JPH0766122A

JPH0766122A - 投影露光装置および投影露光方法

Info

Publication number: JPH0766122A
Application number: JP5235914A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Horiuchi; 敏行堀内
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1993-08-30
Filing date: 1993-08-30
Publication date: 1995-03-10

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】被露光基板上の照度むらを試行錯誤的にでは
なく定式的に、個人差無く確実に低減することができ、
露光強度の場所に対する均一性を向上させる。【構成】第２照明光学系１４と原図基板１５との間に
透過形液晶マトリックス板１を配置する。また、被露光
基板１８上の照度むらに対応して、前記透過形液晶マト
リックス板１の各液晶セルの「明」と「暗」を決めるた
めの演算を実行し、指令を付与するための液晶明暗制御
系２を配設する。透過形液晶マトリックス板１の各液晶
セルは、「明」と「暗」いずれか２つの状態しか取り得
ないが、原図基板１５の各点は、それぞれ前記透過形液
晶マトリックス板１の多くの液晶セルを透過してくる光
によって重畳照明され、逆に、透過形液晶マトリックス
板１の「暗」液晶セルは原図基板１５上の広い領域に連
続的に影を投げ掛ける。したがって、各液晶セルの
「明」と「暗」を適切に設定すれば、１８上の照度むら
に対応して任意に照度分布を改善できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路等の微
細パタンを形成するため、原図基板上のパタンを、投影
光学系を介して被透過性基板上に付した感光性材料に投
影露光して、潜像を転写形成する投影露光装置および投
影露光方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】原図基板上の半導体集積回路等の微細パ
タンを被露光基板上に転写するため、投影露光装置が用
いられる。

【０００３】図３はこのような投影露光装置の代表的従
来例を示す概略構成図である。これを同図に基づいて概
略説明すると、１１は水銀ランプやエキシマレーザ等の
１次光源で、この１次光源１１から出射した光束は第１
照明光学系１２によって集光、整形された後蠅の目レン
ズ１３に入る。水銀ランプを１次光源１１とする場合の
第１照明光学系１２としては、楕円ミラー等の曲面ミラ
ーの内側に水銀ランプの輝点を置いてこの水銀ランプか
ら射出される光を集める光学系と、光束の大きさが縄の
目レンズ１３に合うように集光するレンズ系とを組み合
わせたものが一般的である。また、横長の光束が得られ
るエキシマレーザを１次光源１１とする場合の第１照明
光学系１２としては、エキシマレーザ光の光束を縦方向
に拡大するレンズ系と、光束の大きさを縄の目レンズ１
３に合うようにする別のレンズ系とを組み合わせたもの
が一般的である。いずれの場合も光束を折り曲げるため
のミラーやプリズム、単波長化を図るためのフィルタ、
シャッタ等も含まれる場合が多い。

【０００４】縄の目レンズ１３から出た光は、第２照明
光学系１４により、集光したり、光束を整形したりし
て、原図基板１５を照明する。縄の目レンズ１３を構成
する各小口径レンズからの射出光の各々が、原図基板１
５の露光フィールドの全域を覆って照明するようになっ
ており、光を重畳させることにより、照明の均一性を高
める仕組みとなっている。縄の目レンズ１３の射出口は
原図基板１５を照明する見掛け上の光源となるため、２
次光源と呼んでおり、射出口の形状、寸法を決定する２
次光源形状決定絞り１６が置かれている。

【０００５】原図基板１５は、光透過性の基板上にクロ
ム等の遮光体、ハーフトーン遮光体、位相シフタまたは
それらの任意の組合わせからなるパタンを有している。
原図基板１５を照明してこの原図基板１５を透過する光
により、投影光学系１７を介して、前記原図基板１５上
のパタンの像が被露光基板１８の表面位置に形成され
る。原図基板１５の直前直後、または、原図基板１５の
パタン面と共役な位置付近に、原図基板１５上の露光範
囲を限定するためのブラインド１９を有する装置が多
い。また、投影光学系１７内には、この投影光学系１７
の開口数を決定する開口絞り２０が設けられている。

【０００６】被露光基板１８上にレジスト等の感光性材
料を付しておけば、前記ブラインド１９によって遮光さ
れない部分の原図基板１５が露光され、原図基板１５上
の遮光体またはハーフトーン遮光体あるいは位相シフタ
からなるパタンに対応して前記感光性材料が感光し、現
像処理によって、感光性材料のパタンが形成される。

