図１は本発明の実施例１の要部概略図であ
る。
る。
【００２７】図１において、１は光源であり、例えば超
高圧水銀灯より成っている。２は楕円鏡であり光源１か
らの光を集光している。光源１の発光部は楕円鏡２の第
１焦点近傍に配置している。３はフライアイ・レンズ
（オプティカル・インテグレータ）であり、複数の微小
レンズを２次元的に配列した構成より成り、楕円鏡２で
集光された光よりその射出面に２次光源３ｂを形成して
いる。
高圧水銀灯より成っている。２は楕円鏡であり光源１か
らの光を集光している。光源１の発光部は楕円鏡２の第
１焦点近傍に配置している。３はフライアイ・レンズ
（オプティカル・インテグレータ）であり、複数の微小
レンズを２次元的に配列した構成より成り、楕円鏡２で
集光された光よりその射出面に２次光源３ｂを形成して
いる。
【００２８】５は開口径可変の絞りであり、例えば図３
に示すような構成より成っている。絞り５の開口径をＤ
Ｃモータ２０により可変としている。これにより２次光
源３ｂの大きさを設定して、このときの大きさを可変に
することにより照明系の開口数（ＮＡI ）を変えてい
る。６はミラーであり、その中心の極めて小領域がハー
フミラー６ａになっている。４はコンデンサーレンズで
あり、２次光源３ｂからの光束を集光しレチクル７面上
を照明している。前述の各要素１，２，３，４，５，６
は照明系の一要素を構成している。
に示すような構成より成っている。絞り５の開口径をＤ
Ｃモータ２０により可変としている。これにより２次光
源３ｂの大きさを設定して、このときの大きさを可変に
することにより照明系の開口数（ＮＡI ）を変えてい
る。６はミラーであり、その中心の極めて小領域がハー
フミラー６ａになっている。４はコンデンサーレンズで
あり、２次光源３ｂからの光束を集光しレチクル７面上
を照明している。前述の各要素１，２，３，４，５，６
は照明系の一要素を構成している。
【００２９】８は投影レンズであり、照明系で照明され
たレチクル７面上のパターンをウエハ１０面上に縮小投
影している。９は開口径可変の瞳絞りであり、例えば図
３に示すような構成より成っている。瞳絞り９の開口径
をＤＣモータ２２により可変としている。このときの瞳
絞り９の大きさにより、投影レンズ８の開口数（ＮＡ
W ）を種々と変えている。
たレチクル７面上のパターンをウエハ１０面上に縮小投
影している。９は開口径可変の瞳絞りであり、例えば図
３に示すような構成より成っている。瞳絞り９の開口径
をＤＣモータ２２により可変としている。このときの瞳
絞り９の大きさにより、投影レンズ８の開口数（ＮＡ
W ）を種々と変えている。
【００３０】２１はポテンショメータであり照明系の絞
り５の絞り位置を検出している。２３はポテンショメー
タであり投影レンズ８の瞳絞り９の絞り位置を検出して
いる。２４はホトセンサーでありレチクル７面に照射さ
れる光量を検出すると共にシャッター（図示せず）の積
算露光量制御にも併用している。
り５の絞り位置を検出している。２３はポテンショメー
タであり投影レンズ８の瞳絞り９の絞り位置を検出して
いる。２４はホトセンサーでありレチクル７面に照射さ
れる光量を検出すると共にシャッター（図示せず）の積
算露光量制御にも併用している。
【００３１】２５は電流電圧変換器でありホトセンサー
２４からの光電流を電圧に変換している。２６はＶＦコ
ンバータであり電流電圧変換器２５からの出力を取り込
んで周波数に変換している。
２４からの光電流を電圧に変換している。２６はＶＦコ
ンバータであり電流電圧変換器２５からの出力を取り込
んで周波数に変換している。
【００３２】２７は積算カウンターでありＶＦコンバー
タ２６からの出力パルスを積算している。２８はメモリ
ーであり積算カウンター２７からの積算値を入力して、
照明系の絞り５の絞り目標位置のデジタル量を出力して
いる。
タ２６からの出力パルスを積算している。２８はメモリ
ーであり積算カウンター２７からの積算値を入力して、
照明系の絞り５の絞り目標位置のデジタル量を出力して
いる。
【００３３】２９はＤＡコンバータでありメモリ２８か
らのデジタル量の目標位置をアナログ量に変換してい
る。３０はサーボアンプであり照明系の絞り５の絞り位
置を目標位置に合わせるように作動している。３１はド
ライバーであり照明系の絞り５を駆動制御している。
