(57)【要約】【課題】半導体基板上のフォトレジストパターンの限界寸法不均一性を補正でき、いろいろなフォトマスクに汎用で使用できる露光装置及び半導体基板の露光方法を提供する。【解決手段】光を放射する光源と、前記光源から半導体基板へとつながる前記光の経路に配置され、前記半導体基板に転写するパターンを有するフォトマスクと、前記光源と前記フォトマスクとの間で前記フォトマスクのイメージ補正領域のうちの一つに配置され、前記光の強度分布を調節するための空間光学モジュレータ（Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：ＳＬＭ）とを備える。【選択図】      図１
2009055044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を放射する光源と、
前記光源から半導体基板へとつながる前記光の経路に配置され、前記半導体基板に転写するパターンを有するフォトマスクと、
前記光源と前記フォトマスクとの間で前記フォトマスクのイメージ補正領域のうちの一つに配置され、前記光の強度分布を調節するための空間光学モジュレータ（Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：ＳＬＭ）とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記イメージ補正領域は、前記フォトマスクが位置したマスク平面の共役平面から両垂直方向に各々前記フォトマスクの厚さ分だけ拡張されて規定されることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記半導体基板は、前記イメージ補正領域の他の一つに配置されることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
前記空間光学モジュレータは、前記光源から伝えられた前記光を反射させるためのマイクロミラーアレイを備えることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項５】
前記マイクロミラーアレイは、それぞれ傾斜調節の可能な複数のマイクロミラーを備えることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記フォトマスクと前記空間光学モジュレータとの間に配置され、前記光源から伝えられた前記光を前記空間光学モジュレータ方向に全反射させる偏光ビームスプリッタ（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ；ＰＢＳ）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項７】
前記偏光ビームスプリッタと前記空間光学モジュレータとの間に配置される第１の１／４波長プレートをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
【請求項８】
前記偏光ビームスプリッタと前記空間光学モジュレータとの間に配置されるアパーチャをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
【請求項９】
前記偏光ビームスプリッタと前記空間光学モジュレータとの間に配置され、前記偏光ビームスプリッタを経た前記光を平行光にする第１レンズをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記第１レンズと前記空間光学モジュレータとの間に配置され、前記第１レンズを通過した前記光を集束光にする第２レンズをさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記第２レンズと前記空間光学モジュレータとの間に配置され、前記第２レンズを通過した前記光を平行光にする第３レンズをさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記光源と前記偏光ビームスプリッタとの間の前記光の経路に配置されるマイクロ・フライアイレンズをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記光源と前記偏光ビームスプリッタとの間に配置されるビーム伝達モジュールをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記偏光ビームスプリッタと前記フォトマスクとの間に配置される第２の１／４波長プレートをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
【請求項１５】
前記偏光ビームスプリッタと前記フォトマスクとの間に配置され、前記偏光ビームスプリッタを通過した前記光を平行光にする第４レンズをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
