JP3919424B2 - Scanning exposure apparatus and device manufacturing method using the scanning exposure apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
本発明は、走査露光装置および該走査露光装置によるデバイス製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
走査型の半導体露光装置では、ウエハ(被照射面)での露光量の均一性を調整する手段として、特開昭62−193125号公報には、非走査方向の各座標に関して、照度が高い場合には、走査方向の照射範囲の幅を狭くし、反対に照度が低い場所では照射範囲を広げるように調整することによって、各座標毎に走査方向に積分した光量を均一にする方法が開示されている。
【0003】
また、半導体露光装置の微細加工ヘの要求の高まりに伴い、より短波長の光源、具体的にはエキシマレーザの使用が必須となっている。エキシマレーザはパルス光源でコヒーレンスの高い光源で、そのまま露光装置に使用すると光源の照度分布がそのまま照射面に映り込んでしまう。そのため、特開平10−32164号公報では、照明光のコヒーレンスの異方性に着目し、コヒーレンスの低い方向を走査方向と略一致するように設定し、高い方向へ振動するような加振手段を設けて、照度むらを低減し照射面上での照度分布の均一化を図っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のコヒーレントな光源を用いた半導体露光装置では、感光基板上の照度が変化して露光ムラが発生することになる。
すなわち、コヒーレントな光源を用いた半導体露光装置では、光源が持っている細かな照度ムラ(スペックル)の影響が感光基板上にまで及ぶことから、そのスペックルの影響を無くすために、能動的に光学素子を動かすことで、光軸を振り、スペックルの影響を取り除いている。
ところが、この光軸を振ることによる影響が、光計測センサ、特に感光基板の露光量を制御するディテクタに乗ってしまうこととなる。このディテクタは被照射面へ到達する光の一部分を導出、計測しているため、結果として感光基板上での照度が変化し、図1に示すような一種のダマサレ(照度外乱)が発生してしまう。
【0005】
一方、半導体露光装置の露光量は感光基板上の照度の時間積分であらわされ、特に走査露光方式では、露光光が被照射面のある一点の通過に要する時間(図2:P)の区間積分値が感光基板上での露光量となる。そのため、走査型露光装置において、通過時間Pが一定であれば、時間的照度を一定にすることで、感光基板上での露光量を一定にすることができるが、実際には、上記したように光学素子の要因によるダマサレのために、感光基板上の照度が変化して露光ムラが発生することとなる。
【0006】
そこで、本発明は、感光基板上に発生する露光ムラを低減することが可能な走査露光装置および該走査露光装置によるデバイス製造方法を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するため、つぎの(1)〜(6)のように構成した走査露光装置および該走査露光装置によるデバイス製造方法を提供するものである。
(1)パルス光源からのコヒーレンスを有する照明光によりマスクを照明する照明光学系と、前記照明光学系により照明されたマスクのパターンを感光基板に投影する投影光学系と、前記照明光を前記マスクに対し周期的に移動させるべく前記照明光学系内の光学素子を周期的に駆動する駆動手段とを有する走査露光装置において、
前記感光基板上の照明領域を前記感光基板上の1点が通過するのに要する通過時間が前記駆動手段による前記光学素子の動作周期の整数倍となり、前記パルス光源の発振周期の前記動作周期に対する比が非整数となり、かつ前記動作周期は、前記発振周期を、前記比の整数倍が整数および整数に近い数のいずれかになるような当該整数倍した値となるように、前記感光基板の走査速度、前記動作周期および前記発振周期が設定される
ことを特徴とする走査露光装置。
(2) 前記通過時間は、前記感光基板の走査方向における前記照明領域の幅の代表値と前記感光基板の走査速度とにより決まるものであることを特徴とする上記(1)に記載の走査露光装置。
(3)前記通過時間は、前記照明領域の光強度分布に基づく前記感光基板の走査方向における前記照明領域の実効的な幅と前記感光基板の走査速度とにより決まるものであることを特徴とする上記(1)に記載の走査露光装置。
(4)前記駆動手段は、前記光学素子としてのクサビ板を回転させることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載の走査露光装置。
(5)前記駆動手段は、前記光学素子としてのミラーを振動させることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載の走査露光装置。
(6)上記(1)〜(5)のいずれかに記載の走査露光装置を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態においては、上記構成を適用することにより、コヒーレントな光の影響を受けず、かつ能動的に動かしている光学素子を原因とする光計測センサと非照射面の照度ダマサレを受けることのない良好な露光を行うことができる。これは、本発明者が鋭意検討した結果、スペックル除去の光学素子の動作周期P_optを、感光基板上のある一点を露光光が通過する時間Pに比例させれば、照度ダマサレの区間積分値が0となるため、照度ダマサレによる露光ムラをなくすことができるという知見に基づくものである。
【0009】
