JPH0933344A - 光量測定装置 - Google Patents
光量測定装置Info
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- JPH0933344A JPH0933344A JP7180072A JP18007295A JPH0933344A JP H0933344 A JPH0933344 A JP H0933344A JP 7180072 A JP7180072 A JP 7180072A JP 18007295 A JP18007295 A JP 18007295A JP H0933344 A JPH0933344 A JP H0933344A
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
できる光量測定装置を提供する。 【解決手段】 コントローラ18がウエハステージ15
を走査させ、パルス光源1を発光させて走査方向に一列
に配列された複数の受光素子を有する照度計17に対し
て露光を行う。露光中、パルス毎に照度計17の各受光
素子の出力値を積算していき、露光終了後、メモリ19
に格納してあった各受光素子の感度ばらつきの補正係数
を読み出して、それぞれ対応する受光素子の測定値を除
算し、各受光素子間の感度ばらつきが測定値に与えた影
響を除去する。これにより、走査方向に一列に配列され
た受光素子毎の測定値が露光領域の走査方向における露
光量分布として得られる。
Description
し、特に、この光量測定装置を用いて、1ショットの露
光領域の露光量分布を測定することにより、ウエハに適
切な露光量を与えることが可能な走査型露光装置に関す
るものである。
技術を用いて製造する際、レチクルのパターンを投影光
学系を介してフォトレジストが塗布されたウエハ上に露
光する投影露光装置が使用されている。近年、半導体デ
バイス1個当たりのチップパターンが、より大型化、微
細化する傾向にあり、そのため露光領域が大きく、且つ
高解像度の投影露光装置が求められている。
スリット状の照明領域に対し、レチクルとウエハを同期
させて走査させることにより、照明領域よりも大きいレ
チクルのパターンをウエハ上に露光転写する走査型露光
装置が開発されている。
化によってなされ、従来の光源である水銀ランプに換え
てエキシマレーザが用いられようとしている。エキシマ
レーザは遠紫外領域で高出力であるものの、従来の光源
とは異なり、パルス発光のレーザであるという特徴をも
つ。
ようなパルスレーザを光源とした走査型露光装置では、
光源の出力変動、発光タイミングのずれ、ステージの位
置ずれなどの様々な要因によって、露光領域の走査方向
の露光量分布が変化する。したがって、走査型露光装置
では、走査方向の露光量分布を測定すること、及びその
測定結果からウエハに与える露光量の制御を行い、露光
領域における露光ムラを抑えることが重要な課題であ
る。
従来のステッパ等に搭載されている照度計を用いる方法
が考えられる。照度計は、受光部に微小開口を有する光
強度検出器であり、受光部の高さとウエハ面の高さが一
致するようウエハステージ上に設置されている。
よって、一つの微小領域における露光量が測定できる。
次に照度計を走査方向の他の位置に移動させて再び走査
露光し、露光量を測定する。この動作を繰り返し行うこ
とにより、マトリクス状あるいはライン状に複数の微小
領域の露光量が測定できる。
ーザは発光毎に出力の変動があるため、走査露光の度に
ある微小領域における露光量は変化する。上記の方法で
は、露光量の測定に当たって複数回の走査露光を行って
いるので、露光量がばらつく範囲を測定することはでき
ても、露光領域内の露光量分布を測定することはできな
い。したがって、露光量分布を測定するには、一回の走
査で露光量を測定しなければならない。
エハ上の露光量分布を測定できる走査型露光装置を提供
することを目的とする。
に、本願第1発明は、複数の受光素子よりなる光強度測
定手段と、該光強度測定手段を被測定領域に対して相対
的に走査する走査手段とを有し、該走査手段によって前
記光強度測定手段を前記被測定領域に対して相対的に走
査しながら前記複数の受光素子が順次受光する光強度を
各受光素子毎に記憶手段に記憶し、該記憶手段に記憶さ
れた情報を用いて光量を測定することを特徴とする光量
測定装置である。
型露光装置のような走査照明系を有する装置において光
量分布を測定できる。
域に対して相対的に走査し、前記各受光素子の測定値か
ら、該各受光素子の感度ばらつきを検出することを特徴
とする感度ばらつきの検出方法である。
より、複数の受光素子の感度ばらつきを補正するための
データが得られ、正確に光強度を検出できる。
装置を用いて露光量を測定することを特徴とする露光装
置である。
られた光の照明領域をマスク及びウエハに対して相対的
に走査する走査手段とを有し、前記照明領域よりも広い
