DE69512625T2

DE69512625T2 - Beleuchtungssystem und Abtastbelichtungsapparat

Info

Publication number: DE69512625T2
Application number: DE69512625T
Authority: DE
Inventors: Youzou Fukagawa; Kunitaka Ozawa; Eiji Sakamoto; Kazuhiro Takahashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 2000-04-06
Anticipated expiration: 2015-12-28
Also published as: KR0177861B1; KR960024698A; EP0720056B1; DE69512625D1; EP0720056A2; EP0720056A3

Description

Gebiet der Erfindung und verwandter Stand der Technik

Diese Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem und insbesondere ein Beleuchtungssystem, das bei der Herstellung von Vorrichtung wie Halbleitervorrichtungen (ICs, LSIs, etc.), Flüssigkristallvorrichtungen, Bildaufnehmevorrichtungen (CCDs, etc.) oder Magnetköpfen verwendet werden kann. In einer weiteren Ausgestaltung betrifft die Erfindung ein Belichtungsgerät, insbesondere ein Abtast- Belichtungsgerät, das bei der Herstellung von Mikrovorrichtungen wie vorstehend beschriebene geeignet verwendet werden kann.
Im allgemeinen verwenden Abtast-Belichtungsgeräte eine kontinuierlich emittierende Lichtquelle wie beispielsweise eine Hg-Lampe. Da die Musterauflösung proportional zu der Wellenlänge des Beleuchtungslichts ist, ist eine Verwendung einer Lichtquelle wünschenswert, die Licht im tiefen Ultraviolettbereich emittieren kann und eine kurze Wellenlänge hat, um eine weitere Zunahme der Integration einer Schaltung zu ermöglichen. Während Licht von einer Hg-Lampe im tiefen Ultraviolettbereich verwendet werden kann, ist es nicht einfach, eine Ausgabe zu erhalten, die zur Verwendung in einem Belichtungsgerät ausreicht. Andererseits kann eine ausreichende Ausgabe kurzwelligen Lichts im tiefen Ultraviolettbereich mittels eines Excimerlasers bereitgestellt werden, und eine Verwendung desselben wird als effektiv angesehen. Wenn ein Abtast- Belichtungsverfahren mit einem Belichtungsgerät auszuführen ist, das als Lichtquelle einen Excimerlaser aufweist, der ein Pulsemissionslaser ist, um eine erwünschte Belichtungsmenge zu erhalten, sollte die Abtastgeschwindigkeit eines Retikels und eines Wafers so bestimmt werden, daß der Wafer mit Pulslicht zu Zeiten bestrahlt wird, die der gewünschten Belichtungsmenge entsprechen. Hierauf wird diese "gewünschte Belichtungsmenge" als "Zielintegretations-Belichtungsmenge" bezeichnet.
Wenn das Belichtungsverfahren mit Pulslicht durchgeführt wird, das eine rechteckige Intensitätsverteilung in Bezug auf die Abtastrichtung aufweist und bei dem die Breite des Belichtungsbereichs des Pulslichts auf dem Retikel (oder Wafer) in der Abtastrichtung dem Produkt M · N (M ist der Bewegungsbetrag des Retikels (oder Wafers) pro Puls und N ist eine ganze Zahl) entspricht, wird jede Belichtungszone mit derselben Anzahl von Lichtpulsen bestrahlt. Somit entsteht keine Ungleichförmigkeit beim Belichten. Wenn jedoch das Belichtungsverfahren mit einer Abtastgeschwindigkeit durchgeführt wird, die nicht die vorstehend erwähnte Beziehung erfüllt, entstehen Überlappungen an den Pulslichtgrenzen. Dies bewirkt eine Belichtungs-Ungleichförmigkeit einer Menge, die einem Puls entspricht. Derartige, einem Puls entsprechende Ungleichförmigkeiten könnten vernachlässigt werden, wenn die Anzahl der für die Belichtung zu verwendenden Pulse groß ist (beispielsweise mehr als das Hundertfache). Wenn jedoch die Belichtungspulszahl für eine verstärkte Durchgabe verkleinert wird, erzeugt die einem Puls entsprechende Belichtungs-Ungleichförmigkeit ein Problem.
US-A-4 822 975 offenbart ein Verfahren und Gerät zur Abtastbelichtung mit einem gepulsten Laserstrahl, der einen rechteckigen Querschnitt mit einer trapezartigen Intensitätsverteilung entlang der Länge des Rechtecks und eine dreieckige Intensitätsverteilung über die Breite des Rechtecks aufweist.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist ein Anliegen der vorliegenden Erfindung, ein Beleuchtungssystem bereitzustellen, das in einem Abtast- Belichtungsgerät geeignet verwendet werden kann, das beispielsweise eine Lichtquelle der Pulsemissionsart wie beispielsweise einen Excimerlaser aufweist, wodurch das Beleuchtungssystem die Belichtungs-Ungleichförmigkeit wie vorstehend beschrieben reduzieren kann.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Beleuchtungssystem zur relativen und abtastenden Bewegung eines zu beleuchtenden Gegenstandes (9, 11) relativ zu einer Beleuchtungsregion bereitgestellt, die durch ein Pulslicht definiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Lichtintensitätsverteilung, die in der Beleuchtungsregion hinsichtlich der Abtastrichtung definiert ist, die Lichtintensität von zumindest einem Endabschnitt zu einem höchsten Lichtintensitätspunkt in der Verteilung nicht linear verändert, wobei die Lichtintensitätsverteilung einen ersten Punkt bei dem einen Endabschnitt, einen zweiten Punkt, bei dem sich die Lichtintensitätszunahme verändert, einen dritten Punkt, bei dem sich die Lichtintensitätszunahme verändert, und einen vierten Punkt, bei dem die Lichtintensität am höchsten ist, aufweist, und wobei zumindest eine Breite der Breite Wa zwischen dem ersten und dem zweiten Punkt und der Breite Wb zwischen dem dritten und vierten Punkt im wesentlichen dem relativen Bewegungsausmaß zwischen der Beleuchtungsregion und dem Artikel pro Puls entspricht oder größer als dieses ist.
