JPH09325501A - オフ光軸照明装置 - Google Patents

オフ光軸照明装置

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JPH09325501A
JPH09325501A JP9048904A JP4890497A JPH09325501A JP H09325501 A JPH09325501 A JP H09325501A JP 9048904 A JP9048904 A JP 9048904A JP 4890497 A JP4890497 A JP 4890497A JP H09325501 A JPH09325501 A JP H09325501A
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JP
Japan
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diaphragm
photosensitive film
diaphragms
shutter
device substrate
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JP9048904A
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Bernhard L Poschenrieder
エル ポーシェンリーダー ベルンハルト
Takashi Sato
隆 佐藤
Tsukasa Azuma
司 東
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Siemens AG
Toshiba Corp
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Siemens AG
Toshiba Corp
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Publication date
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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    • G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
    • G—PHYSICS
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  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絞りエリアの寸法および形状を変化させるた
めの新しい型式の絞りを提供する。 【構成】 オフ光軸リトグラフにおいて、全ての絞りプ
レートを変化させる必要のない、絞りエリアの寸法およ
び形状を変化させる新しい型式の絞り。このオフ光軸照
明絞りは、リトグラフ処理における各スペックに関して
絞りプレートを変化させることなく、絞りの寸法および
形状を変化させることが可能である。この絞りプレート
は、絞り開口の迅速な調節を可能とする簡単なシャッタ
機構と適合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的には、超大規
模の集積回路（ＶＬＳＩ）デバイスの製造に用いられ、
そしてより特定すれば、独立的に制御可能なシャッタお
よび可変エリア絞りを以てオフ光軸照明を用いるリトグ
ラフイメージの忠実度拡張を実現するように構成された
オフ光軸照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造は、デバイス基板
の表面上に発生されたコンピュータ補助設計（ＣＡＤ）
によるパターンの正確な複写に依存している。この複写
処理は標準的に、種々の減法（エッチ）および加法（沈
積）処理および、引き継がれる光学リトグラフを用いて
実行される。光学リトグラフパターンニングは、金属層
内にエッチされる、コンピュータが発生したパターンの
拡大イメージを含むフォトマスクとして知られている金
属（たとえばクローム）で覆われた水晶プレートを照明
することを含んでいる。この照明されたイメージは、寸
法的に縮小され、そしてデバイス基板上の光感応フィル
ム内にパターン化される。パターン転送の間に起こりう
る干渉および処理効果の結果として、デバイス基板上に
形成されたイメージが、コンピュータイメージによって
表現されているそれらの理想的な寸法および形状から逸
脱する。これらの逸脱は、種々の処理条件と同様、パタ
ーンの特定に依存する。それらの逸脱は、半導体デバイ
スの性能に著しく影響を与えるため、理想的なイメージ
を得ることを確実にするＣＡＤ補償計画を目指した多く
のアプローチがなされてきた。
【０００３】進歩したＶＬＳＩ回路の性能向上（すなわ
ち回路の速度拡大対寸法削減）は、小さな寸法（たとえ
ばサブ０．５μｍ）における一連のリトグラフとＲＩＥ
（リアクティブイオンエッチ）処理におけるパターンの
忠実度の欠如によって徐々に制限されている。フォトリ
トグラフ処理においては、パターンはフォトマスクから
