JP2993419B2 - 露光方法および露光装置 - Google Patents
露光方法および露光装置Info
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- 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
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は露光方法および露光
装置に係わり、特に紫外線、遠紫外線あるいは電子線を
用いて半導体基板上のレジスト膜にスキャン方式で露光
を行なう露光方法および露光装置に関する。
装置に係わり、特に紫外線、遠紫外線あるいは電子線を
用いて半導体基板上のレジスト膜にスキャン方式で露光
を行なう露光方法および露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＬＳＩの高集積化にともない、パ
ターンの微細化やチップ面積の増大化が進んできてい
る。そのため、現在、露光方式として主に用いられてい
るステップアンドリピート方式では、チップの大面積化
に要する露光装置のレンズの大口径化にコスト的に見合
わない。
ターンの微細化やチップ面積の増大化が進んできてい
る。そのため、現在、露光方式として主に用いられてい
るステップアンドリピート方式では、チップの大面積化
に要する露光装置のレンズの大口径化にコスト的に見合
わない。
【０００３】したがって、今後の大面積チップの露光の
ために、ステップアンドスキャン方式の露光方式が提案
されている。
ために、ステップアンドスキャン方式の露光方式が提案
されている。
【０００４】ステップアンドスキャン方式とは、レチク
ルを一次的に走査しつつ、半導体基板（ウエハ）をそれ
ぞれ同期した速度で一次的にスキャンする方法と、走査
露光方向と直交する方向にウエハをステップ移動させる
方法とを混用したものである。
ルを一次的に走査しつつ、半導体基板（ウエハ）をそれ
ぞれ同期した速度で一次的にスキャンする方法と、走査
露光方向と直交する方向にウエハをステップ移動させる
方法とを混用したものである。
【０００５】従来のステップアンドスキャン露光方式に
おける露光は以下のような方法で行われていた。
おける露光は以下のような方法で行われていた。
【０００６】すなわち図９にレジスト膜９０２が塗布形
成された半導体基板（以下、ウエハ、と称す）９０１上
の１チップ分のスキャン露光方向の断面形状を示す。ウ
エハ表面には工程を重ねるごとに段差ができてくる。例
えば、図９に示すのはＤＲＡＭのようなデバイスの場合
で、ウエハの表面には前工程の容量膜の形成等で、局所
的に１．５μｍの高段差Ｈが形成され、このウエハ上に
レジスト膜９０２が塗布形成されている。
成された半導体基板（以下、ウエハ、と称す）９０１上
の１チップ分のスキャン露光方向の断面形状を示す。ウ
エハ表面には工程を重ねるごとに段差ができてくる。例
えば、図９に示すのはＤＲＡＭのようなデバイスの場合
で、ウエハの表面には前工程の容量膜の形成等で、局所
的に１．５μｍの高段差Ｈが形成され、このウエハ上に
レジスト膜９０２が塗布形成されている。
【０００７】露光には、図１０に示すように、５ｍｍ×
２０ｍｍ程度の露光スリット１００１をスキャンするこ
とでウエハ内の１チップ１００２の露光が行われる。
２０ｍｍ程度の露光スリット１００１をスキャンするこ
とでウエハ内の１チップ１００２の露光が行われる。
【０００８】このときの焦点位置の決定には、スキャン
露光時に露光直前の局所的なレジスト膜表面の高さ情報
の検出が逐次行われる。つまり、レジスト膜表面の段差
に見合った焦点位置の情報で露光を行っており、図９に
示すようにレジスト膜９０２の表面から一定の深さが焦
点合わせ位置９０３となっていた。
露光時に露光直前の局所的なレジスト膜表面の高さ情報
の検出が逐次行われる。つまり、レジスト膜表面の段差
に見合った焦点位置の情報で露光を行っており、図９に
示すようにレジスト膜９０２の表面から一定の深さが焦
点合わせ位置９０３となっていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来技術における問題
点は、このようにレジスト膜表面の段差のみに見合った
焦点位置の情報で露光を行っていたことである。
点は、このようにレジスト膜表面の段差のみに見合った
焦点位置の情報で露光を行っていたことである。
