JPH0442816B2 - - Google Patents

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を被着したフオトマスク
ブランクや、シリコンウエーハ等の半導体基板上
に酸化物被膜、導電性被膜を被着したもの等の原
板にフオトレジストを塗布した後そのフオトレジ
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の
製造方法に関する。

〔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テグレーターあ
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
により平行光化されて原板を通し、フオトレジス
トを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り付け場所に位置調整
用のつまみが設けられ、光軸の調整が行なえるよ
うになつている。

〔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テグレータ
ーや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、例えば各装置ごとに特
有の微妙な照度分布のむらがある場合にこれを均
一にしたり、あるいはその傾向をさらに強調した
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に、本発明の
露光装置用照度補正板の製造方法は、光源と露光
対象基板間の光路上に、主面に遮光性薄膜および
フオトレジストを積層した透光性基板とコンタク
トスクリーンとを後者を光源側にして配置し、リ
ソグラフイおよびエツチングにより上記主面上に
おける照度分布を反映した網点スクリーンを作つ
てこれを照度補正板とするか、またはこのように
して得られた網点スクリーンと、主面に遮光性薄
膜およびフオトレジストを積層した第２の透光性
基板とを前者を光源側にして光路上に配置し、再
度リソグラフイおよびエツチングを行なうことに
より上記網点スクリーンの反転パターンを上記遮
光性薄膜に形成してこの第２の透光性基板を照度
補正板とするものである。

〔作用〕

写真製版において、画像の連続階調濃度を再現
するための網目分解に用いるコンタクトスクリー
ンを利用することにより、容易に照度分布を反映
した密度の網点スクリーンが形成できるが、ネガ
形、ポジ形のフオトレジストを使い分けることに
より、またいつたん形成した網点パターンをさら
に反転させることにより、目的に応じ、照度分布
と遮光部の密度分布とに正あるいは負の相関をも
たせることができる。

照度分布に対し正の相関を有する密度で遮光部
を分布させた補正板を光路上に配置すれば、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補正板を配置した場合
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MgF₂をコーテイ
ングした集光ミラー、３は赤外域や可視域の光を
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
集合板であるインテグレーター４を通つて平行光
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によつて反射されてフオトマスク等の原板７を
通過し、フオトレジストを塗布した露光対象基板
である材料基板８の主面に到達する。この時、原
板７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ａに示すよう
な矩形板状で、同図ｂ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
膜９２からなる遮光部を選択的に形成したもので
あるが、このクロム膜９２は、第３図ａにＡ部
分、同図ｂにＢ部分、同図ｃにＣ部分の平面図を
示したように、中心部が密に、周辺部ほど粗に形
成してある。本実施例は、例えば当該補正板９に
入射する光の照度分布が第４図に示すように中心
部が高く周辺部ほど低い場合に、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に対し負の相関をも
つた分布となるため、原板７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。

コンタクトスクリーンは、第７図に示したよう
に軟質フイルム上に形成した２次元の各格子状
に、同一の光学濃度分布をもつた網点を配列した
ものであり、任意の隣接格子の−断面に沿つ
た濃度分布を第８図に破線で示したように、格子
の交点で最大に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つ
ているため、光の強さによつて、各ます目におけ
る透過面積が異なり、これを用いることにより光
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インチ当たり85〜200本である。
85本の場合で格子の間隔は約0.3mm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、軟質フイルムの代りにガラス基板を用いて
もよい。

そこで、例えば第９図に示したように、ガラス
基板９１の主面に、遮光性薄膜としてクロム膜９
２を全面に被着したマスクブランク上にさらにネ
ガタイプのフオトレジスト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１０を重ね、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、中心部ほ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
は中心部ほど大きくなり、このようにして露光し
たブランクを現像エツチングした後（第９図ｂ）、
不要となつたレジスト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９２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７は、例えば第１０図に
示すように透光性ガラス基板７１に所望パターン
のクロム膜７２を形成したものであり、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オトレジスト８３を塗
布したものであり、原板７の透光部を透過した光
によりフオトレジスト８３が露光され、現像、エ
ツチングによりネガタイプ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７２のパタ
ーンがクロム膜８２に反転して転写され、一方ポ
ジタイプ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７２のパターンがクロム膜８
２にそのまま転写される。この時、実際には、原
板７の透光部を透過した光は図示のように遮光部
の方まで回り込むが、図中ＡおよびＦの位置で臨
界照度となり、それより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、したがつてクロム膜７
２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
した設計値より高い部分では、例えば上記ＢやＥ
でも臨界照度以上となつて感光し、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り小さく、逆にネガタイプの
レジストを用いた場合であれば大きくなつて、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作製した補正
板９を挿入することにより、照度分布の不均一は
解消され、したがつ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
のレジストを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に
は、ポジタイプのフオトレジスト（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９
２が被着した補正板９を作り、これを介在させれ
ばよい。

