JP3348928B2

JP3348928B2 - 走査露光方法、走査型露光装置、及び露光量制御装置

Info

Publication number: JP3348928B2
Application number: JP21124693A
Authority: JP
Inventors: 一明鈴木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-08-26
Filing date: 1993-08-26
Publication date: 2002-11-20
Anticipated expiration: 2017-11-20
Also published as: KR100312882B1; KR100317684B1; KR950006961A; JPH0766103A

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技術に関
し、特に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使用して好適な露光量制御技術に
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という不都合がある。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量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感光
基板上で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、従来の露光量
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
感光基板上の走査方向に所定幅を有する領域（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、本出願人による特願平５−５３４４
９号に開示されているように、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、感光基板
の位置に対するパルス光源の発光のタイミングのばらつ
き（以下、「発光位置ばらつき」と呼ぶ）が積算露光量
のばらつきの原因となる。発光位置ばらつきの要因の内
の光源側の要因としては、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
の時間のばらつきがある。一方、露光装置側の要因とし
ては、上述の特願平５−５３４４９号で開示されている
ように、それぞれ一定速度で基板とレチクルとを同期し
て走査し、発光トリガー信号を等時間間隔で送出して露
光する方式の場合には、走査速度の速度むらがある。ま
た、特開昭６１−２８０６１９号公報にて開示されてい
るように、感光基板又はレチクルの位置を測長すること
により、その測長結果に同期して発光トリガー信号を送
出して露光する方式の場合には、露光装置側の要因とし
て、測長装置（レーザ干渉計等）での実測を始める時点
から測長結果を出力するまでの時間のばらつきが考えら
れる。

【０００８】斯かる発光位置ばらつきは、走査露光後の
感光基板上で局所的に積算露光量が大きい領域や小さい
領域を発生する可能性がある。なぜならば、スリット状
の照明領域内の光強度が走査方向の前後の非照明領域か
らステップ関数的に０から１００％に上昇すると仮定し
た場合、感光基板上でのスリット状の露光領域の走査方
向の幅をＤとして、感光基板が走査方向にそのＤだけ移
動する毎にパルス発光を行うものとすると（上述のパル
ス数積算領域に照射されるパルス数Ｎが１の場合に相当
する）、その隣接するパルス数積算領域間の継ぎ部での
積算露光量が、感光基板の位置決め精度によって２倍に
なったり、０になったりする可能性が有るからである。

【０００９】これに関して、水銀ランプのような連続発
光の光源を用いた上で非走査方向に画面（チップパター
ン）を継ぐ場合（パルス光源を用いて走査方向にパルス
数Ｎが１の場合と等価）に関して、特公昭４６−３４０
５７号公報において、スリット状の露光領域を走査方向
に積分した光強度分布の非走査方向（即ち、画面を継ぐ
方向）の形状を等脚台形状にする手法が開示されてい
る。この手法を、感光基板上の各点に照射されるパルス
数Ｎが１の場合に適用することにより、継ぎ目で積算露
光量がばらつくという不都合を軽減することができる。
また、実質的には上記特公昭４６−３４０５７号公報に
開示されている内容からも明らかではあるが、パルス光
源を用いて走査方向にパルス数Ｎが１で露光していく際
に、画面継ぎの方向（走査方向）の照度分布を二等辺三
角形状又は等脚台形状にする方法が特開昭６０−１５８
４４９号公報に開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来技術に
おいては、スリット状の照明領域の走査方向の光強度の
半値幅と発光位置間隔とが等しい場合（パルス数積算領
域にて、パルス数Ｎが１の場合）について定性的に対応
できるだけであり、所望の露光量及び照度均一性を得る
ための条件が明らかではなかった。更に、感光基板上の
各パルス数積算領域にて、パルス数Ｎを２以上にして複
数パルスを重畳して露光していく場合についても、所望
の露光量及び照度均一性を得るための条件が明らかでは
なかった。

【００１１】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露光を行う場合に、感
光基板上で常に所望の露光量又は照度均一性が得られる
ような走査露光方法、走査型露光装置、及び露光量制御
装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による露光量制御
装置は、例えば図１及び図４に示す如く、パルス光源
（１）からのパルス光を所定の照明領域（２４）に照明
し、転写用のパターンが形成されたマスク（Ｒ）及び感
光性の基板（Ｗ）を同期して所定の照明領域（２４）に
対して相対的に走査しつつ、マスク（Ｒ）のパターンを
基板（Ｗ）上に逐次露光する際に、基板（Ｗ）へのその
パルス光の積算露光量を所定の精度内に制御するための
装置において、所定の照明領域（２４）の走査方向の照
度分布を台形状にし、この台形状の照度分布の両側の傾
斜部の基板（Ｗ）上での走査方向の幅の１／２の長さの
平均値をΔＤ₁₂、所定の照明領域（２４）の照度分布の
基板（Ｗ）上での走査方向の半値幅をＤ、基板（Ｗ）上
の各点で積算露光量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をＮ_minとするとき、少なくと
も次の条件を必要条件として満たすようにしたものであ
る。