【００１０】その理由は、最適焦点位置はレジスト表面
からレジスト膜厚の半分程度のある一定のオフセット量
をもっており、ウエハ上に段差があり、レジスト膜厚が
局所的に異なる場合には、そのオフセット量も局所的に
異なるからである。
からレジスト膜厚の半分程度のある一定のオフセット量
をもっており、ウエハ上に段差があり、レジスト膜厚が
局所的に異なる場合には、そのオフセット量も局所的に
異なるからである。
【００１１】つまり、レジスト膜表面段差の情報のみで
は最適な焦点位置はわからないためである。
は最適な焦点位置はわからないためである。
【００１２】例えば、レジスト膜の中心部で最適焦点位
置となる特性を持つレジストを用いたとする。表面に
１．５μｍの段差Ｈがあるウエハに、レジスト膜を最も
薄い部分で１μｍの膜厚で塗布形成した場合、局所的に
最もレジスト膜が厚い部分の膜厚は約２μｍ程度とな
る。このときレジスト膜が最も薄い部分と、最も厚い部
分の最適焦点位置のレジスト膜表面からの差は、０．５
μｍにもなってしまう。
置となる特性を持つレジストを用いたとする。表面に
１．５μｍの段差Ｈがあるウエハに、レジスト膜を最も
薄い部分で１μｍの膜厚で塗布形成した場合、局所的に
最もレジスト膜が厚い部分の膜厚は約２μｍ程度とな
る。このときレジスト膜が最も薄い部分と、最も厚い部
分の最適焦点位置のレジスト膜表面からの差は、０．５
μｍにもなってしまう。
【００１３】この従来の方法を、設計ルール０．２５μ
ｍの２５６ＭＤＲＡＭクラスのデバイスに適用したな
ら、レンズ開口数ＮＡ＝０．５のＫｒＦエキシマ露光で
０．２５μｍのＬ＆Ｓ（ラインアンドスペース）の焦点
余裕度はそれの半分の値の０．５μｍとなってしまうこ
とになる。さらに、焦点位置設定精度やレンズ収差等に
より、０．３μｍ程度減少したら、焦点余裕度は０．２
μｍとほとんどなくなってしまう。
ｍの２５６ＭＤＲＡＭクラスのデバイスに適用したな
ら、レンズ開口数ＮＡ＝０．５のＫｒＦエキシマ露光で
０．２５μｍのＬ＆Ｓ（ラインアンドスペース）の焦点
余裕度はそれの半分の値の０．５μｍとなってしまうこ
とになる。さらに、焦点位置設定精度やレンズ収差等に
より、０．３μｍ程度減少したら、焦点余裕度は０．２
μｍとほとんどなくなってしまう。
【００１４】本発明の目的は、ウエハ上の１チップ全面
において、できるだけ焦点位置を最適値に近づけること
で焦点余裕度を拡大し、生産性つまり歩留りの高い露光
方法およびこの露光方法を実現することができる露光装
置を提供することである。
において、できるだけ焦点位置を最適値に近づけること
で焦点余裕度を拡大し、生産性つまり歩留りの高い露光
方法およびこの露光方法を実現することができる露光装
置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、投影露
光装置を用いて段差を有する半導体基板表面に塗布され
たレジスト膜を逐次スキャン露光し、パターン形成を行
う露光方法において、前記レジスト膜の膜厚とその表面
からの最適焦点位置との関係を示す第１の情報及び前記
レジスト膜を塗布する前の前記半導体基板表面の段差を
示す第２の情報を予め前記投影露光装置の記憶装置に記
憶させておき、スキャン露光時に前記レジスト膜表面の
凹凸を測定することにより前記レジスト膜表面の段差情
報を得て、このレジスト膜表面の段差情報と前記第１及
び第２の情報から自動的に最適な焦点位置を計算するこ
とにより露光時に半導体基板上で局所的に焦点位置を最
適化する露光方法にある。あるいは、本発明の特徴は、
投影露光装置を用いて段差を有する半導体基板表面に塗
布されたレジスト膜を逐次スキャン露光し、パターン形
成を行う露光方法において、前記レジスト膜の膜厚とそ
の表面からの最適焦点位置との関係を示す第１の情報を
予め前記投影露光装置の記憶装置に記憶させておき、ス
キャン露光時に前記レジスト膜表面の凹凸を測定するこ
とにより得られた前記レジスト膜表面の段差情報及びス
キャン露光時に前記レジスト膜の膜厚を測定することに
より得られた膜厚情報並びに前記第１の情報から自動的
に最適な焦点位置を計算することにより露光時に半導体
基板上で局所的に焦点位置を最適化する露光方法にあ
る。
光装置を用いて段差を有する半導体基板表面に塗布され
たレジスト膜を逐次スキャン露光し、パターン形成を行
う露光方法において、前記レジスト膜の膜厚とその表面
からの最適焦点位置との関係を示す第１の情報及び前記
レジスト膜を塗布する前の前記半導体基板表面の段差を
