JP3244075B2

JP3244075B2 - 走査露光方法及びデバイス製造方法

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Publication number: JP3244075B2
Application number: JP17698199A
Authority: JP
Inventors: 一明鈴木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-06-23
Filing date: 1999-06-23
Publication date: 2002-01-07
Anticipated expiration: 2017-01-07
Also published as: JP2000036456A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばパルス光源を露
光光源として矩形又は円弧状等の照明領域を照明し、そ
の照明領域に対してマスク及び感光基板を同期して走査
することにより、マスク上のパターンを感光基板上に露
光する所謂スリットスキャン露光方式の露光装置におい
て、感光基板への露光量及び照度均一性を所定の範囲内
に制御する場合に適用して好適な露光制御方法及び露光
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子、液晶表示素子又
は薄膜磁気ヘッド等をフォトリソグラフィー技術を用い
て製造する際に、フォトマスク又はレチクル（以下、
「レチクル」と総称する）のパターンを投影光学系を介
して、フォトレジスト等が塗布されたウエハ又はガラス
プレート等の感光基板上に露光する投影露光装置が使用
されている。最近は、半導体素子の１個のチップパター
ン等が大型化する傾向にあり、投影露光装置において
は、レチクル上のより大きな面積のパターンを感光基板
上に露光する大面積化が求められている。

【０００３】また、半導体素子等のパターンが微細化す
るのに応じて、投影光学系の解像度を向上することも求
められているが、投影光学系の解像度を向上するために
は、投影光学系の露光フィールドを大きくすることが設
計上あるいは製造上難しい問題がある。特に、投影光学
系として、反射屈折系を使用するような場合には、無収
差の露光フィールドの形状が円弧状の領域となることも
ある。

【０００４】斯かる転写対象パターンの大面積化及び投
影光学系の露光フィールドの制限に応えるために、例え
ば矩形、円弧状又は６角形等の照明領域（これを「スリ
ット状の照明領域」という）に対してレチクル及び感光
基板を同期して走査することにより、レチクル上のその
スリット状の照明領域より広い面積のパターンを感光基
板上に露光する所謂スリットスキャン露光方式の投影露
光装置が開発されている。一般に投影露光装置において
は、感光基板上の感光材に対する適正露光量及び照度均
一性の条件が定められているため、スリットスキャン露
光方式の投影露光装置においても、感光基板に対する露
光量を適正露光量に対して所定の許容範囲内で合致させ
ると共に、ウエハに対する露光光の照度均一性を所定の
水準に維持するための露光制御装置が設けられている。

【０００５】また、最近は、感光基板上に露光するパタ
ーンの解像度を高めることも求められているが、解像度
を高めるための一つの手法が露光光の短波長化である。
これに関して、現在使用できる光源の中で、発光される
光の波長が短いものは、エキシマレーザ光源、金属蒸気
レーザ光源等のパルス発振型のレーザ光源（パルス光
源）である。しかしながら、水銀ランプ等の連続発光型
の光源と異なり、パルス光源では発光されるパルス光の
露光エネルギー（パルス光量）が、パルス発光毎に所定
の範囲内でばらつくという特性がある。

【０００６】従って、パルス光源からのパルス光の平均
パルス光量を〈ｐ〉、そのパルス光のパルス光量のばら
つきの範囲をΔｐとして、従来の露光制御装置では、そ
のパルス光量のばらつきを表すパラメータΔｐ／〈ｐ〉
が正規分布をしている（ランダムである）としていた。
そして、パルス光によるスリット状の照明領域と共役な
露光領域に対して相対的に走査される感光基板上の或る
領域（これを「パルス数積算領域」という）に照射され
るパルス光の数をＮとすると、露光終了後の積算露光量
のばらつきが（Δｐ／〈ｐ〉）／Ｎ^1/2 になることを利
用して、その積算露光量が所定の許容範囲内で適正露光
量に達するように制御していた。