この点を更に説明すると、露光光の通過時間Pは、露光時に使用する露光光の走査方向分布幅Swと走査速度Vから導き出されるため、走査速度に比例させて光学素子の動作周期P_optを設定し直すことが考えられる。
走査方向の露光光強度分布形状が矩形形状であれば、露光光の走査方向分布幅Swは一意に決まるが、実際には露光光の強度分布を矩形にすると、パルス光源を用いた場合、走査速度とパルス周期のずれが、露光むら増加への効き率が大きいことが知られている。そのため、実際には台形分布形状を始めとして、照射領域が漸近変化する形状を持たせること(図3)が有効である。そのような矩形形状以外の露光光強度分布をしている場合には、露光むらを最も少なくする露光光分布幅を実測する手段も持ちあわせることも必要である。さらに、照明形状が変わると、この露光光強度プロファイル形状も変わるので、照明モード毎に幅を計測し、光学素子の動作周期を最適化する方法が考えられる。
また、走査型露光装置においては、非走査方向の照度むらを除去するために露光光の走査方向分布幅をかえることが有効である(図4)。その場合は、非走査方向の露光光幅が定まらないため、最も露光むらの影響が少なくなるような周期P_optを見つける手段も必要となる。
【0010】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について説明する。図5は本発明の実施例における走査型の露光装置の概略構成を示した図である。
図5において、1は光源であるエキシマレーザ、3は光源1からのレーザ光のビーム形状を整形しかつ、インコヒーレント化するビーム整形光学系、5はオプティカルインテグレータ、6は2次光源であるオプティカルインテグレータ5からの光束でマスキングブレード9の面を照明するための集光レンズである。7はハーフミラーで、オプティカルインテグレータ5からの光束の1部を分割し、分割された光束はレンズ11によってディテクタ12に入射し、露光量のモニターが行われる。
【0011】
スリット8は、マスキングブレード9の面から所定の距離だけ光軸方向にシフトした位置に置かれ、形状は紙面内で光軸と垂直な方向について光束を遮光する2組の遮光板からなっている。マスキングブレード9は4枚の独立に稼動する遮光板から構成され、結像レンズ10によってレチクルR上に投影される。スリット8も結像レンズ10によるレチクルR上に投影されるが、結像レンズ10に関して、レチクルRと光学的共役位置はマスキングブレード9の面であるので、スリット8による光強度分布は、図4に示すように台形状の分布となる。
【0012】
M1、M2、M3は光路を折り曲げるための折り曲げミラーである。レチクルR上の回路パターンは、投影光学系13によって感光基板W状に投影される。16は感光基板を保持し、矢印で示された走査方向にレチクルRと同期を取りながら、一定速度で走査を行うためのステージ16である。ステージ16上には、感光基板W面相当面上の照度を測定する照度計14が配置されている。15はディテクタ12によって計測された光量から、感光基板W上に正確な露光量を供給するために、次のパルスの発光タイミング及び目標光量を計算する露光量演算部、17は投影露光装置の主制御部である。
【0013】
エキシマレーザコヒーレンスの高い光源を使用すると、光源の持っている細かな照度ムラ(スペックル)が感光基板Wにおいて反映されてしまう。走査型露光装置での照度ムラは、非走査方向での露光量ムラとなってしまうため、照明光を振るなどの処置をすることで、スペックルの除去を行なう。図5においては、クサビ板2を回転させることや、振動するバイブレーティングミラー4などの方法で、光の分布を能動的に振る処方が施されている。照明光源を見かけ振ることで、スペックルを除去出来る。
【0014】
しかしながら光学素子により照明光を振ると、ディテクタ12に照明光を導入するハーフミラー7の光量特性などの要因により、ディテクタ12と感光基板W相当面上での照度を計測する照度計14の照度の比が変化してしまう。そのため、ディテクタ12において、照度を一定にするように光量演算部が計算しても、結果として感光基板Wでの露光量は、クサビ板2の回転周期または、バイブレーティングミラー4の振動周期が乗ってしまう。図1は露光量制御に使用するディテクタ12と、感光基板W上での照明誤差を表しており、この時クサビ板2の回転周期、またはバイブレーティングミラー4の振動周期、すなわち照度ダマサレの周期P_optが乗っている。
【0015】
走査型露光装置での露光量は、感光基板Wでの照度の積分で与えられる。基本的には、照明光が感光基板W上のある1点を通り過ぎるのに要する時間Pにより積分された値が露光量となる。この積分時間Pは、感光基板W上での照明光の走査方向の幅Swと、走査速度Vとにより、P=Sw/Vの関係で表すことができる。このとき、露光光の照度変動を
I=b+a exp(2πtj/P_opt) (1)
とした場合、感光基板W上での露光量Eは以下の式のように与えられる。
E=integral[I](T−P→T) (2)
=bP+aP_opt/(2πj)exp(2πTj/P_opt)(1−exp(2πPj/P_opt))
integral[f](t0→t1)は関数fをt0からt1にかけて区間積分することを表している。
【0016】
ここで、(2)式の周期成分が除去されるためには、
exp(2πPj/P_opt)=1 (3)
これを解いて、
P=nP_opt (4)
Sw/V=nP_opt (4)’
の成り立つ必要がある。したがって、感光基板W上を行き過ぎるのに必要とされる時間Pを露光光の揺動P_optの整数倍になるように、同期をとることでこの成分を除去出来ることが分かる。
【0017】
