JPH1012516A - 投影露光方法とそれに用いる投影露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光用光源１の光強度の低下による露光
量の低下、特にベストフォーカス近傍での解像度低下を
より確実になくす。 【解決手段】 基体９上に照射される露光光線の強度乃
至強度分布を検出し、検出結果に応じてその強度乃至強
度分布が予め設定した許容範囲になるように露光用光線
の強度調整を、光源駆動手段２８、２９により光源１を
駆動することにより行うようにする。これは定期的に行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投影露光方法、特
に、被露光パターンを、基板上に塗布した感光材に投影
して露光する投影露光方法、例えば連続多重露光方法
と、投影露光方法の実施に用いる投影露光装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造にフォトリソグラフィ
技術は不可欠であり、フォトリソグラフィには半導体ウ
ェハの表面に全面的に塗布したレジスト膜に対してガラ
ス基板上に形成したマスクパターン越しに露光用光線を
縮小投影光学系を介して照射することによりそのパター
ンをレジスト膜上に投影し、露光することが必要な場合
が多い。図５（Ａ）、（Ｂ）はそのような露光装置の従
来例の一つを示すもので、（Ａ）は全体の概略構成を示
す概略構成図、（Ｂ）はステージを駆動する部分の構成
図である。

【０００３】図面において、１は露光用光源を成す超高
圧水銀灯、２はその背後に設けられた楕円状リフレクタ
で、従来の露光装置においてはその向きを変えることが
できなかった。３はシャッタ、４はフライアイレンズ、
５はレチクルブラインド、６は露光すべきパターンが形
成されたレチクル、７は該パターンを半導体ウェハ
（９）上のレジスト膜（１０）に縮小投影する縮小投影
レンズ、８は半導体ウェハ９を載置するステージ、１０
は載置された半導体ウェハ９上に全面的に塗布されたレ
ジスト膜である。

【０００４】１１は上記ステージ８を上下方向（Ｚ軸方
向）に駆動するためのＺ軸駆動モータである。尚、図５
（Ａ）においてはステージ８をＺ軸方向に駆動する構成
が明確には示されていないが、図５（Ｂ）においてはそ
れが明確に示されている。１２はジョイント、１３はＬ
Ｍガイド、１４はターンテーブル回転用駆動モータであ
り、Ｚ軸駆動モータ１１の回転によりこれら全体が上下
方向に、即ちＺ軸方向に移動する。Ｚ軸駆動モータ１１
はステージ中継基板１５により制御される。尚、従来に
おいて該モータ１１の回転速度は一定であった。

【０００５】１６はオートフォーカス系で、遮光スリッ
ト１７、それを通過した光を反射により向きを変えて半
導体ウェハ９上に斜めの向きで照射する反射板１８、そ
の光の半導体ウェハ９上での反射光を反射する反射板１
９、２０、２１、反射板２１で反射された光を自己の移
動により移動させるハービング２２、該ハービング２２
を移動させるハービングモータ２３、ハービング２２を
通過した光を通す受光スリット２４及び該受光スリット
２４を通過した光を受光するオートフォーカス用センサ
２５からなる。そして、該オートフォーカス系１６はス
テージ９の高さにより半導体ウェハ９上において反射し
た光の向きが変化して光が上記受光スリット２４から逸
れそうになってもハービング２２の移動により移動する
ことにより常に受光スリット２４を通りセンサ２５の受
光量が一定になるように動作し、ハービング２２の位置
から（モータ２３の駆動量から）ステージ８の高さを検
出することができる。２６はオートフォーカス用中継基
板である。２７はステージ８に設けられたセンサで、ス
テージ８上に照射された露光用光線の強度（照度）を検
出する役割を果たす。

【０００６】そして、露光方法として、多重焦点露光法
がある。多重焦点露光は、図５に示すように、焦点を複
数点（一般に２点）で変えて露光を行うものである。具
体的には、ベストフォーカスから適宜一方の側にずれた
ところｂにフォーカスするデフォーカスでの露光と、ベ
ストフォーカスから適宜他方の側（上記一方の側と反対
側）にずれたところａにフォーカスするデフォーカスで
の露光とを行うのである。このようにすると、ベストフ
ォーカスでの露光のみを行う場合に比較してレジスト膜
１０の厚み方向における露光量分布をより均一化するこ
とができ、延いては良好な露光ができるのである。ま
た、多重焦点露光法には、段差部におけるレジストのパ
ターニングを可能にするという利点もある。