【請求項１６】
光源から光を放射させるステップと、
前記光源から半導体基板へとにつながる前記光の経路の中で、空間光学モジュレータを利用して前記光の強度分布を調節するステップと、
強度分布が調節された前記光を、転写するパターンを有するフォトマスクを通じて前記半導体基板に照射するステップとを有し、
前記空間光学モジュレータは、前記光源と前記フォトマスクとの間で前記フォトマスクのイメージ補正領域のうちの一つに配置されることを特徴とする半導体基板の露光方法。
【請求項１７】
前記イメージ補正領域は、前記フォトマスクが位置したマスク平面の共役平面から両垂直方向に各々前記フォトマスクの厚さ分だけ拡張されて規定されることを特徴とする請求項１６に記載の半導体基板の露光方法。
【請求項１８】
前記空間光学モジュレータは、前記フォトマスクの前記転写するパターンの均一度を補正するように調節されることを特徴とする請求項１６に記載の半導体基板の露光方法。
【請求項１９】
前記空間光学モジュレータの調節は、マイクロミラーの傾斜を調節して行うことを特徴とする請求項１７に記載の半導体基板の露光方法。
【請求項２０】
前記光の強度分布を調節するステップの前に、前記光源から伝えられた前記光をマイクロ・フライアイレンズに通過させて露光スリット領域に分配するステップをさらに有することを特徴とする請求項１６に記載の半導体基板の露光方法。
【請求項２１】
前記光の強度分布を調節するステップは、前記光源から伝えられた前記光を偏光ビームスプリッタで全反射させるステップと、
全反射された前記光を前記空間光学モジュレータで反射させるステップと、
反射された前記光を前記偏光ビームスプリッタを通じて全透過させるステップとを含むことを特徴とする請求項１６に記載の半導体基板の露光方法。
【請求項２２】
前記光の強度分布を調節するステップは、前記光を前記空間光学モジュレータで反射させるステップの前に前記全反射された前記光の偏光形態を第１の１／４波長プレートを利用して変換させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の半導体基板の露光方法。
【請求項２３】
光を放射する光源と、
前記光源から半導体基板へとにつながる前記光の経路に配置され、前記半導体基板に転写するパターンを有するフォトマスクと、
前記光源と前記フォトマスクとの間に配置される均一性調節モジュールとを備え、
前記均一性調節モジュールは、前記光源から伝えられた前記光を全反射させる偏光ビームスプリッタと、前記光の強度分布を調節するための空間光学モジュレータ（ＳＬＭ）とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２４】
前記空間光学モジュレータは、前記光源と前記フォトマスクとの間で前記フォトマスクのイメージ補正領域のうちの一つに配置されることを特徴とする請求項２３に記載の露光装置。
【請求項２５】
前記半導体基板は、前記イメージ補正領域の他の一つに配置されることを特徴とする請求項２４に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に関し、特に半導体素子の製造時のフォトリソグラフィーに利用される露光装置及びこれを利用した半導体基板の露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー工程は、半導体基板上に所定のパターンを形成しようとする時に利用する。例えば、フォトマスク上のパターンを半導体基板上のフォトレジスト層に転写してフォトレジストパターンを形成できる。かかるフォトレジストパターンを利用して半導体基板または半導体基板上の物質層をエッチングして所定のパターンを形成できる。
【０００３】
半導体素子の集積度が高くなるにつれて、かかるフォトレジストパターンの限界寸法（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ；ＣＤ）がさらに小さくなっている。したがって、微細な限界寸法を持つフォトレジストパターンを均一に形成するために、高い露光マージンを持つ露光装置が要求される。例えば、スキャナーシステムは既存のステッパーより高い露光マージンを提供できる。
【０００４】
しかし、フォトマスクパターンの限界寸法が均一でない場合、フォトレジストパターンの限界寸法が不均一になりうる。この場合、フォトマスクパターンの限界寸法不均一性を補正する必要がある。例えば、フォトマスクの裏面にグレイパターンを形成してフォトマスクの透過率を調節できる。他の例として、露光装置の投影レンズモジュール下にグレイフィルターを設置してフォトマスクパターンの限界寸法不均一性を補正することができる。さらに他の例として、露光装置内に補助プレートを設置してフォトマスクパターンの限界寸法不均一性を補正することもできる。
