JP3710321B2 - 露光量制御方法、露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents
露光量制御方法、露光装置およびデバイス製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）または薄膜磁気ヘッド等を製造するためのリソグラフィ工程中で使用される露光装置において感光性の基板に対する露光量を制御するための露光量制御方法、これを用いることができる露光装置およびデバイス製造方法に関し、一括露光型の露光装置にも適用できるが、マスク（原板）上のパターンの一部を感光性の基板上に投射した状態でそのマスクおよび基板を同期させて投影光学系に対して走査移動することにより、マスクのパターンを逐次その基板上の各ショット領域に転写露光する、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査露光型の投影露光装置において露光量制御を行なう場合にも適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来例に係る投影露光装置を示す。１は照明光を発散する超高圧水銀ランプなどの光源である。光源から発散された光束は集光ミラー２によって、集光点に集光され、光学系３を通ってハエノ目レンズ４に入射する。照明光の光源としてレーザなどを用いる場合もあるが、その場合、集光ミラー２は不要であり、レーザからの光束を、直接、光学系３を通してハエノ目レンズ４に入射させれば十分である。ハエノ目レンズ４は入斜面と出射面が互いの面の焦点となっているロッドレンズを束ねたものであり、同一角度でロッドレンズに入射した光束群は出射面で集光し、ハエノ目レンズ４の出射面に多数の集光点を形成する。
【０００３】
光学系５は、ハエノ目レンズ４の出射面に形成された集光点群を２次光源として利用することによって、マスク面と共役な位置である照明領域を制御する絞り６の位置での均一な照明を実現している。光学系７は均一に照明されている絞り６の位置をマスク面８に結像するための光学系であり、均一に照明されている絞り６の位置を良好にマスク面８に結像することによって、マスク８面の均一な照明を達成している。なお、マスク８の位置と絞り６の位置とハエノ目レンズ４の入斜面は共役関係にある。
【０００４】
９はマスク８上のパターンを基板１１上に結像させるための投影光学系であり、照明光学系からの照明光によって、基板１１に塗布された感光剤にパターンを感光させる。投影光学系９は、マスク８の位置や基板１１の位置が光軸方向にずれても、投影倍率が変化しないように、テレセントリックな系になっており、投影系の絞り１０の位置で中心を通る主光線がマスク８面と基板１１とに垂直に交わるようになっている。なお、投影系の絞り１０とハエノ目レンズ４の出射面は共役関係にある。
【０００５】
１２は基板１１と露光量センサ１５が載せられた可動なステージであって、基板１１上へ複数ショットの露光をするためのステップ移動と、基板１１と同じ位置での露光量を計測する際に露光量センサ１５を照明範囲に移動させることができるようになっている。
【０００６】
このような半導体素子等の製造に用いられる投影露光装置では、マスク８上のパターンを基板１１上に良好に転写するために、基板１１上に塗布された感光剤とマスク８のパターンに依存した、適切な露光量を基板１１に露光する必要がある。例えば、ポジティブパターンとネガレジストを使用した場合、適切な露光量以下の露光がされると、感光不足となってパターンの線が細かったり、線が途中で切れてしまったりする。一方、適切な露光量以上の露光がされると、感光過多となってパターンの線が太り、隣の線とつながってしまったりする。また、ネガティブパターンとポジレジストを使用した場合、適切な露光量以下の露光がされると、感光不足となってパターンの線が太り、隣の線とつながってしまったりする。一方、適切な露光量以上の露光がされると、感光過多となってパターンの線が細ったり、線が途中で切れてしまったりする。いずれにせよ適切な露光量でない露光を行なうと、基板上に適切なパターンを形成することができず、歩留まりの低下を招くこととなる。
【０００７】
適切な露光量で露光するために、基板１１上への露光量を制御する必要があるが、マスク８上のパターンの基板１１上への転写中に基板１１上の露光量を直接計測することはできず、露光光の光路中で露光量を計測すると、露光量センサの影が基板１１上ヘマスク８上のパターンを転写する際に影響を及ぼすので、基板１１と共役でかつ露光光の光路から分岐された位置で露光量を計測し、露光量制御を行なっている。
【０００８】
１３は基板１１と共役でかつ露光光の光路から分岐された位置を作り出すために光路中に差し込まれた反射率の非常に低いハーフミラーであり、基板１１と共役な位置の直前において露光光の光軸に対して斜めに配置され、露光光を分岐させて、露光量を計測する露光量センサ１４の位置に、直接、基板１１と共役でかつ露光光の光路から分岐された位置を作っている。
【０００９】
露光量センサ１４は、ちょうど照明領域の中心、つまり基板１１上で光軸の位置での露光量に対応する露光量を計測できるようになっており、あらかじめ基板１１を露光する前に、ステージ１２上に取り付けられた露光量センサ１５を照明範囲の中心に移動させてダミー露光を行ない、露光量センサ１４が計測する位置での露光量と基板１１上での露光量との関係を求めておくことによって、露光量センサ１４の出力から基板１１への露光量を見積もることができる。
【００１０】
１６は露光量を制御するための制御装置であり、露光量センサ１４の出力からあらかじめ決められた制御プログラムに従って、シャッタ１７の開閉と、透過率が可変な減光手段１８の透過率と、光源１への入力とを制御して露光量を制御している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ハーフミラーを光学系に使用する場合、光学の法則から容易に導かれるように、ハーフミラーの垂線と光線のなす角が大きくなるにつれて、光線の偏光状態による反射率の差が大きくなるため、ハーフミラーの後でそれぞれの偏光状態の光強度が異なり、このことが照明領域の照度むらに影響する。よって、照明領域において均一な照明を行なうために、ハーフミラーがなるべく光軸に対して直交するようにしたいという要請がある。
【００１２】
しかし、上述の図２の従来技術によれば、ハーフミラー１３によって反射される光線が、直接、露光量センサ１４に到達するようにしているために、図２に示したように、ハーフミラー１３は、ハーフミラー１３で反射されて露光量センサ１４に至る光線が、ハーフミラー１３直前のレンズによって蹴られることのないようにしなければならない。
【００１３】