【０００７】そして、多重焦点露光方法には焦点の変化
途中でも露光し続ける方法がある。これを便宜上本願明
細書において連続多重露光と称することとする。図６
（Ａ）、（Ｂ）に示すのはその方法による従来の場合を
示している。そして、露光時間は、水銀灯１からなる光
源の光の強度が強いときと、弱いときとで変え、光の強
度が弱くなるほど長くされる。露光光線の強度を露光時
間で積分した値である露光量が略一定になるようにする
ためである。というのは、超高圧水銀灯１等、露光に用
いられる光源は一般に使用開始当時は強い光を出すが、
使用を続けるに従ってその光は弱くなる。例えば当初７
５０ｍＷ程度あったランプパワーが露光の繰返しにより
例えば５５０ｍＷ程度に低下してしまうということが実
際に起こり、ランプパワーの変化に関係なく露光時間を
一定にすると露光量は大きくばらついてしまうことにな
る。そこで、露光時間を露光光線の強さによって変える
のである。そして、露光光線の強さの検出は上記センサ
２７により行われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
技術によれば、露光量（露光光線の強度を露光時間で積
分した値）を完全に一定にすることはできなかった。と
いうのは、上記従来の技術によれば、確かに、露光時間
を露光光線の強度の低下に応じて長くするが、しかし、
デフォーカス点ｂからデフォーカス点ａへフォーカスを
変化させる速度は従来一定にされており、従って、その
変化に要する時間は一定であった。そのため、ベストフ
ォーカス点近傍で露光する光エネルギーの変化により焦
点深度特性が変化し、ランプパワーの変動により解像
度、特にベストフォーカス近辺での改造特性が低下する
という問題があった。

【０００９】図７（Ａ）、（Ｂ）はその問題を示すフォ
ーカスオフセット・線幅関係図で、（Ａ）は０．６０μ
ｍのコンタクトホールを形成する場合のおいてのフォー
カスオフセットと線幅（コンタクトホールの径）との関
係を、ランプパワーが７４６ｍＷの場合と、５５６ｍＷ
の場合について示しており、露光光線はｇ線（波長λ＝
４３２ｎｍ）であり、ＮＡ＝０．６０である。（Ｂ）は
０．３８μｍのコンタクトホールを形成する場合におい
てのフォーカスオフセットと線幅（コンタクトホールの
径）との関係を、ランプパワーが８１１ｍＷの場合と、
５１２ｍＷの場合について示しており、露光光線はｉ線
（波長λ＝３６５ｎｍ）であり、ＮＡ＝０．６３であ
る。図７から明らかなように、特に（Ａ）のケースでは
ランプパワーの低下（５５６ｍＷ）によるベストフォー
カス近辺での解像度低下が顕著である。また、（Ｂ）に
示すケースでは解像度低下は（Ｂ）に示すケースほど顕
著ではないが、その傾向は現れている。

【００１０】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、露光用光源の光強度の低下による露
光量（露光光線の強度を露光時間で積分した値）の変動
をより完全になくし、更には、露光中に投影光学系によ
る焦点位置複数点間で変化させて露光を行いその変化時
にも露光し続ける連続多重露光における露光用光源の光
強度の低下による露光量の低下、特にベストフォーカス
近傍での解像度低下をより確実になくすことを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の投影露光方法
は、基体上に照射される露光光線の強度乃至強度分布を
検出し、検出結果に応じてその強度乃至強度分布が予め
設定した許容範囲になるように露光用光線の強度調整を
定期的（一定時間経過毎の場合も所定処理量処理毎の場
合もある。）に行うことを特徴とする。

【００１２】従って、請求項１の投影露光方法によれ
ば、光源の光の強度低下に応じて露光用光線の強度調整
を定期的に行うので、基体に照射される露光光線の強度
乃至強度分布を所定の許容範囲に保つことができ、露光
用光源のパワーの低下により生じていた諸問題を有効に
解決することができる。

【００１３】請求項３の投影露光装置は、請求項１又は
２記載の投影露光方法の実施に用いる投影露光装置にお
いて、露光用光源の位置及び／又は光源の背後に設けら
れたリフレクタの向きを可変にされて上記基体上におけ
る露光用光線の強度を変化させることができるようにさ
れてなることを特徴とする。

【００１４】従って、請求項３の投影露光装置によれ
ば、光源のパワーの低下に伴って光源の位置あるいはリ
フレクタの向きを変えることによりパワーの低下にも拘
らず基体上における光線の強度を略一定にすることが可
能になる。依って、露光用光源のパワーの低下により生
じていた諸問題を有効に解決することができる。

【００１５】請求項４の投影露光方法は、連続多重露光
である投影露光方法において、基体上に照射される露光
光線の強度を検出し、その検出強度の低下の度合いに応
じて露光時間を長くすると共に、上記焦点位置の変化速
度をも低下させることを特徴とする。

