JPH05166693A - 露光装置 - Google Patents
露光装置Info
- Publication number
- JPH05166693A JPH05166693A JP3331831A JP33183191A JPH05166693A JP H05166693 A JPH05166693 A JP H05166693A JP 3331831 A JP3331831 A JP 3331831A JP 33183191 A JP33183191 A JP 33183191A JP H05166693 A JPH05166693 A JP H05166693A
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- JP
- Japan
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- exposure
- time
- shot
- photoresist
- saturation
- Prior art date
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- Pending
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Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ショット毎に露光時間を補正して露光するこ
とにより、レジスト膜厚および下地ウエハ厚などの変化
によるレジストパターン寸法のばらつきを低減し、パタ
ーニング精度を向上させる。 【構成】 下地ウエハ５上のフォトレジスト６に感光波
長を当てると透明度が上り、ある時間で飽和する。この
透明度の飽和開始時間がフォトレジスト６のしきい値
（Ｅth）と一致することから、この飽和開始時間をショ
ット毎に反射光受光手段を介して飽和開始点測定システ
ム１４でモニタし、次の露光ショットにフィードバック
することでショット毎，ウエハ毎の適正露光エネルギー
が得られることを特徴としている。
とにより、レジスト膜厚および下地ウエハ厚などの変化
によるレジストパターン寸法のばらつきを低減し、パタ
ーニング精度を向上させる。 【構成】 下地ウエハ５上のフォトレジスト６に感光波
長を当てると透明度が上り、ある時間で飽和する。この
透明度の飽和開始時間がフォトレジスト６のしきい値
（Ｅth）と一致することから、この飽和開始時間をショ
ット毎に反射光受光手段を介して飽和開始点測定システ
ム１４でモニタし、次の露光ショットにフィードバック
することでショット毎，ウエハ毎の適正露光エネルギー
が得られることを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造に用いる露
光装置に係り、特にフォトマスクパターンをフォトレジ
ストに転写するフォトリソグラフィー技術に関するもの
である。
光装置に係り、特にフォトマスクパターンをフォトレジ
ストに転写するフォトリソグラフィー技術に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】図６は従来の半導体製造に用いる縮小投
影露光装置（ステッパ）を示す構成図であり、この図に
おいて、１は光源である超高圧水銀ランプからの照明
光、２は露光時間を設定するためのシャッタ、３はフォ
トマスク、４はこのフォトマスク３のパターンを縮小す
るためのレンズ、５は下地ウエハ、６はこの下地ウエハ
５上に形成されたフォトレジスト、７は前記下地ウエハ
５をステップアンドリピートするためのＸＹステージ、
８は前記レンズ４のマスクパターンの投影像、９はラン
プの照度低下に対応するためのインテグレータである。
このインテグレータ９は、照度×時間＝設定エネルギー
になるように照度の変化に対して露光時間にフィードバ
ック制御をかけ、常に一定の設定エネルギーにする。
影露光装置（ステッパ）を示す構成図であり、この図に
おいて、１は光源である超高圧水銀ランプからの照明
光、２は露光時間を設定するためのシャッタ、３はフォ
トマスク、４はこのフォトマスク３のパターンを縮小す
るためのレンズ、５は下地ウエハ、６はこの下地ウエハ
５上に形成されたフォトレジスト、７は前記下地ウエハ
５をステップアンドリピートするためのＸＹステージ、
８は前記レンズ４のマスクパターンの投影像、９はラン
プの照度低下に対応するためのインテグレータである。
このインテグレータ９は、照度×時間＝設定エネルギー
になるように照度の変化に対して露光時間にフィードバ
ック制御をかけ、常に一定の設定エネルギーにする。
【０００３】図７は従来の露光時間を制御する方法の手
順を説明するためのもので、(S1)〜(S4)は各ステップを
