JPH03112121A - 露光システム - Google Patents

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、露光システムに関し、特に半導体集積回路装
置製造の際の露光工程において、膜厚検出装置によって
レジスト膜の膜厚が検出され、膜厚変動に対応して露光
装置の露光時間が制御され、最適な露光時間における露
光が可能とされる露光システムに適用して有効な技術に
関する。

［従来の技術］ 半導体集積回路装置の製造工程において、原版であるレ
チクルなどのマスク上に遮光膜で形成された回路パター
ンが露光対象物である半導体ウェハ上に転写される技術
としては、たとえば縮小投影露光装置などによる技術が
一般的に用いられている。

また、露光工程の前処理において、たとえば高圧水、超
音波などによって洗浄された半導体ウェハは、回転塗布
機を用いてレジストが塗布される。

そして、塗布後のレジストの膜厚は、解像度、パターン
寸法に影響を及ぼすために、全体にわたって均一である
ことが必要である。従って、レジストの粘度管理、塗布
機の回転立上り、回転数のばらつきなどの管理が重要で
ある。

ところが、レジスト膜厚は、薄い方が解像度が良くなる
が、ピンホールが発生しやすくなるために通常５０００
　［人］程の膜厚が採用され、その場合に１００［人］
程度のばらつきが生じ、寸法精度の細かい回路パターン
はど大きなばらつきが発生してしまう。

そして、半導体集積回路装置の縮小投影露光装置として
は、たとえば、株式会社工業調査会、昭和６１年１１月
１８日発行、「電子材料別冊、超ＬＳＩ製造・試験装置
ガイドブックＪＰＩＯＩ〜Ｐ１０９の文献に記載される
ように、所定波長の露光光が放射される露光光源、この
露光光源から照射された露光光が集束される集光レンズ
および縮小投影レンズを備えた光学系と、集光レンズと
縮小投影レンズとの間に着脱自在に配置され、回路パタ
ーンが形成されたレチクル（原版）と、縮小投影レンズ
の下方にＸＹ方向駆動源によって制御されるＸＹテーブ
ルに載置されるウェハチャックとから構成されている。

そして、このウェハチャックの主面上に露光対象物であ
る半導体ウェハが固定される構造とされている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記のような従来技術においては、レジスト
の塗布工程において、レジストの粘度管理、塗布機の回
転立上り、回転数のばらつきなどの管理によってレジス
ト膜厚が管理されるものの、露光工程における露光装置
においては何ら配慮がされておらず、たとえば同一の半
導体ウェハ内のレジスト膜厚変動については測定してい
ないために、膜厚の厚い部分ではパターン寸法が太くな
り、また薄い部分においては細くなってしまうという問
題がある。

この場合に、寸法精度の細かい程、パターン寸法の形成
に大きな影響が発生してしまうという問題がある。

そこで、本発明の目的は、塗布工程におけるレジストの
膜厚変動に対しても、露光箇所のレジスト膜の膜厚が検
出され、最適な露光時間において露光が可能とされる露
光システムを提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

［課題を解決するための手段］ 本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明の露光システムは、露光対象物の膜厚
が検出される膜厚検出装置と、原版に形成された回路パ
ターンが転写される露光装置と、前記膜厚検出装置の検
出信号が前記露光装置の露光時間に変換される信号処理
装置とを備えた露光システムであって、前記膜厚検出装
置によって前記露光対象物の膜厚が検出され、検出され
た膜厚検出信号が前記信号処理装置を介して露光信号に
変換され、変換された露光信号に応じて前記露光装置の
露光時間が制御されるものである。

また、前記膜厚検出装置が、所定波長の検出光が放射さ
れる検出光源と、前記露光対象物から反射された光信号
が電気信号に変換される検出回路とを備え、前記検出光
源からの検出光が、前記露光対象物の所定の露光範囲に
照射され、反射された反射光が前記検出回路を通じて電
気信号に変換され、変換された電気信号に応じて前記露
光装置による露光を所定の露光範囲において繰り返し、
露光箇所毎に最適な露光時間において行うことができる
ようにしたものである。

［作用］ 前記した露光システムによれば、膜厚検出装置によって
露光対象物の膜厚が検出され、この検出された膜厚検出
信号が倍器処理装置を介して露光信号に変換されること
によって、この変換された露光信号に応じて露光装置の
露光時間を制御することができる。

また、膜厚検出装置の検出光源からの検出光が露光対象
物の所定の露光範囲に照射され、反射された反射光が膜
厚検出回路の検出回路を通じて電気信号に変換されるこ
とによって、この変換された電気信号に応じて露光装置
による露光を所定の露光範囲において繰り返し、露光箇
所毎に最適な露光時間において行うことができる。

