JP2001332479A - 露光装置及び該露光装置によるデバイス製造方法 - Google Patents
露光装置及び該露光装置によるデバイス製造方法Info
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- JP2001332479A JP2001332479A JP2000151798A JP2000151798A JP2001332479A JP 2001332479 A JP2001332479 A JP 2001332479A JP 2000151798 A JP2000151798 A JP 2000151798A JP 2000151798 A JP2000151798 A JP 2000151798A JP 2001332479 A JP2001332479 A JP 2001332479A
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】感光基板上に発生する照度外乱による露光ムラ
をなくすことが可能な露光装置及び該露光装置によるデ
バイス製造方法を提供する。 【解決手段】コヒーレンスの異方性を有する照明光束で
マスクを照明し、該マスク面のパターンを投影光学系に
よって感光基板上に投影露光する露光装置において、前
記感光基板に照明する時間を調整することにより、前記
感光基板上に周期的に発生する照度外乱をなくすように
構成する。
をなくすことが可能な露光装置及び該露光装置によるデ
バイス製造方法を提供する。 【解決手段】コヒーレンスの異方性を有する照明光束で
マスクを照明し、該マスク面のパターンを投影光学系に
よって感光基板上に投影露光する露光装置において、前
記感光基板に照明する時間を調整することにより、前記
感光基板上に周期的に発生する照度外乱をなくすように
構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、投影露光装置及び
該露光装置によるデバイス製造方法に関するものであ
る。
該露光装置によるデバイス製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】走査型の半導体露光装置では、ウエハ
（被照射面）での露光量の均一性を調整する手段とし
て、特開昭６２−１９３１２５号公報には、非走査方向
の各座標に関して、照度が高い場合には、走査方向の照
射範囲の幅を狭くし、反対に照度が低い場所では照射範
囲を広げるように調整することによって、各座標毎に走
査方向に積分した光量を均一にする方法が開示されてい
る。
（被照射面）での露光量の均一性を調整する手段とし
て、特開昭６２−１９３１２５号公報には、非走査方向
の各座標に関して、照度が高い場合には、走査方向の照
射範囲の幅を狭くし、反対に照度が低い場所では照射範
囲を広げるように調整することによって、各座標毎に走
査方向に積分した光量を均一にする方法が開示されてい
る。
【０００３】また、半導体露光装置の微細加工ヘの要求
の高まりに伴い、より短波長の光源、具体的にはエキシ
マレーザの使用が必須となっている。エキシマレーザは
パルス光源でコヒーレンスの高い光源で、そのまま露光
装置に使用すると光源の照度分布がそのまま照射面に映
り込んでしまう。そのため、特開平１０−３２１６４号
公報では、照明光のコヒーレンスの異方性に着目し、コ
ヒーレンスの低い方向を走査方向と略一致するように設
定し、高い方向へ振動するような加振手段を設けて、照
度むらを低減し照射面上での照度分布の均一化を図って
いる。
の高まりに伴い、より短波長の光源、具体的にはエキシ
マレーザの使用が必須となっている。エキシマレーザは
パルス光源でコヒーレンスの高い光源で、そのまま露光
装置に使用すると光源の照度分布がそのまま照射面に映
り込んでしまう。そのため、特開平１０−３２１６４号
公報では、照明光のコヒーレンスの異方性に着目し、コ
ヒーレンスの低い方向を走査方向と略一致するように設
定し、高い方向へ振動するような加振手段を設けて、照
度むらを低減し照射面上での照度分布の均一化を図って
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のコヒーレントな光源を用いた半導体露光装置で
は、感光基板上の照度が変化して露光ムラが発生するこ
とになる。すなわち、コヒーレントな光源を用いた半導
体露光装置では、光源が持っている細かな照度ムラ（ス
ペックル）の影響が感光基板上にまで及ぶことから、そ
のスペックルの影響を無くすために、能動的に光学素子
を動かすことで、光軸を振り、スペックルの影響を取り
除いている。ところが、この光軸を振ることによる影響
が、光計測センサ、特に感光基板の露光量を制御するデ
ィテクタに乗ってしまうこととなる。このディテクタは
被照射面へ到達する光の一部分を導出、計測しているた
