JP3093528B2 - 走査型露光装置 - Google Patents
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- G03F7/70058—Mask illumination systems
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/70605—Workpiece metrology
- G03F7/70608—Monitoring the unpatterned workpiece, e.g. measuring thickness, reflectivity or effects of immersion liquid on resist
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は走査型露光装置、特にＩＣやＬＳ
Ｉ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイスや液晶
パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等の各種デバイス
を製造するために使用される走査型露光装置に関するも
のである。
Ｉ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイスや液晶
パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等の各種デバイス
を製造するために使用される走査型露光装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造のためのリソグラ
フィ−工程で用いられる露光装置としては、円弧状の露
光域を持つ等倍の反射光学系によりマスクをウエハ−上
に結像し、マスクとウエハ−を走査しながら一括して露
光する等倍露光装置（ミラープロジェクションアライナ
ー）や、縮小倍率の屈折光学系によりマスクをウエハ−
上に結像し、ウエハ−の複数個のショットをステップア
ンドリピート方式で露光する縮小投影露光装置（ステッ
パー）が知られている。今日では、解像力や重ね合わせ
精度の点で有利であるステッパー方式が主流になってい
る。
フィ−工程で用いられる露光装置としては、円弧状の露
光域を持つ等倍の反射光学系によりマスクをウエハ−上
に結像し、マスクとウエハ−を走査しながら一括して露
光する等倍露光装置（ミラープロジェクションアライナ
ー）や、縮小倍率の屈折光学系によりマスクをウエハ−
上に結像し、ウエハ−の複数個のショットをステップア
ンドリピート方式で露光する縮小投影露光装置（ステッ
パー）が知られている。今日では、解像力や重ね合わせ
精度の点で有利であるステッパー方式が主流になってい
る。
【０００３】また、最近、縮小倍率の反射屈折光学系に
よりマスクをウエハ−上に結像し、ウエハ−の複数個の
ショットをステップアンドスキャン方式で露光する走査
型露光装置が、ＳＰＩＥ Vol.1088 Optical/Laser Mic
rolithography II(1989)の４２４頁〜４３３頁等で提案
されている。
よりマスクをウエハ−上に結像し、ウエハ−の複数個の
ショットをステップアンドスキャン方式で露光する走査
型露光装置が、ＳＰＩＥ Vol.1088 Optical/Laser Mic
rolithography II(1989)の４２４頁〜４３３頁等で提案
されている。
【０００４】図２は、このステップアンドスキャン方式
による露光方法を説明するための説明図である。図２に
示す通り、ウエハー９は１度のＸ方向の走査によって露
光されるショット領域９ａ，９ｂ，…，９ｒに分割され
ている。図中に斜線で示した部分がマスクの一部分が結
像される矩形の照射領域であり、露光は、照射領域に対
しウエハ−９をＸ方向に走査し、ウエハー９をＹ方向に
ステップさせ、次に、照射領域に対しＸの逆方向にウエ
ハ−９を走査するといった具合に、図２の破線の矢印の
順路に従って、複数個のショットを順次走査して行な
う。この露光方法を行なう露光装置の光学系の一例が、
Ｏ ｐｌｕｓ Ｅ１９９３年２月号９６頁〜９９頁に詳
しく記載されている。
による露光方法を説明するための説明図である。図２に
示す通り、ウエハー９は１度のＸ方向の走査によって露
光されるショット領域９ａ，９ｂ，…，９ｒに分割され
ている。図中に斜線で示した部分がマスクの一部分が結
像される矩形の照射領域であり、露光は、照射領域に対
しウエハ−９をＸ方向に走査し、ウエハー９をＹ方向に
ステップさせ、次に、照射領域に対しＸの逆方向にウエ
ハ−９を走査するといった具合に、図２の破線の矢印の
順路に従って、複数個のショットを順次走査して行な
う。この露光方法を行なう露光装置の光学系の一例が、
Ｏ ｐｌｕｓ Ｅ１９９３年２月号９６頁〜９９頁に詳
しく記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】さて、半導体デバイス
の製造工程の内のウエハープロセスはウエハー表面の酸
化、絶縁膜形成、電極の蒸着、イオン打ち込み、露光、
エッチングといった工程を多数回繰り返し行なうことに
より回路パターンが形成されるのだが、ウエハーの大き
さが６インチから８インチへと大型化してくると、絶縁
膜の膜厚や露光工程での感光剤の膜厚が不均一になる場
合がある。この絶縁膜の厚さや塗布された感光剤の厚さ
が不均一なウエハーを露光すると、パターン線幅のシフ
トや解像不良が起こり製品の歩留まりを低下させ、特に
ステップアンドスキャン方式の露光方法は１ショットの
領域が比較的広いので、１ショットの領域内でもの感光
剤の膜厚のばらつきが大きくなり、無視できない解像不
良が起こる。
の製造工程の内のウエハープロセスはウエハー表面の酸
化、絶縁膜形成、電極の蒸着、イオン打ち込み、露光、
エッチングといった工程を多数回繰り返し行なうことに
より回路パターンが形成されるのだが、ウエハーの大き
さが６インチから８インチへと大型化してくると、絶縁
膜の膜厚や露光工程での感光剤の膜厚が不均一になる場
合がある。この絶縁膜の厚さや塗布された感光剤の厚さ
が不均一なウエハーを露光すると、パターン線幅のシフ
トや解像不良が起こり製品の歩留まりを低下させ、特に