示す。照明光の光源であるランプの照度の低下を測定し
(S1)、インテグレータ系にて積算し(S2)、設定露光時間
に対しエネルギーが一定になるようにシャッタ開時間を
補正し(S3)、露光時間を決定し露光処理(S4)する方法で
ある。
順を説明するためのもので、(S1)〜(S4)は各ステップを
示す。照明光の光源であるランプの照度の低下を測定し
(S1)、インテグレータ系にて積算し(S2)、設定露光時間
に対しエネルギーが一定になるようにシャッタ開時間を
補正し(S3)、露光時間を決定し露光処理(S4)する方法で
ある。
【０００４】次に、図６の動作について説明する。光源
である超高圧水源ランプより発せられた光は、コンデン
サレンズなどを経て照明光１となり、シャッタ２の開に
よりフォトマスク３のパターンをレンズ４によって縮小
し、下地ウエハ５上のフォトレジスト６に投影転写され
る。次の場所への投影はＸＹステージ７によりステップ
アンドリピートする。以上がステッパの動作である。
である超高圧水源ランプより発せられた光は、コンデン
サレンズなどを経て照明光１となり、シャッタ２の開に
よりフォトマスク３のパターンをレンズ４によって縮小
し、下地ウエハ５上のフォトレジスト６に投影転写され
る。次の場所への投影はＸＹステージ７によりステップ
アンドリピートする。以上がステッパの動作である。
【０００５】ここで、半導体素子形成上重要となる寸法
制御の方法について説明する。光源に使用している超高
圧水銀ランプは時間とともに発光強度、つまり照度が低
下してくる。一定の露光時間で投影した場合、照度低下
は寸法制御性において非常に悪い結果となる。そのた
め、本例については前述のように、投影時のエネルギー
を一定とすることができるように光源である超高圧水銀
ランプの照度の低下を測定し、インテグレータ９により
積算し、シャッタ開時間を補正し露光処理を行ってい
る。これにより寸法制御性が大幅に向上する。
制御の方法について説明する。光源に使用している超高
圧水銀ランプは時間とともに発光強度、つまり照度が低
下してくる。一定の露光時間で投影した場合、照度低下
は寸法制御性において非常に悪い結果となる。そのた
め、本例については前述のように、投影時のエネルギー
を一定とすることができるように光源である超高圧水銀
ランプの照度の低下を測定し、インテグレータ９により
積算し、シャッタ開時間を補正し露光処理を行ってい
る。これにより寸法制御性が大幅に向上する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体製造装置
は、以上のように構成されているので、寸法制御性にお
ける光源の照度の低下に対しては改善されている。しか
し、寸法制御性においては、フォトレジスト６の膜厚の
変動およびフォトレジスト６の下地ウエハ５の厚みの変
動（フォトレジスト６が透明のとき、下地ウエハ５の厚
みの変化で実質的にフォトレジスト６に与えられるエネ
ルギーが異なってしまう）などについても露光エネルギ
ーの補正が必要であるが、従来例ではそれらの補正が不
可能であり、パターンのより一層の微細化が困難である
などの問題点があった。
は、以上のように構成されているので、寸法制御性にお
ける光源の照度の低下に対しては改善されている。しか
し、寸法制御性においては、フォトレジスト６の膜厚の
変動およびフォトレジスト６の下地ウエハ５の厚みの変
動（フォトレジスト６が透明のとき、下地ウエハ５の厚
みの変化で実質的にフォトレジスト６に与えられるエネ
ルギーが異なってしまう）などについても露光エネルギ
ーの補正が必要であるが、従来例ではそれらの補正が不
可能であり、パターンのより一層の微細化が困難である
などの問題点があった。
【０００７】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、フォトレジスト膜厚の変動およ
び下地ウエハ厚の変動における露光エネルギーの補正が
でき、寸法制御性が良好な露光装置を得ることを目的と
している。
ためになされたもので、フォトレジスト膜厚の変動およ
び下地ウエハ厚の変動における露光エネルギーの補正が
でき、寸法制御性が良好な露光装置を得ることを目的と
している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る露光装置
は、フォトレジストに露光した時のフォトレジストの透
明度の変化を、投影した時の投影像の反射光を反射光受
光手段を介して飽和開始点測定システムでとらえ、透明
度の飽和開始時間を算出しシャッタ系にフィードバック
し、露光時間を適正値に補正して露光する構成としたも
のである。
は、フォトレジストに露光した時のフォトレジストの透
明度の変化を、投影した時の投影像の反射光を反射光受
光手段を介して飽和開始点測定システムでとらえ、透明