図４は図２の従来例におけるハーフミラー１３直前のレンズ５とハーフミラー１３近傍の照明領域の光軸上に到達する光線を示す。ハーフミラー１３で反射されて露光量センサ１４に至る光線が、ハーフミラー１３直前のレンズ５によって蹴られることがないようにするためには、図４のようにレンズ５とハーフミラー１３までの間隔をＡ、レンズ５の半径をＢ、ハーフミラー１３の垂線と光軸のなす角をθとすれば、Ｂ＜Ａｔａｎθであればよい。偏光状態による反射率の差を小さくするために、ハーフミラー１３を光軸に対して直交に近くするということは、反射された光束と光軸のなす角θを小さくすることに対応するので、従来例においては、ハーフミラー１３とレンズ５との間の間隔Ａが大きくなっている。つまり、従来例において、ハーフミラー１３の後に偏光状態間の光強度の差を小さくするように、ハーフミラー１３を光路中に挿入しようとすると、ハーフミラー１３とレンズ５の間隔は大きくなってしまい、基板１１上への露光量を制御するために必要なスペースは大きくなってしまう。しかし近年、投影露光装置に求められる性能の上昇のために、投影露光装置の光学系は非常に複雑になり、大型化する傾向がある。そこで、少しでも投影露光装置のサイズを小さくするために、露光量の制御に必要なスペースをなるべく小さくしたいという要請が強くなっている。
【００１４】
本発明は、このような従来技術を鑑みて為されたものであり、露光量を制御するための露光量計測に必要なスペースを小さくすることができる露光量制御方法、露光装置およびデバイス製造方法を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の露光量制御方法は、原板のパターンを光源からの照明光で照明して基板上に投影露光するに際し、前記照明光をハーフミラーで分岐させ、分岐した光路上で露光量を測定し、その測定結果に基づいて基板上の露光量を制御する露光量制御方法において、前記分岐光路が前記ハーフミラーより光源側の光学素子の一部を通過するように前記ハーフミラーの位置を設定し、前記光学部材を通過した後の前記分岐光路上において前記露光量の測定を行なうことを特徴とする。前記露光量の制御は、たとえば、あらかじめ求められた前記分岐光路上における露光量の計測値と基板上での露光量との関係を考慮して行なう。あるいは、基板の露光を行なう前に、前記分岐光路上における露光量と基板上の所定の位置での露光量との関係を求め、基板の露光に際しては、この関係と基板上の照明領域内の照度むらとを考慮して基板上の露光量の制御を行なう。
【００１６】
また、本発明の露光装置は、光源からの照明光で原板を照明して基板上に投影露光を行なう投影露光手段と、前記照明光をハーフミラーで分岐させ、分岐した光路上で露光量を測定する露光量測定手段と、その測定結果に基づいて基板上の露光量を制御する露光量制御手段とを備えた露光装置において、前記露光量測定手段および露光量制御手段は、上述の本発明の露光量制御方法により前記露光量の測定および露光量の制御を行なうものであることを特徴とする。前記投影露光手段は、原板のパターンの一部を基板上に投影した状態で、原板と基板とを同期させて走査移動させることによって、原板のパターンを基板上に走査露光する走査型の投影露光手段であってもよい。
【００１７】
また、本発明のデバイス製造方法は、原板のパターンを光源からの照明光で照明して基板上に投影露光することによってデバイスを製造する方法であって、投影露光の際には、前記照明光をハーフミラーで分岐させ、分岐した光路上で露光量を測定し、その測定結果に基づいて露光量を制御するデバイス製造方法において、前記露光量の測定および露光量の制御を上述の本発明の露光量制御方法によって行なうことを特徴とする。
【００１８】
従来技術においては、ハーフミラーによって分岐させた光路が、ハーフミラー直前のレンズに当たらないように、ハーフミラーの角度と、ハーフミラーおよびレンズ間の距離を設計して、ハーフミラーからの光を直接露光量センサに導いて露光量を計測していたため、露光量の計測のために必要なスペースを多く必要としていたが、本発明によれば、ハーフミラーによって分岐させた光路を、ハーフミラーよりも光源側のレンズ等の光学素子の一部を通した後、露光量センサに導く等により露光量を計測するようにしたため、露光量計測のために必要なスペースの減少が図られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、実施例を通じて説明する。
【００２０】
【実施例】
図１は本発明の第１の実施例に係る露光装置を示す。同図において、図２と同一の符号は、図２の場合と同様の要素を示す。この露光装置においても、基板１１上の露光量の制御は、図２の従来例と同様に、露光量センサ１４の出力に基づき、あらかじめ決められた制御プログラムに従って、シャッタ１７の開閉と、透過率が可変な減光手段１８の透過率と、光源１への入力とを制御することによって行なう。図２の従来例と異なるのは、ハーフミラー１３によって反射された光線が露光量センサ１４に到達するまでの光路である。すなわち図２の従来例では、ハーフミラー１３で反射された光を直接、露光量センサ１４で計測していたのに対し、本実施例では、ハーフミラー１３で反射された光をハーフミラー１３よりも光源１側の光学系の一部を通した後、計測するようにしている。
【００２１】
この構成によれば、露光量を計測するために必要なスペースを小さくすることができる。この理由を、図３および図４を用いて説明する。図４は図２の従来例におけるハーフミラー１３直前のレンズ５とハーフミラー１３近傍の照明領域の光軸上に到達する光線を示す。図３は本実施例におけるハーフミラー１３直前のレンズ５と、ハーフミラー１３近傍の照明領域の光軸上に到達する光線を示す。なお、ハーフミラー１３の傾きは図４のものと等しい。図３および図４に示されるように、従来例においては、ハーフミラー１３によって反射された光線が、直接、露光量センサ１４に到達できるように、レンズ５で蹴られないようにするため、ハーフミラー１３とハーフミラー１３直前のレンズ５との間の間隔Ａを十分開ける必要がある。これに対し、本実施例においては、ハーフミラー１３によって反射される光線は、ハーフミラー１３より光源１側にあるレンズ５の一部を通して露光量センサ１４に到達するようにしているため、ハーフミラー１３とレンズ５の間の間隔Ａを狭くすることができる。
【００２２】
なお、図３においては、簡単のため、ハーフミラー１３によって反射された光線は、ハーフミラー１３より光源側の１枚のレンズ５を通った後、露光量センサ１４に入力するための光学系３１を通って露光量センサ１４に到達しているが、ハーフミラー１３により反射された光線が通るハーフミラー１３より光源１側のレンズ５の枚数は、設計において都合が良い枚数であれば何枚であっても構わない。
【００２３】
露光量計測位置での露光量と基板１１上の露光量とを関係づけるためには、従来例と同様に、ステージ１２上に備え付けられている露光量センサ１５を照明領域内に移動させ、基板１１上の照明領域の所定の位置とほぼ等しい位置においてダミー露光を行ない、両者の出力を比較すれば良い。
【００２４】
露光量計測位置での露光量と基板１１上の照明領域の所定位置での露光量とを関連づけた場合、基板１１への露光量をその照明領域における所定位置の１点での露光量で代表していることになる。つまり、照明領域全域で所望の露光量を露光するように制御しているわけではない。しかし、投影露光装置においては、照明領域内でほぼ均一な照度分布をしているため、照明領域の所定の位置への露光量で代表しても、照明領域全域に対して十分な精度で露光量を制御することができる。
【００２５】