【００１３】ΔＤ₁₂≧Ｄ／（２Ｎ_min）（Ａ）この場合、所定の照明領域（２４）の照度分布の両側の
傾斜部の基板（Ｗ）上での走査方向の幅の１／２の長さ
をそれぞれΔＤ₁及びΔＤ₂、基板（Ｗ）上の走査方向
への照度むらの許容値を〔Ｕ_Scan〕_maxとするとき、更
に次の条件を満足することが望ましい。

【００１４】|(1/ΔＤ₁)-(1/ΔＤ₂)｜≦２Ｎ_min・〔Ｕ
_Scan〕_max／ΔＤ₁₂ （Ｂ）また、所定の照明領域（２４）を照明するための視野絞
り（７）を、基板（Ｗ）の露光面と光学的に共役な位置
から所定量デフォーカスして配置することにより、所定
の照明領域（２４）の基板（Ｗ）上での走査方向の照度
分布を台形状にしても良い。次に、本発明による走査露
光方法は、パルス光源からのパルス光を所定の照明領域
に照明し、その所定の照明領域に対して基板を走査方向
へ移動しつつ、その基板を走査露光する走査露光方法に
おいて、その照明領域のその走査方向の照度分布は、そ
の両端に照度が徐々に変化する傾斜部を有し、かつその
傾斜部の間に照度がほぼ同一の平坦部を有し、その基板
上の所定領域を露光するためにその照明領域に対してそ
の基板を走査方向へ移動し、その所定領域の走査露光中
に、該所定領域内の全ての点がその照度分布の傾斜部で
少なくとも一回露光されるものである。次に、本発明に
よる走査型露光装置は、パルス光源からのパルス光を所
定の照明領域に照明し、その所定の照明領域に対して露
光対象の基板を走査方向へ移動しつつ、その基板を走査
露光する走査型露光装置において、その照明領域のその
走査方向の照度分布をほぼ台形状に規定し、この台形状
の照度分布の両側の傾斜部のその走査方向の幅の１／２
の長さの平均値をΔＤ₁₂、その照度分布のその走査方向
の半値幅Ｄとその照明領域のその走査方向の幅＜Ｄ＞の
測定値とのずれに関する値を｜ΔＸ｜、その走査方向と
交差する非走査方向に関する照度均一性の劣化の許容値
を〔Ｕ_Bias〕_max、その基板に対する積算露光量の精度
を所定の範囲内に制御するために必要な最小の露光パル
ス数をＮ_minとして、次の条件を満たすものである。 ΔＤ₁₂≧｜ΔＸ｜／（２Ｎ_min〔Ｕ_Bias〕_max）
（Ｃ）

【００１５】

【作用】斯かる本発明によれば、所定の照明領域（スリ
ット状の照明領域）の基板（Ｗ）上での走査方向の照度
分布を、例えば図４に示すように台形状にする。図４で
は、基板（Ｗ）上での台形状の照度分布の走査方向の半
値幅（照度が最大値の１／２になる点の間の幅）をＤ、
その照度分布の傾斜部（エッジ部）の走査方向の幅の１
／２をそれぞれΔＤ₁及びΔＤ₂としている。そして、
幅ΔＤ₁及び幅ΔＤ₂の平均値であるΔＤ₁₂が、条件
（Ａ）を必要条件として満たすときには、基板（Ｗ）上
の全ての点は少なくとも１パルスは照度分布の傾斜部
（エッジ部）で露光されることになり、走査方向での積
算露光量のばらつき（照度均一性の劣化分）を１パルス
分の露光エネルギー未満に収めることができる。

【００１６】その照度分布の両側の傾斜部の走査方向の
幅の１／２であるΔＤ₁及びΔＤ₂の平均値ΔＤ₁₂につ
いては、条件（Ａ）が課されたが、両側の幅ΔＤ₁とΔ
Ｄ₂との比率（対称性）についても所定の条件が必要に
なる。即ち、平均値ΔＤ₁₂を定めただけでは、例えば一
方の傾斜部の幅ΔＤ₁が非常に小さく、他方の傾斜部の
幅ΔＤ₂ が大きい場合には、走査方向に積算露光量のば
らつきが周期的に生じる虞がある。そこで、それら幅Δ
Ｄ₁及びΔＤ₂の対称性について条件（Ｂ）を課すこと
により、走査方向の積算露光量のばらつき（照度分布の
むら）が〔Ｕ_Sc _an〕_max以下になる。