ウェファ上の光感応フィルム（レジスト）に転送され
る。ＲＩＥ処理においては、レジスト内のこのパターン
は、ウェファ基板上の種々のフィルム内に転送される。
あるときには、リトグラフ使用は絞り効果による浅い焦
点深度および／または低分解能によって妨げられる。一
般には、適用される絞りは露光されるパターン、すなわ
ちパターン寸法およびパターン方向、に合致させるべき
である。しかし、実際には、１つの絞りが全ての場合に
合致するものではない。この問題への１つの解法は、特
定のリトグラフステップに合致するようオフ光軸照明絞
りを変化させることである。各パターンに関する要求に
合致させるため、多くの絞り組み合わせが必要である。
しかし、（可動部分を持たない）固定された設計の絞り
を用いると、組み合わせの数は制限される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】こうして、全ての絞り
プレートを変化させる必要のない、絞りエリアの寸法お
よび形状を変化させるための新しい型式の絞りを備えた
オフ光軸照明装置を提供することが、本発明の目的であ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、特定の
リトグラフステップのために各々が設計された、異なる
寸法および形状の絞りを持つ多くの異なる絞りプレート
を備える代わりに、オフ光軸照明絞りの新しい設計が備
えられ、ここにおいてはリトグラフ処理における各ステ
ップのための絞りプレートを変化させる必要がない状態
で絞りの寸法および形状を変化させることができる。よ
り特定すると、この絞りプレートは絞り開口の迅速な調
節を可能とする簡単なシャッタ機構に適合されている。
【０００６】
【実施例】前述のおよび他の目的、特色および利点は、
図面類を参照しながら、本発明の望ましい実施例の以下
の詳細な説明からよりよく理解されるであろう。
【０００７】図面類、そしてさらに特定すると、図１、
を参照するとオフ光軸照明リトグラフ装置の詳細図が示
されている。光源１０は、絞りプレート１２を照明す
る。絞りプレート１２を通過した光線は、解析パターン
を発生させるような照明光線の波長に比較して小さな寸
法を持つマスク１６上に、レンズ装置１４によって焦点
合わせされる。マスク１６は標準的には、水晶上にエッ
チされたクロームパターンである。マスク１６を通過し
た光線の０および１次解析コンポーネントは次に、レン
ズ装置１８によって、光感応フィルムで覆われた基板の
ようなターゲット２０上に焦点合わせされる。
【０００８】一般的なオフ光軸照明リトグラフ装置にお
ける絞りプレート１２は、標準的に、図２−ＡおよびＢ
に示されるような絞りプレートの形状をなしている。図
２−Ａにおける絞りプレートは、４極絞りとして知られ
ているような形状の、絞りプレートの中心に関して９０
゜離れて設けられている４つのオフセンターの円形絞り
によって特徴づけられている。図２Ｂにおける絞りプレ
ートは、塞がれた中心部分を持つ４つのパイ形穴によっ
て特徴づけられている。図１に示されたようなオフ光軸
照明リトグラフ装置にこれらの絞りプレートのいずれか
を用いることは、照明の制御を制限することになる。す
なわち、露光処理は方向依存があり、そして１つの方向
に関してのみ行われる露光（すなわち露光時間）を理想
化することができるのみである。さらに、リトグラフの
使用は、絞り効果による浅い焦点深度および／または低
分解能によって妨げられる。１つの絞りが全ての場合に
適合できないため、変化する寸法および設計のオフ光軸
照明絞りが用いられてきた。しかし、この手法は多くの
異なる別の絞りを必要とし、その各々が特定のリトグラ
フステップに適合するよう変化されなければならない。
それだけでなく、組み合わせの数は制限され、そしてそ
のため、適切な寸法と設計とは単に近似的なものに過ぎ
ない。
【０００９】本発明によれば、多くの絞り開口の異なる
組み合わせが、絞りエリアの寸法および位置を変化させ
ることのできる新しい型式の絞りを用いることにより、
可能となる。図３に示される本発明の１つの実施例にお
いては、絞りプレート３０は４極ではなく、８極であ
り、すなわちこれは絞りプレートの中心に関して放射的
に等しく配置された８つの絞りを持っている。バタフラ
イ形シャッタ３１は、旋回できるように取り付けられて
おり、絞りプレート３０内の２つの直径的に対向する絞
りを塞ぐことができる。このことは、特定のリトグラフ
ステップに関して絞りを選択することを可能とする。明
らかに、本発明の範囲内において、シャッタ３１の寸法
および形状と同様、絞りプレート３０の絞りの数および
相対寸法は変更可能である。
【００１０】図４は、図２−Ａに示されている従来技術
の絞りプレートと類似の絞りプレート４０を示してお
り、これは絞りの各々のために３つのブレードを持つシ
ャッタ４１から４４を含むように変更されている。これ
ら３つのブレードを持つシャッタは絞りプレート内の相
当する開口をより多く、またはより少なく塞ぐよう独立
的に回転することができ、１つの組み合わせが図４に示
されている。別の変形が図５に示されており、ここでは
シャッタは放射状スロットを持つディスク５１から５４
の形状となっている。明らかに、使用できるスロットに
は多くの変形が存在し、図４および図５はその２つの例