前述のように、投影露光装置においては、照明領域内でほぼ均一な照度分布であるため、前述の関係づけた露光量の関係から、露光量計測位置での露光量が基板１１上の関係づけた点での最適露光量に対応する量になるように露光量を制御すれば、露光領域全域において十分な精度で露光量を制御できるが、実際には、照明領域内において若干の照度むらが存在するため、前述の方法で関係づけられた露光量測定位置での露光量と基板１１上での所定点での露光量の関係と、照明領域内の照度むらとを考慮して露光量を制御することにより、より精度良く露光量を制御することができる。
【００２６】
図５は基板１１上の照明領域の中心を通る直線上の各点での照度を模式的に表したものである。例えば、この場合、照明領域の中心点での露光量と露光量計測位置での露光量を関係づけて、照明領域の中心が適正露光量になるように露光を行なうと、照明領域の中心は適正露光量であるが、照明領域の端では露光不足になることが分かる。そこで、このような照度むらを考慮して、例えば点線で示した照明領域全域での平均照度で露光した場合に適正露光量になるように露光量制御を行なうことによって、露光領域全域において適正露光量に近い露光量で基板１１への露光を行なうことができる。
【００２７】
図７は、このように、被照明領域の照度むらを考慮して照明領域全域での平均照度で露光した場合に適正露光量になるように露光を行なうための露光量制御方法を示すフローチャートである。同図に示すように、露光量制御を開始すると、まず、ステージ１２上の露光量センサ１５を照明領域の中心に移動してダミー露光を行ない、露光量計測位置での露光量とウエハ（基板）１１面での露光量とを関連付ける（ステップ７０）。次に、露光量センサ１５を照明領域内における図８に示す各格子点にステップ移動させ、各格子点でダミー露光を行ない、照明領域内の照度むらを計測する（ステップ７１）。次に、計測した各格子点の照度から、照明領域内の平均照度を計算する（ステップ７２）。次に、適正露光量等の露光に必要な情報を入力する（ステップ７３）。次に、ウエハステージ１２上へのウエハ１１の搬入・搬出、必要に応じたレチクルの交換等を行なう（ステップ７４）。次に、ウエハ１１のアライメントやレベリング等の露光のための最終準備を行なう（ステップ７５）。そして、露光を行なう（ステップ７６）。このとき、平均照度で露光していると仮定して、基板１１上の露光量が適正露光量となるように露光量を制御するために、適正露光量に達したかどうかを判断する（ステップ７７）。そして、まだ達していないのであれば露光を続け（ステップ７６）、達したのであれば露光を終了する（ステップ７８）。
【００２８】
この露光量の制御は、具体的には、適正露光量をＤｐ、照明領域の中心の照度をＩｃ、平均の照度をＩａとし、露光量計測位置での露光量がＤｍのときの照明領域の中心での露光量をＤｃとすると、照度は単位時間当たりの露光量であるため、露光量計測位置での露光量がＤｐ（Ｄｍ／Ｄｃ）（Ｉｃ／Ｉａ）となるように行なえばよい。
【００２９】
次に、ウエハを交換するかしないかを判断する（ステップ７９）。現在ウエハステージ１２に載っているウエハ１１の露光が終了していたら、ウエハを交換する（ステップ７４）。まだウエハ１１の露光が終了していない場合は、ウエハステージ１２を移動させ（ステップ７５）、同様にして、次の露光位置における露光を行なう。
【００３０】
また、照度むらを考慮して露光量を制御する他の例として、マスク８のパターンが、ある領域では高解像度が要求され、その他の領域では必要とされないようなものである場合、高解像度が要求される領域の方が、より高精度な露光量制御が必要とされるので、露光量計測位置の露光量と関係づけた基板１１上の代表点の照度と、照度むらから予想される代表点と高解像度が要求される領域の照度の比とから、高解像度が要求される領域の露光量が適正露光量となるように、露光量計測位置での露光量を計測して、露光量を制御することにより、歩留りの向上を図ることができる。
【００３１】
図９は、このように、被照明領域の照度むらを考慮して高解像度が要求される領域の露光量が適正露光量となるように露光を行なう場合の露光量制御方法の例を示すフローチャートである。この場合、露光制御を開始すると、まず、ステージ１２上の露光量センサ１５を照明領域の中心に移動してダミー露光を行ない、露光量計測位置での露光量とウエハ１１面での露光量を関連付ける（ステップＳ９０）。次に、露光量センサ１５を、照明領域内における図８に示される各格子点にステップ移動させ、各格子点でダミー露光を行ない、照明領域内の照度むらを計測する（ステップＳ９１）。次に、レチクルパターン上において高解像度の要求される領域、適正露光量等の露光に必要な情報を入力する（ステップＳ９２）。次に、ウエハステージ１２上へのウエハ１１の搬入・搬出、必要に応じたレチクルの交換等を行なう（ステップＳ９３）。次に、ウエハ１１のアライメントやレベリング等の露光のための最終準備を行なう（ステップＳ９４）。そして、露光を行なう（ステップＳ９５）。このとき、高解像度が要求される領域の露光量が適正露光量となるように露光量を制御するために、適正露光量に達したかどうかを判断する（ステップＳ９６）。まだ達していなければ露光を続け（ステップＳ９５）、達したのであれば露光を終了する（ステップＳ９７）。
【００３２】
この露光量の制御は、具体的には、適正露光量をＤｐ、照明領域の中心の照度をＩｃ、高解像度が要求される領域の照度をＩｈとし、露光量計測位置での露光量がＤｍのときの照明領域の中心での露光量をＤｃとすると、照度は単位時間当たりの露光量であるため、露光量計測位置での露光量がＤｐ（Ｄｍ／Ｄｃ）（Ｉｃ／Ｉｈ）となるように行なえばよい。
【００３３】
次に、ウエハ１１を交換するかしないかを判断する（ステップＳ９８）。現在ウエハステージ１２に載っているウエハ１１の露光が終了していたら、ウエハ１１を交換する（ステップＳ９３）。まだウエハ１１の露光が終了していない場合は、ウエハステージ１２を移動させ（ステップ７５）、同様にして、次の露光位置における露光を行なう。
【００３４】
なお、図７および図９のフローチャートにおいては、露光量の関連付けと照度むらの測定を別々に行なっているが、照度むらを測る際に、照明領域における光軸上の照度と露光量計測位置での照度を比較することによって露光量の関連付けを行なうようにしてもよい。また、照度むらの測定は、照明領域において適当なピッチで照度を計測することにより行なえばよく、特に図８の格子点上である必要はない。
【００３５】
また、投影露光装置が走査型投影露光装置である場合でも、露光量の計測方法は同じであり、露光量制御プログラムがステップ・アンド・リピートタイプの投影露光装置の露光量制御プログラムと異なるだけであるため、走査型投影露光装置用の露光量制御プログラムを用いれば、本発明を走査型投影露光装置に適用することができる。
【００３６】
走査型投影露光装置とステップ・アンド・リピートタイプの投影露光装置とで露光量制御プログラムが異なるのは次の理由による。すなわち、ステップ・アンド・リピートタイプの投影露光装置においては、図１のシャッタ１７の開閉と、透過率が可変な減光手段１８の透過率と、光源１への入力とを制御して露光量の制御を行なうが、走査型投影露光装置においては、マスク８と基板１１を同期させて走査移動させることにより、露光領域の一部である照明領域を動かしながら露光領域全域の露光を行なうため、マスク８と基板１１の走査移動が露光領域全域について完了するまでは露光を終了することができないために、シャッタ１７の開閉による露光量の制御を行なうことができないことによる。