前記マスク及びウエハ上の被照明領域を照明し、前記マ
スク上に形成された転写パターンを前記ウエハに露光転
写する露光装置において、露光量分布測定手段を有する
ことを特徴とする露光装置である。
光源より発した複数のパルス光が順次形成する照明領域
をマスク及びウエハに対して相対的に走査する走査手段
とを有し、前記照明領域を前記マスク及びウエハ上で相
対的に変位させながら重ね合わせ、前記照明領域よりも
広い前記マスク及びウエハ上の被照明領域を照明し、前
記マスクに形成された転写パターンを前記ウエハに露光
転写する露光装置において、少なくとも走査方向に並ん
だ複数の受光素子よりなる光強度測定手段を有し、前記
光強度測定手段を前記照明領域に対して相対的に走査し
ながら照明し、前記複数の受光素子が順次受光する前記
複数のパルス光の光強度を各受光素子毎に記憶手段に記
憶し、該記憶手段に記憶された情報を用いて前記被照明
領域の露光量分布を求めることを特徴とする露光装置で
ある。
光源より発した複数のパルス光が順次形成する照明領域
をマスク及びウエハに対して相対的に走査する走査手段
とを有し、前記照明領域を前記マスク及びウエハ上で相
対的に変位させながら重ね合わせ、前記照明領域よりも
広い前記マスク及びウエハ上の被照明領域を照明し、前
記マスクに形成された転写パターンを前記ウエハに露光
転写する露光装置において、少なくとも走査方向に並ん
だ複数の受光素子よりなる光強度測定手段を有し、該光
強度測定手段を前記照明領域に対して静止して照明し、
各受光素子に入射した前記パルス光の光強度を各パルス
光毎に記憶手段に記憶し、該記憶手段に記憶された前記
光強度を実露光時における前記照明領域の相対的な変位
量に応じた分だけずらして積算させ前記被照明領域の露
光量分布を求めることを特徴とする露光装置である。
走査型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である。
第7発明のデバイス製造方法を用いることにより、I
C、LSI等の半導体デバイス、液晶デバイス、CCD
等の撮像デバイス、磁気ヘッド等のデバイスを正確に製
造することができる。
す走査型露光装置の図である。1はエキシマレーザ等の
パルス光源である。2はパルス光源1から発振されたパ
ルス光のビーム形状を整えるための、シリンドリカルレ
ンズ、ビームエキスパンダ等で構成されたビーム整形光
学系である。3はパルス光源1からのパルス光の光量を
調節するためのNDフィルタ等の減光手段である。4は
パルス光源1からのパルス光の可干渉性を低減させて、
レチクル11を均一に照明するためのインコヒーレント
均一化光学系である。
させ、大部分を透過させるビームスプリッタである。6
は視野絞り7を均一に照明するための第1リレーレンズ
であり、光検出器16の受光面と視野絞り7は共役の関
係にある。7は矩形に光束を絞る視野絞りであり、8は
第2リレーレンズ、9は光路を曲げるためのミラー、1
0はコンデンサーレンズである。8、9、10によっ
て、レチクル11を均一に照明し、視野絞り7はレチク
ル11と共役の関係である。レチクル11は実際の露光
時には転写されるべきパターンが描かれているが、本実
施例では照明領域の光強度分布、および露光領域の露光
量分布を測定するため、パターンが描かれていないレチ
クルがレチクルステージ12に搭載されている。もしく
はレチクル11を取り外しておく。13は、レチクル1
1のパターンをウエハ14に縮小投影する投影レンズで
ある。
ージである。17は照明領域内の光強度分布、および露
光領域内の露光量分布を測定する照度計である。照度計
17の受光部には走査方向に一次元に配列された受光素
子が採用されている。この受光部は、ウエハ面と高さが
一致するようにウエハステージ15上に照度計17を設
置している。18は、光検出器16と照度計17からの
出力を取り込み、演算を行い、レチクルステージ12と
ウエハステージ15を制御し、パルス光源1の発光タイ
ミングを制御するコントローラ、19はコントローラ1
8のデータを記憶するメモリである。
度分布を測定する場合には、図2(a)に示すように、
照度計17の受光素子が照明領域の走査方向の長さをカ
バーする位置に来るように、コントローラ18によりウ
エハステージ15の位置を制御し、パルス光源1を発光
させる。そして、メモリ19に格納してあった各受光素
子の感度ばらつきの補正係数(補正係数の求め方は後述
する)を読み出して、それぞれ対応する受光素子の測定
値を除算することによって、各受光素子間の感度ばらつ
きが測定値に与えた影響を除去する。このようにして、
走査方向に一列に配列された受光素子毎の前記測定値が
照明領域の走査方向における光強度分布として得られ
る。更に、受光素子を走査方向と直角方向に移動させた
位置で前述の測定を繰り返すことによって、照明領域全
域の光強度分布が得られる。