度の飽和開始時間を算出しシャッタ系にフィードバック
し、露光時間を適正値に補正して露光する構成としたも
のである。
【０００９】
【作用】本発明における適正露光時間の決定は、実際の
下地ウエハ上のフォトレジストに投影をすることによ
り、フォトレジストの透明度が変化し、さらに、これが
ある時間で飽和し、この飽和開始の時間はそのフォトレ
ジストの露光しきい値に一致するので、この飽和開始の
時間に一定係数を乗じた時間を露光時間として決定し投
影することで、レジスト膜厚および下地ウエハ厚の変動
による影響をカバーし、パターニング寸法の均一性が向
上する。
下地ウエハ上のフォトレジストに投影をすることによ
り、フォトレジストの透明度が変化し、さらに、これが
ある時間で飽和し、この飽和開始の時間はそのフォトレ
ジストの露光しきい値に一致するので、この飽和開始の
時間に一定係数を乗じた時間を露光時間として決定し投
影することで、レジスト膜厚および下地ウエハ厚の変動
による影響をカバーし、パターニング寸法の均一性が向
上する。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図について説明す
る。図１は本発明にかかる露光装置の一実施例を示す構
成図である。この図において、１〜９までは図６の従来
例と同様である。１０は前記投影像８が下地ウエハ５に
より反射した反射光で、１１はこの反射光１０を集光さ
せるためのレンズである。１２は前記反射光１０を図２
に示す飽和開始点測定システム１４に導くためのグラス
ファイバであり、レンズ１１とともに反射光受光手段を
構成している。１３は前記レンズ１１の支持台である。
る。図１は本発明にかかる露光装置の一実施例を示す構
成図である。この図において、１〜９までは図６の従来
例と同様である。１０は前記投影像８が下地ウエハ５に
より反射した反射光で、１１はこの反射光１０を集光さ
せるためのレンズである。１２は前記反射光１０を図２
に示す飽和開始点測定システム１４に導くためのグラス
ファイバであり、レンズ１１とともに反射光受光手段を
構成している。１３は前記レンズ１１の支持台である。
【００１１】上記した飽和開始点測定システム１４は、
導かれた光を電気信号化し光強度を時間の関数にして飽
和した時の開始の時間Ｔ1 を算出するためのものであ
る。ここで、飽和開始点測定システム１４について詳し
く説明する。図２（ａ）に示すように、グラスファイバ
１２により導かれた反射光１０（図１）をフィルタユニ
ット１５に入射させる。これは反射光１０の中の特定の
波長を選択するためのもので、ｇ線ステッパの場合は４
３６ｎｍ、ｉ線ステッパの場合は３６５ｎｍの波長のみ
を選択する。ここでは、モノクロメータを使用した。こ
のフィルタリングした光を電気信号化するためフォトマ
ル１６に入射させる。フォトマル１６からの出力をアン
プ回路１７に入力し増幅して飽和開始点時間測定用マイ
コン１８に送る。この飽和開始点時間測定用マイコン１
８は、アンプ回路１７の出力（光強度）を時間の関数に
し、図２（ｂ）のようにグラフ化する。この飽和開始点
時間測定用マイコン１８はこれらのグラフより飽和開始
点の時間Ｔ1 を測定算出するシステムである。
導かれた光を電気信号化し光強度を時間の関数にして飽
和した時の開始の時間Ｔ1 を算出するためのものであ
る。ここで、飽和開始点測定システム１４について詳し
く説明する。図２（ａ）に示すように、グラスファイバ
１２により導かれた反射光１０（図１）をフィルタユニ
ット１５に入射させる。これは反射光１０の中の特定の
波長を選択するためのもので、ｇ線ステッパの場合は４
３６ｎｍ、ｉ線ステッパの場合は３６５ｎｍの波長のみ
を選択する。ここでは、モノクロメータを使用した。こ
のフィルタリングした光を電気信号化するためフォトマ
ル１６に入射させる。フォトマル１６からの出力をアン
プ回路１７に入力し増幅して飽和開始点時間測定用マイ
コン１８に送る。この飽和開始点時間測定用マイコン１
８は、アンプ回路１７の出力（光強度）を時間の関数に
し、図２（ｂ）のようにグラフ化する。この飽和開始点
時間測定用マイコン１８はこれらのグラフより飽和開始
点の時間Ｔ1 を測定算出するシステムである。
【００１２】図３は本発明の露光時間制御方法の手段を
示すフローチャートで、図中(S11)〜(S17) は各ステッ
プを示す。ウエハの第１ショットは、ランプ照度測定(S
11)の後、インテグレータ９により積算され(S12) 、シ
ャッタ開時間が制御され(S13) 、設定されたエネルギー
で投影し露光処理する(S14) 。次に、飽和開始時間Ｔ1
を算出する(S15) 。第２ショット目は上記飽和開始時間
Ｔ1 に係数αを乗じた時間を露光時間と決定して(S16)
、露光処理する。すなわち、 決定露光時間＝α×Ｔ1 （ここでαは露光条件設定時の
