JP3459742B2 - 露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は露光装置及びそれを
用いたデバイスの製造方法に関し、特にマスク及びウエ
ハを同期して走査しながら投影露光を行う走査型露光装
置に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣパターンの微細化，大規模化が進む
昨今、リソグラフィー工程に用いられる露光装置は、従
来の露光装置とは大きく異なったシステムが用いられて
きている。

【０００３】例えば、従来の水銀ランプが発するｉ線よ
りも波長の短い光を発するエキシマレーザを光源に用い
ることで、微細化の要求に応えている。また、マスクと
ウエハを同期して走査しながら露光を行うステップ＆ス
キャン型の走査型露光装置を用いることで、大規模化の
要求に応えている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、エキシマレ
ーザは、発光毎に発光強度の変動を伴うパルス光源であ
る。したがって、走査型露光装置の光源にエキシマレー
ザを用いた場合、何らかの方法で露光量を制御し、ウエ
ハを所望の露光量で、均一に露光する必要がある。

【０００５】従来より様々な露光量制御の方法が知られ
ているが、特に走査型露光装置では、露光量制御に関す
る制御パラメータが多いため、露光前にオペレータに対
して、種々の情報を提供することは非常に重要なことで
ある。また、実際にウエハを露光している最中にも、今
どのような処理が行われているか、あるいは何か問題が
生じていないか等の情報をオペレータに対して知らしめ
ることも非常に重要である。

【０００６】本発明は、オペレータ等に対して適宜必要
な情報、例えば露光情報を表示手段に表示してオペレー
タに知らせて、良好なる状態で投影露光することのでき
る露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法の提供
を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の走査型
露光装置は、光源手段からのパルス光を照明手段により
スリット状光束に整形して第１物体面上のパターンを照
明し、該第１物体面上のパターンを投影光学系により可
動ステージに載置した第２物体面上に走査手段により該
第１物体と該可動ステージを該スリット状光束の短手方
向に該投影光学系の撮影倍率に対応させた速度比で同期
させて走査させながら投影露光する走査型露光装置にお
いて、ビーム形計測手段により該第１物体面又は第２物
体面を照射するパルス光のビーム強度プロファイル形状
を計測し、該ビーム形計測手段からの信号に基づいて、
主制御手段により露光条件を制御していることを特徴と
している。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て前記ビーム形状計測手段での計測情報を表示する表示
手段を有することを特徴としている。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において前記露光条件は前記走査手段による走査速度、
前記光源手段からの発振周波数とパルス光強度そして前
記照明手段によるスリット状光束の開口形状のうちの少
なくとも１つであることを特徴としている。

【００１０】請求項４の発明の走査型露光方法は光源手
段からのパルス光を照明手段によりスリット状光束に整
形して第１物体面上のパターンを照明し、該第１物体面
上のパターンを投影光学系により可動ステージに載置し
た第２物体面上に走査手段により該第１物体と該可動ス
テージを該スリット状光束の短手方向に該投影光学系の
撮影倍率に対応させた速度比で同期させて走査させなが
ら投影露光する走査型露光方法において、投影露光を行
う前に予めビーム形計測手段により該第１物体面又は第
２物体面を照射するパルス光のビーム強度プロファイル
形状を計測し、該第２物体面上における露光ムラを求
め、該露光ムラ又は／及び該露光ムラを補正する補正デ
ータを記憶手段に記憶し、該記憶手段に記憶したデータ
を利用して露光条件を制御していることを特徴としてい
る。

【００１１】請求項５の発明は、請求項４の発明におい
て前記ビーム形状計測手段による前記ビーム強度プロフ
ァイル形状の計測情報を表示手段に表示することと特徴
としている。

【００１２】請求項６の発明は、請求項４又は５の発明
において前記露光条件は前記走査手段による走査速度、
前記光源手段からの発振周波数とパルス光強度そして前
記照明手段によるスリット状光束の開口形状のうちの少
なくとも１つであることを特徴としている。

【００１３】請求項７の発明のデバイスの製造方法は請
求項１、２又は３の走査型露光装置を用いてデバイスを
製造していることを特徴としている。

【００１４】請求項８の発明のデバイスの製造方法は請
求項４、５又は６の走査型露光方法を用いてデバイスを
製造していることを特徴としている。

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【００３４】

【発明の実施の形態】図１は本発明を走査型露光装置に
適用したときの実施形態１の構成概略図である。本実施
形態はパルスの光源から射出された光束を照明光学系を
介してレチクル（マスク）に照射し、レチクル上に形成
されている回路パターンを投影レンズ（投影光学系）に
よって感光体を塗布したウエハ上に走査しながら縮小投
影して焼き付けるステップ＆スキャン型の露光装置を示
しており、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体デバイス，ＣＣＤ等
の撮像デバイス，磁気ヘッド等のデバイスを製造する際
に好適なものである。