【０００５】
しかし、フォトマスクの裏面にグレイパターンを形成することは、フォトマスクの品質によってグレイパターンを異ならさせねばならないという問題がある。さらに、グレイフィルター及び補助プレートは、フォトマスクが変わる度に該当フォトマスクに合せて新たに製作せねばならないという問題がある。さらに、補助プレートはスキャナーシステムでフォトマスクと連動して動かさねばならないという問題がある。したがって、このような補正方法は、露光装置またはフォトリソグラフィー工程の効率を落としてコストアップになりうるという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は上記従来の露光装置における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、半導体基板上のフォトレジストパターンの限界寸法不均一性を補正でき、いろいろなフォトマスクに汎用で使用できる露光装置を提供するところにある。
また、本発明の他の目的は、半導体基板上のフォトレジストパターンの限界寸法不均一性を補正するための経済的な半導体基板の露光方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた本発明による露光装置は、光を放射する光源と、前記光源から半導体基板へとつながる前記光の経路に配置され、前記半導体基板に転写するパターンを有するフォトマスクと、前記光源と前記フォトマスクとの間で前記フォトマスクのイメージ補正領域のうちの一つに配置され、前記光の強度分布を調節するための空間光学モジュレータ（Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：ＳＬＭ）とを備えることを特徴とする。
【０００８】
前記イメージ補正領域は、前記フォトマスクが位置したマスク平面の共役平面から両垂直方向に各々前記フォトマスクの厚さ分だけ拡張されて規定されることが好ましい。
前記半導体基板は、前記イメージ補正領域の他の一つに配置されることが好ましい。
前記空間光学モジュレータは、前記光源から伝えられた前記光を反射させるためのマイクロミラーアレイを備えることが好ましい。
前記マイクロミラーアレイは、それぞれ傾斜調節の可能な複数のマイクロミラーを備えることが好ましい。
前記フォトマスクと前記空間光学モジュレータとの間に配置され、前記光源から伝えられた前記光を前記空間光学モジュレータ方向に全反射させる偏光ビームスプリッタ（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ；ＰＢＳ）をさらに備えることが好ましい。
前記偏光ビームスプリッタと前記空間光学モジュレータとの間に配置される第１の１／４波長プレートをさらに備えることが好ましい。
前記偏光ビームスプリッタと前記空間光学モジュレータとの間に配置されるアパーチャをさらに備えることが好ましい。
【０００９】
前記偏光ビームスプリッタと前記空間光学モジュレータとの間に配置され、前記偏光ビームスプリッタを経た前記光を平行光にする第１レンズをさらに備えることが好ましい。
前記第１レンズと前記空間光学モジュレータとの間に配置され、前記第１レンズを通過した前記光を集束光にする第２レンズをさらに備えることが好ましい。
前記第２レンズと前記空間光学モジュレータとの間に配置され、前記第２レンズを通過した前記光を平行光にする第３レンズをさらに備えることが好ましい。
前記光源と前記偏光ビームスプリッタとの間の前記光の経路に配置されるマイクロ・フライアイレンズをさらに備えることが好ましい。
前記光源と前記偏光ビームスプリッタとの間に配置されるビーム伝達モジュールをさらに備えることが好ましい。
前記偏光ビームスプリッタと前記フォトマスクとの間に配置される第２の１／４波長プレートをさらに備えることが好ましい。
前記偏光ビームスプリッタと前記フォトマスクとの間に配置され、前記偏光ビームスプリッタを通過した前記光を平行光にする第４レンズをさらに備えることが好ましい。
【００１０】
上記目的を達成するためになされた本発明による半導体基板の露光方法は、光源から光を放射させるステップと、前記光源から半導体基板へとにつながる前記光の経路の中で、空間光学モジュレータを利用して前記光の強度分布を調節するステップと、強度分布が調節された前記光を、転写するパターンを有するフォトマスクを通じて前記半導体基板に照射するステップとを有し、前記空間光学モジュレータは、前記光源と前記フォトマスクとの間で前記フォトマスクのイメージ補正領域のうちの一つに配置されることを特徴とする。
【００１１】
前記イメージ補正領域は、前記フォトマスクが位置したマスク平面の共役平面から両垂直方向に各々前記フォトマスクの厚さ分だけ拡張されて規定されることが好ましい。
前記空間光学モジュレータは、前記フォトマスクの前記転写するパターンの均一度を補正するように調節されることが好ましい。