係数である） 第３ショット目の露光処理は、第２ショット目で算出し
た飽和開始時間Ｔ1 に係数αを掛けた値を露光時間と決
定して(S17) 露光処理する。次ショット露光処理は、上
記での飽和開始時間Ｔ1 を前ショットの露光処理時に算
出し、係数αを掛けた値を露光時間と決定して露光処理
する(S17) 。以上が本実施例の露光処理方法である。
示すフローチャートで、図中(S11)〜(S17) は各ステッ
プを示す。ウエハの第１ショットは、ランプ照度測定(S
11)の後、インテグレータ９により積算され(S12) 、シ
ャッタ開時間が制御され(S13) 、設定されたエネルギー
で投影し露光処理する(S14) 。次に、飽和開始時間Ｔ1
を算出する(S15) 。第２ショット目は上記飽和開始時間
Ｔ1 に係数αを乗じた時間を露光時間と決定して(S16)
、露光処理する。すなわち、 決定露光時間＝α×Ｔ1 （ここでαは露光条件設定時の
係数である） 第３ショット目の露光処理は、第２ショット目で算出し
た飽和開始時間Ｔ1 に係数αを掛けた値を露光時間と決
定して(S17) 露光処理する。次ショット露光処理は、上
記での飽和開始時間Ｔ1 を前ショットの露光処理時に算
出し、係数αを掛けた値を露光時間と決定して露光処理
する(S17) 。以上が本実施例の露光処理方法である。
【００１３】次に、本実施例の作用，動作について説明
する。フォトレジスト（ここではポジレジスト使用の場
合について説明する）６は、感光波長の光を当てるとレ
ジスト中の感光基であるナフトキノンジアジトがケテン
に変化する際に、その透明度が変化する。その変化の様
子は図４からわかるように、ポジレジストの透明度は、
ある点のエネルギー（図４のＥA ，ＥB ）を越えると飽
和する性質がある。また、フォトレジスト膜厚を変化さ
せたＡ，Ｂの２種の膜厚で測定した場合、図４のように
飽和する開始のエネルギーに違いがあることがわかる。
ここで、実験によりＥA およびＥB はそのレジストのＥ
th（露光しきい値）に一致することがわかった。これよ
りＥA もしくはＥB を測定し条件出し時の係数、すなわ
ち、飽和開始点の時間から適正なパターン寸法を得るた
めに必要な係数αを乗じたα×ＥA またはα×ＥB を露
光エネルギーとして与えれば、下地ウエハ５の厚みおよ
びフォトレジスト６の膜厚の変化に対して常に適正な露
光処理が可能となる。これらを実現するため本実施例で
は、透明度の変化を投影像８からの反射光１０の強度の
変化をモニタすることによりとらえるものである。透明
度が上がるに従い反射光１０の強度も上り、図５のよう
なグラフが得られる。これより上記と同様に飽和開始点
の時間（ＴA ，ＴB ）を測定算出し、下記の式にて露光
時間を決定する。 決定露光時間＝α×Ｔ1 （αは条件出し時の係数、Ｔ1 は飽和開始点の時間、例
えば図５のＴA ，ＴB ）
する。フォトレジスト（ここではポジレジスト使用の場
合について説明する）６は、感光波長の光を当てるとレ
ジスト中の感光基であるナフトキノンジアジトがケテン
に変化する際に、その透明度が変化する。その変化の様
子は図４からわかるように、ポジレジストの透明度は、
ある点のエネルギー（図４のＥA ，ＥB ）を越えると飽
和する性質がある。また、フォトレジスト膜厚を変化さ
せたＡ，Ｂの２種の膜厚で測定した場合、図４のように
飽和する開始のエネルギーに違いがあることがわかる。
ここで、実験によりＥA およびＥB はそのレジストのＥ
th（露光しきい値）に一致することがわかった。これよ
りＥA もしくはＥB を測定し条件出し時の係数、すなわ
ち、飽和開始点の時間から適正なパターン寸法を得るた
めに必要な係数αを乗じたα×ＥA またはα×ＥB を露
光エネルギーとして与えれば、下地ウエハ５の厚みおよ
びフォトレジスト６の膜厚の変化に対して常に適正な露
光処理が可能となる。これらを実現するため本実施例で
は、透明度の変化を投影像８からの反射光１０の強度の
変化をモニタすることによりとらえるものである。透明
度が上がるに従い反射光１０の強度も上り、図５のよう
なグラフが得られる。これより上記と同様に飽和開始点
の時間（ＴA ，ＴB ）を測定算出し、下記の式にて露光
時間を決定する。 決定露光時間＝α×Ｔ1 （αは条件出し時の係数、Ｔ1 は飽和開始点の時間、例
えば図５のＴA ，ＴB ）
【００１４】以上のような方法で露光時間を決定する
が、本発明の方法は図３に示すように露光時間の決定は
前のショットの露光処理時のデータが採用される。な
お、露光時間の決定は、下地ウエハ５の厚みの変動に対
してもカバーできるようにショット毎に全て行われる。
が、本発明の方法は図３に示すように露光時間の決定は
前のショットの露光処理時のデータが採用される。な
お、露光時間の決定は、下地ウエハ５の厚みの変動に対
