JPS61150330A - 露光装置用照度補正板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば半導体プロセスにおいて、透光性基板
上に遮光性薄膜全被着したフォトマスクブランクや、シ
リコンウェー八等の半導体基板上に酸化物被膜、導電性
被膜を被着したもの等の原［Ｋフォトレジストを塗布し
た後、そのフォトレジストを所定のパターンに形成する
際などに使用される露光装置の付属品として用いる照度
補正板に関する。

〔従来の技術〕

従来この種の露光装置においては、一般にその光源と原
板との間の光路上にインチグレーターあるいはコリメー
ターレンズ等の光学系が配置され、光源のランプから発
した光はこれらの光学系によシ平行光化されて原板ｔ−
通し、フオトレジス）１−塗布した露光対象基板に照射
される。その場合、通常は光源ランプの取シ付は場所に
位置調整用のつまみが設けられ、光軸の調整が行なえる
ようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述したようなインチグレーター−？コ
リメーターレンズ等は特にその装置専用に作られるもの
でもなく、例えば各装置ととｔ／ｃ特有の微妙な照度分
布のむらがある場合忙これを均一にしたり、あるいはそ
の傾向をさら忙強調したりする調整機能はもちあわせて
いない。

〔問題点を解決するための手段〕

このような問題点を解決するため罠、本発明の露光装置
用照度補正板は、選択的に遮光部を有する透光性基板を
光源と露光対象基板間の光路上に配置するようにしたも
ので、上記遮光部は、上記透光性基板の主面上に、当該
補正板がない時の露光対象基板の主面上における照度分
布に正または負の相関を有する密度をもって分布させた
ものである。

〔作用〕

照度分布に対し正の相関を有する密度で遮光部を分布さ
せれば、照度分布のむらを相殺することができるし、負
の相関を有する密度で分布させた場合には、照度分布の
不均一をさらに強調させることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す露光装置の構成図であ
る。同図において、１は例えば超高圧水銀灯やＸｅ　−
Ｈｇ灯などの紫外線または遠紫外線を発する光源ランプ
、２は例えばＭｇＦ、をコーティングした集光ミラー、
３は赤外域や可視域の元を透過させ紫外域の光を反射さ
せるコールドミラーである。ここで反射された光は小さ
な凸レンズの集合板であるインチグレーター４を通って
平行光化された後、凹面鏡からなるコリメーターレンズ
５で反射されてさらに平行光化され、反射ミラー６によ
って反射されてフォトマスク等の原板１ｔ−通過し、７
オトレジス）１−塗布した露光対象基板である材料基板
８の主面圧到達する。この時、原板Ｔの直前に照度補正
板９が配置してあり、平行光化された光はこの補正板９
でその照度分布を調整されて原板８に入射する。

ここで、照度補正板９は、第２図（＆）に示すような矩
形板状で、同図価）に示すように紫外線の透過率が高い
石英からなるガラス基板９１上にクロムＭ９２からなる
遮光部を選択的く形成したものであるが、このクロム膜
９２鉱、第３図（＆）にＡ部分、同図（ｂ）にＢ部分、
同図（ｃ）ＫＣ部分の平面図を示したように１中心部が
密に１周辺部はど粗に形成しである。本実施例は、例え
ば当該補正板９に入射する元の照度分布が第４図に示す
よう罠中心部が高く周辺部はど低い場合に１これを補正
して均一にするために配置したもので、その透過率は第
５図に示すように照度分布く対し負の相関をもった分布
となるため、原板Ｔに入射する光は第６図に示すように
照度のばらつきが除去されて均一な分布を有するものと
なる。

このような照度補正板９は、写真製版に用いる網点スク
リーンと同様のもので、網目スクリーンの一種であるコ
ンタクトスクリーンを用いて、次のようにして製造する
ことができる。

コンタクトスクリーンは、第７図に示したように軟質フ
ィルム上に形成した２次元の各格子状に、同一の光学濃
度分布をもった網点を配列したものであシ、任意の隣接
格子の■−■断面に沿った製置分布を第８図に破線で示
したように１格子の交点で最大で周辺にいくにつれて連
続的に低下していく光学濃度分布を有し、同図中に実線
で示したように透過率が各ます目の中心で最大、周辺に
いくにつれて連続的に低下していく構造となっているた
め、光の強さによって、各ます目における透過面積が異
なシ、これを用いることくよシ光の照度を透過面積に変
換することができる。格子の本数は、通常１インチ当た
シ８５〜２００本である。

