JPH07135146A - 投影露光装置及びそれを用いた素子の製造方法 - Google Patents

投影露光装置及びそれを用いた素子の製造方法

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JPH07135146A
JPH07135146A JP5158971A JP15897193A JPH07135146A JP H07135146 A JPH07135146 A JP H07135146A JP 5158971 A JP5158971 A JP 5158971A JP 15897193 A JP15897193 A JP 15897193A JP H07135146 A JPH07135146 A JP H07135146A
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JP
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light
exposure
illumination area
illumination
luminous flux
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JP5158971A
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Inventor
Koji Mikami
晃司 三上
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Canon Inc
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

Abstract

(57)【要約】 【目的】 走査型露光装置の光源としてエキシマレーザ
等の出力が不安定な光を使用したときに、露光基盤上に
均一な露光量を得る。 【構成】 第1物体面上のパターンを第2物体面上に投
影する投影光学系と、第1物体と第2物体とを前記投影
光学系に対し同期させて1次元移動させる移動手段とを
有し、第1物体面上のパターンを走査露光方式で第2物
体面に露光する投影露光装置において、前記走査露光の
方向に向かって順に第1の照明領域と第2の照明領域を
設け、第1の照明領域の光強度に比べ第2の照明領域の
光強度を小さくするように照明する照明手段と、第1の
照明領域内で第1物体に照射された光量を検出する検出
手段と、前記検出手段の出力に基づいて第2の照明領域
内で第1物体に照射する光量を制御する制御手段とを有
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は投影露光装置に関するもので、特
にICやLSI等の半導体デバイスや液晶パネル等の表
示デバイスを製造するために使用される投影露光装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】半導体技術は高集積化、微細化の一途を
たどりますますその領域を広げつつある。
【0003】このような半導体露光装置において、マス
クまたはレチクルの回路パターンをウエハー上に転写、
焼き付ける場合には、ウエハー上に焼き付けられる回路
パターンの解像線幅は露光光の波長に比例するため、近
年では遠紫外領域の短い波長の光源が用いられている。
【0004】この種の遠紫外光源としては重水素ランプ
や水銀ランプが知られている。これらの光源からの光は
直流または交流点灯した場合でも原則的には連続光であ
り、単位時間あたりの出力も一定に制御することは容易
である。
【0005】より高出力の光源としてエキシマレーザが
ある。しかしながらエキシマレーザからの光はパルス光
で、パルスごとの出力が不安定であるため、特に一定出
力・連続光を前提とした露光量制御を行う走査型露光装
置の光源としては、重水素ランプ、水銀ランプに比べ
エキシマレーザを用いることは困難であった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
走査型露光装置の光源としてエキシマレーザ等の出力が
不安定な光を使用したときに、露光基盤上全体に均一な
露光量を得ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の投影露光装置
は、第1物体面上のパターンを第2物体面上に投影する
投影光学系と、第1物体と第2物体とを前記投影光学系
に対し同期させて1次元移動させる移動手段とを有し、
第1物体面上のパターンを走査露光方式で第2物体面に
露光する投影露光装置において、前記走査露光の方向に
向かって順に第1の照明領域と第2の照明領域を設け、
第1の照明領域の光強度に比べ第2の照明領域の光強度
を小さくするように照明する照明手段と、第1の照明領
