JPH01274020A - 光量調整装置および光量調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は集積回路の製造に用いられるエキシマレーザ等
を光源とする露光装置に好適な光量調整装置に関するも
のである。

［従来の技術］ エキシマレーザを光源とする遠紫外線（ｄｅｅｐＵＶ）
領域の露光装置（ステッパ）は、０．５μｍ以下のパタ
ーンを形成するりソグラフィー工程の主力装置になる可
能性が強いものとして注目されいてる。特に、波長２４
８０ｍのにｒＦエキシマレーザを光源とし、縮小投影レ
ンズにより１／ｌＯ又は１１５にレチクルパターンを縮
小投影するタイプの露光装置は実用化が早いものとして
期待されている。

従来、かかる露光装置においてフォトレジスト材料が塗
布されたウニ八面上への照射光の適正な積算光量を確保
するには、照明系の内部に照射光の照度を検出する照度
検出手段を設け、該照度検出手段の出力信号に基づいて
照射光の積算光量に対応した値を検知し、予め設定され
た目標値に積算光量を調整することが行なわれている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記のような遠紫外線領域でのりソグラフィ
ー工程で用いられるフォトレジスト材料は、種類によっ
て感度がかなり異なっており、適正露光量の範囲はｌＯ
ｍＪ／ｃｍ２程度から０．５Ｊ／ｃｍ２程度までと非常
に広くなっている。一方、エキシマレーザの出力はパル
ス状で、そのパルスエネルギーはパルス毎にかなりバラ
ツキがあり、比較的均一なレーザでもバラツキの範囲が
±５零程度はある。

このため、パルス毎のエネルギーのバラツキの影響によ
り積算露光量の精度が劣化するのを防ぐために、フォト
レジスト材料の感度が高い場合でも、一定以上のパルス
数（例えば１００パルス）を照射して、ｌパルス当りの
エネルギーを低く設定することが行われる。

しかし、現在のところ　１〜２桁以上も異なるような広
い範囲の照度を精密に検出できるような照度検出手段を
製造することは困難であり、１パルス当りのエネルギー
を大幅に減少させた場合には、パルス光の照度を検出す
る出力信号が非常に小さな値となり、出力信号に対する
相対的な検出誤差が増大してしまうということが問題と
なる。

この発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、フ
ォトレジスト材料の感度が大幅に異なる場合でも、設定
された目標値に対して照射光の積算光量を精度良く調整
することのできる光量調整装置を提供することを目的と
している。

［課題を解決するための手段］ この発明においては、入射する照射光の照度と出力信号
の比が異なる複数の照度検出手段と、照射光の照度に応
じて前記照度検出手段の何れか１つを選択する選択手段
と、該選択された照度検出手段の予め測定されている照
度と出力信号の比に応じて出力信号を補正する補正手段
とを備え、該補正された出力信号に基づいて前記照射光
の積算光量に対応した値を検知することにより、上記の
課題を達成している。

［作　用］ 本発明においては、入射する光の照度と出力信号の比（
即ち感度）が異なる複数の照度検出手段と、照射光の照
度に応じて前記照度検出手段の何れか１つを選択する選
択手段を備えているので、照射光の照度に見合った照度
検出手段によって、高い精度で照射光の照度を検出する
ことができる。即ち、フォトレジスト材料の感度が低く
、ｌパルス当りのエネルギーを大きく設定する場合には
、入射光の照度に対する出力信号の比が小さい（感度の
低い）照度検出手段を用い、逆にフォトレジスト材料の
感度が高く、１パルス当りのエネルギーを小さくする必
要がある場合は、入射光の照度に対する出力信号の比が
大きい（感度の高い）照度検出手段を用いることにより
、何れの場合も検出された照度の相対的な検出誤差が非
常に小さい値となる。

そして、本発明においては、前記複数の照度検出手段の
人、射する照射光の照度と出力信号の比が予め測定され
ており、照度測定に用いられた照度検出手段の出力信号
は、この値に応じて補正手段によって補正される。この
補正された出力信号に基づいて演算することにより、照
射光の積算光量に対応する値を非常に正確に検知するこ
とができ、極めて正確に積算露光量を予め設定された目
標値に調整することができる。

［実施例］ 第１図は本発明の実施例を示す構成図である。

レーザビームは後述する露光制御部１７からの信号によ
り、エキシマレーザ光源１から所定のパルスエネルギー
で発振され、まず可変アテニュエータ２に入る。この可
変アテニュエータ２は、交換可能に備えられた透過率の
異なる複数の薄膜を蒸着したフィルターや金属メツシュ
フィルター等からなり、後述する露光制御部１７からの
信号によって予め減衰率が所定の値に設定されている。

ビームは該可変アテニュエータ２を通過して減衰された
後、続いてフライアイレンズやスペックル低減光学系等
で構成、されるビーム強度一種化光学系３に入射し、こ
こでビーム断面における強度の均一化が図られる。