【００３７】
走査型投影露光装置の露光量は、照明領域の走査方向の長さｓ、照度Ｉ、およびスキャンスピードυにより、ｓ×Ｉ／υで決まる。よって、走査型投影露光装置の露光量を制御するためには、照明領域の走査方向の長さｓ、照度Ｉ、またはスキャンスピードυのうちの少なくとも１つを制御することとなる。
【００３８】
図６は本発明の第２の実施例に係る走査型投影露光装置を示す。図１のステップ・アンド・リピートタイプの投影露光装置と異なる点は、図６に示されるように、照明領域を規制する絞り６、マスク８、ウエハ１１をそれぞれ駆動する駆動装置２１、２２、２３が加わった点にある。露光量を制御するために、照明領域の走査方向の長さｓを制御するには、絞り６を動かして開口の長さを制御すればよく、照度Ｉを制御するには、光源１に投入するパワーを制御するかまたは光路中に設けた透過率可変な減光装置１８の透過率を制御すればよい。透過率可変な減光装置１８としては、例えば、ターレット上に数種の透過率の異なる光学部材を配置し、それを選択することにより透過率を可変にする減光装置や、光軸となす角度によって反射率の異なるミラーの角度を変えて透過率を可変とする減光装置などが考えられる。また、走査速度υを制御するには、駆動装置２１、２２および２３の駆動スピードを制御すればよい。
【００３９】
なお、本発明では、露光中に露光量を制御するために露光量を計測する露光量センサヘ到達する光束が、ハーフミラーから直接到達するのではなく、ハーフミラーよりも光源側の光学系の一部を通った後に到達することを特徴としており、露光量制御プログラムが、この露光量センサの出力に基いて制御を行なうのであれば、そのような技術はいずれも本発明の範囲に含まれる。
【００４０】
＜デバイス製造方法の実施例＞
次に上記説明した露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１０は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハを製造する。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（組立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体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で作製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。
【００４１】
図１１は上記ウエハプロセス（ステップ４）の詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ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を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置または露光方法によってマスクの回路パターンをウエハの複数のショット領域に並べて焼付露光する。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像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。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００４２】
本実施例の生産方法を用いれば、従来は製造が難しかった大型のデバイスを低コストに製造することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、露光量制御に必要な露光量測定を行なうための分岐光路がハーフミラーより光源側の光学素子の一部を通過するようにハーフミラーの位置を設定し、前記光学素子を通過した後の分岐光路上において露光量測定を行なうようにしたため、ハーフミラーと前記光学素子との間の間隔を小さくすることができる。したがって、露光量制御に必要な露光量計測のためのスペースを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施例に係る露光装置を示す図である。
【図２】 従来例に係る投影露光装置を示す図である。
【図３】 図１の装置におけるハーフミラーおよびその直前のレンズの近傍の様子を示す図である。
【図４】 図２の装置におけるハーフミラーおよびその直前のレンズの近傍の様子を示す図である。
【図５】 基板上の照明領域の中心を通る直線上の各点での照度を模式的に表したグラフである。
【図６】 本発明の第２の実施例に係る走査型投影露光装置を示す図である。
【図７】 図１の装置における露光量制御方法を示すフローチャートである。
【図８】 図１の装置においてダミー露光を行なう基板上の格子点を示す図である。
【図９】 図１の装置における他の露光量制御方法を示すフローチャートである。
【図１０】 本発明の露光装置を利用できるデバイス製造方法を示すフローチャートである。
【図１１】 図１０中のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
１：光源、２：集光ミラー、３：集光光をハエノ目レンズに入射させるための光学系、４：ハエノ目レンズ、５：２次光源を用いて均一照明を実現する光学系、６：照明領域を制御する絞り、７：結像光学系、８：マスク、９：投影レンズ、１０：投影レンズの絞り、１１：基板、１２：可動ステージ、１３：ハーフミラー、１４：基板と共役位置に置かれる露光量センサ、１５：ステージ上に取り付けられた露光量センサ、１６：露光量制御装置、１７：可動シャッタ、１８：透過率が可変な減光装置、２１：照明領域を規制する絞りを走査する駆動装置、２２：レチクルを走査する駆動装置、２３：ウエハを走査する駆動装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）または薄膜磁気ヘッド等を製造するためのリソグラフィ工程中で使用される露光装置において感光性の基板に対する露光量を制御するための露光量制御方法、これを用いることができる露光装置およびデバイス製造方法に関し、一括露光型の露光装置にも適用できるが、マスク（原板）上のパターンの一部を感光性の基板上に投射した状態でそのマスクおよび基板を同期させて投影光学系に対して走査移動することにより、マスクのパターンを逐次その基板上の各ショット領域に転写露光する、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査露光型の投影露光装置において露光量制御を行なう場合にも適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来例に係る投影露光装置を示す。１は照明光を発散する超高圧水銀ランプなどの光源である。光源から発散された光束は集光ミラー２によって、集光点に集光され、光学系３を通ってハエノ目レンズ４に入射する。照明光の光源としてレーザなどを用いる場合もあるが、その場合、集光ミラー２は不要であり、レーザからの光束を、直接、光学系３を通してハエノ目レンズ４に入射させれば十分である。ハエノ目レンズ４は入斜面と出射面が互いの面の焦点となっているロッドレンズを束ねたものであり、同一角度でロッドレンズに入射した光束群は出射面で集光し、ハエノ目レンズ４の出射面に多数の集光点を形成する。