【０００７】また、パルス光源を用いてスリットスキャ
ン露光方式で露光を行う場合には、如何にパルス光源の
発光のタイミングを設定するかが問題となる。これに関
して従来は、感光基板を走査するための基板側ステージ
の変位計測用の測長装置（例えばレーザ干渉計）の測長
出力を利用して、レチクルと感光基板とを同期して走査
するときに基板側ステージが所定間隔移動する毎にパル
ス光源に発光トリガー信号を送出していた。従って、従
来のパルス光源は、測長装置の測長出力に同期して発光
していたと言える。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
においては、パルス光源から出力されるパルス光のパル
ス光量のばらつきは考慮されていたが、パルス光源に発
光トリガー信号を送出してからそのパルス光源が実際に
発光するまでの時間のばらつきである発光タイミングの
ばらつきについては考慮されていなかった。しかしなが
ら、本発明者により、パルス光源の発光タイミングのば
らつきが、露光量や照度均一性の制御精度に影響を与え
ることが分かった。

【０００９】また、一般に測長装置（レーザ干渉計等）
においては、実際に測長を行ってから測長結果を出力す
るまでの時間のばらつきがある。このような測長結果の
読み出しタイミングのばらつきに、上述のパルス光源の
発光タイミングのばらつきが加えられるため、従来のよ
うに測長装置の測長出力に同期してパルス光源を発光さ
せていたのでは、露光量及び照度均一性の制御精度を許
容範囲内に維持できないという不都合があった。

【００１０】本発明は斯かる点に鑑み、パルス光源を用
いてスリットスキャン露光方式でレチクルのパターンを
感光基板上に露光する場合に、感光基板への露光量及び
照度均一性の制御精度を向上できる走査露光方法を提供
することを目的とする。更に本発明は、その走査露光方
法を用いて高精度にデバイスを製造できるデバイス製造
方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の走査
露光方法は、パルス発振される露光ビームに対して被露
光体を所定の走査方向へ移動することによりその被露光
体を走査露光する走査露光方法において、その露光ビー
ムは、その走査方向に沿った端部がスロープ部となった
強度分布を有し、その走査方向に沿ったそのスロープ部
の幅に関する情報に基づいて、その被露光体に対する露
光量制御を行うものである。

【００１２】また、本発明による第２の走査露光方法
は、パルス発振される露光ビームに対して被露光体を所
定の走査方向へ移動することによりその被露光体を走査
露光する走査露光方法において、その露光ビームは、そ
の走査方向に沿った端部がスロープ部となった強度分布
を有し、その被露光体の移動方向に関するその強度分布
のスロープ部に関する情報に基づいて、その露光ビーム
の照射領域を通過する間にその被露光体上の各点に照射
すべき露光ビームのパルス数を決定するものである。

【００１３】また、本発明による第３の走査露光方法
は、パルス発振される露光ビームに対して被露光体を所
定の走査方向へ移動することによりその被露光体を走査
露光する走査露光方法において、その露光ビームは、そ
の走査方向に沿った両端部がスロープ部となった強度分
布を有し、該両端部に存在するスロープ部の非対称性を
考慮して、その被露光体に対する露光量制御を行うもの
である。

【００１４】次に、本発明によるデバイス製造方法は、
本発明の走査露光方法を用いるものである。

【００１５】

【作用】斯かる本発明によれば、被露光体（基板）上で
の露光ビームの照射領域の走査方向の両端部のスロープ
部（ボケ部）の情報として、例えばそのスロープ部の幅
Ｄ₁ ，Ｄ₂ が使用される。そして、例えば実施例中の
（数５）に示されているように、その幅Ｄ₁ ，Ｄ₂ と露
光量及び照度均一性の精度Ａとから、その精度Ａを得る
ための最小の露光パルス数Ｎ_min が求められるため、実
際の露光パルス数Ｎをその露光パルス数Ｎ_min 以上に設
定することによって、被露光体への積算露光量及び照度
均一性の制御精度を向上できる。