近年の露光装置では、短波長レーザ特に、エキシマレーザを光源として用いている。エキシマレーザはパルス光源であるため、実際には光学素子の振動周期と光源の周期から照度ダマサレの周期が発生する。光学素子の振動周期をT、パルス光源の発振周期をtとしたとき、m番目の照明光Imに乗ってくる照度バラツキは以下のように表される。
Im=exp(2πmtj/T) (5)
したがって、
mt/T=integer (6)
となるmに対して、mtが照明光の変化周期P_optとなる。
【0018】
したがって、この周期と、ステージが感光基板上を通過する時間Pとについて(4)を成立させるようにすれば、照度ダマサレの無いシステムを構築出来る。パルス光源を用いた走査型露光装置の露光量設定では、光源の照度を変える手法の一つとして、光源の発振周波数を変更する方法が考えられる。その場合には、tの値が決定されているため、光学素子の振動周期Tを(6)式が成り立つように調整する必要がある。この時、mの値が小さい場合は、スペックル除去効果が薄れるために、スペックルを除去するためにはmの値がどのくらい必要か、最低のmの値を決定しておく必要がある。
【0019】
なお、(6)式にてt/Tが整数となる時には、光束が常に一定位置にてスペックル状態が見かけ上は変わらなくなってしまうので、この状態に光学素子の動作周期を調整する事は無意味になる。
また、光学素子の動作周期安定性などの問題点が有り、(6)式の満たせない場合は、(6)式の値が整数に近くなるモードmが存在し、その影響を受けることになり、その際、そのモードmについて(4)式が成り立つように調整する必要がある。
【0020】
たとえば、光源の発振周期が595Hz、光学素子の駆動周期を10msec.とした場合、t/T=0.168となる。このとき、0.168×125=21となるため、照明光のダマサレは、1/595×125=210.1[sec.]の周期がP_optとなる。しかしながら、露光光が感光基板上のある一点を通過するのに要する時間は、10秒未満であるので、210.1秒はナンセンスとなる。この時には0.168×6=1.008となるため、1/595×6=10.1[msec.]でのモードの影響を大きく受けるため、実質P_optの値を10.1[msec.]とした方が実際的である。
【0021】
実際の装置では、レチクルRと感光基板W、さらには露光領域を規定するマスキングブレード9が位置的な同期を取る必要がある。その時に、スリット8の走査方向幅Swと実際の走査速度Vとによる周期Pがクサビ板2または、バイブレーティングミラー4の周期の整数倍になるように、クサビ板2またはバイブレーティングミラー4の周期を主制御部17が制御することにより実現する。
【0022】
走査型露光装置では、スリット8の走査方向幅を変更することで、照度の調整ができるため、スリット幅Swが非走査方向の像高により、一定でない。その場合には、各非走査方向像高位置でのスリット幅Swの情報を使い、露光領域全体からもっとも周期ムラの影響が出ないような代表幅Swcに対し、(4)’式を適用することが考えられる。代表幅Swcを求める方法としては、スリット幅の平均値を用いる方法、スリット幅の最大と最小の真ん中の値をSwcとする方法、等が考えられる。
【0023】
また、走査型露光装置ではスリット8が光学的共役位置からずれた位置にあるため、照明光の光強度分布は基本的に台形形状をしている。そのため、実際に照度を均一にするための実行スリット幅はSwとは違う場合が考えられる。もっとも一般的な考えでは、台形強度分布の上底部分の50%スレッショルドでの露光光幅Swiを使うことが考えられる。また、照明形状によっては、台形形状分布ができない場合も考えられるため、その場合はP_optの値を振ることで、最適な周期を実測することも考えられる。
【0024】
また、本方式は感光基板上Wに所望の照度を与えるように光源1を制御している光量演算部15において、除去しきれない周期の照度変動に対して、適用することも考えられる。そのときには、除去しきれない照度変動の周期をP_optとして、本方式を適用すれば良い。
【0025】
さらにステップ&リピート方式により、マスクパターンを感光基板に転写する、静止型の露光装置では、感光基板に与えられる露光量は照度と露光時間により与えられる。したがって、この露光時間をPと置き換えて、(4)式を適用することで、チップ間での露光量差のまったくない、良好な露光を行う静止型露光装置を構成できる。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、感光基板上に発生する露光ムラを低減することが可能な走査露光装置及び該走査露光装置によるデバイス製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】露光量制御に使用するディテクタと、感光基板上での照明誤差を表す図。
【図2】露光装置の露光量は感光基板上の照度の時間積分で表されることを説明するための図。
【図3】本発明の実施の形態において、照射領域が漸近変化する形状を持たせることについて説明するための図である。
【図4】本発明の実施の形態において、非走査方向の照度むらを除去するために露光光の走査方向分布幅をかえることについて説明するための図である。
【図5】本発明の実施例における走査型の露光装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
1:光源
2:クサビ板
3:ビーム整形光学系
4:バイブレーティングミラー
5:オプティカルインテグレーター
6:集光レンズ
7:ハーフミラー
8:スリット
9:マスキングブレード
10:結像レンズ
11:レンズ
12:ディテクタ
13:投影光学系
14:照度計
15:露光量演算部
16:ステージ
17:投影露光装置の主制御部[0001]