示す第２の情報を予め前記投影露光装置の記憶装置に記
憶させておき、スキャン露光時に前記レジスト膜表面の
凹凸を測定することにより前記レジスト膜表面の段差情
報を得て、このレジスト膜表面の段差情報と前記第１及
び第２の情報から自動的に最適な焦点位置を計算するこ
とにより露光時に半導体基板上で局所的に焦点位置を最
適化する露光方法にある。あるいは、本発明の特徴は、
投影露光装置を用いて段差を有する半導体基板表面に塗
布されたレジスト膜を逐次スキャン露光し、パターン形
成を行う露光方法において、前記レジスト膜の膜厚とそ
の表面からの最適焦点位置との関係を示す第１の情報を
予め前記投影露光装置の記憶装置に記憶させておき、ス
キャン露光時に前記レジスト膜表面の凹凸を測定するこ
とにより得られた前記レジスト膜表面の段差情報及びス
キャン露光時に前記レジスト膜の膜厚を測定することに
より得られた膜厚情報並びに前記第１の情報から自動的
に最適な焦点位置を計算することにより露光時に半導体
基板上で局所的に焦点位置を最適化する露光方法にあ
る。
【００１６】本発明の他の特徴は、段差を有する半導体
基板表面に塗布されたレジスト膜を逐次スキャン露光
し、パターン形成を行う露光装置において、半導体基板
表面の段差情報を得る手段と、前記半導体基板表面の段
差情報及び前記レジスト膜の膜厚とその表面からの最適
焦点位置との関係を示す最適焦点位置情報を記憶する手
段と、前記レジスト膜の表面の段差情報を得る手段と、
前記半導体基板表面の段差情報、前記最適焦点位置情報
及び前記レジスト膜の表面の段差情報から局所的に最適
な焦点位置を算出する手段とを有するスキャン露光方式
の露光装置にある。あるいは、本発明の他の特徴は、段
差を有する半導体基板表面に塗布されたレジスト膜を逐
次スキャン露光し、パターン形成を行う露光装置におい
て、前記レジスト膜の膜厚とその表面からの最適焦点位
置との関係を示す最適焦点位置情報を記憶する手段と、
前記レジスト膜の表面の段差情報を得る手段と、前記半
導体基板表面上に形成されたレジスト膜の膜厚情報を得
る手段と、前記最適焦点位置情報、前記レジスト膜の表
面の段差情報及び前記膜厚情報から局所的に最適な焦点
位置を算出する手段とを有することを特徴とするスキャ
ン露光方式の露光装置。
基板表面に塗布されたレジスト膜を逐次スキャン露光
し、パターン形成を行う露光装置において、半導体基板
表面の段差情報を得る手段と、前記半導体基板表面の段
差情報及び前記レジスト膜の膜厚とその表面からの最適
焦点位置との関係を示す最適焦点位置情報を記憶する手
段と、前記レジスト膜の表面の段差情報を得る手段と、
前記半導体基板表面の段差情報、前記最適焦点位置情報
及び前記レジスト膜の表面の段差情報から局所的に最適
な焦点位置を算出する手段とを有するスキャン露光方式
の露光装置にある。あるいは、本発明の他の特徴は、段
差を有する半導体基板表面に塗布されたレジスト膜を逐
次スキャン露光し、パターン形成を行う露光装置におい
て、前記レジスト膜の膜厚とその表面からの最適焦点位
置との関係を示す最適焦点位置情報を記憶する手段と、
前記レジスト膜の表面の段差情報を得る手段と、前記半
導体基板表面上に形成されたレジスト膜の膜厚情報を得
る手段と、前記最適焦点位置情報、前記レジスト膜の表
面の段差情報及び前記膜厚情報から局所的に最適な焦点
位置を算出する手段とを有することを特徴とするスキャ
ン露光方式の露光装置。
【００１７】このような本発明によれば、ステップアン
ドスキャン露光において、レジスト膜厚もしくはウエハ
上の段差を測定しレジスト膜の表面段差を測定すること
から、各レジスト膜厚に対しあらかじめレジストの特性
として把握されているレジスト膜中の最適焦点位置へ露
光焦点位置を合わせて、スキャン露光することが可能と
なる。
ドスキャン露光において、レジスト膜厚もしくはウエハ
上の段差を測定しレジスト膜の表面段差を測定すること
から、各レジスト膜厚に対しあらかじめレジストの特性
として把握されているレジスト膜中の最適焦点位置へ露
光焦点位置を合わせて、スキャン露光することが可能と
なる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明を説明
する。
する。
【００１９】図１は本発明の第１の実施の形態による投
影露光装置の構成を示す概略図である。光源１０２から
発せられた露光光１０１は反射鏡１０３で反射され、フ
ライアイレンズ１０４に入射する。フライアイレンズ１