ステップアンドスキャン方式の露光方法は１ショットの
領域が比較的広いので、１ショットの領域内でもの感光
剤の膜厚のばらつきが大きくなり、無視できない解像不
良が起こる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、解像不
良を軽減できる走査型露光装置を提供することある。
良を軽減できる走査型露光装置を提供することある。
【０００７】この目的を達成するために、本発明の走査
型露光装置の第１の形態は、マスクと被露光基板とを露
光ビームに対して走査することにより前記マスクのパタ
ーンで前記被露光基板のショット領域を露光する走査型
露光装置において、前記露光ビームによる露光量を前記
被露光基板上の場所に応じて変える露光量制御手段を有
し、該露光量制御手段は、例えば領域前記露光ビームを
供給する光源の輝度を変えることにより前記露光ビーム
の前記基板上での照度を変えることにより前記露光ビー
ムによる露光量を変えることを特徴とする。 また、本発
明の走査型露光装置の第２の形態は、マスクと被露光基
板とをパルス発光光源からの露光ビームに対して走査す
ることにより前記マスクのパターンで前記被露光基板の
ショットを露光する走査型露光装置において、前記露光
ビームによる露光量を前記被露光基板上の場所に応じて
変える露光量制御手段を有し、前記露光量制御手段は前
記光源のパルス発光の発光間隔を変えることにより前記
露光ビームによる露光量を変えることを特徴とする。
型露光装置の第１の形態は、マスクと被露光基板とを露
光ビームに対して走査することにより前記マスクのパタ
ーンで前記被露光基板のショット領域を露光する走査型
露光装置において、前記露光ビームによる露光量を前記
被露光基板上の場所に応じて変える露光量制御手段を有
し、該露光量制御手段は、例えば領域前記露光ビームを
供給する光源の輝度を変えることにより前記露光ビーム
の前記基板上での照度を変えることにより前記露光ビー
ムによる露光量を変えることを特徴とする。 また、本発
明の走査型露光装置の第２の形態は、マスクと被露光基
板とをパルス発光光源からの露光ビームに対して走査す
ることにより前記マスクのパターンで前記被露光基板の
ショットを露光する走査型露光装置において、前記露光
ビームによる露光量を前記被露光基板上の場所に応じて
変える露光量制御手段を有し、前記露光量制御手段は前
記光源のパルス発光の発光間隔を変えることにより前記
露光ビームによる露光量を変えることを特徴とする。
【０００８】本発明の好ましい形態は、前記被露光基板
上に塗布された感光剤の膜厚を測定する膜厚測定手段を
有し、前記露光量制御手段は前記膜厚測定手段からの前
記被露光基板上の各場所の膜厚を指し示す信号に応じて
前記被露光基板上の場所毎の露光量を設定することを特
徴とする。
上に塗布された感光剤の膜厚を測定する膜厚測定手段を
有し、前記露光量制御手段は前記膜厚測定手段からの前
記被露光基板上の各場所の膜厚を指し示す信号に応じて
前記被露光基板上の場所毎の露光量を設定することを特
徴とする。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】本発明の走査型露光装置を用いることによ
り、ＩＣやＬＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像
デバイスや液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等
の各種デバイスを正確に製造することができる。
り、ＩＣやＬＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像
デバイスや液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等
の各種デバイスを正確に製造することができる。
【００１４】
【実施例】図１は本発明の第１実施例を示す概略図であ
り、ＩＣやＬＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像
デバイスや液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等
の各種デバイスを製造するために用いられる走査型投影
露光装置を示す。
り、ＩＣやＬＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像
デバイスや液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等
の各種デバイスを製造するために用いられる走査型投影
露光装置を示す。
【００１５】図１において、光源１から発した照明光束
１ａは正レンズ２によってフライアイレンズ３の光入射
面３ａの所定の範囲に集光せしめられる。フライアイレ
ンズ３の光射出面３ｂからの多数の光束（レンズ３の多
数のレンズから発する）はコンデンサレンズ４によりマ
スキングブレード５上で重ね合わされる。マスキングブ
レード５を通過した光束は、折り曲げミラー１０によっ
て光路が９０°下方に曲げられて結像レンズ６に入射
し、結像レンズ６によりレチクル７上に集光され、マス
キングブレード５の像をレチクル７上に形成する。マス
キングブレード５はレチクル７と光学的に共役関係にあ
るから、マスキングブレード５の開口の寸法／形状を調
整することによりレチクル７上での照明範囲の寸法／形
状が決定される。レチクル７上のデバイスパターンは投
影光学系８によってウエハー９上に投影され、デバイス
パターンの像がウエハー９上に形成される。投影光学系
８は屈折系のみ、或は屈折系と反射系との組み合わせで
構成されている。
１ａは正レンズ２によってフライアイレンズ３の光入射
面３ａの所定の範囲に集光せしめられる。フライアイレ
ンズ３の光射出面３ｂからの多数の光束（レンズ３の多
数のレンズから発する）はコンデンサレンズ４によりマ
スキングブレード５上で重ね合わされる。マスキングブ
レード５を通過した光束は、折り曲げミラー１０によっ
て光路が９０°下方に曲げられて結像レンズ６に入射
し、結像レンズ６によりレチクル７上に集光され、マス
キングブレード５の像をレチクル７上に形成する。マス
キングブレード５はレチクル７と光学的に共役関係にあ