【０００３】
光学系５は、ハエノ目レンズ４の出射面に形成された集光点群を２次光源として利用することによって、マスク面と共役な位置である照明領域を制御する絞り６の位置での均一な照明を実現している。光学系７は均一に照明されている絞り６の位置をマスク面８に結像するための光学系であり、均一に照明されている絞り６の位置を良好にマスク面８に結像することによって、マスク８面の均一な照明を達成している。なお、マスク８の位置と絞り６の位置とハエノ目レンズ４の入斜面は共役関係にある。
【０００４】
９はマスク８上のパターンを基板１１上に結像させるための投影光学系であり、照明光学系からの照明光によって、基板１１に塗布された感光剤にパターンを感光させる。投影光学系９は、マスク８の位置や基板１１の位置が光軸方向にずれても、投影倍率が変化しないように、テレセントリックな系になっており、投影系の絞り１０の位置で中心を通る主光線がマスク８面と基板１１とに垂直に交わるようになっている。なお、投影系の絞り１０とハエノ目レンズ４の出射面は共役関係にある。
【０００５】
１２は基板１１と露光量センサ１５が載せられた可動なステージであって、基板１１上へ複数ショットの露光をするためのステップ移動と、基板１１と同じ位置での露光量を計測する際に露光量センサ１５を照明範囲に移動させることができるようになっている。
【０００６】
このような半導体素子等の製造に用いられる投影露光装置では、マスク８上のパターンを基板１１上に良好に転写するために、基板１１上に塗布された感光剤とマスク８のパターンに依存した、適切な露光量を基板１１に露光する必要がある。例えば、ポジティブパターンとネガレジストを使用した場合、適切な露光量以下の露光がされると、感光不足となってパターンの線が細かったり、線が途中で切れてしまったりする。一方、適切な露光量以上の露光がされると、感光過多となってパターンの線が太り、隣の線とつながってしまったりする。また、ネガティブパターンとポジレジストを使用した場合、適切な露光量以下の露光がされると、感光不足となってパターンの線が太り、隣の線とつながってしまったりする。一方、適切な露光量以上の露光がされると、感光過多となってパターンの線が細ったり、線が途中で切れてしまったりする。いずれにせよ適切な露光量でない露光を行なうと、基板上に適切なパターンを形成することができず、歩留まりの低下を招くこととなる。
【０００７】
適切な露光量で露光するために、基板１１上への露光量を制御する必要があるが、マスク８上のパターンの基板１１上への転写中に基板１１上の露光量を直接計測することはできず、露光光の光路中で露光量を計測すると、露光量センサの影が基板１１上ヘマスク８上のパターンを転写する際に影響を及ぼすので、基板１１と共役でかつ露光光の光路から分岐された位置で露光量を計測し、露光量制御を行なっている。
【０００８】
１３は基板１１と共役でかつ露光光の光路から分岐された位置を作り出すために光路中に差し込まれた反射率の非常に低いハーフミラーであり、基板１１と共役な位置の直前において露光光の光軸に対して斜めに配置され、露光光を分岐させて、露光量を計測する露光量センサ１４の位置に、直接、基板１１と共役でかつ露光光の光路から分岐された位置を作っている。
【０００９】
露光量センサ１４は、ちょうど照明領域の中心、つまり基板１１上で光軸の位置での露光量に対応する露光量を計測できるようになっており、あらかじめ基板１１を露光する前に、ステージ１２上に取り付けられた露光量センサ１５を照明範囲の中心に移動させてダミー露光を行ない、露光量センサ１４が計測する位置での露光量と基板１１上での露光量との関係を求めておくことによって、露光量センサ１４の出力から基板１１への露光量を見積もることができる。
【００１０】
１６は露光量を制御するための制御装置であり、露光量センサ１４の出力からあらかじめ決められた制御プログラムに従って、シャッタ１７の開閉と、透過率が可変な減光手段１８の透過率と、光源１への入力とを制御して露光量を制御している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ハーフミラーを光学系に使用する場合、光学の法則から容易に導かれるように、ハーフミラーの垂線と光線のなす角が大きくなるにつれて、光線の偏光状態による反射率の差が大きくなるため、ハーフミラーの後でそれぞれの偏光状態の光強度が異なり、このことが照明領域の照度むらに影響する。よって、照明領域において均一な照明を行なうために、ハーフミラーがなるべく光軸に対して直交するようにしたいという要請がある。
【００１２】
しかし、上述の図２の従来技術によれば、ハーフミラー１３によって反射される光線が、直接、露光量センサ１４に到達するようにしているために、図２に示したように、ハーフミラー１３は、ハーフミラー１３で反射されて露光量センサ１４に至る光線が、ハーフミラー１３直前のレンズによって蹴られることのないようにしなければならない。
【００１３】
図４は図２の従来例におけるハーフミラー１３直前のレンズ５とハーフミラー１３近傍の照明領域の光軸上に到達する光線を示す。ハーフミラー１３で反射されて露光量センサ１４に至る光線が、ハーフミラー１３直前のレンズ５によって蹴られることがないようにするためには、図４のようにレンズ５とハーフミラー１３までの間隔をＡ、レンズ５の半径をＢ、ハーフミラー１３の垂線と光軸のなす角をθとすれば、Ｂ＜Ａｔａｎθであればよい。偏光状態による反射率の差を小さくするために、ハーフミラー１３を光軸に対して直交に近くするということは、反射された光束と光軸のなす角θを小さくすることに対応するので、従来例においては、ハーフミラー１３とレンズ５との間の間隔Ａが大きくなっている。つまり、従来例において、ハーフミラー１３の後に偏光状態間の光強度の差を小さくするように、ハーフミラー１３を光路中に挿入しようとすると、ハーフミラー１３とレンズ５の間隔は大きくなってしまい、基板１１上への露光量を制御するために必要なスペースは大きくなってしまう。しかし近年、投影露光装置に求められる性能の上昇のために、投影露光装置の光学系は非常に複雑になり、大型化する傾向がある。そこで、少しでも投影露光装置のサイズを小さくするために、露光量の制御に必要なスペースをなるべく小さくしたいという要請が強くなっている。
【００１４】