０４の出口にはアパーチャ絞り１０５が挿入されてお
り、２次光源形状を決めている。
影露光装置の構成を示す概略図である。光源１０２から
発せられた露光光１０１は反射鏡１０３で反射され、フ
ライアイレンズ１０４に入射する。フライアイレンズ１
０４の出口にはアパーチャ絞り１０５が挿入されてお
り、２次光源形状を決めている。
【００２０】その後、複数のコンデンサーレンズ１０６
およびレチクルブラインド１０７を通過して、レチクル
１０８に入射する。
およびレチクルブラインド１０７を通過して、レチクル
１０８に入射する。
【００２１】レチクル１０８に入射した露光光は、レチ
クル上のパターンによって回折され、縮小投影レンズ１
０９を通過し、ウエハステージ２１０上のウエハ２１１
表面上のレジスト膜に結像される。
クル上のパターンによって回折され、縮小投影レンズ１
０９を通過し、ウエハステージ２１０上のウエハ２１１
表面上のレジスト膜に結像される。
【００２２】このとき、レチクル１０８はレチクルステ
ージを、ウエハ２１１はウエハステージを、図で矢印で
示すように、それぞれたがいに相対的に反対方向に走査
することでスキャン露光される。
ージを、ウエハ２１１はウエハステージを、図で矢印で
示すように、それぞれたがいに相対的に反対方向に走査
することでスキャン露光される。
【００２３】スキャンするスリット、つまり露光に寄与
する縮小投影レンズの範囲はウエハ上に換算して５ｍｍ
×２５ｍｍの長方形である。また、縮小投影倍率が１／
４の場合、ウエハステージ２１０のスピードはレチクル
ステージのスピードの１／４となる。
する縮小投影レンズの範囲はウエハ上に換算して５ｍｍ
×２５ｍｍの長方形である。また、縮小投影倍率が１／
４の場合、ウエハステージ２１０のスピードはレチクル
ステージのスピードの１／４となる。
【００２４】次に、図１の焦点合わせ機構について図２
を参照して説明する。すなわち図２は本発明の第１の実
施の形態における投影露光装置での焦点合わせ機構の概
略図である。
を参照して説明する。すなわち図２は本発明の第１の実
施の形態における投影露光装置での焦点合わせ機構の概
略図である。
【００２５】焦点合わせ用の光はレジストに対し、非感
光波長をもち、光源２０１から第１の凸レンズ２０２に
より集光されて第１のスリット２０３を通過する。この
第１のスリット２０３の通過光は、第２の凸レンズ２０
４により集光されて、ウエハ２０５上の点に第１のスリ
ット２０３の像を結ぶ。さらにウエハ２０５上の点で反
射した光は、第３の凸レンズ２０６を経て振動反射鏡２
０７に入射する。この振動反射鏡２０７により微小角度
が与えられた光は、第２のスリット２０８において再び
像を結んでディテクタ２０９に入射する。
光波長をもち、光源２０１から第１の凸レンズ２０２に
より集光されて第１のスリット２０３を通過する。この
第１のスリット２０３の通過光は、第２の凸レンズ２０
４により集光されて、ウエハ２０５上の点に第１のスリ
ット２０３の像を結ぶ。さらにウエハ２０５上の点で反
射した光は、第３の凸レンズ２０６を経て振動反射鏡２
０７に入射する。この振動反射鏡２０７により微小角度
が与えられた光は、第２のスリット２０８において再び
像を結んでディテクタ２０９に入射する。
【００２６】振動反射板２０８は、振動によりその反射
角度を微小変化させるもので、ある反射角度とそのとき
のディテクターの感度との関係により、ウエハの所定の
上下位置が検出される。
角度を微小変化させるもので、ある反射角度とそのとき
のディテクターの感度との関係により、ウエハの所定の
上下位置が検出される。
【００２７】この焦点合わせ機構を用いてウエハ上の段
差情報を得ることができる。また、この焦点合わせ機構
を複数設け、焦点合わせを行うウエハ上の位置を、例え
ば図３に示すようにチップ３０２で９点の焦点合わせ位
置３０３を設けることで、ウエハステージ傾斜駆動部２
１３によりスキャン露光中にウエハステージ２１０を傾
斜させ、ウエハ２１１上の表面にレンズの焦点面を合わ
せてスキャン露光することができる。
差情報を得ることができる。また、この焦点合わせ機構
を複数設け、焦点合わせを行うウエハ上の位置を、例え
ば図３に示すようにチップ３０２で９点の焦点合わせ位
置３０３を設けることで、ウエハステージ傾斜駆動部２
１３によりスキャン露光中にウエハステージ２１０を傾
斜させ、ウエハ２１１上の表面にレンズの焦点面を合わ
せてスキャン露光することができる。