るから、マスキングブレード５の開口の寸法／形状を調
整することによりレチクル７上での照明範囲の寸法／形
状が決定される。レチクル７上のデバイスパターンは投
影光学系８によってウエハー９上に投影され、デバイス
パターンの像がウエハー９上に形成される。投影光学系
８は屈折系のみ、或は屈折系と反射系との組み合わせで
構成されている。
【００１６】レチクル７は図１の矢印で示すＸ方向に移
動可能なレチクルステージ４４に保持される。レチクル
７上には、先に説明した照明光学系により、レチクルス
テージ４４を走査するＸ方向にはパターン領域より幅が
狭く走査方向と直交するＹ方向にはパターン領域以上の
長さを有する長方形の照明領域が形成される。レチクル
ステージ４４が不図示の駆動機構によりＸ方向に走査さ
れると、長方形の照明領域を形成する長方形の照明光に
よりレチクル７上のデバイスパターンは順次照明され
る。レチクルステージ４４の走査速度や位置はステージ
制御手段４３により精度良く制御される。レチクル７の
デバイスパターンは投影光学系８により所定の縮小倍率
でウエハー９上に結像される。ウエハー９は、ウエハー
９のショット領域（被露光領域）表面を投影光学系の像
面に一致させるために当該表面の光軸方向の位置制御と
当該表面の傾き制御の機能を有するウエハーホルダー４
１により保持され、ウエハーホルダー４１はウエハース
テージ４２上に載置される。露光時には、ウエハーステ
ージ４２は、レチクルステージ４４の走査に同期し、レ
チクルステージ４４の走査速度に投影光学系の倍率をか
けた速度で、Ｘ方向に走査される。また、ウエハーステ
ージ４２は、Ｘ、Ｙ方向に関してステップ移動し、Ｘ、
Ｙ方向に関して隣接する次ぎのショット領域を露光位置
に送り込む。ウエハーステージ４２の走査速度や位置は
レチクルステージ４４と共にステージ制御手段４３によ
り精度良く制御される。このステップ移動と走査露光を
繰り返すことによりウエハー９上の全域にレチクル７の
デバイスパターン像が転写される。
動可能なレチクルステージ４４に保持される。レチクル
７上には、先に説明した照明光学系により、レチクルス
テージ４４を走査するＸ方向にはパターン領域より幅が
狭く走査方向と直交するＹ方向にはパターン領域以上の
長さを有する長方形の照明領域が形成される。レチクル
ステージ４４が不図示の駆動機構によりＸ方向に走査さ
れると、長方形の照明領域を形成する長方形の照明光に
よりレチクル７上のデバイスパターンは順次照明され
る。レチクルステージ４４の走査速度や位置はステージ
制御手段４３により精度良く制御される。レチクル７の
デバイスパターンは投影光学系８により所定の縮小倍率
でウエハー９上に結像される。ウエハー９は、ウエハー
９のショット領域（被露光領域）表面を投影光学系の像
面に一致させるために当該表面の光軸方向の位置制御と
当該表面の傾き制御の機能を有するウエハーホルダー４
１により保持され、ウエハーホルダー４１はウエハース
テージ４２上に載置される。露光時には、ウエハーステ
ージ４２は、レチクルステージ４４の走査に同期し、レ
チクルステージ４４の走査速度に投影光学系の倍率をか
けた速度で、Ｘ方向に走査される。また、ウエハーステ
ージ４２は、Ｘ、Ｙ方向に関してステップ移動し、Ｘ、
Ｙ方向に関して隣接する次ぎのショット領域を露光位置
に送り込む。ウエハーステージ４２の走査速度や位置は
レチクルステージ４４と共にステージ制御手段４３によ
り精度良く制御される。このステップ移動と走査露光を
繰り返すことによりウエハー９上の全域にレチクル７の
デバイスパターン像が転写される。
【００１７】ハーフミラー１１は照明系の光路中に配置
され照明光束１ａの一部を反射し、光検出器１２が反射
された光束を受光し、光量に応じた電気信号を出力す
る。走査露光においては、露光量を一定にするためには
照度とステージの走査速度の双方を一定にする必要があ
るので、光量調整手段１５により光検出器１２からの出
力信号に応じて光源１の輝度を一定に制御し、且つ、ス
テージ制御手段４３によりレチクルステージ４４とウエ
ハーステージ４２をそれぞれ一定の速度で走査する。
され照明光束１ａの一部を反射し、光検出器１２が反射
された光束を受光し、光量に応じた電気信号を出力す
る。走査露光においては、露光量を一定にするためには
照度とステージの走査速度の双方を一定にする必要があ
るので、光量調整手段１５により光検出器１２からの出
力信号に応じて光源１の輝度を一定に制御し、且つ、ス
テージ制御手段４３によりレチクルステージ４４とウエ
ハーステージ４２をそれぞれ一定の速度で走査する。
【００１８】ウエハー９上に形成された絶縁膜や塗布さ
れた感光剤等の膜の厚さが場所によりばらついている時
には、ウエハー９上の場所により適性露光量が変わって
くる。露光量設定手段１３は、ウエハー９上の位置に応
じて露光量を設定できる機能と、設定された露光量分布
から各ショットの露光量をショット毎に走査位置の関数
として設定する機能を有している。例えば、図２のウエ
ハー９の中心に対して露光量を半径ｒの関数として設定
する。これを基に、露光量設定手段１３はショット（９
ａ〜９ｒ）毎の露光量を、Ｙ方向に平均してＸの関数と
して設定する。
れた感光剤等の膜の厚さが場所によりばらついている時
には、ウエハー９上の場所により適性露光量が変わって
くる。露光量設定手段１３は、ウエハー９上の位置に応
じて露光量を設定できる機能と、設定された露光量分布
から各ショットの露光量をショット毎に走査位置の関数
として設定する機能を有している。例えば、図２のウエ
ハー９の中心に対して露光量を半径ｒの関数として設定
する。これを基に、露光量設定手段１３はショット（９
ａ〜９ｒ）毎の露光量を、Ｙ方向に平均してＸの関数と
して設定する。
【００１９】露光量設定手段１３は、ウエハーの位置の
関数として露光量を設定する方法以外に、各ショット毎
に露光量を走査位置の関数として入力する方法もある。
また、ウエハー９をショットの分割とは別の複数ブロッ
クに分割して、ブロック毎に露光量を設定する方法もあ
る。
関数として露光量を設定する方法以外に、各ショット毎
に露光量を走査位置の関数として入力する方法もある。
また、ウエハー９をショットの分割とは別の複数ブロッ
クに分割して、ブロック毎に露光量を設定する方法もあ
る。
【００２０】図３は任意のショットと当該ショットに対