分布の測定を行う場合にも、図2(b)に示すように照
度計17の受光素子が露光領域の走査方向の長さをカバ
ーできる位置に来るようにコントローラ18がウエハス
テージ15を走査開始位置に停止させる。コントローラ
18がウエハステージ15を走査させ、パルス光源1を
発光させて照度計17に対して露光を行う。露光中、パ
ルス毎に照度計17の各受光素子の出力値を積算してい
き、図2(c)に示した露光終了後、メモリ19に格納
してあった各受光素子の感度ばらつきの補正係数を読み
出して、それぞれ対応する受光素子の測定値を除算し、
各受光素子間の感度ばらつきが測定値に与えた影響を除
去する。このようにして、走査方向に一列に配列された
受光素子毎の前記測定値が露光領域の走査方向における
露光量分布として得られる。
らつきの補正方法を示す。
量を与えることによって、受光素子の出力の違いから感
度ばらつきの補正係数を求めるという方法である。等し
い露光量を各受光素子に与えるには、1パルス毎の照度
計17の走査方向の変位量が、素子間隔の整数倍で且つ
受光素子全体の長さよりも短い距離、もしくは素子間隔
の整数分の一ずつの距離でパルス露光を行えばよい。そ
してパルス光源の出力変動を補正し、照明領域の走査方
向における断面の光強度を積算した露光量を各受光素子
に与える。
サやフォトダイオード・アレイが挙げられる。本実施例
では、走査方向の長さが30mm以上のものを使用す
る。また、露光量分布を十分に分解できるように、素子
間隔20μm、走査方向と直角方向の幅20μm程度の
ものが考えられる。
照度計17に採用した場合の各受光素子間の感度ばらつ
きの補正係数を求める手順を図3のフローチャート、図
4の動作説明図を用いて説明する。
うに、全受光素子が照明領域にかからない位置に静止さ
せておく。初期値として、1番目の受光素子から照明領
域までの距離をL0、パルス光源1が一回発光する間に
ウエハステージ15が走査する間隔をP、全受光素子が
照明領域を通過するまでの走査距離をLとする。すなわ
ち、ラインセンサの感度ムラを補正するのにステージを
走査する範囲および走査条件をセットする。
始めて一定の速度に達するのに十分な距離であり、Pは
素子間隔pの整数倍もしくは整数分の一ずつの距離であ
る。
ステージ15の走査を開始させる。
定速度に達したか判断する。Noならば、ステップ4に
行き、Yesならば、ステップ5に進む。
望の速度になるように速度を調整する。
かる前に、コントローラ18はパルス光源1に第1回目
の発光をさせる。このとき、パルス光源1の発光回数を
i=1にセットし、以降コントローラ18でiをカウン
トしていく。そして、パルス光源1の一部の出力をモニ
タしている光検出器16からの出力をコントローラ18
で取り込み、メモリ19に測定値E1として保存する。
光素子間隔pで決まる一定値P(素子間隔の整数倍また
は整数分の1)だけ動いたら、パルス光源1に2回目の
発光をさせる。各受光素子の出力Vk2(kは受光素子
の順番位置:1≦k≦M)と光検出器16からの出力E
2をコントローラ18が取り込み、メモリ19に保存す
る。
だけ走査するたびにパルス光源1を発光させ(iは発光
回数)、各受光素子の出力Vkiおよび光検出器16の
出力Eiをコントローラ18に取り込み、メモリ19に
保存する。
に、受光素子が照明領域を通過するまでの走査距離Lだ
け、ウエハステージ15が走査したならば、ステップ8
に進む。
kiを呼び出す。E1を基準としてパルス光源の出力ば
らつきの補正係数αi=Ei/E1を求める。αiでV
kiを除算すると、パルスパルス光源1の出力ばらつき
の影響によるVkiの変動が除かれる。
Σ(Vki/αi)と表せる。ここで、Σ(Vki/α
i)は照明領域の走査方向における断面の光強度分布を
積算した値となり、1からM番目までの受光素子それぞ
れにおける積算値Σ(V1i/αi)、・・・、Σ(V
Mi/αi)は、受光素子間の感度ばらつきが無ければ
等しくなる。すなわち、これらΣ(Vki/αi)の値
の違いが感度ばらつきに相当する。したがって、受光素
子の1番目(k=1)の積算値Σ(V1i/αi )で
他の受光素子の積算値を規格化することによって、受光
素子間の感度ばらつきの補正係数βk=Σ(Vki/α
i)/Σ(V1i/αi)が得られる。そして、これら
補正係数をメモリ19に保存する。
了する。
ばらつき補正係数を求めるときに、照度計17を走査し
て測定したが、ウエハステージを素子間隔の整数倍また
は整数分の1だけ、照度計17を移動させ、停止した時
点でパルス露光を行うという動作でも、ラインセンサの
感度ばらつき補正係数を求めることが可能である。その
うえ、停止した位置で複数回の露光を行って積算露光を
行えば、光源の出力変動による影響を平均化させる効果
も生じる。
の形状が図2に示すように矩形状であっても、図5に示
すように照明領域の形状が円弧状であっても、走査方向