らのデジタル量の目標位置をアナログ量に変換してい
る。３０はサーボアンプであり照明系の絞り５の絞り位
置を目標位置に合わせるように作動している。３１はド
ライバーであり照明系の絞り５を駆動制御している。
【００３４】３２はメモリーであり積算カウンター２７
からの積算値を入力して、投影レンズ８の瞳絞り９の絞
り目標位置のデジタル量を出力している。
からの積算値を入力して、投影レンズ８の瞳絞り９の絞
り目標位置のデジタル量を出力している。
【００３５】３３はＤＡコンバータでありメモリ３２か
らのデジタル量の目標位置をアナログ量に変換してい
る。３４はサーボアンプであり投影レンズ８の瞳絞り９
の絞り目標位置に合わせるように作動している。
らのデジタル量の目標位置をアナログ量に変換してい
る。３４はサーボアンプであり投影レンズ８の瞳絞り９
の絞り目標位置に合わせるように作動している。
【００３６】３５はドライバーであり投影レンズ８の瞳
絞り９を駆動制御している。３６はマイクロプロセッサ
ーであり、メモリ２８とメモリ３２にデータを記憶させ
ている。
絞り９を駆動制御している。３６はマイクロプロセッサ
ーであり、メモリ２８とメモリ３２にデータを記憶させ
ている。
【００３７】尚、メモリ２８，３２には図２に示すよう
な照明系のＮＡI （投影レンズのＮＡW ）と積算露光量
との関係を示すデータが動作前にマイクロプロセッサ３
６より書き込んでいる。
な照明系のＮＡI （投影レンズのＮＡW ）と積算露光量
との関係を示すデータが動作前にマイクロプロセッサ３
６より書き込んでいる。
【００３８】本発明の投影露光装置ではシャッター（図
示せず）が開放状態になると、レチクル７面上に照明系
からの光で照明が開始される。そしてレチクル７面上の
パターンを投影レンズ８によりウエハ１０面上に投影露
光している。このときレチクル７面上に照射される露光
量の一部はハーフミラー面６ａを通過し、ホトセンサー
２４により光電流として検出され、更に電流電圧変換器
２５により電圧信号に変換される。
示せず）が開放状態になると、レチクル７面上に照明系
からの光で照明が開始される。そしてレチクル７面上の
パターンを投影レンズ８によりウエハ１０面上に投影露
光している。このときレチクル７面上に照射される露光
量の一部はハーフミラー面６ａを通過し、ホトセンサー
２４により光電流として検出され、更に電流電圧変換器
２５により電圧信号に変換される。
【００３９】この電圧信号はＶＦコンバータ２６により
電圧信号に比例した周波数信号に変換され、更に積算カ
ウンター２７により積算計数が行なわれ、その積算計数
値はメモリ２８，３２に入力している。メモリ２８は予
め設定された積算計数値に対応する照明系の絞り５の絞
り目標位置をデジタル信号に変換してＤＡコンバータ２
９に出力している。メモリ３２は予め設定された積算計
数値に対応する投影レンズ８の瞳絞り９の絞り目標位置
をデジタル信号に変換して、ＤＡコンバータ３３に出力
している。
電圧信号に比例した周波数信号に変換され、更に積算カ
ウンター２７により積算計数が行なわれ、その積算計数
値はメモリ２８，３２に入力している。メモリ２８は予
め設定された積算計数値に対応する照明系の絞り５の絞
り目標位置をデジタル信号に変換してＤＡコンバータ２
９に出力している。メモリ３２は予め設定された積算計
数値に対応する投影レンズ８の瞳絞り９の絞り目標位置
をデジタル信号に変換して、ＤＡコンバータ３３に出力
している。
【００４０】ＤＡコンバータ２９は照明系の絞り目標位
置のアナログ信号を次段のサーボアンプ３０に出力す
る。サーボアンプ３０は照明系の絞り目標位置と実際の
照明系の絞り位置とが一致するようにドライバー３１を
用いてＤＣモータ２０を駆動する。
置のアナログ信号を次段のサーボアンプ３０に出力す
る。サーボアンプ３０は照明系の絞り目標位置と実際の
照明系の絞り位置とが一致するようにドライバー３１を
用いてＤＣモータ２０を駆動する。
【００４１】ＤＡコンバータ３３は投影レンズ８の瞳絞
り目標位置のアナログ信号を次段のサーボアンプ３４に
出力する。サーボアンプ３４は投影レンズ８の瞳絞り目
標位置と実際の投影レンズの瞳絞り位置とが一致するよ
うにドライバー３５を用いてＤＣモータ２２を駆動す
る。
り目標位置のアナログ信号を次段のサーボアンプ３４に
出力する。サーボアンプ３４は投影レンズ８の瞳絞り目
