JPH09246178A - 露光方法 - Google Patents

露光方法

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JPH09246178A
JPH09246178A JP8082064A JP8206496A JPH09246178A JP H09246178 A JPH09246178 A JP H09246178A JP 8082064 A JP8082064 A JP 8082064A JP 8206496 A JP8206496 A JP 8206496A JP H09246178 A JPH09246178 A JP H09246178A
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JP
Japan
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mask
temperature
exposure
reticle
target temperature
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JP8082064A
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English (en)
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Masahiro Nei
正洋 根井
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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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
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70866Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of mask or workpiece
    • G03F7/70875Temperature, e.g. temperature control of masks or workpieces via control of stage temperature

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】マスクパターンの投影倍率の経時的な変化を抑
制できる露光方法を提供すること。 【解決手段】所定の露光条件に基づいて、露光動作中の
マスク(10)の経時的な温度変化の状態を求め、求め
られた温度変化の状態に基づいてマスクの目標温度
(b)を設定する。そして、露光動作を開始するに先立
ち、マスク(10)の温度を目標温度に調整する。ま
た、露光動作中においては、マスク(10)が目標温度
を維持するようにマスク(10)の温度制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マスク上に形成さ
れたパターンの像を感光基板上に転写露光する露光方法
に関し、特に、マスクの温度制御方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化等の要
請に伴い、露光装置においては感光性基板上でのパター
ン像の高い重ね合わせ精度が要求されるようになった。
マスクの重ね合わせ精度に影響する要因として、投影光
学系の結像特性(焦点位置、投影倍率)がある。そこ
で、従来の投影露光装置においては、例えば、光透過率
の高いパターンが形成されたマスク(コンタクトホール
用)を用いて実際に露光を行い、その時の露光光の照射
量を感光基板側の照射量センサで計測する。そして、計
測された照射量に基づいて、投影光学系の露光エネルギ
ーによるフォーカス変動及び倍率変動の時間的推移を求
める。露光作業中においては、この様に求められたデー
タに基づいて、投影光学系のフォーカス位置及び倍率を
補正している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の方
法によれば、投影光学系自体の特性は補正できるが、実
際の露光作業における他の要因による位置合わせ(重ね
合わせ)誤差を十分に防止することができない。すなわ
ち、所定のパターンが形成されたマスクは、露光作業を
繰り返すうちに照明光のエネルギーを吸収し、それ自体
が熱膨張することがある。マスクの熱膨張により、一定
倍率の投影光学系によって感光基板上に投影されたパタ
ーンの像も膨張してしまう。その結果、1枚の感光基板
に複数のパターンを重ねて露光した際に、重ね合わせ位
置がずれてしまう。特にこのような問題は、透過率の低
いマスクを使用したときに顕著に現れる。
【0004】本発明は上記のような状況に鑑みて成され
たものであり、マスクパターンの投影倍率の経時的な変
化を抑制できる露光方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の方法においては、先ず露光条件(露光波
長、フォトレジスト及びマスク特性等)に基づいて、露
光動作中のマスク(10)の経時的な温度変化の状態を
求め、求められた温度変化の状態に基づいてマスクの目
標温度(b)を設定する。そして、露光動作を開始する
に先立ち、マスク(10)の温度を目標温度に調整す
る。また、露光動作中においては、マスク(10)が目
標温度を維持するようにマスク(10)の温度制御を行
う。
【0006】マスク(10)の目標温度としては、露光
動作中にマスク(10)の温度が上昇して飽和状態に達
するその時の温度(b)に設定することが望ましい。ま
た、マスク(10)の目標温度(b)を決定するために
使用される露光条件としてはマスク(10)の透過率、
マスク(10)の反射率、感光基板(14)上に塗布さ
れるフォトレジストの感度等を含むことができる。
【0007】
【作用及び効果】上記のような本発明においては、露光
開始時にはマスク(10)の温度を目標温度(b)に調
整しているため、露光作業を繰り返してもマスク(1
0)自体の温度が大きく変動することがない。すなわ
ち、露光開始時にマスク(10)は既に熱的に安定な状
態に調整されており、露光作業中に照明光のエネルギー
を吸収してマスク(10)の熱膨張の量が変化するよう
なことがなくなる。このため、投影光学系(12)によ
って感光基板(14)上に投影されたマスク(10)の
パターンの像の倍率を一定に保つことができる。その結
果、1枚の感光基板に複数のパターンを重ねて露光した
際の、重ね合わせ精度の低下を抑制することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を以下
に示す実施例に基づいて説明する。本実施例は、半導体
デバイス製造用の投影露光装置による露光方法に本発明
を適用したものである。
【0009】
【実施例】図1は、本実施例にかかる投影露光装置の全
体の構成を示す。この投影露光装置は、レチクル10上
にクロム等で形成されたパターンを投影光学系12を介
してウエハ14上に転写露光する。図において、水銀ラ
ンプ等の光源16から射出された露光用の光は、シャッ
タ18を透過後、ミラー20、ビームスプリッタ22及
