JPH0473653A - 露光装置 - 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］ この発明は、半導体集積回路の製造工程に用いられる露
光装置に関するものである。

（従来の技術〕 第４図は従来の露光装置を説明するための断面図である
。

第４図において、１は水銀ランプ、２はレンズ、３は水
銀ランプ１により照射する紫外線、　４はシャッタ、Ｇ
は半導体基板、７は半導体基板ε上にレジストを塗布す
ることにより形成されたレジスト膜、１２はレクチル、
１３はシャンク４の開閉を制御するシャッタ開閉装置で
ある。またａは非感光領域、ｂは感光領域を示す。

このように構成された従来の露光装置について、以下説
明する。

半導体基Ｆｉ６上のレジスト＃７を露光する場合、シャ
ッタ開閉装置１３によりシャッタ４を開け、水銀ランプ
１により紫外１３をレンズ２およびレクチル１２を介し
てレジスト膜７の感光領域すに照射することにより、露
光を行う。

この際、レジスト膜７の露光時間は、予めシャッタ開閉
装置１３に設定されており、露光時間に達するとシャッ
タ開閉装置１２によりシャッタ４を閉じることによって
露光が終了される。

このように従来の露光装置では、予め露光時間をシャッ
タ開閉装置１２に設定することによりレジスト膜７の露
光時間を制御しており、・半導体基板６上のレジスト膜
７に対して連続して露光が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このように従来の露光装置では、予め設
定された同一の露光時間により半導体基板６上のレジス
ト膜７に対する露光時間が制御されるため、異なる半導
体基板６ごとのレジスト膜７の厚みの相違または同一半
導体基板６上のレジスト膜の厚みの不均一により、レジ
スト膜７がオーバ露光されたり、またはアンダー露光さ
れたりするという問題があった。このように不均一な露
光を行ったレジスト膜を現像した場合、所望の寸法を有
するレジス］・パターンを得ることができない。

この発明の目的は上記問題点に鑑み、寸法制御の精度を
向上させたレジストパターンを得ることのできる露光装
置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の露光装置は、第１および第２の赤外線照射装
置と、第１および第２の赤外線強度検出装置と、シャッ
タ開閉装置とを備えたものである。

第１の赤外線照射装置は、レジスト膜の露光領域に赤外
線を照射し、また第２の赤外線照射装置は、レジスト膜
の非露光領域に赤外線を照射する。第１の赤外線強度検
出装置は、第１の赤外線照射装置の赤外線の反射光の強
度を検出し、また第２の赤外線強度検出装置は、第２の
赤外線照射装置の赤外線の反射光の強度を検出する。そ
してシャッタ開閉装置は、第１の赤外線強度検出装置の
検出出力が第２の赤外線強度検出装置の検出出力に対し
て一定の比に達したときシャンクを閉しるものである。

（作用〕 この発明の構成によれば、レジスト膜を露光する際、第
１および第２の赤外線照射装置により、レジスト膜の露
光領域および非露光領域に赤外線を照射し、この各赤外
線の反射光の強度を第１および第２の赤外線強度検出装
置により検出し、第１の赤外線強度検出装置の検出出力
が第２の赤外線強度検出装置の検出出力に対して一定の
比に達したときシャンク開閉装置によりシャッタを閉じ
ることによってレジスト膜の露光を終了する。すなわち
、従来のように同一の露光時間を予めシャンク開閉装置
に設定することなく、露光に伴う露光領域の赤外線の反
射光の強度の変化を検出することにより、レジスト膜の
露光時間を制御する。

したがって、レジスト膜の厚みの不均一または相違に左
右されることなく、常にレジスト膜の露光状態を最適化
することができる。

〔実施例〕

この発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づいて説
明する。

第１図はこの発明の一実施例の露光装置を説明するため
の断面図である。

第１図において、１は水銀ランプ、２はレンズ、３は水
銀ランプ１より照射する紫外線、４はシャッタ、５はシ
ャッタ４の開閉を制御するシャッタ開閉装置、６は半導
体基板、７は半導体基板６上にレジストを塗布すること
により形成したレジスト膜、８ａ、８ｂは赤外線照射装
置、９ａ、９ｂは赤外線照射装置８ａ、８ｂにより照射
する赤外線、１０ａ、１０ｂはレジストＭ７および半導
体基板６により反射した赤外線反射光、ｌｌａ、　ｌｌ
ｂは赤外線反射光１０ａ、１０ｂの強度を検出する赤外
線強度検出装置、１２はレクチルである。またａはレジ
スト膜７の非露光領域、ｂはレジストＷ！ｉ７の露光領
域を示す。