前記空間光学モジュレータの調節は、マイクロミラーの傾斜を調節して行うことが好ましい。
前記光の強度分布を調節するステップの前に、前記光源から伝えられた前記光をマイクロ・フライアイレンズに通過させて露光スリット領域に分配するステップをさらに有することが好ましい。
前記光の強度分布を調節するステップは、前記光源から伝えられた前記光を偏光ビームスプリッタで全反射させるステップと、全反射された前記光を前記空間光学モジュレータで反射させるステップと、反射された前記光を前記偏光ビームスプリッタを通じて全透過させるステップとを含むことが好ましい。
前記光の強度分布を調節するステップは、前記光を前記空間光学モジュレータで反射させるステップの前に前記全反射された前記光の偏光形態を第１の１／４波長プレートを利用して変換させるステップをさらに含むことが好ましい。
【００１２】
また、上記目的を達成するためになされた本発明による露光装置は、光を放射する光源と、前記光源から半導体基板へとにつながる前記光の経路に配置され、前記半導体基板に転写するパターンを有するフォトマスクと、前記光源と前記フォトマスクとの間に配置される均一性調節モジュールとを備え、前記均一性調節モジュールは、前記光源から伝えられた前記光を全反射させる偏光ビームスプリッタと、前記光の強度分布を調節するための空間光学モジュレータ（ＳＬＭ）とを備えることを特徴とする。
【００１３】
前記空間光学モジュレータは、前記光源と前記フォトマスクとの間で前記フォトマスクのイメージ補正領域のうちの一つに配置されることが好ましい。
前記半導体基板は、前記イメージ補正領域の他の一つに配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る露光装置及び半導体基板の露光方法によれば、空間光学モジュレータを利用して半導体基板上のフォトレジスターパターンの限界寸法均一性を高めることができる。特に、フォトマスクパターンの限界寸法分布がよくない場合、空間光学モジュレータのマイクロミラーの反射角度を調節してフォトマスクパターンの限界寸法分布を補正できるという効果がある。さらに、空間光学モジュレータをフォトマスクのイメージ補正領域に位置させることによって、フォトレジストパターンの限界寸法分布補正に対する信頼性が高くなるという効果がある。
【００１５】
さらに、空間光学モジュレータはフォトマスクによって取り替えられずに多様なフォトマスクに汎用として利用されうる。また、空間光学モジュレータは機械的に動く必要がないため、ステッパーだけではなくスキャナーシステム、ひいては次世代ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）システムにも容易に適用できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明に係る露光装置及び半導体基板の露光方法を実施するための最良の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００１７】
しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、相異なる多様な形態で具現され、単に本実施形態は、本発明の開示を完全にし、当業者に発明の範ちゅうを完全に知らせるために提供されるものである。図面で構成要素は、説明の便宜のためにそのサイズが誇張される場合がある。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態による露光装置１００の概略的な断面図である。
図１を参照すると、光源１２０から光１２５が放射される。例えば、光源１２０はレーザーソースであり、放射された光１２５は直線偏光される。本実施形態において、光１２５は平行光線形態で光源１２０から放射されうる。しかし、後述するように、光１２５は発散光線形態で光源１２０から放射されることもある。以下では、平行光線形態の光１２５を例として説明する。
【００１９】
光１２５が通過する経路は、図１でラインで示した。光１２５は、フォトマスク１６０を通じて半導体基板１１０上に照射される。これにより、フォトマスク１６０のパターン１６２が半導体基板１１０上に転写される。例えば、フォトマスク１６０のパターン１６２は、半導体基板１１０上のフォトレジストパターン（図示せず）に転写される。半導体基板１１０は、ステージ１０５上に載置されている。露光装置１００がスキャナータイプである場合、ステージ１０５は露光中に精密に移動できる。
【００２０】
例えば、光１２５は、ビーム伝達モジュール１３０から適切な照明系に中継される。
ビーム伝達モジュール１３０を経た光１２５は、集光モジュール１４０の一部分を経て均一性調節モジュール１５０に伝えられ、再び集光モジュール１４０の他の部分に伝えられる。集光モジュール１４０を通過した光１２５は、フォトマスク１６０を通過して半導体基板１１０上に照射される。