域内で第1物体に照射された光量を検出する検出手段
と、前記検出手段の出力に基づいて第2の照明領域内で
第1物体に照射する光量を制御する制御手段とを有する
ことを特徴としている。
【0008】特に、前記照明手段が、光源からの光束を
振幅分割し所望の分割比で第1の照明領域と第2の照明
領域に光束を振り分ける光束分割手段を有することを特
徴とている。
【0009】また、第1の照明領域が前記投影光学系の
光軸と交差することを特徴としている。
【0010】また、前記制御手段が、第2の照明領域を
前記走査方向に拡大・縮小させる照明領域規定手段を有
することを特徴としている。
【0011】また、前記照明手段の照明光がパルス光で
あることを特徴としている。
【0012】また、前記照明領域規定手段が前記パルス
光と同期することを特徴としている。
【0013】
【実施例】図1は、本発明の第1の実施例を示してい
る。
【0014】1は、パルス発振している発光源で、3
は、オプティカルインテグレータ、2のレンズによっ
て、1の発光源と3のオプティカルインテグレータの入
射面3aは、像と瞳の関係になっている5は、レーザ照
射範囲を制限するためのマスキングブレードで、単軸方
向に移動可能とする。6は、マスキングブレードの像を
7被露光面上に結んでいる。8 は投影レンズで、7の
像を露光面9上に縮小投影している。10ハーフミラー
は光束の一部を反射し、9被露光面と共役な位置に配置
された31光強度検出器に導光している。
【0015】レチクル21は、被照射面7上に配置さ
れ、光軸に垂直な方向に、XY移動ができる機構を有し
ている。22は、上面が、露光面9に一致するように配
置されたウエハーで、光軸に垂直な方向にxy移動可能で
ある。
【0016】マスキングブレード5を射出した光束は、
レンズ6により被露光面21に像を結ぶ。被露光面上で
マスキングブレードの形状を映し出し、長方形をなして
いる。この光束を主光束する。この長方形の短辺方向
に、レチクル21が移動しながら、光源1のパルス発振
にしたがって、順次露光していく様子を図2に示す。
【0017】また図1に戻って、ハーフミラー16を透
過した光束は、レンズ11により被露光面7と共役な1
5マスキングブレードに像を結ぶ。この時、ハーフミラ
ー16を透過した光束がハーフミラー16を反射した光
束に対して、たとえば40 %(p = 0.4 )程度になるよ
うにすると、被露光面上のスキャン方向の照度分布は図
3のようになる。ハーフミラー16を透過してきた光束
を、補助光束とし、光強度を32で検出する。12はN
Dフィルターでハーフミラーが製造誤差等により所望の
分割比が得られない時の光量調整用のものである。
【0018】図2に戻って、ウエハ22は、レチクルの
移動方向と逆に移動し、ウエハの移動速度はレチクルの
移動速度のM8 倍(投影レンズ8の倍率をM8 とし
た。)になっている。被露光面では、パルスの周期T、
スキャンのスピードをVとすると、 △X = V × T で表され、△X ずつズレながら、露光が積算されてい
く。
【0019】パルスの周期Tとすると、マスキングブレ
ードによって制限された主光束の露光距離L、補助光束
の露光距離L’と△X の間に、 L = n × △X (n は整数) = n × V × T L' = m × V × T (m は整数) という関係がなり立っている。
【0020】被露光物を照度の高い方から走査しなが
ら、パルスを打ち、積算露光をしていく。このとき、パ
ルスごとの照度のばらつきが10% 程度だけ含まれている
ので、パルスごとの照度を光強度検出器31で測定してお
く。あるh パルス目での1パルスあたりの主光束の露光
量をI(h)とすると、レチクルのパターン面が、主光束に
より露光されだしてから、終了するまでの積算露光量Si
は、
【0021】
【外1】 で表されるが、積算露光量のばらつきも、最大10% 程度
乗ってしまっている(図4)。
【0022】ここで、補正用の補助光束の領域にレチク
ルが走査されていく。ここでもパルスごとに強度のばら
つきがあるが、光強度が主光束のp 倍(0<p<1) とする
と、ばらつきは主光束の露光量の約(p/10)倍となる。補
助光束の照射範囲をレチクルが移動し終わるのに、mパ
ルス分かかるとすると、補助光束での露光量は、最大で
光され出してから、終了するまでの積算露光量Siは、
【0023】
【外2】 となるが、最小値は0 であり、マスキングブレード15
を1パルスごとに動かして、光束を遮る範囲を変えるこ
とにより、主光束の積算露光で出たばらつきを補正して
いる。
【0024】主光束の積算露光で出る露光量のばらつき
は、 △S = ±(0.1 × n ×Iave ) (Iave :主光束の平均パルス光量) なので、補助光束での調整で使うパルス数は、 m ≧ 2 × |△S| / (p ×Iave ) = 0.2 × n / p である。