【００１７】また、所定の照明領域（２４）を照明する
ための視野絞り（７）を、基板（Ｗ）の露光面と光学的
に共役な位置から所定量デフォーカスして配置すること
により、所定の照明領域（２４）の基板（Ｗ）上での走
査方向の照度分布を台形状にした場合には、簡単な構成
でその台形状の照度分布の傾斜部の幅の１／２の平均値
ΔＤ₁₂の値を所望の値に設定できる。更に、台形状の照
度分布の両側の傾斜部の幅の１／２であるΔＤ₁及びΔ
Ｄ₂の値はほぼ等しくなり、対称性が良好である。

【００１８】

【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の露光量制御系に本発明を適
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。

【００１９】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もできる。

【００２０】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、スリット状の露光領域２
４Ｗ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１
２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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】

【数１】

【００３０】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。

【００３１】

【数２】

【００３２】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。

【００３３】なお、パルス光量のばらつき（Δｐ／
〈ｐ〉）、及び発光タイミングの偏差Δδが共に小さい
場合には、予め求めておいたパルス光量のばらつき（Δ
ｐ／〈ｐ〉）、及び発光タイミングの偏差Δδから定ま
る最小の露光パルス数Ｎ_minをメモリ２３に格納してお
くことにより、ステップ１０４の動作を省略し、ステッ
プ１０６ではその最小の露光パルス数Ｎ_minをメモリ２
３から読み出してもよい。

【００３４】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。

【００３５】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）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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】本実施例ではパルス光源１の発光トリガー
は、特願平５−５３４４９号で開示されているように等
時間間隔で発光するものとする。そこで、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１１１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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】

【数３】

【００４２】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、本例での発光位置ばらつき（ウエハＷの
位置に対するパルス光源１の発光のタイミングのばらつ
き）には、ステップ１０４で求めた発光タイミングのば
らつき〈δ〉に、ステップ１０５で（数２）から求めた
走査速度ｖを乗じた値と、速度むらとが影響することに
なる。

【００４３】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、近似的に台形を成して
いるものとする。走査方向の断面に沿う照度分布を台形
状にする方法については後述する。

【００４４】図４は、各パルス光毎に走査方向の断面に
沿う照度分布を台形で近似した場合の、照度のＸ方向へ
の分布曲線２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを示す。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１００〜数１００μｍ程度であるので、図
４に示す走査方向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，２５Ｃのピーク
値はそれぞれｐ₁,ｐ₂,ｐ₃ であり、分布曲線２５Ａ，２
５Ｂ，２５Ｃ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
の半値幅Ｄを露光領域２４Ｗの走査方向の幅と考えるこ
とができる。

【００４５】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、また発光位置のば
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△Ｄ₁ 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Ｎ ₂ とお
けば、次式が成立する。

【００４６】

【数４】

【００４７】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（数１）で表されるＮであるため、幅
△Ｄ₁ 、幅△Ｄ₂ 、幅２ΔＤ₁、及び幅２ΔＤ₂の領域
にはそれぞれの幅に比例するだけの数のパルス数が露光
されるわけである。但し、ウエハ上の各パルス数積算領
域において、台形状の照度分布の両側のスロープ部の中
央（半値幅Ｄを決める位置）の露光光によって露光され
る点の近傍について着目したため、幅２ΔＤ₁ 及び幅２
ΔＤ₂の領域でのパルス数はそれぞれ（２Ｎ₁＋１）及
び（２Ｎ₂＋１）とした。

【００４８】次に、スリット照明領域の半値幅Ｄは、本
出願人による発明である特願平５−１４４８３号に開示
されているように、予め走査方向に垂直な非走査方向
（Ｙ方向）の複数箇所にて半値幅を測定しておき、その
平均値を〈Ｄ〉とおく。このとき、パルス光源１のパル
ス発光の１周期の間にウエハＷが走査方向に移動する距
離であるパルス発光間隔Ｘ_Sは、次のようになる。

【００４９】

【数５】

【００５０】このとき、非走査方向の或る位置における
台形状の照度分布を有する露光領域２４Ｗの真の半値幅
Ｄと、この半値幅の非走査方向への平均計測値〈Ｄ〉と
のずれΔＸは、次のようになる。