【００１６】また、そのスロープ部の幅のみならず、露
光ビームのパルスエネルギーのばらつき、更にはパルス
光源への発光トリガーの送出から実際の発光までの時間
ばらつき（発光タイミングのばらつき）をも考慮して被
露光体への積算露光量及び照度均一性を所定の精度で制
御するのに必要な最小の露光パルス数を決定することに
よって、制御精度を更に向上できる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例につき図面を参照し
て説明する。本実施例は、光源としてエキシマレーザ光
源等のパルス発振型の露光光源を有するスリットスキャ
ン露光方式の投影露光装置に本発明を適用したものであ
る。図１は本実施例の投影露光装置を示し、この図１に
おいて、パルス発振型のパルス光源１から射出されたレ
ーザビームは、シリンダーレンズやビームエキスパンダ
等で構成されるビーム整形光学系２により、後続のフラ
イアイレンズ４に効率よく入射するようにビームの断面
形状が整形される。ビーム整形光学系２から射出された
レーザビームは光量調整手段３に入射する。光量調整手
段３は透過率の粗調部と微調部とを有するものとする。
光量調整手段３から射出されたレーザビームはフライア
イレンズ４に入射する。フライアイレンズ４は、後続の
視野絞り７及びレチクルＲを均一な照度で照明するため
のものである。

【００１８】フライアイレンズ４から射出されるレーザ
ビームは、反射率が小さく透過率の大きなビームスプリ
ッター５に入射し、ビームスプリッター５を通過したレ
ーザビームは、第１リレーレンズ６により視野絞り７上
を均一な照度で照明する。本実施例の視野絞り７の開口
部の形状は長方形である。視野絞り７を通過したレーザ
ビームは、第２リレーレンズ８、折り曲げミラー９及び
メインコンデンサーレンズ１０を経て、レチクルステー
ジ１１上のレチクルＲを均一な照度で照明する。視野絞
り７とレチクルＲのパターン形成面及びウエハＷの露光
面とは共役であり、視野絞り７の開口部と共役なレチク
ルＲ上の長方形のスリット状の照明領域２４にレーザビ
ームが照射される。視野絞り７の開口部の形状を駆動部
（図示省略）を介して変化させることにより、そのスリ
ット状の照明領域２４の形状を調整することができる。

【００１９】レチクルＲ上のスリット状の照明領域２４
内のパターン像が投影光学系１５を介してウエハＷ上に
投影露光される。スリット状の照明領域２４と投影光学
系１５に関して共役な領域を露光領域２４Ｗとする。そ
して、投影光学系１５の光軸に平行にＺ軸をとり、その
光軸に垂直な平面内でスリット状の照明領域２４に対す
るレチクルＲの走査方向をＸ方向とすると、レチクルス
テージ１１はレチクルステージ駆動部１２によりＸ方向
に走査される。レチクルステージ駆動部１２は、装置全
体の動作を制御する主制御系１３により制御されてい
る。また、レチクルステージ駆動部１２には、レチクル
ステージ１１のＸ方向の座標を検出するための測長装置
（レーザ干渉計等）が組み込まれ、これにより計測され
たレチクルステージ１１のＸ座標が主制御系１３に供給
されている。

【００２０】一方、ウエハＷはウエハホルダー１６を介
して、少なくともＸ方向（図１では左右方向）に走査可
能なＸＹステージ１７上に載置されている。図示省略す
るも、ＸＹステージ１７とウエハホルダー１６との間に
は、ウエハＷをＺ方向に位置決めするＺステージ等が装
備されている。スリットスキャン露光時には、レチクル
Ｒが＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に走査されるのに同期し
て、ＸＹステージ１７を介してウエハＷは露光領域２４
Ｗに対して−Ｘ方向（又はＸ方向）に走査される。主制
御系１３がウエハステージ駆動部１８を介してそのＸＹ
ステージ１７の動作を制御する。ウエハステージ駆動部
１８には、ＸＹステージ１７のＸ方向及びＹ方向の座標
を検出するための測長装置（レーザ干渉計等）が組み込
まれ、これにより計測されたＸＹステージ１７のＸ座標
及びＹ座標が主制御系１３に供給されている。

【００２１】また、ビームスプリッター５で反射された
レーザビームは、光電変換素子よりなる露光量モニター
１９で受光され、露光量モニター１９の光電変換信号が
増幅器２０を介して演算部１４に供給される。露光量モ
ニター１９の光電変換信号と、ウエハＷの露光面上での
パルス露光光の照度との関係は予め求められている。即
ち、露光量モニター１９の光電変換信号は予め校正され
ている。