を示したにすぎない。
【００１１】図６−Ａは、４つの開口の選択を可能とす
るシャッタディスク６１から６４を示している。シャッ
タディスクの１つは図６−Ｂにより詳細に示されてい
る。この例においては、４つの開口は、ディスクの中心
に関して９０゜に配置された４つの異なる寸法の長方形
である。図６−Ａにおいては、最も大きな長方形が絞り
プレート内における開口の周辺上に設けられたコーナー
を持つことに注目できる。図６−Ａは、シャッタの４つ
の位置、すなわち異なる寸法の長方形が４つの絞りの各
々に用いられている、のそれぞれを示している。実際に
は、４つの４極絞りの全てが標準的に同じ型式の開口を
カバーする。たとえば、絞りプレートの４つの開口の全
てが、相当するシャッタプレートにおける同じ寸法の開
口でカバーされる。いくつかの用途においては、直交す
る４極が異なる寸法の開口を持つこともある。
【００１２】図７−Ａは、３つの円形開口の選択を持つ
シャッタディスク７１から７４の変形を示している。シ
ャッタディスクの１つは図７−Ｂにより詳細に示されて
おり、そしてこの実施例においては、シャッタディスク
における最も大きな開口が絞りプレート７０上の絞りの
１つと同じ寸法であり、その位置に回転したとき、同じ
場所になる。明らかに、シャッタディスクにおいては開
口の形状および数における多くの変更が存在し、図６−
Ｂおよび図７−Ｂは２つの例にすぎない。
【００１３】図８は４つの絞りのそれぞれに関して虹彩
絞りを持つよう適合された絞りプレートを示している。
図８に示されるように、直交する軸上の絞りは特定のリ
トグラフステップに適用できるよう異なる寸法に独立的
に調整される。虹彩絞りの使用は絞り寸法において殆ど
無限の変化を提供する。
【００１４】本発明がいくつかの望ましい実施例を基に
説明されたとはいえ、当業技術者は本発明が添付されて
いる特許請求の範囲の精神および範囲内において変更し
て実現できるものであることを認識するであろう。
【００１５】
【発明の効果】全ての絞りプレートを変化させる必要の
ない、絞りエリアの寸法および形状を変化させるための
新しい型式の絞りを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を実施するのに用いられ
るような、オフ光軸照明リトグラフ装置の配置を示す詳
細な図。
【図２】一般的なオフ光軸照明リトグラフ装置において
用いられる標準的な絞りの平面図。
【図３】絞りプレートにおいて、直径的に対向する、絞
りを塞ぐよう回転できるバタフライ形状シャッタと適合
する絞りプレートの平面図。
【図４】絞りプレートにおいて絞りの各々に関して３つ
のブレードシャッタに適合する、図２−Ａのそれと類似
の、絞りプレートの平面図。
【図５】絞りプレートにおいて絞りの各々のためのスロ
ットを持つシャッタディスクと適合する、図２−Ａのそ
れと同様の、絞りプレートの平面図。
【図６】絞りプレートにおいて絞りの各々のためにシャ
ッタディスクと適合する、図２−Ａのそれと同様な、絞
りプレートの平面図。および、４つの異なる寸法および
形状の長方形開口を持つ、シャッタディスクの１つの平
面図。
【図７】絞りプレートにおける絞りの各々のためのシャ
ッタディスクと適合する、図２−Ａのそれと類似の、絞
りプレートの平面図。および、３つの異なる寸法および
形状の円形開口を持つ、シャッタディスクの１つの平面
図。
【図８】虹彩絞りと適合する、図２−Ａのそれと類似
の、絞りプレートの平面図。
【符号の説明】
１０ 光源 １２ 絞りプレート １４ レンズ装置 １６ マスク １８ レンズ装置 ２０ ターゲット ３０ 絞りプレート ３１ シャッタ ４０ 絞りプレート ４１−４４ シャッタ ５１−５４ ディスク ７０ 絞りプレート ７１−７４ シャッタディスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 隆 東京都港区芝浦１丁目１番１号 株式会社 東芝内 (72)発明者 東 司 東京都港区芝浦１丁目１番１号 株式会社 東芝内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体デバイスの製造において、デバイ
    ス基板上の光感応フィルムの光リトグラフ露光のための
    オフ光軸照明装置において、 光感応フィルムを露光するための光源と、 金属層内にエッチされるパターンの拡大イメージを含む
    フォトマスクを有し、前記フォトマスクは光源と露光さ
    れるべき光感応フィルムとの間に挿入されるように構成
    されており、 デバイス基板上の光感応フィルム内へのパターンニング
    のために照明されたイメージの寸法を縮小するために、
    フォトマスクとレジストとの間に設けられたレンズ装置
    と、そして光源とフォトマスクとの間に位置どられた絞
    りプレートを有し、前記絞りプレートは可変エリア絞り
    を提供するための独立的に制御可能なシャッタを持ち、
    各露光は特定のリトグラフステップに関して絞りを調節
    することにより別個に最適化（理想化）することができ
    ることを特徴とするオフ光軸照明装置。
  2. 【請求項２】 前記絞りプレートが、絞りプレートの中
    心に関して放射状に等しく設けられた複数の絞りと、そ