ところで、余り高い解像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
り、両者の平行・平面度を保つた状態で露光する
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
が均一であつ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フ
オトレジストを使用する場合、露光によりレジス
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
部で大きく周辺部ほど小さくなる。このため、照
度分布が均一であつても、回折による回り込み量
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との距離が大きい中心
部ほど、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、つまり、中心部の照度を周辺部に比較して
高くし、それによる線幅縮小の効果により上述し
た彎曲による線幅拡大の効果が相殺されるように
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り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、中心部ほ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ほ
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 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つてし
まいこれを修正したいような場合と、 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つてし
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−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。つまり、例えば第
１２図に示すように透光性のガラス基板９１Ａの
主面にクロム膜９２Ａを被着し、ポジタイプのレ
ジスト９３Ｐを塗布したブランクとコンタクトス
クリーン１０とを、後者を光源側にして光路上に
配置し、露光した後、現像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。

−の場合は、第１３図に示すように、ネガ
タイプのレジスト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
ランクスを用いることにより同様の補正板９Ａを
得ることができる。

一方、−の場合は、上記−〜で作つ
た補正板のパターンを反転させる。つまり、第１
５図に示すように、透光性のガラス基板９１Ｂの
主面にクロム膜９２Ｂを被着し、ネガタイプのレ
ジスト９３Ｎを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
光することにより、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
によつて線幅のばらつきが生ずる場合には、前期
−の方法で同様のばらつきをもつた網点スク
リーンを形成し、それを上述した方法で反転させ
ることにより、目的の補正板が形成できる。

また−の場合は、第１６図に示すようにポ
ジタイプのレジスト９３Ｐを用いて前記−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ト９３Ｎを用いて
−の場合と同様にして、中心部のクロム膜９
２Ｂ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タとしては、上述し
たMP1350（ヘキスト社）の他にも、例えば
Kodakposi（コダツク社）、OFPR（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（コダツク社）、セレク
テイラツクス−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、ニツケル、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
ムサーメツト、ニツケルシリコン、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、炭化物なども使用できる。

このようにして得た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により、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Ａは補正前の照度分布で、第１８図Ａのａ−
が照度が均一な場合、第１９図Ａのａ−が中
心部の照度が高い場合、第２０図Ａ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，Ｄ，Ｆは補正板の透過率分布で、各図Ｂのｂ
−は中心部の透過率が低い、すなわち前述した
タイプの補正板、各図Ｄのｂ−は中心の透過
率が高い、すなわちタイプの補正板、各図Ｆの
ｂ−は中心部の透過率がｂ−よりも低い、新
たなタイプの補正板、さらにｂ−は中心部の
透過率がｂ−よりも高い、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−がｂ−
の補正板を用いた場合、各図Ｅのｃ−がｂ−
の補正板を用いた場合、各図Ｇのｃ−がｂ−
の補正板を用いた場合、さらにｃ−がｂ−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つて
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つて、現実に感光に寄与す
る露光光量は異なつてくる。このことは、逆に、
これらを調整することによつ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B₁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７の直前
に配置した。これは、特にここに限られるもので
はなく、光源ランプ１から原板７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７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光
を照射する場合を図示したが、原板７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、本発明によれば、コンタ
クトスクリーンを利用することにより透光性基板
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得ることができるため、
当該露光装置に固有の照度分布の不均一を解消し
たり、あるいは特定の目的に応じて適当な分布に
調整したりすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に用いる露光装置の
構成図、第２図ａは本発明により形成した照度補
正板の構成例を示す平面図、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図は本発明の一実施例を
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１７図はそれぞれ本発明の他の実施例を説
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、７……原板、８……材料基
板、９，９Ａ，９Ｂ……照度補正板、１０……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……フオトレジスト、９３Ｎ……ネガ
タイプのフオトレジスト、９３Ｐ……ポジタイプ
のフオトレジスト。

Claims (1)

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用照度
   補正板の製造方法において、上記光源と露光対象
   基板との間の光路上に、主面に遮光性薄膜および
   フオトレジストを積層した透光性基板とコンタク
   トスクリーンとをコンタクトスクリーンを光源側
   にして配置し露光する工程と、現像後、残つたフ
   オトレジストをマスクとして上記遮光性薄膜をエ
   ツチングして網点スクリーンを形成する工程とを
   含むことを特徴とする露光装置用照度補正板の製
   造方法。 ２ 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用照度
   補正板の製造方法において、上記光源と露光対象
   基板との間の光路上に、主面に遮光性薄膜および
   フオトレジストを積層した透光性基板とコンタク
   トスクリーンとをコンタクトスクリーンを光源側
   にして配置し露光する工程と、現像後、残つたフ
   オトレジストをマスクとして上記遮光性薄膜をエ
   ツチングして網点スクリーンを作成する工程と、
   主面に第２の遮光性薄膜および第２のフオトレジ
   ストを積層した第２の透光性基板と上記網点スク
   リーンとを網点スクリーンを光源側にして上記光
   路上に配置し露光する工程と、現像後、残つた第
   ２のフオトレジストをマスクとして上記第２の遮
   光性薄膜をエツチングする工程とを含むことを特
   徴とする露光装置用照度補正板の製造方法。