【００５１】

【数６】

【００５２】通常このずれΔＸは、図１での視野絞り７
の形状精度、照明系の収差、及び半値幅の平均値〈Ｄ〉
の測定精度より発生する。ここで、パルス光源１がｉ番
目に発光するときのパルス光のウエハＷ上での露光エネ
ルギーをｐ_iとして、ｉ番目の発光が行われるときのウ
エハＷの走査方向（Ｘ方向）の実際の位置の目標とする
位置からのオフセット（発光位置オフセット）をα_iと
する。そして、その発光位置オフセットα_iの平均値及
びばらつきをそれぞれ〈α〉及びΔαとすると、スリッ
ト状の露光領域２４Ｗに対してウエハＷを走査した後の
Ｘ方向への照度分布Ｉ（Ｘ)(ｍＪ／ｃｍ²)は、幅２ΔＤ
₁ のスロープ部の中点をＸ＝０とおくと、次のようにな
る。

【００５３】

【数７】

【００５４】又は、台形状の照度分布のスロープ部で
は、１パルスも露光されないウエハＷ上の点に対して
は、照度分布Ｉ（Ｘ）は次のようになる。

【００５５】

【数８】

【００５６】このとき、走査方向の露光量及び照度均一
性の精度Ｕ（Ｘ）は、パルスエネルギーｐ_i及び発光位
置オフセットα_iのばらつきも考慮すると、（数７）、
（数８）より少々厄介な計算の後に次式のようになる。
但し、位置Ｘが異なることと、発光位置オフセットαの
平均値〈α〉が異なることとは等価なので、〈α〉＝
０、としている。

【００５７】

【数９】

【００５８】又は、台形状の照度分布のスロープ部で
は、１パルスも露光されないウエハＷ上の点に対して
は、精度Ｕ（Ｘ）は次のようになる。

【００５９】

【数１０】

【００６０】更に、照度分布の左右のスロープ部がほぼ
対称として、次のように近似する。

【００６１】

【数１１】

【００６２】この近似により、（数９）は次のように簡
略化される。

【００６３】

【数１２】

【００６４】（数１２）の右辺の第２項は、ウエハＷ上
の各パルス数積算領域での露光量制御再現精度Ａ_repを
示している。この露光量制御再現精度Ａ_repは次の条件
を満たす必要がある。

【００６５】

【数１３】

【００６６】（数１３）の不等式の右辺は（数１０）か
ら得られる露光量制御再現精度と同じとなる。また、
（数１３）より露光パルス数Ｎは次のようになる。

【００６７】

【数１４】

【００６８】そこで、所望の露光量制御再現精度〔Ａ
_rep 〕_maxを１％（標準偏差の３倍である３σで）とお
き、パルスエネルギーのばらつき（Δｐ／〈ｐ〉）を５
％（３σで）とすれば、（数１４）よりパルス数Ｎにつ
いて、Ｎ≧２５（パルス）の関係が得られる。従って、
各パルス数積算領域での最小露光パルス数Ｎ_minを２５
パルスに設定すればよい。但し、実際には、パルス光源
１の持つコヒーレンシィが高いときには、本出願人によ
る特開平１−２５７３２７号公報に開示されているよう
に、干渉縞やスペックルパターンのコントラスト低減に
必要なパルス数をも加味して最小露光パルス数Ｎ_minが
決定される。

【００６９】次に、（数１２）の右辺第３項内の (1／
Ｎ）(1/2){(2Ｎ₁+1)／ΔＤ₁-(2Ｎ₂+1)／ΔＤ₂}Ｘの項
は、台形状照度分布の両側のスロープ部の非対称性によ
って発生する各パルス数積算領域内での走査方向への照
度均一性の劣化分である。また、右辺第３項内の (1／
Ｎ){(2Ｎ₁₂+1)/(2ΔＤ₁₂)}ΔＸの項は、（数６）にて
示した半値幅のずれΔＸによって生じる露光量バイアス
（非走査方向にずれΔＸが一定の場合）、又は非走査方
向への照度均一性の劣化分（非走査方向にずれΔＸが一
定でない場合）である。

【００７０】また、（数１２）の右辺第４項は、右辺第
３項の再現精度であり、パルスエネルギーのばらつき
（Δｐ／〈ｐ〉）のみならず、発光位置オフセットのば
らつきΔαも走査方向への照度均一性の劣化の再現精度
に寄与する。そこで、走査方向への照度均一性の劣化分
をＵ_Scan、露光量バイアス又は非走査方向への照度均一
性の劣化分をＵ_Bias、（Ｕ_Scan＋Ｕ_Bias)の再現精度を
Ａ_Scanとすると、次の関係が成立する。