【０００７】投影光学系１７により原図基板１５上のパ
タンを縮小して転写する場合等、被露光基板１８の全面
に一度にパタンを形成することができない場合もあるの
で、被露光基板１８を置く被露光基板載置ステージ２１
が、基台２２上の左右動ステージ２３、前後動ステージ
２４により、平面内でステップアンドレピートされる機
能を有していることが多い。また、原図基板１５と被露
光基板１８との平面内角度を合わせるための、光軸まわ
りの回転機構２５や被露光基板１８の光軸方向の位置と
光軸に対する傾斜角を調整する、上下位置、傾斜角調整
機構２６が設けられている。被露光基板載置ステージ２
１を動かすこれらの機構の構成順序は任意であり、図３
は一例である。原図基板１５と被露光基板１８との位置
関係は相対的なものであるから、原図基板１５側にステ
ージ機能の一部または全部が設けられている場合もあ
る。なお、図３において、２７，２８，２９，３０，３
１，３２は、それぞれ露光光束を示す。

【０００８】このような投影露光装置のパタン転写特
性、すなわち、解像性、焦点深度、転写線幅、パタン断
面形状等は、２次光源の形状、寸法や投影レンズの開口
数に大きく依存する。このため、投影露光転写するパタ
ンの種類やパタン寸法等に応じて、２次光源の形状、寸
法や投影レンズの開口数を変更できるようにした装置が
出現している。また、高解像性の追求や焦点深度改善を
目的として、開口絞り付近に適当な透過率分布や位相変
化分布を持たせた瞳フィルタを挿入、交換する装置も考
案されている。

【０００９】ところで、原図基板１５のパタン寸法に対
し、被露光基板１８上に転写されるパタンの寸法は、概
ね露光量に依存して決まる。したがって、被露光基板１
８上の、一度に投影露光するフィールド内の露光光線の
照度はなるべく均一にする必要がある。２次光源の形状
を円形とする従来の典型的な投影露光装置においては、
被露光基板１８上の一度に投影露光するフィールド内の
照度むらは、通常、±１％程度に抑えられている。

【００１０】被露光基板載置ステージ２１上に照度計３
３が設置され、左右動ステージ２３、前後動ステージ２
４により、露光フィールド内の各点に移動して各点の照
度を測定し、その結果をディスプレイ３４、プリンタ３
５、プロッタ３６等に出力して照度むらをチェック、管
理できるようにした装置が多い。照度測定制御系３７
は、左右動ステージ２３、前後動ステージ２４をステッ
プアンドレピートさせる指令制御（矢印３８、３９）と
照度計３３からの照度測定信号の取込みを指令制御する
（矢印４０）。また、前記ディスプレイ３４、プリンタ
３５、プロッタ３６等への出力を指令制御する（矢印４
１，４２，４３）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、２次光源を
コヒーレンシィファクタσ＝０．４以下に相当する小寸
法としたり、円環状、４点状等、図４（ａ）〜（ｇ）に
例を示すような原図基板１５を斜入射照明するための各
種光源形状としたり、投影光学系の開口絞り付近に瞳フ
ィルタを設けたりする場合には、被露光基板１８の露光
照度の均一性が低下するのが通例である。図４では、斜
線を施した部分が発光点である。（ｅ）は連続した光強
度分布を有する例である。

【００１２】縄の目レンズ１３の射出口に図４に例を示
すような２次光源形状を決定するための絞りを置く場
合、通常露光時に使う縄の目レンズ１３のうちの一部分
のみが使われるため、縄の目レンズ１３の全要素レンズ
からの光が原図基板１５上で重畳される場合より、平均
化効果が減じて不均一性が増す。また、第１照明光学系
１２や第２照明光学系１４をも２次光源の形状、寸法の
変更に合わせてこの２次光源の形状、寸法に適するよう
に変更し、照度むらを低減させる方策も考えられるが、
その場合には、第１照明光学系１２や第２照明光学系１
４として交換用のものを用意しておくことが必要にな
り、装置コストが増すほか照明条件変更の容易さに難点
を生ずる。また、コストや装置内での占有容積の観点か
ら、交換用の第１照明光学系１２や第２照明光学系１４
をあまり数多く用意しておくことはできないので、任意
の照明条件に対して照度むらを低減することは不可能で
ある。

【００１３】また、投影光学系１７の開口絞り２０の大
きさを変えた場合にも、この投影光学系１７の周辺部を
通る光線が増減するため、被露光基板１８の露光照度分
布は変化する。斜入射照明を行う場合に開口絞り２０付
近に瞳フィルタを挿入する場合も、瞳フィルタ膜の有無
や相違にしたがって、被露光基板１８の露光照度分布は
変化する。