め、結果として感光基板上での照度が変化し、図１に示
すような一種のダマサレ（照度外乱）が発生してしま
う。
た従来のコヒーレントな光源を用いた半導体露光装置で
は、感光基板上の照度が変化して露光ムラが発生するこ
とになる。すなわち、コヒーレントな光源を用いた半導
体露光装置では、光源が持っている細かな照度ムラ（ス
ペックル）の影響が感光基板上にまで及ぶことから、そ
のスペックルの影響を無くすために、能動的に光学素子
を動かすことで、光軸を振り、スペックルの影響を取り
除いている。ところが、この光軸を振ることによる影響
が、光計測センサ、特に感光基板の露光量を制御するデ
ィテクタに乗ってしまうこととなる。このディテクタは
被照射面へ到達する光の一部分を導出、計測しているた
め、結果として感光基板上での照度が変化し、図１に示
すような一種のダマサレ（照度外乱）が発生してしま
う。
【０００５】一方、半導体露光装置の露光量は感光基板
上の照度の時間積分であらわされ、特に走査露光方式で
は、露光光が被照射面のある一点の通過に要する時間
（図２：Ｐ）の区間積分値が感光基板上での露光量とな
る。そのため、走査型露光装置において、通過時間Ｐが
一定であれば、時間的照度を一定にすることで、感光基
板上での露光量を一定にすることができるが、実際に
は、上記したように光学素子の要因によるダマサレのた
めに、感光基板上の照度が変化して露光ムラが発生する
こととなる。
上の照度の時間積分であらわされ、特に走査露光方式で
は、露光光が被照射面のある一点の通過に要する時間
（図２：Ｐ）の区間積分値が感光基板上での露光量とな
る。そのため、走査型露光装置において、通過時間Ｐが
一定であれば、時間的照度を一定にすることで、感光基
板上での露光量を一定にすることができるが、実際に
は、上記したように光学素子の要因によるダマサレのた
めに、感光基板上の照度が変化して露光ムラが発生する
こととなる。
【０００６】そこで、本発明は、上記課題を解決し、感
光基板上に発生する照度外乱による露光ムラをなくすこ
とが可能な露光装置及び該露光装置によるデバイス製造
方法を提供することを目的とするものである。
光基板上に発生する照度外乱による露光ムラをなくすこ
とが可能な露光装置及び該露光装置によるデバイス製造
方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するため、つぎの（１）〜（９）のように構成した投
影露光装置及び該露光装置によるデバイス製造方法を提
供するものである。 （１）コヒーレンスの異方性を有する照明光束でマスク
を照明し、該マスク面のパターンを投影光学系によっ
て、前記マスクと同期させて走査方向に走査可能なステ
ージ上の感光基板に投影露光するに際し、該照明光束の
コヒーレンスの低い方向と前記走査方向とを略一致する
ように設定する一方、該照明光束をコヒーレンスの高い
方向に加振手段で振動させるように構成した露光装置に
おいて、前記感光基板上を通過する前記照明光束の通過
時間を調整する手段を有し、該手段によって前記感光基
板上に周期的に発生する照度外乱をなくすように構成し
たことを特徴とする露光装置。 （２）前記照明光束の通過時間を調整する手段は、前記
感光基板の動きと同期して前記照明光束を動かすように
構成されていることを特徴とする上記（１）に記載の露
光装置。 （３）前記走査方向の照明光束の強度分布形状は、その
照射領域が漸次変化する形状であることを特徴とする上
記（１）または上記（２）に記載の露光装置。 （４）前記照明光束は、前記走査方向の分布幅を変える
ように構成されていることを特徴とする上記（１）また
は上記（２）に記載の露光装置。 （５）コヒーレンスの異方性を有する照明光束でマスク
を照明し、該マスク面のパターンをステップ・リピード
方式によって、感光基板に転写する露光装置において、
前記感光基板に当たる前記照明光束の照明時間を調整す
る手段を有し、該手段によって前記感光基板上に周期的
に発生する照度外乱をなくすように構成したことを特徴
とする露光装置。 （６）前記感光基板上に周期的に発生する照度外乱を計
測する装置を有していることを特徴とする上記（１）〜
（５）のいずれかに記載の露光装置。 （７）前記加振手段が、光路に配された駆動によって回
転するクサビ板であることを特徴とする（１）〜（６）
のいずれかに記載の露光装置。 （８）前記加振手段が、光路に配されたバイブレーティ
ングミラーであることを特徴とする上記（１）〜（６）
のいずれかに記載の露光装置。 （９）上記（１）〜（８）のいずれかに記載の露光装置
を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス
製造方法。
成するため、つぎの（１）〜（９）のように構成した投
影露光装置及び該露光装置によるデバイス製造方法を提