The present invention relates to a scanning exposure apparatus and a device manufacturing method using the scanning exposure apparatus.
[0002]
[Prior art]
In a scanning type semiconductor exposure apparatus, as means for adjusting the uniformity of the exposure amount on a wafer (irradiated surface), Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-193125 discloses a case where illuminance is high for each coordinate in the non-scanning direction. Discloses a method of making the amount of light integrated in the scanning direction uniform for each coordinate by narrowing the width of the irradiation range in the scanning direction and conversely adjusting the irradiation range to be widened in places where the illuminance is low. ing.
[0003]
Also, with the increasing demand for fine processing of semiconductor exposure apparatuses, it is essential to use light sources with shorter wavelengths, specifically excimer lasers. The excimer laser is a pulsed light source with high coherence, and when used in an exposure apparatus as it is, the illuminance distribution of the light source is reflected on the irradiation surface as it is. For this reason, in Japanese Patent Laid-Open No. 10-32164, focusing on the coherence anisotropy of illumination light, a vibration means that vibrates in a high direction is set so that the low coherence direction is substantially coincident with the scanning direction. It is provided to reduce the illuminance unevenness and make the illuminance distribution uniform on the irradiated surface.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional semiconductor exposure apparatus using a coherent light source, the illuminance on the photosensitive substrate changes and uneven exposure occurs.
In other words, in a semiconductor exposure apparatus using a coherent light source, since the influence of fine illuminance unevenness (speckle) that the light source has on the photosensitive substrate, it is active to eliminate the influence of the speckle. By moving the optical element, the optical axis is swung to eliminate the influence of speckle.
However, the influence of shaking the optical axis is on the optical measurement sensor, particularly the detector that controls the exposure amount of the photosensitive substrate. Since this detector derives and measures a part of the light reaching the irradiated surface, as a result, the illuminance on the photosensitive substrate changes and a kind of lumps (illuminance disturbance) as shown in FIG. 1 occurs. End up.