【００３５】図中、１は光源であり、エキシマレーザ等
のパルスレーザで構成されており、パルス光を供給して
いる。２はビーム整形光学系であり、光源１からの光束
を所定の形状に整形してオプティカルインテグレータ３
の光入射面３ａへ入射させている。オプティカルインテ
グレータ３は複数の微小なレンズより成る蠅の眼レンズ
等で構成されており、その光射出面３ｂの近傍に複数の
２次光源を形成する。４はコンデンサーレンズであり、
オプティカルインテグレータ３の光射出面３ｂ近傍の２
次光源からの光束で可動スリット（マスキングブレー
ド）６をケーラー照明している。

【００３６】可動スリット６を照明した光束は結像レン
ズ７，ミラー８を介してレチクル（マスク）９を照明す
る。可動スリット６は、レチクル９との光学的に共役な
位置と若干ずらして配置されており、可動スリット６の
開口の形状によりレチクル９の照明領域の形と寸法が規
定される。可動スリット６には、例えばボイスコイルモ
ータ（不図示）が設けられており、可動スリット６を光
軸方向に移動制御することにより、照明領域のデフォー
カス量が変えられる。１２は照度モニタＡであり、ハー
フミラー５によって分割された露光光の一部の光量を検
出し、露光量演算器１０２へ信号を出力する。

【００３７】ビーム整形光学系２，オプティカルインテ
グレータ３，コンデンサーレンズ４，可動スリット６，
結像レンズ７，ミラー８等により露光光をレチクル９に
供給する照明光学系を構成している。又、照明光学系の
中には不図示の減光手段があり、光源１からの光束の光
量を多段階に調整できる構成となっている。

【００３８】レチクル９はレチクルステージ１３に保持
されており、レチクル面上には回路パターンが形成され
ている。１０は投影レンズ（投影光学系）であり、レチ
クル９の回路パターンをウエハ１１上に縮小投影する。
ウエハ１１の表面には感光体であるレジストを塗布して
おり、３次元に変位するウエハステージ１４に載置して
いる。

【００３９】ウエハステージ１４上には照度モニタＢ１
５を設置しており、これにより投影レンズ１０を介して
後述するように露光光のビーム強度プロファイルを計測
している。

【００４０】１０１はステージ駆動制御系であり、レチ
クルステージ１３とウエハステージ１４を投影レンズ１
０による結像倍率と同じ比率の速度で、かつ互いに逆方
向に正確に定速移動するように制御している。露光量演
算器１０２は照度モニタＡ１２や照度モニタＢ１５から
入力した露光光の強度に応じた電気信号を論理値に変換
して主制御系１０４に出力する。こうして、照度モニタ
Ａ１２や照度モニタＢ１５が得られた情報は、主制御系
１０４内の記憶手段（メモリ）に記憶される。

【００４１】なお、照度モニタＡ１２は露光中でも強度
計測ができるので、主にスリット６から照射される露光
光の積算値を見積もるために用いられる。照度モニタＢ
１５は露光工程の最初、実際に回路パターンをウエハ１
１に焼き付ける前に投影レンズ１０を透過してウエハ１
１を照射する露光光のビーム強度プロファイルを計測す
る為に用いている。

【００４２】照度モニタＡ１２と照度モニタＢ１５それ
ぞれが受ける光強度の絶対値が異なるため、事前に照度
モニタＢ１５の計測値に対する照度モニタＡ１２の計測
値の相関を求めておく。そうすれば実際の露光に際して
照度モニタＡ１２の計測値から予め求めた相関を利用し
てウエハ上の露光量が求められる。本実施形態において
照度モニタＢ１５はウエハへの露光中には露光光強度の
測定は行っていない。

【００４３】このように本実施形態では実際の露光中、
ウエハ１１面上での露光状況（回路パターンの転写の状
況）を把握するために照度モニタＡ１２を露光量に関す
る監視手段として用いている。

【００４４】１０３はレーザ制御系であり、所望の露光
量に応じてトリガー信号１６、充電電圧信号１７を光源
１に対して出力して発光強度及び発光間隔を制御する。
なお、レーザ制御系１０３がトリガー信号１６、充電電
圧信号１７を生成する際には露光量演算器１０２からの
照度モニタ信号１０８やステージ駆動制御系１０１から
のステージの現在位置信号１０７、主制御系１０４から
の履歴情報等をパラメータとして用いている。

【００４５】又、所望の露光量及び露光量ムラの許容値
はマンマシンインターフェース若しくはメディアインタ
ーフェースである入力部１０５より主制御系１０４へ入
力する。又、照度モニタＡ１２、照度モニタＢ１５から
得られた結果や積算露光量の見積り値等のオペレータへ
の情報は、後に詳述するように、表示部１０６に表示す
ることができる。