In einer bevorzugten Form dieser Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die Lichtintensitätsverteilung eine symmetrische Form in Bezug auf die Abtastrichtung aufweisen. Die zweiten und dritten Punkte können miteinander übereinstimmen. Die Breiten A und B können gleich groß sein. Abschnitte der den Breiten A und B entsprechenden Lichtintensitätsverteilung können mittels einer quadratischen Kurve genähert werden.
Die Lichtintensitätsverteilung in der Beleuchtungsregion in Bezug auf die Abtastrichtung kann durch eine Maskierblende definiert werden, die sich an einer Position außerhalb einer Ebene befindet, die mit dem Gegenstand optisch konjugiert ist. Alternativ kann sie mittels eines Filters zur Bestimmung der Lichtintensitätsverteilung in der Beleuchtungsregion definiert werden. Das Filter kann sich an einer Position befinden, die leicht von einer Ebene abweicht, die mit dem Gegenstand optisch konjugiert ist. Das Filter kann eine Durchlässigkeit aufweisen, die sich mit der Position des Lichteinfalls auf dem Filter verändert. Das Filter kann ein Beugungsgitter aufweisen, das zur Bereitstellung von Beugungslicht nullter Ordnung geeignet ist, dessen Lichtintensität sich mit der Position des Lichteinfalls auf dem Gitter verändert. Eine Blockiereinrichtung kann bereitgestellt werden, um Beugungslicht zu blockieren, das eine andere Ordnung als das Beugungslicht nullter Ordnung hat.
Das Beleuchtungssystem kann eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Emissionszeitpunktes von Lichtpulsen auf der Grundlage der von dem vorherigen Lichtpuls bereitgestellten Lichtquantität aufweisen. Das Pulslicht kann Excimerlaserlicht sein.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Beleuchtungssystem zur relativen und abtastenden Bewegung eines zu beleuchtenden Gegenstands relativ zu einer Beleuchtungsregion bereitgestellt, die durch ein Pulslicht zu definieren ist, wobei eine in der Beleuchtungsregion hinsichtlich einer Abtastrichtung definierte Lichtintensitätsverteilung eine trapezartige Form aufweist, in der sich die Lichtintensität an zumin dest einer von vier Ecken entlang einer glatten Kurve verändert, und wobei die Breite von zumindest einem Abschnitt der Lichtintensitätsverteilung, in dem sich die Lichtintensität entlang einer glatten Kurve verändert, dem relativen Bewegungsausmaß zwischen der Beleuchtungsregion und dem Artikel pro Puls entspricht oder größer als dieses ist.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Berücksichtigung der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung verständlicher werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Abtast- Belichtungsgerätes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Ansicht zur Erklärung einer Beleuchtungsregion auf einem Wafer, die durch schlitzartiges Beleuchtungslicht definiert ist,
Fig. 3 eine schematische Ansicht zur Erklärung einer Verschiebung eines Punktes auf einem Wafer relativ zu der Beleuchtungsregion,
Fig. 4 einen Graphen zur Erklärung des Grundkonzepts einer Lichtintensitätsverteilung von Pulslicht gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 5 einen Graphen zur Erklärung eines Beispiels einer Lichtintensitätsverteilung von Pulslicht gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6 einen Graphen zur Erklärung eines weiteren Beispiels einer Lichtintensitätsverteilung von Pulslicht gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 7 einen Graphen zur Erklärung eines weiteren Beispiels einer Lichtintensitätsverteilung von Pulslicht gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 8 einen Graphen zur Erklärung noch eines weiteren Beispiels der Lichtintensitätsverteilung von Pulslicht gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 9 einen Graphen zur Erklärung noch eines Beispiels der Lichtintensitätsverteilung von Pulslicht gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 10 einen Graphen zur Erklärung der Lichtintensitätsverteilung von Pulslicht trapezartiger Form,
Fig. 11 einen Graphen zur Erklärung eines weiteren Beispiels der Lichtintensitätsverteilung von Pulslicht gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 12 einen Graphen zur Erklärung der Beziehung zwischen der Pulszahl und der Belichtungs-Ungleichförmigkeit von Pulslicht mit einer derartigen Lichtintensitätsverteilung, wie sie in Fig. 10 gezeigt ist,
Fig. 13 einen Graphen zur Erklärung der Beziehung zwischen der Pulszahl und der Belichtungs-Ungleichförmigkeit von Pulslicht mit einer derartigen Lichtintensitätsverteilung, wie sie in Fig. 11 gezeigt ist,