標位置と実際の投影レンズの瞳絞り位置とが一致するよ
うにドライバー３５を用いてＤＣモータ２２を駆動す
る。
【００４２】以上の動作がシャッターが開放状態になっ
てから、所定積算露光量の露光動作が完了するまで続行
されることになる。これによりレチクル７面上のパター
ンをウエハ１０面上に投影露光している。
てから、所定積算露光量の露光動作が完了するまで続行
されることになる。これによりレチクル７面上のパター
ンをウエハ１０面上に投影露光している。
【００４３】このように本実施例では、照明系の絞り５
の絞り開口径を変化させて照明系の開口数ＮＡI を変化
させ、又は投影レンズ８の瞳絞り９の開口径を変化させ
て投影レンズ８の開口数ＮＡW を変化させることにより
レジスト断面プロファイルを制御し、高解像度のパター
ン像を得ている。
の絞り開口径を変化させて照明系の開口数ＮＡI を変化
させ、又は投影レンズ８の瞳絞り９の開口径を変化させ
て投影レンズ８の開口数ＮＡW を変化させることにより
レジスト断面プロファイルを制御し、高解像度のパター
ン像を得ている。
【００４４】図４は本発明の実施例２の要部概略図であ
る。図中、図１で示した要素と同一要素には同符番を付
している。
る。図中、図１で示した要素と同一要素には同符番を付
している。
【００４５】本実施例では露光中に投影レンズ８のＮＡ
値、又は照明系のＮＡ値を変化させるだけでなく、投影
レンズ８のフォーカス位置にあるウエハ１０の位置をフ
ォーカス方向に変化させている。そして投影レンズ８の
フォーカス位置にあるウエハ１０の位置をフォーカス方
向に微小に変化させることによりフォーカス方向により
均一な露光が行なわれることになるが、この動作と同時
に投影レンズ８のＮＡ値、又は照明系のＮＡ値を変化さ
せることにより、よりウエハ１０面に塗布したレジスト
の断面プロファイルの制御精度の向上を達成している点
が実施例１と異なっており、その他の構成は実施例１と
略同様である。
値、又は照明系のＮＡ値を変化させるだけでなく、投影
レンズ８のフォーカス位置にあるウエハ１０の位置をフ
ォーカス方向に変化させている。そして投影レンズ８の
フォーカス位置にあるウエハ１０の位置をフォーカス方
向に微小に変化させることによりフォーカス方向により
均一な露光が行なわれることになるが、この動作と同時
に投影レンズ８のＮＡ値、又は照明系のＮＡ値を変化さ
せることにより、よりウエハ１０面に塗布したレジスト
の断面プロファイルの制御精度の向上を達成している点
が実施例１と異なっており、その他の構成は実施例１と
略同様である。
【００４６】次に本実施例の構成の特徴について説明す
る。図４において、１２はウエハチャックであり、ウエ
ハ１０を保持している。４０はパルスモータであり、ウ
エハチャック１２を上下駆動している。４２はドライバ
ーであり、パルスモータ４０を駆動している。４１はパ
ルスモータコントローラであり、ドライバー４２を制御
している。３９はスリーステイトバッファであり、積算
カウンター２７の現在値をマイクロプロセッサ３６に読
み込んでいる。
る。図４において、１２はウエハチャックであり、ウエ
ハ１０を保持している。４０はパルスモータであり、ウ
エハチャック１２を上下駆動している。４２はドライバ
ーであり、パルスモータ４０を駆動している。４１はパ
ルスモータコントローラであり、ドライバー４２を制御
している。３９はスリーステイトバッファであり、積算
カウンター２７の現在値をマイクロプロセッサ３６に読
み込んでいる。
【００４７】本実施例では、露光中マイクロプロセッサ
３６が積算カウンター２７のデータを一定時間毎に読み
出すことにより積算露光量をモニターし、この積算露光
量から予め設定された位置にパルスモータコントローラ
４１を用いてウエハチャック１２を上下方向に駆動して
いる。
３６が積算カウンター２７のデータを一定時間毎に読み
出すことにより積算露光量をモニターし、この積算露光
量から予め設定された位置にパルスモータコントローラ
４１を用いてウエハチャック１２を上下方向に駆動して
いる。
【００４８】図５は本発明の実施例３の要部概略図であ
る。図中、図１で示した要素と同一要素には同符番を付
している。
る。図中、図１で示した要素と同一要素には同符番を付
している。
【００４９】本実施例では、露光中に投影レンズ８のＮ
Ａ値、又は照明系のＮＡ値を露光開始後からの積算露光