する照射領域を示した図である。このショットはＸ方向
にｘ0 〜ｘn の範囲を、ステージを矢印の方向に走査す
ることで、ｘ0 からｘn の方向に露光される。図中の斜
線部が照射領域であり、Ｘ方向の幅はＷである。露光量
の設定を図２において半径ｒ0 の内側では一定とし半径
ｒ0 の外側では半径ｒに比例して増大するように設定す
る。この場合、例えば、あるショットの設定露光量は、
露光量設定手段１３により計算され、図４に示すグラフ
のように設定される。図４のグラフに示す通り、設定露
光量ｆ (ｘ) はｘ0 〜ｘi の範囲で一定でｘi 〜ｘn の
範囲ではｘに比例する関数になる。
する照射領域を示した図である。このショットはＸ方向
にｘ0 〜ｘn の範囲を、ステージを矢印の方向に走査す
ることで、ｘ0 からｘn の方向に露光される。図中の斜
線部が照射領域であり、Ｘ方向の幅はＷである。露光量
の設定を図２において半径ｒ0 の内側では一定とし半径
ｒ0 の外側では半径ｒに比例して増大するように設定す
る。この場合、例えば、あるショットの設定露光量は、
露光量設定手段１３により計算され、図４に示すグラフ
のように設定される。図４のグラフに示す通り、設定露
光量ｆ (ｘ) はｘ0 〜ｘi の範囲で一定でｘi 〜ｘn の
範囲ではｘに比例する関数になる。
【００２１】図１の装置は、露光量設定手段１３で計算
された設定露光量ｆ (ｘ) を満足するよう、露光量制御
手段１４が光量調整手段１５により光源１の輝度を調整
して露光量を変化させている。図１の露光量制御手段１
４は露光量設定手段１３からの指令により、ショット毎
の照度Ｉ（ｘ）を走査位置Ｘの関数として計算し、光量
調整手段１５に所定の照度Ｉ（ｘ）が得られるよう指令
を与える。光量調整手段１５は露光量制御手段１４から
の指令信号と光検出器１２の出力信号とから光源１への
投入電力を制御して光源１の輝度を所望の照度が得られ
るように調整する。光源１への投入電力と照度の関係は
あらかじめデータを取り、電力と照度の関係を求めてお
く。通常、光源の輝度と照射面の照度は比例関係にあ
る。
された設定露光量ｆ (ｘ) を満足するよう、露光量制御
手段１４が光量調整手段１５により光源１の輝度を調整
して露光量を変化させている。図１の露光量制御手段１
４は露光量設定手段１３からの指令により、ショット毎
の照度Ｉ（ｘ）を走査位置Ｘの関数として計算し、光量
調整手段１５に所定の照度Ｉ（ｘ）が得られるよう指令
を与える。光量調整手段１５は露光量制御手段１４から
の指令信号と光検出器１２の出力信号とから光源１への
投入電力を制御して光源１の輝度を所望の照度が得られ
るように調整する。光源１への投入電力と照度の関係は
あらかじめデータを取り、電力と照度の関係を求めてお
く。通常、光源の輝度と照射面の照度は比例関係にあ
る。
【００２２】図４に露光量制御手段１４によって計算さ
れた照度Ｉ（ｘ）を点線で示す。これは同図に示された
設定露光量ｆ（ｘ）に対応したものである。照度Ｉ
（ｘ）は照射領域の左の端の位置に対する関数として表
わされており、ウエハー９上の照射領域内の照度分布が
均一で一定の値の場合について示したものである。照射
領域の左端がｘi の位置に来るまでは照度Ｉ0 を維持
し、ｘi の位置でＩ0 ＋△Ｉに照度を上げ、更にＷだけ
走査した後にＩ0 ＋２△Ｉに照度を上げ、ｘ＝ｘi ＋２
Ｗの位置に来た時、照度をＩ0 ＋３△Ｉに上げる。この
時、ステージ制御手段４３は、レチクルステージ４４と
ウエハーステージ４２を、ス走査速度がそれぞれ一定に
維持されるよう制御する。以上の様に照度を変化させる
と、設定露光量の関数ｆ（ｘ）に応じた露光量で走査露
光ができる。
れた照度Ｉ（ｘ）を点線で示す。これは同図に示された
設定露光量ｆ（ｘ）に対応したものである。照度Ｉ
（ｘ）は照射領域の左の端の位置に対する関数として表
わされており、ウエハー９上の照射領域内の照度分布が
均一で一定の値の場合について示したものである。照射
領域の左端がｘi の位置に来るまでは照度Ｉ0 を維持
し、ｘi の位置でＩ0 ＋△Ｉに照度を上げ、更にＷだけ
走査した後にＩ0 ＋２△Ｉに照度を上げ、ｘ＝ｘi ＋２
Ｗの位置に来た時、照度をＩ0 ＋３△Ｉに上げる。この
時、ステージ制御手段４３は、レチクルステージ４４と
ウエハーステージ４２を、ス走査速度がそれぞれ一定に
維持されるよう制御する。以上の様に照度を変化させる
と、設定露光量の関数ｆ（ｘ）に応じた露光量で走査露
光ができる。
【００２３】これを一般式で表わすと次の様な式にな
る。ウエハー上の照射領域の走査方向の幅をＷ（mm) 、
ウエハーステージの走査速度をＶ（mm/sec) とすると、
露光量ｆ（ｘ）と照度Ｉ（ｘ）は積分関数の中の変数を
ｘからξに変換して、
る。ウエハー上の照射領域の走査方向の幅をＷ（mm) 、
ウエハーステージの走査速度をＶ（mm/sec) とすると、
露光量ｆ（ｘ）と照度Ｉ（ｘ）は積分関数の中の変数を
ｘからξに変換して、
【００２４】
【外１】 で表わされる式を満足する関数である。
【００２５】本実施例は光源の輝度を調整してウエハー
９上の露光量を制御していたが、光源がパルス発光する
レーザーの場合には、露光量制御手段１４によりパルス
の発光間隔を変えることによっても露光量制御が可能で
ある。これは、パルスあたりのエネルギーをＪ（mJ/c
m2）、繰り返し周波数を走査位置Ｘの関数としてＳ
（ｘ）（sec-1 ）とすると、Ｉ（ｘ）＝Ｊ＊Ｓ（ｘ）と
表わすことができることより明らかである。
９上の露光量を制御していたが、光源がパルス発光する
レーザーの場合には、露光量制御手段１４によりパルス
の発光間隔を変えることによっても露光量制御が可能で
ある。これは、パルスあたりのエネルギーをＪ（mJ/c
m2）、繰り返し周波数を走査位置Ｘの関数としてＳ
（ｘ）（sec-1 ）とすると、Ｉ（ｘ）＝Ｊ＊Ｓ（ｘ）と
表わすことができることより明らかである。
【００２６】図５に本発明の第２実施例を示す。本実施
例の走査型投影露光装置の構成は図１の第１実施例と殆
ど同じであるが、本実施例では、ショット内の露光量を
変えるために、光量調整手段１５により照明系の正レン
ズ２とフライアイレンズ３の間に配置されたフィルター
１６の透過率を制御している。透過率を制御する方法と
しては、フィルター１６に図５の矢印方向に透過率の分