Fig. 14 eine schematische Ansicht zur Erklärung der Weise, eine Lichtintensitätsverteilung unter Verwendung von Abstufungsfilter gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung festzulegen,
Fig. 15 eine schematische Ansicht zur Erklärung der Art, ein Lichtintensitätsverteilung unter Verwendung eines Abstufungsfilter gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung festzulegen,
Fig. 16 einen Graphen zur Erklärung einer Integration der Belichtungsmenge in einem System mit einer kontinuierlich emittierenden Lichtquelle,
Fig. 17 einen Graphen zur Erklärung der Integration der Belichtungsmenge der Lichtpulse konstanter Lichtmenge,
Fig. 18 einen Graphen zur Erklärung einer Integration von einer Belichtungsmenge mit Lichtpulsen unregelmäßiger Lichtmenge,
Fig. 19 einen Graphen zur Erklärung der Integration der Belichtungsmenge gemäß einem Belichtungsmengen- Steuerverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 20 ein Flußdiagramm eines Halbleitervorrichtung- Herstellungsvefahrens, und
Fig. 21 ein Flußdiagramm zur Erklärung von Details eines Waferverfahrens in der Abfolge von Fig. 20.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Abtastprojektions-Belichtungsgerätes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das bei der Herstellung von Mikrovorrichtungen wie Halbleitervorrichtungen (beispielsweise Ics oder LSIs), Flüssigkristallvorrichtungen, Bildaufnehmevorrichtungen (beispielsweise CCDs) oder bei Magnetköpfen geeignet verwendet werden kann.
In Fig. 1 wird Licht von einer Pulslichtquelle 1 wie beispielsweise einem Excimerlaser in eine gewünschte Form durch eine strahlformende, optische Anlage 2 gebracht. Das Licht von der strahlformenden, optischen Anlage 2 wird auf die Lichteintrittsoberfläche eines optischen Integrators 3 wie eine Fliegenaugenlinse gerichtet. Die Fliegenaugenlinse umfaßt eine Kombination von kleinen Linsen, und sie definiert eine Vielzahl von sekundären Lichtquellen in der Nähe der Lichtaustrittsoberfläche des Integrators.
Bei 4 ist eine Kondensorlinse angezeigt, die der Durchführung einer Koehler-Beleuchtung einer Maskierblende 6 mit Licht von den sekundären Lichtquellen der optischen Integriervorrichtung 3 dient. Die Maskierblende 6 befindet sich außerhalb einer optisch konjugierten Beziehung mit einem Retikel 9 bezogen auf eine Bildlinse 7 und einen Spiegels 8. Wenn erst die Form der Öffnung der Maskierblende 6 bestimmt ist, ist die Form und Größe der Beleuchtungsregion auf dem Retikel bestimmt, die von Pulslicht bereitzustellen sind. Die Beleuchtungsregion auf dem Retikel hat eine längliche, schlitzartige Form, wobei ihre Nebenrichtung (Breitenrichtung) entlang der Abtastrichtung des Retikels eingestellt ist.
Bei 10 ist ein optisches Projektionssystem zum Projizieren eines Schaltungsmusters eines Retikels 9 auf einen Wafer in einem reduzierten Maßstab angezeigt. Bei 101 ist ein Bewegungssteuersystem angezeigt, um über einen (nicht gezeigten) Ansteuermechanismus das Retikel 9 und den Wafer 11 genau mit einer konstanten Geschwindigkeit und mit demselben Verhältnis wie die Projektionsvergrößerung des optischen Projektionssystems 10 zu bewegen. Bei 12 ist eine Lichtmengen-Erfassungseinrichtung angezeigt. Sie dient der indirekten Überwachung der Belichtungsmenge von jedem Puls auf dem Wafer, indem ein Abschnitt des von einem halb durchlässigen Spiegel 5 geteilten Pulslichts überwacht wird. Ein Steuersystem 103 dient der Steuerung des Zeitverlaufs der Emission der Pulslichtquelle entsprechend der gemessenen Belichtungsmenge, wie sie durch eine Lichtmengen-Berechnungseinrichtung 102 berechnet wird.
Fig. 2 veranschaulicht den Wafer, wie er sich während des Belichtungsvorgangs in einer Richtung eines Pfeils senkrecht zu dem Lichtweg von Beleuchtungslicht 104 von dem Retikel 9 bewegt, dessen Licht Informationen über das Muster auf dem Retikel 9 trägt. Mit der Bewegung des Wafers 11 in der Richtung des Pfeils in Fig. 2 wird die Oberfläche des Wafers 11 abtastend belichtet, wobei die Beleuchtungsrichtung 105 durch das schlitzartige Licht 104 definiert ist. Fig. 3 veranschaulicht den Wafer 11 in Fig. 2, wie er in der Beleuchtungsrichtung (d. h. von oben) zu sehen ist, und sie zeigt, daß sich mit der Bewegung des Wafers 11 ein spezieller Punkt a auf dem Wafer 11 über die Beleuchtungsregion 105 verschiebt (a → a&sub1; → a&sub2;). Wenn der Punkt a die Position a&sub1; erreicht, beginnt die Belichtung des Punkts a. Wenn der Punkt a die Position a&sub2; erreicht, endet die Belichtung von Punkt a.
Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht zur Erklärung der Grundidee der Lichtintensitätsverteilung von Pulslicht in der Beleuchtungsregion und in Anbetracht der Abtastrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. In der Zeichnung bezeichnet ein Bezugszeichen Wa die Breite von einem ersten Punkt P&sub1;, der zur Linken des Endabschnitts liegt, was in der Zeichnung gezeigt ist, zu einem zweiten Punkt P&sub2;, wo sich die Art der Lichtintensitätszunahme verändert. Ein Bezugszeichen Wb kennzeichnet die Breite von einem dritten Punkt P&sub3;, wo sich die Art der Lichtintensi tätszunahme verändert, zu einem vierten Punkt P&sub4;, wo die Lichtintensität am höchsten ist. Ein Bezugszeichen Wc kennzeichnet die Breite von einem fünften Punkt PS, wo die Lichtintensität am höchsten ist, zu einem sechsten Punkt P&sub6;, wo sich die Art der Lichtintensitätsabnahme verändert. Ein Bezugszeichen Wd kennzeichnet die Breite von einem siebten Punkt P&sub7;, wo sich die Art der Lichtintensitätsabnahme verändert, zu einem achten Punkt P&sub8;, der zur Rechten eines Endabschnitts liegt.
Zusätzlich zu der einen in Fig. 4 veranschaulichten Lichtintensitätsverteilung können auch diejenigen Lichtintensitätsverteilungen angewendet werden, die beispielsweise in Fig. 5 bis 9 gezeigt sind. Fig. 5 zeigt ein Beispiel, wo die Punkte, wo sich die Lichtintensitätszunahme oder -abnahme verändert, miteinander übereinstimmen (Punkte P&sub2; und P&sub3;; Punkte P&sub6; und P&sub7;). Fig. 6 zeigt ein Beispiel, wo zusätzlich zu der Bedingung von Fig. 5 die Punkte mit der höchsten Lichtintensität miteinander übereinstimmen (Punkte P&sub4; und P&sub5;). Fig. 7 zeigt ein Beispiel, wo sich die Lichtintensität geradlinig verändert. Fig. 8 und 9 zeigen Beispiele, die Kombinationen der vorstehend beschriebenen Lichtintensitätsverteilungen entsprechen. Zusätzlich zu diesen Beispielen können verschieden Formen von Lichtintensitätsverteilungen in dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung angewendet werden.
Der vorstehend beschriebene Punkt, wo sich die Lichtintensitätszunahme oder -abnahme verändert, bezieht sich auf einen derartigen Punkt, über den sich eine Änderungen der Lichtintensität darstellende Funktion verändert, oder auf einen Wendepunkt, wo die Funktion unverändert ist.
Fig. 10 zeigt eine trapezartige Lichtintensitätsverteilung von Pulslicht, die herkömmlicherweise verwendet wird. Fig. 11 zeigt eine Lichtintensitätsverteilung von Pulslicht gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die in Fig. 10 gezeigte Lichtintensitätsverteilung des Pulslichts hat eine regelmäßige, trapezartige Form (mit gleichlangen Schrägen), die oben 3 mm und unten 5 mm breit ist, beide auf der Oberfläche des Wafers 11. Im Vergleich dazu hat die Lichtintensitätsverteilung des Pulslichts gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 11 eine derartige Form, wobei Ecken der trapezartigen Lichtintensitätsverteilung des Pulslichts der Fig. 10 entlang einer quadratischen Kurve gerundet sind. In der Lichtintensitätsverteilung des Pulslichts von Fig. 11, sind die Wa, Wb, Wc und Wd in Fig. 4 entsprechenden Breiten alle gleich lang, und sie werden von demselben Bezugszeichen S&sub1; angezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Breite S&sub1; 0,25 mm auf der Oberfläche des Wafers 11.
Fig. 12 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Belichtungs-Ungleichförmigkeit und der Pulszahl, wenn Pulslicht mit einer Lichtintensitätsverteilung des Beispiels in Fig. 10 verwendet wird. Fig. 13 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Belichtungs- Ungleichförmigkeit und der Pulszahl, wenn Pulslicht mit einer Lichtintensitätsverteilung des Ausführungsbeispiels in Fig. 11 verwendet wird. Der Ausdruck "Pulszahl" entspricht einem Wert, der aus dem Teilen der Breite L der Beleuchtungsregion auf der Oberfläche des Wafers 11 durch den Bewegungsbetrag des Wafers 11 pro Puls resultiert, und der eine Durchschnittszahl von Pulsen darstellt, mit der ein gewisser Punkt in der Belichtungsregion bestrahlt wird. Somit ist die Pulszahl nicht immer eine ganze Zahl. Bei dem Pulslicht, das eine Intensitätsverteilung wie in Fig. 11 gezeigt aufweist, ist die Breite L wie in der Zeichnung veranschaulicht definiert.
In Fig. 12 und 13 stellen Kurven aus geschlossenen Linien eine positive (+) Seitenungleichförmigkeit hinsichtlich einer Zielintegrations-Belichtungsmenge dar, und Kurven aus gestrichelten Linien stellen eine negative (-) Seitenungleichförmigkeit hinsichtlich der Zielintegrations-Belichtungsmenge dar.
Beim Vergleich des Graphen von Fig. 13 mit dem Graphen von Fig. 12 wird klar, daß die Belichtungs- Ungleichförmigkeit im allgemeinen im Fall des Pulslichts der Lichtintensitätsverteilung von Fig. 11 geringer als im Fall des Pulslicht der Lichtintensitätsverteilung von Fig. 10 ist.
Auch in Fig. 13 ist zu sehen, daß in dem Pulszahlbereich von ungefähr 20 (zwanzig) und mehr die Belichtungs- Ungleichförmigkeit erheblich geringer ist. Wenn die Pulszahl gleich 20 ist, entspricht der Bewegungsbetrag des Wafers 11 pro Puls 0,25 mm. Dieses entspricht der Breite S&sub1; in diesem Ausführungsbeispiel. Der Pulszahlbereich in Fig. 13, nicht kleiner als die Pulszahl 20, entspricht einem Bewegungsbetragsbereich, in dem die Bewegung pro Puls nicht größer als 0,25 mm ist. Somit ist gezeigt, daß wenn die Breite S&sub1; ungefähr gleich oder nicht kleiner als der Bewegungsbetrag pro Puls ist, die Belichtungs-Ungleichförmigkeit erheblich reduziert ist.