本発明は、このような従来技術を鑑みて為されたものであり、露光量を制御するための露光量計測に必要なスペースを小さくすることができる露光量制御方法、露光装置およびデバイス製造方法を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の露光量制御方法は、原板のパターンを光源からの照明光で照明して基板上に投影露光するに際し、前記照明光をハーフミラーで分岐させ、分岐した光路上で露光量を測定し、その測定結果に基づいて基板上の露光量を制御する露光量制御方法において、前記分岐光路が前記ハーフミラーより光源側の光学素子の一部を通過するように前記ハーフミラーの位置を設定し、前記光学部材を通過した後の前記分岐光路上において前記露光量の測定を行なうことを特徴とする。前記露光量の制御は、たとえば、あらかじめ求められた前記分岐光路上における露光量の計測値と基板上での露光量との関係を考慮して行なう。あるいは、基板の露光を行なう前に、前記分岐光路上における露光量と基板上の所定の位置での露光量との関係を求め、基板の露光に際しては、この関係と基板上の照明領域内の照度むらとを考慮して基板上の露光量の制御を行なう。
【００１６】
また、本発明の露光装置は、光源からの照明光で原板を照明して基板上に投影露光を行なう投影露光手段と、前記照明光をハーフミラーで分岐させ、分岐した光路上で露光量を測定する露光量測定手段と、その測定結果に基づいて基板上の露光量を制御する露光量制御手段とを備えた露光装置において、前記露光量測定手段および露光量制御手段は、上述の本発明の露光量制御方法により前記露光量の測定および露光量の制御を行なうものであることを特徴とする。前記投影露光手段は、原板のパターンの一部を基板上に投影した状態で、原板と基板とを同期させて走査移動させることによって、原板のパターンを基板上に走査露光する走査型の投影露光手段であってもよい。
【００１７】
また、本発明のデバイス製造方法は、原板のパターンを光源からの照明光で照明して基板上に投影露光することによってデバイスを製造する方法であって、投影露光の際には、前記照明光をハーフミラーで分岐させ、分岐した光路上で露光量を測定し、その測定結果に基づいて露光量を制御するデバイス製造方法において、前記露光量の測定および露光量の制御を上述の本発明の露光量制御方法によって行なうことを特徴とする。
【００１８】
従来技術においては、ハーフミラーによって分岐させた光路が、ハーフミラー直前のレンズに当たらないように、ハーフミラーの角度と、ハーフミラーおよびレンズ間の距離を設計して、ハーフミラーからの光を直接露光量センサに導いて露光量を計測していたため、露光量の計測のために必要なスペースを多く必要としていたが、本発明によれば、ハーフミラーによって分岐させた光路を、ハーフミラーよりも光源側のレンズ等の光学素子の一部を通した後、露光量センサに導く等により露光量を計測するようにしたため、露光量計測のために必要なスペースの減少が図られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、実施例を通じて説明する。
【００２０】
【実施例】
図１は本発明の第１の実施例に係る露光装置を示す。同図において、図２と同一の符号は、図２の場合と同様の要素を示す。この露光装置においても、基板１１上の露光量の制御は、図２の従来例と同様に、露光量センサ１４の出力に基づき、あらかじめ決められた制御プログラムに従って、シャッタ１７の開閉と、透過率が可変な減光手段１８の透過率と、光源１への入力とを制御することによって行なう。図２の従来例と異なるのは、ハーフミラー１３によって反射された光線が露光量センサ１４に到達するまでの光路である。すなわち図２の従来例では、ハーフミラー１３で反射された光を直接、露光量センサ１４で計測していたのに対し、本実施例では、ハーフミラー１３で反射された光をハーフミラー１３よりも光源１側の光学系の一部を通した後、計測するようにしている。
【００２１】
この構成によれば、露光量を計測するために必要なスペースを小さくすることができる。この理由を、図３および図４を用いて説明する。図４は図２の従来例におけるハーフミラー１３直前のレンズ５とハーフミラー１３近傍の照明領域の光軸上に到達する光線を示す。図３は本実施例におけるハーフミラー１３直前のレンズ５と、ハーフミラー１３近傍の照明領域の光軸上に到達する光線を示す。なお、ハーフミラー１３の傾きは図４のものと等しい。図３および図４に示されるように、従来例においては、ハーフミラー１３によって反射された光線が、直接、露光量センサ１４に到達できるように、レンズ５で蹴られないようにするため、ハーフミラー１３とハーフミラー１３直前のレンズ５との間の間隔Ａを十分開ける必要がある。これに対し、本実施例においては、ハーフミラー１３によって反射される光線は、ハーフミラー１３より光源１側にあるレンズ５の一部を通して露光量センサ１４に到達するようにしているため、ハーフミラー１３とレンズ５の間の間隔Ａを狭くすることができる。
【００２２】
なお、図３においては、簡単のため、ハーフミラー１３によって反射された光線は、ハーフミラー１３より光源側の１枚のレンズ５を通った後、露光量センサ１４に入力するための光学系３１を通って露光量センサ１４に到達しているが、ハーフミラー１３により反射された光線が通るハーフミラー１３より光源１側のレンズ５の枚数は、設計において都合が良い枚数であれば何枚であっても構わない。
【００２３】
露光量計測位置での露光量と基板１１上の露光量とを関係づけるためには、従来例と同様に、ステージ１２上に備え付けられている露光量センサ１５を照明領域内に移動させ、基板１１上の照明領域の所定の位置とほぼ等しい位置においてダミー露光を行ない、両者の出力を比較すれば良い。
【００２４】
露光量計測位置での露光量と基板１１上の照明領域の所定位置での露光量とを関連づけた場合、基板１１への露光量をその照明領域における所定位置の１点での露光量で代表していることになる。つまり、照明領域全域で所望の露光量を露光するように制御しているわけではない。しかし、投影露光装置においては、照明領域内でほぼ均一な照度分布をしているため、照明領域の所定の位置への露光量で代表しても、照明領域全域に対して十分な精度で露光量を制御することができる。
【００２５】
前述のように、投影露光装置においては、照明領域内でほぼ均一な照度分布であるため、前述の関係づけた露光量の関係から、露光量計測位置での露光量が基板１１上の関係づけた点での最適露光量に対応する量になるように露光量を制御すれば、露光領域全域において十分な精度で露光量を制御できるが、実際には、照明領域内において若干の照度むらが存在するため、前述の方法で関係づけられた露光量測定位置での露光量と基板１１上での所定点での露光量の関係と、照明領域内の照度むらとを考慮して露光量を制御することにより、より精度良く露光量を制御することができる。
【００２６】
図５は基板１１上の照明領域の中心を通る直線上の各点での照度を模式的に表したものである。例えば、この場合、照明領域の中心点での露光量と露光量計測位置での露光量を関係づけて、照明領域の中心が適正露光量になるように露光を行なうと、照明領域の中心は適正露光量であるが、照明領域の端では露光不足になることが分かる。そこで、このような照度むらを考慮して、例えば点線で示した照明領域全域での平均照度で露光した場合に適正露光量になるように露光量制御を行なうことによって、露光領域全域において適正露光量に近い露光量で基板１１への露光を行なうことができる。
【００２７】