【００４６】主制御系１０４は入力部１０５から与えた
データと露光装置固有のパラメータ及び照度モニタＡ１
２，Ｂ１５等の計測手段が計測したデータから走査露光
に必要なパラメータ群を算出しレーザ制御系１０３やス
テージ駆動制御系１０１に伝達している。

【００４７】次に本実施形態においてパルス光のビーム
強度プロファイルを計測し、露光ムラを補正する方法に
ついて説明する。

【００４８】エキシマレーザ等のパルス光源を用いた半
導体デバイス製造用の走査型露光装置において、露光面
（ウエハ面）上で均一な露光量を得るために、パルス光
（露光光）の発光強度及び発振周波数、ステージの走査
速度、露光光の一発毎のビーム強度プロファイル（照度
分布）等を適切に設定する必要がある。

【００４９】図２は露光光のビーム強度プロファイルを
測定している様子を示した概念図である。同図におい
て、まずＣＰＵ２０１はドライバ回路２０３に指令を与
え、ウエハステージを駆動して照度モニタＢ１５を露光
光による照明領域の短手方向２１０に加速し、露光光２
０８が照射される領域に達するまでに目標速度に達する
ように加速を行う。

【００５０】一方、ＣＰＵ２０１は位置計測回路２０４
によりウエハステージの現在位置を、結果的には照度モ
ニタＢ１５の現在位置を計測しており、露光光の照射位
置まで照度モニタＢ１５が移動すると、その情報が入力
されてレーザ制御系１０３は光源１にトリガ信号を送
り、露光光２０８を発振させる。露光光が照射されてい
る間、照度モニタＢ１５は各移動位置での光強度を計測
しながらビームプロファイル２０ａの端まで移動する。
照度モニタＢ１５の出力は積分器２０５で積分され、可
変アンプ２０６により適切な値に調整され、Ａ／Ｄ変換
２０７を経て、メモリ２０２に格納される。このとき計
測を行った位置も同時にメモリ２０２にストックされ
る。

【００５１】なお、ＣＰＵ２０１，メモリ２０２は主制
御系１０４の一部を、ドライバ２０３，位置計測回路２
０４はステージ駆動制御系１０１の一部を、積分器２０
５，可変アンプ２０６，Ａ／Ｄ変換器２０７は、露光量
演算器の一部をそれぞれ構成している。

【００５２】以上に示した動作を行うことにより、露光
光２０８の照明領域のうちの各短手方向のビームプロフ
ァイルが計測できる。そして、この動作をスリット開口
の長手方向の２１１でも行うことにより露光光２０８の
照明領域全域のビームプロファイルが計測できる。

【００５３】このように計測された露光光のビーム強度
プロファイルは、図３に示すようにグラフィカルな状態
で、あるいは図４に示すようにニューメリカルな状態で
表示部１０６に表示することができる。オペレータは表
示部１０６に表示された情報から判断して、照度モニタ
Ｂ１５の走査速度、測定点数等を再検討することができ
る。

【００５４】尚、計測光の発光強度にばらつきの存在す
るときにはビームプロファイルを計測するセンサユニッ
ト５０３とは別に発光強度を計測するセンサを用意し、
そのセンサの出力により毎回のビームプロファイル計測
値を正規化するのがよい。又光源のビーム強度プロファ
イル形状が変動する可能性もあるので、その変化の影響
を少なくする為に数回の計測を行うのが望ましい。

【００５５】図５は本実施形態においてビーム強度プロ
ファイル計測を行う際のフローの説明図である。ビーム
強度プロファイルの形状計測結果としては、位置ベクト
ルと、ビーム強度分布ベクトルの平均値によって正規化
された値という形になる。

【００５６】まず、ステップ６０１で照度モニタＢ１５
の位置を確認する。照度モニタＢ１５の位置と、露光光
が照射される位置とから、ステップ６０２において照度
モニタＢ１５が載置されたウエハステージの加速度を計
算し、ステップ６０３でスキャンを開始する。

【００５７】ステップ６０４で照度モニタＢ１５の位置
が露光光の照明領域に達しているか判断され、達してい
る場合には、ステップ６０５で露光光の発光を開始し、
ステップ６０６で計測した光強度及び計測を行った位置
を測定し、メモリに記憶する。ステップ６０７ではセン
サの位置を監視し、露光光の照明領域外に出るとステッ
プ６０８においてレーザの発光を停止し、続くステップ
６０９により照度モニタＢ１５のスキャンを停止する。

【００５８】図５に示したように、露光光の照明領域の
短手方向にスキャンを行って、短手方向の複数点の強度
を計測した後、照明領域の長手方向に１ステップ移動
し、再び短手方向にスキャンを行って計測するという動
作を繰り返すことにより、照明領域全域のビームプロフ
ァイルを計測することができる。