布を持たせ、光量調整手段１５でフィルター１６を図中
の矢印の方向に駆動させ位置を変え得るような構成にす
れば良い。光量制御手段１５は、露光量制御手段１４と
光検出器１２の信号に応じてフィルター１６を駆動し、
照度が所定の値になるように制御する。
例の走査型投影露光装置の構成は図１の第１実施例と殆
ど同じであるが、本実施例では、ショット内の露光量を
変えるために、光量調整手段１５により照明系の正レン
ズ２とフライアイレンズ３の間に配置されたフィルター
１６の透過率を制御している。透過率を制御する方法と
しては、フィルター１６に図５の矢印方向に透過率の分
布を持たせ、光量調整手段１５でフィルター１６を図中
の矢印の方向に駆動させ位置を変え得るような構成にす
れば良い。光量制御手段１５は、露光量制御手段１４と
光検出器１２の信号に応じてフィルター１６を駆動し、
照度が所定の値になるように制御する。
【００２７】図６に本発明とは別のタイプの走査型露光
装置を示す。本走査型露光装置（以下、「第３実施例」
と書く）の構成は図１の第１実施例と殆ど同じである
が、本第３実施例では、ショット内の露光量を変えるた
めに、露光量制御手段１４によりレチクルステージ４４
とウエハーステージ４２の好ましい走査速度を計算し、
この指令に基いてステージ制御手段４３がレチクルステ
ージ４４とウエハーステージ４２の走査速度を制御する
構成になっている。この時ウエハー９上の照度は光量調
整手段１５により一定に維持される。
装置を示す。本走査型露光装置（以下、「第３実施例」
と書く）の構成は図１の第１実施例と殆ど同じである
が、本第３実施例では、ショット内の露光量を変えるた
めに、露光量制御手段１４によりレチクルステージ４４
とウエハーステージ４２の好ましい走査速度を計算し、
この指令に基いてステージ制御手段４３がレチクルステ
ージ４４とウエハーステージ４２の走査速度を制御する
構成になっている。この時ウエハー９上の照度は光量調
整手段１５により一定に維持される。
【００２８】図７は、図６に示す第３実施例の露光量設
定手段１３によって計算された、照射領域の左端の位置
ｘの関数として表わされたショット内の露光設定量ｆ
（ｘ）と、露光量制御手段１４によって計算されたウエ
ハーステージ４２の走査速度Ｖ（ｘ）を示したグラフで
ある。ここで、ｆ（ｘ）とＶ（ｘ）は、ウエハー面の照
度分布が均一で一定の値Ｉ0 とし、照射領域の走査方向
の幅をＷとすると、積分関数の中の変数をｘからξに変
換して、
定手段１３によって計算された、照射領域の左端の位置
ｘの関数として表わされたショット内の露光設定量ｆ
（ｘ）と、露光量制御手段１４によって計算されたウエ
ハーステージ４２の走査速度Ｖ（ｘ）を示したグラフで
ある。ここで、ｆ（ｘ）とＶ（ｘ）は、ウエハー面の照
度分布が均一で一定の値Ｉ0 とし、照射領域の走査方向
の幅をＷとすると、積分関数の中の変数をｘからξに変
換して、
【００２９】
【外２】 で表わされる式を満足する関数で与えられる。ウエハー
ステージ４２はステージ制御手段４３によって制御さ
れ、速度Ｖ（ｘ）で走査される。レチクルステージ４４
はウエハーステージ４２に同期し、走査速度Ｖ（ｘ）に
対し投影光学系８の縮小倍率の逆数をかけた速度で走査
される。
ステージ４２はステージ制御手段４３によって制御さ
れ、速度Ｖ（ｘ）で走査される。レチクルステージ４４
はウエハーステージ４２に同期し、走査速度Ｖ（ｘ）に
対し投影光学系８の縮小倍率の逆数をかけた速度で走査
される。
【００３０】図８は本発明の第４実施例を部分的概略図
であり、投影光学系８の上方の構成、ウエハ−ステ−ジ
等は前記各実施例と同じであり、図示を略している。前
記第１〜第３の実施例では、露光量設定はあらかじめ求
められた適正露光量分布に応じて入力する方法をとって
いたが、本実施例においては、ウエハーの反射率を測定
して膜厚を計算する膜厚測定手段３０ａ，３０ｂと、測
定された膜厚から各位置での適正露光量を計算する露光
量算出手段２０を備えている。
であり、投影光学系８の上方の構成、ウエハ−ステ−ジ
等は前記各実施例と同じであり、図示を略している。前
記第１〜第３の実施例では、露光量設定はあらかじめ求
められた適正露光量分布に応じて入力する方法をとって
いたが、本実施例においては、ウエハーの反射率を測定
して膜厚を計算する膜厚測定手段３０ａ，３０ｂと、測
定された膜厚から各位置での適正露光量を計算する露光
量算出手段２０を備えている。
【００３１】図８にはウエハー９の反射率測定手段３０
ａ、３０ｂの具体的構成が示されている。測定用の光源
３１ａ，３１ｂからの光束はレンズ３２ａ，３２ｂによ
りコリメートされ偏光板３３ａ，３３ｂに入射する。偏
光板３３ａ，３３ｂは紙面に垂直なＳ偏光の光のみを透
過し、偏光ビームスプリッター３４ａ，３４ｂで反射さ
れ、レンズ３５ａ，３５ｂによって集光され、更に４分
の１波長板３６ａ，３６ｂによりＳ偏光から円偏光の光
に変換され、折り曲げミラー３７ａ，３７ｂによって光
路を下方に曲げられてウエハー９の測定点に入射する。
ウエハー９で反射された光束は、折り曲げミラー３７
ａ，３７ｂで光路を９０°曲げられ、４分の１波長板３
６ａ，３６ｂで円偏光からＰ偏光の光に変換され、レン
ズ３５ａ，３５ｂでコリメートされ、偏光ビームスプリ
ッター３４ａ，３４ｂを透過し、レンズ３８ａ，３８ｂ
によって光電変換素子３９ａ，３９ｂ上に集光される。
ａ、３０ｂの具体的構成が示されている。測定用の光源
３１ａ，３１ｂからの光束はレンズ３２ａ，３２ｂによ
りコリメートされ偏光板３３ａ，３３ｂに入射する。偏
光板３３ａ，３３ｂは紙面に垂直なＳ偏光の光のみを透
過し、偏光ビームスプリッター３４ａ，３４ｂで反射さ
れ、レンズ３５ａ，３５ｂによって集光され、更に４分
の１波長板３６ａ，３６ｂによりＳ偏光から円偏光の光
に変換され、折り曲げミラー３７ａ，３７ｂによって光
路を下方に曲げられてウエハー９の測定点に入射する。
ウエハー９で反射された光束は、折り曲げミラー３７
ａ，３７ｂで光路を９０°曲げられ、４分の１波長板３
６ａ，３６ｂで円偏光からＰ偏光の光に変換され、レン
ズ３５ａ，３５ｂでコリメートされ、偏光ビームスプリ
ッター３４ａ，３４ｂを透過し、レンズ３８ａ，３８ｂ
によって光電変換素子３９ａ，３９ｂ上に集光される。
【００３２】膜厚測定手段３０ａ、３０ｂは、照射領域