【００２２】演算部１４は、露光モニター１９の光電変
換信号より、パルス光源１から出力されるパルス光のパ
ルス光量のばらつきのみならず、各パルス光の発光タイ
ミングをも計測する。これらパルス光量のばらつき及び
発光タイミングのばらつきは主制御系１３に供給され
る。また、露光時には演算部１４は、各パルス光毎の光
電変換信号を積算して、ウエハＷへの積算露光量を求め
て主制御系１３へ供給する。

【００２３】主制御系１３は、トリガー制御部２１を介
してパルス光源１に発光トリガー信号ＴＰを供給するこ
とにより、パルス光源１の発光のタイミングを制御す
る。また、トリガー制御部２１からパルス光源１に発光
トリガー信号ＴＰを送出したタイミングと、演算部１４
で検出される受光タイミングとより、演算部１４は、パ
ルス光源１に発光トリガーが供給されてから、実際にパ
ルス光源１が発光するまでの時間のばらつき、即ちパル
ス光源１の発光タイミングのばらつきを求めることがで
きる。また、主制御系１３は、必要に応じてパルス光源
１の出力パワーを調整するか、又は光量調整手段３にお
ける透過率を調整する。オペレータは入出力手段２２を
介して主制御系１３にレチクルＲのパターン情報等を入
力することができると共に、主制御系１３には各種情報
を蓄積できるメモリ２３が備えられている。

【００２４】次に、図２のフローチャートを参照して本
例でレチクルＲのパターンをウエハＷ上に露光する場合
の動作の一例につき説明する。先ず、図２のステップ１
０１において、オペレータは入出力手段２２を介して主
制御系１３に、ウエハ面での所望の露光量Ｓ（ｍＪ／ｃ
ｍ² ）を設定する。次にステップ１０２において、主制
御系１３は、トリガー制御部２１にダミー発光の指示を
与える。すると、ウエハＷが露光されない場所（露光領
域２４Ｗの外の領域）に退避した状態で、パルス光源１
の試験的な発光（ダミー発光）が行われる。ダミー発光
では例えば１００パルス程度のパルス光が発光され、露
光量モニター１９にて検出される光電変換信号から分か
るパルス光量の分布及び発光タイミングの分布は、図３
に示すように共にほぼ正規分布形となる。

【００２５】図３（ａ）はそのダミー発光により測定さ
れる各パルス光のパルス光量ｐ（ウエハの露光面上に換
算した量）の値（ｍＪ／ｃｍ² ）の分布を示し、図３
（ｂ）はそのダミー発光により測定されるパルス光源１
の発光タイミングδ（ｓｅｃ）の分布を示す。そして、
ステップ１０３において演算部１４は、図３（ａ）に示
すパルス光量ｐの分布データから、ウエハの露光面上で
の平均パルス光量〈ｐ〉（ｍＪ／ｃｍ²・pulse）を求
め、図３（ｂ）に示す発光タイミングδの分布データか
ら、発光タイミングのばらつきの平均値〈δ〉を求め
る。

【００２６】その後ステップ１０４において演算部１４
は、図３（ａ）に示すパルス光量ｐの分布データから、
標準偏差の３倍（３σ）でのパルス光量の偏差Δｐを求
め、図３（ｂ）に示す発光タイミングδの分布データか
ら、標準偏差の３倍での発光タイミングの偏差Δδを求
める。そして、演算部１４は、パルス光量のばらつき
（Δｐ／〈ｐ〉）及び発光タイミングのばらつき（Δδ
／〈δ〉）を算出する。

【００２７】次に、ステップ１０５において、入出力手
段２２を介して指定された所望の露光量Ｓ（ｍＪ／ｃｍ
² ）が主制御系１３から演算部１４に送出され、演算部
１４は、その所望の露光量Ｓ及びステップ１０３で算出
した平均パルス光量〈ｐ〉を用いて次式より露光パルス
数Ｎを算出する。

【００２８】

【数１】

【００２９】ここで、ｉｎｔ（Ａ）は、実数Ａの小数点
以下を切り捨てて得られた整数を表している。また、メ
モリ２３から主制御系１３を経て演算部１４に、ウエハ
面上でのスリット状の露光領域２４Ｗの走査方向の幅Ｄ
（ｃｍ）、パルス光源１の発振周波数ｆ（Ｈｚ）の情報
が送られ、演算部１４は、（数１）により求めた露光パ
ルス数Ｎ、幅Ｄ及び周波数ｆを用いて次式よりウエハ面
上での走査速度ｖ（ｃｍ／ｓｅｃ）を求める。