    して絞りプレートの中心に旋回的に取り付けられそして
    直径的に対向する絞りを塞ぎまたは部分的に塞ぐよう可
    動するバタフライ形状のシャッタを含む、独立的に制御
    可能なシャッタを有するような、請求項第１項記載の、
    半導体デバイスの製造におけるデバイス基板上の光感応
    フィルムの光リトグラフ露光のためのオフ光軸照明装
    置。
  3. 【請求項３】 前記絞りプレートが、絞りプレートの中
    心に関して放射状に等しく設けられた複数の絞りと、そ
    してそれぞれの絞り付近に旋回的に取り付けられ、そし
    て前記絞りのそれぞれの１つを塞ぎ、または部分的に塞
    ぐように独立的に可動する、前記絞りのそれぞれに１つ
    の、複数のシャッタを含む独立的に制御可能なシャッタ
    とを持つような、請求項第１項記載の、半導体デバイス
    の製造においてデバイス基板上の光感応フィルムの光リ
    トグラフ露光のためのオフ光軸照明装置。
  4. 【請求項４】 前記シャッタが、それぞれの絞りを塞ぎ
    または部分的に塞ぐよう回転出来る複数のブレードを持
    つような、請求項第３項記載の、半導体デバイスの製造
    においてデバイス基板上の光感応フィルムの光リトグラ
    フ露光のためのオフ光軸照明装置。
  5. 【請求項５】 前記シャッタが、前記絞りプレート内の
    相当する絞りとの位置合わせ（レジストレーション）状
    態にまで回転することが出来る、少なくとも１つの放射
    状に延びたスロットを持つディスクであるような、請求
    項第３項記載の、半導体デバイスの製造においてデバイ
    ス基板上の光感応フィルムの光リトグラフ露光のための
    オフ光軸照明装置。
  6. 【請求項６】 前記シャッタが、ディスクの中心から放
    射状に設けられた少なくとも１つの絞りを持ち、そして
    前記絞りプレートにおける相当する絞りとの位置合わせ
    （レジストレーション）状態にまで回転することが出来
    るディスクであるような、請求項第３項記載の、半導体
    デバイスの製造においてデバイス基板上の光感応フィル
    ムの光リトグラフ露光のためのオフ光軸照明装置。
  7. 【請求項７】 それぞれのディスクが、ディスクの中心
    から各々放射状に設けられた異なる寸法の複数の絞りを
    持ち、前記絞りの各々は相当する絞りとの位置合わせ
    （レジストレーション）状態まで回転したとき、前記絞
    りプレート上の相当する絞りを異なる量だけ部分的に塞
    ぐような、請求項第６項記載の、半導体デバイスの製造
    においてデバイス基板上の光感応フィルムの光リトグラ
    フ露光のためのオフ光軸照明装置。
  8. 【請求項８】 ディスク上の絞りが円形の穴であるよう
    な、請求項第７項記載の、半導体デバイスの製造におい
    てデバイス基板上の光感応フィルムの光リトグラフ露光
    のためのオフ光軸照明装置。
  9. 【請求項９】 ディスク上の絞りが長方形の穴であるよ
    うな、請求項第７項記載の、半導体デバイスの製造にお
    いてデバイス基板上の光感応フィルムの光リトグラフ露
    光のためのオフ光軸照明装置。
  10. 【請求項１０】 前記シャッタが虹彩絞りであるよう
    な、請求項第３項記載の、半導体デバイスの製造におい
    てデバイス基板上の光感応フィルムの光リトグラフ露光
    のためのオフ光軸照明装置。
JP9048904A 1996-03-04 1997-03-04 オフ光軸照明装置 Pending JPH09325501A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/610,770 US5712698A (en) 1996-03-04 1996-03-04 Independently controllable shutters and variable area apertures for off axis illumination
US08/610770 1996-03-04

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JPH09325501A true JPH09325501A (ja) 1997-12-16

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ID=24446350

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9048904A Pending JPH09325501A (ja) 1996-03-04 1997-03-04 オフ光軸照明装置

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US (1) US5712698A (ja)
EP (1) EP0794462B1 (ja)
JP (1) JPH09325501A (ja)
DE (1) DE69704586T2 (ja)

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