【００７１】

【数１５】

【００７２】

【数１６】

【００７３】

【数１７】

【００７４】ここで（数１５）及び（数１６）に示した
走査方向への照度均一性の劣化分Ｕ_Scan、及び露光量バ
イアス又は非走査方向への照度均一性の劣化分Ｕ
_Biasは、照度均一性及び露光量バイアスに寄与するが、
その様子を図６に示す。図６は、図１のウエハＷ上の或
るショット領域２６の状態を示し、このショット領域２
６のＸ方向の右側にスリット状の露光領域２４Ｗが形成
されている。説明の便宜上、その露光領域２４Ｗの形状
は非走査方向（Ｙ方向）の中央部で走査方向の幅が狭く
なっているものとしている。即ち、露光領域２４Ｗの走
査方向の幅（半値幅）の平均値を〈Ｄ〉とすると、Ｙ方
向の両端部での走査方向の幅は（〈Ｄ〉＋ΔＸ）とな
り、Ｙ方向の中央部での走査方向の幅は（〈Ｄ〉−Δ
Ｘ）となっている。

【００７５】露光領域２４Ｗに対してＸ方向に幅Ｌ１の
ショット領域２６を走査することにより、ショット領域
２６内にレチクルＲのパターンが逐次投影露光される。
また、パルス光源の１つの発光周期の間にウエハがＸ方
向に移動する間隔をＸ_Sとすると、ショット領域２６を
Ｘ方向に幅Ｘ_Sで区分した領域２７₁,２７₂,２７₃,…が
それぞれパルス数積算領域である。この場合、（数１
５）で示される走査方向への照度均一性の劣化分Ｕ_Scan
は、図６の各パルス数積算領域２７₁,２７₂,…毎に周期
的に走査方向に発生する照度むらである。また、（数１
６）で表される露光量バイアス又は非走査方向への照度
均一性の劣化分Ｕ_Biasは、露光領域２４Ｗ内（照野内）
での走査方向の照度積算値が、露光領域２４Ｗの走査方
向の半値幅に比例する場合には、ウエハ上のショット領
域２６内の非走査方向への照度むらとなって現れる。

【００７６】具体的に、図６において、露光領域２４Ｗ
の内で走査方向の幅が（〈Ｄ〉＋ΔＸ）〜〈Ｄ〉のよう
に平均値〈Ｄ〉よりも広い領域を通過するショット領域
２６内の部分領域２６ａ及び２６ｃでは露光オーバーと
なり、露光領域２４Ｗの内で走査方向の幅が〈Ｄ〉〜
（〈Ｄ〉−ΔＸ）のように平均値〈Ｄ〉よりも狭い領域
を通過するショット領域２６内の部分領域２６ｂでは露
光アンダーとなる。また、走査方向の幅が〈Ｄ〉となる
露光領域２４Ｗを通過する直線上の部分領域、即ちショ
ット領域２６上でＹ座標がＹ₁及びＹ₂の直線上では積
算露光量が適正露光量となる。

【００７７】なお、図６の露光領域２４Ｗの走査方向の
照度分布は、実際には図４に示すように台形状となって
いる。そのように照度分布を台形状とする方法の一例
は、後に詳細に説明するように図１において視野絞り７
をレチクルＲのパターン形成面及びウエハＷの露光面と
共役な面からデフォーカスさせることである。このよう
に視野絞り７のデフォーカスにより、露光領域２４Ｗの
走査方向の照度分布を台形状にする場合には、その台形
状の照度分布の傾斜部は、視野絞り７のエッジ部の投影
像のぼけであるため、以下ではその照度分布の傾斜部
を、露光領域２４Ｗのエッジ部のぼけと呼び、その傾斜
部の走査方向の幅をぼけ幅という。

【００７８】そこで、先ず（数１６）より、スリット状
の露光領域２４Ｗでの走査方向のエッジ部のぼけ幅の許
容値を求める。（数４）及び（数１１）を考慮すると、
（数１６）次のようになる。但し、露光量バイアス又は
非走査方向への照度均一性の劣化分Ｕ_Biasの許容値を
〔Ｕ_Bias〕_max とおいた。

【００７９】

【数１８】

【００８０】又は、（数１６）は次のようになる。

【００８１】

【数１９】

【００８２】（数１８）からずれΔＸの条件式である次
の（数２０）が得られ、（数１９）から露光領域２４Ｗ
の両側のぼけ幅の１／２の平均値ΔＤ₁₂の条件式である
次の（数２１）が得られる。