その後、ビームはビームスプリッタ−４に入り、一部が
反射され、残りはビームスプリッタ−４を透過し、透過
したビームはレンズ５により可変ブラインド６上に強度
の−様なビームとして照射される。可変ブラインド６は
所定の大きさの開口部を有しており、この開口部の像は
第１コンデンサーレンズ７、反射ミラー８、及び第２コ
ンデンサーレンズ９を介してレチクルＲ上に集光される
。これにより、レチクルＲの下面に形成された所定のパ
ターンが投影レンズしによりウェハＷの上面にあるフォ
トレジスト材料上に投影結像される。

一方、ビームスプリッタ−４で反射されたビームはレン
ズ５と同等なレンズ１０により、可変ブラインド６と光
学的に等価な位置（共役位置）に強度の−様な光分布を
形成する。そして、この位置には複数の照度検出手段と
して、径の異なるピンホールＩＩＡと１１８が穿設され
た遮蔽板を受光面に備えた検知器１２Ａと１２Ｂが配置
されており、ビンポールＩＩＡの方がピンホールＩＩＢ
より径が小さくなっている。ピンホール１１Ａ。

１１Ｂが穿設されている面の照度は同一であるから、検
知器１２Ａ、１２Ｂの出力信号をノイズ等の検出誤差を
除いて比較すると、後述するように検知器１２Ｂの方が
検知器１２Ａよりも定数倍だけ出力信号の値が大きくな
る。検知器１２Ａ、１２Ｂからの出力信号はそれぞれア
ンプ１５Ａ、１５Ｂで電流／電圧変換され、さらに増幅
されてサンプルホールド回路１６Ａ、１６Ｂによりパル
ス波形のピークがホールドされて露光制御部１７に入力
される。

ここで、この露光制御部１７の動作について説明する。

露光を開始する際には、かかる露光制御部１７に外部か
ら積算露光量の目標値に閏する指令信号Ｓ　ｄｏｓｅと
露光開始信号Ｓ　ｅｘｐが人力され、それによりエキシ
マレーザ光源ｌに発光トリガー（ｇ　号Ｓ　ｔが出力さ
れるとともに、目標値に応じて可変アテニュエータ２が
所定の減衰率を有するように減衰指令４８号Ｓａが出力
される。

また、この露光制御部１７は設定された目標値から照射
光の照度レベルを判断して、何れか１つの検出器を選択
する選択手段１８を備えており、照度が炉室レベル以下
の場合にはピンホール径の大きい検知器１２Ｂの出力信
号を採用し１．逆に照度が炉室レベル以上の場合にはピ
ンホール径の小さい検知器１２Ａの出力信号を採用する
。さらに、本実施例においては照射光の照度が炉室レベ
ル以上となり、検出器１２Ｂの受光面が損障を受ける危
険性がある場合には検出器１２Ｂへの入射光のみを遮断
するシャッター１３を駆動するシャッター駆動部１４に
シャッター信号Ｓｓを出力するようになっている。

また、かかる露光制御手段１７は前記選択された検知器
からの出力信号を該検知器の感度に応じて補正する補正
手段１９を備えており、この補正された出力信号に基づ
いて演算することにより、照射光の積算光量に対応する
値が検知される。即ち、ウェハ上に照射される照射光の
積算光量が正確に検知され、この検知された値と予め設
定された目標値が一致した際に露光制御部１７から停止
信号Ｓｅが出力され、エキシマレーザ光源１の発振が停
止される。このようにして、ウェハ上に照射される照射
光の積算光量は極めて正確に目標値に調整される。

第２図はピンホール穿設面での光の真の照度（レチクル
Ｒ及びウェハＷ上の照度に比例する）と検出器の出力信
号の関係を示すグラフであり、直線２０Ａ、２０Ｂの傾
きはそれぞれ真の照度（横軸Ｉ）と検知器１２Ａ、検知
器１２Ｂの出力信号（縦軸ｅ）の比を示している。ここ
で、ピンホールＩＩＡとＩＩＢの開口面積をそれぞれＡ
ｓ。

Ｂｓとすると、２つの検知器１２Ａ、１２Ｂの同じ照度
Ｉに対する出力信号の大きさは検知器及び回路系の飽和
がなければＢ　ｓ／Ａ　ｓ倍だけ検知器１２Ｂの方が大
きくなり、即ち、直線２０Ｂの傾きは直線２０Ａの傾き
よりＢ　ｓ／Ａ　ｓ倍だけ大きくなる。このＢ　ｓ／Ａ
　ｓの値は予め同一の照度において検知器１２Ａと１２
Ｂの出力を精密に繰返し測定し、割算して平均すること
により得られており、露光制御部１７に記憶されている
。