供するものである。 （１）コヒーレンスの異方性を有する照明光束でマスク
を照明し、該マスク面のパターンを投影光学系によっ
て、前記マスクと同期させて走査方向に走査可能なステ
ージ上の感光基板に投影露光するに際し、該照明光束の
コヒーレンスの低い方向と前記走査方向とを略一致する
ように設定する一方、該照明光束をコヒーレンスの高い
方向に加振手段で振動させるように構成した露光装置に
おいて、前記感光基板上を通過する前記照明光束の通過
時間を調整する手段を有し、該手段によって前記感光基
板上に周期的に発生する照度外乱をなくすように構成し
たことを特徴とする露光装置。 （２）前記照明光束の通過時間を調整する手段は、前記
感光基板の動きと同期して前記照明光束を動かすように
構成されていることを特徴とする上記（１）に記載の露
光装置。 （３）前記走査方向の照明光束の強度分布形状は、その
照射領域が漸次変化する形状であることを特徴とする上
記（１）または上記（２）に記載の露光装置。 （４）前記照明光束は、前記走査方向の分布幅を変える
ように構成されていることを特徴とする上記（１）また
は上記（２）に記載の露光装置。 （５）コヒーレンスの異方性を有する照明光束でマスク
を照明し、該マスク面のパターンをステップ・リピード
方式によって、感光基板に転写する露光装置において、
前記感光基板に当たる前記照明光束の照明時間を調整す
る手段を有し、該手段によって前記感光基板上に周期的
に発生する照度外乱をなくすように構成したことを特徴
とする露光装置。 （６）前記感光基板上に周期的に発生する照度外乱を計
測する装置を有していることを特徴とする上記（１）〜
（５）のいずれかに記載の露光装置。 （７）前記加振手段が、光路に配された駆動によって回
転するクサビ板であることを特徴とする（１）〜（６）
のいずれかに記載の露光装置。 （８）前記加振手段が、光路に配されたバイブレーティ
ングミラーであることを特徴とする上記（１）〜（６）
のいずれかに記載の露光装置。 （９）上記（１）〜（８）のいずれかに記載の露光装置
を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス
製造方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態においては、
上記構成を適用することにより、コヒーレントな光の影
響を受けず、かつ能動的に動かしている光学素子を原因
とする光計測センサと非照射面の照度ダマサレを受ける
ことのない良好な露光を行うことができる。これは、本
発明者が鋭意検討した結果、スペックル除去の光学素子
の動作周期Ｐ＿ｏｐｔを、感光基板上のある一点を露光
光が通過する時間Ｐに比例させれば、照度ダマサレの区
間積分値が０となるため、照度ダマサレによる露光ムラ
をなくすことができるという知見に基づくものである。
上記構成を適用することにより、コヒーレントな光の影
響を受けず、かつ能動的に動かしている光学素子を原因
とする光計測センサと非照射面の照度ダマサレを受ける
ことのない良好な露光を行うことができる。これは、本
発明者が鋭意検討した結果、スペックル除去の光学素子
の動作周期Ｐ＿ｏｐｔを、感光基板上のある一点を露光
光が通過する時間Ｐに比例させれば、照度ダマサレの区
間積分値が０となるため、照度ダマサレによる露光ムラ
をなくすことができるという知見に基づくものである。
【０００９】この点を更に説明すると、露光光の通過時
間Ｐは、露光時に使用する露光光の走査方向分布幅Ｓｗ
と走査速度Ｖから導き出されるため、走査速度に比例さ
せて光学素子の動作周期Ｐ＿ｏｐｔを設定し直すことが
考えられる。走査方向の露光光強度分布形状が矩形形状
であれば、露光光の走査方向分布幅Ｓｗは一意に決まる
が、実際には露光光の強度分布を矩形にすると、パルス
光源を用いた場合、走査速度とパルス周期のずれが、露
光むら増加への効き率が大きいことが知られている。そ
のため、実際には台形分布形状を始めとして、照射領域
が漸近変化する形状を持たせること（図３）が有効であ
る。そのような矩形形状以外の露光光強度分布をしてい
る場合には、露光むらを最も少なくする露光光分布幅を
実測する手段も持ちあわせることも必要である。さら
に、照明形状が変わると、この露光光強度プロファイル
形状も変わるので、照明モード毎に幅を計測し、光学素
子の動作周期を最適化する方法が考えられる。また、走
査型露光装置においては、非走査方向の照度むらを除去
するために露光光の走査方向分布幅をかえることが有効
である（図４）。その場合は、非走査方向の露光光幅が
定まらないため、最も露光むらの影響が少なくなるよう
な周期Ｐ＿ｏｐｔを見つける手段も必要となる。
間Ｐは、露光時に使用する露光光の走査方向分布幅Ｓｗ
と走査速度Ｖから導き出されるため、走査速度に比例さ
せて光学素子の動作周期Ｐ＿ｏｐｔを設定し直すことが