８５本の場合で格子の間隔は約０．３　ｇｍとなる。こ
の間隔は小さい方が照度分布を忠実に写しとることがで
きることはいうまでもないが適宜選択する。

なお、軟質フィルムの代、９４Ｃガラス基板を用いても
よい。

そこで、例えばｊＩ９図に示したように１ガラス基板９
１の主面ｉＣＪ光性薄膜としてクロム膜９２を全面に被
着したマスクブランク上にさらにネガタイプのフォトレ
ジスト９３（例えば東京応化工業のＯＭＲ−８３）を塗
布した上に、このコンタクトスクリーン１０ｔ−重ね、
石英ガラスからなるダ′ミーガラス９４で押えて第１図
の補正板９の位置に配置し、露光を行なう（第９図（ａ
））。本実施例の露光は、中心部はど照度が高いために
、コンタクトスクリーン１０の各ます目ごとの透過面積
は中心部はど大きくなシ、このようＫして露光したブラ
ンクを現像、エツチングした後（第９図缶））、不要と
なったレジスト９３を剥離することにより、第２図およ
び第３図に示したようなガラス基板９１上にクロム膜９
２による網点が形成された補正板９ができあがる。

第１図において、原板Ｔは、例えば第１０図に示すよう
に透光性ガラス基板Ｔ１に所望パターンのクロム膜Ｔ２
を形成した吃のであシ、材料基板８は例えば透光性ガラ
ス基板８１にクロム膜８２を全面に被着しその上にフォ
トレジスト８３を塗布したものであシ、原板Ｔの透光部
を透過した光によシアオドレジスト８３が露光され、現
像、エツチングによシネガタイブのレジストであれば感
光した部分のみが残されて、クロム膜Ｔ２のパターンが
クロム膜８２に反転して転写され、一方ボシタイブのレ
ジストであれば感光した部分が除去されるためクロム膜
Ｔ２のパターンがクロム膜８２にそのまま転写される。

この時、実際には、原板Ｔの透光部を透過しｆｃ光は図
示のようにＲ元部の方まで回り込むが、図中ＡおよびＦ
の位置で臨界照度となシ、それよシ内側では臨界照度以
下となるように設計しておけば、Ａ〜Ｆの位置では光が
照射されても感光せず、したがってクロム膜γ２のパタ
ーンを忠実に再現できる。

ところが、前述したようにたまたま光学系等の影響で照
度にばらつきが生じた場合、照度が上述した設計値よシ
高い部分では、例えば上記ＢやＥでも臨界照度以上とな
って感光し、ポジタイプのレジストを用いた場合であれ
ばその部分でパターンの線幅が設計値よシ小さく、逆に
ネガタイプのレジストｔ−用いた場合であれば大きくな
って、線幅にばらつきを生じる。

これに対し、予め前述した方法で炸裂した補正板９を挿
入することによシ、照度分布の不均一は解消され、した
がって線幅のばらつきを抑えることができる。

逆に、中心部の照度が低い場合には、ポジタイプのレジ
ス）１−用いる場合には中心部で線幅が大きく、ネガタ
イプのレジストを用いる場合には小さくなる事態が生じ
るが、これを均一にするためＫは、ポジタイプの７オト
レジスト（例えばヘキスト社のＭＰ−１３５０）を用い
て前述したと同様の工程により、中心部に粗、周辺部に
密のクロム膜９２が被着した補正板９ｔ−作り、これを
介在させればよい。

ところで、余ル高い解偉度を必要とせず投影露光方式を
とる場合や、密着露光方式でも原板７と材料基板８とを
ほぼ完全に密着させることによシ、両者の平行・平面度
を保つ良状態で露光する場合には、線幅がばらつく場合
として主として照度分布の不均一のみ考慮すればよいが
、照度分布が均一であっても線幅のばらつきが生じる場
合がある。

すなわち、密着露光方式でポジタイプの７オトレジス）
１−使用する場合、露光によシレジストの感光成分であ
る例えばキノンジアジドが分解してＮ２ガスを発生し、
その圧力で原板７および材料基板８の少なくとも一方が
例えば第１１図に示すように彎曲する場合がある。この
ような場合には、原板７と材料基板８との間の距離が、
中央部で大きく周辺部はど小さくなる。このため、照度
分布が均一であっても、回折による回シ込み量との関係
で、材料基板８上での照度分布は必ずしも均一にはなら
ず、原板７との距臨が大きい中心部はど、線幅が大きく
なる。このような場合には、むしろ、照度分布を積極的
に不均一にするような、つまシ、中心部の照度を周辺部
に比較して高くシ、それによる線幅縮小の効果によシ上
述した彎曲による線幅拡大の効果が相殺されるようＫす
る必要があるが、この場合、照度分布は均一であるため
、前述したような単純に照度分布の不均一を利用した方
法によシ補正板を作ることはできない。