【００１４】さらに、原図基板１５の一部を遮光するた
めのブラインド１９により露光領域を制限する場合も、
ブラインド１９をかけただけでは、被露光基板１８上の
照度分布自体は不変であるが、ブラインド１９で囲まれ
た範囲内で最小の照度むらが得られるように、照度分布
を最適化した方がよい場合が多い。

【００１５】以上のように、従来の投影露光装置および
この投影露光装置を用いて微細パタンを形成する投影露
光方法においては、２次光源の形状、寸法や投影光学系
１７の開口絞り２０の大きさ変更、瞳フィルタの交換に
より、被露光基板１８の露光照度むらが増加または変化
する問題があり、照度むらの修正、低減が必要であっ
た。また、原図基板１５の露光範囲を限定するブライン
ド１９の位置を変える時にも、照度むらを修正する必要
があった。

【００１６】これに対し、被露光基板１８の露光照度分
布を調整する装置、方法としては、１次光源１１の発光
点の位置を左右、前後、上下に変えたり、１次光源１１
を回転して方位角、傾角、仰角を変えたりする装置、方
法が一般的であった。

【００１７】しかし、１次光源１１の発光強度の場所分
布や射出方向分布が存在することを前提にして、試行錯
誤的に被露光基板１８の露光照度むらの低減を図る、上
記のような装置、方法では、照度むらが低減できる保証
がなかった。また、仮にある時点より照度むらが減って
も、それが最良の照度分布であるかどうかは分からなか
った。そして、照度むらの低減に多大の時間がかかる割
に改善量は僅かであった。

【００１８】さらに、１次光源１１が水銀ランプの場合
は、ランプ電極の消耗やランプの交換、１次光源１１が
エキシマレーザの場合には、エタロン、ミラー等の光学
部品の交換や調整によって、構成要素が同じでも経済的
に１次光源１１の発光強度の場所分布や射出方向分布が
変化する。このため、２次光源の形状、寸法や投影光学
系１７の開口絞り２０の大きさの変更、瞳フィルタの交
換、あるいはブラインド１９による露光領域制限の変更
等の被露光基板１８の露光照度分布変化要因が仮に無く
ても、所定の時間間隔または所定の機会毎に１次光源１
１の発光点の位置、方向調整による、面倒な照度むら調
整と低減を試みる必要があった。

【００１９】また、１次光源１１の発光点の位置や方向
を調整する前記の従来の装置、方法では、照度むら調整
と低減が個人的な熟練度や技能に依存し、個人差が大き
い欠点もあった。

【００２０】したがって、本発明は上記したような従来
の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、被露光基板上の照度むらを試行錯誤的にではなく
定式的に、個人差無く確実に低減することができ、露光
強度の場所に対する均一性を向上させるようにした投影
露光装置および投影露光方法を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明に係る投影露光装置は、透過性基板上に
遮光体、ハーフトーン遮光体、位相シフタまたはそれら
の任意の組合わせにより形成したパタンを有する原図基
板を用い、投影光学系を介して被露光基板上に前記原図
基板上のパタンの光像を形成し、前記被露光基板上に付
した感光性材料を露光する投影露光装置において、２次
光源と前記原図基板との間に透過形液晶マトリックス板
を配置すると共に、この透過形液晶マトリックス板を構
成する各液晶セルの「明」，「暗」を被露光基板上の照
度むらに対応して決定する液晶明暗制御系を配設したも
のである。第２の発明は、第１の発明に係る投影露光装
置において、透過形液晶マトリックス板を露光光軸に垂
直な面内で回転できるようにしたものである。第３の発
明に係る投影露光方法は、原図基板を置かないか、透過
率一定の原図基板を置いた状態で、光源と原図基板位置
との間に配置した透過形液晶マトリックス板を構成する
すべての液晶セルを「明」の状態にして、被露光基板位
置における照度分布を測定する工程と、この照度分布の
測定結果に基づいて、照度分布を修正するために前記透
過形液晶マトリックス板の各液晶セルがとるべき
「明」，「暗」の状態を決定する工程と、前記決定結果
に基づいて前記各液晶セルの「明」または「暗」の状態
を設定して前記照度むらを改善する工程と、透過性基板
上に遮光体、ハーフトーン遮光体、位相シフタまたはそ
れらの任意の組合わせにより形成したパタンを有する原
図基板上のパタンの光像を、投影光学系を介して被露光
基板上に形成し、前記被露光基板上に付した感光性材料
を露光する工程と、を含むものである。第４の発明に係
る投影露光方法は、第３の発明に係る投影露光方法にお
いて、被露光基板の露光を行う際、透過形液晶マトリッ
クス板を露光光軸に対する任意の回転角に設定して露光
を行う工程と、透過形液晶マトリックス板を露光光軸に
対する別の少なくとも１つの回転角に設定し直して露光
を追加する工程と、を含むものである。

