JPH0225016A

JPH0225016A - 露光装置

Info

Publication number: JPH0225016A
Application number: JP63174066A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Wakahara; 健若原
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-07-13
Filing date: 1988-07-13
Publication date: 1990-01-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、半導体基板の製造工程において、特にフォト
レジスト等の塗布液を塗布した半導体ウェーハ上に、マ
スク及びレチクル上の集積回路パターンをパターンニン
グする露光装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の露光装置は第５図に示すように、水銀ランプ１と
水銀ランプ１の上部を覆う楕円ミラー２、光の均一性を
向上させるフライズアイレンズ３、光を結像光学系へ集
光するコンデンサーレンズ７からなる照明系部と、レチ
クル８を載置するレチクルステージ９と、レチクル８上
のパターンをウェーハ１１上へ結像させる投影レンズ１
０ど、ウェーハ１１を載置して固定する試料ステージ１
２と、ウェーハ１１上へ結像投影された照明光の強度分
布を測定する照度測定器１３とから構成されている。

フライズアイレンズ３は凸面を上側に向けた複数の単レ
ンズ４，５．６の配列で構成され、個々の単レンズによ
り、ウェーハ上の一つの露光エリア（ｌショットフィー
ルド）全体を照射する。従って、露光エリア内の照度は
、各単レンズからの照明光の総和として得られるもので
ある。１ｓ光工リア全体について均一な解像性能を得る
ためには、上述した露光エリア内の照度の均一性を向上
させることが極めて重要である。

露光エリア内の照度の均一性は、特に、フライズアイレ
ンズ３を構成する各単レンズ４，５．６からの照射光の
均一性と、水銀ランプ１の位置調整の２つに依存する。

しかし、従来の露光装置においては前者については全く
考慮されず、水銀ランプ１の位置調整のみにより照度分
布の調整が行なわれてきた。

水銀ランプ１の位Ｗ、調整による露光エリア内の照度調
整によれば、１５Ｉ１ｍ１１′程度の露光エリアに対し
て±２％程度の均一度が得られ、これは１．５〜１．２
μｍ程度の加工線幅に対しては問題のないレベルである
。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上述した従来の露光装置における露光エリア
内の照度の調整方法では使用中の水銀ランプ１の経時特
性変化、ランプ特性のロットバラツキ、照度系部内の各
光学素子のコーテイング膜のくもりやはがれ等が発生し
た場合には、照度分布均一化の為の調整マージンが極め
て少なくなり、面内照度分布が規格外となり、露光不良
を多発するという欠点があった。

さらに、近年になって要求される加工線幅がサブミクロ
ンレベルへと一段ときびしくなるに至っては、従来技術
のような水銀ランプ等の光源の位１ｌｆｎ整のみによる
照度調整方法では満足できないものになってきた。

本発明の目的は、上記課題を解消した露光装置を提供す
ることにある。

〔発明の従来技術に対する相違点〕

上述した従来の露光装置は、水銀ランプの位置調整のみ
により露光エリア内の照度の調整を行なっていたのに対
し、本発明においては、フライズアイレンズを構成する
各単レンズの照度分布をそ六、ぞれ単独で測定する手段
を有し、その測定結果に基づいて、各単レンズからの照
射光の強度分布を制御できるという相違点を有する。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するため、本発明は、光源と、該光源か
ら出先した光を反射、集光する楕円ミラーと、同形の単
レンズを組合せて構成され、集光後の光を透過するフラ
イズアイレンズと、フライズアイレンズから出射した光
を集積回路パターンを有するレチクルへ向けて集光する
コンデンサーレンズと、レチクルを載置するレチクルス
テージと、レチクル上のパターンを被処理基板上に結像
させる投影レンズと、被処理基板を載置する試料ステー
ジと、被処理基板上へ結像投影された光の露光エリア内
における強度分布を測定する照度測定器とから構成され
る装置ズアイレンズを構成する単レンズの有効射出瞳径と同形
の光透過部を１個有する駆動可能な光量測定用アパーチ
ャと、該単レンズの有効射出瞳径と同形でかつ各単レン
ズからの射出先量を制御する駆動可能な光量調整部とを
フライズアイレンズの結像平面上に交換可能に載置し、
さらに、前記光量測定用アパーチャの光透過部を透過さ
せた各単レンズからの射出先量を前記照度測定器により
測定した結果に基づいてフライズアイレンズの各単レン
ズからの照射光強度及び分布を制御する演算制御部を装
備したものである。

