JP2000208386A - 露光装置および露光装置の照度均一性調整方法 - Google Patents

露光装置および露光装置の照度均一性調整方法

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JP2000208386A
JP2000208386A JP11003038A JP303899A JP2000208386A JP 2000208386 A JP2000208386 A JP 2000208386A JP 11003038 A JP11003038 A JP 11003038A JP 303899 A JP303899 A JP 303899A JP 2000208386 A JP2000208386 A JP 2000208386A
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exposure
light source
illuminance
exposure light
optical system
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Yoshihiko Tanaka
義彦 田中
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】照度均一性を定量的に調整でき、照度均一性を
安定化しかつ向上できる露光装置および露光装置の照度
均一性調整方法を提供する。 【解決手段】複数の領域に分割された所定の露光面の露
光領域の各分割領域における照度を検出する照度検出器
12と、露光用光源1の照明光学系5に対する位置を変
更する位置調整部2と、露光用光源1の複数位置におけ
る露光領域の各分割領域の照度データに基づいて、露光
領域内の照度均一性を最小化する露光用光源の位置を算
出する光源位置決定手段としての照度均一性解析装置2
1とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置および露
光装置の照度均一性調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】LSI(Large Scale Integration Circu
it) の集積度が進むとともに、そのデザインルールは小
さくなり、半導体ウエハ上に形成されたフォトレジスト
にパターンニングを行う工程でのパターン線幅の均一性
の向上が一層要求されている。従来において、パターン
線幅の均一性を向上させるための手段として、露光装置
の露光量を制御していた。図5は、縮小投影露光装置の
概略構成の一例を示す図である。図5において、超高圧
水銀ランプ101から放射された光は、照明光学系10
2の有するフライアイレンズ103を通過した後、レチ
クル105、投影光学系106を通って縮小され、ステ
ージ107上に保持されたウェハW108に露光され
る。露光量を制御するために、照明光学系102にはシ
ャッタ104が設けられており、ウェハステージ107
上に取り付けられた図示しない積算露光計で投影光学系
106からの光の光強度を計測し、光エネルギが一定に
保持されるように、シャッター104の開閉を制御して
いる。このような構成とすることにより、ウェハWへの
露光量が一定に制御され、パターン線幅の均一性を向上
することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、さらに
高いパターン線幅の均一性が要求される場合には、シャ
ッターの開閉制御によって光エネルギを一定制御したの
では、パターン線幅の変動(ばらつき)の抑制が十分で
はなかった。すなわち、パターニングを行う際のレジス
トに与える光エネルギの一定制御を、積算露光計によっ
て検出された光強度のみに基づいて行ったのでは、パタ
ーン線幅のばらつきを十分に抑制することができない。
【0004】一方、パターン線幅のばらつきを発生させ
る要因の一つとして、縮小露光投影装置の露光領域内の
照度均一性が知られている。照度均一性は、種々の要因
によって左右されるが、上記した縮小露光投影装置の超
高圧水銀ランプ101と照明光学系102との位置によ
って照度均一性が影響を受ける。このため、従来におい
ては、超高圧水銀ランプ101の位置調整部の調節つま
みを操作して超高圧水銀ランプ101の位置調整を調整
し、ステージ107上に設けた照度検出器で露光領域の
照度均一性を測定し、照度均一性が規格値を満たす超高
圧水銀ランプ101の位置を捜し出していた。しかし、
この方法では、調整した超高圧水銀ランプ101での露
光領域の照度均一性が最適かどうかはわからず、また、
調整が定量的でなく時間も要するという不利益があっ
た。
【0005】本発明は、上述した問題に鑑みてなされた
ものであって、照度均一性を定量的に調整でき、照度均