を挟むようウエハーステージ４２の走査方向の両側に配
置されており、上記の如く、互いに同一の構成になって
いる。本実施例では、膜厚測定手段３０ａ、３０ｂは１
対の構成であるが、走査方向と直交する方向に複数個の
測定系を設ける構成にしても良い。
を挟むようウエハーステージ４２の走査方向の両側に配
置されており、上記の如く、互いに同一の構成になって
いる。本実施例では、膜厚測定手段３０ａ、３０ｂは１
対の構成であるが、走査方向と直交する方向に複数個の
測定系を設ける構成にしても良い。
【００３３】露光量算出手段２０では、光電変換素子３
９ａ，３９ｂからのウエハー９の膜厚の測定結果に応じ
て、ウエハー９の各位置における適性露光量を算出す
る。ここで、ウエハー９の反射率と膜厚、および、膜厚
と最適露光量の関係はあらかじめ求めてある。露光量制
御手段１４は、露光量算出手段２０で計算された最適露
光量に応じて、照度、またはステージの走査速度を制御
する。
９ａ，３９ｂからのウエハー９の膜厚の測定結果に応じ
て、ウエハー９の各位置における適性露光量を算出す
る。ここで、ウエハー９の反射率と膜厚、および、膜厚
と最適露光量の関係はあらかじめ求めてある。露光量制
御手段１４は、露光量算出手段２０で計算された最適露
光量に応じて、照度、またはステージの走査速度を制御
する。
【００３４】前記第１、第３実施例では、ウエハーの照
射領域の照度分布が均一な場合の例について説明した
が、走査方向に照度分布がある場合にも、本発明を実施
できる。例えば、走査方向の照度分布の形状を表わす関
数をＤ（ξ）とする。ξは照射領域内（スリット内）の
走査方向の座標を表わし、原点は照射領域の左端とす
る。実際の照度分布は強度を表わすＩと分布の形状を表
わすＤ（ξ）の掛け算Ｉ＊Ｄ（ξ）として定義する。こ
こで、Ｉは照射領域左端のウエハー上の位置の関数Ｉ
（ｘ）である。ウエハーステージの走査速度をＶとし、
照射領域の走査方向の幅をＷとすると、設定露光量をｆ
（ｘ）に対する照度Ｉ（ｘ）は、積分関数の変数をξと
置いて、
射領域の照度分布が均一な場合の例について説明した
が、走査方向に照度分布がある場合にも、本発明を実施
できる。例えば、走査方向の照度分布の形状を表わす関
数をＤ（ξ）とする。ξは照射領域内（スリット内）の
走査方向の座標を表わし、原点は照射領域の左端とす
る。実際の照度分布は強度を表わすＩと分布の形状を表
わすＤ（ξ）の掛け算Ｉ＊Ｄ（ξ）として定義する。こ
こで、Ｉは照射領域左端のウエハー上の位置の関数Ｉ
（ｘ）である。ウエハーステージの走査速度をＶとし、
照射領域の走査方向の幅をＷとすると、設定露光量をｆ
（ｘ）に対する照度Ｉ（ｘ）は、積分関数の変数をξと
置いて、
【００３５】
【外３】 と表わせる式を満足する関数で与えられる。
【００３６】次に前記走査型露光装置を利用したデバイ
スの製造方法の一実施例を説明する。
スの製造方法の一実施例を説明する。
【００３７】図９は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の
半導体チップ、液晶パネルやＣＣＤ）の製造フロ−を示
す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路
設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計した
回路パタ−ンを形成したマスク（レチクル３０４）を製
作する。一方、ステップ３（ウエハ−製造）ではシリコ
ン等の材料を用いてウエハ−（ウエハ−３０６）を製造
する。ステップ４（ウエハ−プロセス）は前工程と呼ば
れ、上記用意したマスクとウエハ−とを用いて、リソグ
ラフィ−技術によってウエハ−上に実際の回路を形成す
る。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ス
テップ４よって作成されたウエハ−を用いてチップ化す
る工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンデ
イ ング）、パッケ−ジング工程（チップ封入）等の工程
を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作成され
た半導体装置の動作確認テスト、耐久性テスト等の検査
を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これが出荷（ステップ７）される。
半導体チップ、液晶パネルやＣＣＤ）の製造フロ−を示
す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路
設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計した
回路パタ−ンを形成したマスク（レチクル３０４）を製
作する。一方、ステップ３（ウエハ−製造）ではシリコ
ン等の材料を用いてウエハ−（ウエハ−３０６）を製造
する。ステップ４（ウエハ−プロセス）は前工程と呼ば
れ、上記用意したマスクとウエハ−とを用いて、リソグ
ラフィ−技術によってウエハ−上に実際の回路を形成す
る。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ス
テップ４よって作成されたウエハ−を用いてチップ化す
る工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンデ
イ ング）、パッケ−ジング工程（チップ封入）等の工程
を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作成され
た半導体装置の動作確認テスト、耐久性テスト等の検査
を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これが出荷（ステップ７）される。
【００３８】図１０は上記ウエハ−プロセスの詳細なフ
ロ−を示す。ステップ１１（酸化）ではウエハ−（ウエ
ハ−３０６）の表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶ
Ｄ）ではウエハ−の表面に絶縁膜を形成する。ステップ
１３（電極形成）ではウエハ−上に電極を蒸着によって
