JPH0715875B2 - 露光装置及び方法 - Google Patents

露光装置及び方法

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JPH0715875B2
JPH0715875B2 JP59275751A JP27575184A JPH0715875B2 JP H0715875 B2 JPH0715875 B2 JP H0715875B2 JP 59275751 A JP59275751 A JP 59275751A JP 27575184 A JP27575184 A JP 27575184A JP H0715875 B2 JPH0715875 B2 JP H0715875B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は露光装置と露光方法に関し、特に、半導体チッ
プの製造に用いられる露光装置と露光方法に関する。
(従来技術) 半導体チップの高集積化、高微細化に伴い、投影露光装
置の光源として紫外線域の光を発するライプが用いられ
ている。
ランプが発する遠紫外線域の光を利用すれば更に投影露
光装置の解像力を上げることができる。しかしながら、
ランプの遠紫外線域の出力は低いため、露光時間が長く
なるという問題がある。
一方、エキシマレーザーは遠紫外線域の高出力のパルス
光を発するので、エキシマレーザーを投影露光装置を含
む各種露光装置に適用する考えがある。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、エキシマレーザーのパルス光の出力のバ
ラツキは5%以上に達する。従って、1個または複数個
のパルス光を単にウエハの所定領域に向けるだけでは、
ウエハを適正露光量で露光することはできない。
(課題を解決するための手段) 本発明の目的は、出力のバラツキがあるパルス光を用い
ても適正露光量で露光が行なえる露光装置及び露光方法
を提供することにある。
この目的を達成する本発明の露光装置は、ほぼ一定の出
力を有する複数個のパルス光と出力を変えた1個以上の
パルス光とにより基板上の同一領域を露光する露光装置
であって、パルス光の出力を調整するパルス出力調整手
段と、パルス光により前記同一領域に与えられる露光量
を検出する露光量検出手段と、各パルス光による露光量
の総和と前記同一領域に対する適正露光量とを比較する
比較手段と、前記比較手段による比較結果に基づいて前
記パルス出力調整手段によりパルス光の出力を変え、前
記出力を変えたパルス光による前記同一領域の更なる露
光を実行させることにより前記同一領域に適正露光量を
与える制御手段とを有することを特徴とする。
また、この目的を達成する本発明の露光方法は、ほぼ一
定の出力を有する複数個のパルス光と出力を変えた1個
以上のパルス光とにより基板上の同一領域を露光する露
光方法であって、パルス光により前記同一領域に与えら
れる露光量を検出し、各パルス光による露光量の総和と
前記同一領域に対する適正露光量とを比較し、比較の結
果に基づいてパルス光の出力を変え、前記出力を変えた
パルス光による前記同一領域の更なる露光を実行するこ
とにより前記同一領域に適正露光量を与えることを特徴
とする。
(実施例) 第1図は本発明の露光装置を示す概略図、第2図は第1
図の照明系2の構成図、第3図乃至第5図は本発明の前
提となる露光量制御方法を示す説明図、第6図と第7図
は本発明の露光量制御方法を示す説明図である。
第1図において、エキシマレーザー1は、例えばKrF、X
eCl等のガスを利用してレーザー発振し、遠紫外線域の
パルスレーザー光を放射する光源であり、KrFの場合に
は波長248nmの光を放射し、XeClの場合は波長308nmの光
を放射する。
エキシマレーザー1からのパルスレーザー光は照明(光
学)系2に入射する。
第2図に示すように、照明系2は、トーリックレンズの
如きビーム整形光学系21、蝿の目レンズの様なオプティ
カルインテグレーター22、コリメーターレンズ23、ミラ
ー24より構成される。
ビーム整形光学系21とオプティカルインテグレーター22
とコリメーターレンズ23は遠紫外線域の光が通過するよ
うに、石英(SiO2)、蛍石(CaF2)等の材料で形成され
る。
市販されているエキシマレーザーからのレーザー光の断
面形状は長方形であるので、照明系2は、ビーム整形光
学系21により、エキシマレーザー1からのレーザー光の
断面形状を正方形等の所望の形状に整形している。
オプティカルインテグレーター22は、光束の配光特性を
均一にすることにより被照明面での光強度分布を一様に
するものである。
第1図に戻って、照明系2からのパルスレーザー光の光