びミラー24から成る照明系によってレチクル10を均
一な照度で照明する。ビームスプリッタ22に入射した
光の一部は、反射され、インテグレータセンサ23によ
って受光される。
【0010】レチクル10は、レチクルホルダ26に真
空吸着された状態で、レチクルステージ28上に載置さ
れている。レチクル10の上方には、レチクル10の温
度を非接触で計測する赤外線温度センサ30が配置され
ている。また、レチクルホルダ26には、図示しない加
熱体が設置されており、温度制御部32からの信号によ
り、レチクルホルダ26を介してレチクル10の温度を
制御するようになっている。レチクル10の温度制御機
構としては、電熱線を利用した方式や、マイクロ波によ
る非接触式の方式等が適用できる。
【0011】図2は、温度制御部32によるレチクル1
0の制御温度の変位を示す。ライン100は、温度制御
を行わない状態でのレチクル10の露光作業中の温度変
化を示す。各露光サイクルの中では、レチクル10の温
度は、露光光が照射されている間は、徐々に上昇し、露
光光の照射が停止すると一旦降下する。また、全体の温
度変化を見ると、露光開始時t0から露光が進むに連れ
て、露光光の照射エネルギーがレチクル10に蓄積さ
れ、レチクル10の温度はaからbへと上昇する。そし
て、温度bの時点でほぼ飽和状態となる。ライン100
に示す温度変化は、後述する制御部40により、露光波
長、露光時間、レチクル10の透過率及び、レチクル1
0の反射率、レチクルの材質等に基づいて求めることが
できる。一方、200のラインは、本実施例におけるレ
チクル10の温度制御の様子を示し、実際の露光時の安
定状態である飽和温度bをレチクル10の目標温度とす
る。すなわち、露光開始時t0までに、レチクル10の
温度を目標温度bまで上昇させ、その後は、レチクル1
0が目標温度bを維持するように温度制御部32が作用
する。
【0012】レチクル10のクロム部分を透過した光
は、投影光学系12によって縮小投影されてウエハ14
上に達する。投影光学系12には、レンズコントローラ
34が接続されている。ウエハ14は、ウエハステージ
36上に載置されている。ウエハステージ36上には、
レチクル10及び投影光学系12を透過した光の光量を
検出する照射量モニタ38が配置されている。本実施例
の投影露光装置は、制御部40によって統括制御される
ように構成されており、上述したシャッタ18,インテ
グレータセンサ23,赤外線温度センサ30,温度制御
部32,レンズコントローラ34及び照射量モニタ38
がそれぞれ制御部40に接続されている。
【0013】制御部40には、ロードされたレチクル1
0の反射率、ウエハ14上に塗布されたフォトレジスト
の感度等の露光条件が入力される。そして、制御部40
は入力されたフォトレジストの感度から、ウエハ14の
露光時間を算出する。また、制御部40は、照射量モニ
タ38の出力信号、すなわち、レチクル10の透過光量
及び、インテグレータセンサ23の出力信号に基づい
て、レチクル10の透過率を算出する。制御部40は、
シャッタ18の開閉データと、照射量モニタ38及びイ
ンテグレータセンサ23の出力データに基づき、投影光
学系14のフォーカスと倍率が一定の状態になるよう
に、不図示のフォーカスセンサ及び投影光学系12の制
御を行う。
【0014】次に、本実施例の動作について図3のフロ
ーチャートに沿って説明する。なお、図3のフローチャ
ートは、露光開始までの手順のみを示す。ステップ1に
おいて、レチクル10をロードし、ロードされたレチク
ル10をレチクルホルダ26で真空吸着する。次に、ス
テップ2において、ロードされたレチクル10の反射
率、ウエハ14上に塗布されたフォトレジストの感度等
の露光条件を制御部40に入力する。制御部40は、フ
ォトレジストの感度からウエハ14の露光時間を算出す
る。ステップ3においては、図示しないアライメント機
構によってレチクル10をアライメントする。次に、ス
テップ4において、レチクル10の透過光量を求めるた
め、露光光をレチクル10に対して照射し、ウエハステ
ージ36上の照射モニタ38によって、投影光学系12
を透過する光量を計測する。制御部40は、照射モニタ
38の出力信号及び、インテグレータセンサ23の検出
信号に基づいてレチクル10の透過率を算出する。
【0015】ステップ5では、制御装置40によりレチ
クル10の目標温度を算出する。詳述すると、上記のよ
うに算出したウエハ14の露光時間、レチクル10の透
過率及び、既に露光条件として入力されたレチクル10
の反射率等に基づいて、レチクルの温度変化の状態を示
す曲線(図2のライン100)を求める。そして、ライ
ン100の飽和温度である温度bをレチクル10の目標
温度として設定する。次に、ステップ6において、制御
部40は温度制御部32を制御することにより、レチク
ル10の温度を露光開始時t0までに目標温度bまで上
昇させる。そして、赤外線温度センサ30によりレチク
ル10の温度が目標温度bに達したことが確認されたら
(ステップ7)、ウエハ14の露光を開始する(ステッ
プ8)。レチクル10の目標温度bが決定すると、制御
部40は、温度aから目標温度bに加熱されたことによ
るレチクル10の熱膨張分を算出する。そして、この誤
差を補正すべく、レンズコントローラ34を介して投影
光学系12の倍率を調整する。
【0016】露光作業が始まった後も、赤外線温度セン
サ30によって、常時レチクル10の温度を計測し、レ
チクル10が目標温度bを維持するように温度制御部3
2が作用する。すなわち、露光作業中にレチクル10の
温度が目標温度bよりも高くなった場合には、レチクル
10の熱をレチクルホルダ26を介して放出する。逆
に、レチクル10の温度が目標温度bよりも低くなった
場合には、レチクル10にレチクルホルダ26を介して
熱を供給する。その後、ウエハ14に対する一連の露光
作業が終了すると、ウエハの交換とウエハアライメント
動作が行われるが、その間はレチクル10の温度が徐々
に下がるが、この場合にも露光作業中と同様にレチクル
10が目標温度bを維持するように温度制御部32を制
御する。
【0017】以上説明したように、本実施例において
は、ウエハ14の露光開始前からレチクル10の加熱
し、露光中も常に一定温度(目標温度b)に保っている
ため、ウエハ14上に露光されるレチクル10のパター
ンの投影倍率を一定に保つことが可能となる。その結
果、ウエハ14上に複数のパターンを重ねて露光した際
にも、倍率誤差によって重ね合わせ精度が劣化すること
がない。
【0018】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に示された本発明の技術的思想とし
ての要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の実施例にかかる投影露光装置
の構成を示す概念図(正面図)である。
【図2】図2は、図1に示す実施例の作用(目標温度の
設定)を説明するために用いられるのグラフである。
【図3】図3は、実施例の動作手順(シーケンス)を説
明するために用いられるフローチャートである。
【符号の説明】
10・・・レチクル 12・・・投影光学系 14・・・ウエハ 16・・・光源 26・・・レチクルホルダ 30・・・赤外線温度センサ 32・・・温度制御部 34・・・レンズコントローラ 38・・・照射量モニタ 40・・・制御部 b・・・・レチクル目標温度 t0・・・露光開始時間

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マスクに形成されたパターンの像を投影
    光学系を介して感光基板上に転写露光する露光方法にお
    いて、 露光光量及び前記マスクの特性に基づいて、露光動作中
    の前記マスクの経時的な温度変化の状態を求め;前記求
    められた温度変化の状態に基づき、前記マスクの目標温
    度を設定し;露光動作を開始するに先立ち、前記マスク
    の温度を前記目標温度に調整するとともに、 露光動作中は、前記マスクが前記目標温度を維持するよ
    うに前記マスクの温度を制御することを特徴とする露光
    方法。
  2. 【請求項2】 前記目標温度は、前記露光動作中に前記
    マスクの温度が上昇して飽和状態に達するその時の温度
    に設定することを特徴とする請求項1に記載の露光方
    法。
  3. 【請求項3】 前記マスクの特性は、前記マスクの透過
    率又は反射率を含むことを特徴とする請求項1又は2に
    記載の露光方法。
  4. 【請求項4】 前記マスクの特性は、前記マスクの材質
    を含むことを特徴とする請求項1,2又は3に記載の露
    光方法。
  5. 【請求項5】 前記露光光量は、前記感光基板上に塗布
    されるフォトレジストの感度に依存することを特徴とす
    る請求項1,2,3又は4に記載の露光方法。
  6. 【請求項6】 前記目標温度での前記マスクの状態に基
    づき、前記投影光学系の結像特性を制御することを特徴
    とする請求項1,2,3,4又は5に記載の露光方法。
JP8082064A 1996-03-11 1996-03-11 露光方法 Pending JPH09246178A (ja)

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JP8082064A JPH09246178A (ja) 1996-03-11 1996-03-11 露光方法
US09/505,143 US6342941B1 (en) 1996-03-11 2000-02-15 Exposure apparatus and method preheating a mask before exposing; a conveyance method preheating a mask before exposing; and a device manufacturing system and method manufacturing a device according to the exposure apparatus and method

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007232890A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Hitachi High-Technologies Corp 露光装置、露光方法、及び表示用パネル基板の製造方法
JP2010161344A (ja) * 2008-12-08 2010-07-22 Canon Inc 露光装置およびデバイス製造方法
JP2011082549A (ja) * 2005-09-29 2011-04-21 Asml Netherlands Bv リソグラフィ装置、デバイス製造方法およびそれによって製造されたデバイス
JP2013502063A (ja) * 2009-08-11 2013-01-17 ズス・マイクロテック・リソグラフィ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング マスクの大きさを一定に維持するための方法および装置

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