図７は、このように、被照明領域の照度むらを考慮して照明領域全域での平均照度で露光した場合に適正露光量になるように露光を行なうための露光量制御方法を示すフローチャートである。同図に示すように、露光量制御を開始すると、まず、ステージ１２上の露光量センサ１５を照明領域の中心に移動してダミー露光を行ない、露光量計測位置での露光量とウエハ（基板）１１面での露光量とを関連付ける（ステップ７０）。次に、露光量センサ１５を照明領域内における図８に示す各格子点にステップ移動させ、各格子点でダミー露光を行ない、照明領域内の照度むらを計測する（ステップ７１）。次に、計測した各格子点の照度から、照明領域内の平均照度を計算する（ステップ７２）。次に、適正露光量等の露光に必要な情報を入力する（ステップ７３）。次に、ウエハステージ１２上へのウエハ１１の搬入・搬出、必要に応じたレチクルの交換等を行なう（ステップ７４）。次に、ウエハ１１のアライメントやレベリング等の露光のための最終準備を行なう（ステップ７５）。そして、露光を行なう（ステップ７６）。このとき、平均照度で露光していると仮定して、基板１１上の露光量が適正露光量となるように露光量を制御するために、適正露光量に達したかどうかを判断する（ステップ７７）。そして、まだ達していないのであれば露光を続け（ステップ７６）、達したのであれば露光を終了する（ステップ７８）。
【００２８】
この露光量の制御は、具体的には、適正露光量をＤｐ、照明領域の中心の照度をＩｃ、平均の照度をＩａとし、露光量計測位置での露光量がＤｍのときの照明領域の中心での露光量をＤｃとすると、照度は単位時間当たりの露光量であるため、露光量計測位置での露光量がＤｐ（Ｄｍ／Ｄｃ）（Ｉｃ／Ｉａ）となるように行なえばよい。
【００２９】
次に、ウエハを交換するかしないかを判断する（ステップ７９）。現在ウエハステージ１２に載っているウエハ１１の露光が終了していたら、ウエハを交換する（ステップ７４）。まだウエハ１１の露光が終了していない場合は、ウエハステージ１２を移動させ（ステップ７５）、同様にして、次の露光位置における露光を行なう。
【００３０】
また、照度むらを考慮して露光量を制御する他の例として、マスク８のパターンが、ある領域では高解像度が要求され、その他の領域では必要とされないようなものである場合、高解像度が要求される領域の方が、より高精度な露光量制御が必要とされるので、露光量計測位置の露光量と関係づけた基板１１上の代表点の照度と、照度むらから予想される代表点と高解像度が要求される領域の照度の比とから、高解像度が要求される領域の露光量が適正露光量となるように、露光量計測位置での露光量を計測して、露光量を制御することにより、歩留りの向上を図ることができる。
【００３１】
図９は、このように、被照明領域の照度むらを考慮して高解像度が要求される領域の露光量が適正露光量となるように露光を行なう場合の露光量制御方法の例を示すフローチャートである。この場合、露光制御を開始すると、まず、ステージ１２上の露光量センサ１５を照明領域の中心に移動してダミー露光を行ない、露光量計測位置での露光量とウエハ１１面での露光量を関連付ける（ステップＳ９０）。次に、露光量センサ１５を、照明領域内における図８に示される各格子点にステップ移動させ、各格子点でダミー露光を行ない、照明領域内の照度むらを計測する（ステップＳ９１）。次に、レチクルパターン上において高解像度の要求される領域、適正露光量等の露光に必要な情報を入力する（ステップＳ９２）。次に、ウエハステージ１２上へのウエハ１１の搬入・搬出、必要に応じたレチクルの交換等を行なう（ステップＳ９３）。次に、ウエハ１１のアライメントやレベリング等の露光のための最終準備を行なう（ステップＳ９４）。そして、露光を行なう（ステップＳ９５）。このとき、高解像度が要求される領域の露光量が適正露光量となるように露光量を制御するために、適正露光量に達したかどうかを判断する（ステップＳ９６）。まだ達していなければ露光を続け（ステップＳ９５）、達したのであれば露光を終了する（ステップＳ９７）。
【００３２】
この露光量の制御は、具体的には、適正露光量をＤｐ、照明領域の中心の照度をＩｃ、高解像度が要求される領域の照度をＩｈとし、露光量計測位置での露光量がＤｍのときの照明領域の中心での露光量をＤｃとすると、照度は単位時間当たりの露光量であるため、露光量計測位置での露光量がＤｐ（Ｄｍ／Ｄｃ）（Ｉｃ／Ｉｈ）となるように行なえばよい。
【００３３】
次に、ウエハ１１を交換するかしないかを判断する（ステップＳ９８）。現在ウエハステージ１２に載っているウエハ１１の露光が終了していたら、ウエハ１１を交換する（ステップＳ９３）。まだウエハ１１の露光が終了していない場合は、ウエハステージ１２を移動させ（ステップ７５）、同様にして、次の露光位置における露光を行なう。
【００３４】
なお、図７および図９のフローチャートにおいては、露光量の関連付けと照度むらの測定を別々に行なっているが、照度むらを測る際に、照明領域における光軸上の照度と露光量計測位置での照度を比較することによって露光量の関連付けを行なうようにしてもよい。また、照度むらの測定は、照明領域において適当なピッチで照度を計測することにより行なえばよく、特に図８の格子点上である必要はない。
【００３５】
また、投影露光装置が走査型投影露光装置である場合でも、露光量の計測方法は同じであり、露光量制御プログラムがステップ・アンド・リピートタイプの投影露光装置の露光量制御プログラムと異なるだけであるため、走査型投影露光装置用の露光量制御プログラムを用いれば、本発明を走査型投影露光装置に適用することができる。
【００３６】
走査型投影露光装置とステップ・アンド・リピートタイプの投影露光装置とで露光量制御プログラムが異なるのは次の理由による。すなわち、ステップ・アンド・リピートタイプの投影露光装置においては、図１のシャッタ１７の開閉と、透過率が可変な減光手段１８の透過率と、光源１への入力とを制御して露光量の制御を行なうが、走査型投影露光装置においては、マスク８と基板１１を同期させて走査移動させることにより、露光領域の一部である照明領域を動かしながら露光領域全域の露光を行なうため、マスク８と基板１１の走査移動が露光領域全域について完了するまでは露光を終了することができないために、シャッタ１７の開閉による露光量の制御を行なうことができないことによる。
【００３７】
走査型投影露光装置の露光量は、照明領域の走査方向の長さｓ、照度Ｉ、およびスキャンスピードυにより、ｓ×Ｉ／υで決まる。よって、走査型投影露光装置の露光量を制御するためには、照明領域の走査方向の長さｓ、照度Ｉ、またはスキャンスピードυのうちの少なくとも１つを制御することとなる。
【００３８】
図６は本発明の第２の実施例に係る走査型投影露光装置を示す。図１のステップ・アンド・リピートタイプの投影露光装置と異なる点は、図６に示されるように、照明領域を規制する絞り６、マスク８、ウエハ１１をそれぞれ駆動する駆動装置２１、２２、２３が加わった点にある。露光量を制御するために、照明領域の走査方向の長さｓを制御するには、絞り６を動かして開口の長さを制御すればよく、照度Ｉを制御するには、光源１に投入するパワーを制御するかまたは光路中に設けた透過率可変な減光装置１８の透過率を制御すればよい。透過率可変な減光装置１８としては、例えば、ターレット上に数種の透過率の異なる光学部材を配置し、それを選択することにより透過率を可変にする減光装置や、光軸となす角度によって反射率の異なるミラーの角度を変えて透過率を可変とする減光装置などが考えられる。また、走査速度υを制御するには、駆動装置２１、２２および２３の駆動スピードを制御すればよい。