【００２８】次に本実施の形態の露光方式における動作
を図４の動作フローチャートを参照して説明する。
を図４の動作フローチャートを参照して説明する。
【００２９】まず、あらかじめ、使用するレジスト膜に
おいて膜厚とウエハ表面に対する最適焦点位置のオフセ
ット量、例えば図５に示すような最適オフセット量に関
するレジストの基本特性として調べ、投影露光装置の記
憶装置２１５（図１、図２）に記憶させておく。
おいて膜厚とウエハ表面に対する最適焦点位置のオフセ
ット量、例えば図５に示すような最適オフセット量に関
するレジストの基本特性として調べ、投影露光装置の記
憶装置２１５（図１、図２）に記憶させておく。
【００３０】次に、レジストを塗布する前にウエハ表面
段差を、投影露光装置の上記焦点合わせ機構を用いて測
定のみ行い、記憶装置２１５にウエハ表面情報として記
憶する。
段差を、投影露光装置の上記焦点合わせ機構を用いて測
定のみ行い、記憶装置２１５にウエハ表面情報として記
憶する。
【００３１】次に、ウエハにレジスト膜を塗布形成し、
逐次焦点合わせを行いながらスキャン露光する。このス
キャン露光するときの焦点合わせについては、以下の第
１式に従って焦点を設定する。
逐次焦点合わせを行いながらスキャン露光する。このス
キャン露光するときの焦点合わせについては、以下の第
１式に従って焦点を設定する。
【００３２】ＢＦ＝ＲＳ−Ｒｏｆｆ（ｘ）………第１式 ここで、ＢＦは本発明における露光方式の最適な焦点位
置、ＲＳはスキャン露光時に得られるレジスト膜表面の
上下位置、Ｒｏｆｆ（ｘ）はレジスト表面の上下位置か
らウエハ表面の上下位置を引くことにより求められたレ
ジスト膜厚から求まる、その膜厚に対するレジスト表面
からの最適焦点位置のオフセット量である。
置、ＲＳはスキャン露光時に得られるレジスト膜表面の
上下位置、Ｒｏｆｆ（ｘ）はレジスト表面の上下位置か
らウエハ表面の上下位置を引くことにより求められたレ
ジスト膜厚から求まる、その膜厚に対するレジスト表面
からの最適焦点位置のオフセット量である。
【００３３】このようにスキャン露光と同時にレジスト
膜表面の段差情報を得て、レジスト膜の基本特性とウエ
ハ段差情報とから、演算装置２１４（図１、図２）で最
適焦点位置に計算補正する。
膜表面の段差情報を得て、レジスト膜の基本特性とウエ
ハ段差情報とから、演算装置２１４（図１、図２）で最
適焦点位置に計算補正する。
【００３４】図６に最適化された焦点位置について、ウ
エハ段差位置とレジスト膜表面位置の関係と比較して示
す。
エハ段差位置とレジスト膜表面位置の関係と比較して示
す。
【００３５】すなわち図６において、前工程の加工によ
り段差Ｈが設けられているウエハ６０１の表面に形成さ
れたレジスト膜６０２は、凸面Ａ上では薄く凹面Ｂ上で
は厚くなっている。最適焦点位置がレジスト表面からレ
ジスト膜厚の半分程度のある一定のオフセット量をもっ
ている場合、本実施の形態によれば点線の最適焦点位置
６０３で示すように各箇所において膜厚の半分の位置を
最適焦点位置であると認識してそれぞれの箇所において
局所的に焦点位置を最適化して露光を行なうから、すな
わちウエハ上の１チップ全面においてできるだけ焦点位
置を最適値に近づけることで焦点余裕度を拡大して露光
を行なうから、歩留りの高い露光方法となる。
り段差Ｈが設けられているウエハ６０１の表面に形成さ
れたレジスト膜６０２は、凸面Ａ上では薄く凹面Ｂ上で
は厚くなっている。最適焦点位置がレジスト表面からレ
ジスト膜厚の半分程度のある一定のオフセット量をもっ
ている場合、本実施の形態によれば点線の最適焦点位置
６０３で示すように各箇所において膜厚の半分の位置を
最適焦点位置であると認識してそれぞれの箇所において
局所的に焦点位置を最適化して露光を行なうから、すな
わちウエハ上の１チップ全面においてできるだけ焦点位
置を最適値に近づけることで焦点余裕度を拡大して露光
を行なうから、歩留りの高い露光方法となる。
【００３６】以上の動作を繰り返しステップアンドスキ
ャン露光を繰り返し、ウエハ全面への露光が終了する。
ャン露光を繰り返し、ウエハ全面への露光が終了する。
【００３７】図７に本発明の第２の実施の形態による投
影露光装置の構成を示す概略図である。尚、図７におい
て図１および図２と同一もしくは類似の部分は同じ符号
を付しているから重複する説明は省略する。
影露光装置の構成を示す概略図である。尚、図７におい
て図１および図２と同一もしくは類似の部分は同じ符号