【0025】たとえば、n = 100 のとき、補正する露光
量は、±10Iave 程度になる。ここでは、m = 50 と
して、マスキングブレードの標準位置を補助光束の中心
にとっている。主光束での積算露光量が、平均値Save
= n ×Iave の時に、露光補正するブレードは標準位置
にある。
【0026】一方、主光束での露光が、常に平均値より
10% 多かったとき、 Si[max] = 1.1× n ×Iave =Save + 25 × p となり、25パルス分、補助光束を少なく当てて補正す
る。これは補助光束をすべてブレードで遮光することを
意味する。主光束での積算露光量が少ない場合も、同様
にして、補助光束のパルスを多く当てて補正する。
【0027】マスキングブレードは、1 パルス分のレチ
クルの移動距離△X に相当する間隔で開け閉め出きるよ
うに、レンズ8 の倍率をM8とすると、△X / M8 ピッチ
でブレードを移動する。
【0028】レチクル上で、隣接している箇所では、主
光束の露光量は、
【0029】
【外3】 と表せるので、主光束での隣接箇所の積算露光量の差は | Si+1 - Si | = | I(i+n+1) - I(i)| ≦ 2 × Iave / 10 となる。
【0030】これに対して、補助光束での1パルスの平
均露光量は、 p ×Iave なので、 p ≧ 0.2 ならば、隣接箇所の露光量の補正は、多くとも補助光束
の1パルス分である。これを、ブレードの開閉によって
制御すると、1パルスごとに(△X / M8)幅だけ開閉す
ることに相当する(図4)。従って、ブレード1枚の開
閉によって、主光束の積算露光量の補正を行うことが出
来る。
【0031】補助光束の照射位置は、収差のとれている
光軸近傍でも良いが、補助光束の露光量は、主光束の露
光の10% 以下なので、少し収差の大きい軸外に配置して
も、積算露光されたパターンの解像度には影響が少な
い。したがって、露光のスループットを考えると、主光
束を光軸付近に配置し、補助光束はその外側に配置する
ことが有効である。
【0032】この例では、主光束の被露光面上のスキャ
ン方向の照度分布を均一化させていたが、これが任意の
形状をしていてもかまわない。このとき、光強度検出器
31は、スキャン方向に複数個対称な位置にならべて、
1パルスごとにそれぞれの強度を検出し、測定値を補間
する事により、スキャン方向の照度分布の任意の場所で
の照度を予測することができる。1パルスごとのスキャ
ンスピードの情報と合わせて、被露光物の任意の場所で
の積算露光量がわかるので、この主光束での積算露光の
ムラを±Iave 以内に抑えられていれば、補助光学系の
2枚のブレードを用いて補正することが可能である。
【0033】なお、投影レンズ9はステッパーのように
屈折系でも,あるいは反射系または反射屈折光学系でも
良い。以上の実施例ではパルス光の照明光を対象とした
が出力が時間的に不安定な連続光にも適応可能である。
【0034】次に上記説明した投影露光装置を利用した
半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。図5は
半導体デバイス(ICやLSIなどの半導体チップ、あ
るいは液晶パネルやCCDなど)の製造のフローを示
す。ステツプ1(回路設計)では半導体デバイスの回路
設計を行う。ステツプ2(マスク製作)では設計した回
路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステツ
プ3(ウエハ−製造)ではシリコンなどの材料を用いて
ウエハーを製造する。ステツプ4(ウエハープロセス)
は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハーを用
いて、リソグラフイ−技術によってウエハー上に実際の
回路を形成する。次のステツプ5(組み立て)は後工程
と呼ばれ、ステツプ4によって作製されたウエハ−を用
いて半導体チップ化する工程であり。アッセンブリ工程
(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程
(チップ封入)などの工程を含む。ステツプ6(検査)
ではステツプ5で作製された半導体デバイスの動作確認
テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程
を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステツプ
7)される。
【0035】図6は上記ウエハープロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステツプ11(酸化)ではウエハーの表面を
酸化させる。ステツプ12(CVD)ではウエハー表面
に絶縁膜を形成する。ステツプ13(電極形成)ではウ