【００２２】

【作用】透過形液晶マトリックス板の各液晶セルは、
「明」と「暗」いずれか２つの状態しか取り得ないが、
原図基板の各点は、それぞれ前記透過形液晶マトリック
ス板の多くの液晶セルを透過してくる光によって重畳照
明され、逆に、透過形液晶マトリックス板の「暗」液晶
セルは原図基板上の広い領域に連続的に影を投げ掛け
る。したがって、透過形液晶マトリックス板の各液晶セ
ルの「明」と「暗」を適切に設定すれば、被露光基板上
の照度むらに対応して任意に照度分布を改善補修するこ
とができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明に係る投影露光装置の一
実施例を示す概略構成図である。なお、図中図３に示し
た構成部材と同一のものに対しては同一符号をもって示
し、その説明を省略する。図３に示した従来の投影露光
装置との最大の相違は、第２照明光学系１４と原図基板
１５との間に透過形液晶マトリックス板１を配置した点
である。また、本発明装置においては被露光基板１８上
の照度むらに対応して、前記透過形液晶マトリックス板
１の各液晶セルの「明」と「暗」を決めるための演算を
実行し、指令を付与するための液晶明暗制御系２を有し
ている。

【００２４】次に、本実施例の投影露光装置を用いて行
う照度むらの修正について説明する。まず、透過形液晶
マトリックス板１のすべての液晶セルを「明」にし、原
図基板１５を置かないか、透過率一定の原図基板１５を
置いた状態にして、被露光基板１８上の照度分布を測定
する。そして、矢印３に示すように、前記の照度測定結
果を照度測定制御系３７より液晶明暗制御系２に転送す
る。

【００２５】液晶明暗制御系２では、照度測定結果か
ら、使用しようとする露光フィールド内で照度最低の場
所を認知し、この露光フィールド内の最低照度を１とす
る時の他の場所の照度比率Ａiを求める。ここで、ｉは
場所に付けた番号を表す添字である。ｉは照度分布の測
定場所と１対１に対応してもよく、照度分布の測定場所
の一部でもよく、逆に照度分布の測定場所以外の点を含
んでもよい。照度分布測定場所以外の点を含める場合に
は、照度分布の測定場所における照度測定値から補間、
内挿、外挿によって照度を定める。

【００２６】透過形液晶マトリックス板１上の各液晶セ
ルに番号をつけ、ｊ番目の液晶セルの透過率をＴjと
し、ｊ番目の液晶セルを透過した光が被露光基板１８上
の場所ｉに到達する割合をＫijとすると、被露光基板１
８上の場所iの照度Ｌi は次式で表せる。Ｌi＝Ｋi1Ｔ1 ＋Ｋi2Ｔ2 ＋・・・・＝ΣＫijＴj ・・・（１）Ｋijは２次光源１３の形状、寸法、強度分布及び透過形
液晶マトリックス板１を置く位置等により変わる。ｊ番
目の液晶セルを完全透過、その他の全液晶セルを完全遮
光として、ｊ番目の液晶セルを透過した光が被露光基板
１８上にどのような光強度分布で投影されるかを求め、
場所ｉにおける光強度を求めることによってＫijを決定
する。液晶セルの数をＮ、場所の数をＭとすれば、係数
行列（Ｋij）は各場所ｉに対して定義され、各係数行列
（Ｋij）はＭ×Ｎの行列となるが、ｊ番目の液晶セルを
透過した光が照明する範囲は限られているので、係数行
列（Ｋij）の要素の多くは０となる。

【００２７】原図基板１５のパタン面は被露光基板１８
の表面に結像する関係にあるので投影光学系を通過する
ことにより生ずる照度むらを無視すれば、近似的には原
図基板１５の照度分布がそのまま被露光基板１８の照度
分布となる。したがって、近似的には、ｊ番目の液晶セ
ルを完全透過、その他の全液晶セルを完全遮光として、
その液晶セルを透過した光が原図基板１５のパタン面に
作る「明」部の光強度を求め、場所ｉにおける光強度を
求めることによってＫijを決定してもよい。