【００３０】

【数２】

【００３１】その後ステップ１０６において、演算部１
４は、ウエハＷの露光面での積算露光量及び照度均一性
を所定の精度内に制御するために必要な最小の露光パル
ス数Ｎ_min を算出するが、その演算式については後で詳
細に説明する。露光パルス数Ｎ及び最小の露光パルス数
Ｎ_min は主制御系１３に供給される。

【００３２】次に、ステップ１０７において、主制御系
１３は露光パルス数Ｎと最小の露光パルス数Ｎ_min とを
比較し、（Ｎ＜Ｎ_min)の場合にはステップ１０８に移行
して、主制御系１３は図１の光量調整手段３の透過率を
粗く低下させる（粗調する）。その後ステップ１０２〜
１０７までを繰り返して、再び露光パルス数Ｎと最小の
露光パルス数Ｎ_min とを比較する。従って、最終的に
（Ｎ≧Ｎ_min)となるように光量調整手段３の透過率が設
定される。透過率を粗調する手段の一例としては、本出
願人による特開昭６３−３１６４３０号公報や特開平１
−２５７３２７号公報に開示されているような、ターレ
ット板に複数の透過率をもつＮＤフィルタを装着した装
置等がある。

【００３３】次に、ステップ１０７で（Ｎ≧Ｎ_min)とな
った場合は、ステップ１０９に移行してパルス光の光量
の微調整を行う。即ち、（数１）式においてＳ／〈ｐ〉
が整数となるように、平均パルス光量〈ｐ〉の微調を行
う。この際に、ステップ１０５において（数１）より求
めた露光パルス数Ｎに従って走査速度ｖも定めたので、
露光パルス数Ｎの値を変えないように、即ち平均パルス
光量〈ｐ〉を少しだけ大きくする方向で、パルス光量の
微調整を行うのが望ましい。逆に、パルス光量の微調整
により、平均パルス光量〈ｐ〉が僅かに小さくなること
によって、露光パルス数Ｎが（Ｎ＋１）となってしまう
ときには、走査速度ｖを改めて（数２）に従って求め直
してやればよい。

【００３４】パルス光のエネルギーを微調整するための
光量微調手段の一例としては、本出願人による特開平２
−１３５７２３号公報に開示されているように、パルス
光の光路に沿って配置されると共に同一ピッチでライン
・アンド・スペースパターンが形成された２枚の格子
と、これら２枚の格子を僅かに横ずれさせる機構とから
なる手段等が挙げられる。２枚の格子を使用する場合、
第１の格子の明部と第２の格子の明部とが重なった領域
のパルス光がウエハＷ側に照射されるため、それら２枚
の格子の相対的な横ずれ量を調整することにより、ウエ
ハＷ側に照射されるパルス光量を微調整することができ
る。

【００３５】その後、ステップ１１０において、主制御
系１３は、レチクルステージ１１及びウエハ側のＸＹス
テージ１７を介してレチクルＲ及びウエハＷの走査を開
始させる。図１において、例えばレチクルＲがＸ方向に
走査されるときには、ウエハＷは−Ｘ方向に走査され
る。また、本例では、レチクルＲ及びウエハＷの走査速
度（ウエハＷの露光面での換算値）ｖは（数２）により
定められているが、走査開始後にウエハ側のＸＹステー
ジ１７の走査速度がその走査速度ｖに達するまでの整定
時間をＴ₀ とする。

【００３６】更に、走査開始時に時間ｔを０にリセット
して、パラメータｊを０にリセットした後、ステップ１
１１に示すように、主制御系１３は、時間ｔが（Ｔ₀ ＋
ｊΔＴ）になったときに、トリガー制御部２１を介して
パルス光源１に発光トリガー信号ＴＰをオン（ハイレベ
ル“１”のパルス）にする。これに応じて、パルス光源
１では１個のパルス光を発生し、レチクルＲのパターン
がウエハＷ上に露光される。

