JPH09260249A - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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JPH09260249A
JPH09260249A JP8066192A JP6619296A JPH09260249A JP H09260249 A JPH09260249 A JP H09260249A JP 8066192 A JP8066192 A JP 8066192A JP 6619296 A JP6619296 A JP 6619296A JP H09260249 A JPH09260249 A JP H09260249A
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    • 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
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/7055Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
    • G03F7/70575Wavelength control, e.g. control of bandwidth, multiple wavelength, selection of wavelength or matching of optical components to wavelength

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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 取扱いが簡単で、かつ広範囲な波長域から任
意の波長の光を選択して光量分布が均一な光束を基板上
に照射することができる露光装置を得る。 【構成】 所定の波長域の光を感光基板上に任意時間照
射する露光装置において、連続スペクトルを発する複数
の光源と、複数の光源からの光を分散する少なくとも1
つの分散素子と、分散素子から射出される複数の光源の
各々に対応する複数の分散光を所定波長の光が感光基板
上の同一点に集光するように、かつ各分散光の波長によ
る光量の違いを相殺するように、感光基板に合成して照
射する照射光学系と、所定波長の光が照射される点を中
心として、分散光が感光基板上に照射される領域を制限
する絞り部材とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は露光装置に関し、特
にフォトレジストが塗布された基板に対する照明光のド
ーズ量とフォトレジストの現像速度との関係を計測する
ために、当該基板上に異なる露光時間で複数の露光を行
うフォトレジスト露光装置に関するものである。さらに
詳しくは、フォトレジスト現像速度モニタ(Developmen
t Rate Monitor: DMR)に使用するフォトレジスト露
光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、集積回路の回路パターンは微細化
が進でいる。集積回路の製造には、通常シリコンウェハ
を基板として用いる。基板上には感光剤であるフォトレ
ジストが塗布されており、フォトレジスト上へ回路パタ
ーンを転写し、現像する工程を繰り返すことにより基板
上に回路パターンを形成していく。
【0003】回路パターンの微細化に伴い、フォトレジ
ストの解像力の向上が望まれるとともに、露光の際にフ
ォトレジストの性能を最大限に引き出す光量分布を求め
ることが要求されており、光量分布と解像度の関係を求
めるシミュレーションが行われている。このシミュレー
ションを行うためには露光光のドーズ量とフォトレジス
トの現像速度との関係を求める必要がある。この関係を
求める装置として、フォトレジストが塗布された基板上
に異なる露光時間で複数の露光を行うレジスト露光装
置、即ちフォトレジスト現像速度モニタ用露光装置(以
下、DMR用露光装置と呼ぶ)が用いられている。
【0004】従来のDMR用露光装置には、光源として
水銀ランプが用いられている。水銀ランプから射出され
る光に含まれる輝線(g線、h線、i線等)のうち、任
意の波長の光を、光源の射出側に配置された波長選択フ
ィルターによって選択する。そして、所定形状のパター
ン基板上に投影し、基板をシフトしながら露光時間をか
えて複数回露光し、各露光によって形成されるパターン