Dieses Ausführungsbeispiel verwendet eine Maskierblende 6 mit zwei Sätzen orthogonaler und variabler Schlitze. In diesem Ausführungsbeispiel kann ein Bild der zwei variablen Schlitze in der Richtung defokussiert werden, die zur Bestimmung der Breite der Beleuchtungsregion in der Abtastrichtung bedient werden kann. Somit kann der Wert der Breite S&sub1; nach Wunsch eingestellt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Bild der Öffnung der Maskierblende 6 durch die Abbildungslinse 7 auf die gemusterte Oberfläche des Retikels 9 projiziert. Die Verwendung der Abbildungslinse 7 ist jedoch nicht immer notwendig. Beispielsweise kann die Maskierblende 6 direkt vor das Retikel 9 gestellt werden.
Auch die Art der Einstellung der Lichtintensitätsverteilung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Beispiel begrenzt. Eine Alternative ist die Verwendung eines in Fig. 14 gezeigten Abstufungsfilters an der Position der Maskierblende 6. Eine weitere Alternative ist die Verwendung eines Gitterfilters, der in Fig. 15 gezeigt ist.
Ein Gradierungsfilter kann durch teilweise einander überlagernde Filme mit einer vorbestimmten Durchlässigkeit oder Durchlässigkeiten bereitgestellt werden, wie es in Fig. 14 veranschaulicht ist, so daß sich die Durchlässigkeit mit der Position des Lichteinfalls verändert. Somit kann der Abstufungsfilter eine gewünschte Form der Lichtintensitätsverteilung bereitstellen.
Ein Gitterfilter kann ein amplitudenartiges Beugungsgitter aufweisen und in dem Beispiel gemäß Fig. 15 ist es angeordnet, um eine gewünschte Form der Lichtintensitätsverteilung mit Licht nullter Ordnung bereitzustellen, wie es in Fig. 15 veranschaulicht ist. In diesem Beispiel werden im wesentlichen alle Beugungslichter außer des Beugungslichts nullter Ordnung von einem Blockierteil blockiert, das auf der Rückseite des Filters bereitgestellt ist.
In den Beispielen gemäß Fig. 14 und 15, die einen Abstufungsfilter und einen Gitterfilter verwenden, kann die Lichtintensitätsverteilung unterbrochen werden. In diesem Fall kann jedoch eine glatte Lichtintensitätsverteilung noch erhalten werden, indem das Filter um ΔG (Fig. 14 oder 15) von der optisch konjugierten Position mit dem Retikel 9 verschoben wird. Wenn eine komplizierte Lichtintensitäts-Verteilungsform wie in diesen Beispielen vorliegt, kann die Breite S&sub1; genähert werden.
Des weiteren kann eine gewünschte Form der Lichtintensitätsverteilung erhalten werden, indem die allgemeine Form der sekundären Lichtquellen in der Nähe der Lichtaustrittsoberfläche der Fliegenaugenlinse (beispielsweise aus einer kreisförmigen, länglichen, quadratischen, polygonischen oder einer Kombination jeder dieser Formen) ausgewählt wird.
Nachstehend wird auf Fig. 16 bis 19 Bezug genommen. Fig. 16 veranschaulicht, daß die integrierte Belichtungsmenge an einem gewissen Punkt (Punkt a in diesem Beispiel) auf dem Wafer 11 mit der Bewegung des Wafers 11 zunimmt. Bezugszeichen E&sub0; kennzeichnet die Zielintegrations-Belichtungsmenge. T1 kennzeichnet den Moment, in dem der Punkt a an die Position a1 kommt (Fig. 3), d. h. den Moment, in dem der Punkt in die Beleuchtungsregion eintritt (den Moment des Starts der Belichtung). T2 kennzeichnet den Moment, in dem der Punkt a an die Position a2 kommt, d. h. den Moment, in dem der Punkt die Beleuchtungsregion verläßt (den Moment des Endes der Belichtung).
Wenn eine kontinuierlich emittierende Lichtquelle wie eine Hg-Lampe als Belichtungs-Lichtquelle verwendet wird, nimmt die Belichtungsmenge kontinuierlich vom Start der Belichtung bis zum Ende der Belichtung zu, wie es in Fig. 16 gezeigt ist. Indem die Abtastgeschwindigkeit, die Projektionsenergie pro Zeiteinheit und die Breite der Beleuchtungsregion zuvor bestimmt wird, und indem das Belichtungsverfahren durchgeführt wird, während sie konstant gehalten werden, kann eine korrekte Belichtungssteuerung ohne Belichtungs-Ungleichförmigkeiten bereitgestellt werden. Wenn Pulslicht als Belichtungslicht wie in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und wenn die Projektionsenergiemenge pro Puls konstant gehalten wird, kann eine genaue Belichtungssteuerung ohne Belichtungs- Ungleichförmigkeit bereitgestellt werden, wie es in Fig. 17 veranschaulicht, wie in dem Fall wo eine kontinuierlich emittierende Lichtquelle verwendet wird.
Während es bei Pulslichtquellen wie einem Excimerlaser möglich ist, die Lichtemissionsfrequenz konstant zu halten, ist es jedoch nicht einfach, die Pulslichtenergie exakt konstant zu halten. Selbst wenn das Belichtungsverfahren exakt gemäß den Bedingungen durchgeführt wird, die aus einer durchschnittlichen Projektionsenergie pro Puls (beispielsweise unter Berücksichtigung der Einstellung der Energie, der Beleuchtungsschlitzbreite, der Abtastgeschwindigkeit eines Retikels und eines Wafers, der Lichtemissionsfrequenz) berechnet werden, kann eine genaue Belichtungssteuerung nicht erhalten werden, wie es in Fig. 18 veranschaulicht ist, weil eine Variation oder Verschiebung der Energie jedes Lichtpulses auftritt. Dieses bewirkt eine Belichtungs-Ungleichförmigkeit, insbesondere wenn das Belichtungsverfahren in einer im wesentlichen konstanten Periode wie in dem Fall eines Abtastbelichtungsgerätes durchzuführen ist.