考えられる。走査方向の露光光強度分布形状が矩形形状
であれば、露光光の走査方向分布幅Ｓｗは一意に決まる
が、実際には露光光の強度分布を矩形にすると、パルス
光源を用いた場合、走査速度とパルス周期のずれが、露
光むら増加への効き率が大きいことが知られている。そ
のため、実際には台形分布形状を始めとして、照射領域
が漸近変化する形状を持たせること（図３）が有効であ
る。そのような矩形形状以外の露光光強度分布をしてい
る場合には、露光むらを最も少なくする露光光分布幅を
実測する手段も持ちあわせることも必要である。さら
に、照明形状が変わると、この露光光強度プロファイル
形状も変わるので、照明モード毎に幅を計測し、光学素
子の動作周期を最適化する方法が考えられる。また、走
査型露光装置においては、非走査方向の照度むらを除去
するために露光光の走査方向分布幅をかえることが有効
である（図４）。その場合は、非走査方向の露光光幅が
定まらないため、最も露光むらの影響が少なくなるよう
な周期Ｐ＿ｏｐｔを見つける手段も必要となる。
【００１０】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。
図５は本発明の実施例における走査型の露光装置の概略
構成を示した図である。図５において、１は光源である
エキシマレーザ、３は光源１からのレーザ光のビーム形
状を整形しかつ、インコヒーレント化するビーム整形光
学系、５はオプティカルインテグレータ、６は２次光源
であるオプティカルインテグレータ５からの光束でマス
キングブレード９の面を照明するための集光レンズであ
る。７はハーフミラーで、オプティカルインテグレータ
５からの光束の１部を分割し、分割された光束はレンズ
１１によってディテクタ１２に入射し、露光量のモニタ
ーが行われる。
図５は本発明の実施例における走査型の露光装置の概略
構成を示した図である。図５において、１は光源である
エキシマレーザ、３は光源１からのレーザ光のビーム形
状を整形しかつ、インコヒーレント化するビーム整形光
学系、５はオプティカルインテグレータ、６は２次光源
であるオプティカルインテグレータ５からの光束でマス
キングブレード９の面を照明するための集光レンズであ
る。７はハーフミラーで、オプティカルインテグレータ
５からの光束の１部を分割し、分割された光束はレンズ
１１によってディテクタ１２に入射し、露光量のモニタ
ーが行われる。
【００１１】マスキングブレード９の面からの所定の距
離だけ光軸方向にシフトした位置に置かれ、形状は紙面
内で光軸と垂直な方向について光束を遮光する２組の遮
光板からなっている。マスキングブレード９は４枚の独
立に稼動する遮光板から構成され、結像レンズ１０によ
ってレチクルＲ上に投影される。スリット８も結像レン
ズ１０によるレチクルＲ上に投影されるが、結像レンズ
１０に関して、レチクルＲと光学的共役位置はマスキン
グブレード９の面であるので、スリット８による光強度
分布は、図４に示すように台形状の分布となる。
離だけ光軸方向にシフトした位置に置かれ、形状は紙面
内で光軸と垂直な方向について光束を遮光する２組の遮
光板からなっている。マスキングブレード９は４枚の独
立に稼動する遮光板から構成され、結像レンズ１０によ
ってレチクルＲ上に投影される。スリット８も結像レン
ズ１０によるレチクルＲ上に投影されるが、結像レンズ
１０に関して、レチクルＲと光学的共役位置はマスキン
グブレード９の面であるので、スリット８による光強度
分布は、図４に示すように台形状の分布となる。
【００１２】Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３は光炉を折り曲げるため
の折り曲げミラーである。レチクルＲ上の回路パターン
は、投影光学系１３によって感光基板Ｗ状に投影され
る。１６は感光基板を保持し、矢印で示された走査方向
にレチクルＲと同期を取りながら、一定速度で走査を行
うためのステージ１６である。ステージ１６上には、感
光基板Ｗ面相当面上の照度を測定する照度計１４が配置
されている。１５はディテクタ１２によって計測された
光量から、感光基板Ｗ上に正確な露光量を供給するため
に、次のパルスの発光タイミング及び目標光量を計算す
る露光量演算部、１７は投影露光装置の主制御部であ
る。
の折り曲げミラーである。レチクルＲ上の回路パターン
は、投影光学系１３によって感光基板Ｗ状に投影され
る。１６は感光基板を保持し、矢印で示された走査方向
にレチクルＲと同期を取りながら、一定速度で走査を行
うためのステージ１６である。ステージ１６上には、感
光基板Ｗ面相当面上の照度を測定する照度計１４が配置
されている。１５はディテクタ１２によって計測された
光量から、感光基板Ｗ上に正確な露光量を供給するため
に、次のパルスの発光タイミング及び目標光量を計算す
る露光量演算部、１７は投影露光装置の主制御部であ