に直角方向の照明領域の長さが30mm程度であるのに
対して、照度計17の受光素子の走査方向に直角方向の
幅が20μmと非常に小さいため、照明領域の形状に関
係なく照度分布、および露光量分布の測定が可能であ
る。
向の露光領域をカバーできる長さ(30mm以上)とし
たが、この長さを照明領域の走査方向の長さ(5mm程
度)がカバーできる長さに短くしても露光量分布の測定
が可能である。この場合には、照度計を走査させずに走
査方向の照明領域をカバーする位置に静止させた状態で
露光を行い、照明領域の照度分布を測定する。パルス露
光毎に各受光素子からの出力の測定値を保存しておき、
露光終了後に、パルス毎の測定値を実露光時の各パルス
発光毎のウエハステージの変位量に相当する素子数分ず
らして積算することによって、露光量分布が求められ
る。
方向における断面の光強度分布形状が矩形状(図6
(a))であっても、台形状(図6(b))であって
も、ガウス分布状(図6(c))であっても、走査方向
の照明領域の幅が5mm程度であるのに対して、照時計
17の受光素子の走査方向の幅が20μmと非常に小さ
いため、それぞれの光分布形状の変化を十分分解でき、
照明領域の走査方向における断面の光強度分布の形状に
かかわらず、照明領域の光強度分布、および露光量分布
の測定が可能である。
いているが、水銀ランプやYAGレーザ等の連続発光す
る光源を用いた場合においても、前述の受光素子間の感
度ばらつきの補正係数を求める方法と、受光部に一次元
に配列された受光素子を採用した照度計を用いることに
よって、光源の出力が変動することによる影響を受けず
に露光領域の露光量分布の測定が可能な露光装置を実現
できる。
列された受光素子を照度計に採用したが、走査方向およ
び走査方向に直角な方向に二次元に配列された受光素子
を採用しても、前述の受光素子間の感度ばらつきを補正
する方法を用いて、露光領域の露光量分布を実露光と同
条件で測定できる露光装置を実現できる。
デバイスの製造方法の実施例を説明する。図7は半導体
デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル
やCCD)の製造フローを示す。ステップ71(回路設
計)では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ7
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11)を製作する。一方、ステップ7
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14)を製造する。ステップ74(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。次のステップ75(組み立て)は
後工程と呼ばれ、ステップ74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76(検査)
ではステップ75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
77)される。
を示す。ステップ81(酸化)ではウエハ(ウエハ1
4)の表面を酸化させる。ステップ82(CVD)では
ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ83(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84(イオン打込み)ではウエハにイオンを打ち
込む。ステップ85(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86(露光)では上
記投影露光装置によってマスク(レチクル11)の回路
パターンの像でウエハを露光する。ステップ87(現
像)では露光したウエハを現像する。ステップ88(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89(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。
しかった高集積度の半導体デバイスを製造することが可
能になる。
置を走査型露光装置に用いることにより、従来の走査型
露光装置では不可能であった露光領域の走査方向におけ
る露光量分布の測定を、実露光と同条件で測定すること
が可能になり、ウエハに適切な露光量を与えることがで
き、均一に露光することが可能になる。
ム構成図である。
分布を測定する場合の説明図である。
際のフローチャートである。
際の動作説明図である。
の形状を示した図である。
である。
Claims (16)
- 【請求項1】 複数の受光素子よりなる光強度測定手段
と、該光強度測定手段を被測定領域に対して相対的に走
査する走査手段とを有し、該走査手段によって前記光強