【００１６】従って、請求項４の投影露光方法によれ
ば、基体上に照射される露光用光線の強度低下に伴って
複数焦点での各露光の時間のみならず、焦点の変化する
時間をも長くするようにしたので、光源の光強度低下に
よる露光量（露光光線の強さを露光時間で積分した量）
の低下をより完璧に防止することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示実施の形態に
従って詳細に説明する。

【００１８】図１（Ａ）、（Ｂ）は本発明投影露光装置
の第１の実施の形態を示すもので、（Ａ）は全体の概略
構成を示す概略構成図、（Ｂ）はステージを駆動する部
分の構成図である。

【００１９】図面において、１は露光用光源を成す超高
圧水銀灯で、モータ２８によりその位置を光軸方向に移
動することができ、更には光軸と直角の面に沿って前後
左右（Ｘ方向、Ｙ方向）に変化させることができる。２
９はその駆動機構であり、歯車、てこの原理を利用して
いる。２はその背後に設けられた楕円状リフレクタで、
モータ３０によりその向きを変えることができるように
してもよい。３１はその場合に用いる駆動機構である。
このように水銀灯１の位置を変える（あるいはリフレク
タ２の向きを変える）ようにするのは水銀灯１のパワー
が低下してもそれに応じて水銀灯１の位置を変える（あ
るいはリフレクタ２の向きを変える）ことにより後述す
るステージ８上における露光用光線の強度を一定に保つ
ことができるようにするためである。

【００２０】具体的には、新しい超高圧水銀灯１を使用
を開始するときは、水銀灯１（発光源の中心）をリフレ
クタ２の焦点から光軸方向に沿って適宜ずらしておく
（あるいは、リフレクタ２の向きをその軸が光路の向き
と適宜ずれるようにしておく）。そして、その状態で後
述するステージ（８）上での露光用光線の強度が所定の
規格内に納まるように調整する。そして、水銀灯１の強
度が低下し、それに伴ってステージ（８）上における露
光用光線の強度が低下し、規格から外れると、水銀灯１
の位置をリフレクタ２の焦点に近づける。すると、それ
によりステージ（８）上における露光用光線の強度が強
くなる。なぜならば、リフレクタ２により水銀灯１の光
を光路側へ反射する効果が水銀灯１の位置をリフレクタ
２の焦点に近づける程（あるいは、リフレクタの向きを
光路の向きに近づける程）高まるからである。そして、
ステージ（８）上における露光用光線の強度が規格内に
納まるようにする。

【００２１】このようなことを繰り返すことにより常に
ステージ（８）上における露光用光線の強度が規格内に
納まるようにすることが可能である。そして、水銀灯１
をリフレクタ２の焦点に位置させ（あるいはリフレクタ
２の向きを光路の向きに合致させ）ても露光用光線の強
度が規格から外れるという状態になるまで水銀灯１のパ
ワーが低下したとき、交換すると良い。尚、この動作に
ついては後で詳述する。尚、水銀灯１をＸ、Ｙ方向にも
移動できるようにするのは、ステージ（８）上における
露光用光線による照度ムラを是正できるようにするため
である。

【００２２】３はシャッタ、４はフライアイレンズ、５
はレチクルブラインド、６は露光すべきパターンが形成
されたレチクル、７は該パターンを半導体ウェハ（９）
上のレジスト膜（１０）に縮小投影する縮小投影レン
ズ、８は半導体ウェハ９を載置するステージ、１０は載
置された半導体ウェハ９上に全面的に塗布されたレジス
ト膜である。

【００２３】１１は上記ステージ８を上下方向（Ｚ軸方
向）に駆動するためのＺ軸駆動モータである。尚、図１
（Ａ）においてはステージ８をＺ軸方向に駆動する構成
が明確には示されていないが、図１（Ｂ）においてはそ
れが明確に示されている。１２はジョイント、１３はＬ
Ｍガイド、１４はターンテーブル回転用駆動モータであ
り、Ｚ軸駆動モータ１１の回転によりこれら全体が上下
方向に、即ちＺ軸方向に移動する。Ｚ軸駆動モータ１１
はステージ中継基板１５により制御される。

【００２４】１６はオートフォーカス系で、遮光スリッ
ト１７、それを通過した光を反射により向きを変えて半
導体ウェハ９上に斜めの向きで照射する反射板１８、そ
の光の半導体ウェハ９上での反射光を反射する反射板１
９、２０、２１、反射板２１で反射された光を自己の移
動により移動させるハービング２２、該ハービング２２
を移動させるハービングモータ２３、ハービング２２を
通過した光を通す受光スリット２４及び該受光スリット
２４を通過した光を受光するオートフォーカス用センサ
２５からなる。そして、該オートフォーカス系１６はス
テージ９の高さにより半導体ウェハ９上において反射し
た光の向きが変化して光が上記受光スリット２４から逸
れそうになってもハービング２２の移動により移動する
ことにより常に受光スリット２４を通りセンサ２５の受
光量が一定になるように動作し、ハービング２２の位置
から（モータ２３の駆動量から）ステージ８の高さを検
出することができる。２６はオートフォーカス用中継基
板である。２７はステージ８に設けられたセンサで、ス
テージ８上に照射された露光用光線の強度を検出する役
割を果たす。