る。
【００１３】エキシマレーザコヒーレンスの高い光源を
使用すると、光源の持っている細かな照度ムラ（スペッ
クル）が感光基板Ｗにおいて反映されてしまう。走査型
露光装置での照度ムラは、非走査方向での露光量ムラと
なってしまうため、照明光を振るなどの処置をすること
で、スペックルの除去を行なう。図５においては、クサ
ビ板２を回転させることや、振動するバイブレーティン
グミラー４などの方法で、光の分布を能動的に振る処方
が施されている。照明光源を見かけ振ることで、スペッ
クルを除去出来る。
使用すると、光源の持っている細かな照度ムラ（スペッ
クル）が感光基板Ｗにおいて反映されてしまう。走査型
露光装置での照度ムラは、非走査方向での露光量ムラと
なってしまうため、照明光を振るなどの処置をすること
で、スペックルの除去を行なう。図５においては、クサ
ビ板２を回転させることや、振動するバイブレーティン
グミラー４などの方法で、光の分布を能動的に振る処方
が施されている。照明光源を見かけ振ることで、スペッ
クルを除去出来る。
【００１４】しかしながら光学素子により照明光を振る
と、ディテクタ１２に照明光を導入するハーフミラー７
の光量特性などの要因により、ディテクタ１２と感光基
板Ｗ相当面上での照度を計測する照度計１４の照度の比
が変化してしまう。そのため、ディテクタ１２におい
て、照度を一定にするように光量演算部が計算しても、
結果として感光基板Ｗでの露光量は、クサビ板２の回転
周期または、バイブレーティングミラー４の振動周期が
乗ってしまう。図１は露光量制御に使用するディテクタ
１２と、感光基板Ｗ上での照明誤差を表しており、この
時クサビ板２の回転周期、またはバイブレーティングミ
ラー４の振動周期、すなわち照度ダマサレの周期Ｐ＿ｏ
ｐｔが乗っている。
と、ディテクタ１２に照明光を導入するハーフミラー７
の光量特性などの要因により、ディテクタ１２と感光基
板Ｗ相当面上での照度を計測する照度計１４の照度の比
が変化してしまう。そのため、ディテクタ１２におい
て、照度を一定にするように光量演算部が計算しても、
結果として感光基板Ｗでの露光量は、クサビ板２の回転
周期または、バイブレーティングミラー４の振動周期が
乗ってしまう。図１は露光量制御に使用するディテクタ
１２と、感光基板Ｗ上での照明誤差を表しており、この
時クサビ板２の回転周期、またはバイブレーティングミ
ラー４の振動周期、すなわち照度ダマサレの周期Ｐ＿ｏ
ｐｔが乗っている。
【００１５】走査型露光装置での露光量は、感光基板Ｗ
での照度の積分で与えられる。基本的には、照明光が感
光基板Ｗ上のある１点を通り過ぎるのに要する時間Ｐに
より積分された値が露光量となる。この積分時間Ｐは、
感光基板Ｗ上での照明光の走査方向の幅Ｓｗと、走査速
度Ｖとにより、Ｐ＝Ｓｗ／Ｖの関係で表すことができ
る。このとき、露光光の照度変動を Ｉ＝ｂ＋ａ ｅｘｐ（２πｔｊ／Ｐ＿ｏｐｔ） （１） とした場合、感光基板Ｗ上での露光量Ｅは以下の式のよ
うに与えられる。 Ｅ＝ｉｎｔｅｇｒａｌ［Ｉ］（Ｔ−Ｐ→Ｔ） （２） ＝ｂＰ＋ａＰ＿ｏｐｔ／（２πｊ）ｅｘｐ（２πＴｊ／Ｐ＿ｏｐｔ）（１−ｅｘ ｐ（２πＰｊ／Ｐ＿ｏｐｔ）） ｉｎｔｅｇｒａｌ［ｆ］（ｔ０→ｔ１）は関数ｆをｔ０
からｔ１にかけて区間積分することを表している。
での照度の積分で与えられる。基本的には、照明光が感
光基板Ｗ上のある１点を通り過ぎるのに要する時間Ｐに
より積分された値が露光量となる。この積分時間Ｐは、
感光基板Ｗ上での照明光の走査方向の幅Ｓｗと、走査速
度Ｖとにより、Ｐ＝Ｓｗ／Ｖの関係で表すことができ
る。このとき、露光光の照度変動を Ｉ＝ｂ＋ａ ｅｘｐ（２πｔｊ／Ｐ＿ｏｐｔ） （１） とした場合、感光基板Ｗ上での露光量Ｅは以下の式のよ
うに与えられる。 Ｅ＝ｉｎｔｅｇｒａｌ［Ｉ］（Ｔ−Ｐ→Ｔ） （２） ＝ｂＰ＋ａＰ＿ｏｐｔ／（２πｊ）ｅｘｐ（２πＴｊ／Ｐ＿ｏｐｔ）（１−ｅｘ ｐ（２πＰｊ／Ｐ＿ｏｐｔ）） ｉｎｔｅｇｒａｌ［ｆ］（ｔ０→ｔ１）は関数ｆをｔ０
からｔ１にかけて区間積分することを表している。
【００１６】ここで、（２）式の周期成分が除去される
ためには、 ｅｘｐ（２πＰｊ／Ｐ＿ｏｐｔ）＝１ （３） これを解いて、 Ｐ＝ｎＰ＿ｏｐｔ （４） Ｓｗ／Ｖ＝ｎＰ＿ｏｐｔ （４）’ の成り立つ必要がある。したがって、感光基板Ｗ上を行
き過ぎるのに必要とされる時間Ｐを露光光の揺動Ｐ＿ｏ
ｐｔの整数倍になるように、同期をとることでこの成分
を除去出来ることが分かる。
ためには、 ｅｘｐ（２πＰｊ／Ｐ＿ｏｐｔ）＝１ （３） これを解いて、 Ｐ＝ｎＰ＿ｏｐｔ （４） Ｓｗ／Ｖ＝ｎＰ＿ｏｐｔ （４）’ の成り立つ必要がある。したがって、感光基板Ｗ上を行
き過ぎるのに必要とされる時間Ｐを露光光の揺動Ｐ＿ｏ
ｐｔの整数倍になるように、同期をとることでこの成分
を除去出来ることが分かる。