Fig. 19 zeigt einen Graphen zur Erklärung der Belichtungsmengensteuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Abtastgeschwindigkeit des Retikels 9 und des Wafers 11 konstant gehalten, und die Belichtungsmenge, die von aufeinanderfolgend, während der Abtastbelichtung bereitgestellten Lichtpulsen bereitgestellt wird, wird von der Lichtmengen-Erfassungseinrichtung 12 überwacht. Wenn die von einem gewissen Lichtpuls bereitgestellte Belichtungsmenge größer als eine gewünschte Belichtungsmenge ist, wird die Emissionszeit eines darauffolgenden Lichtpulses durch die Steuerung des Steuersystems 103 verzögert. Wenn andererseits die von einem gewissen Lichtpuls bereitgestellte Belichtungsmenge geringer als die gewünschte Belichtungsmenge ist, wird die Emissionszeit eines darauffolgenden Lichtpulses vorgerückt. Dadurch wird die Belichtungs-Ungleichförmigkeit an jedem Punkt auf dem Wafer 11 effektiv verringert, selbst wenn Lichtpulse mit verstreuten Lichtmengen emittiert werden.
Unter Berücksichtigung der Anfangseinstellung der Lichtemissionsfrequenz sollte die Energiedispersion von Lichtpulsen berücksichtigt werden, und die Frequenz sollte vorzugsweise auf einen Wert eingestellt werden, der nicht größer als die maximale Frequenz der Pulslichtquelle ist. Wenn beispielsweise ein Laser die Energiedispersion von Lichtpulsen von ±5% und die maximale Frequenz von 500 Hz aufweist, sollte die Lichtemissionsfrequenz anfangs auf einen Pegel eingestellt werden, der nicht höher als 500 · 100 : 105(Hz) ist, was ungefähr 476 Hz entspricht.
Als nächstes wird ein Ausführungsbeispiel eines Halbleitervorrichtung-Herstellungsverfahrens erläutert, das ein Projektionsbelichtungsgerät gemäß Fig. 1 verwendet. Fig. 20 zeigt ein Flußdiagramm der Herstellungsabfolge einer Halbleitervorrichtung wie eines Halbleiterchips (beispielsweise IC oder LSI), einer Flüssigkristallvorrichtung oder eines CCDs. Schritt 1 zeigt ein Entwurfsverfahren zum Entwerfen der Schaltung einer Halbleitervorrichtung. Schritt 2 zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer Maske auf der Grundlage des Schaltungsmusterentwurfs. Schritt 3 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Wafers unter Verwendung eines Materials wie Silizium.
Schritt 4 zeigt ein Waferverfahren, das Vorverfahren genannt wird, wobei unter Verwendung der sogenannten Maske und des Wafers Schaltungen auf dem Wafer durch Lithographie praktisch ausgebildet werden. Der nachfolgende Schritt S ist ein Zusammensetzungsschritt, der Nachverfahren genannt wird, wobei der mittels Schritt 4 verarbeitete Wafer zu Halbleiterchips verarbeitet wird. Dieser Schritt beinhaltet Zusammensetzen (Schneiden und Bonding) und Verpacken (Chipversiegelung). Schritt 6 ist ein Untersuchungsschritt, in dem die Funktionsfähigkeit, Verläßlichkeit usw. der mittels Schritt S erzeugten Halbleitervorrichtungen überprüft werden. Nach diesen Verfahren sind die Halbleitervorrichtungen fertig, und sie werden verschifft (Schritt 7).
Fig. 21 zeigt ein Flußdiagramm, das die Details des Waferverfahrens zeigt. Schritt 11 zeigt ein Oxidationsverfahren zur Oxidierung der Oberfläche eines Wafers. Schritt 12 zeigt ein CVD-Verfahren zur Ausbildung eines isolierenden Films auf der Waferoberfläche. Schritt 13 zeigt ein Elektroden-Ausbildungsverfahren zur Ausbildung von Elektroden auf dem Wafer mittels Dampfablagerung. Schritt 14 zeigt ein Ionen-Implantationsverfahren zur Implantierung von Ionen auf dem Wafer. Schritt 15 zeigt ein Resistverfahren zum Aufbringen von Resist (photoempfindlichen Material) auf dem Wafer. Schritt 16 zeigt ein Belichtungsverfahren zum Drucken mittels Belichtung des Schaltungsmusters der Maske auf den Wafer durch das Belichtungsgerät, das vorstehend beschrieben ist. Schritt 17 zeigt ein Entwicklungsverfahren zur Entwicklung des belichteten Wafers. Schritt 18 zeigt ein Ätzverfahren zum Entfernen von Bereichen außer des Bildes des entwickelten Resists. Schritt 19 zeigt ein Resistentfernungsverfahren zum Entfernen des Resistmaterials, das auf dem Wafer verbleibt, nachdem er geätzt wurde. Durch Wiederholen dieser Verfahren werden Schaltungsmuster auf dem Wafer übereinander gelagert ausgebildet.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf ihre hierin offenbarten Strukturen beschrieben worden ist, ist sie nicht auf die vorgebrachten Details beschränkt, und diese Anmeldung beabsichtigt, derartige Modifikationen oder Veränderungen abzudecken, die in den Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche fallen.