の現像速度や、形成されるパターンの状態等の比較を行
うものである。
【0005】また、近年ではステッパー等の半導体製造
装置に紫外線領域の光を発するエキシマレーザ光源が用
いられるようになり、これに伴い、DMR用露光装置の
光源にエキシマレーザ光源を用いたものもある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述のごとき従来の技
術においては、水銀ランプの輝線を用いるため、限られ
た波長(g線、h線、i線等)のデータしか得ることが
できず、波長を変更する際も波長選択フィルターを交換
しなければならない。また、エキシマレーザ光源を用い
たDMR用露光装置は、そのレーザ光源が発する波長の
光のデータのみしか得られず、また、エキシマレーザ光
源からの廃ガスの処理、フッ素ガスの供給等の付帯設備
が必要であり、装置として高価なものになってしまう。
また、フッ素ガスを用いるため、取扱が難しく、エキシ
マレーザ光源の取扱に慣れた人しか使用することが出来
ないという問題もある。
【0007】本発明は上述の如き従来の問題に鑑みてな
されたもので、取扱いが比較的簡単で、かつ広範囲な波
長域から任意の波長の光を選択して光量分布が均一な光
を基板上に照射することができる露光装置を得ることを
目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述の如き従来の問題を
解決するため、請求項1記載の本発明は、所定の波長域
の光を感光基板(3)上に任意時間照射する露光装置に
おいて、連続スペクトルを発する複数の光源(11、2
1)と、複数の光源(11、21)からの光を分散する
少なくとも1つの分散素子(15、25)と、分散素子
(15、25)から射出される複数の光源の各々に対応
する複数の分散光を、所定波長の光が感光基板上(3)
の同一点に集光するように、かつ各分散光の波長による
光量の違いを相殺するように、感光基板に合成して照射
する照射光学系(6)と、所定波長の光が照射される点
を中心として、分散光が感光基板上に照射される領域を
制限する絞り部材(8)とを有することを特徴する。
【0009】請求項2記載の本発明は、分散素子(1
5、25)は、複数の光源(11、21)の各々に対応
して複数個設けられ、感光基板上で合成される複数の分
散素子からの分散光の各々を、感光基板上で相対的に移
動させるように、複数の分散素子のうちの少なくとも1
つを駆動する駆動部材(16、26)を有することを特
徴とする。
【0010】請求項3記載の本発明は、光源(11、2
1)は重水素ランプであることを特徴とする。請求項4
記載の本発明は、複数の光源(11、21)からの光を
各光源に対応する分散素子に導くための複数のリレー光
学系(12、14、22、24)を有し、照射光学系は
集光レンズ(6)を有し、複数のリレー光学系(12、
14、22、24)及び複数の分散素子(15、25)
からなる複数の光軸が、集光レンズ(6)の光軸に線対
称となるように、リレー光学系(12、14、22、2
4)及び分散素子(15、25)が夫々配置されている
ことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の露光装置におけ
る第1の実施形態の概略構成図を示す。本実施形態の露
光装置は2つの光源11、21を有する。この光源1
1、21は連続スペクトルを発する光源である。ステッ
パー等の半導体製造装置に用いられる波長の光(例えば
g線、h線、i線、KrFエキシマレーザ、ArFエキ
シマレーザ等)を射出することが必要であるため、可視
領域から紫外領域に至る連続スペクトルを発する光源で
あることが望ましい。具体的には、本実施形態の光源は
重水素ランプを用いる。この重水素ランプは約160n
m〜400nmの波長域の光を発する。
【0012】重水素ランプの波長と強度との関係を図2
に示す。横軸は重水素ランプが発する光の波長、縦軸は
強度である。図2に示すように、重水素ランプから発せ
られるスペクトル光は約160nm(紫外領域)から約
400nm(可視領域)までの波長の光を発し、波長が
長くなるに従って強度が緩やかに減少している。図1に
示すように、光源11からの光はレンズ12、開口絞り
13を介してレンズ14によって平行光束となってプリ
ズム15に入射する。光源21からの光も同様にレンズ
22、開口絞り23を介してレンズ24によって平行光
束となってプリズム25に入射する。
【0013】プリズム15、及び25は入射光を分散し
て集光レンズ6に向けて射出する。プリズム15、及び
25は、波長の長い光を集光レンズ6の光軸AXに近い