【００１７】近年の露光装置では、短波長レーザ特に、
エキシマレーザを光源として用いている。エキシマレー
ザはパルス光源であるため、実際には光学素子の振動周
期と光源の周期から照度ダマサレの周期が発生する。光
学素子の振動周期をＴ、パルス光源の発振周期をｔとし
たとき、ｍ番目の照明光Ｉｍに乗ってくる照度バラツキ
は以下のように表される。 Ｉｍ＝ｅｘｐ（２πｍｔｊ／Ｔ） （５） したがって、 ｍｔ／Ｔ＝ｉｎｔｅｇｅｒ （６） となるｍに対して、ｍｔが照明光の変化周期Ｐ＿ｏｐｔ
となる。
エキシマレーザを光源として用いている。エキシマレー
ザはパルス光源であるため、実際には光学素子の振動周
期と光源の周期から照度ダマサレの周期が発生する。光
学素子の振動周期をＴ、パルス光源の発振周期をｔとし
たとき、ｍ番目の照明光Ｉｍに乗ってくる照度バラツキ
は以下のように表される。 Ｉｍ＝ｅｘｐ（２πｍｔｊ／Ｔ） （５） したがって、 ｍｔ／Ｔ＝ｉｎｔｅｇｅｒ （６） となるｍに対して、ｍｔが照明光の変化周期Ｐ＿ｏｐｔ
となる。
【００１８】したがって、この周期と、ステージが感光
基板上を通過する時間Ｐとについて（４）を成立させる
ようにすれば、照度ダマサレの無いシステムを構築出来
る。パルス光源を用いた走査型露光装置の露光量設定で
は、光源の照度を変える手法の一つとして、光源の発振
周波数を変更する方法が考えられる。その場合には、ｔ
の値が決定されているため、光学素子の振動周期Ｔを
（６）式が成り立つように調整する必要がある。この
時、ｍの値が小さい場合は、スペックル除去効果が薄れ
るために、スペックルを除去するためにはｍの値がどの
くらい必要か、最低のｍの値を決定しておく必要があ
る。
基板上を通過する時間Ｐとについて（４）を成立させる
ようにすれば、照度ダマサレの無いシステムを構築出来
る。パルス光源を用いた走査型露光装置の露光量設定で
は、光源の照度を変える手法の一つとして、光源の発振
周波数を変更する方法が考えられる。その場合には、ｔ
の値が決定されているため、光学素子の振動周期Ｔを
（６）式が成り立つように調整する必要がある。この
時、ｍの値が小さい場合は、スペックル除去効果が薄れ
るために、スペックルを除去するためにはｍの値がどの
くらい必要か、最低のｍの値を決定しておく必要があ
る。
【００１９】なお、（６）式にてｔ／Ｔが整数となる時
には、光束が常に一定位置にてスペックル状態が見かけ
変わらなくなってしまうので、この状態に光学素子の動
作周期を調整する事は無意味になる。また、光学素子の
動作周期安定性などの問題点が有り、（６）式の満たせ
ない場合は、（６）式の値が整数に近くなるモードｍが
存在し、その影響を受けることになり、その際、そのモ
ードｍについて（４）式が成り立つように調整する必要
がある。
には、光束が常に一定位置にてスペックル状態が見かけ
変わらなくなってしまうので、この状態に光学素子の動
作周期を調整する事は無意味になる。また、光学素子の
動作周期安定性などの問題点が有り、（６）式の満たせ
ない場合は、（６）式の値が整数に近くなるモードｍが
存在し、その影響を受けることになり、その際、そのモ
ードｍについて（４）式が成り立つように調整する必要
がある。
【００２０】たとえば、光源の発振周期が５９５Ｈｚ、
光学素子の駆動周期を１０ｍｓｅｃ．とした場合、ｔ／
Ｔ＝０．１６８となる。このとき、０．１６８×１２５
＝２１となるため、照明光のダマサレは、１／５９５×
１２５＝２１０．１［ｓｅｃ．］の周期がＰ＿ｏｐｔと
なる。しかしながら、露光光が感光基板上のある一点を
通過するのに要する時間は、１０秒未満であるので、２
１０．１秒はナンセンスとなる。この時には０．１６８
×６＝１．００８となるため、１／５９５×６＝１０．
１［ｍｓｅｃ．］でのモードの影響を大きく受けるた
め、実質Ｐ＿ｏｐｔの値を１０．１［ｍｓｅｃ．］とし
た方が実際的である。
光学素子の駆動周期を１０ｍｓｅｃ．とした場合、ｔ／
Ｔ＝０．１６８となる。このとき、０．１６８×１２５
＝２１となるため、照明光のダマサレは、１／５９５×
１２５＝２１０．１［ｓｅｃ．］の周期がＰ＿ｏｐｔと
なる。しかしながら、露光光が感光基板上のある一点を
通過するのに要する時間は、１０秒未満であるので、２
１０．１秒はナンセンスとなる。この時には０．１６８
×６＝１．００８となるため、１／５９５×６＝１０．
１［ｍｓｅｃ．］でのモードの影響を大きく受けるた
め、実質Ｐ＿ｏｐｔの値を１０．１［ｍｓｅｃ．］とし
た方が実際的である。
【００２１】実際の装置では、レチクルＲと感光基板
Ｗ、さらには露光領域を規定するマスキングブレード９
が位置的な同期を取る必要がある。その時に、スリット
８の走査方向幅Ｓｗと実際の走査速度Ｖとによる周期Ｐ
がクサビ板２または、バイブレーティングミラー４の周
期の整数倍になるように、クサビ板２またはバイブレー
ティングミラー４の周期を主制御部１７が制御すること