【００５９】ところで図６に示すように露光光７０１の
ビーム強度プロファイルを計測するにあたり露光光のあ
る方向（この図の場合では照明領域の短手方向）よりも
長いＣＣＤ等のラインセンサ７０３を照度モニタＢ１５
に用いることにより、スキャンさせる必要なくビームプ
ロファイル７０２を計測できる。

【００６０】このようにラインセンサをビームプロファ
イルの計測に使用した場合にはラインセンサが伸びる方
向と直交する方向（図６の場合、照明領域の長手方向７
０４）に沿ってラインセンサをスキャンさせるだけで、
露光光のビームプロファイルを計測することができ、ビ
ームプロファイル計測時のプロセスがかなり簡潔なもの
となる。

【００６１】また、露光光による照明領域の短手方向を
カバーするラインセンサをビーム強度プロファイルの計
測に用いた場合は、図７に示すように、ラインセンサを
構成する各受光素子（Ｂ１〜Ｂｍ）が出力するビット総
和値（各受光素子の出力値Ｂ１〜Ｂｍの和）から照明領
域長手方向の各位置（Ｐ１〜ＰＮ）における露光光の照
度（Ｓ１〜ＳＮ）を求めることができる。さらに、照明
領域長手方向の各位置における計測値を、照度モニタＡ
１２の出力値で正規化することで、露光光の強度変動を
キャンセルすることができ、図８に示すような１パルス
の露光光の照明領域長手方向の照度分布を求めることが
できる。

【００６２】一般に走査型露光装置において、被露光面
が受ける露光量は、露光光の走査方向の照度によって決
まることが知られている。したがって、実際の露光の際
には走査方向と直交する方向（以下、単に非走査方向と
いう）の各位置における照度が一定になるように照明領
域の形状（幅）を調整する必要がある。

【００６３】図９に示したような照明領域であった場合
の、非走査方向のビット総和値（走査方向の照度に対応
する）及び照明領域の幅を表示部１０６に表示する例を
図１０に示す。図１０において下方に示した照明領域の
幅は、所定の閾値以上の出力が得られたラインセンサを
構成する各受光素子の実際の幅より求めている。

【００６４】図１０に示した表示を利用して調整を行う
手順のフローを図１１に示す。最初にオペレータは、計
測の際の非走査方向の計測点数、計測範囲などのパラメ
ータを入力する。その他の入力値としては、ラインセン
サにより計測する座標位置、計測ピッチ、計測回数等が
考えられる。入力が終了すると、ラインセンサは計測位
置に移動されて計測を行う。一箇所の計測が終わると、
ラインセンサを非走査方向にステップ移動して再び計測
を行う。計測終了領域まで一通り計測を終了すると、デ
ータを取得してビット総和値の演算、照明領域の推定演
算を行い、図９に示したように演算結果を表示する。

【００６５】オペレータはグラフィカルに表示された情
報をもとに、所望の形状に照明領域が調整できたか否か
を判断できる。所望の形状でない場合は、照度分布が均
一になるよう可動スリット６の幅を調整して、再び計
測、演算、表示のフロー繰り返し、照明領域の形状を調
整することになる。なお、所定の照度分布のばらつきの
許容範囲に演算結果が当てはまるよう、装置自身が自動
的に可動スリット６の幅を調整して、前述の計測、演
算、表示のフローを繰り返すような構成でもよい。

【００６６】ところで、照度分布を計測する方法と同様
の方法で、可動スリット６の組み立て精度計測を行う事
ができる。可動スリット６とラインセンサの位置関係が
図１２に示したような状態であった場合、表示部１０６
に図１３のように表示させることで、オペレータが可動
スリット６の位置調整を容易に行うことができる。この
表示を行う際も、照明領域幅の計測と同時に、ラインセ
ンサの計測値に閾値を設けて、その閾値を越えた位置を
可動ステージの位置と判断するとよい。

【００６７】図１４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、走査型
露光装置にパルス光源を用いて露光を行ったときの走査
方向の各露光位置における露光量分布を表した図であ
る。図中横軸は走査方向における露光位置を表してお
り、縦軸は露光量を示している。又５１は一発のパルス
光が露光面に与える露光量を示している。パルス光の強
度プロファイル、走査方向の幅、走査速度の条件が適切
に与えられると図１４（Ａ）に示した理想的露光状態５
２の様に露光面には均一の露光量を与えることができ
る。

【００６８】しかしながら、上記条件のうち、何れかの
条件がずれると図１４（Ｂ）のグラフ５３のように露光
面に均一な露光量を与えることができなくなる。これは
事前に予測できる露光ムラということから、以下ここで
は確定的露光ムラと呼ぶことにする。