側に、波長の短い光を光軸AXから離れた側に分散する
ように、かつ分散した光が集光レンズ6の光軸に対して
点対称の関係で集光レンズ6に入射するように夫々配置
されている。即ち、レンズ12、14を有するリレー光
学系の光軸と、レンズ22、24を有するリレー光学系
の光軸とが、対物レンズの光軸AXに対して線対称に配
置されている。集光レンズに入射する光の配置を図3に
示す。図3は便宜上、各プリズムから集光レンズに入射
する連続スペクトル光のうちの任意の4個の波長の光に
ついて夫々図示する。31〜34はプリズム15からの
光、35〜38はプリズム25からの光を示す。また、
31と35、32と36、33と37、34と38は夫
々同一波長の光を示す。
【0014】図1に戻り、プリズム15、及び25は、
駆動装置16、及び26によって回転可能となってい
る。駆動装置16、26は夫々主制御系MCSからの指
令信号に基づいてプリズムを回転させる。プリズム1
5、25が回転することにより、光31〜34及び35
〜38は集光レンズの光軸AXに近づく方向及び遠ざか
る方向、即ち光の分散方向に移動する。
【0015】集光レンズ6から射出した光は絞り8を介
して基板3上に照射される。ここで、図3にしめしたプ
リズム15からの光31、34、及びプリズム25から
の光35、38は、夫々絞り8によって遮光される。従
って、基板3条に照射される光32(36)の波長と光
33(37)の波長との間にある波長域の光である。絞
り8は例えば2枚のL字状の板を対向して配置し正方形
の開口部を形成した絞りであり、駆動装置4は2枚のう
ちの一方を正方形開口の対角線の方向に移動させること
より、正方形の一辺の長さを変更させ、絞り8の開口部
の大きさ(面積)を変更する。駆動装置4は主制御系M
CSの指令により絞り8の開口部の大きさを変更する。
絞り8はターレット板に設けられた複数の異なる大きさ
(面積)の開口のうちの1つで、ターレット板を回転さ
せることにより、異なる大きさの開口を光路中に配置す
るような構成であっても良い。また、開口部は正方形だ
けでなく、任意の形状で良い。
【0016】絞り8の手前側(集光レンズ6側)には、
シャッタ7が設けられており、このシャッタは制御装置
5によって開閉される。また、基板3は表面にフォトレ
ジストFRが塗布されており、集光レンズ6からの光に
よって感光する。基板3はステージ1上に配置されてお
り、ステージ1は集光レンズ6の光軸AXに垂直な方向
に2次元的(XY方向)に移動可能である。図1にはX
方向のみ図示する。ステージ1は駆動装置2によって駆
動される。主制御系MCSはプリズム15、25及び絞
り8の駆動を制御する他、露光装置全体を統括制御す
る。
【0017】次に、基板3上に照射される光について説
明する。図4に示すように、基板3上には光源11から
の光aと光源21からの光bとが重なって照射される。
光源11及び21からの光は波長λ1 〜λ2 の波長域の
光(図3に示す光33、36の波長と光34、37の波
長との間の波長域の光)が照射される。しかしながら、
光源11からの波長λ1 の光と光源21からの波長λ2
の光、及び光源11からの波長λ2 の光と光源21から
の波長λ1 の光とが基板3上で一致するように照射され
る。従って、図5に示すように、光源11からの光aと
光源21からの光bとの夫々が有する分光強度特性が相
殺されるように基板3上に照射されるため、基板3上に
照射される光(a+b)の強度は照射領域内でほぼ均一
となる。図5に示す表において、横軸はX方向の位置、
縦軸は光の強度を表す。本実施形態においては、λ1
λ2 との波長域を4nmとする。すわなち、中心となる
波長を193nmとし(図5におけるaとbとの交点の
波長)、±2nmの範囲で基板3上に露光光を照射す
る。このとき、基板上のX1 、X2 の位置には193n
mの波長の光は照射されないが、露光光のドーズ量とフ
ォトレジストの現像速度との関係を求める際、±2nm
の範囲での波長誤差は測定精度に殆ど影響を及ぼさな
い。したがって、本実施形態の露光装置により、フォト
レジストが塗布された基板上に、露光時間をかえて複数
回露光を行い、露光光のドーズ量とフォトレジストの現
像速度との関係を求めることにより、波長193nmの
露光光によるフォトレジストの現像速度を求めることが
できる。
【0018】また、測定対象の露光光の波長を変更した
い場合は、例えばプリズム16と26とを同じ量だけ回
転し、露光光を基板3で相対的に移動させる。このこと
により、図5に示す光aと光bとのクロスする点が異な
る波長にシフトすることになる。また、一方のプリズム