により実現する。
Ｗ、さらには露光領域を規定するマスキングブレード９
が位置的な同期を取る必要がある。その時に、スリット
８の走査方向幅Ｓｗと実際の走査速度Ｖとによる周期Ｐ
がクサビ板２または、バイブレーティングミラー４の周
期の整数倍になるように、クサビ板２またはバイブレー
ティングミラー４の周期を主制御部１７が制御すること
により実現する。
【００２２】走査型露光装置では、スリット８の走査方
向幅を変更することで、照度の調整ができるため、スリ
ット幅Ｓｗが非走査方向の像高により、一定でない。そ
の場合には、各非走査方向像高位置でのスリット幅Ｓｗ
の情報を使い、露光領域全体からもっとも周期ムラの影
響が出ないような代表幅Ｓｗｃに対し、（４）’式を適
用することが考えられる。代表幅Ｓｗｃを求める方法と
しては、スリット幅の平均値を用いる方法、スリット幅
の最大と最小の真ん中の値をＳｗｃとする方法、等が考
えられる。
向幅を変更することで、照度の調整ができるため、スリ
ット幅Ｓｗが非走査方向の像高により、一定でない。そ
の場合には、各非走査方向像高位置でのスリット幅Ｓｗ
の情報を使い、露光領域全体からもっとも周期ムラの影
響が出ないような代表幅Ｓｗｃに対し、（４）’式を適
用することが考えられる。代表幅Ｓｗｃを求める方法と
しては、スリット幅の平均値を用いる方法、スリット幅
の最大と最小の真ん中の値をＳｗｃとする方法、等が考
えられる。
【００２３】また、走査型露光装置ではスリット８が光
学的共役位置からずれた位置にあるため、照明光の光強
度分布は基本的に台形形状をしている。そのため、実際
に照度を均一にするための実行スリット幅はＳｗとは違
う場合が考えられる。もっとも一般的な考えでは、台形
強度分布の上底部分の５０％スレッショルドでの露光光
幅Ｓｗｉを使うことが考えられる。また、照明形状によ
っては、台形形状分布ができない場合も考えられるた
め、その場合はＰ＿ｏｐｔの値を振ることで、最適な周
期を実測することも考えられる。
学的共役位置からずれた位置にあるため、照明光の光強
度分布は基本的に台形形状をしている。そのため、実際
に照度を均一にするための実行スリット幅はＳｗとは違
う場合が考えられる。もっとも一般的な考えでは、台形
強度分布の上底部分の５０％スレッショルドでの露光光
幅Ｓｗｉを使うことが考えられる。また、照明形状によ
っては、台形形状分布ができない場合も考えられるた
め、その場合はＰ＿ｏｐｔの値を振ることで、最適な周
期を実測することも考えられる。
【００２４】また、本方式は感光基板上Ｗに所望の照度
を与えるように光源１を制御している光量演算部１５に
おいて、除去しきれない周期の照度変動に対して、適用
することも考えられる。そのときには、除去しきれない
照度変動の周期をＰ＿ｏｐｔとして、本方式を適用すれ
ば良い。
を与えるように光源１を制御している光量演算部１５に
おいて、除去しきれない周期の照度変動に対して、適用
することも考えられる。そのときには、除去しきれない
照度変動の周期をＰ＿ｏｐｔとして、本方式を適用すれ
ば良い。
【００２５】さらにステップ＆リピート方式により、マ
スクパターンを感光基板に転写する、静止型の露光装置
では、感光基板に与えられる露光量は照度と露光時間に
より与えられる。したがって、この露光時間をＰと置き
換えて、（４）式を適用することで、チップ間での露光
量差のまったくない、良好な露光を行う静止型露光装置
を構成できる。
スクパターンを感光基板に転写する、静止型の露光装置
では、感光基板に与えられる露光量は照度と露光時間に
より与えられる。したがって、この露光時間をＰと置き
換えて、（４）式を適用することで、チップ間での露光
量差のまったくない、良好な露光を行う静止型露光装置
を構成できる。
【００２６】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、感光基板上に発生する照度外乱による露光ムラをな
くすことが可能な露光装置及び該露光装置によるデバイ
ス製造方法を実現することができる。
ば、感光基板上に発生する照度外乱による露光ムラをな
くすことが可能な露光装置及び該露光装置によるデバイ
ス製造方法を実現することができる。
【図１】露光量制御に使用するディテクタと、感光基板
上での照明誤差を表す図。
上での照明誤差を表す図。
【図２】露光装置の露光量は感光基板上の照度の時間積
分で表されることを説明するための図。
分で表されることを説明するための図。
【図３】本発明の実施の形態において、照射領域が漸近
変化する形状を持たせることについて説明するための図
である。
変化する形状を持たせることについて説明するための図
である。
【図４】本発明の実施の形態において、非走査方向の照
度むらを除去するために露光光の走査方向分布幅をかえ
ることについて説明するための図である。