これにより、露光対象物の所定の露光範囲における膜厚
が随時検出され、この検出された膜厚検出信号に基づい
て各露光箇所毎に露光時間が制御されることによって、
１枚の露光対象物の露光を露光箇所に応じて最適な露光
時間で実施することができる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例である露光システムの概略を
示す構成図、第２図は本実施例の露光システムの縮小投
影露光装置を示す分解図である。

まず、第１図により本実施例の露光システムの構成を説
明する。

本実施例の露光システムは、たとえば縮小投影光学系を
用いた投影露光装置を備えた露光システムであって、露
光対象物である半導体ウェハｌのレジスト膜厚が検出さ
れる膜厚検出装置２と、膜厚検出信号が処理される信号
処理装置３と、回路パターンが転写される縮小投影露光
装置４とで構成されている。

膜厚検出装置２は、たとえばレーザ光が照射されるレー
ザ発振器などを備えた検出光源５と、光電管および光量
検出回路などを備えた検出回路６とから構成され、たと
えば第１図のように縮小投影露光装置４の左右近傍に設
置されている。そして、検出光源５からの検出光が反射
鏡７を介して半導体ウェハ１に照射され、反射された検
出光が反射鏡８を介して検出回路６に入射され、光信号
がその光量に対応した電気信号、すなわちレジスト膜厚
の膜厚検出信号に変換されるような構造とされている。

信号処理装置３は、膜厚検出信号がレジスト膜厚に比例
した膜厚信号に変換される信号処理部９と、膜厚信号が
露光装置への露光信号に変換されるインターフェース部
１０と、露光信号に応じて露光時間が制御されるシャッ
タ制御部１１と、信号処理装置３が操作される操作部１
２とから構成されている。

縮小投影露光装置４は、第２図に示すように、たとえば
図示しないフィルタなどによりＧ線（４３６ｎｍ）波長
が放射される水銀ランプから構成される露光光源１３と
、この露光光源１３から照射された露光光が集束される
集光レンズ１４と、縮小投影レンズ１５とから構成され
る露光光学系を備え、露光光源１３と集光レンズ１４と
の間に配置されるシャッタ１６が閉じられることによっ
て露光光源１３からの露光光が遮光される構造とされて
いる。

また、集光レンズ１４と縮小投影レンズ１５との間には
、たとえば透明な石英ガラス基板などにクロム（Ｃｒ）
などの遮光膜で回路パターンが形ぶれたレチクル〈原版
）１７が着脱可能に配置されている。

さらに、縮小投影レンズ１５の下方には、たとえば図示
しないＸＹ方向駆動源によって制御されるＸＹ子テーブ
ルウェハチャック１８が載置され、このウェハチャック
１８の主面上に半導体ウェハ１が固定されている。

次に、本実施例の作用について説明する。

まず、レチクル１７が実際の回路パターンを備えたもの
と交換され、ＸＹ子テーブル図示せず）の移動によって
、縮小投影レンズ１５の直下に半導体ウェハ１が位置さ
れた状態になると、膜厚検出装置２の検出光源５より検
出光が照射され、反射鏡７を経て半導体ウェハ１の所定
の露光箇所、たとえば１チツプサイズの範囲に照射され
る。

そして、この半導体ウェハ１からの反射光は反射鏡８を
介して検出回路６に入射され、光信号がその光量に対応
した電気信号、すなわちレジスト膜厚の膜厚検出信号に
変換される。

さらに、この膜厚検出信号が信号処理装置３に比例した
膜厚信号に変換される。そして、この膜厚信号がインタ
ーフェース部１０において露光信号に変換され、シャッ
タ制御部１１によって露光信号に応じて１チツプサイズ
の露光箇所の露光時間が制御される。

このように、半導体ウェハ１の所定の１チツプサイズの
レジスト膜厚が検出された後に、今度は縮小投影露光装
置４の露光光源１３が点灯され、膜厚検出信号に基づく
露光時間によってシャッタ１６が開かれ、レチクル１７
および縮小投影レンズ１５を経た露光光が半導体ウェハ
１の１チツプサイズの露光箇所に照射され、レチクル１
７の回路パターンに対応したパターン形状が半導体ウェ
ハ１のレジストに転写される。

以上のようにして、膜厚検出装置によって検出された膜
厚検出信号に応じて最適な露光時間が１シヨツト毎に決
定され、この露光時間によって各１チツプサイズの露光
箇所の回路パターンの転写が順次繰り返され、１枚の半
導体ウェハ１の露光従って、本実施例の露光システムに
おいては、半導体ウェハ〈露光対象物）　１のレジスト
膜厚が検出される膜厚検出装置２と、膜厚検出信号が処
理される信号処理装置３とを備えることによって、半導
体ウェハ１の所定の露光範囲のレジスト膜厚が膜厚検出
装置２によって検出され、この膜厚検出信号に基づいて
各露光箇所における露光時間を制御することができるの
で、１枚の半導体ウェハｌの均一な回路パターンの転写
が可能となる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではな（、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