一性を安定化しかつ向上できる露光装置および露光装置
の照度均一性調整方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の露光装置の照度
均一性調整方法は、露光用光源と、前記露光用光源から
の光をレチクルパターンに与えるための照明光学系と、
前記照明光学系からの光をレチクルパターンを通じて所
定の露光面に投影露光する投影光学系とを有する露光装
置の照度均一性調整方法であって、前記露光用光源の前
記照明光学系に対する位置と前記所定の露光面の露光領
域内での照度均一性との相関関係を求め、前記相関関係
に基づいて照度均一性を最小化する前記露光用光源の前
記照明光学系に対する最適位置を算出し、前記最適位置
に前記露光用光源を移動調整する。
【0007】前記最適位置の基準位置からの移動すべき
移動量を算出し、当該移動量に基づいて前記露光用光源
を移動調整する。
【0008】前記露光用光源は当該露光用光源の前記照
明光学系に対する位置を調整する調整つまみを有してお
り、前記最適位置の基準位置からの移動すべき移動量を
前記調整つまみの調整量に換算し、当該調整量に基づい
て前記調整つまみを操作する。
【0009】前記所定の露光面の露光領域を複数の領域
に分割し、前記露光用光源の位置を種々変更して前記各
分割領域の照度値を測定し、前記露光用光源の位置と前
記各分割領域の照度とに基づいて前記相関関係を求め
る。
【0010】本発明の露光装置は、露光用光源と、前記
露光用光源からの光をレチクルパターンに与えるための
照明光学系と、前記照明光学系からの光をレチクルパタ
ーンを通じて所定の露光面に投影露光する投影光学系と
を有する露光装置であって、複数の領域に分割された前
記所定の露光面の露光領域の各分割領域における照度を
検出する照度検出手段と、前記露光用光源の前記照明光
学系に対する位置を変更する位置調整手段と、前記露光
用光源の複数位置における前記各分割領域の照度データ
に基づいて、前記露光領域内の照度均一性を最小化する
前記露光用光源の位置を算出する光源位置決定手段とを
有する。
【0011】前記光源位置決定手段は、前記露光用光源
の基準位置から前記照度均一性を最小化する前記露光用
光源の位置への移動すべき移動量を算出し、当該移動量
を前記位置調整手段の調整量に換算して出力する。
【0012】本発明では、露光用光源の照明光学系に対
する位置を、露光用光源の複数位置における露光領域の
各分割領域の照度データから露光用光源の照明光学系に
対する位置と露光領域内での照度均一性との相関関係を
求め、この相関関係に基づいて照度均一性を最小化する
露光用光源の照明光学系に対する最適位置を算出する。
したがって、照度均一性の調整が定量化され、かつ、常
に最適化される。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形
態に係る露光装置の概略構成図である。図1において、
露光装置は、露光用光源1と、位置調整部2と、位置検
出器3と、照明光学系5と、レチクル9と、投影光学系
10と、ステージ12と、照度検出器12と、照度均一
性解析装置21とを有している。
【0014】露光用光源1は、露光用の光を放射する光
源であり、たとえば、超高圧水銀ランプを用いることが
できる。
【0015】位置調整部2は、露光用光源1に対して設
けられており、露光用光源2の照明光学系3に対する位
置をX、Y、Z方向に調整可能となっている。なお、Y
方向は、露光用光源1の光の放射方向であり、X方向お
よびZ方向はY方向に直交している。位置調整部2に
は、露光用光源1のX、Y、Z方向の各位置を検出する
位置検出器3が設けられている。位置検出器3は、照度
均一性解析装置21に接続されている。
【0016】図2は、位置調整部2の外観を示す斜視図
である。図2に示すように、位置調整部2には、露光用
光源1のそれぞれX、Y、Z方向の位置調整を行うため
の調整つまみTx,Ty,Tzが設けられている。調整
つまみTx,Ty,Tzをそれぞれ回動操作することに
より、露光用光源1は調整つまみTx,Ty,Tzの回
転量に応じた移動量で照明光学系2に対して移動する。
たとえば、調整つまみTx,Ty,Tzの一回転によっ
て、露光用光源1はそれぞれの方向に1μm移動する。
【0017】照明光学系3は、露光用光源2からの光の
照度均一性を向上させ、露光量を制御する。照明光学系
3は、シャッタ4、フライアイレンズ7を有しており、
この他に、たとえば、波長フィルタや、コンデンサレン
ズや、マスキングブレード、リレーレンズ等の要素によ
って構成されるが具体的構成についての説明は省略す
る。
【0018】投影光学系10は、レチクルを通過する照
明光学系3からの光を、等倍または縮小してステージ1
5上に載置された被露光対象物の露光面に露光する。ス
テージ15は、たとえば、被露光対象物としてのレジス