第２図（ａ）、　（ｂ）は実施例のレジスト膜７の化学
組成を示す図である。

レジストとして、第２図（ａ）に示すような現在−般に
広く利用されているネガ型レジストの一つであるポリ桂
皮酸ビニル系のレジストを用い、このレジストを半導体
基板６上に塗布することによりレジスト膜７を形成した
。

このように構成した露光装置について、以下説明する。

半導体基板６上にレジスト膜７を形成した後、露光前す
なわちシャッタ４を閉じた状態で、赤外線照射装置８ａ
により赤外線９ａ　（波長５．９５Ｃμｍ］〜６．１６
Ｃμｍ））を非露光領域ａに照射し、また赤外線照射装
置８ｂにより赤外線９ｂ　（波長５．９５ｒμｍ）　〜
６．１６　Ｃμｍ）　）を露光領域すに照射する。そし
て、各赤外線強度検出装置１１ａ　、　ｌｌｂにより半
導体基板６により反射した赤外線反射光１０ａ、１０ｂ
の強度を検出する。この赤外線強度検出装置１１ａの検
出出力を赤外線反射光強度１１とし、また赤外線強度検
出装置１１ｂの検出出力を赤外線反射光強度■、とする
。この際、非露光領域ａの赤外線反射光強度Ｉ、と露光
領域すの赤外線反射光強度Ｉ、との比（１，／１．）は
１となる。

レジスト膜７の露光領域すを露光する場合には、シャッ
タ４を開け、水銀ランプ１より紫外線３をレンズ２およ
びレクチル１２を介してレジスト膜７の露光領域すに照
射することにより、露光を行う。この際、露光領域ａ、
非露光領域すには、各赤外線照射装置８ａ、８ｂにより
波長５．９５Ｃμｍ〕〜６．１６Ｃμｍ）の各赤外線９
ａ、９ｂを照射し、各赤外線強度検出装置１１ａ、ｌｌ
ｂにより各赤外線反射光１０ａ、１０ｂの強度、すなわ
ち赤外線反射光強度■１および赤外線反射光強度Ｉ、を
検出する。そして、赤外線強度検出装置１０ｂの検出出
力である赤外線反射光強度■、が赤外線強度検出装置１
０ａの検出出力である赤外線反射光強度１１に対して一
定の比に達したときにシャンク開閉装置５によりシャッ
タ４を閉じ、レジスト膜７の露光を終了する。

ここで、シャッタ開閉装置５によりシャッタ４を閉じる
ことによるレジスト膜７の露光時間の制御について説明
する。

レジスト膜７の露光領域すは紫外線３で露光されること
により、ポリ桂皮酸ビニル分子中から−ＣＨ＝ＣＨ−結
合が消失する（第２図（ａ）、　（ｂ）参照）。

この−ＣＨ＝ＣＨ−結合は赤外線〔波長５．９５〔μｍ
］〜６．１６Ｃμｍ〕）を吸収する特性がある。したが
って、露光領域すの露光が進行して膜中の−ＣＨ＝ＣＨ
−結合が減少することにより、露光領域すに吸収される
赤外線９ｂ４：）減少する。

その結果、露光が進行するにつれて、露光領域すの赤外
線反射光強度ｌ、は露光前の赤外線反射光強度Ｉ、の比
較して、徐々に増加する。これに対して、非露光領域ａ
の赤外線反射光強度１１は露光前の赤外線反射光強度１
．と変わらず一定である。したがって、第３図に示すよ
うに、レジスト膜７の露光の進行、すなわち露光時間ｔ
が長くなるにつれて、非露光領域ａの赤外線反射光強度
Ｉ。

に対する露光領域すの赤外線反射強度■、の比Ｎ、／ｒ
ｂ　）は小さくなる。

そこで、予め決定しておいた最適のレジストパターンが
得られるレジスト膜７の露光状態における１、／Ｉ、の
値ｋに達したとき（露光時間Ｌｋ）に、シャッタ開閉装
置５によりシャ・７タ４を閉じることにより、レジスト
膜７の露光を終了する。