〔実施例〕次に本発明について、図面を参照して説明する。

（実施例１》第１図及び第２図は本発明の第１の実施例を示す縦断面
図である。

図において、水銀ラン１１と、水銀ラン１１から出先し
た光を下方へ向けて反射して集中させる楕円ミラー２と
、楕円ミラー２からの反射光及び水銀ランプ１からの直
接光を均一にするフライズアイレンズ３と、フライズア
イレンズ３からの光をレチクル８に向けて集光するコン
デンサ・レンズ７と、レチクル８をｎ置するレチクルス
テージ９と、レチクル８上のパターンをウェーハ１１上
に結像させて投影する投影レンズ１０と、投影された光
の照度を測定する照度測定器１３と、該照度測定器１３
を搭載し、ウェーハ１１を載置する試料ステージ１２と
が配置されている０以上の構成は従来装置と同じである
。

本発明の露光装置は、フライズアイレンズ３の結像平面
上に交換可能に設置する、光量測定用アパーチャ１４及
び光量調整用アパーチャ１５とを準備し、前記照度測定
器１３で測定された照度に基いて照射光の強度及び分布
を算出し、光量調整用アパーチャ１５の位置指令を出力
する演Ｘ制御部１Ｇとを装備している。

光量測定用アパーチャ１４は、フライズアイレンズ３を
構成する単レンズ４，５．６の有効射出瞳径と同形の光
透過部を１個有しており、図示しないモーター等の駆動
機構によりフライズアイレンズ３の結像平面上を矢印１
７．１８の方向及びそれらと直交する方向に対して駆動
可能なように設けられている。

光量調整用アパーチャ１５は、前記アパーチャ１４とは
逆に、前記単レンズ４．５．６の射出瞳径と同形の遮光
部を１個有するものであり、光量測定用アパーチャ１４
と同様にフライズアイレンズの結像平面上を矢印１９．
２０及びそれらと直交する方向に対して駆動可能に設け
られている。

次に動作を説明する。まず第１図に示すように光量測定
用アパーチャ１４をモーター等により矢印２１の方向に
駆動し、該アパーチャ１４の光透過部がフライズアイレ
ンズ３の例えば単レンズ６からの射出先のみを透過する
位置で停止させて、単レンズ６からの光のみを照度測定
器１３により測定する。

照度の測定値は単レンズ６の位置座標データーと共に、
演算制御部１６へ入力される。

以降、同様に光量測定用アパーチャ１４をＸ、Ｙ方向に
移動させ、フライズアイレンズ３を構成するすべての単
レンズ４，５．６からの照射光をそれぞれ測定し、順次
、演算制御部１６に該測定結果を入力する。

すべての測定が終了すると、各単レンズからの照射光量
の総和及び照度分布が演算制御部１６により算出され、
照度分布をｌａ１Ｍ化するうえで最も照度分布に悪影響
を及ぼす単レンズの位置座標が決定される。遮光すべき
単レンズの位置座標が決定されると、光量測定用アパー
チャ１４を退去させ、次に、第２図に示すように図示し
ない駆動機構で光量調整用アパーチャ１５を移動させ、
該アパーチャ１５の光遮光部を指定の座標位置にアライ
メントさせる。それによって指定された単レンズからの
光が遮光されて、前記レチクル８上のパターンがウェー
ハ１１上の露光エリア内に均一な照度分布で投影される
。

（実施例２）第３図は第２の実施例を示す縦断面図、第４図は第２の
実施例における光量調整部を説明する図である０本実施
例は、光量調整部として偏光板２４を用いており、該偏
光板２４はフライズアイレンズ３を構成する単レンズ４
．５．６と同形の複数個の偏光素子２３で構成した例を
示している。それぞれの偏光素子２３．２３・・・には
個々の電源２５．２５・・・が接続されている。電源２
５．２５・・・は演算制御部３６で制御されて各偏光素
子２３ごとに電圧を印加する。