【００２１】
均一性調節モジュール１５０は、フォトマスク１６０のパターン１６２の限界寸法不均一性を補正するために利用される。例えば、均一性調節モジュール１５０は、光源１２０から伝えられた光１２５の強度を調節するための空間光学モジュレータ（Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：以下、ＳＬＭと記す）１５８を備えることができる。ＳＬＭ１５８は後述するように、光１２５の反射角度を調節できる。
【００２２】
均一性調節モジュール１５０は、光１２５の伝達及び偏光を制御するための手段をさらに備えることができる。例えば、偏光ビームスプリッタ（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ；以下、ＰＢＳと記す）１５１は、フォトマスク１６０とＳＬＭ１５８との間に配置されて、光源１２０から伝えられた直線偏光された光１２５をＳＬＭ１５８方向に全反射させることができる。ＰＢＳ１５１は、光１２５の偏光形態によって光１２５を全反射させるか、または全透過させることができる。
【００２３】
第１レンズ１５２は、ＰＢＳ１５１とＳＬＭ１５８との間に配置される。第１レンズ１５２は、ＰＢＳ１５１で全反射された光１２５を平行光線に作ることができる。このような意味で、第１レンズ１５２はコリメートレンズとも呼ばれる。
第１の１／４波長（λ／４）プレート１５３は、第１レンズ１５２とＳＬＭ１５８との間に配置される。直線偏光された光１２５は、第１の１／４波長プレート１５３を通過しつつ円偏光に変わる。
【００２４】
第２レンズ１５４は、第１レンズ１５２とＳＬＭ１５８との間に配置され、アパーチャ１５５は、第２レンズ１５４とＳＬＭ１５８との間に配置される。例えば、アパーチャ１５５は第２レンズ１５４の焦点に位置する。これにより、円形偏光された光１２５は、第２レンズ１５４を通過しつつ集束されてアパーチャ１５５を通過する。
第３レンズ１５６は、アパーチャ１５５とＳＬＭ１５８との間に配置される。これにより、光１２５は第３レンズ１５６を通過しつつ再び平行光線になり、次いで、ＳＬＭ１５８でその強度分布が調節されるように反射される。
【００２５】
反射された光１２５は、第３レンズ１５６、アパーチャ１５５及び第２レンズ１５４を経て再び第１の１／４波長プレート１５３を通過しつつ、その前とは９０°方向の異なる偏光を持つようになる。このように９０°方向の異なる偏光された光１２５はＰＢＳ１５１を全透過できる。すなわち、光源１２０から伝えられた光１２５は、ＰＢＳ１５１で全反射されてＳＬＭ１５８に伝達され、ＳＬＭ１５８で反射された光１２５は、以後９０°方向の異なる偏光にされてＰＢＳ１５１を全透過して集光モジュール１４０に伝えられる。
【００２６】
集光モジュール１４０は、ビーム伝達モジュール１３０から伝えられた光１２５を均一性調節モジュール１５０に伝達し、再び均一性調節モジュール１５０からその強度分布が調節された光１２５をフォトマスク１６０に伝達する。例えば、集光モジュール１４０は、マイクロ・フライアイレンズ１４２、第４レンズ１４４及び第２の１／４波長プレート１４６を備えることができる。
【００２７】
図２は、マイクロ・フライアイレンズの概略的な斜視図である。
マイクロ・フライアイレンズ１４２は、図２に示すように、ビーム伝達モジュール１３０から伝えられた光１２５を露光スリット領域に分配できる。マイクロ・フライアイレンズ１４２は、斜入射照明の特徴を含むようにデザインできる。マイクロ・フライアイレンズ１４２からスリット領域に分配された光１２５は、均一性調節モジュール１５０のＰＢＳ１５１に伝えられる。
第４レンズ１４４は、ＰＢＳ１５１を全透過した光１２５を平行光線にする。第２の１／４波長プレート１４６は、光１２５を再び円偏光にしてフォトマスク１６０に伝達する。
【００２８】
本発明の他の実施形態として、ＴＥ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄ）モードを利用する場合、第２の１／４波長プレート１４６が省略されて直線偏光の光１２５をフォトマスク１６０に照射することもできる。この場合、直線偏光の光１２５を利用するように露光装置１００が再デザインされることもある。例えば、リボルバータイプのプレートを利用して１／４波長偏光または半波長の偏光を選択できる。
【００２９】
ビーム伝達モジュール１３０は、光源１２０から放射された光１２５をマイクロ・フライアイレンズ１４２に伝達する。例えば、第５レンズ１３１は、光源１２０から放射された光１２５をミラー１３２に集束させることができる。ミラー１３２で反射された光１２５は、第６レンズ１３３を通過しつつ平行光線に変わる。次いで、光１２５は、第７レンズ１３４を通過しつつ集束され、第８レンズ１３５を通過しつつ再び平行光線に変わる。このような第７レンズ１３４と第８レンズ１３５との組み合わせは、リレイ光学系と呼ばれる。次いで、光１２５は、第９レンズ１３８を通過しつつ集束されてマイクロ・フライアイレンズ１４２に伝えられる。