【００３７】図５は本例の発光トリガー信号ＴＰを示
し、この図５に示すように、発光トリガー信号ＴＰは時
間ｔがＴ₀ に達した時点から一定周期ΔＴでオンにされ
る。従って、パルス光源１は一定の周期ΔＴで発光する
ことになり、パルス光源１の発振周波数ｆは１／ΔＴで
表される。その発振周波数ｆは予めメモリ２３に記憶さ
れている値である。その後、ステップ１１２でパラメー
タｊに１を加算して、ステップ１１３でパラメータｊが
整数Ｎ_T に達していない場合には、ステップ１１１でパ
ルス光源１の発光を行うことにより、パルス光源１では
Ｎ_T 個のパルス光の発光が一定の周波数ｆで（一定の周
期ΔＴで）行われる。

【００３８】図１において、ウエハＷ上の１個のショッ
ト領域の走査方向（Ｘ方向）の幅をＬ１、露光領域２４
Ｗの走査方向の幅をＤとすると、パルス光源１の発光の
１周期でウエハＷが走査される距離はｖ／ｆであるた
め、パルス光の発光数Ｎ_T の最小値は次のようになる。Ｎ_T ＝（Ｌ１＋Ｄ）／（ｖ／ｆ）＝（Ｌ１＋Ｄ）ｆ／ｖ実際には走査の開始時及び終了時に所定数のパルス光が
付加される。そして、ステップ１１３において、発光さ
れたパルス数がＮ_T に達したときに、ステップ１１４に
移行して主制御系１３はレチクルＲ及びウエハＷの走査
及び露光を終了する。これにより、レチクルＲ上の１シ
ョット分の全パターンがウエハＷ上の１つのショット領
域に露光される。この場合、本例ではパルス光源１の発
光はレチクルステージ１１のＸ座標及びウエハ側のＸＹ
ステージ１７のＸ座標とは関係なく、一定の周波数で行
われる。但し、レチクルステージ１１及びＸＹステージ
１７はそれぞれ一定速度で走査されている。そのため、
本例ではレチクルステージ１１のＸ座標の計測に要する
時間又はウエハ側のＸＹステージ１７のＸ座標の計測に
要する時間がばらついても、パルス光源１の発振周波数
は影響されることがなく、ウエハＷに対する積算露光量
及び照度均一性は所望の精度内に維持される。

【００３９】次に、図２のステップ１０６において最小
の露光パルス数Ｎ_min を算出する方法について詳述す
る。先ず、図１の視野絞り７により形成される照明視野
（照明領域２４）及びウエハＷ上の露光領域２４Ｗの走
査方向の断面に沿う照度分布は、それぞれ理想的には長
方形である。しかしながら、実際には視野絞り７の設置
誤差や光学系の収差等により、その照度分布は図４に示
すような台形状となってしまう。

【００４０】図４は、ウエハＷ上の走査方向の位置Ｘに
おける各パルス光毎の照度分布を位置Ｘの関数ｐで表し
たものである。例えば、視野絞り７の開口内の１点から
射出され光が、ウエハＷ上で半径△Ｄの円形領域に一様
な照度でぼけるとすると、台形状の照度分布のスロープ
部は、次式のような変数（Ｘ／ΔＤ）の関数となること
が容易に証明される。

【００４１】

【数３】

【００４２】図４にはこのような僅かなボケをもつ断面
に沿う照度分布を、各パルス光毎に分布曲線２５Ａ，２
５Ｂ，２５Ｃで示す。実際には露光領域２４Ｗの走査方
向の幅は数ｍｍであり、照度のぼけの幅△Ｄは数１０〜
数μｍ程度であるので、図４の断面に沿う照度分布はほ
ぼ長方形の分布である。分布曲線２５Ａ，２５Ｂ，２５
Ｃのピーク値はそれぞれｐ₁,ｐ₂,ｐ₃ であり、分布曲線
２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃのにおいて、それぞれ値がピー
ク値の１／２になる位置の走査方向の幅は共通にＤとな
っている。この幅Ｄを露光領域２４Ｗの走査方向の幅と
考えることができる。