Claims

1. Beleuchtungssystem zur relativen und abtastenden Bewegung eines zu beleuchtenden Gegenstandes (9, 11) relativ zu einer Beleuchtungsregion (105), die durch ein Pulslicht definiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Lichtintensitätsverteilung, die in der Beleuchtungsregion (105) hinsichtlich der Abtastrichtung definiert ist, die Lichtintensität von zumindest einem Endabschnitt (P&sub1;) zu einem höchsten Lichtintensitätspunkt (P&sub4;, P&sub5;) in der Verteilung nicht linear verändert, wobei die Lichtintensitätsverteilung einen ersten Punkt (P&sub1;) bei dem einen Endabschnitt, einen zweiten Punkt (P&sub2;), bei dem sich die Lichtintensitätszunahme verändert, einen dritten Punkt (P&sub3;), bei dem sich die Lichtintensitätszunahme verändert, und einen vierten Punkt (P&sub4;), bei dem die Lichtintensität am höchsten ist, aufweist, und wobei zumindest eine Breite der Breite Wa zwischen dem ersten (P&sub1;) und dem zweiten (P&sub2;) Punkt und der Breite Wb zwischen dem dritten (P&sub3;) und vierten (P&sub4;) Punkt im wesentlichen dem relativen Bewegungsausmaß zwischen der Beleuchtungsregion und dem Artikel pro Puls entspricht oder größer als dieses ist.