トが塗布されたウェハWを保持し、ウェハWを任意の位
置に位置制御可能となっている。
【0019】照度検出器12は、投影光学系10を通じ
てステージ11上に露光された光の露光領域の照度を検
出する。照度検出器12は、たとえば、露光領域を複数
分割した各分割領域に対応して受光面が分割されたフォ
トディテクタを用いることができる。したがって、照度
検出器12では露光領域の各分割領域の照度値が検出さ
れる。照度検出器12は、照度均一性解析装置21に接
続されている。
【0020】照度均一性解析装置21は、露光用光源1
の各方向の位置情報が位置検出器3から入力されるとと
もに、照度検出器12の検出した露光領域の各分割領域
の照度値が入力される。照度均一性解析装置21は、上
記の位置情報および各分割領域の照度データに基づい
て、露光領域内の照度均一性を最小化する露光用光源の
位置を算出し、露光用光源1の基準位置から照度均一性
を最小化する露光用光源1の位置への移動すべき移動量
を算出し、当該移動量を位置調整部2の調整量に換算し
て出力する。
【0021】次に、上記構成の露光装置での照度均一性
の調整方法の一例について図3に示すフローチャートに
基づいて説明する。まず、露光用光源1を複数の位置に
移動して各位置における露光領域内での各分割領域の照
度を測定する(ステップS1)。すなわち、露光用光源
1を位置調整部2の調節つまみTx,Ty,Tzをそれ
ぞれ回転させて、露光用光源1を複数位置に移動させ、
各位置においてステージ11上の照度検出器12上に露
光し、露光された露光領域内の各分割領域の照度を検出
する。
【0022】図4は、基準位置における露光領域内の各
分割領域の照度分布と、調節つまみTxを正逆方向に3
60度回転して露光用光源1を基準位置から±X方向に
それぞれ移動した位置での各分割領域の照度分布の一例
を示す図であり、(a)が−X方向位置、(b)が基準
位置、(c)+X方向位置の場合である。図4におい
て、露光領域Rは、13×11の分割領域に分割されて
おり、照度の比較的高い領域をRh、照度の中程度の領
域をRm、照度の比較的低い領域をRlで示している。
図4から分かるように、照度分布が変化するとともに、
照度均一性(Illumination Uniformity) UNIも変化す
る。
【0023】照度均一性UNIは、露光領域R内の各分
割領域における照度の最大値Imaxと最小値Imin とか
ら次式(1)によって表される。
【0024】 UNI=(Imax −Imin )/(Imax +Imin )×100(%)…(1)
【0025】(1)式から分かるように、照度均一性U
NIは、照度の最大値Imax と最小値Imin との差が小
さいほど小さい値となり、照度むらが抑制される。
【0026】上記のように、露光用光源1をそれぞれ
X,Y,Zの各方向の複数位置に移動させ、各位置での
露光領域R内の照度情報を取得する。照度均一性解析装
置21には、露光用光源1の位置情報と各位置での露光
領域R内の照度情報が入力され、これらの情報に基づい
て、露光用光源1の位置と照度均一性UNIとの相関関
係が求められる(ステップS2)。露光用光源1の位置
と照度均一性UNIとの相関関係は、照度均一性解析装
置21に入力された上記情報を統計処理することにより
得られる。
【0027】次いで、照度均一性解析装置21では、得
られた露光用光源1の位置と照度均一性UNIとの相関
関係データから、照度均一性UNIを最小化する最適位
置が算出される(ステップS3)。照度均一性UNIを
最小化する最適位置をより精度のよいものとするために
は、上記の露光用光源1をX,Y,Zの各方向の多数の
位置に移動させて照度情報を取得することが望ましい。
【0028】次いで、露光用光源1の基準位置から求め
た最適位置への各方向の移動量を算出する(ステップS
4)。この移動量の算出は、位置検出器3から得られる
露光用光源1の位置情報に基づいて行われる。
【0029】次いで、露光用光源1の基準位置から求め
た最適位置への移動量に基づいて各調整つまみTx,T
y,Tzの各調整量(回転量)が算出される(ステップ
S5)。すなわち、ステップS4で算出される露光用光
源1の基準位置から最適位置への移動量から、調整つま
みTx,Ty,Tzの調整量を直接かつ即座に特定する
ことは難しいが、移動量が各調整つまみTx,Ty,T
zの各調整量に換算されていると、調整作業が非常に容
易となる。
【0030】次いで、得られた調整量にしたがって、各
調整つまみTx,Ty,Tzを回転させ、露光用光源1
を移動調整する(ステップS6)。この調整された露光
用光源1での露光領域R内の照度均一性は、最小値をと
り、この状態でステージ11上に保持されたレジストが
塗布されたウェハにレチクル9に形成されたパターンを
露光する。
【0031】以上のように、本実施形態によれば、照度