【００３０】
フォトマスク１６０を通過した光１２５は、投影モジュール１７０を経て半導体基板１１０上に照射される。例えば、投影モジュール１７０は、第１０レンズ１７２及び第１１レンズ１７４を備えることができる。
ＳＬＭ１５８は、フォトマスク１６０のイメージ補正領域に配置される。半導体基板１１０は、イメージ補正領域の他の一つに位置できる。したがって、ＳＬＭ１５８は、半導体基板１１０が位置した平面のイメージ補正領域になることもある。
【００３１】
フォトマスク１６０が位置した平面をマスク平面（Ｍａｓｋ  Ｐｌａｎｅ、ＭＰ）という時、イメージ補正領域は、理想的にはマスク平面ＭＰの共役平面（Ｃｏｎｊｕｇａｔｅ  Ｐｌａｉｎ、ＣＰ）に限定されうる。共役平面ＣＰとは、フォトマスク１６０と共にイメージを具現する平面を称する。したがって、共役平面ＣＰはイメージング平面と呼ばれることもある。図１で、マスク平面ＭＰの共役平面ＣＰそれぞれは理想的には面を表す。
【００３２】
しかし、実際にＳＬＭ１５８を正確に定められた２次元面に位置させるということはほとんど不可能に近いため、したがって、イメージ補正領域が共役平面ＣＰとほぼ一致することが理想的であるが、一定の範囲まで拡大されてもよい。したがって、この実施形態において、イメージ補正領域は共役平面ＣＰから両垂直方向に各々フォトマスク１６０の厚さ分だけ拡張されて規定される領域を称する。
【００３３】
ＳＬＭ１５８がイメージ補正領域に位置すれば、ＳＬＭ１５８での一定幅がフォトマスク１６０でほぼ同じ幅で対応できる。これにより、フォトマスク１６０の所定部分の限界寸法を補正しようとする場合、ＳＬＭ１５８の該当部分の反射角度を調節できる。このような対応関係は、ＳＬＭ１５８を利用してフォトマスク１６０の限界寸法を補正することを非常に容易にする。これにより、ＳＬＭ１５８を利用してフォトマスク１６０のパターン１６２の限界寸法均一性を補正できる。これにより、半導体基板１１０上のフォトレジストパターンの限界寸法均一性を高めることができる。
【００３４】
もし、ＳＬＭ１５８がイメージ補正領域から外れた場合には、ＳＬＭ１５８での一定幅がフォトマスク１６０ではさらに広く現れうる。この場合、フォトマスク１６０で限界寸法を補正しようとする部分とＳＬＭ１５８で反射角度を調節する部分とが一致しなくなる。したがって、ＳＬＭ１５８を利用したフォトマスク１６０の限界寸法補正信頼性が低くなる。
この実施形態で、ビーム伝達モジュール１３０、集光モジュール１４０及び投影モジュール１７０内のレンズ配置は例示的に提示されたものである。さらに、均一性調節モジュール１５０で空間光学モジュール１５８に光１２５を伝達する手段も例示的に提示されたものである。
【００３５】
図３は、比較例による露光装置２００で共役平面を示す概略的な断面図である。露光装置２００は、図１の露光装置１００から均一性調節モジュール１５０をはずしたものと対応する。
図３を参照すると、露光装置２００で光２２５は光源２２０から放射されてビーム伝達モジュール２３０、集光モジュール２４０、フォトマスク２６０及び投影モジュール２７０を通じて半導体基板１１０上に照射される。フォトマスク２６０のマスク平面ＭＰの共役平面ＣＰをさらに明確に示すために、光２２５は光源２２０から発散するように選択されうる。この場合、光２２５の焦点平面がいずれも共役平面ＣＰになりうる。
しかし、上述したように、本発明の実施形態で、共役平面ＣＰは理想的な焦点平面に固定されず、拡張されて解釈されねばならない。例えば、焦点平面を基準に両垂直方向に各々フォトマスク２６０の厚さ分の範囲内は、いずれも共役平面ＣＰに認定される。
【００３６】
図４は、図１の露光装置１００でのＳＬＭ１５８を例示的に示す斜視図である。
図４を参照すると、ＳＬＭ１５８は、複数のマイクロミラー１５８２を備える。マイクロミラー１５８２は、その下の駆動部１５８４を利用して個別的に傾斜が調節できる。このような意味で、ＳＬＭ１５８は、マイクロミラーアレイまたはマイクロミラーディバイスとも呼ばれる。
マイクロミラー１５８２は、その数が非常に多くて広い範囲に分布されるため、フォトマスク１６０を変更した場合にもＳＬＭ１５８を入れ替える必要がない。単にフォトマスク１６０に合せて該当する位置のマイクロミラー１５８２を選択して動作させれば十分である。したがって、ＳＬＭ１５８は多様なフォトマスク１６０に汎用として適用されうる。
【００３７】
さらに、露光装置１００がスキャナーシステムである場合にも、ＳＬＭ１５８は機械的に動く必要がない。例えば、フォトマスク１６０が動く場合、ＳＬＭ１５８でフォトマスク１６０に合せて該当するマイクロミラー１５８２を選択すればよい。したがって、露光装置１００は、ステッパーだけではなくスキャナーシステムにも容易に適用でき、進んで次世代のＥＵＶシステムにも適用できる。