【００６９】又露光の際にはパルス光源の発光強度ばら
つきや、ビーム強度プロファイルの変動等の影響により
前述した確定的露光ムラが存在していなくても図１４
（Ｃ）のグラフ５４のような露光ムラを生じることがあ
る。この発光強度ばらつき等に基づいた露光ムラを以
下、ここでは確率的露光ムラと呼ぶことにする。

【００７０】エキシマレーザ等の発光毎に強度変動を伴
ったパルス光源を走査型露光装置に用いる際には、確定
的露光ムラだけではなく、確率的露光ムラが存在し、露
光を行う上で問題となるので、確率的露光ムラを含めた
露光ムラを予測、又は計測することが必要である。

【００７１】露光量分布は、計測した露光光のビーム強
度プロファイル、及び予定されるステージ走査速度、光
源の発光周波数が決まれば、計算によって求めることが
できる。本実施形態では、主制御系１０４内のＣＰＵ
が、与えられた条件をもとに上述の計算を行う。

【００７２】図１５（Ａ），図１５（Ｂ）は、計算によ
って求めた走査方向の露光量分布の誤差範囲を表示部１
０６に表示させた例である。図中、実線は確定的露光ム
ラのみを含んだ露光量分布の幅を示しており、破線は確
定的露光ムラに加え、確率的露光ムラを考慮した露光量
分布の幅を示している。なお、確定的露光ムラを考慮し
た時の露光量分布が幅を持つのは、非走査方向の照度分
布が均一でない場合、非走査方向の各位置によって露光
量が異なるためである。

【００７３】図１５（Ａ），図１５（Ｂ）は異なった露
光条件で計算した結果であり、オペレータは図１５
（Ａ）のように表示された計算結果に満足しなければ、
新たに露光条件を入力して再計算させ、図１５（Ｂ）の
ような計算結果を得ることができる。もちろん、予め設
定された所望の幅内に計算結果が収まるよう、装置自身
が自動的に露光条件を変えて再計算させ、最終的に得ら
れた結果だけを表示させるようにしてもよい。

【００７４】次にウエハステージ１４上に１ショットの
露光領域をカバーするＣＣＤ等のラインセンサを配置
し、ラインセンサに対して実際の露光と同条件で確定を
行い、測定結果を表示部１０６に表示させる実施形態に
ついて説明する。図１６は、そのような場合の装置構成
図である。

【００７５】ラインセンサ８０１をウエハ面８０２上
に、ラインセンサ８０１の長手方向と走査方向を一致さ
せるように配する。そしてラインセンサ８０１を、実露
光時と同条件で走査しながら露光光８０３を照射するこ
とによって、実際にラインセンサを露光する。このと
き、ラインセンサ８０１には、確定的露光ムラと確率的
露光ムラとを包含した露光量が与えられることとなり、
走査方向の１つのラインについての露光量分布を計測す
ることができる。１ショットの露光領域全体の露光量分
布を計測する為には、以上のプロセスを、非走査方向の
各位置において、数回行うのが望ましいが、１つのライ
ンを計測すれば、先に求めた露光光の強度プロファイル
分布から、露光面内全体の露光量分布を予測することも
できる。

【００７６】又、ラインセンサの長手方向を非走査方向
と一致させ、ラインセンサに対して露光を行い、そのラ
インセンサに対して露光を終了するとラインセンサを走
査方向に移動して別の位置での露光量分布を計測する方
法を用いても良い。又ラインセンサの長手方向と走査方
向を一致させ、１〜数ライン計測を行い、次にラインセ
ンサの長手方向と非走査方向を一致させ、１〜数回計測
を行い、双方の計測結果から露光量分布を算出する方法
を用いても良い。

【００７７】更に露光過程において何らかの露光量制御
を行えば、その露光量制御の制御結果を評価することも
できる。その計測結果から、露光を行う際の走査速度、
光源の発光周波数等の制御パラメータの評価を行い、目
標露光精度を実現するパラメータ調整が行える。又、図
１５（Ａ），（Ｂ）に示したのと同様に表示部１０６等
にこの計測で明らかになった露光量分布を表示し、オペ
レータが制御パラメータを選択する際に活用するように
してもよい。

【００７８】図１７はラインセンサに露光を行い露光量
分布を計測する際のフローの説明図である。まずステッ
プ９０１でウエハ面上にセンサを配置し、ステップ９０
２で光源の発光周波数、走査速度等の制御パラメータを
指定し、ステップ９０３でステージを走査させ、ライン
センサに対して実際に露光を行う。そしてステップ９０
４においてラインセンサの測定結果及びその計測位置を
取り込み、測定結果は各ビットの値を順次積分してい
く。