してもカバーできるようにショット毎に全て行われる。
【００１５】なお、上記実施例では、飽和開始点測定シ
ステム１４のフィルタにモノクロメータを使用したが、
専用フィルタでも良い。また、今回反射光強度モニタに
使用した波長はｇ線ステッパでは４３５ｎｍ，ｉ線ステ
ッパでは３６５ｎｍを採用したが、レジスト透明度をモ
ニタできる光であればこれに限定しない。また、上記実
施例では、前ショットについて露光時間の補正をした
が、最初にモニタショットを設け、そこで補正した露光
時間で処理しても良い。
ステム１４のフィルタにモノクロメータを使用したが、
専用フィルタでも良い。また、今回反射光強度モニタに
使用した波長はｇ線ステッパでは４３５ｎｍ，ｉ線ステ
ッパでは３６５ｎｍを採用したが、レジスト透明度をモ
ニタできる光であればこれに限定しない。また、上記実
施例では、前ショットについて露光時間の補正をした
が、最初にモニタショットを設け、そこで補正した露光
時間で処理しても良い。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レジスト膜厚や下地ウエハ厚の変化を露光時のレジスト
の透明度の変化から透明度の飽和開始時間を算出し、露
光ショット毎にシャッタ系にフィードバックし露光時間
を決定して露光する構成としたので、ウエハ間，ウエハ
面内でのレジストパターン寸法精度を高くすることがで
きる効果がある。
レジスト膜厚や下地ウエハ厚の変化を露光時のレジスト
の透明度の変化から透明度の飽和開始時間を算出し、露
光ショット毎にシャッタ系にフィードバックし露光時間
を決定して露光する構成としたので、ウエハ間，ウエハ
面内でのレジストパターン寸法精度を高くすることがで
きる効果がある。
【図１】本発明の一実施例による半導体製造装置を示す
構成図である。
構成図である。
【図２】本発明の飽和開始点測定システムの説明図であ
る。
る。
【図３】本発明の露光制御方法のブロックダイヤグラム
を示す図である。
を示す図である。
【図４】透明度とエネルギーの関係を示す図である。
【図５】反射光強度と時間との関係を示す図である。
【図６】従来例の半導体製造装置を示す断面図である。
【図７】従来例の露光時間制御方法のブロックダイヤグ
ラムを示す図である。
ラムを示す図である。
１ 照明光 ２ シャッタ ３ フォトマスク ４ レンズ ５ 下地ウエハ ６ フォトジレスト ７ ＸＹステージ ８ 投影像 ９ インテグレータ １０ 反射光 １１ レンズ １２ グラスファイバ １３ 支持台 １４ 飽和開始点測定システム
Claims (1)
- 【請求項１】 下地ウエハ上のフォトレジスト上にシャ
ッタ系を制御してマスクパターンを投影するための縮小
投影型の露光装置において、露光時の照射光の前記下地
ウエハからの反射光を受光する反射光受光手段と、この
反射光受光手段からの反射光によるフォトレジストの透
明度の変化から前記透明度の飽和開始時間を算出し、こ
れを前記シャッタ系にフィードバックして適正な露光時
間を決定する飽和開始点測定システムとを備えたことを
特徴とする露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3331831A JPH05166693A (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3331831A JPH05166693A (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05166693A true JPH05166693A (ja) | 1993-07-02 |
Family
ID=18248136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3331831A Pending JPH05166693A (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05166693A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014085649A (ja) * | 2012-10-26 | 2014-05-12 | Ulvac Japan Ltd | 露光装置 |
-
1991
- 1991-12-16 JP JP3331831A patent/JPH05166693A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014085649A (ja) * | 2012-10-26 | 2014-05-12 | Ulvac Japan Ltd | 露光装置 |
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