【００２８】さらに簡単な近似として、前記の完全透過
液晶セルが原図基板１５上に作る光強度分布を、この液
晶セルを通る照明光の中心線が原図基板１５を通過する
点のまわりの所定の範囲のみ一様な強度で「明」、その
外側は光がこない光強度分布であるとすれば、Ｋijは一
定値Ｋとなる。

【００２９】被露光基板１８上の照度を均一とするに
は、すべての場所ｉについて、次式Ａi・Ｌi＝一定・・・（２）となればよい。

【００３０】透過形液晶マトリックス板１の各液晶セル
の透過率Ｔjは、通常「明」と「暗」に相当する２値の
みをとる。Ｔj を適宜「明」または「暗」に相当する値
に設定して上記（１）式でＬiを計算し、照度分布の測
定より求めたＡiとともに式（２）に代入し、全ての場
所ｉについてのＡi・Ｌiの値が一定になる条件を見つけ
る。

【００３１】すべての場所ｉについて、Ａi・Ｌi の値
が一定になるＴjの条件、すなわち、各液晶セルの理想
的な「明」と「暗」の条件が存在しない場合や、数学的
に厳密にＴj の条件を求めにくい場合には、Ａi・Ｌiの
値のばらつきが所定の値、たとえば±１〜０．５％以下
になるような液晶セルの「明」，「暗」条件を求めた時
点で計算を終了してもよい。

【００３２】かかる演算を行うため、液晶明暗制御系２
には、高速演算機能を備えておく。液晶明暗制御系２は
演算終了後、自動的または投影露光装置操作者からの指
令操作により透過形液晶マトリックス板１の各液晶セル
に矢印４で示す「明」，「暗」の設定指令を発する。場
所ｉの照度比率Ａi を、上記の例では最低照度の場所を
基準に計算したが、任意の場所を基準にして求めてもよ
い。

【００３３】簡単化するための近似をして、Ｋijを一定
とした場合のより具体的な例を示す。液晶セルが「明」
の時の透過率をＴclear≡Ｔc、「暗」の時の透過率をＴ
dark≡Ｔdとする。場所i を照明する液晶セルがｎ個あ
るとし、内ｍ個を「暗」にすれば、照度は、｛（ｎ−ｍ）Ｔc ＋ｍＴd ｝／ｎＴc 倍になる。

【００３４】したがって、場所ｉにおいて、最低照度を
１とする時、照度比率がＡi になっているとすれば、次
式Ａi・｛（ｎ−ｍ）Ｔc ＋ｍＴd ｝／ｎＴc ＝１・・・（３）になるようにｍを決めれば、場所ｉの照度を最低照度に
合わせることができる。上記（３）式の右辺を１より小
さい一定値とし、最低照度の点を含めて全部の場所の照
度を調整するようにｍを決めてもよい。

【００３５】場所ｉへの照明光が通過するｎ個の液晶セ
ルの内、どの液晶セルｍ個を「暗」にするかは、平均的
にサンプリングして決めればよい。場所ｉを照明する液
晶セルと場所ｉに隣接する場所ｉ’を照明する液晶セル
の中には共通に両方の場所を照明する液晶セルが存在す
る。したがって、適当に平均的にサンプリングして
「暗」にする液晶セルを決めると、場所ｉにおける照度
から「暗」にする判断がなされた液晶セルが、場所ｉ’
における照度から「明」にする判断がなされたり、その
逆の場合が生ずることが稀にある。そのような場合に
は、場所ｉと場所ｉ’間の照度分布が滑らかに変化する
ように、「暗」にする液晶セルの配置を修正する。しか
し、ルールを決めておき、たとえば、ｉ＜ｉ’のとき
は、ｉにおける判断によって、「明」，「暗」を決める
という風に、場所ｉまたは場所ｉ’どちらか片方での判
断によって「明」または「暗」に決めても、多数の液晶
セルの中の特定少数の液晶セルの「明」，「暗」なので
ほとんど問題とならないことが多い。

【００３６】なお、以上の説明では、説明を簡単にする
ために、ｉ，ｊとして１次元的な番号を付与したが、場
所に対応させて２次元マトリックス状の座標番号を付与
してもよいことは明かである。