量により設定するのではなく、単に時間により設定して
いる点が実施例１と異なっており、その他の構成は実施
例１と略同様である。
Ａ値、又は照明系のＮＡ値を露光開始後からの積算露光
量により設定するのではなく、単に時間により設定して
いる点が実施例１と異なっており、その他の構成は実施
例１と略同様である。
【００５０】本実施例では、シャッター（図示せず）が
開放状態になると一定時間毎にタイマー５０よりマイク
ロプロセッサ３６に割り込み処理要求が発生し、このと
きマイクロプロセッサ３６は予め設定されたデータをＤ
Ａコンバータ２９，３３出力することにより、投影レン
ズ８のＮＡ値、又は照明系のＮＡ値を制御している。
開放状態になると一定時間毎にタイマー５０よりマイク
ロプロセッサ３６に割り込み処理要求が発生し、このと
きマイクロプロセッサ３６は予め設定されたデータをＤ
Ａコンバータ２９，３３出力することにより、投影レン
ズ８のＮＡ値、又は照明系のＮＡ値を制御している。
【００５１】尚、本発明は投影レンズを有する投影露光
装置に限定されるものではなく、投影レンズを用いない
コンタクトアライナー等、他の半導体素子製造用の露光
装置にも容易に適用可能である。このときは照明系の開
口数を露光中に変化させることになる。又、本発明で述
べている照明系の絞りや投影レンズの瞳絞りは連続的に
その開口部を変化可能なものに限定するものではなく、
例えば幾つかの固定絞りの切換えであってもよい。
装置に限定されるものではなく、投影レンズを用いない
コンタクトアライナー等、他の半導体素子製造用の露光
装置にも容易に適用可能である。このときは照明系の開
口数を露光中に変化させることになる。又、本発明で述
べている照明系の絞りや投影レンズの瞳絞りは連続的に
その開口部を変化可能なものに限定するものではなく、
例えば幾つかの固定絞りの切換えであってもよい。
【００５２】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、照明系の
開口数又は投影レンズの開口数のうち少なくとも一方を
露光中に変化させて、レジスト断面プロファイルを適切
に制御することにより、スループットの低下を小さくし
つつ高い解像力が容易に得られる露光装置及びそれを用
いた半導体素子の製造方法を達成することができる。
開口数又は投影レンズの開口数のうち少なくとも一方を
露光中に変化させて、レジスト断面プロファイルを適切
に制御することにより、スループットの低下を小さくし
つつ高い解像力が容易に得られる露光装置及びそれを用
いた半導体素子の製造方法を達成することができる。
【図１】 本発明の実施例１の要部概略図
【図２】 本発明に係る照明系（投影レンズ）の開口数
と積算露光量との関係を示す説明図
と積算露光量との関係を示す説明図
【図３】 本発明に係る絞りの説明図
【図４】 本発明の実施例２の要部概略図
【図５】 本発明の実施例３の要部概略図
【図６】 従来の投影露光装置の光学系の一部分の説明
図
図
【図７】 従来の投影露光装置における露光現象の説明
図
図
【図８】 従来の投影露光装置における露光現象の説明
図
図
１ 光源 ２ 楕円鏡 ３ フライアイ・レンズ ４ コンデンサレンズ ５ 照明系の絞り ６ ミラー ７ レチクル ８ 投影レンズ ９ 投影レンズの瞳絞り １０ ウエハ ２４ ホトセンサー ２５ 電流電圧変換器 ２６ ＶＦコンバータ ２７ 積算カウンター ２８，３２ メモリー ２９，３３ ＤＡコンバータ ３０，３４ サーボアンプ ３１，３５ ドライバー ３６ マイクロプロセッサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/027
Claims (10)
- 【請求項１】 照明系からの光束で被照射面上のパター
ンを照明し、該パターンを投影レンズにより基板面上に
投影露光する際、露光中に該照明系の開口数と該投影レ
ンズの開口数のうち少なくとも一方の開口数を変化させ
ていることを特徴とする露光装置。 - 【請求項２】 前記照明系の開口数又は前記投影レンズ
の開口数のうち少なくとも一方の開口数を露光開始後か
らの積算露光量が予め設定した値となるように制御して
いることを特徴とする請求項１の露光装置。 - 【請求項３】 前記照明系の開口数又は前記投影レンズ
の開口数のうち少なくとも一方の開口数を露光開始後か