【００８３】

【数２０】

【００８４】

【数２１】

【００８５】（数２１）が常に成立するためには、次の
関係が必要である。

【００８６】

【数２２】

【００８７】今、スリット状の露光領域２４Ｗの走査方
向の半値幅Ｄを５ｍｍ、露光量バイアス又は非走査方向
への照度均一性の劣化分Ｕ_Biasの許容値〔Ｕ_Bias〕_max
を０．５％とすると、（数２０）よりΔＸ≦２５μｍ
となる。また、最小露光パルス数Ｎ_minについて、Ｎ
_min≧２５とおけば、（数２２）より平均値ΔＤ₁₂につ
いて、ΔＤ₁₂≧１００（μｍ）が得られる。

【００８８】更に、（数９）より、｜Ｘ｜≦ΔＤ₁,ΔＤ
₂なので、（数１５）は次のようになる。

【００８９】

【数２３】

【００９０】この式の右辺は、Ｎ＝Ｎ_min 、且つＮ₁=
０,Ｎ₂=０のとき最大となる。そこで、（数２３）でＮ
＝Ｎ_min 、且つＮ₁=０,Ｎ₂=０とおくと、次の関係が得
られる。

【００９１】

【数２４】

【００９２】（数２４）より、スリット状の露光領域２
４Ｗでの走査方向の両側のエッジ部のぼけ幅の１／２で
あるΔＤ₁及びΔＤ₂（図４参照）の対称性が求まるこ
とになる。ここで、走査方向への照度均一性の劣化分Ｕ
_Scanの許容値を〔Ｕ_scan〕_ma _x とおけば、（数２４）は
次のようになる。

【００９３】

【数２５】

【００９４】これが、露光領域２４Ｗの走査方向の両側
のエッジ部のぼけの対称性の条件である。例えば、Ｕ
_Scanの許容値〔Ｕ_scan〕_max を０．２％として、最小露
光パルス数Ｎ_min を２５、幅の平均値ΔＤ₁₂を１００μ
ｍとすれば、（数２５）は次のようになる。

【００９５】

【数２６】

【００９６】最後に、（数１７）に（数４）、（数１
５）、（数１６）を代入して、次式が得られる。

【００９７】

【数２７】

【００９８】Ｘ＝−ΔＤ₁₂，Ｎ₁₂＝０のとき、（数２
７）の右辺は最大となるから、（数２７）は次のように
なる。

【００９９】

【数２８】

【０１００】そのＡ_Scanの許容値を〔Ａ_Scan〕_max とお
けば、（数２８）は次のように変形できる。

【０１０１】

【数２９】

【０１０２】ここで、最小露光パルス数Ｎ_min を２５、
露光領域２４Ｗの半値幅Ｄを５ｍｍ、パルスエネルギー
のばらつき（Δｐ／〈ｐ〉）を５％とし、〔Ｕ_Scan〕
_max を０．２％、〔Ｕ_Bias〕_max を０．５％、
〔Ａ_Scan〕_max を０．５％とおけば、（数２９）は次の
ようになる。

【０１０３】Δα≦１６．４（μｍ）これにより、発光位置のオフセットのばらつき（発光位
置のむら）Δαの規格（許容値）が得られる。以上の
（数１４）、（数２０）、（数２１）、（数２５）、
（数２９）を使用して、〔Ａ_rep 〕_max 、〔Ｕ_Bias〕
_max 、〔Ｕ_Scan〕_max 、〔Ａ_Scan〕_max 、Ｄ、及び（Δ
ｐ／〈ｐ〉）を与えれば、最小露光パルス数Ｎ_min 、露
光領域２４Ｗの台形状の照度分布の走査方向の半値幅の
ずれ｜ΔＸ｜、その照度分布の両側のぼけ部の幅の１／
２の平均値ΔＤ₁₂、その両側のぼけ部の対称性|(1/ΔＤ
₁)-(1/ΔＤ₂)｜、及び発光位置のオフセットのばらつき
Δαの許容値が求まる。

【０１０４】次に、露光領域２４Ｗの走査方向の照度分
布の両側の傾斜部を形成する方法について説明する。先
ず、第１の方法は、図４に示した様な台形状の透過率分
布を持つように、露光光と同じ波長の光に対して透明な
基板（石英等）の上に、クロム等の不透明物質の膜厚を
変化させて被着したマスク（光学フィルタ）を使用する
方法が挙げられる。このマスクを図１の視野絞り７に照
明視野絞りとして密着して載置すればよい。