それによって、各偏光素子ごとに偏光面を回転させて、
光の遮光及び透過が制御される。

偏光素子２３．２３・・・は、第４図に示すように、さ
らに複数個の微細な偏光微素子３０．３０・・・により
構成されており、該偏光微素子３０．３０・・・は電圧
制御器３３．３３・・・を介してそれぞれの電源２５．
２５・・・に接続されている。′ｓ源２５により供給さ
れる電圧は演算制御部３６の出力に基づいて電圧制御器
３３に分配される。電圧制御器３３は各偏光微素子３０
ごとに印加する電圧を制御して光の遮光、透過を制御す
る。

本実施例においても、光量測定用アパーチャを用いて各
車レンズの透過光の照度分布を測定し、各単レンズの位
置データと共にその測定結果を演算制御部３６に入力す
る要領は前実施例と同じである。

演算制御部３６は、照度分布に悪影響を及ぼす単レンズ
の位置座標及び該単レンズ内の照度分布及び、その座標
値を電源２５．２５・・・に出力する。電源２５は演算
制御部３６に制御されて各電圧制御器３３に信号を入力
する。電圧制御器３３は対応する偏光微素子３０に電圧
を印加して各偏光素子２３ごとに透光部及び遮光部を形
成させる。

先きの第１の実施例では、最も悪い照度分布を与える単
レンズの位置座標を決定し、該単レンズからの光を完全
に遮光するのに対して、本実施例ではフライズアイレン
ズを構成する個々の単レンズに対してそれぞれ最悪の照
度分布を与える位置のみを遮光するため、より微細な照
度制御が可能になる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、マスク又はレチク
ル上のパターンをウェーハ上の露光エリア内に均一な照
度で投影できるため、照度バラツキに起因する解像性能
の低下等の露光不良を低減し、製品歩留を向上させると
いう効果を有する。

さらに、今後のＬＳＩの高度集積化に対応したサブミク
ロンレベルのパターン形成にも充分対応が可能となり、
露光工程の工程能力を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の第１の実施例を示す縦断面図
、第３図は本発明の第２の実施例を示す縦断面図、第４
図は第２の実施例における光量調整部を説明する図、第
５図は従来技術の装置の縦断面図である。１・・・水銀ランプ　　　　２・・・楕円ミラー３・・
・フライズアイレンズ４・・・単レンズ　　　　　５・・・単レンズ６・・・
単レンズ７・・・コンデンサーレンズ８・・・レチクル　　　　　９・・・レチクルステージ
１０・・・投影レンズ　　　　１１・・・ウェーハ１２
・・・試料ステージ　　　１３・・・照度測定器１４・
・・光量測定用アパーチャ１５・・・光量調整用アパーチャ１６、３６・・・演算制御部１７、１８．１９．２０．２１．２２・・・移動方向２
３・・・偏光素子　　　　　２４・・・偏光板２５・・
・電源　　　　　　　３０・・・偏光微素子３３・・・
電圧制御器第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光源と、該光源から出先した光を反射、集光する
楕円ミラーと、同形の単レンズを組合せて構成され、集
光後の光を透過するフライズアイレンズと、フライズア
イレンズから出射した光を集積回路パターンを有するレ
チクルへ向けて集光するコンデンサーレンズと、レチク
ルを載置するレチクルステージと、レチクル上のパター
ンを被処理基板上に結像させる投影レンズと、被処理基
板を載置する試料ステージと、被処理基板上へ結像投影
された光の露光エリア内における強度分布を測定する照
度測定器とから構成される露光装置において、フライズ
アイレンズを構成する単レンズの有効射出瞳径と同形の
光透過部を１個有する駆動可能な光量測定用アパーチャ
と、該単レンズの有効射出瞳径と同形でかつ各単レンズ
からの射出光量を制御する駆動可能な光量調整部とをフ
ライズアイレンズの結像平面上に交換可能に載置し、さ
らに、前記光量測定用アパーチャの光透過部を透過させ
た各単レンズからの射出光量を前記照度測定器により測
定した結果に基づいてフライズアイレンズの各単レンズ
からの照射光強度及び分布を制御する演算制御部を装備
したことを特徴とする露光装置。