度むらを除去するために露光光の走査方向分布幅をかえ
ることについて説明するための図である。
【図５】本発明の実施例における走査型の露光装置の概
略構成を示す図である。
略構成を示す図である。
１：光源 ２：クサビ板 ３：ビーム整形光学系 ４：バイブレーティングミラー ５：オプティカルインテグレーター ６：集光レンズ ７：ハーフミラー ８：スリット ９：マスキングブレード １０：結像レンズ １１：レンズ １２：ディテクタ １３：投影光学系 １４：照度計 １５：露光量演算部 １６：ステージ １７：投影露光装置の主制御部
Claims (9)
- 【請求項１】コヒーレンスの異方性を有する照明光束で
マスクを照明し、該マスク面のパターンを投影光学系に
よって、前記マスクと同期させて走査方向に走査可能な
ステージ上の感光基板に投影露光するに際し、該照明光
束のコヒーレンスの低い方向と前記走査方向とを略一致
するように設定する一方、該照明光束をコヒーレンスの
高い方向に加振手段で振動させるように構成した露光装
置において、 前記感光基板上を通過する前記照明光束の通過時間を調
整する手段を有し、該手段によって前記感光基板上に周
期的に発生する照度外乱をなくすように構成したことを
特徴とする露光装置。 - 【請求項２】前記照明光束の通過時間を調整する手段
は、前記感光基板の動きと同期して前記照明光束を動か
すように構成されてい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】前記走査方向の照明光束の強度分布形状
は、その照射領域が漸次変化する形状であることを特徴
とする請求項１または請求項２に記載の露光装置。 - 【請求項４】前記照明光束は、前記走査方向の分布幅を
変えるように構成されていることを特徴とする請求項１
または請求項２に記載の露光装置。 - 【請求項５】コヒーレンスの異方性を有する照明光束で
マスクを照明し、該マスク面のパターンをステップ・リ
ピード方式によって、感光基板に転写する露光装置にお
いて、 前記感光基板に当たる前記照明光束の照明時間を調整す
る手段を有し、該手段によって前記感光基板上に周期的
に発生する照度外乱をなくすように構成したことを特徴
とする露光装置。 - 【請求項６】前記感光基板上に周期的に発生する照度外
乱を計測する装置を有していることを特徴とする請求項
１〜５のいずれか１項に記載の露光装置。 - 【請求項７】前記加振手段が、光路に配された駆動によ
って回転するクサビ板であることを特徴とする請求項１
〜６のいずれか１項に記載の露光装置。 - 【請求項８】前記加振手段が、光路に配されたバイブレ
ーティングミラーであることを特徴とする請求項１〜６
のいずれか１項に記載の露光装置。 - 【請求項９】請求項１〜８のいずれか１項に記載の露光
装置を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバ
イス製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000151798A JP3919424B2 (ja) | 2000-05-23 | 2000-05-23 | 走査露光装置および該走査露光装置によるデバイス製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000151798A JP3919424B2 (ja) | 2000-05-23 | 2000-05-23 | 走査露光装置および該走査露光装置によるデバイス製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001332479A true JP2001332479A (ja) | 2001-11-30 |
| JP3919424B2 JP3919424B2 (ja) | 2007-05-23 |
Family
ID=18657296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000151798A Expired - Fee Related JP3919424B2 (ja) | 2000-05-23 | 2000-05-23 | 走査露光装置および該走査露光装置によるデバイス製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3919424B2 (ja) |
-
2000
- 2000-05-23 JP JP2000151798A patent/JP3919424B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3919424B2 (ja) | 2007-05-23 |
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