[0005]
On the other hand, the exposure amount of the semiconductor exposure apparatus is represented by time integration of the illuminance on the photosensitive substrate. In particular, in the scanning exposure method, the interval integration of the time required for the exposure light to pass through one point on the irradiated surface (FIG. 2: P). The value is the amount of exposure on the photosensitive substrate. Therefore, in the scanning exposure apparatus, if the passage time P is constant, the exposure amount on the photosensitive substrate can be made constant by making the temporal illuminance constant, but in practice, as described above. In addition, due to the frustration caused by the optical elements, the illuminance on the photosensitive substrate changes and uneven exposure occurs.
[0006]
Accordingly, the present invention is an object to provide a device manufacturing method according to the available scanning exposure apparatus and the scanning exposure apparatus to reduce the exposure unevenness that occurs sensitive optical substrate.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a scanning exposure apparatus configured as follows (1) to ( 6 ) and a device manufacturing method using the scanning exposure apparatus.
(1) an illumination optical system for illuminating a mask by the illuminating light having a coherence from the pulsed light source, the mask and the projection optical system, the illumination light for projecting a pattern of a mask illuminated by the illumination optical system to the photosensitive substrate A scanning exposure apparatus having a driving means for periodically driving an optical element in the illumination optical system to periodically move the optical element .
The passing time required for one point on the photosensitive substrate to pass through the illumination area on the photosensitive substrate is an integral multiple of the operating period of the optical element by the driving means, and the oscillation period of the pulsed light source with respect to the operating period A ratio is a non-integer, and the operation period is such that the oscillation period is a value obtained by multiplying the oscillation period by an integer that is an integer or a number close to an integer. A scanning exposure apparatus , wherein a scanning speed, the operation period, and the oscillation period are set .
(2) The scanning exposure according to (1), wherein the passage time is determined by a representative value of the width of the illumination area in the scanning direction of the photosensitive substrate and a scanning speed of the photosensitive substrate. apparatus.
(3) The passing time is determined by an effective width of the illumination area in the scanning direction of the photosensitive substrate based on a light intensity distribution of the illumination area and a scanning speed of the photosensitive substrate. The scanning exposure apparatus according to (1) above.
(4) said driving means, scanning exposure apparatus according to any one of (1) to (3), wherein the Rukoto rotate the wedge plate as the optical element.
(5) said driving means, scanning exposure apparatus according to any one of (1) to (3), wherein the Rukoto by vibrating the mirror as the optical element.
( 6 ) A device manufacturing method comprising manufacturing a device using the scanning exposure apparatus according to any one of (1) to ( 5 ).
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the embodiment of the present invention, by applying the above-described configuration, it is possible to reduce the illuminance illusion of the non-irradiated surface and the optical measurement sensor caused by the optical element that is not affected by the coherent light and is actively moved. Good exposure that is not received can be performed. As a result of intensive studies by the present inventor, if the operation cycle P_opt of the optical element for speckle removal is proportional to the time P during which the exposure light passes through a certain point on the photosensitive substrate, the interval integral value of the illuminance illusion is obtained. This is based on the knowledge that exposure unevenness due to illuminance illusion can be eliminated.
[0009]
This point will be further explained. Since the exposure light passage time P is derived from the scanning direction distribution width Sw of the exposure light used during exposure and the scanning speed V, the operation period P_opt of the optical element is set in proportion to the scanning speed. It is possible to re-do.
If the exposure light intensity distribution shape in the scanning direction is a rectangular shape, the scanning direction distribution width Sw of the exposure light is uniquely determined. However, if the exposure light intensity distribution is actually rectangular, scanning is performed when a pulse light source is used. It is known that the difference between the speed and the pulse period has a large effect on increasing the exposure unevenness. Therefore, in practice, it is effective to provide a shape in which the irradiation region changes asymptotically, including a trapezoidal distribution shape (FIG. 3). When the exposure light intensity distribution is other than the rectangular shape, it is necessary to have a means for actually measuring the exposure light distribution width that minimizes the exposure unevenness. Further, when the illumination shape changes, the exposure light intensity profile shape also changes. Therefore, a method of measuring the width for each illumination mode and optimizing the operation cycle of the optical element can be considered.
In a scanning exposure apparatus, it is effective to change the scanning direction distribution width of exposure light in order to remove unevenness in illuminance in the non-scanning direction (FIG. 4). In this case, since the exposure light width in the non-scanning direction is not determined, a means for finding a period P_opt that minimizes the influence of exposure unevenness is also required.