を付しているから重複する説明は省略する。
【００３８】この第２の実施の形態の投影露光装置は、
前述した第１の実施の形態にレジスト膜厚測定機構７１
６を付加したものである。
前述した第１の実施の形態にレジスト膜厚測定機構７１
６を付加したものである。
【００３９】すなわち第２の実施の形態では、ウエハ上
のレジスト膜の膜厚をスキャン露光される直前測定でき
るように、図７に示すように、レジスト膜厚測定機構７
１６を用いてスキャン露光前進方向に測定点が設定でき
るようになっている。
のレジスト膜の膜厚をスキャン露光される直前測定でき
るように、図７に示すように、レジスト膜厚測定機構７
１６を用いてスキャン露光前進方向に測定点が設定でき
るようになっている。
【００４０】この第２の実施の形態の場合は、動作図を
図８に示すように、レジスト膜厚の測定と、レジスト膜
表面の段差測定と、露光が１回のスキャンで行うことが
できる。つまり、前述の第１の実施の形態ではレジスト
膜の塗布形成前にウエハ表面段差を投影露光装置の焦点
合わせ機構を用いて測定したが、この第２の実施の形態
ではこれが不要となる。したがって第１の実施の形態と
比較して、投影露光装置の処理能力の向上が見込める。
図８に示すように、レジスト膜厚の測定と、レジスト膜
表面の段差測定と、露光が１回のスキャンで行うことが
できる。つまり、前述の第１の実施の形態ではレジスト
膜の塗布形成前にウエハ表面段差を投影露光装置の焦点
合わせ機構を用いて測定したが、この第２の実施の形態
ではこれが不要となる。したがって第１の実施の形態と
比較して、投影露光装置の処理能力の向上が見込める。
【００４１】
【発明の効果】本発明の効果は、ステップアンドスキャ
ン露光において、焦点余裕度を広くすることができ、歩
留りの向上ができるということである。
ン露光において、焦点余裕度を広くすることができ、歩
留りの向上ができるということである。
【００４２】その理由は、ウエハ上に形成されたレジス
ト膜厚の変化によらずに、常に最適なオフセット量をも
った焦点位置でステップアンドスキャン露光することが
できるためである。
ト膜厚の変化によらずに、常に最適なオフセット量をも
った焦点位置でステップアンドスキャン露光することが
できるためである。
【００４３】例えば、レジスト膜の中心部で最適焦点位
置となる特性を持つレジストを用いたとする。１．５μ
ｍの段差があるウエハに、レジストが最も薄い部分で１
μｍの膜厚で塗布形成した場合、局所的に最もレジスト
膜が厚い部分の膜厚は約２μｍ程度となる。このときの
レジスト膜が最も薄い部分と、最も厚い部分の最適焦点
位置のレジスト膜表面からの差は、０．５μｍにもなっ
てしまうが、本発明の露光方式によればほぼ０にするこ
とができる。
置となる特性を持つレジストを用いたとする。１．５μ
ｍの段差があるウエハに、レジストが最も薄い部分で１
μｍの膜厚で塗布形成した場合、局所的に最もレジスト
膜が厚い部分の膜厚は約２μｍ程度となる。このときの
レジスト膜が最も薄い部分と、最も厚い部分の最適焦点
位置のレジスト膜表面からの差は、０．５μｍにもなっ
てしまうが、本発明の露光方式によればほぼ０にするこ
とができる。
【００４４】本発明の露光方式を、設計ルール０．２５
μｍの２５６ＭＤＲＡＭクラスのデバイスに適用した場
合、レンズ開口数ＮＡ＝０．５のＫｒＦエキシマ露光で
０．２５μｍのＬ＆Ｓの焦点余裕度は、平坦なウエハ上
で約１μｍであるが、段差ありのウエハにおいても、焦
点位置設定精度やレンズ収差等の０．３μｍの減少分を
加味して考えても焦点余裕度０．７μｍ確保することが
できる。
μｍの２５６ＭＤＲＡＭクラスのデバイスに適用した場
合、レンズ開口数ＮＡ＝０．５のＫｒＦエキシマ露光で
０．２５μｍのＬ＆Ｓの焦点余裕度は、平坦なウエハ上
で約１μｍであるが、段差ありのウエハにおいても、焦
点位置設定精度やレンズ収差等の０．３μｍの減少分を
加味して考えても焦点余裕度０．７μｍ確保することが
できる。
【図１】本発明の第１の実施の形態による投影露光装置
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による投影露光装置
での焦点位置合わせ機構を示す概略図である。
での焦点位置合わせ機構を示す概略図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による投影露光装置
において焦点合わせを行なうウエハ上の位置の上面を示
す概略図である。