形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウエハ
−にイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）
ではウエハ−にレジスト（感材）を塗布する。ステップ
１６（露光）では上記走査型露光装置によってマスクの
回路パタ−ンの像でウエハ−を露光する。ステップ１７
（現像）では露光したウエハ−を現像する。ステップ１
８（エッチング）では現像したレジスト以外の部分を削
り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチング
が済んで不要となったレジストを取り除く。これらステ
ップを繰り返し行なうことによりウエハ−上に回路パタ
−ンが形成される。
ロ−を示す。ステップ１１（酸化）ではウエハ−（ウエ
ハ−３０６）の表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶ
Ｄ）ではウエハ−の表面に絶縁膜を形成する。ステップ
１３（電極形成）ではウエハ−上に電極を蒸着によって
形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウエハ
−にイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）
ではウエハ−にレジスト（感材）を塗布する。ステップ
１６（露光）では上記走査型露光装置によってマスクの
回路パタ−ンの像でウエハ−を露光する。ステップ１７
（現像）では露光したウエハ−を現像する。ステップ１
８（エッチング）では現像したレジスト以外の部分を削
り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチング
が済んで不要となったレジストを取り除く。これらステ
ップを繰り返し行なうことによりウエハ−上に回路パタ
−ンが形成される。
【００３９】本実施例の製造方法を用いれば、従来は難
しかった高集積度のデバイスを製造することが可能にな
る。
しかった高集積度のデバイスを製造することが可能にな
る。
【００４０】
【発明の効果】以上、本発明によれば、膜厚ムラ等に起
因する解像不良を防止する事が可能になった。
因する解像不良を防止する事が可能になった。
【図１】本発明の第１実施例を示す図である。
【図２】ウエハーとステップアンドスキャン露光を示す
説明図である。
説明図である。
【図３】ウエハー上のショットと照射領域を示す図であ
る。
る。
【図４】第１実施例における設定露光量と制御する照度
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図５】本発明の第２実施例を示す図である。
【図６】本発明とは別のタイプの走査型露光装置である
第３実施例を示す図である。
第３実施例を示す図である。
【図７】第３実施例における設定露光量と制御する走査
速度の関係を示す図である。
速度の関係を示す図である。
【図８】本発明の第４実施例を示す図である。
【図９】半導体デバイスの製造フローを示す図である。
【図１０】図９のウエハプロセスを示す図である。
１ レチクル ２ 正レンズ ３ フライアイレンズ ４ コンデンサーレンズ ５ マスキングブレード ６ 結像レンズ ７ レチクル ８ 投影光学系 ９ ウエハー １０ 折り曲げミラー １１ ハーフミラー １２ 光検出器 １３ 露光量設定手段 １４ 露光量制御手段 １５ 光量調整手段 １６ フィルター ２０ 露光量算出手段 ３０ａ，３０ｂ 膜厚測定手段 ４１ ウエハーホルダー ４２ ウエハーステージ ４３ ステージ制御手段 ４４ レチクルステージ
Claims (7)
- 【請求項１】 マスクと被露光基板とを露光ビームに対
して走査することにより前記マスクのパターンで前記被
露光基板のショット領域を露光する走査型露光装置にお
いて、前記露光ビームによる露光量を前記被露光基板上
の場所に応じて変える露光量制御手段を有し、該露光量
制御手段は前記露光ビームの前記基板上での照度を変え
ることにより前記露光ビームによる露光量を変えること
を特徴とする走査型露光装置。 - 【請求項２】 前記露光量制御手段は、前記露光ビーム
を供給する光源の輝度を変えることにより前記露光ビー
ムの前記基板上での照度を変えることを特徴とする請求
項１の走査型露光装置。 - 【請求項３】 マスクと被露光基板とをパルス発光光源
からの露光ビームに対して走査することにより前記マス
クのパターンで前記被露光基板のショット領域を露光す
る走査型露光装置において、前記露光ビームによる露光
量を前記被露光基板上の場所に応じて変える露光量制御
手段を有し、前記露光量制御手段は前記光源のパルス発
光の発光間隔を変えることにより前記露光ビームによる
露光量を変えることを特徴とする走査型露光装置。 - 【請求項４】 前記露光量制御手段は前記ショット領域
内で前記走査の方向に沿った場所によって前記露光ビー
ムによる露光量を変えることを特徴とする請求項１の走
査型露光装置。 - 【請求項５】前記被露光基板上には複数のショット領域
が並んでおり、前記露光量制御手段はショット領域毎或
いはショット領域群毎に前記露光ビームによる露光量を
変えることを特徴とする請求項１の走査型露光装置。 - 【請求項６】 前記被露光基板上に塗布された感光剤の
膜厚を測定する膜厚測定手段を有し、前記露光量制御手
段は前記膜厚測定手段からの前記被露光基板上の各場所
の膜厚を指し示す信号に応じて前記被露光基板上の場所
毎の露光量を設定することを特徴とする請求項１乃至請
求項５のいずれか１項の走査型露光装置。 - 【請求項７】 請求項１乃至請求項６のいずれか１項の
走査型露光装置を用いて回路パターンでウエハを露光す
る段階と、該露光したウエハを現像する段階 とを含むこ
とを特徴とするデバイスの製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05175502A JP3093528B2 (ja) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | 走査型露光装置 |
| US08/274,322 US5526093A (en) | 1993-07-15 | 1994-07-13 | Exposure apparatus and method for a semiconductor wafer |