【００４３】また、図４において、パルス光量のばらつ
きにより１パルス目（分布曲線２５Ａ）、２パルス目
（分布曲線２５Ｂ）、３パルス目（分布曲線２５Ｃ）の
ピーク光量はそれぞれ変化しており、また発光タイミン
グのばらつきにより各パルス光の発光間隔も一定ではな
くなっている。ここで、１パルス目の分布曲線２５Ａの
両側のスロープ部において、それぞれ値がピーク値の１
／２以下の領域（幅△Ｄ ₁ 及び△Ｄ₂ の領域）に対し、
２パルス目以降重ねて露光されるパルス数をＮ₁及びＮ₂
とおけば、次式が成立する。

【００４４】

【数４】

【００４５】即ち、幅Ｄの露光領域を走査する間に露光
されるパルス数がＮ（（数１）で表される）であるた
め、幅△Ｄ₁ 及び△Ｄ₂ の領域にはそれぞれの幅に比例
するだけの数のパルス光が露光される。このとき、走査
露光後の露光量及び照度均一性の精度Ａは次式にて表現
される。例えば精度が１％であれば、Ａは０．０１であ
る。

【００４６】

【数５】

【００４７】（数５）の右辺の第１項はパルス光量のば
らつきにより発生する項、第２項はパルス光量のばらつ
きと発光タイミングのばらつきとにより発生する項、第
３項は露光領域２４Ｗのぼけの非対称性により生ずる照
度均一性の劣化を表す項である。（数５）の右辺中で、
幅Ｄ、幅△Ｄ₁ 、幅△Ｄ₂ はそれぞれ装置定数としてメ
モリ２３に格納されている。なお、本実施例とは異なる
が、それらの幅Ｄ、幅△Ｄ₁ 、幅△Ｄ₂ の計測機能を露
光装置が備えていても良い。また、（△ｐ／〈ｐ〉）及
び（△δ／〈δ〉）はステップ１０４に示したように実
測により求められる。従って、所望の精度Ａを（数５）
に代入して、Ｎについて解くことにより、その所望の精
度Ａを得るために必要な最小の露光パルス数Ｎ_min が求
められる。

【００４８】なお、上述の実施例では、パルス光源１の
有する空間的コヒーレンスの影響のために発生する干渉
縞や、不規則な照明むら（スペックル）を低減するため
の制御手段についての説明は省略していた。一般にエキ
シマレーザは空間的コヒーレンスが良好であるため、エ
キシマレーザ光源を用いる露光装置では干渉縞低減手段
を備え、複数パルスの露光により干渉縞低減を行いつつ
露光量制御を行っている（例えば特開平１−２５７３２
７号公報参照）。この場合には、干渉縞低減に必要な最
小露光パルス数と、（数４）及び（数５）から求まる最
小の露光パルス数Ｎ_min との大きい方をＮ_min と定めれ
ばよい。

【００４９】また、上述実施例では露光量モニター１９
を照明光学系中に設置しているが、その露光量モニター
１９をウエハステージ（１６，１７）上のセンサーで代
用しても良い。但し、このようにウエハステージ上に設
けられたセンサーは、パルス光源１のダミー発光中のみ
使用可能であり、実際にウエハＷへ露光しているときに
は別の露光量モニターが必要となる。

【００５０】また、本実施例ではスリット状の照明領域
を長方形としたが、六角形、菱形又は円弧状等の照明領
域であっても、同様に本発明を適用できることは言うま
でもない。更に、図１における投影光学系１５は、屈折
式でも反射式でも反射屈折式でも構わない。そして、パ
ルス光源１としてはレーザ光源に限らず、プラズマＸ線
源やシンクロトロン放射装置（ＳＯＲ）等でも構わな
い。更に、本発明は投影露光装置のみならず、コンタク
ト方式やプロキシティ方式の露光装置でも有効であるこ
とは言うまでもない。

【００５１】このように本発明は上述実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り
得る。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、被露光体上での露光ビ
ームの照射領域のスロープ部の幅等の情報を考慮して露
光量制御を行うことができるので、露光量及び照度均一
性の制御精度が向上する利点がある。また、露光ビーム
のパルスエネルギーのばらつきをも考慮することによっ
て、制御精度が更に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のスリットスキャン露光方式
の投影露光装置を示す構成図である。