また、εは検知器や回路系のノイズや電流／電圧変換の
量子化誤差等による照度の検出誤差を示しているが、こ
の値は図に明らかなように照度■の大きさにはほとんど
依存していない。従って照度が大きい時には相対的な検
出誤差は小さな値となるが、照度が小さくなる捏和対誤
差が増大してしまう。例えば直線２ＯＡに示される出力
特性を有する検知器１１Ａの出力信号の相対誤差は、照
度Ｉ２よりも１１の方がずっと大きい。ところが、ここ
で照度■１の時に直線２０Ｂに示される出力特性を有す
る検知器１１Ｂを用いれば、出力信号の値はｅＡからｅ
、となり大きくなり、それぞれの検出誤差はほぼ同一の
値εであるので検出器＋２Ａを用いる場合に比較して相
対誤差が非常に小さくなる。

本実施例においては、照射光の照度に応じて、照度が検
知器１２Ｂが飽和するＩｓより小さい場合には検知器１
２Ｂからの出力信号を採用し、照度がＩｓより大きくな
る場合には照射光による検知器１２Ｂ受光面の損傷を防
ぐために、シャッター１３を閉じて検知器１２Ａからの
出力信号を用いるようにしているので、照射光の照度の
レベルによらず正確に照度を検出することができる。

なお、以上の実施例においては照度検出手段として、２
つの検知器を配置したが、照度検出手段の数は３系統以
上であってもよいことは言うまでもなく、照射光の照度
が大幅に異なるレベルで設定されるような場合は、多数
の照度検出手段を配置した方がより正確に露光量を調整
することができる。また本実施例においては、検知器１
２Ａ。

１２Ｂのディテクタは同一のものとして、照度検出手段
の出力特性を異ならせるために径の異なったピンホール
が穿設された遮蔽板を用いたが、これに限らず、元来感
度の異なる検知器を組み合わせて用いても良い。

なお、本実施例において検知器１２Ｂの損傷を防ぐため
に用いられているシャッター１３は検知器１２Ｂの損傷
を防ぐ以外に次のように用いることができる。即ち、検
知器を３個以上設け、１個の検知器は基準検知器とし、
通常の動作時にはシャッターで遮蔽して受光しないよう
にしておき、他の検知器を用いて照度を検出する。この
際、遠紫外線光に対して長期間検知器がさらされている
と感度が変化する可能性があるが、定期的に前記基準検
知器のシャッターを開け、常時照度を検出している検知
器の感度を較正することができる。

このようにすれば常に安定した照度モニターが行なえて
好ましい。

また、本発明にかかる感度の異なる複数の照度検出手段
は光量調整に用いる以外にも、例えばウェハを載置する
ステージ上に設置すれば、照射光の照度が広い範囲に渡
って変わっても常に精度良く照度の検出ができ、より正
確に積算光量を調整するのに有効である。さらに、照度
検出手段からの出力信号は、そのまま積算し、感度変更
に伴う補正はその積算光量値に対して行なりても同様の
効果が得られる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれは、照射光の照度に応じて、
入射光の照度と出力信号の比が異なる複数の照度検出手
段の何れか１つを選択的に用いることによって、照射光
の照度レベルが広い範囲で変化する場合でも、照度を正
確に検出することができ、照射光の積算光量に対応した
値を極めて正確に検知することができる。これにより、
積算光量を予め設定された目標値に非常に精度良く調整
することができる。即ち、本発明にかかる光量調整装置
を用いれば、フォトレジスト材料の感度が大幅に異なる
場合でも、積算光量をそれぞれのフォトレジスト材料に
最適値に調整することができ、増々高集積化が進む集積
回路の製造に極めて有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成図、第２図は本発明の実
施例における照度と照度検出手段の出力信号の関係を示
すグラフである。 ［主要部分の符号の説明］ １・・・エキシマレーザ ２・・・可変アテニュエータ ３・・・ビーム強度−線化光学系 Ｒ・・・レチクル Ｌ・・・投影レンズ Ｗ・・・ウエハ ＋２Ａ、１２Ｂ・・・検知器 １１Ａ、１１Ｂ・・・ピンホール Ｉ７・・・露光制御部 １８・・・選択手段 １９・・・補正手段 代理人　弁理士　佐　藤　正　年 第１図 第２Ｖ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　光源からの照射光の照度を検出する照度検出手段を有
   し、該照度検出手段の出力信号に基づいて前記照射光の
   積算光量に対応した値を検知し、該積算光量を予め設定
   された目標値に調整する光量調整装置において、入射す
   る照射光の照度と出力信号の比が異なる複数の照度検出
   手段と、前記照射光の照度に応じて前記照度検出手段の
   何れか１つを選択する選択手段と、該選択された照度検
   出手段の予め測定されている照度と出力信号の比に応じ
   て出力信号を補正する補正手段とを備え、該補正された
   出力信号に基づいて前記照射光の積算光量に対応した値
   を検知することを特徴とする光量調整装置。