| KR1019940016926A KR0139309B1 (ko) | 1993-07-15 | 1994-07-14 | 노광장치 및 이를 이용한 디바이스의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05175502A JP3093528B2 (ja) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | 走査型露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0729810A JPH0729810A (ja) | 1995-01-31 |
| JP3093528B2 true JP3093528B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=15997169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05175502A Expired - Fee Related JP3093528B2 (ja) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | 走査型露光装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5526093A (ja) |
| JP (1) | JP3093528B2 (ja) |
| KR (1) | KR0139309B1 (ja) |
Families Citing this family (54)
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|---|---|---|---|---|
| JP3308063B2 (ja) * | 1993-09-21 | 2002-07-29 | 株式会社ニコン | 投影露光方法及び装置 |
| JPH08250402A (ja) * | 1995-03-15 | 1996-09-27 | Nikon Corp | 走査型露光方法及び装置 |
| JP3391940B2 (ja) * | 1995-06-26 | 2003-03-31 | キヤノン株式会社 | 照明装置及び露光装置 |
| JPH0927447A (ja) * | 1995-07-11 | 1997-01-28 | Nikon Corp | ステージ駆動制御装置 |
| JP3412981B2 (ja) * | 1995-08-29 | 2003-06-03 | キヤノン株式会社 | 投影露光装置および投影露光方法 |
| KR100210569B1 (ko) * | 1995-09-29 | 1999-07-15 | 미따라이 하지메 | 노광방법 및 노광장치, 그리고 이를 이용한 디바이스제조방법 |
| JPH09115825A (ja) | 1995-10-19 | 1997-05-02 | Nikon Corp | 走査型投影露光装置 |
| JP3617558B2 (ja) * | 1995-11-17 | 2005-02-09 | 株式会社ニコン | 露光量制御方法、露光装置、及び素子製造方法 |
| JPH09320945A (ja) | 1996-05-24 | 1997-12-12 | Nikon Corp | 露光条件測定方法及び露光装置 |
| US5994006A (en) * | 1996-06-04 | 1999-11-30 | Nikon Corporation | Projection exposure methods |
| JPH1097976A (ja) * | 1996-09-24 | 1998-04-14 | Canon Inc | 露光方法や露光用マスク、ならびにデバイス生産方法 |
| JPH10116766A (ja) | 1996-10-11 | 1998-05-06 | Canon Inc | 露光装置及びデバイス製造方法 |
| JP3610175B2 (ja) * | 1996-10-29 | 2005-01-12 | キヤノン株式会社 | 投影露光装置及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法 |
| US6239861B1 (en) * | 1996-11-19 | 2001-05-29 | Nikon Corporation | Exposure method and scanning type exposure apparatus |
| US6714278B2 (en) | 1996-11-25 | 2004-03-30 | Nikon Corporation | Exposure apparatus |
| JPH10303126A (ja) * | 1997-02-28 | 1998-11-13 | Nikon Corp | 移動シーケンスの決定方法 |
| IL132432A0 (en) * | 1997-04-18 | 2001-03-19 | Nikon Corp | An exposure apparatus exposure method using the same and method of manufacture of circuit device |
| WO1998048452A1 (fr) * | 1997-04-18 | 1998-10-29 | Nikon Corporation | Procede et dispositif de commande de l'exposition, procede et dispositif d'exposition, et procede de fabrication dudit dispositif |
| JP3259657B2 (ja) * | 1997-04-30 | 2002-02-25 | キヤノン株式会社 | 投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 |
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