さらに、露光後の現像やエツチング工程において、例え
ば材料基板８をスピンナーで回転させながら現像液やエ
ツチング液をスプレーするような場合など、中心部はど
現像やエツチングが進行する結果、やはり、線幅が中心
部で大きく周辺部はど小さくなるかまたは逆の分布とな
ることが生ずる。この場合も、最終的に均一な線幅を得
るためには、積極的に照度分布を不均一にする必要が生
ずる。

以上をまとめると、補正を必要とする場合には１、中心
部の照度を周辺部に比べて低く修正したい場合、つまり
ポジタイプのレジスト工程において中心部のクロム膜線
幅が小さくなってしまいこれを修正したいような場合と
、 ｎ、中心部の照度を周辺部に比べて高く修正したい場合
、つまりポジタイプのレジスト工程において中心部のク
ロム膜線幅が大きくなってしまいこれを修正したいよう
な場合 とがあり、さらにそれぞれに、 ■　照度は均一な場合、 ■　中心部の照度が高い場合 ■　中心部の照度が低い場合 がある。

そして、上記１−■の場合であれば、補正板は、前述し
たようなポジタイプのレジストを用いた密着露光におけ
るガスによる彎曲現象を逆に利用して作成することがで
きる。つまシ、例えば第１２図に示すように透光性のガ
ラス基板８１Ａの主面にクロムＫＮ　９２Ａ　＠被着し
、ポジタイプのレジスト９３Ｐ　ｋ塗布したブランクと
コンタクトスクリーン１０とを、後者を光源側圧して光
路上に配置し、露光した後、現偉およびエツチングを行
なうことにより中心部のクロム膜９２Ａの面積の大きい
補正板９Ａが形成できる。

夏−■の場合は、第１３図に示すように、ネガタイプの
レジス）９３Ｎ’を塗布したブランクスを用い、中心部
のクロム膜９２Ａの面積が大きい補正板９Ａが得られる
。

これに対し、■−■の場合は、第１４図に示すようにポ
ジタイプのレジスト９３Ｐ　を塗布したブランクスを用
いると七によシ同様の補正板９Ａを得ることができる。

一方、ｌ−〇の場合は、上記Ｉ−■〜■で作った補正板
のパターンを反転させる。つｔ＃）、第１５図に示すよ
うに、透光性のガラス基板９１Ｂの主面にクロム４１９
２Ｂ　ｔ−被着し、ネガタイプのレジスト９３Ｎｋ塗布
したブランクスと上記補正板９Ａとを、後者を光源側に
して光路上に配置し露光することＫよシ、中心部のクロ
ム膜９２Ｂの面積が小さい補正板９Ｂが形成できる。前
述したように、ポジタイプのレジスト工程において、照
度分布が均一であるにもかかわらずガスによる彎曲によ
って線幅のばらつきが生ずる場合には、前記Ｉ−■の方
法で同様のばらつきをもった網点スクリーンを形成し、
それを上述した方法で反転させることによシ、目的の補
正板が形成できる。

またｌ−■の場合は、第１６図に示すようにポジタイプ
のレジス）９３Ｐｅ用いて前記Ｉ−■の場合と同様に、
同じく…−■の場合は第１７図に示すように、ネガタイ
プのレジス）９３Ｎ’を用いて■−■の場合と同様にし
て、中心部のクロム膜９２Ｂの面積が小さい補正板９Ｂ
を得ることができる。

なお、ポジタイプのレジストとしては、上述したＭＰ−
１３５０（ヘキスト社）の他にも、例えばＫｏ−ｄａｋ
ｐｏｓｉ　８０９　（コダック社）、０ＦＰＲ（東京応
化工業）などを用いてもよい。同様にネガタイプのレジ
ストについても、上述したＯＭＲ−８３（東京応化工業
）の他に、ＫＭＲ−７４７（コダック社）、セレクテイ
ラツクスーＮ（ＥＭケミカル社）その他を用いることが
できる。また、遮光部の材料としては、上述したクロム
の他にも、ニッケル、アルミニウム、チタン、鉄、コバ
ルト、ジルコニウム、ゲルマニウム、タンタル、モリブ
デンなどが好ましく、さらに種々の合金、例えばニクロ
ム。