【００７９】ステップ９０５ではラインセンサに対して
露光過程が終了したか判断し、ラインセンサの露光が完
了していない場合にはステップ９０４へ戻り計測を続
け、ラインセンサに対して一通り計測が完了している場
合には、ステップ９０６でセンサの位置を移動し、ステ
ップ９０７で露光領域全体の計測が終わったかどうかを
判断し、終わっていなければステップ９０４へ戻り再び
計測を行う。終わった場合はステップ９０８で計測結果
を統計演算（露光面内の露光ムラ、露光量の最大値、最
小値等の算出）する。

【００８０】ステップ９０９でその演算結果をモニタに
表示し、ステップ９１０で目標とする面内露光精度、露
光量の最大最小値等の条件を満たすか判断し、満たさな
い場合は、発光周波数、走査速度等の制御パラメータを
変え、ステップ９０２へ戻り同様のプロセスを行う。こ
のプロセスを繰り返すことにより、各種制御パラメータ
を所望の露光精度が得られる適当な値に設定できる。

【００８１】オペレータが予め露光精度の希望値を与え
ることで、装置自身が露光条件を変更させて試行錯誤を
行い、制御パラメータを決定してもよい。

【００８２】なお、この露光量分布を算出する上で、光
源の発光強度が安定しており（過渡状態になかったり、
光源の制御パラメータを変更しない場合も含む）、かつ
あまり精度を要求しない場合は、一度ウエハ面内の露光
量分布を計算すればステージの走査速度、光源の発光周
波数から、露光量分布を簡易的に算出することもでき
る。

【００８３】図１８はその方法の概念を示す走査方向の
各露光位置における露光量分布を示した図である。同図
は先に算出したあるラインにおける露光光の強度プロフ
ァイルから予想される露光量分布１００１とある条件で
実際に露光を行い計測した露光量分布１００２とについ
て対応する位置毎の差を求め、その差の標準偏差σ１を
計算する。

【００８４】その標準偏差σ１が求まると、積算露光量
１００１の３σを満たす曲線１００３を描くことができ
る。走査速度や光源の発光周波数が変化して露光面のあ
る１点が受光するパルス数がＮ１からＮ２に変化した場
合、標準偏差は

【００８５】

【数１】 と変化する。したがって走査速度、発光周波数を変化さ
せたときのウエハ面内の露光ムラの３σ値は曲線１００
３から曲線１００４へと変化し、そのときの３σと併せ
て積算露光量の最大、最小値を検討し、ステージ走査速
度、光源発光周波数を調整することができる。

【００８６】本発明では以上のような装置を用いてセン
サをパルス光に対して相対的に走査し、そのときのパル
ス光の位置毎の強度を検出することによりパルス光のス
リット短手方向及び長手方向のビーム強度プロファイル
を明らかにし、その結果と要求される露光精度とから走
査露光を行うにあたっての露光条件、例えば走査速度や
パルス光の発光周波数等を予め決定している。

【００８７】本発明では露光光の走査方向と直交する方
向において走査方向のラインの照度の和が不均一な場合
に照明領域の幅を変化させたときに発生する確定的露光
ムラを考慮して要求する露光精度を実現することのでき
る走査速度、パルス光の発光周波数を予め決定すること
ができ、高精度の露光プロセスを行うことができる。

【００８８】又ウエハを実際に露光することなく、パル
ス光の発光強度ばらつきを含めたウエハ面内の確率的露
光ムラも含めた露光量分布を算出することができ、その
結果を用いて要求する露光精度を実現する為の走査速
度、発光周波数を決定することができる。更にビーム強
度プロファイルの測定結果、予想される露光量分布、各
種パラメータの状況等を表示部により観察，確認でき、
入力部により操作することができる。

【００８９】ところで、実露光中にウエハのどの領域を
露光しているのか、そして露光中のショットあるいは既
に露光を終了したショットのパターン焼き付けが良好に
行われたのか否か、等の情報をオペレータに対して知ら
せることも本実施形態の露光装置においては可能であ
る。

【００９０】図１９は、そのような情報を表示部１０６
に対して表示した場合の一例である。表示画面左側には
ウエハ全体図が表示されている。ウエハ全体図内に記さ
れた小さな長方形の領域は１ショットの露光領域を表し
ており、網掛けで記された領域は既に露光が終了したシ
ョット、斜線で記された領域は現在露光中のショット、
そして黒く塗りつぶされた領域はエラーショットをそれ
ぞれ表している。本実施形態においては、表示画面左上
方から右下方に向けて、ステップ＆スキャンを繰り返し
ながら露光が進んでいる。

【００９１】表示画面右上方には、現在露光中のショッ
トの拡大図が表示されている。ここに具体的にどのよう
な表示がなされるかは後程詳述するが、この箇所の表示
によりオペレータは現在露光中のショットがどのような
状態なのかをより詳細に知ることができる。また、オペ
レータが入力部１０５より装置に対して指示することに
より、この箇所に既に露光を終了したショットの拡大図
を表示することも可能である。その他種々の情報を、オ
ペレータの指示により表示することが可能である。