において焦点合わせを行なうウエハ上の位置の上面を示
す概略図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態による露光方法のス
テップを示すフローチャートである。
テップを示すフローチャートである。
【図５】レジスト膜における膜厚とウエハ表面に対する
最適焦点位置のオフセット量との関係を例示する図であ
る。
最適焦点位置のオフセット量との関係を例示する図であ
る。
【図６】本発明の第１の実施の形態による焦点合わせ位
置の断面状態を示す概略図である。
置の断面状態を示す概略図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態による投影露光装置
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態による露光方法のス
テップを示すフローチャートである。
テップを示すフローチャートである。
【図９】従来技術によるよる焦点合わせ位置の断面状態
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図１０】投影露光装置でのスキャン露光を行うウエハ
上の位置の上面を示す概略図である。
上の位置の上面を示す概略図である。
１０１ 露光光 １０２ 光源 １０３ 反射鏡 １０４ フライアイレンズ １０５ アパーチャ絞り １０６ コンデンサーレンズ １０７ レチクルブラインド １０８ レチクル １０９ 縮小投影レンズ ２０１ 光源 ２０２ 第１の凸レンズ ２０３ 第１のスリット ２０４ 第２の凸レンズ ２０６ 第３の凸レンズ ２０７ 振動反射板 ２０８ 第２のスリット ２０９ ディテクタ ２１０ ウエハステージ ２１１ ウエハ ２１２ ウエハステージｘ−ｙ駆動部 ２１３ ウエハステージ傾斜駆動部 ２１４ 演算装置 ２１５ 記憶装置 ３０１ 露光スリット ３０２ チップ ３０３ 焦点合わせ位置 ６０１ ウエハ ６０２ レジスト膜 ６０３ 最適焦点位置 ７１６ レジスト膜厚測定機構 ９０１ ウエハ ９０２ レジスト膜 ９０３ 焦点合わせ位置 １００１ 露光スリット １００２ チップ
Claims (4)
- 【請求項１】 投影露光装置を用いて段差を有する半導
体基板表面に塗布されたレジスト膜を逐次スキャン露光
し、パターン形成を行う露光方法において、前記レジス
ト膜の膜厚とその表面からの最適焦点位置との関係を示
す第１の情報及び前記レジスト膜を塗布する前の前記半
導体基板表面の段差を示す第２の情報を予め前記投影露
光装置の記憶装置に記憶させておき、スキャン露光時に
前記レジスト膜表面の凹凸を測定することにより前記レ
ジスト膜表面の段差情報を得て、このレジスト膜表面の
段差情報と前記第１及び第２の情報から自動的に最適な
焦点位置を計算することにより露光時に半導体基板上で
局所的に焦点位置を最適化することを特徴とする露光方
法。 - 【請求項２】 投影露光装置を用いて段差を有する半導
体基板表面に塗布されたレジスト膜を逐次スキャン露光
し、パターン形成を行う露光方法において、前記レジス
ト膜の膜厚とその表面からの最適焦点位置との関係を示
す第１の情報を予め前記投影露光装置の記憶装置に記憶
させておき、スキャン露光時に前記レジスト膜表面の凹
凸を測定することにより得られた前記レジスト膜表面の
段差情報及びスキャン露光時に前記レジスト膜の膜厚を
測定することにより得られた膜厚情報並びに前記第１の
情報から自動的に最適な焦点位置を計算することにより
露光時に半導体基板上で局所的に焦点位置を最適化する
ことを特徴とする露光方法。 - 【請求項３】 段差を有する半導体基板表面に塗布され
たレジスト膜を逐次スキャン露光し、パターン形成を行
う露光装置において、半導体基板表面の段差情報を得る
手段と、前記半導体基板表面の段差情報及び前記レジス
ト膜の膜厚とその表面からの最適焦点位置との関係を示
す最適焦点位置情報を記憶する手段と、前記レジスト膜
の表面の段差情報を得る手段と、前記半導体基板表面の
段差情報、前記最適焦点位置情報及び前記レジスト膜の
表面の段差情報から局所的に最適な焦点位置を算出する
手段とを有することを特徴とするスキャン露光方式の露
光装置。 - 【請求項４】 段差を有する半導体基板表面に塗布され
たレジスト膜を逐次スキャン露光し、パターン形成を行
う露光装置において、前記レジスト膜の膜厚 とその表面
からの最適焦点位置との関係を示す最適焦点位置情報を
記憶する手段と、前記レジスト膜の表面の段差情報を得