を移動させることによっても露光光を基板3で相対的に
移動させることができる。このとき、測定対象となる波
長の光が絞り8に対してずれてしまうため、このずれ量
に応じて絞り8の位置をずらし、絞りの中心に測定対象
の波長の光を配置すればよい。
【0019】また、基板上に照射する露光光の波長域を
測定波長±2nmとしたが、特にこれに限らず、例えば
±4nm程度であっても良い。この波長域を変えるとき
は、絞り8の開口の大きさ、あるいはスリット13、2
3の幅を変更すれば良い。また、上述の実施形態におい
ては、光源とプリズムを2つ配置したが、4つにしても
構わない。このとき、4つの光源、プリズムからの露光
光が集光レンズ6の光軸を中心として対称に集光レンズ
6に照射されるように、各光源、プリズムを配置するこ
とが必要である。また、分散素子はプリズム以外に回折
格子であっても良い。また複数の光源に対応して複数の
分散素子を設ける必要はなく、例えば図6に示すよう
に、1つの分散素子(回折格子)60によって光源11
及び光源21からの光を分散させて集光レンズ6に照射
させてもよい。
【0020】
【発明の効果】以上のような本発明によれば、取扱いが
比較的簡単で、かつ広範囲な波長域から任意の波長の光
を選択して光量分布が均一な光を基板上に照射すること
ができる。また、請求項2記載の発明においては、分散
素子を駆動することにより分散素子からの分散光の各々
を、感光基板上で相対的に移動させることができるた
め、簡単な構成で任意の波長の光を基板上に照射するこ
とができる。
【0021】また、請求項3記載の発明においては、光
源は重水素ランプであるため、ステッパー等の半導体製
造装置に用いられる光源の波長域、特に可視領域から紫
外領域までを射出するため、半導体製造装置に用いる光
源の波長に合わせて光源を変更する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の露光装置における実施形態の概略構成
図を示す。
【図2】重水素ランプが射出する光の波長と強度の関係
を示す表である。
【図3】集光レンズ6上に照射される分散光を示す。
【図4】基板上に照射される光を説明する図である。
【図5】基板上に照射される光の強度を説明する図であ
る。
【図6】本発明の他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
1・・・ステージ 2、4、16、26・・・駆動装置 3・・・基板 5・・・シャッタ制御装置 6・・・集光レンズ 11、21・・・光源 15、25・・・プリズム MCS・・・主制御系

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の波長域の光を感光基板上に任意時
    間照射する露光装置において、 連続スペクトルを発する複数の光源と、 前記複数の光源からの光を分散する少なくとも1つの分
    散素子と、 前記分散素子から射出される前記複数の光源の各々に対
    応する複数の分散光を、所定波長の光が前記感光基板上
    の同一点に集光するように、かつ各分散光の波長による
    光量の違いを相殺するように、前記感光基板に合成して
    照射する照射光学系と、 前記所定波長の光が照射される点を中心として、前記分
    散光が前記感光基板上に照射される領域を制限する絞り
    部材と、を有することを特徴する露光装置。
  2. 【請求項2】前記分散素子は、前記複数の光源の各々に
    対応して複数個設けられ、 前記感光基板上で合成される前記複数の分散素子からの
    分散光の各々を、前記感光基板上で相対的に移動させる
    ように、前記複数の分散素子のうちの少なくとも1つを
    駆動する駆動部材を有することを特徴とする請求項1記
    載の装置。
  3. 【請求項3】前記光源は重水素ランプであることを特徴
    とする請求項1又は2記載の装置。
  4. 【請求項4】前記複数の光源からの光を前記各光源に対
    応する分散素子に導くための複数のリレー光学系を有
    し、 前記照射光学系は集光レンズを有し、 前記複数のリレー光学系及び前記複数の分散素子からな
    る複数の光軸が、前記集光レンズの光軸に線対称となる
    ように、前記リレー光学系及び分散素子が夫々配置され
    ていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載
    の装置。
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