度測定手段を前記被測定領域に対して相対的に走査しな
がら前記複数の受光素子が順次受光する光強度を各受光
素子毎に記憶手段に記憶し、該記憶手段に記憶された情
報を用いて光量を測定することを特徴とする光量測定装
置。 - 【請求項2】 前記複数の受光素子は、少なくとも走査
方向に並んでいることを特徴とする請求項1記載の光量
測定装置。 - 【請求項3】 前記複数の受光素子間の感度ばらつきを
補正する補正手段を有することを特徴とする請求項1、
2記載の光量測定装置。 - 【請求項4】 複数の受光素子を照明領域に対して相対
的に走査し、前記各受光素子の測定値から、該各受光素
子の感度ばらつきを検出することを特徴とする感度ばら
つきの検出方法。 - 【請求項5】 パルス光により前記照明領域が形成さ
れ、前記複数の受光素子の走査方向の素子間隔が前記照
明領域の走査方向の幅に対して十分に小さい場合におい
て、前記複数の受光素子の前記照明領域に対する1パル
ス光毎の相対的な変位量が、前記複数の受光素子の走査
方向の素子間隔の整数倍であり、且つ前記複数の受光素
子の走査方向の長さよりも小さいことを特徴とする請求
項4記載の感度ばらつきの検出方法。 - 【請求項6】 パルス光により前記照明領域が形成され
る場合において、前記複数の受光素子の前記照明領域に
対する1パルス光毎の相対的な変位量が、前記複数の受
光素子の走査方向の素子間隔の整数分の1であることを
特徴とする請求項4記載の感度ばらつきの検出方法。 - 【請求項7】 請求項1乃至3記載の光量測定装置を用
いて露光量を測定することを特徴とする露光装置。 - 【請求項8】 光源と、該光源より発せられた光の照明
領域をマスク及びウエハに対して相対的に走査する走査
手段とを有し、前記照明領域よりも広い前記マスク及び
ウエハ上の被照明領域を照明し、前記マスク上に形成さ
れた転写パターンを前記ウエハに露光転写する露光装置
において、露光量分布測定手段を有することを特徴とす
る露光装置。 - 【請求項9】 前記露光量分布測定手段は、複数の受光
素子よりなる光強度測定手段と、該光強度測定手段を前
記照明領域に対して相対的に走査しながら照明し、前記
複数の受光素子が順次受光する光強度を各受光素子毎に
記憶する記憶手段とを有することを特徴とする請求項8
記載の露光装置。 - 【請求項10】 前記複数の受光素子は、少なくとも走
査方向に並んでいることを特徴とする請求項9記載の露
光装置。 - 【請求項11】 パルス光源と、該パルス光源より発し
た複数のパルス光が順次形成する照明領域をマスク及び
ウエハに対して相対的に走査する走査手段とを有し、前
記照明領域を前記マスク及びウエハ上で相対的に変位さ
せながら重ね合わせ、前記照明領域よりも広い前記マス
ク及びウエハ上の被照明領域を照明し、前記マスクに形
成された転写パターンを前記ウエハに露光転写する露光
装置において、少なくとも走査方向に並んだ複数の受光
素子よりなる光強度測定手段を有し、前記光強度測定手
段を前記照明領域に対して相対的に走査しながら照明
し、前記複数の受光素子が順次受光する前記複数のパル
ス光の光強度を各受光素子毎に記憶手段に記憶し、該記
憶手段に記憶された情報を用いて前記被照明領域の露光
量分布を求めることを特徴とする露光装置。 - 【請求項12】 パルス光源と、該パルス光源より発し
た複数のパルス光が順次形成する照明領域をマスク及び
ウエハに対して相対的に走査する走査手段とを有し、前
記照明領域を前記マスク及びウエハ上で相対的に変位さ
せながら重ね合わせ、前記照明領域よりも広い前記マス
ク及びウエハ上の被照明領域を照明し、前記マスクに形
成された転写パターンを前記ウエハに露光転写する露光
装置において、少なくとも走査方向に並んだ複数の受光
素子よりなる光強度測定手段を有し、該光強度測定手段
を前記照明領域に対して静止して照明し、各受光素子に
入射した前記パルス光の光強度を各パルス光毎に記憶手
段に記憶し、該記憶手段に記憶された前記光強度を実露
光時における前記照明領域の相対的な変位量に応じた分
だけずらして積算させ前記被照明領域の露光量分布を求
めることを特徴とする露光装置。 - 【請求項13】 前記複数の受光素子間の感度ばらつき
を補正する補正手段を有することを特徴とする請求項8
乃至12記載の露光装置。 - 【請求項14】 前記光強度測定手段は、1次元ライン
センサであることを特徴とする請求項8乃至13記載の
露光装置。 - 【請求項15】 前記光強度測定手段は、2次元エリア
センサであることを特徴とする請求項8乃至13記載の
露光装置。 - 【請求項16】 請求項8乃至15記載の露光装置を用
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。
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