【００２５】図２は図１に示す投影露光装置における水
銀灯１の位置制御動作（本発明投影露光方法の第１の実
施の形態）を説明するフローチャートである。

【００２６】（イ）先ず、水銀灯１のパワーを測定する
時間間隔などについて設定が為されているか否かを、Ｙ
ｅｓ（以後単に「Ｙ」で表す。）という判定結果が得ら
れるまで繰り返す。尚、Ｎｏ（以後単に「Ｎ」で表
す。）という判定結果が得られたときは水銀灯１を測定
する時間間隔の設定を促す表示、警告を発生するように
しても良い。また、破線で示すように、設定が為されて
いないときは予め決めた値が設定（初期設定）されたこ
とにしてしまうようにしても良い。尚、かかる時間間隔
は、例えば、数時間毎とか十数時間毎とか数十時間毎と
いうように、水銀灯１のランプパワーの変動の速さ等を
考慮して設定すれば良い。

【００２７】また、時間間隔ではなく、処理半導体ウェ
ハの枚数によりパワー測定をすべき時点を規定するよう
にしても良い。例えば、ウェハを１ロット、あるいは所
定数ロット露光処理する毎にパワー測定を行うようにす
るというようにである。本願明細書において、「定期
的」にはその双方が含まれるものとする。

【００２８】（ロ）次に、ステップ（イ）の判定結果が
Ｙの時は、その設定されている時間間隔を読み出す。
尚、ステップ（イ）の判定結果がＮの時には自動的に予
め決めた時間間隔が設定されたことにする場合には、ス
テップ（ロ′）によりその設定を行う。

【００２９】（ハ）次に、ステップ（ロ）あるいは
（ロ′）が終わると、現在の時刻と、前回行ったランプ
パワーの測定の時刻との差と、上記設定時間間隔との比
較結果からランプパワーの測定をすべきであるか否かの
判定をする。そして、その判定結果がＹの時は本プログ
ラムを終了し、例えば露光を実行するためのプログラム
に移る。

【００３０】（二）次に、ステップ（ハ）の判定結果が
Ｙのときは、ランプパワーの測定を実行する。

【００３１】（ホ）次に、ステップ（二）での測定結果
が予め設定された規格内であるか否かを判定する。そし
て、その判定結果がＹの時は本プログラムを終了し、例
えば露光を実行するためのプログラムに移る。

【００３２】（ヘ）次に、ステップ（ホ）の判定結果が
Ｎのときは、ステップ（二）において測定をした結果か
ら、規格に合致するようにするために必要な水銀灯１の
光軸方向における位置の移動すべき量を計算する。尚、
予め測定結果とそれに対する水銀灯１の光軸方向におけ
る位置の移動すべき量との関係を予め測定しておいてテ
ーブル（表）をつくって記憶しておき、そのテーブルか
ら移動すべき量を求めるようにしても良い。破線で示す
（ヘ′）はそのテーブルから移動すべき量を読み出すス
テップを示す。

【００３３】（ト）次に、ステップ（ヘ）又は（ヘ′）
が終了すると、移動すべき量分水銀灯１を光軸方向に移
動する。

【００３４】（チ）次に、ステージ８上における露光用
光線の強度（照度）ムラを測定する。例えば５点あるい
はそれ以上の測定点を設定しておき、各測定点での露光
用光線の強度を測定する。

【００３５】（リ）次に、上記ステップ（チ）の測定に
より得られたムラが規格内に納まっているか否かを判定
する。その判定結果がＹであれば、本プログラムを終了
し、例えば露光を実行するためのプログラムに移る。

【００３６】（ヌ）次に、本プログラムがスタートして
からステップ（リ）の判定結果としてＮが何回出たかを
カウントする。

【００３７】（ル）次に、そのカウント数が所定数以上
か否かを判断する。これは、何回ムラの修正を繰り返し
てもムラが規格内に納まらないときは、ムラの修正が不
可能な状態であり、その原因を除去しない限り、何度も
ムラ測定、ムラの修正のプログラムが繰り返され、それ
から脱出することができなくなることから、脱出をする
ために行われる。

【００３８】（ヲ）そのステップ（ル）の判定結果がＹ
の場合には、上記強度（照度）ムラを規格内に納めるた
めに必要な水銀灯１の移動量（光軸に対する垂直な面上
におけるＸ、Ｙ方向の移動量）を算出する。尚、予め測
定結果とそれに対する水銀灯１の光軸と直角方向におけ
る位置移動すべき量との関係を予め測定しておいてテー
ブル（表）をつくって記憶しておき、そのテーブルから
移動すべき量を求めるようにしても良い。破線で示す
（ヲ′）はそのテーブルから移動すべき量を読み出すス
テップを示す。

【００３９】（ワ）水銀灯１の移動をステップ（ヲ）又
は（ヲ′）により求めた移動すべき量通りに実行する。
そして、その実行後、ステップ（チ）に戻る。

【００４０】（カ）上記ステップ（ル）においてＮとい
う判定結果が得られたときはアラーム（警告）を発生
し、その後、本プログラムを終了する。

【００４１】本方法によれば、ランプパワーをチェック
すべきときには自動的にランプパワーの測定が行われ、
ランプパワーの低下によりその測定結果が規格から外れ
た場合には、先ず、外れた度合いに応じて水銀灯１の光
軸方向における位置を規格内に納まるようにするために
必要な移動量を求め、その求めた移動量分水銀灯１を光
軸方向に移動する。その上で、照度ムラを測定し、照度
ムラが規格を越えて大きいときはそれに応じて照度ムラ
を規格内に納まるようにするために必要な水銀灯１のそ
の光軸と直角方向への移動量を求め、その求めたとおり
に移動を実行し、その実行後再度照度ムラを測定し、そ
の後、規格内に納まっているか否かを確認し、納まって
いることが確認できた場合には本プログラムを終了す
る。そして、所定回数照度ムラの測定、修正を繰り返し
てもムラを規格内に納めることができなかったときは、
アラームを発生してその繰り返しを停止させることがで
きる。

【００４２】依って、ランプパワーが低下してもそれに
応じて水銀灯１の光軸方向における位置を移動すること
により露光用光線の強度を規格内に納め続けることが出
きる。

【００４３】尚、上記実施の形態においては、ランプパ
ワーの低下に基づいて水銀灯１を光軸方向に移動するこ
とによりステージ８上における露光用光線の強度の調整
を行っていたが、しかし、リフレクタ２の向きの調整に
よりそれを行うようにしても良いし、水銀灯１の光軸方
向への移動とリフレクタ２の向きの変化の両方により調
整を行うようにしても良い。そして、本露光方法は、連
続多重露光に限らず投影露光方法一般に適用することが
できる。

【００４４】

【発明の実施の形態】本発明投影露光装置の第２の実施
の形態は、外形的には、図１の投影露光装置からモータ
２８、駆動機構２９、モータ３０、駆動機構３１から除
去したものであり、そのほかの違いは、Ｚ軸方向にステ
ージ８を移動するＺ軸駆動モータ１１の移動速度を可変
にできる点であるのみなので、その図示は省略し、その
移動速度の可変に出きる点についてと、その装置による
投影露光方法、即ち本発明投影露光方法の第２の実施の
形態の説明のみをする。

【００４５】上述の通り、本発明投影露光装置の第２の
実施の形態は、連続多重露光方法を行うようにされた投
影露光装置であって、Ｚ軸駆動モータ１１としてステー
ジ８の移動速度を変化することができるものを用いるの
である。そのようにするのは、ステージ８上に照射され
る露光光線の強度を検出し、その検出強度の低下の度合
いに応じて露光時間を長くすると共に、上記焦点位置の
変化速度をも低下させることが出きるようにするためで
ある。

【００４６】図３（Ａ）、（Ｂ）はその投影露光装置の
第２の実施の形態の説明をするためのもので、（Ａ）は
ランプ強度が強い場合の露光時間の経過によるフォーカ
ス変動を示し、（Ｂ）はランプ強度が弱い場合のそれを
示す。

【００４７】前にも述べたが、露光時間は、水銀灯１か
らなる光源の光の強度が強いときと、弱いときとで変
え、光の強度が弱くなるほど長くするが、これは、露光
光線の強度を露光時間で積分した値である露光量が略一
定になるようにするためである。ところで、上記従来の
技術によれば、デフォーカス点ｂからデフォーカス点ａ
へフォーカスを変化させる速度が一定にされていたた
め、露光量（露光光線の強度を露光時間で積分した値）
を完全に一定にすることはできなかった。そこで、ラン
プパワーの低下の度合いに応じて、単に露光時間を長く
するだけでなく、上記焦点位置の変化速度を低下させて
焦点位置の変化時間を長くすることができるようにする
のである。

【００４８】図３（Ａ）、（Ｂ）と、図５（Ａ）、
（Ｂ）との比較から明らかなように、ランプパワーの低
下分露光時間が長くされている点で共通するが、しか
し、図５（Ａ）、（Ｂ）に示す従来の場合、焦点の変化
速度はランプパワーが強くても弱くても一定であるのに
対し、本実施の形態の場合においては、ランプパワーの
低下分焦点の変化速度を低下させて焦点変化中の時間
（連続多重露光においてはこの時間も露光する。）をも
長くしているのである。その長くする割合は、デフォー
カス時間を長くする割合と略等しい。

【００４９】図４は露光時間算出シーケンス（本発明投
影露光方法の第２の実施の形態）を示すフローチャート
である。

【００５０】（イ）先ず、水銀灯１のパワーを測定する
時間間隔などについて設定が為されているか否かを、Ｙ
という判定結果が得られるまで繰り返す。尚、Ｎという
判定結果が得られたときは水銀灯１を測定する時間間隔
の設定を促す表示、警告を発生するようにしても良い。
また、鎖線で示すように、設定が為されていないときは
予め決めた値が設定されたことにしてしまうようにして
も良いし、時間間隔ではなく、処理半導体ウェハの枚数
によりパワー測定をすべき時点を規定するようにしても
良いこと図２に示す場合と同じである。

【００５１】（ロ）次に、ステップ（イ）の判定結果が
Ｙの時は、その設定されている時間間隔を読み出す。
尚、ステップ（イ）の判定結果がＮの時には自動的に予
め決めた時間間隔が設定されたことにする場合には、ス
テップ（ロ′）によりその設定を行う。

【００５２】（ハ）次に、ステップ（ロ）あるいは
（ロ′）が終わると、現在の時刻と、前回行ったランプ
パワーの測定の時刻との差と、上記設定時間間隔との比
較結果からランプパワーの測定をすべきであるか否かの
判定をする。そして、その判定結果がＹの時は本プログ
ラムを終了し、例えば露光を実行するためのプログラム
に移る。

【００５３】（二）次に、ステップ（ハ）の判定結果が
Ｙのときは、ランプパワーの測定を実行する。この測定
は例えばセンサ２７により行う。

【００５４】（ホ）次に、ステップ（二）での測定結果
が予め設定された規格内であるか否かを判定する。そし
て、その判定結果がＹの時は本プログラムを終了し、例
えば露光を実行するためのプログラムに移る。

【００５５】（ヘ）次に、ステップ（ホ）の判定結果が
Ｎのときは、ステップ（二）において測定をした結果か
ら、規格に合致するようにするために必要な露光時間の
計算する。尚、焦点変化速度Ｖは、Ｖ＝Ｖａ・ランプパ
ワー／Ｗａで表される。但し、Ｖａ：移動速度の基準
値、Ｗａ：ランプパワーの基準値である。

【００５６】尚、予め測定結果とそれに対する露光時間
との関係を求めておきそれに基づいてテーブル（表）を
つくって記憶しておき、そのテーブルから露光時間を求
めるようにしても良い。破線で示す（ヘ′）はそのテー
ブルから移動すべき量を読み出すステップを示す。

【００５７】そのステップ（ヘ）又は（ヘ′）が終了す
ると、本プログラムを終了し、例えば露光を実行するた
めのプログラムに移る。

【００５８】尚、投影露光方法として図１に示すものと
同じものを用い、そして、図２に示すプログラムの内照
度ムラの測定及び修正をするプログラム[ ステップ
（チ）〜（カ）] を図４に示すプログラムに付加するよ
うにしても良い。このようにすれば、ランプパワーのチ
ェック時毎に、照度ムラのチェック及び修正が自動的に
できるからである。

【００５９】本連続多重露光によれば、ステージ８上に
照射される露光用光線の強度を検出し、その検出強度の
低下の度合いに応じてデフォーカスでの露光時間を長く
すると共に、上記焦点位置の変化速度を低下させて焦点
変化時のにおける露光時間をも長くするので、ランプパ
ワー低下による露光量（露光光線の強さを露光時間で積
分した量）の低下をより完璧に防止することができる。

【００６０】具体的には、ランプパワーが例えば７４６
ｍＷあるいは８１１ｍＷから例えば５５６ｍＷあるいは
５１２ｍＷに低下しても、低下しない場合と略同じよう
なフォーカスオフセツト・線幅特性が得られる。

【００６１】

【発明の効果】請求項１の投影露光方法によれば、光源
の光の強度低下に応じて露光用光線の強度調整を定期的
（時間により決める場合もあれば露光処理枚数で決める
場合もある。）に行うので、基体に照射される露光光線
の強度乃至強度分布を所定の許容範囲に保つことがで
き、露光用光源のパワーの低下により生じていた諸問題
を有効に解決することができる。

【００６２】請求項３の投影露光装置によれば、光源の
パワーの低下に伴って光源の位置あるいはリフレクタの
向きを変えることによりパワーの低下にも拘らず基体上
における光線の強度を略一定にすることが可能になる。
依って、露光用光源のパワーの低下により生じていた諸
問題を有効に解決することができる。

【００６３】請求項４の投影露光方法によれば、基体上
に照射される露光用光線の強度低下に伴って複数焦点で
の各露光の時間のみならず、焦点の変化する時間をも長
くするようにしたので、光源の光強度低下による露光量
（露光光線の強さを露光時間で積分した量）の低下をよ
り完璧に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）、（Ｂ）は本発明投影露光装置の第１の
実施の形態を示すもので、（Ａ）は全体の概略構成を示
す概略構成図、（Ｂ）はステージを駆動する部分の構成
図である。

【図２】図１に示す投影露光装置における水銀灯１の位
置制御動作（本発明投影露光方法の第１の実施の形態）
を示すフローチャートである。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）は本発明投影露光装置の第２の
実施の形態の説明をするためのもので、（Ａ）はランプ
強度が強い場合の露光時間とフォーカス変動を示し、
（Ｂ）はランプ強度が弱い場合のそれを示す。

【図４】本発明投影露光方法の第２の実施の形態におけ
る露光時間の設定動作を示すフローチャートである。

【図５】（Ａ）、（Ｂ）は投影露光装置の従来例を示す
もので、（Ａ）は全体の概略構成を示す概略構成図、
（Ｂ）はステージを駆動する部分の構成図である。

【図６】連続多重露光方法の従来例を示すもので、
（Ａ）はランプ強度が強い場合の露光時間とフォーカス
変動を示し、（Ｂ）はランプ強度が弱い場合のそれを示
す。

【図７】（Ａ）、（Ｂ）は従来例の問題点を示すフォー
カスオフセット・線幅関係図である。

【符号の説明】

１・・・露光用光源（水銀灯）、２・・・リフレクタ、
９・・・基板（半導体ウェハ）、１０・・・レジスト
膜、１１・・・Ｚ軸駆動モータ、２８、２９・・・水銀
灯を駆動する手段、３０、３１・・・リフレクタを駆動
する手段。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年３月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】図面において、１は露光用光源を成す超高
圧水銀灯、２はその背後に設けられた楕円状リフレクタ
で、従来の露光装置においてはその向きを変えることが
できなかった。３はシャッタ、４はフライアイレンズ、
５はレチクルブラインド、６は露光すべきパターンが形
成されたレチクル、７は該パターンを半導体ウェハ
（９）上のレジスト膜（１０）に縮小投影する縮小投影
レンズ、８は半導体ウェハ９を載置するステージ、１０
は載置された半導体ウェハ、９は該半導体ウェハ１０を
保持するウェハホルダである。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】１６はオートフォーカス系で、遮光スリッ
ト１７、それを通過した光を反射により向きを変えて半
導体ウェハ１０上に斜めの向きで照射する反射板１８、
その光の半導体ウェハ１０上での反射光を反射する反射
板１９、２０、２１、反射板２１で反射された光を自己
の移動により移動させるハービング２２、該ハービング
２２を移動させるハービングモータ２３、ハービング２
２を通過した光を通す受光スリット２４及び該受光スリ
ット２４を通過した光を受光するオートフォーカス用セ
ンサ２５からなる。そして、該オートフォーカス系１６
はステージ９の高さにより半導体ウェハ９上において反
射した光の向きが変化して光が上記受光スリット２４か
ら逸れそうになってもハービング２２の移動により移動
することにより常に受光スリット２４を通りセンサ２５
の受光量が一定になるように動作し、ハービング２２の
位置から（モータ２３の駆動量から）ステージ８の高さ
を検出することができる。２６はオートフォーカス用中
継基板である。２７はステージ８に設けられたセンサ
で、ステージ８上に照射された露光用光線の強度（照
度）を検出する役割を果たす。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】そして、露光方法として、多重焦点露光法
がある。多重焦点露光は、図６に示すように、焦点を複
数点（一般に２点）で変えて露光を行うものである。具
体的には、ベストフォーカスから適宜一方の側にずれた
ところｂにフォーカスするデフォーカスでの露光と、ベ
ストフォーカスから適宜他方の側（上記一方の側と反対
側）にずれたところａにフォーカスするデフォーカスで
の露光とを行うのである。このようにすると、ベストフ
ォーカスでの露光のみを行う場合に比較してレジスト膜
の厚み方向における露光量分布をより均一化することが
でき、延いては良好な露光ができるのである。また、多
重焦点露光法には、段差部におけるレジストのパターニ
ングを可能にするという利点もある。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】図７（Ａ）、（Ｂ）はその問題を示すフォ
ーカスオフセット・線幅関係図で、（Ａ）は０．６０μ
ｍのコンタクトホールを形成する場合のおいてのフォー
カスオフセットと線幅（コンタクトホールの径）との関
係を、ランプパワーが７４６ｍＷの場合と、５５６ｍＷ
の場合について示しており、露光光線はｇ線（波長λ＝
４３６ｎｍ）であり、ＮＡ＝０．６０である。（Ｂ）は
０．３８μｍのコンタクトホールを形成する場合におい
てのフォーカスオフセットと線幅（コンタクトホールの
径）との関係を、ランプパワーが８１１ｍＷの場合と、
５１２ｍＷの場合について示しており、露光光線はｉ線
（波長λ＝３６５ｎｍ）であり、ＮＡ＝０．６３であ
る。図７から明らかなように、特に（Ａ）のケースでは
ランプパワーの低下（５５６ｍＷ）によるベストフォー
カス近辺での解像度低下が顕著である。また、（Ｂ）に
示すケースでは解像度低下は（Ｂ）に示すケースほど顕
著ではないが、その傾向は現れている。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】３はシャッタ、４はフライアイレンズ、５
はレチクルブラインド、６は露光すべきパターンが形成
されたレチクル、７は該パターンを半導体ウェハ（１
０）上のレジスト膜に縮小投影する縮小投影レンズ、８
は半導体ウェハ１０を載置するステージである。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】１６はオートフォーカス系で、遮光スリッ
ト１７、それを通過した光を反射により向きを変えて半
導体ウェハ１０上に斜めの向きで照射する反射板１８、
その光の半導体ウェハ９上での反射光を反射する反射板
１９、２０、２１、反射板２１で反射された光を自已の
移動により移動させるハービング２２、該ハービング２
２を移動させるハービングモータ２３、ハービング２２
を通過した光を通す受光スリット２４及び該受光スリッ
ト２４を通過した光を受光するオートフォーカス用セン
サ２５からなる。そして、該オートフォーカス系１６は
ステージ９の高さにより半導体ウェハ９上において反射
した光の向きが変化して光が上記受光スリット２４から
逸れそうになってもハービング２２の移動により移動す
ることにより常に受光スリット２４を通りセンサ２５の
受光量が一定になるように動作し、ハービング２２の位
置から（モータ２３の駆動量から）ステージ８の高さを
検出することができる。２６はオートフォーカス用中継
基板である。２７はステージ８に設けられたセンサで、
ステージ８上に照射された露光用光線の強度を検出する
役割を果たす。

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正８】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正９】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被露光パターンを、基板上に塗布した感
   光材に投影光学系を用いて投影して露光する投影露光方
   法において、 上記基体上に照射される露光光線の強度乃至強度分布を
   検出し、検出結果に応じてその強度乃至強度分布が予め
   設定した許容範囲になるようにする強度調整を定期的に
   行うことを特徴とする投影露光方法。
2. 【請求項２】 投影露光方法が、露光中に投影光学系に
   よる焦点位置を複数点間で変化させて露光を行いその変
   化時にも露光し続ける連続多重露光であることを特徴と
   する請求項１記載の投影露光方法。
3. 【請求項３】 被露光パターンを、基体上に塗布した該
   感光材に投影光学系を用いて投影して露光する投影露光
   装置において、 露光用光源の位置及び／又は光源の背後に設けられたリ
   フレクタの向きを可変にされて上記基体上における露光
   用光線の強度を変化させることができるようにされてな
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の投影露光方法
   の実施に用いる投影露光装置。
4. 【請求項４】 被露光パターンを、基板上に塗布した感
   光材に投影光学系を用いて投影して露光を行い、且つ、
   その露光が露光中に投影光学系による焦点位置を変化さ
   せ、焦点位置変化中も露光し続ける連続多重露光である
   投影露光方法において、 上記基体上に照射される露光光線の強度を検出し、その
   検出強度の低下の度合いに応じて露光時間を長くすると
   共に、上記焦点位置の変化速度を低下させて焦点位置の
   変化する時間をも長くすることを特徴とする投影露光方
   法。
5. 【請求項５】 焦点位置の変化速度を、変化速度の基準
   値の、光源のパワーの基準値に対する比に、光源のパワ
   ーを乗じた値に設定することを特徴とする請求項４記載
   の投影露光方法。
6. 【請求項６】 被露光パターンを、基板上に塗布した感
   光材に投影光学系を用いて投影して露光を行い、且つ、
   その露光が露光中に投影光学系による焦点位置を変化さ
   せ、焦点位置変化中も露光し続ける連続多重露光である
   投影露光装置において、 上記焦点位置の変化速度を可変にしてなることを特徴と
   する請求項４又は５に記載の投影露光方法の実施に用い
   る投影露光装置。