[0010]
【Example】
Examples of the present invention will be described below. FIG. 5 is a view showing a schematic configuration of a scanning type exposure apparatus in an embodiment of the present invention.
In FIG. 5, 1 is an excimer laser that is a light source, 3 is a beam shaping optical system that shapes the beam shape of the laser light from the light source 1 and makes it incoherent, 5 is an optical integrator, and 6 is an optical that is a secondary light source. This is a condensing lens for illuminating the surface of the
[0011]
Slit 8 is placed at a position shifted in the optical axis direction by a surface or al a predetermined distance of the
[0012]
M1, M2, and M3 are bending mirrors for bending the optical path . The circuit pattern on the reticle R is projected onto the photosensitive substrate W by the projection
[0013]
When a light source having high excimer laser coherence is used, fine illuminance unevenness (speckle) possessed by the light source is reflected on the photosensitive substrate W. The uneven illuminance in the scanning exposure apparatus becomes the uneven exposure amount in the non-scanning direction. Therefore, speckles are removed by taking measures such as shaking the illumination light. In FIG. 5, the prescription | regulation which shakes the distribution of light actively is given by methods, such as rotating the wedge board 2 and the vibrating mirror 4 to vibrate. Speckle can be removed by apparently shaking the illumination light source.
[0014]
However, when the illumination light is shaken by the optical element, the illuminance of the
[0015]
The exposure amount in the scanning exposure apparatus is given by the integration of the illuminance on the photosensitive substrate W. Basically, the exposure value is the value integrated by the time P required for the illumination light to pass a certain point on the photosensitive substrate W. This integration time P can be expressed by the relationship of P = Sw / V by the scanning direction width Sw of the illumination light on the photosensitive substrate W and the scanning speed V. At this time, the illuminance fluctuation of the exposure light is expressed as I = b + a exp (2πtj / P_opt) (1)
In this case, the exposure amount E on the photosensitive substrate W is given by the following equation.
E = integral [I] (TP → T) (2)
= BP + aP_opt / (2πj) exp (2πTj / P_opt) (1-exp (2πPj / P_opt))
integral [f] (t0 → t1) represents that the function f is integrated over the interval from t0 to t1.
[0016]
Here, in order to remove the periodic component of equation (2),
exp (2πPj / P_opt) = 1 (3)
Solve this,
P = nP_opt (4)
Sw / V = nP_opt (4) ′
It is necessary to hold. Therefore, it can be seen that this component can be removed by synchronizing so that the time P required to go over the photosensitive substrate W becomes an integral multiple of the fluctuation P_opt of the exposure light.
[0017]
In recent exposure apparatuses, a short wavelength laser, particularly an excimer laser is used as a light source. Since the excimer laser is a pulsed light source, the illuminance illusion period is actually generated from the vibration period of the optical element and the period of the light source. When the oscillation period of the optical element is T and the oscillation period of the pulse light source is t, the illuminance variation on the mth illumination light Im is expressed as follows.
Im = exp (2πmtj / T) (5)
Therefore,
mt / T = integer (6)
Mt becomes the change period P_opt of the illumination light with respect to m.
[0018]
Therefore, if (4) is established for this period and the time P for the stage to pass on the photosensitive substrate, a system without illuminance illusion can be constructed. In setting the exposure amount of a scanning exposure apparatus using a pulsed light source, as one method for changing the illuminance of the light source, a method of changing the oscillation frequency of the light source can be considered. In this case, since the value of t is determined, it is necessary to adjust the vibration period T of the optical element so that the expression (6) is satisfied. At this time, if the value of m is small, the speckle removal effect is weakened. Therefore, it is necessary to determine the minimum value of m to determine how much value of m is necessary for removing speckle.
[0019]
Note that (6) when the t / T is integer in expression, the light beam will always not change on speckle state in appearance at a fixed position, by adjusting the operation period of the optical element in this state Become meaningless.
In addition, there are problems such as operational cycle stability of the optical element, and when equation (6) cannot be satisfied, there exists a mode m in which the value of equation (6) is close to an integer, and it is affected by it. In this case, it is necessary to adjust the mode m so that the equation (4) is established.