らの時間により、予め設定した値になるように制御して
いることを特徴とする請求項１の露光装置。 - 【請求項４】 露光中に前記基板面を前記投影レンズの
光軸方向に変化させていることを特徴とする請求項１，
２、又は３の露光装置。 - 【請求項５】 照明系からの光束でレチクル面上のパタ
ーンを照明し、該パターンを投影レンズによりウエハ面
上に投影し露光した後に、該ウエハを現像処理工程を介
して半導体素子を製造する際、露光中に該照明系の開口
数と該投影レンズの開口数のうち少なくとも一方の開口
数を変化させていることを特徴とする半導体素子の製造
方法。 - 【請求項６】 前記照明系の開口数又は前記投影レンズ
の開口数のうち少なくとも一方の開口数を露光開始後か
らの積算露光量が予め設定した値となるように制御して
いることを特徴とする請求項５の半導体素子の製造方
法。 - 【請求項７】 前記照明系の開口数又は前記投影レンズ
の開口数のうち少なくとも一方の開口数を露光開始後か
らの時間により、予め設定した値になるように制御して
いることを特徴とする請求項５の半導体素子の製造方
法。 - 【請求項８】 露光中に前記基板面を前記投影レンズの
光軸方向に変化させていることを特徴とする請求項５，
６、又は７の半導体素子の製造方法。 - 【請求項９】 照明系からの光束で被照射面上のパター
ンを照明し、該パターンを基板面上に転写露光する際、
露光中に該照明系の開口数を変化させていることを特徴
とする露光装置。 - 【請求項１０】 照明系からの光束でレチクル面上のパ
ターンを照明し、該パターンをウエハ面上に転写露光し
た後に、該ウエハを現像処理工程を介して半導体素子を
製造する際、露光中に該照明系の開口数を変化させてい
ることを特徴とする半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5148536A JP2993320B2 (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5148536A JP2993320B2 (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06333802A JPH06333802A (ja) | 1994-12-02 |
| JP2993320B2 true JP2993320B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=15454977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5148536A Expired - Fee Related JP2993320B2 (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2993320B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6930754B1 (en) | 1998-06-30 | 2005-08-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Multiple exposure method |
| JPWO2003028074A1 (ja) * | 2001-09-26 | 2005-01-13 | 株式会社ニコン | 絞り装置、投影光学系および投影露光装置並びにマイクロデバイスの製造方法 |
| US7501227B2 (en) * | 2005-08-31 | 2009-03-10 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | System and method for photolithography in semiconductor manufacturing |
-
1993
- 1993-05-27 JP JP5148536A patent/JP2993320B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06333802A (ja) | 1994-12-02 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |