JPH0453953A - 照明装置及び露光装置 - 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） 本発明は半導体素子製造用に好適な照度むら補正板及び
それを用いた露光装置に関し、特に被照射面に載置した
レチクルに形成された回路パターンを投影光学系により
ウニ八面上に投影露光する際に該被照射面上の照度分布
の均一化を効果的に図ることができる照度むら補正板及
びそれを用いた露光装置に関するものである。

（従来の技術） 最近の半導体製造技術は電子回路の高集積化に伴い解像
パターン線幅も例えば１＃Ｌｍ以下となり、光学的な露
光装置においても従来に比べてより高解像力化されたも
のか要望されている。

一般に被照射面にｍａｔ、たレチクルに形成されている
回路パターンを投影光学系を介してウニへ面（投影面）
上に投影する際１回路パターンの解像線幅は使用波長や
投影光学系のＮ、Ａ等と共に被照射面上における照度分
布の均一性の良否か大きく影響してくる。

この為、従来の多くの露光装置ては照明系に例えばオブ
ティカＪレインテグレータ（ハエの目レンズ）等の光学
部材を用いる等をして被照射面上の照度分布の均一化を
図っている。

又ウェハを載置するＸＹステージ面上又はその近傍に照
度計を配置して投影面上における照度分布、即ち被照射
面上の照度分布を測定し、照明系の一部を調整すること
により照度分布の均一化を図っている。

この他被照射面上の照度分布は経時的に変化してくる為
に被照射面上の照度分布を定期的に測定し、その結果に
基づいて照明系の光源や絞り開口部等を調整することに
よって被照射面の照度分布の均一化を図っている。

（発明か解決しようとする問題点） 最近の半導体素子製造用の露光装置には電子回路のより
高集積化に伴い照明系に対しては高い光学性能を有する
ものか要望されている。

特に被照射面上の照度分布の均一性は１％以内と高い均
一性を有することが要望されている。

しかしなから照度分布の均一性を１％以内におさめるに
は （イ）照明系を構成する各要素の調整、確認を何度も繰
り返して行う必要があり、その為調整に多くの労力と時
間が必要となってくる。

（ロ）頻繁に照度分布の均一性の測定をしなければなら
ず、この為照度測定装置を露光装置に常設する必要かあ
り、又照度測定装置を投影面（露光面）に対して可動と
なるようにステージ上に設置して構成する必要があり、
この結果露光装置全体が大型化し、ステージ精度も低下
してくる。

（ハ）照度分布の均一性を１％以内に維持するには０．
１％程度の測定精度を有する高精度な照度測定装置が各
露光装置毎に必要となり、露光装置全体か大型化、複雑
化し、又コストも高くなってくる。

といった問題点か生じてくる。

本発明は照明系の一部に該照明系の光学特性に合った適
切なる透過率分布を有した照度むら補正板を設けること
により、装置全体の大型化及び複雑化を防止しつつ、被
照射面上の照度分布の均一化を高精度に離持することが
てき、高精度な投影露光が可能な半導体素子製造装置に
好適な照度むら補正板及びそれを用いた露光装置の提供
を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の照度むら補正板は照明系からの光束で物体を照
明し、該物体のパターンて被露光基板を露光するように
した露光装置の光路中に用いられる照度むら補正板であ
って、該照度むら補正板は該物体又はそれと光学的に共
役な位置近傍に配置され、光束で照明したときの該照度
むら補正板の光入射面上における照度ムラを補正せしめ
る透過率分布を有するように構成されていることを特徴
としている。

又本発明の露光装置は照明系からの光束で物体を照明し
、該物体のパターンて被露光基板を露光するようにした
露光装置において該物体面又はそれと光学的に共役な面
のうちの１つの平面近傍に、該面上の照度ムラを補正せ
しめる透過率分布を有した照度むら補正板を配置したこ
とを特徴としている。

特に本発明の前記照度むら補正板の透過率分布は配置す
る面上の照度分布の明るさと逆比例の透過率より成って
いることを特徴としている。

（実施例） 第１図は本発明の第１実施例の饗部側視図である。

本実施例は所謂ステッパーと呼ばれる露光装置に適用し
た場合を示している。

同図において１は光源で例えば超高圧水銀灯やエキシマ
レーザ等から成っている。２は照明系であり、光源ｌか
らの光束を均一化して射出している、３は遮光板（マス
キングブレード）てあり開口領域可変の開口部を有して
おり、照明系２からの光束を部分的に通過させて後述す
る被照射面であるレチクル５面上の照射領域を制限して
いる。

遮光板３は後述する被照射面であるレチクル５と被投影
面であるウェハ８と光学的に共役関係となっている。

又遮光板３は照明系２の光軸に対する垂直平面内て移動
可能又は開口部の位置か該垂直平面内で変位可能となる
ように構成されている。

４はリレー光学系であり、遮光板３の開口部と投影物体
く被照射物体）であるレチクル５のパターン面とが共役
関係となるようにしている。レチクル５面上にはウェハ
８に投影転写する為の回路パターンが数倍に拡大されて
形成されている。

６はレチクルステージであり、レチクル５を載置してい
る。

７は投影レンズ系てあり、レチクル５面上の回路パター
ンをウェハ８面上に縮少投影している。

９はウェハーチャックであり、ウェハ８を露光面（投影
面）に保持している。

ｌＯはＸＹステージてあり、ウェハ８をｍａｔ。

ており不図示の駆動手段により投影面内をＸＹ力方向移
動している。

１１は制御手段であり、ケーブル（不図示）により各ユ
ニットに接続されており各ユニウドの駆動操作を制御し
ている。

１２は照度むら補正板てあり遮光板３近傍に配置されて
おり、その面上は部分的に興った透過率分布を有するよ
うに構成されている。即ち照度むら補正板１２は遮光板
３の開口部の照度分布に対し、その明るさと逆比例する
透過率分布しており、該照度むら補正板を通過した後の
有効光束径内の照度分布は均一に調整され１例えばレチ
クル５面上の照度分布又はウェハ８面上の照度分布が高
い精度で均一となるようにしている。

本実施例はレチクル３に描かれたパターンを投影光学系
７によりウェハ８面上に縮少投影している６次にこのと
きの工程を第４図に示すフローチャートを用いて説明す
る。

まず、ステップＳ１て、レチクル５をレチクルステージ
６上に一人する。

ステップＳ２で、ウェハＢをウェハチャ・ンク９上に搬
入する。

ステップＳ３では、ｘＹステージｌＯを移動しあうかし
め設定された露光シ籠ット位置へクエへ８をセットする
。

次に、ステップＳ４へ進み、ウェハ８への露光を行う。

次に、ステップＳ５で、１枚のウェハにおけるすべての
ショットに対する露光が終了したかチエツクする。終了
した場合はステップＳ６へ。

終了していない場合は次のショットの露光を行うためス
テップＳ３へ進む。

次に、ステップＳ６で、ｘＹステージ１０上のウェハ８
を搬出する。

ステップ７では、露光する全ウェハの処理が終了したか
チエツクする。処理が終了した場合は露光シーケンスを
終了し、終了していない場合は次のウェハの露光を行う
ためステ・ンプＳ２へ進む。

これらの一連の投影露光サイクルは制御装置１１によっ
て繰り返される。

このときの投影露光に際して高解像度のパターン投影を
行う為にレチクル面上の照度分布の均一化を図っている
。即ち本実施例では、予めレジストを塗布した照度むら
補正板１２をレジストの感光面かレチクル５の回路パタ
ーン面とほぼ共役な場所に位置するように遮光板３近傍
に載置し、レチクル５面上の照度分布の均一化を図って
いる。

次に照度分布の均一化を図る為に用いる照度むら補正板
１２の作成過程と、その光学的特性について第２図を用
いて説明する。

！ｓ２図は照度むら補正板の作成過程を示している。同
図においてはまずプロセスＰ１で補正板の基板２１とし
て透過率の均一な石英板に、小量の顔料を混合したレジ
スト（感光体）２２を均一に塗布する０本実施例てはネ
ガ型のレジストを使用する。

プロセスＰ２てはステッパの遮光板３近傍又はレチクル
５面近傍又はそれらと共役な位置近傍例えば明明系２や
リレー光学系４中の一部にプロセスＰＩて作成した補正
板２３を配置し、照明系２により補正板２３を所射し感
光を行う、この感光処理はステッパに於て焼付はシーケ
ンス中のステップＳ１．Ｓ２．Ｓ６などの霧光を行って
いないときに並行して行うことか可能である。この様な
手続きを取ることによって、補正板２３の感光処理のた
めに半導体素子製造の焼付は処理は中断しない、もし古
い補正板かステッパに載置されていれば、−・時的に取
り出しプロセスＰ２が終わった時点で元に戻すことによ
って続いてステッパで行う焼付はシーケンスに支障が無
いようにする。

第３図は照明光強度に対する補正板２３のレジスト（！
！光体）２２の特性を示す説明図である。

同図に於て、レジスト（！！光体）２２に照射した照明
光強度と露光したレジスト（！！光体）２２を現像処理
した後にレジスト（感光体）２２か基板上に残っている
厚さとの関係を波線３１て示している。また現像した基
板に更に処理を加え補正板を作成したときの透過率を実
線３２で示している２図中の点線ではさまれた領域イか
照明光強度と透過率がリニアな関係（比例）をもつ領域
てあり、補正板として最適な特性を示す照射量を示す領
域である。

本実施例では、このときの感光処理ての露光は第３図に
示した適正な照射量領域イに入るように調整して行って
いる。

プロセスＰ３では、プロセスＰ２て感光した補正板２３
を現像液に浸し現像処理を行う、補正板２３にはプロセ
スＰｉでネガ型レジストか塗布されているので第３図の
波線で示した感光体特性にしたかって強い光が当たった
所はどレジスト２２が多く残っている。

プロセスＰ４では、補正板２３上に照射光強度分布に応
じた透過率分布の薄膜か定着するように薬品及びベーク
処理を行う、この定着処理によって、プロセスＰ２の感
光によって検出した照明光の照度むらか第３図の実線３
２で示した特性に応して正確に透過率の差となって補正
板２３に再現される。

これによって照度むら補正板１２を得ている。

本実施例ではこのようにして作成した照度むら補正板１
２を別の検査器にかけ、透過率の分布を測定することに
よって照明系２や光源ｌの異常をチエツクしている。

しかもこのチエツクのためにステッパの焼付はシーケン
スを中断させることはない。

プロセスＰ５では１作成された照度むら補正板１２をプ
ロセスｌて感光処理を行った位置と同じ位置に載置する
。もし古い補正板が載置されているときは交換を行う、
この装着、交換はプロセスＰ２の時と同様にステッパで
焼き付はシーケンスを行っているときに並行して行う。

こごて、プロセスＰｉ、Ｐ３、Ｐ４はステッパの動作と
は無関係に外部で行う処理であり、プロセスＰ２、Ｐ５
もステッパの動作を妨げることなく並行して処理できる
ので、照度むら補正板１２の作成のためにステッパの焼
付はシーケンスを中断させてスループットを低下させる
ようなことはない。

本実施例ではこの様な手順によって作成した照度むら補
正板をステッパの光路中の所定位置に載置して、照明系
２から出射された光束による照度分布の均一化を図って
いる。

尚、本実施例に係る照度むら補正板をフィルム等を用い
て配置すべき位置の照度分布、即ち照度むらの検出を行
いこのときの照度分布を該フィルムに転写することによ
り作成しても良い。

本発明はコンタクト方式、プロキシミティ方式、そして
プロジェクション方式の露光装置にも同様に適用するこ
とができる。

（発明の効果） 本発明によれば前述したような工程により作成した照度
むら補正板を照明系等の光路中の所定位置に配置するこ
とにより、被照射面を高精度に均一−照明することかて
きる。

又半導体素子製造用の露光装置に適用する場合、照度む
ら補正板の作成を露光装置の焼付はシーケンスと並行し
て行えるので、装置の照度むら検出や照明系調整の為に
焼付は工程を中断する必要かなくなり、スルーブツトの
低下を防止することかでき、更に照度むら測定手段を露
光装置の−・部に常設する必要かないのでステージか筒
素化され、ステージ精度を低下させることがないといっ
た特長を有した露光装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の要部斜視図、第２図は本
発明に係る照度むら補正板の作成過程の説明図、第３図
は本発明に係る照度むら補正板の照明光強度に対する特
性図、！ｓ４図は本発明に係るステッパーの動作を示す
フローチャート図である。 図中１は光源、２は照明系、３は遮光板、４はリレー光
学系、５はレチクル、６はレチクルステージ、７は投影
レンズ系、８はウェハ、９はウェハーチャック、ｌＯは
ＸＹステージである。 第　１　図 第　２　図 照明光強度（ＡＢＳ） 第 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）照明系からの光束で物体を照明し、該物体のパタ
   ーンで被露光基板を露光するようにした露光装置の光路
   中に用いられる照度むら補正板であって、該照度むら補
   正板は、該物体又はそれと光学的に共役な位置近傍に配
   置され、光束で照明したときの該照度むら補正板の光入
   射面上における照度ムラを補正せしめる透過率分布を有
   するように構成されていることを特徴とする照度むら補
   正板。
2. （２）照明系からの光束で物体を照明し、該物体のパタ
   ーンで被露光基板を露光するようにした露光装置におい
   て該物体面又はそれと光学的に共役な面のうちの１つの
   平面近傍に、該面上の照度ムラを補正せしめる透過率分
   布を有した照度むら補正板を配置したことを特徴とする
   露光装置。
3. （３）前記照度むら補正板の透過率分布は配置する面上
   の照度分布の明るさと逆比例の透過率より成っているこ
   とを特徴とする請求項２記載の露光装置。
4. （４）前記照明系は前記被照射面と光学的な共役面に開
   口径可変の絞り開口部を有しており、該絞り開口部近傍
   に前記照度むら補正板を配置したことを特徴とする請求
   項３記載の露光装置。