【００３８】
図５は、本発明の一実施形態による半導体基板の露光方法３００を示すフローチャートである。
以下で露光方法３００を、図１の露光装置を参照して説明する。
図１及び図５を参照すると、光源１２０から光１２５を放射する（ステップＳ３１０）。例えば、光１２５は、図１に示したように直線偏光された平行光線でありうる。他の例として、光１２５は発散光線でもありうる。
【００３９】
次いで、ＳＬＭ１５８を利用して光１２５の強度分布を調節する（ステップＳ３２０）。例えば、光源１２０から放射された光１２５を、ビーム伝達モジュール１３０を通じてマイクロ・フライアイレンズ１４２に伝達する。
次いで、マイクロ・フライアイレンズ１４２を通過した光１２５を、ＰＢＳ１５１からＳＬＭ１５８方向に全反射させる。
【００４０】
次いで、光１２５を第１レンズ１５２、第１の１／４波長プレート１５３、第２レンズ１５４、アパーチャ１５５及び第３レンズ１５６を通じてＳＬＭ１５８に伝達する。ＳＬＭ１５８は、マイクロミラー１５８２の傾斜を調節して光１２５の強度分布を調節する。
次いで、光１２５はＳＬＭ１５８で反射されて、第３レンズ１５６、アパーチャ１５５、第２レンズ１５４、第１の１／４波長プレート１５３及び第１レンズ１５２を通じてＰＢＳ１５１に伝えられる。第１の１／４波長プレート１５３で９０°方向の異なる偏光された光１２５は、ＰＢＳ１５１を全透過して集光モジュール１４０に伝えられる。
【００４１】
次いで、光１２５を、フォトマスク１６０を通過して半導体基板１１０に照射する（ステップＳ３３０）。例えば、光１２５は、第４レンズ１４４及び第２の１／４波長プレート１４６を通過してフォトマスク１６０に照射される。前述のように、ＴＥモードを利用する場合、光１２５は第４レンズ１４４からフォトマスク１６０に直ちに伝えられてもよい。光１２５は、フォトマスク１６０のパターン１６２に沿って回折されて投影モジュール１７０に伝達され、投影モジュール１７０を通過した後、所定倍率で縮少されて半導体基板１１０上に照射される。
【００４２】
これにより、半導体基板１１０上のフォトレジスト層（図示せず）に光エネルギーが伝えられうる。以後、半導体基板１１０を現像すれば、半導体基板１１０上にフォトレジストパターンを形成できる。このようなフォトレジストパターンをエッチング保護膜として利用して半導体基板１１０をエッチングすれば、所定形態のパターンを半導体基板１１０に形成できる。
【００４３】
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本露光装置でのＳＬＭは、フォトマスクによって取り替えられずに多様なフォトマスクに汎用として利用されうる。また、ＳＬＭは機械的に動く必要がないため、ステッパーだけではなくスキャナーシステム、ひいては次世代ＥＵＶシステムにも容易に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態による露光装置を示す概略的な断面図である。
【図２】マイクロ・フライアイレンズの概略的な斜視図である。
【図３】比較例による露光装置で共役平面を示す概略的な断面図である。
【図４】図１の露光装置でのＳＬＭを例示的に示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態による半導体基板の露光方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１００      露光装置
１０５      ステージ
１１０      半導体基板
１２０      光源
１２５      光
１３０      ビーム伝達モジュール
１３１      第５レンズ
１３２      ミラー
１３３      第６レンズ
１３４      第７レンズ
１３５      第８レンズ
１３８      第９レンズ
１４０      集光モジュール
１４２      マイクロ・フライアイレンズ
１４４      第４レンズ
１４６      第２の１／４波長プレート
１５０      均一性調節モジュール
１５１      ＰＢＳ
１５２      第１レンズ
１５３      第１の１／４波長（λ／４）プレート
１５４      第２レンズ
１５５      アパーチャ
１５６      第３レンズ
１５８      ＳＬＭ
１６０      フォトマスク
１６２      パターン
１７０      投影モジュール
１７２      第１０レンズ
１７４      第１１レンズ
ＣＰ      共役平面
ＭＰ      マスク平面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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