【００３７】次に、照度むらを修正する別のアルゴリズ
ムについて説明する。被露光基板１８上における、照度
最低の場所に対する場所ｉの位置の照度比Ａiをまず求
める所までは上記の方法と同様である。透過形液晶マト
リックス板１の各液晶セルに番号ｓを付け、全液晶セル
を「明」にした状態で、任意の番号ｓの液晶セルを
「暗」にした時、被露光基板１８上各部の照度がどのよ
うに低下するかを予め調べておく。たとえば、被露光基
板１８上の位置座標を間欠的に適当な間隔で（ｘt ，ｙ
u）と指定し、前記番号ｓの液晶セルを「暗」にした
時、位置座標（ｘt ，ｙu ）の点の照度が、番号ｓの液
晶セルが「明」の時の何倍になるかを、倍率マトリック
スＤ（ｓ，ｔ，ｕ）に格納しておく。液晶セルに付ける
番号ｓは非常に大きな番号まで付くが、番号ｓの液晶セ
ルを「暗」にした時影響が及ぶ被露光基板１８上の位置
座標範囲は限定されるので、Ｄ＝１となる位置座標が多
い。記憶容量的に問題が有る場合は、Ｄ≠１となる部分
だけを格納するようにしてもよい。ここでＤ＝１とした
のは、所定の誤差の範囲でＤ＝１となることを意味す
る。

【００３８】また、各液晶セルを「暗」にする時影響が
及ぶ、被露光基板１８上または原図基板１５上の領域の
広さと、その領域範囲内における影響の及び方が、どの
液晶セルについても同じであるという仮定を設ければ、
倍率マトリックスＤの格納に必要な実質的な記憶容量を
大幅に減らすことができる。

【００３９】任意の被露光基板１８上の位置座標（ｘ，
ｙ）に対し、前記番号ｓの液晶セルを「暗」にした時、
位置座標（ｘ，ｙ）の点の照度が、番号ｓの液晶セルが
「明」の時の何倍になるかをｓ，ｘ，ｙの関数として表
しておいてもよい。この倍率関数をＤ’（ｓ，ｔ，ｕ）
とする。

【００４０】上記の位置座標（ｘt ，ｙu ）で表される
被露光基板１８上の場所は、照度最低の場所に対する照
度比Ａi を求めることができる場所ｉを含むようにして
おく。場所ｉについての前記倍率マトリックスＤ（ｓ，
ｔ，ｕ）の値をＤi（ｓ，ｉ）、倍率関数Ｄ’の値を
Ｄ’i（ｓ，ｉ）とする。

【００４１】倍率マトリックスＤまたは倍率関数Ｄ’の
内、「明」にする液晶セル番号ｓを有するＤまたはＤ’
を１と書き換え、「暗」とする液晶セル番号ｓの所のみ
当初のＤまたはＤ’とした、倍率マトリックスをＥ、倍
率関数をＥ’とすれば、すべての場所ｉについて、次式

【００４２】

【数１】

【００４３】または、次式

【００４４】

【数２】

【００４５】となるように、適切な番号ｓの液晶セルを
「暗」にし、その他の液晶セルを「明」にすればよい。
ここで、Πは全ての液晶セル番号ｓについてのＥiまた
はＥi’を掛け合わせることを示す。

【００４６】上記のアルゴリズムは、倍率マトリックス
Ｄを、光線追跡や液晶セルの光像強度を計算することに
より解析的に求める他、実測により求めることもできる
利点がある。また、倍率マトリックスＤの実測結果か
ら、倍率関数Ｄ’を簡便な関数を使って近似的に表すこ
とも可能である。

【００４７】なお、原図基板１５のパタン面は被露光基
板１８の表面に結像する関係にあるので、投影光学系１
７を通過することにより生ずる照度むらを無視すれば、
近似的には原図基板１５の照度分布がそのまま被露光基
板１８の照度分布となる。したがって、透過形液晶マト
リックス板１上の任意の液晶セルを「暗」にした時の、
被露光基板１８上の照度低下量の倍率マトリックスＤま
たは倍率関数Ｄ’の代わりに、原図基板１５上の照度低
下量の倍率マトリックスまたは倍率関数を用いても照度
むらは改善できる。

【００４８】上記アルゴリズムの場合も、演算は高速演
算機能を備えた液晶明暗制御系２において行う。液晶明
暗制御系２は演算終了後に自動的または投影露光装置操
作者からの指令操作によって透過形液晶マトリックス板
１の各液晶セルに「明」，「暗」の設定指令を発する。
場所ｉの照度比率Ａi を、上記の例でも最低照度の場所
を基準に計算したが、任意の場所を基準にして求めても
よいことは先の方法と同様である。