クロムサーメット、ニッケルシリコン、ステンレス、チ
タンシリコンなども使用できる。また、これらの酸化物
、窒化物、炭化物な１ども使用できる。

このようにして得喪各タイプの補正板を第１図に示した
ように光路上に挿入することくよシ、補正前の露光装置
本来の照度分布との組合せにより、種々の補正もしくは
調整照度分布が得られる。第１８図ないし第２０図にこ
れを示す。各図とも（４）は補正前の照度分布で、第１
８図（４）の（ａ−■）が照度が均一な場合、第１９図
（４）の（ａ−■）が中心部の照度が高い場合、第２０
図（４）の（ａ−■）が中心の照度が低い場合の照度分
布を示す。また各図（Ｂ）　、　＠、　ＣＦ”）は補正
板の透過率分布で、各図（Ｂ）の（ｂ−１）は中心部の
透過率が低い、すなわち前述したタイプＩの補正板、各
図（６）の（ｂ−１）は中心の透過率が高い、すなわち
タイプ１の補正板、各図（巧の（ｂ−１）は中心部の透
過率が（ｂ−１）よシも低い、新たなタイプ１の補正板
、さらに（ｂ−ｆｆ）は中心部の透過率が（ト」）よシ
も高い、新たなタイプ■の補正板の透過率分布を示す。

そして各図（Ｃ）　、　（Ｅ）　、　（Ｇ）は補正後の
照度分布で、各図（Ｃ）の（ｃ−１）が（ｂ−１）の補
正板を用いた場合、各図（ト）の（ｃ−１）が（ｂ−ｕ
）の補正板を用いた場合、各図（Ｇ）の（ｃ−１）が（
ｂ−１）の補正板を用いた場合、さらに（ｃ−■）が（
ｂ−ｆｆ）の補正板を用いた場合の照度分布を示す。

なお、先に現像やエツチングプロセスによっても線幅に
ばらつきが生ずると述べた。また照度は同じでも露光時
間によって、現実に感光に寄与する露光光量は異なって
くる。このことは、逆に、これらを調整することによっ
て最終的な線幅に合わせることも可能であることを意味
する。例えば、中心部の照度を高くするために、第２１
図に示すように中心部が高い透過率分布を有する補正板
を用いる場合でも、その透過率の変化幅を同図（ａ）の
Ｂ、　　とするか、あるいは同図（ｂ）のＢ２とするか
は、上述した露光時間または現像時間、エツチング時間
等との組合せで適宜選定することが可能である。

また、第１図の例では、補正板９は原板Ｔの直前に配置
した。これは、ｌ！！ｊＶにこに限られるものではなく
、光源ランプ１から原板γに至る光路上のどこに挿入し
てもよいが、光学系に照度を不均一にする要因がある場
合には、それらの影響がすべて表われた原板７の直前で
補正することが最も効果的であるためである。

また、第１図には原板Ｔおよび材料基板８をそれぞれ水
平方向に配置し、これに垂直方向から元を照射する場合
を図示したが、原板Ｔおよび材料基板８を垂直方向に配
置し、水平方向から光を照射する構造の露光装置にも全
く同様に適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、透光性基板の主
面に当該補正板がない時の露光対象基板の主面上におけ
る照度分布に相関する密度で遮光部を分布させた照度補
正板を配置するようにしたことによシ、尚該露光装置に
固有の照度分布の不均一を解消したシ、あるいは特定の
目的に応じて適当な分布に調整したシすることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を使用した露光装置の構成図
、第２図（ａ）は本発明の一実施例を示す照度補正板の
平面図、同図（ｂ）はそのｂ−ｂ断面図、第３図は第２
図（ａ）の詳細図、第４図は補正前の照度分布の一例を
示す図、第５図は補正板の透過率分布の一例を示す図、
第６図は補正後の照度分布の一例を示す図、第７図はコ
ンタクトスクリーンの構成例を示す平面図、第８図はそ
の透過率分布を示す図、第９図は補正板の製造方法の一
例を示す工程断面図、第１０図および第１１図はパター
ン転写の原理を説明するための図、第１２図ないし第１
７図はそれぞれ補正板の製造方法の一例を説明するため
の断面図、第１８図ないし第２０図は補正板の効果を示
す図、第２１図は補正板の透過率分布の設計方法を説明
するための図である。 １・・・・光源ランプ、１・・・・原板、８・・Φ・材
料基板、９，９Ａ、９Ｂ　・・・・照度補正板、１０ｅ
・・・コンタクトスクリーン、７１゜８１．９１・・・
・透光性ガラス基板、７２　、８２　。 ９２・・・・クロム膜、８３．９３−−−−フォトレジ
スト、９３Ｎ・・・・ネガタイプのフォトレジスト、９
３Ｐ・・・・ボジタイグのフォトレジスト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源およびこの光源から発した光を露光対象基板に照射
   させる光学系を備えた露光装置において、上記光源と露
   光対象基板との間の光路上に配設される主面上に選択的
   に遮光部を有する透光性基板からなり、当該遮光部は、
   上記光源からの光の上記露光対象基板主面上における照
   度分布に正または負の相関を有する密度分布をもつこと
   を特徴とする露光装置用照度補正板。