均一性解析装置21によって、露光用光源1での露光領
域R内の照度均一性を最小化する調整つまみTx,T
y,Tzの調整量が定量的に求められる。この結果、露
光領域R内の照度均一性を安定、向上させることがで
き、パターン線幅の均一性のさらなる向上が可能とな
る。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、露光面における照度均
一性を定量的に調整することができ、かつ、照度均一性
を最小化する露光用光源の位置を容易に決定することが
できる。この結果、露光領域内での照度均一性を安定化
でき、かつ、照度均一性を最小化でき、露光装置を用い
てレジストにパターニングを行ったときのパターン線幅
のばらつきをさらに抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る露光装置の概略構成
図である。
【図2】位置調整部の一構成例を示す斜視図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る露光装置での照度均
一性の調整方法の一例を説明するためのフローチャート
である。
【図4】露光用光源の位置を移動した場合の露光領域内
の照度分布の変化の一例を示す図である。
【図5】従来の露光装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
1…露光用光源、2…位置調整部、3…位置検出器、5
…照明光学系、6…シャッタ、7…フライアイレンズ、
9…レチクル、10…投影光学系、11…ステージ、1
2…照度検出器、21…照度均一性解析装置。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】露光用光源と、前記露光用光源からの光を
    レチクルパターンに与えるための照明光学系と、前記照
    明光学系からの光をレチクルパターンを通じて所定の露
    光面に投影露光する投影光学系とを有する露光装置の照
    度均一性調整方法であって、 前記露光用光源の前記照明光学系に対する位置と前記所
    定の露光面の露光領域内での照度均一性との相関関係を
    求め、前記相関関係に基づいて照度均一性を最小化する
    前記露光用光源の前記照明光学系に対する最適位置を算
    出し、前記最適位置に前記露光用光源を移動調整する露
    光装置の照度均一性調整方法。
  2. 【請求項2】前記最適位置の基準位置からの移動すべき
    移動量を算出し、当該移動量に基づいて前記露光用光源
    を移動調整する請求項1に記載の露光装置の照度均一性
    調整方法。
  3. 【請求項3】前記露光用光源は当該露光用光源の前記照
    明光学系に対する位置を調整する調整つまみを有してお
    り、 前記最適位置の基準位置からの移動すべき移動量を前記
    調整つまみの調整量に換算し、当該調整量に基づいて前
    記調整つまみを操作する請求項2に記載の露光装置の照
    度均一性調整方法。
  4. 【請求項4】前記所定の露光面の露光領域を複数の領域
    に分割し、前記露光用光源の位置を種々変更して前記各
    分割領域の照度値を測定し、前記露光用光源の位置と前
    記各分割領域の照度とに基づいて前記相関関係を求める
    請求項1に記載の露光装置の照度均一性調整方法。
  5. 【請求項5】露光用光源と、前記露光用光源からの光を
    レチクルパターンに与えるための照明光学系と、前記照
    明光学系からの光をレチクルパターンを通じて所定の露
    光面に投影露光する投影光学系とを有する露光装置であ
    って、 複数の領域に分割された前記所定の露光面の露光領域の
    各分割領域における照度を検出する照度検出手段と、 前記露光用光源の前記照明光学系に対する位置を変更す
    る位置調整手段と、 前記露光用光源の複数位置における前記各分割領域の照
    度データに基づいて、前記露光領域内の照度均一性を最
    小化する前記露光用光源の位置を算出する光源位置決定
    手段とを有する露光装置。
  6. 【請求項6】前記光源位置決定手段は、前記露光用光源
    の基準位置から前記照度均一性を最小化する前記露光用
    光源の位置への移動すべき移動量を算出し、当該移動量
    を前記位置調整手段の調整量に換算して出力する請求項
    5に記載の露光装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002222753A (ja) * 2001-01-26 2002-08-09 Canon Inc 露光装置及び露光装置の光源位置調整方法
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