2. System nach Anspruch 1, wobei die Lichtintensitätsverteilung eine symmetrische Form hinsichtlich der Abtastrichtung hat.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweiten (P&sub2;) und dritten (P&sub3;) Punkte miteinander koinzidieren.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Breiten Wa und Wb gleich groß sind.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Abschnitte der Lichtintensitätsverteilung gemäß den Breiten Wa und Wb eine quadratische Kurve nähern können.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner gekennzeichnet durch eine maskierende Lamelleneinrichtung (6), die sich an einer Position außerhalb einer Ebene befindet, die mit dem Gegenstand (9) optisch konjugiert ist.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner gekennzeichnet durch ein Filter zur Bestimmung der Lichtintensitätsverteilung in der Beleuchtungsregion (105).

8. System nach Anspruch 7, wobei sich das Filter an einer leicht von einer Ebene verschobenen Position befindet, die mit dem Gegenstand (9) optisch konjugiert ist.

9. System nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Filter eine Durchlässigkeit aufweist, die sich mit der Position des Lichteinfalls auf dem Filter verändert.

10. System nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Filter ein Beugungsgitter aufweist, das geeignet ist, Beugungslicht nullter Ordnung bereitzustellen, dessen Lichtintensität sich mit der Position des Lichteinfalls auf dem Gitter verändert.

11. System nach Anspruch 10, ferner gekennzeichnet durch eine Blockiereinrichtung zur Blockierung von anderem Beugungslicht als dem Beugungslicht nullter Ordnung.

12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (103) zur Steuerung des Emissionszeitpunktes eines Lichtpulses auf der Grundlage der Lichtmenge, die von einem vorhergehenden Lichtpuls bereitgestellt wird.

13. System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Pulslicht Excimerlaserlicht aufweist.

14. Abtasttyp-Belichtungsgerät, das ein Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist.

15. Vorrichtungs-Herstellungsverfahren zur Herstellung einer Vorrichtung unter Verwendung eines Beleuchtungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 13.

16. Beleuchtungssystem zur relativen und abtastenden Bewegung eines zu beleuchtenden Gegenstands (9, 11) relativ zu einer Beleuchtungsregion (105), die durch ein Pulslicht zu definieren ist, dadurch gekennzeichnet, daß: eine in der Beleuchtungsregion (105) hinsichtlich einer Abtastrichtung definierte Lichtintensitätsverteilung eine trapezartige Form aufweist, in der sich die Lichtintensität an zumindest einer von vier Ecken entlang einer glatten Kurve verändert, wobei die Breite von zumindest einem Abschnitt der Lichtintensitätsverteilung, in dem sich die Lichtintensität entlang einer glatten Kurve verändert, dem relativen Bewegungsausmaß zwischen der Beleuchtungsregion (105) und dem Gegenstand (11) pro Puls entspricht oder größer als dieses ist.

17. System nach Anspruch 16, wobei die Lichtintensitätsverteilung eine symmetrische Form hinsichtlich der Abtastrichtung aufweist.

18. System nach Anspruch 16 oder 17, wobei Abschnitte der Lichtintensitätsverteilung, in denen sich die Lichtintensität entlang einer glatten Kurve verändert, dieselbe Breite haben.

19. System nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Abschnitte der Lichtintensitätsverteilung, in denen sich die Lichtintensität entlang einer glatten Kurve verändert, von einer quadratischen Kurve genähert werden können.

20. System nach einem der Ansprüche 16 bis 19, ferner gekennzeichnet durch eine maskierende Lamelleneinrichtung (6), die sich an einer Position außerhalb einer Ebene befindet, die mit dem Gegenstand (9) optisch konjugiert ist.

21. System nach einem der Ansprüche 16 bis 19, ferner gekennzeichnet durch ein Filter zur Bestimmung der Lichtintensitätsverteilung in der Beleuchtungsregion (105).

22. System nach Anspruch 21, wobei sich das Filter an einer Position befindet, die leicht von einer Ebene verschoben ist, die mit dem Gegenstand (9) optisch konjugiert ist.

23. System nach Anspruch 21 oder 22, wobei das Filter eine Durchlässigkeit aufweist, die sich mit der Position des Lichteinfalls auf dem Filter verändert.

24. System nach Anspruch 21 oder 22, wobei das Filter ein Beugungsgitter aufweist, das geeignet ist, Beugungslicht nullter Ordnung bereitzustellen, dessen Lichtintensität sich mit der Position des Lichteinfalls auf dem Gitter verändert.

25. System nach Anspruch 24, ferner gekennzeichnet durch eine Blockiereinrichtung zum Blockieren von anderem Beugungslicht als dem Beugungslicht nullter Ordnung.

26. System nach einem der Ansprüche 16 bis 25, ferner gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (103) zur Steuerung des Emissionszeitpunktes eines Lichtpulses auf der Grundlage der Lichtmenge, die von einem vorhergehenden Lichtpuls bereitgestellt wird.

27. System nach einem der Ansprüche 16 bis 26, wobei das Pulslicht Excimerlaserlicht aufweist.

28. Abtasttyp-Belichtungsgerät, das ein Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 16 bis 27 aufweist.

29. Vorrichtungs-Herstellungsverfahren zur Herstellung einer Vorrichtung unter Verwendung eines Beleuchtungssystems nach einem der Ansprüche 16 bis 27.