【００９２】本実施形態の露光装置は、実露光中に照度
モニタＡ１２により露光光の光強度を計測し、ひいては
ウエハが受ける露光量を求めている。ここでは、照度モ
ニタＡ１２によって得られた値をもとに、各ショットの
パターン焼き付けが良好に行われたか否かの判定を実露
光中に行い、表示部１０６に表示する具体的な方法を説
明する。

【００９３】実露光中、主制御系１０４内のＣＰＵは、
確定的露光ムラα、許容露光ムラβ、そして照度モニタ
Ａ１２の測定値をもとに導出された発光誤差γについ
て、以下の関係の成立を計算する。

【００９４】

【数２】 ただし、ａは光源の発光周波数Ｆ、照明領域の走査方向
の幅Ｌ、走査速度ｖによって

【００９５】

【数３】 で表される露光領域のある点が受けるパルス数である。
αは、測定したビーム強度プロファイル、発光周波数、
走査速度から前述した方法により計算によって求められ
る値である。βはオペレータが設定する値である。

【００９６】上記の不等式で表される条件が成り立たな
い場合は、露光エラーが発生しているとＣＰＵは判断す
る。そして、リアルタイムに表示部１０６に対して、図
２０のような表示を行う。

【００９７】図２０において露光を終了した部分が刻々
と伸びる実線で表されており、実線上の黒丸は、上述の
条件式から判断された露光エラーが発生していると判断
される箇所である。

【００９８】許容露光ムラβに対して複数の値（条件）
を設定し、いずれの条件を満たさなかったのかを図２１
のように色分け表示する例も考えられる。また、１ショ
ットの露光領域で複数チップを露光する場合は、１ショ
ットの露光領域内に正常チップと不良チップが混在する
ことがありうる。図２２は、このような場合に不良チッ
プが一目で分かるよう表示させた例である。

【００９９】なお、上述したような例は実際の露光に対
応して、画面がアニメーション処理されるような場合を
説明したが、計算処理に時間がかかり表示が間に合わな
い時には、露光終了後にまとめて計算を行い、表示する
ことも考えられる。

【０１００】表示の形態は記載したものに限定されるも
のではなく、例えば、図２３に示すように等高線で露光
量を表示する形態や、不図示であるが色変化により露光
量を表示する形態等も考えられる。

【０１０１】また、画面表示を行うだけでなく、エラー
ショット、エラーチップ等のデータは他の工程の製造装
置に対して出力してもよい。データを受けた装置、例え
ば他のレイヤーを露光する露光装置等では、エラーショ
ットに対しては露光を行わない等の処理が可能になり、
製造の効率化が図れる。

【０１０２】次に上記説明した図１の走査型露光装置を
利用したデバイスの製造方法の実施形態例を説明する。

【０１０３】図２４は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等
の半導体チップ，あるいは液晶パネルやＣＣＤ）の製造
のフローを示す。

【０１０４】ステップ１では半導体デバイスの回路設計
を行う。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パ
ターンを形成したマスク（レチクル９）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１１）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、リソグラフィー技術によって
ウエハ上に実際の回路を形成する。

【０１０５】次のステップ５（組み立て）は後工程と呼
ばれ、ステップ４に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、ボンディング）、パッケージング工程（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デバイスの動作確認テスト、耐久
性テスト等の検査を行う。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。

【０１０６】図２５は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハ（半導体基
板１１）の表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）
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）
では上記露光装置によってマスク（レチクル９）の回路
パター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１８（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
を繰り返し行うことによりウエハ上に回路パターンが形
成される。

【０１０７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の露光装置
によれば、オペレータや後の工程の製造装置等に適宜必
要な情報を出力することができる。

【０１０８】又本発明によれば、オペレータ等に対して
適宜必要な情報、例えば露光情報を表示手段に表示して
オペレータに知らせて、良好なる状態で投影露光するこ
とのできる露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方
法を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の走査型露光装置の実施形態１の要部概
略図