エハー上に電極を蒸着によって形成する。ステツプ14
(イオン打ち込み)ではウエハーにイオンを打ち込む。
ステツプ15(レジスト処理)ではウエハーに感光剤を
塗布する。ステツプ16(露光)では上記説明した投影
露光装置によってマスクの回路パターンをウエハーに焼
付け露光する。ステツプ17(現像)では露光したウエ
ハーを現像する。ステツプ18(エッチング)では現像
したレジスト像以外の部分を削り取る。ステツプ19
(レジスト剥離)ではエッチングが済んで不要となった
レジストを取り除く。これらのステツプを繰り返し行う
ことによってウエハー上に多重に回路パターンが形成さ
れる。
【0036】本実施例の製造方法を用いれば、従来製造
が難しかった高集積度の半導体デバイスが製造すること
ができる。
【0037】
【発明の効果】以上の説明したように、露光装置の照明
光源として出力の不安定な光源を用いても、露光基盤上
全体に均一な露光量を得ることができる投影露光装置及
びそれを用いた素子の製造方法を達成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の光学系を示す図
【図2】照明光を制限する装置と,それを主光束、補助
光束に分割するNDフィルターと、被露光面での露光を
示す概略図
【図3】被露光面上のスキャン方向の照度分布を示した
【図4】積算光量とブレード位置の図
【図5】デバイス製造フローの図
【図6】ウエハプロセスの図
【符号の説明】
1 光源 2 レンズ 3 オプティカルインテグレータ 4 レンズ 5 マスキングブレード 6 レンズ 7 被露光面 8 投影レンズ 9 露光面 10 ハーフミラー 11 レンズ 12 NDフィルター 13 レンズ 15 マスキングブレード 17、18、19 反射ミラー 21 レチクル 22 ウエハー 31 光強度検出器 32 光強度検出器

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1物体面上のパターンを第2物体面上
    に投影する投影光学系と、第1物体と第2物体とを前記
    投影光学系に対し同期させて1次元移動させる移動手段
    とを有し、第1物体面上のパターンを走査露光方式で第
    2物体面に露光する投影露光装置において、 前記走査露光の方向に向かって順に第1の照明領域と第
    2の照明領域を設け、第1の照明領域の光強度に比べ第
    2の照明領域の光強度を小さくするように照明する照明
    手段と;第1の照明領域内で第1物体に照射された光量
    を検出する検出手段と;前記検出手段の出力に基づいて
    第2の照明領域内で第1物体に照射する光量を制御する
    制御手段;とを有することを特徴とする投影露光装置。
  2. 【請求項2】 前記照明手段が、光源からの光束を振幅
    分割し所望の分割比で第1の照明領域と第2の照明領域
    に光束を振り分ける光束分割手段を有することを特徴と
    する請求項1の投影露光装置。
  3. 【請求項3】 第1の照明領域が前記投影光学系の光軸
    と交差することを特徴とする請求項1、2の投影露光装
    置。
  4. 【請求項4】 前記制御手段が、第2の照明領域を前記
    走査方向に拡大・縮小させる照明領域規定手段を有する
    ことを特徴とする請求項1、2、3の投影露光装置。
  5. 【請求項5】 前記照明手段の照明光がパルス光である
    ことを特徴とする請求項1、2、3、4の投影露光装
    置。
  6. 【請求項6】 前記照明領域規定手段が前記パルス光と
    同期することを特徴とする請求項4の投影露光装置。
  7. 【請求項7】 請求項1及び請求項6に至る投影露光装
    置を用いることを特徴とする素子の製造方法。
JP5158971A 1993-06-29 1993-06-29 投影露光装置及びそれを用いた素子の製造方法 Withdrawn JPH07135146A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6542223B1 (en) 1999-07-29 2003-04-01 Yoichi Okazaki Scanning type exposure uniformizing system and method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6542223B1 (en) 1999-07-29 2003-04-01 Yoichi Okazaki Scanning type exposure uniformizing system and method

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Effective date: 20000905