【図２】その実施例における露光動作の一例を示すフロ
ーチャートである。

【図３】（ａ）は実施例におけるパルス光量の分布状態
を示す図、（ｂ）は実施例における発光タイミングの分
布状態を示す図である。

【図４】実施例のウエハの露光面上でのパルス光による
照度分布を示す図である。

【図５】実施例のパルス光源に供給される発光トリガー
パルスを示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１パルス光源３光量調整手段７視野絞りＲレチクルＷウエハ１１レチクルステージ１３主制御系１４演算部１５投影光学系１７ＸＹステージ１９露光量モニター２１トリガー制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】パルス発振される露光ビームに対して被
露光体を所定の走査方向へ移動することにより前記被露
光体を走査露光する走査露光方法において、前記露光ビームは、前記走査方向に沿った端部がスロー
プ部となった強度分布を有し、前記走査方向に沿った前記スロープ部の幅に関する情報
に基づいて、前記被露光体に対する露光量制御を行うこ
とを特徴とする走査露光方法。
【請求項２】前記スロープ部の幅に関する情報を計測
することを特徴とする請求項１に記載の走査露光方法。
【請求項３】前記スロープ部の幅に関する情報に基づ
いて、前記走査露光中、前記露光ビームの照射領域を通
過する間に前記被露光体上の各点に照射すべき露光ビー
ムのパルス数を決定することを特徴とする請求項１又は
２に記載の走査露光方法。
【請求項４】パルス発振される露光ビームに対して被
露光体を所定の走査方向へ移動することにより前記被露
光体を走査露光する走査露光方法において、前記露光ビームは、前記走査方向に沿った端部がスロー
プ部となった強度分布を有し、前記被露光体の移動方向に関する前記強度分布のスロー
プ部に関する情報に基づいて、前記露光ビームの照射領
域を通過する間に前記被露光体上の各点に照射すべき露
光ビームのパルス数を決定することを特徴とする走査露
光方法。
【請求項５】前記露光ビームのパルス数は、前記露光
ビームのエネルギーのばらつきも考慮して決定されるこ
とを特徴とする請求項３又は４に記載の走査露光方法。
【請求項６】前記決定されたパルス数の露光ビームに
より前記被露光体に対して所望の積算露光量が与えられ
るように、前記被露光体に照射される露光ビームのエネ
ルギーを設定することを特徴とする請求項３から５のい
ずれか一項に記載の走査露光方法。
【請求項７】前記決定されたパルス数の露光ビーム
が、前記被露光体上の各点に照射されるように、前記走
査露光中の前記被露光体の走査速度を設定することを特
徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載の走査露
光方法。
【請求項８】前記スロープ部に関する情報は、該スロ
ープ部の非対称性に関する情報を含むことを特徴とする
請求項３から７のいずれか一項に記載の走査露光方法。
【請求項９】パルス発振される露光ビームに対して被
露光体を所定の走査方向へ移動することにより前記被露
光体を走査露光する走査露光方法において、前記露光ビームは、前記走査方向に沿った両端部がスロ
ープ部となった強度分布を有し、該両端部に存在するスロープ部の非対称性を考慮して、
前記被露光体に対する露光量制御を行うことを特徴とす
る走査露光方法。
【請求項１０】前記露光ビームの前記強度分布は台形
状であることを特徴とする請求項１から９のいずれか一
項に記載の走査露光方法。
【請求項１１】前記強度分布において、そのスロープ
部の途中の強度レベルで規定される前記走査方向の幅
を、前記走査方向に関する前記露光ビームの幅Ｄとみな
すことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に
記載の走査露光方法。
【請求項１２】前記走査露光中の前記被露光体の走査
速度をｖ、前記走査方向に関する前記露光ビームの幅
Ｄ、前記露光ビームのパルス発振の周波数をｆ、前記露
光ビームの照射領域を通過する間に前記被露光体上の各
点に照射すべき露光ビームのパルス数をＮとして、ｖ＝Ｄ・ｆ／Ｎの条件を満たすことを特徴とする請求項１１に記載の走
査露光方法。
【請求項１３】請求項１から１２のいずれか一項に記
載の走査露光方法を用いるデバイス製造方法。