このように、レジスト膜７の露光領域すの露光を行う際
、赤外線照射装置８ａにより赤外線９ａを非露光領域ａ
に照射し、赤外線反射光１０ａの強度すなわち赤外線反
射光強度１．を赤外線強度検出装置１１ａにより検出し
、また赤外線照射装置８ｂにより赤外線９ｂを露光領域
すに照射し、赤外線反射光１０ｂの強度すなわち赤外線
反射光強度■、を赤外線強度検出装置１１ｂにより検出
し、この露光領域すの赤外線反射光強度■、が非露光領
域ａの赤外線反射光強度１．に対して一定の比（１，／
Ｉｂ　）に達したときに、シャ・ツタ開閉装置５により
シャッタ４を閉じ、露光を終了することにより、レジス
ト膜７の露光時間を制御する。すなわち紫外線３の照射
による露光領域すの分子構造の変化により露光時間を制
御するため、レジスト膜７の厚みの不均一または相違に
左右されることなく、常にレジスト膜７の露光状態を最
適にすることができる。例えば異なる半導体基板ごとの
レジスト膜の厚みの相違に左右されることなく、またス
テップアンドリピート方式の露光に導入すれば、同一半
導体基板上のレジスト膜の厚みの不均一にも左右される
ことなく、各チップごとに最適の露光を行うことができ
る。その結果、このレジスト膜７を現像することによっ
て、寸法精度の高いレジストパターンを得ることができ
る。

なお実施例は、レジスト膜７のレジストとしてネガ型フ
ォトレジストを用いたが、例えばポジ型フォトレジスト
ｘｆ！レジスト電子線レジストおよびＤｅｅｐ−ＬＩＶ
　（遠赤外線）レジスト等を用いることもできる。すな
わちこの発明は、赤外線に対して感光することなく、か
つ露光することにより分子構造の変化する全てのレジス
トを用いることができる。

また実施例では、露光領域すおよび非露光領域ａに赤外
線９ａ、９ｂを照射する赤外線照射装置８ａ、８ｂおよ
び赤外線反射光１０ａ、１０ｂの強度を検出する赤外線
強度検出装置１１ａ、１１ｂは、各−個であるが、複数
個あっても良い。

〔発明の効果〕

この発明の露光装置によれば、レジスト膜の露光領域お
よび非露光領域に赤外線を照射する第１および第２の赤
外線照射装置と、この第１および第２の赤外線照射装置
の各赤外線の強度を検出する第１および第２の赤外線強
度検出装置と、第１の赤外線強度検出装置の検出出力が
第２の赤外線強度検出装置の検出出力に対して一定の比
に達したときシャッタを閉しるシャッタ開閉装置とを備
えることにより、露光に伴う露光領域の赤外線の反射光
の強度の変化を検出することによって、レジスト膜の露
光時間を制御する。したがって、レジスト膜の厚みの不
均一または相違に左右されることなく、常にレジスト膜
の露光状態を最適化することができる。その結果、レジ
スト膜を現像することによって、寸法制御の精度を向上
させたレジストパターンを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の露光装置を説明するため
の断面図、第２図（ａ）、　（ｂ）は実施例のレジスト
膜７の化学組成を示す図、第３図は露光領域すの赤外線
反射光強度■、に対する非露光領域ａの赤外線反射光強
度１．の比（１，／１．　）と露光時間ｔとの関係を示
す図、第４図は従来の露光装置を説明するための断面図
である。 ４・・・シャッタ、５・・・シャッタ開閉装置、７・・
・レジスト膜、８ａ、８ｂ・・・赤外線照射装置、９ａ
９ｂ・・・赤外線、１０ａ、１０ｂ・・・赤外線反射光
、１１ａ、１１ｂ・・・赤外線強度検出装置、ａ・・・
非露光領域、ｂ・・・露光領域 第１１１ ｂａ ａ・・・非露光領域、ｂ・・・露光訴域第 図 （ａ） Ｈ −＋ＣＨ２−ＣＨ−）７：。 （ｂ） ｋν 銘 尤

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　レジスト膜の露光領域に赤外線を照射する第１の赤外
   線照射装置と、前記レジスト膜の非露光領域に赤外線を
   照射する第２の赤外線照射装置と、前記第１の赤外線照
   射装置が照射した赤外線の反射光の強度を検出する第１
   の赤外線強度検出装置と、前記第２の赤外線照射装置が
   照射した赤外線の反射光の強度を検出する第２の赤外線
   強度検出装置と、前記第１の赤外線強度検出装置の検出
   出力が前記第２の赤外線強度検出装置の検出出力に対し
   て一定の比に達したときシャッタを閉じるシャッタ開閉
   装置とを備えた露光装置。