路に沿って、ミラー4、集積回路パターンが形成された
マスク又はレチクルM、縮小投影光学系3、ウエハWは
配置されている。
投影光学系3も、照明光学系2と同様に遠紫外線域の光
が透過する材料で形成される。尚、投影光学系3には投
影レンズ以外に反射型結像系も使用できる。
ミラー4により反射されたレーザー光の光路に紫外光用
のフォトセンサー5が配置されている。フォトセンサー
5は、エキシマレーザー1の近傍等、エキシマレーザー
1からウエハWまでのレーザー光の光路中に配置しても
良い。フォトセンサ5の出力は、予めフォトレジストの
感度を入力された光量積算回路6に入力される。
光量積算回路6の出力は、適正露光量と積算露光量と比
較する比較回路9を介して中央処理装置7(CPU7)に入
力され、CPU7でウエハWをフォトレジストを露光するの
に必要なパルス数が演算される。
レーザー出力制御部8は、CPU7の演算結果に基づいてエ
キシマレーザー1を駆動し、必要に応じて出力が制御さ
れたパルスレーザー光によりマスクMのパターンを照明
し、マスクMのパターン像によりウエハWを露光する。
照明効率制御部10は、CPU7の演算結果に基づいて、必要
に応じて照明系2の照明効率(例えば光束径、光量)を
制御する。
パターン光の出力を制御する場合は、レーザー出力制御
部8、照明効率制御部10の一方又は双方を用いることが
できる。
エキシマレーザーは出力が高いために1パルスの露光で
十分な場合が考えられる。しかし、エキシマレーザーの
各パルス光毎の出力のバラツキは±5%以上に達するの
で、1ショット当たり1パルスだけの露光では適正露光
量が得られないことが多い。
エキシマレーザー1の出力は前述の様に調整可能なの
で、出力を低下させ、1ショットを複数個のパルスレー
ザー光で露光することにより、1パルスの露光の場合よ
りも安定して適正露光量を得ることができる。
例えば第3図に示すフローチャートに従って、第4図に
示すようn個のパルスレーザー光で露光した後、光量積
算回路6から得られる既に行なったn回の露光による露
光量と適正露光量とを比較して、最終的な露光量が適正
露光量に対してアンダー又オーバーとなる程度を極めて
小さくするよう更なる所定数(例えば1)のパルス光に
よる露光を行なう。
この場合、最終パルスの露光後の積算露光量は適正露光
量に一致せず、アンダー又はオーバーとなるが、1ショ
ット当たり1パルスだけの露光に比べて実際の露光量と
適正露光量の差を小さく抑えることができる。
また第5図に示すように、パルス光の出力を更に低下さ
せて1ショット当たりのパルス数を増加させれば、最終
パルスの露光量のバラツキがあったとしても絶対値とし
て小さいため、より適正露光量に近い露光量を得ること
ができる。
パルスレーザー光の出力を低下させるには、前述したよ
うに、エキシマレーザー1の出力を低下させたり、パル
スレーザー光の光路中にNDフィルター等を設けたりパル
スレーザー光の径を小さくする等して照明系2の照明効
率を変化させる。また、エキシマレーザー1の出力の調
整を優先させ、不足分を照明光束の径、光量等の照明系
2の照明効率の調整で補うようにしても良い。
以上の例は各パルス光における予想される出力を一定と
したが、本発明では、少なくとも一つのパルス光を他の
パルス光と比べ予想される出力を異にするよう構成す
る。
これにより積算露光量を適正露光量にほぼ一致させるこ
とができる。
本発明では、例えば第6図に示すように、最終パルス光
の予想される出力を他のパルス光と異にする。この場
合、最終パルス光の予想される出力は他のパルス光の予
想される出力に比べ小さく或は大きく設定される。
また第7図に示すように最終パルス光に至る連続した複
数個のパルス光の予想される出力を他のパルス光と比べ
異にする。
複数個のパルス光の予想される出力を他のパルス光と比
べ異にする場合、適正露光量E0に対し、最初のn1パルス
を出力E1、次のn2パルスを出力E2、最終のn3パルスを出
力E3で行なうとすると、 E0=n1E1+n2E2+n3E3 なる式が成り立つ。
ここで、E1=α1E0、E2=α2E0、E3=α3E0とし、上式
に代入すると、 n1α1+n2α2+n3α3=1 となる。
n1+n2+n3が小さくなるようにα1、α2、α3を決める
ことにより露光時間を短くできる。
以上の実施例では、光源としてエキシマレーザーを用い
ている。エキシマレーザーが発光する時の繰り返し周波
数は、市販のもので200Hz〜300Hzである。従って、例え
ば、1ショット当たり平均10個のパルス光による露光が
行われ、パルス光の出力の変動によりパルス数が9個か
ら11個の間でバラツクとしても、露光時間は0.04秒〜0.