る手段と、前記半導体基板表面上に形成されたレジスト
膜の膜厚情報を得る手段と、前記最適焦点位置情報、前
記レジスト膜の表面の段差情報及び前記膜厚情報から局
所的に最適な焦点位置を算出する手段とを有することを
特徴とするスキャン露光方式の露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8013861A JP2993419B2 (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 露光方法および露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8013861A JP2993419B2 (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 露光方法および露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09213602A JPH09213602A (ja) | 1997-08-15 |
| JP2993419B2 true JP2993419B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=11845052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8013861A Expired - Lifetime JP2993419B2 (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 露光方法および露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2993419B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10599045B2 (en) | 2017-09-12 | 2020-03-24 | Toshiba Memory Corporation | Exposure method, exposure system, and manufacturing method for semiconductor device |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100265328B1 (ko) * | 1998-04-22 | 2000-09-15 | 김영환 | 반구형 그레인을 갖는 폴리실리콘 박막의 표면적 변화율 측정방법과 그를 이용한 정전용량 측정 방법 및 장치 |
| KR100435260B1 (ko) * | 2001-12-03 | 2004-06-11 | 삼성전자주식회사 | 포토리소그래피 공정의 얼라인 계측방법 |
| JP4999161B2 (ja) * | 2007-02-19 | 2012-08-15 | 新日本無線株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP6226525B2 (ja) * | 2013-01-15 | 2017-11-08 | キヤノン株式会社 | 露光装置、露光方法、それらを用いたデバイスの製造方法 |
| WO2018043262A1 (ja) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | 富士フイルム株式会社 | パターン形成方法、積層体の製造方法および電子デバイスの製造方法 |
-
1996
- 1996-01-30 JP JP8013861A patent/JP2993419B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10599045B2 (en) | 2017-09-12 | 2020-03-24 | Toshiba Memory Corporation | Exposure method, exposure system, and manufacturing method for semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09213602A (ja) | 1997-08-15 |
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