[0020]
For example, the oscillation cycle of the light source is 595 Hz, and the drive cycle of the optical element is 10 msec. In this case, t / T = 0.168. At this time, since 0.168 × 125 = 21, the illuminance of the illumination light is 1/595 × 125 = 210.1 [sec. ] Is P_opt. However, since the time required for the exposure light to pass through a certain point on the photosensitive substrate is less than 10 seconds, 210.1 seconds is nonsense. At this time, since 0.168 × 6 = 1.008, 1/595 × 6 = 10.1 [msec. ], The value of P_opt is set to 10.1 [msec. ] Is more practical.
[0021]
In an actual apparatus, it is necessary to synchronize the position of the reticle R, the photosensitive substrate W, and the
[0022]
In the scanning exposure apparatus, the illuminance can be adjusted by changing the width of the slit 8 in the scanning direction. Therefore, the slit width Sw is not constant depending on the image height in the non-scanning direction. In this case, the information on the slit width Sw at each image height position in the non-scanning direction is used, and the expression (4) ′ is applied to the representative width Swc that is least affected by the periodic unevenness from the entire exposure region. It is possible. As a method for obtaining the representative width Swc, a method using an average value of the slit width, a method using the maximum and minimum middle values of the slit width as Swc, and the like are conceivable.
[0023]
In the scanning exposure apparatus, since the slit 8 is located at a position shifted from the optical conjugate position, the light intensity distribution of the illumination light basically has a trapezoidal shape. Therefore, the execution slit width for actually making the illuminance uniform may be different from Sw. The most general idea is to use the exposure light width Swi at the 50% threshold of the upper base portion of the trapezoidal intensity distribution. In addition, depending on the illumination shape, there may be a case where the trapezoidal shape distribution is not possible. In this case, it may be possible to actually measure the optimum period by changing the value of P_opt.
[0024]
In addition, this method may be applied to illuminance fluctuations that cannot be removed by the light
[0025]
Further, in a static exposure apparatus that transfers a mask pattern to a photosensitive substrate by a step-and-repeat method, the exposure amount given to the photosensitive substrate is given by illuminance and exposure time. Therefore, by replacing the exposure time with P and applying the equation (4), a stationary exposure apparatus that performs good exposure with no difference in exposure amount between chips can be configured.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a device manufacturing method according capable scanning exposure apparatus and the scanning exposure apparatus to reduce the exposure unevenness that occurs on the photosensitive substrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a detector used for exposure amount control and an illumination error on a photosensitive substrate.
FIG. 2 is a diagram for explaining that an exposure amount of an exposure apparatus is expressed by time integration of illuminance on a photosensitive substrate.
FIG. 3 is a diagram for explaining that an irradiation region has a shape that changes asymptotically in the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining changing of the scanning direction distribution width of exposure light in order to remove unevenness in illuminance in the non-scanning direction in the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view showing a schematic configuration of a scanning type exposure apparatus in an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Light source 2: Wedge plate 3: Beam shaping optical system 4: Vibrating mirror 5: Optical integrator 6: Condensing lens 7: Half mirror 8: Slit 9: Masking blade 10: Imaging lens 11: Lens 12: Detector 13 : Projection optical system 14: Illuminometer 15: Exposure amount calculator 16: Stage 17: Main controller of the projection exposure apparatus
Claims (6)
前記感光基板上の照明領域を前記感光基板上の1点が通過するのに要する通過時間が前記駆動手段による前記光学素子の動作周期の整数倍となり、前記パルス光源の発振周期の前記動作周期に対する比が非整数となり、かつ前記動作周期は、前記発振周期を、前記比の整数倍が整数および整数に近い数のいずれかになるような当該整数倍した値となるように、前記感光基板の走査速度、前記動作周期および前記発振周期が設定される
ことを特徴とする走査露光装置。 Period and an illumination optical system for illuminating a mask by the illuminating light, a projection optical system for projecting a pattern of a mask illuminated by the illumination optical system to a photosensitive substrate, the illumination light to the mask with the coherence of the pulsed light source A scanning exposure apparatus having driving means for periodically driving the optical elements in the illumination optical system to move the optical elements
The passing time required for one point on the photosensitive substrate to pass through the illumination area on the photosensitive substrate is an integral multiple of the operating period of the optical element by the driving means, and the oscillation period of the pulsed light source with respect to the operating period A ratio is a non-integer, and the operation period is such that the oscillation period is a value obtained by multiplying the oscillation period by an integer that is an integer or a number close to an integer. A scanning exposure apparatus , wherein a scanning speed, the operation period, and the oscillation period are set .
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