05秒の間に納まる。また、1ショット当たり20個のパル
ス光で露光を行なうとしても露光時間は0.1秒程度であ
る。従って、上記実施例では、スループットが向上す
る。尚、ここで、1ショットとは、ウエハ全面一括露光
の場合は、ウエハの全面を露光するのに十分な露光を言
い、ウエハの各チップ毎に露光を行なう所謂ステップア
ンドリピート方式の露光の場合は、1チップを露光する
のに十分な露光を言い、スリット露光を行なう場合はそ
の1スリット幅を露光するのに十分な露光を言う。
本発明は、第1図に示すレンズ投影型の投影露光装置だ
けでなく、ミラー投影型の投影露光装置にも適用でき、
コンタクト方式またはプロキシミティ方式の露光装置に
も適用できる。
(発明の効果) 以上、本発明によれば、エキシマレーザーからパルスレ
ーザー光等のパルス光を複数個用いる露光において、パ
ルス光の出力が変動しても、適正露光量を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る縮小投影型露光装置
(ステッパー)の概略構成図、 第2図は第1図の照明系2の概略構成図、 第3図は露光量制御のフローを示す図、 第4図及び第5図は露光量制御方法の一例を示す図、 第6図及び第7図は本発明の露光量制御方法の一例を示
す図。 1……エキシマレーザー 5……フォトセンサー 6……光量積算回路 7……CPU 8……レーザー出力制御部 9……比較回路 10……照明系効率制御部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ほぼ一定の出力を有する複数個のパルス光
    と出力を変えた1個以上のパルス光とにより基板上の同
    一領域を露光する露光装置であって、パルス光の出力を
    調整するパルス出力調整手段と、パルス光により前記同
    一領域に与えられる露光量を検出する露光量検出手段
    と、各パルス光による露光量の総和と前記同一領域に対
    する適正露光量とを比較する比較手段と、前記比較手段
    による比較結果に基づいて前記パルス出力調整手段によ
    りパルス光の出力を変え、前記出力を変えたパルス光に
    よる前記同一領域の更なる露光を実行させることにより
    前記同一領域に適正露光量を与える制御手段とを有する
    ことを特徴とする露光装置。
  2. 【請求項2】ほぼ一定の出力を有する複数個のパルス光
    と出力を変えた1個以上のパルス光とにより基板上の同
    一領域を露光する露光方法であって、パルス光により前
    記同一領域に与えられる露光量を検出し、各パルス光に
    よる露光量の総和と前記同一領域に対する適正露光量と
    を比較し、比較の結果に基づいてパルス光の出力を変
    え、前記出力を変えたパルス光による前記同一領域の更
    なる露光を実行することにより前記同一領域に適正露光
    量を与えることを特徴とする露光方法。
JP59275751A 1984-02-01 1984-12-27 露光装置及び方法 Expired - Lifetime JPH0715875B2 (ja)

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GB08719665A GB2196132B (en) 1984-02-01 1987-08-20 Exposure method and apparatus
GB08719664A GB2196440B (en) 1984-02-01 1987-08-20 Exposure method and apparatus
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