【０１０５】また、第２の方法としては断面に沿って矩
形状の透過率分布を持つ照明視野絞りを、レチクルＲの
パターン形成面又はウエハＷの露光面と共役な位置から
デフォーカスさせて載置する方法が挙げられる。このと
き、視野絞り７上の１点から発する光が、ウエハＷの露
光面上で半径Δｒの円形にぼけるとすると、スリット状
の露光領域２４Ｗの走査方向（Ｘ方向）の断面に沿う照
度分布のエッジ部の形状は、その照度分布をＸ／Δｒの
関数Ｉ（Ｘ／Δｒ）で表すものとすると、次のようにな
る。

【０１０６】

【数３０】

【０１０７】但し、（数３０）では露光エネルギーｐは
１で規格化してある。この（数３０）を、Ｘ／Δｒにつ
いて原点０の回りにテイラー展開すると、次のようにな
る。

【０１０８】

【数３１】

【０１０９】（数３１）と（数７）とを比較すると、
（π／２）Δｒ₁₂と２ΔＤ₁₂とが対応関係にある。従っ
て、（数２１）から求められる照度分布のぼけ部の幅の
１／２の平均値ΔＤ₁₂の条件に対し、次の条件が成立す
るようにその点像のぼけの半径Δｒを定めればよい。

【０１１０】

【数３２】

【０１１１】上述のように、本実施例によれば、パルス
光源１の持つパルスエネルギーのばらつきのみならず、
発光タイミングのばらつきをも考慮に入れて露光量制御
を行うので、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、パルス光源１の発光トリガーを一
定周期でそのパルス光源１に供給し、露光時のマスクＲ
及びウエハＷのそれぞれの走査速度も一定としているの
で、レーザ干渉計等の測長装置からの測長結果の読み出
しタイミングのばらつきの影響が軽減され、露光量及び
照度均一性の制御精度が更に向上する。

【０１１２】なお、上述実施例は本発明を投影光学系を
載置した投影露光装uに適用したものであるが、それ以
外に例えば、反射式の投影露光装置、プロキシミティ方
式の露光装置、又はコンタクト方式の露光装置にも本発
明を適用することができる。このように本発明は上述実
施例に限定されず、本発明の要旨を免脱しない範囲で種
々の構成を取り得る。また、上述の実施例によれば、パ
ルス光源を露光光源とする走査型露光装置において、所
望の露光量及び照度均一性精度を得るための条件式に従
って、所定の（スリット状の）照明領域の照度分布の基
板上での走査方向の両側の傾斜部の幅の平均値の条件を
定めているため、非走査方向での露光量又は照度分布の
均一性を良好に保つための必要条件が満たされる。ま
た、上述の実施例によれば、その照度分布の走査方向の
両側の傾斜部の幅の対称性の条件を定めた場合には、走
査方向での露光量又は照度分布の均一性が良好になる。
さらに、その所定の照明領域を照明するための視野絞り
を、基板の露光面と光学的に共役な位置から所定量デフ
ォーカスして配置することにより、その所定の照明領域
のその基板上での走査方向の照度分布を台形状にした場
合には、簡単な構成で照度分布を台形状にできると共
に、その台形状の照度分布の両側の傾斜部の幅を容易に
所望の値に設定できる利点がある。