【図２】本発明におけるビーム強度プロファイルの測定
する様子を示した説明図

【図３】本発明におけるビーム強度プロファイルのグラ
フィカルな表示の説明図

【図４】本発明におけるビーム強度プロファイルの数値
的な表示の説明図

【図５】本発明におけるビーム強度プロファイル計測を
行う際のフローチャート

【図６】ラインセンサを用いてビーム強度プロファイル
を計測する様子を示した説明図

【図７】ラインセンサを用いて照明領域短手方向の照度
の和を求める方法の説明図

【図８】１パルスの露光光の照明領域長手方向の照度分
布を示した説明図

【図９】ラインセンサを走査方向と直交方向に移動させ
て、照度分布を測定する要素を示した説明図

【図１０】図９のようにして測定した照度分布の表示の
説明図

【図１１】図１０に示した表示を利用して調整を行う手
順のフローチャート

【図１２】可動スリットとラインセンサの位置関係を説
明するための説明図

【図１３】図１２の場合の表示の説明図

【図１４】走査方向の各露光位置における露光量分布を
示した説明図

【図１５】計算によって求めた走査方向の露光量分布の
誤差範囲の表示の説明図

【図１６】ラインセンサに対して実露光と同条件で露光
を行う場合の構成図

【図１７】ラインセンサに対して実露光と同条件で露光
を行う場合のフローチャート

【図１８】実際に測定した走査方向の露光量分布及びそ
の３σを表す曲線の説明図

【図１９】実露光中の表示の説明図

【図２０】露光中のショットの拡大表示の説明図

【図２１】露光中のショットのその他の拡大表示の説明
図

【図２２】露光中のショットのその他の拡大表示の説明
図

【図２３】露光中のショットのその他の拡大表示の説明
図

【図２４】本発明の半導体デバイスの製造工程のフロー
チャート

【図２５】図２４の工程中のウエハプロセスの詳細を示
す説明図

【符号の説明】

１ 光源 ２ ビーム整形光学系 ３ オプティカルインテグレータ ４ コンデンサーレンズ ５ ハーフミラー ６ 可動スリット ７ 結像レンズ ８ ミラー ９ レチクル １０ 投影レンズ １１ ウエハ １２ 照度モニタＡ １３ レチクルステージ １４ ウエハステージ １５ 照度モニタＢ １０１ ステ−ジ駆動制御系 １０２ 露光量演算器 １０３ レーザ制御系 １０４ 主制御系 １０５ 入力部 １０６ 表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小澤 邦貴 神奈川県川崎市中原区今井上町53番地 キヤノン株式会社 小杉事業所内 (56)参考文献 特開 平９−129550（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−161615（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−142306（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−37776（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−37774（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−347921（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−267826（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−232030（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−343288（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源手段からのパルス光を照明手段によ
   りスリット状光束に整形して第１物体面上のパターンを
   照明し、該第１物体面上のパターンを投影光学系により
   可動ステージに載置した第２物体面上に走査手段により
   該第１物体と該可動ステージを該スリット状光束の短手
   方向に該投影光学系の撮影倍率に対応させた速度比で同
   期させて走査させながら投影露光する走査型露光装置に
   おいて、ビーム形計測手段により該第１物体面又は第２
   物体面を照射するパルス光のビーム強度プロファイル形
   状を計測し、該ビーム形計測手段からの信号に基づい
   て、主制御手段により露光条件を制御していることを特
   徴とする走査型露光装置。
2. 【請求項２】 前記ビーム形状計測手段での計測情報を
   表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１の
   走査型露光装置。
3. 【請求項３】 前記露光条件は前記走査手段による走査
   速度、前記光源手段からの発振周波数とパルス光強度そ
   して前記照明手段によるスリット状光束の開口形状のう
   ちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１の
   走査型露光装置。
4. 【請求項４】 光源手段からのパルス光を照明手段によ
   りスリット状光束に整形して第１物体面上のパターンを
   照明し、該第１物体面上のパターンを投影光学系により
   可動ステージに載置した第２物体面上に走査手段により
   該第１物体と該可動ステージを該スリット状光束の短手
   方向に該投影光学系の撮影倍率に対応させた速度比で同
   期させて走査させながら投影露光する走査型露光方法に
   おいて、投影露光を行う前に予めビーム形計測手段によ
   り該第１物体面又は第２物体面を照射するパルス光のビ
   ーム強度プロファイル形状を計測し、該第２物体面上に
   おける露光ムラを求め、該露光ムラ又は／及び該露光ム
   ラを補正する補正データを記憶手段に記憶し、該記憶手
   段に記憶したデータを利用して露光条件を制御している
   ことを特徴とする走査型露光方法。
5. 【請求項５】 前記ビーム形状計測手段による前記ビー
   ム強度プロファイル形状の計測情報を表示手段に表示す
   ることと特徴とする請求項４の走査型露光方法。
6. 【請求項６】 前記露光条件は前記走査手段による走査
   速度、前記光源手段からの発振周波数とパルス光強度そ
   して前記照明手段によるスリット状光束の開口形状のう
   ちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項４の
   走査型露光方法。
7. 【請求項７】 請求項１、２又は３の走査型露光装置を
   用いてデバイスを製造していることを特徴とするデバイ
   スの製造方法。
8. 【請求項８】 請求項４、５又は６の走査型露光方法を
   用いてデバイスを製造していることを特徴とするデバイ
   スの製造方法。