たとえば、本実施例の露光システムについては、露光装
置として縮小投影露光装置４を備えた露光システムにつ
いて説明したが、本発明は前記実施例に限定されるもの
ではなく、たとえば等倍投影る。

また、本実施例の露光システムにおいては、膜厚検出装
置２の一例として、レーデ発振器などを備えた検出光源
５と、光電管および光量検出回路などを備えた検出回路
６とから構成される場合について説明したが、検出光源
５としてはレーザ光に限られず、たとえばＥ線（５４６
ｎｍ）波長が照射される検出光源５などについても適用
可能である。さらに、膜厚検出装置２の検出方式右よび
信号処理装置３の構成などについては、本実施例に限定
されるものではない。

さらに、本実施例のおいては、１シヨツト毎の露光箇所
が、半導体ウェハ１の１チツプサイズの範囲において実
施される場合について説明したが、これに限定されるも
のではなく、膜厚検出装置２右よび縮小投影露光装置４
の光学系を調整することによって変更可能である。

［発明の効果］ 本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。

すなわち、露光システムとして、露光対象物の膜厚が検
出される膜厚検出装置と、原版に形成された回路パター
ンが転写される露光装置と、膜厚検出装置の検出信号が
露光装置の露光時間に変換される信号処理装置とを備え
、この膜厚検出装置によって露光対象物の膜厚が検出さ
れ、この検出された膜厚検出信号が信号処理装置を介し
て露光信号に変換されることによって、この変換された
露光信号に応じて露光装置の露光時間を制御することが
できる。

また、膜厚検出装置が、所定波長の検出光が放射される
検出光源と、露光対象物から反射された光信号が電気信
号に変換される検出回路とを備え、この検出光源からの
検出光が、露光対象物の所定の露光範囲に照射され、反
射された反射光が検出回路を通じて電気信号に変換され
ることによって、この変換された電気信号に応じて露光
装置による露光を所定の露光範囲において繰り返し、露
光箇所毎に最適な露光時間において行うことができる。

これにより、露光対象物の所定の露光範囲における膜厚
が膜厚検出装置によって随時検出され、この検出された
膜厚検出信号に基づいて各露光箇所毎に露光時間が制御
されることによって、１枚の露光対象物の露光を露光箇
所に応じて最適な露光時間で実施することができる。

この結果、１枚の露光対象物の膜厚変動に対しても均一
な回路パターンの転写が可能とされ、また複数の露光対
象物の相互間においてばらつきを低減することができる
ので、露光工程を高精度に実施することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である露光システムの概略を
示す構成図、 第２図は本実施例の露光システムの縮小投影露光装置を
示す分解図である。 ｌ・・・半導体ウェハ（露光対象物）、２・・・膜厚検
出装置、３・・・信号処理装置、４・・・縮小投影露光
装置、５・・・検出光源、６・・・検出回路、７・・・
反射鏡、８・・・反射鏡、９・・・信号処理部、１０・
・・インターフェース部、１１・・・シャッタ制御部、
１２・・・操作部、１３・・・露光光源、１４・・・集
光レンズ、１５・・・縮小投影レンズ、１６・・・シャ
ッタ、１７・・・レチクル（原版）、１８・・・ウェハ
チャック。 第 二手導体ウェハ（露光対象物） ：膜厚検出装置 二信号処理装置 ：縮小投影露光装置 ：検出光源 ：検出回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、露光対象物の膜厚が検出される膜厚検出装置と、原
   版に形成された回路パターンが転写される露光装置と、
   前記膜厚検出装置の検出信号が前記露光装置の露光時間
   に変換される信号処理装置とを備えた露光システムであ
   って、前記膜厚検出装置によって前記露光対象物の膜厚
   が検出され、検出された膜厚検出信号が前記信号処理装
   置を介して露光信号に変換され、変換された露光信号に
   応じて前記露光装置の露光時間が制御されることを特徴
   とする露光システム。 ２、前記膜厚検出装置が、所定波長の検出光が放射され
   る検出光源と、前記露光対象物から反射された光信号が
   電気信号に変換される検出回路とを備え、前記検出光源
   からの検出光が、前記露光対象物の所定の露光範囲に照
   射され、反射された反射光が前記検出回路を通じて電気
   信号に変換され、変換された電気信号に応じて前記露光
   装置による露光が、所定の露光範囲において繰り返され
   、露光箇所毎に最適な露光時間において行われることを
   特徴とする請求項１記載の露光システム。