【００３９】
なお、本発明では、露光中に露光量を制御するために露光量を計測する露光量センサヘ到達する光束が、ハーフミラーから直接到達するのではなく、ハーフミラーよりも光源側の光学系の一部を通った後に到達することを特徴としており、露光量制御プログラムが、この露光量センサの出力に基いて制御を行なうのであれば、そのような技術はいずれも本発明の範囲に含まれる。
【００４０】
＜デバイス製造方法の実施例＞
次に上記説明した露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１０は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハを製造する。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（組立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体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で作製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。
【００４１】
図１１は上記ウエハプロセス（ステップ４）の詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ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を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置または露光方法によってマスクの回路パターンをウエハの複数のショット領域に並べて焼付露光する。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像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。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００４２】
本実施例の生産方法を用いれば、従来は製造が難しかった大型のデバイスを低コストに製造することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、露光量制御に必要な露光量測定を行なうための分岐光路がハーフミラーより光源側の光学素子の一部を通過するようにハーフミラーの位置を設定し、前記光学素子を通過した後の分岐光路上において露光量測定を行なうようにしたため、ハーフミラーと前記光学素子との間の間隔を小さくすることができる。したがって、露光量制御に必要な露光量計測のためのスペースを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施例に係る露光装置を示す図である。
【図２】 従来例に係る投影露光装置を示す図である。
【図３】 図１の装置におけるハーフミラーおよびその直前のレンズの近傍の様子を示す図である。
【図４】 図２の装置におけるハーフミラーおよびその直前のレンズの近傍の様子を示す図である。
【図５】 基板上の照明領域の中心を通る直線上の各点での照度を模式的に表したグラフである。
【図６】 本発明の第２の実施例に係る走査型投影露光装置を示す図である。
【図７】 図１の装置における露光量制御方法を示すフローチャートである。
【図８】 図１の装置においてダミー露光を行なう基板上の格子点を示す図である。
【図９】 図１の装置における他の露光量制御方法を示すフローチャートである。
【図１０】 本発明の露光装置を利用できるデバイス製造方法を示すフローチャートである。
【図１１】 図１０中のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
１：光源、２：集光ミラー、３：集光光をハエノ目レンズに入射させるための光学系、４：ハエノ目レンズ、５：２次光源を用いて均一照明を実現する光学系、６：照明領域を制御する絞り、７：結像光学系、８：マスク、９：投影レンズ、１０：投影レンズの絞り、１１：基板、１２：可動ステージ、１３：ハーフミラー、１４：基板と共役位置に置かれる露光量センサ、１５：ステージ上に取り付けられた露光量センサ、１６：露光量制御装置、１７：可動シャッタ、１８：透過率が可変な減光装置、２１：照明領域を規制する絞りを走査する駆動装置、２２：レチクルを走査する駆動装置、２３：ウエハを走査する駆動装置。
Claims (6)
- 原板のパターンを光源からの照明光で照明して基板上に投影露光するに際し、前記照明光をハーフミラーで分岐させ、分岐した光路上で露光量を測定し、その測定結果に基づいて前記基板上の露光量を制御する露光量制御方法において、前記分岐光路が前記ハーフミラーより光源側の光学素子の一部を通過するように前記ハーフミラーの位置を設定し、前記光学素子を通過した後の前記分岐光路上において前記露光量の測定を行なうことを特徴とする露光量制御方法。
- あらかじめ求められた前記分岐光路上における露光量の計測値と前記基板上での露光量との関係を考慮して前記基板上の露光量の制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載の露光量制御方法。
- 前記基板の露光を行なう前に、前記分岐光路上における露光量と前記基板上の所定の位置での露光量との関係を求め、前記基板の露光に際しては、この関係と前記基板上の照明領域内の照度むらとを考慮して前記基板上の露光量の制御を行なうことを特徴とする請求項１または２に記載の露光量制御方法。
- 光源からの照明光で原板を照明して基板上に投影露光を行なう投影露光手段と、前記照明光をハーフミラーで分岐させ、分岐した光路上で露光量を測定する露光量測定手段と、その測定結果に基づいて基板上の露光量を制御する露光量制御手段とを備えた露光装置において、前記露光量測定手段および露光量制御手段は請求項１〜３のいずれかの露光量制御方法により前記露光量の測定および露光量の制御を行なうものであることを特徴とする露光装置。
- 前記投影露光手段は、前記原板のパターンの一部を前記基板上に投影した状態で、前記原板と基板とを同期させて走査移動させることによって、前記原板のパターンを前記基板上に走査露光する走査型の投影露光手段であることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
- 原板のパターンを光源からの照明光で照明して基板上に投影露光することによってデバイスを製造する方法であって、前記投影露光の際には、前記照明光をハーフミラーで分岐させ、分岐した光路上で露光量を測定し、その測定結果に基づいて前記基板上の露光量を制御するデバイス製造方法において、前記露光量の測定および露光量の制御を請求項１〜３のいずれかの露光量制御方法によって行なうことを特徴とするデバイス製造方法。
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