【０１１３】

【発明の効果】本発明によれば、感光基板上で所望の露
光量及び照度均一性を得ることができる。

【０１１４】特に、その照度分布の走査方向の両側の傾
斜部の幅の対称性の条件を定めることによって、その走
査方向での露光量又は照度分布の均一性が良好になる。

【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。

【図６】ウエハ上の或るショット領域とスリット状の露
光領域とを示す拡大平面図である。

【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】パルス光源からのパルス光を所定の照明
領域に照明し、転写用のパターンが形成されたマスク及
び感光性の基板を同期して前記所定の照明領域に対して
相対的に走査しつつ、前記マスクのパターンを前記基板
上に逐次露光する際に、前記基板への前記パルス光の積
算露光量を所定の精度内に制御するための露光量制御装
置において、前記所定の照明領域の走査方向の照度分布を台形状に
し、該台形状の照度分布の両側の傾斜部の前記基板上で
の走査方向の幅の１／２の長さの平均値をΔＤ₁₂、前記
所定の照明領域の照度分布の前記基板上での走査方向の
半値幅をＤ、前記基板上の各点で積算露光量を所定の精
度内に制御するために必要な最小の露光パルス数をＮ
_minとするとき、 ΔＤ₁₂≧Ｄ／（２Ｎ_min）の関係を満たすことを特徴とする露光量制御装置。
【請求項２】前記所定の照明領域の照度分布の両側の
傾斜部の前記基板上での走査方向の幅の１／２の長さを
それぞれΔＤ₁及びΔＤ₂、前記基板上の走査方向への
照度むらの許容値を〔Ｕ_Scan〕_maxとするとき、｜（１／ΔＤ₁)−（１／ΔＤ₂)｜≦２Ｎ_min・
〔Ｕ_Scan〕_max／ΔＤ₁₂ の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の露光
量制御装置。
【請求項３】前記所定の照明領域を照明するための視
野絞りを、前記基板の露光面と光学的に共役な位置から
所定量デフォーカスして配置することにより、前記所定
の照明領域の前記基板上での走査方向の照度分布を台形
状にすることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光
量制御装置。
【請求項４】パルス光源からのパルス光を所定の照明
領域に照明し、前記所定の照明領域に対して基板を走査
方向へ移動しつつ、前記基板を走査露光する走査露光方
法において、前記照明領域の前記走査方向の照度分布は、その両端に
照度が徐々に変化する傾斜部を有し、かつその傾斜部の
間に照度がほぼ同一の平坦部を有し；前記基板上の所定領域を露光するために前記照明領域に
対して前記基板を走査方向へ移動し；前記所定領域の走査露光中に、該所定領域内の全ての点
が前記照度分布の傾斜部で少なくとも一回露光されるこ
とを特徴とする走査露光方法。
【請求項５】前記所定領域内の全ての点が前記照度分
布の傾斜部で少なくとも一回露光されるように、前記走
査方向における前記傾斜部の幅が規定されることを特徴
とする請求項４に記載の走査露光方法。
【請求項６】前記照度分布は、前記照明領域の前記走
査方向のエッジを規定するための光学部材を前記基板の
露光面と光学的に共役な位置からデフォーカスして配置
することによって形成される特徴とする請求項４又は５
に記載の走査露光方法。
【請求項７】前記走査方向に関する前記傾斜部の幅の
条件を、前記走査方向に関する前記照明領域の半値幅に
基づいて規定することを特徴とする請求項４、５、又は
６に記載の走査露光方法。
【請求項８】前記走査方向に関する前記傾斜部の幅の
条件を、前記基板に対する積算露光量の精度を所定の範
囲内に制御するために必要な最小の露光パルス数に基づ
いて規定することを特徴とする請求項４〜７のいずれか
一項に記載の走査露光方法。
【請求項９】前記傾斜部の幅の条件は、前記両端の傾
斜部の幅の対称性であることを特徴とする請求項８に記
載の走査露光方法。
【請求項１０】前記所定領域内の各点は、前記照度分
布の前記平坦部でも露光されることを特徴とする請求項
４〜９のいずれか一項に記載の走査露光方法。
【請求項１１】パルス光源からのパルス光を所定の照
明領域に照明し、前記所定の照明領域に対して露光対象
の基板を走査方向へ移動しつつ、前記基板を走査露光す
る走査型露光装置において、前記照明領域の前記走査方向の照度分布をほぼ台形状に
規定し、該台形状の照度分布の両側の傾斜部の前記走査方向の幅
の１／２の長さの平均値をΔＤ₁₂、前記照度分布の前記
走査方向の半値幅Ｄと前記照明領域の前記走査方向の幅
＜Ｄ＞の測定値とのずれに関する値を｜ΔＸ｜、前記走
査方向と交差する非走査方向に関する照度均一性の劣化
の許容値を〔Ｕ_Bias〕_max、前記基板に対する積算露光
量の精度を所定の範囲内に制御するために必要な最小の
露光パルス数をＮ_minとして、 ΔＤ₁₂≧｜ΔＸ｜／（２Ｎ_min〔Ｕ_Bias〕_max）の条件を満たすことを特徴とする走査型露光装置。
【請求項１２】前記照度分布の両側の傾斜部の幅の対
称性の条件を、前記最小の露光パルス数Ｎ_minに基づい
て規定することを特徴とする請求項１１に記載の走査型
露光装置。
【請求項１３】前記照度分布の両側の傾斜部の幅の対
称性を、前記走査方向の照度均一性の劣化の許容値に基
づいて規定することを特徴とする請求項１１又は１２に
記載の走査型露光装置。
【請求項１４】前記最小の露光パルス数Ｎ_minは、前
記パルス光源から射出されるパルス光の光量のばらつき
に基づいて決定されることを特徴とする請求項１１、１
２、又は１３に記載の走査型露光装置。
【請求項１５】前記最小の露光パルス数Ｎ_minは、前
記基板の位置に対する前記パルス光源の発光タイミング
のばらつきに基づいて決定されることを特徴とする請求
項１１〜１４のいずれか一項に記載の走査型露光装置。