【００４９】以上、幾つかの照度むら修正アルゴリズム
を示したが、この他の任意の考え方や近似によって、透
過形液晶マトリックス板１の各液晶セルの「明」，
「暗」を決定してもよい。上記のいずれの場合とも透過
形液晶マトリックス板１の液晶セルの「明」，「暗」を
変えた後、再度照度分布を測定して照度むらが改善され
たことを確認した方がよいことは言う迄もない。

【００５０】液晶明暗制御系２は、照度測定制御系３７
や投影露光装置全体を制御する制御装置や操作卓、操作
盤等に組み込んでもよい。また、照度分布修正前の照度
分布の測定結果や、それを修正するため透過形液晶マト
リックス板１の液晶セルに対して行われた「明」，
「暗」の変更、さらには照度分布改善予測や照度分布修
正後の照度分布測定結果等が、ディスプレイ３４に表示
されたり、プリンタ３５やプロッタ３６の紙上に印刷ア
ウトプットされるようにすればなおよい。矢印５，６，
７はそれぞれディスプレイ３４、プリンタ３５、プロッ
タ３６への出力指令を示す。これらの内一部のみに出力
してもよいことは言うまでもない。また、前記の照度分
布修正に関する各種情報は、一旦照度測定制御系３７に
データを転送してから出力してもよい。

【００５１】透過形液晶マトリックス板１の液晶セルに
対する「明」，「暗」の変更指令は、液晶明暗制御系２
での演算に基づいて即刻なされるため、極めて短時間の
うちに照度分布の修正が可能である。

【００５２】なお、上記した図１の実施例では、透過形
液晶マトリックス板１を第２照明光学系１４と原図基板
１５との間に配置したが、透過形液晶マトリックス板１
は第２照明光学系１４の途中に配置してもよい。透過形
液晶マトリックス板１上の各液晶セルが照明する被露光
基板１８上の位置範囲または原図基板１５上の位置範囲
との対応をとっておきさえすれば、同様の照度分布の修
正が可能である。

【００５３】ところで、透過形液晶マトリックス板１の
液晶の種類によっては、透過形液晶マトリックス板１を
通過した光は特定方向の偏光面を持つ偏光に近い光とな
る。偏光により投影露光が行われると、偏光方向とこの
偏光方向に垂直な方向とで微細なパタンの転写され方が
僅かに異なる。半導体集積回路等のパタンは、多くが
ｘ，ｙ直交２方向の線を輪郭とする矩形パタンの集合体
である。したがって、透過形液晶マトリックス板１の透
過光の特定偏光方向を、前記パタンのｘ，ｙ軸に対して
４５度傾けて置けばｘ，ｙ両方向に対して偏光の影響が
同じように入り、ｘ，ｙ方向間でパタンの差異を生じな
い利点がある。

【００５４】また、図２に示すように、透過形液晶マト
リックス板１を、露光光軸に垂直な面内で回転させる回
転機構８を設け、透過形液晶マトリックス板１を所定の
方向にして半分の露光量で露光した後、透過形液晶マト
リックス板１を露光光軸のまわりに９０度回転した方向
にして、この透過形液晶マトリックス板１上の液晶セル
の「明」，「暗」を被露光基板１８上の照度むらに対応
するように変更し、再度半分の露光量で露光するように
すれば、ｘ，ｙ両方向に対する偏光の影響を無くすこと
ができる。回転機構８には透過形液晶マトリックス板１
が取り付けられ、支持基体９に支持されて光軸に垂直な
面内で回転するようにしてある。透過形液晶マトリック
ス板１を露光光束３０に対して十分大きくしておけば、
回転中心を必ずしも露光光軸に一致させる必要はない。
また、図では回転機構８を動かす駆動機構は省略してあ
る。

【００５５】透過形液晶マトリックス板１の回転角を変
えながら３回以上にわけて露光を行ってもよいことは言
う迄もない。

【００５６】透過形液晶マトリックス板１の光軸まわり
の回転角を変えて、２回以上にわけて露光を行う場合、
被露光基板１８上の照度むらが各露光毎に毎回同じにな
るようにする必要は必ずしもない。全露光の合計時に照
度むらが低減されるように透過形液晶マトリックス板１
の液晶セルの「明」，「暗」を制御してもよい。

【００５７】なお、以上のすべての実施例について、透
過形液晶マトリックス板１上の各液晶セルの「明」部と
「暗」部との透過比率は透過形液晶マトリックス板１の
液晶に「明」，「暗」を変化させるために加える電圧に
よって変えることができる。したがって、照度分布を修
正する際、透過形液晶マトリックス板１の液晶セルに印
加する電圧調整を行えば、照度分布の微調整も可能であ
る。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る投影
露光装置および投影露光方法によれば、被露光基板上に
おける任意の照度むらの発生に対し、透過形液晶マトリ
ックス板の液晶セルに対する「明」，「暗」の変更によ
り照度分布を修正するように構成したので、如何なる不
規則な照度むらにも対応でき、操作者の如何にかかわら
ず個人差なく、定式的に確実に、照度むらの低減が図れ
る。また、照度分布の修正に要する手間と時間も大幅に
削減できる。

【００５９】また、本発明によれば２次光源や開口絞り
条件の変更、瞳フィルタの挿入、交換、原図基板ブライ
ンドの設定を、被露光基板上の照度分布の劣化を懸念す
ることなく、パタン形成に最良になることだけを念頭に
置いて実施することができる。したがって、投影露光装
置の高解像性を最大に発揮したり、焦点深度を十分に確
保したりすることができる。また、各種の装置条件を１
台の投影露光装置により被露光基板上の照度分布の劣化
を伴うことなく実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る投影露光装置の一実施例を示す概
略構成図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す概略構成図である。

【図３】従来の投影露光装置を示す概略構成図である。

【図４】（ａ）〜（ｇ）は斜入射照明用の２次光源形状
の例を示す図である。

【符号の説明】

１透過形液晶マトリックス板２液晶明暗制御系３照度測定結果を照度測定制御系より液晶明暗制御系
に転送することを示す矢印４液晶明暗制御系から透過形液晶マトリックス板の各
液晶セルへの「明」，「暗」の設定指令を示す矢印５液晶明暗制御系からディスプレイへの出力を示す矢
印６液晶明暗制御系からプリンタへの出力を示す矢印７液晶明暗制御系からプロッタへの出力を示す矢印８透過形液晶マトリックス板を回転させる回転機構１１１次光源１２第１照明光学系１３縄の目レンズ１４第２照明光学系１５原図基板１６２次光源形状決定絞り１７投影光学系１８被露光基板１９ブラインド２０開口絞り２１被露光基板載置ステージ２２基台２３左右動ステージ２４前後動ステージ２５光軸まわりの回転機構２６焦点位置、傾斜角調整機構２７〜３２露光光束３３照度計３７照度測定制御系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透過性基板上に遮光体、ハーフトーン遮
光体、位相シフタまたはそれらの任意の組合わせにより
形成したパタンを有する原図基板を用い、投影光学系を
介して被露光基板上に前記原図基板上のパタンの光像を
形成し、前記被露光基板上に付した感光性材料を露光す
る投影露光装置において、２次光源と前記原図基板との間に透過形液晶マトリック
ス板を配置すると共に、この透過形液晶マトリックス板
を構成する各液晶セルの「明」，「暗」を被露光基板上
の照度むらに対応して決定する液晶明暗制御系を配設し
たことを特徴とする投影露光装置。
【請求項２】請求項１記載の投影露光装置において、
透過形液晶マトリックス板を露光光軸に垂直な面内で回
転できるようにしたことを特徴とする投影露光装置。
【請求項３】原図基板を置かないか、透過率一定の原
図基板を置いた状態で、光源と原図基板位置との間に配
置した透過形液晶マトリックス板を構成するすべての液
晶セルを「明」の状態にして、被露光基板位置における
照度分布を測定する工程と、この照度分布の測定結果に基づいて、照度分布を修正す
るために前記透過形液晶マトリックス板の各液晶セルが
とるべき「明」，「暗」の状態を決定する工程と、前記決定結果に基づいて前記各液晶セルの「明」または
「暗」の状態を設定して前記照度むらを改善する工程
と、透過性基板上に遮光体、ハーフトーン遮光体、位相シフ
タまたはそれらの任意の組合わせにより形成したパタン
を有する原図基板上のパタンの光像を、投影光学系を介
して被露光基板上に形成し、前記被露光基板上に付した
感光性材料を露光する工程と、を含むことを特徴とする投影露光方法。
【請求項４】請求項３記載の投影露光方法において、
被露光基板の露光を行う際、透過形液晶マトリックス板
を露光光軸に対する任意の回転角に設定して露光を行う
工程と、透過形液晶マトリックス板を露光光軸に対する別の少な
くとも１つの回転角に設定し直して露光を追加する工程
と、を含むことを特徴とする投影露光方法。