JPH1116821A - Apparatus and method for x-ray exposure - Google Patents

Apparatus and method for x-ray exposure

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JPH1116821A
JPH1116821A JP9172295A JP17229597A JPH1116821A JP H1116821 A JPH1116821 A JP H1116821A JP 9172295 A JP9172295 A JP 9172295A JP 17229597 A JP17229597 A JP 17229597A JP H1116821 A JPH1116821 A JP H1116821A
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JP
Japan
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exposure
time
beam current
intensity
calculating
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JP9172295A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Murooka
賢一 室岡
Soichiro Mitsui
壮一郎 三井
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable highly-accurate exposure correction against variation in radiated light intensity, by measuring the radiated light intensity a plurality of times, calculating the radiated light intensity during exposure from the result of the measurement, calculating exposure time from the calculated value, and performing exposure based on the calculated exposure time. SOLUTION: A beam current measuring section 11 regularly measures the beam current of a synchrotron ring 12 a plurality of times, and indirectly measures the intensity of radiated light a plurality of times. A beam current calculating section 14 obtains the calculated value of the beam current at the time of t, based on the result transmitted till the time of tc (t>tc). An exposure time calculating section 15 calculates a corrected intensity of radiated light, based on the transmitted calculated value, receives an exposure start time from an exposure control section 68, and calculates an exposure end time and then an exposure time. Finally, the exposure control section 68 closes an X-ray shutter or the like using the received exposure end time, and thereby terminates exposure on a semiconductor wafer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、X線を用いた露光
装置および露光方法に関し、特にシンクロトロン放射光
(SOR光)を用いたX線露光装置及びX線露光方法に
係る。
The present invention relates to an exposure apparatus and an exposure method using X-rays, and more particularly to an X-ray exposure apparatus and an X-ray exposure method using synchrotron radiation (SOR light).

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の集積度が高くなることに伴
い、これを構成するLSI素子の回路パターンはますま
す微細化されている。このパターンの微細化には、単に
線幅が細くなるだけではなく、パターンの寸法精度や位
置精度の向上も要請される。これらの要請を満たすため
に多くの技術開発が行われているが、その中でもX線を
用いた露光技術は、現在利用されている紫外線を用いた
露光技術の次の世代の技術として有望視されている。現
在開発の進められているX線露光装置としてはシンクロ
トロン放射光(SOR光)を用いる装置が代表的であ
る。
2. Description of the Related Art As the degree of integration of a semiconductor device increases, the circuit pattern of an LSI element constituting the semiconductor device has been further miniaturized. In order to make the pattern finer, not only the line width is reduced, but also the dimensional accuracy and positional accuracy of the pattern are required to be improved. Many technologies have been developed to meet these demands. Among them, the exposure technology using X-ray is regarded as promising as the next generation technology of the exposure technology using ultraviolet rays currently used. ing. As an X-ray exposure apparatus currently under development, an apparatus using synchrotron radiation (SOR light) is typical.

【0003】シンクロトロン放射光は、高エネルギに加
速された電子が磁場により軌道を円弧状に曲げられる
時、その軌道の接線方向に放出される。その結果シンク
ロトロン放射光は、電子軌道(シンクロトロン・リン
グ)平面内に帯状に広がる。その一方、電子エネルギー
が数100MeVから1GeV(リソグラフィで使用)
の場合でも、放射光は各接線方向に対し2mrad程度
の広がりしかなく、極めて指向性のよい性質を有する。
この指向性に優れることが、近接露光を行う上で極めて
優れた性質である。このシンクロトロン放射光を用いた
近接露光では、シンクロトロン・リング平面にほぼ垂直
方向にX線マスクと半導体ウェハを対峙して配置させ、
X線マスク上を帯状のシンクロトロン放射光を上下に走
査してX線マスク上のパターン領域全体を半導体ウェハ
上に逐次移転して転写するいわゆるステップ・アンド・
リピート方式が一般的である。放射光の走査は、シンク
ロトロン・リング上の発光点から露光室(ステッパ部)
までを結ぶビームライン中に置かれた極端斜入射の反射
ミラー等を回転させることにより行う。ビームラインは
真空ポンプで真空に排気されている。X線マスクや半導
体ウェハが配置された露光室と、ビームラインとの間に
はBe薄膜が設置され真空隔壁を構成している。X線露
光装置におけるX線の露光量は、シンクロトロン・リン
グのビーム電流量を測定し、その結果とあらかじめ校正
しておいた単位時間当たりの露光量の対応関係から、必
要となる露光時間を計算し、シャッター等を駆動して露
光量の制御を行う。パターンの寸法精度を向上させるた
めには、露光量の制御が大変重要であり、例えば、0.
1μmのパターンを±7%の精度で得るためには、露光
量のむらを含めて、被露光基板上に逐次露光された複数
の露光領域全面にわたり±3%程度に露光量を制御する
必要がある。現在知られている技術では、ビームライン
中の反射鏡やBe薄膜の劣化等によりビームラインを通
過して露光室に入射する直前の露光領域内の均一性が±
2〜3%まで劣化することが一般的である。
[0003] Synchrotron radiation is emitted in the tangential direction of an orbit when electrons accelerated to high energy have their orbits bent in an arc shape by a magnetic field. As a result, the synchrotron radiation spreads in a band in the plane of the electron orbit (synchrotron ring). On the other hand, the electron energy is several hundred MeV to 1 GeV (used in lithography)
In this case, the radiated light has a spread of only about 2 mrad in each tangential direction, and has the property of extremely good directivity.
This excellent directivity is an extremely excellent property in performing proximity exposure. In this proximity exposure using synchrotron radiation, an X-ray mask and a semiconductor wafer are arranged to face each other in a direction substantially perpendicular to the plane of the synchrotron ring.
A so-called step-and-scan method in which a strip-shaped synchrotron radiation beam is scanned up and down on the X-ray mask to sequentially transfer and transfer the entire pattern area on the X-ray mask onto a semiconductor wafer.
The repeat method is common. Scanning of synchrotron radiation starts from the emission point on the synchrotron ring to the exposure chamber (stepper section).
This is done by rotating an extreme oblique incidence reflection mirror or the like placed in a beam line connecting the two. The beam line is evacuated to a vacuum by a vacuum pump. A Be thin film is provided between an exposure chamber in which an X-ray mask or a semiconductor wafer is arranged and the beam line to form a vacuum partition. The amount of X-ray exposure in the X-ray exposure apparatus is determined by measuring the beam current of the synchrotron ring and determining the required exposure time from the correspondence between the result and the previously calibrated exposure per unit time. After the calculation, the shutter and the like are driven to control the exposure amount. In order to improve the dimensional accuracy of the pattern, it is very important to control the amount of exposure.
In order to obtain a 1 μm pattern with an accuracy of ± 7%, it is necessary to control the exposure amount to about ± 3% over the entire surface of a plurality of exposure regions sequentially exposed on the substrate to be exposed, including the unevenness of the exposure amount. . In the currently known technology, the uniformity in the exposure area immediately before the beam passes through the beam line and enters the exposure chamber due to the deterioration of the reflecting mirror or the Be thin film in the beam line is ±
It is common to degrade to 2-3%.

【0004】X線露光により高精度なパターンを実現す
るためには露光量のむらを解消し露光量を所望の範囲に
制御する必要がある。このためにはビーム電流の変動
や、ビーム電流の測定誤差に起因した露光量の変動を少
なくとも1%以下に制御し、全体としては被露光基板全
面において±3%程度の露光量制御を確保する必要があ
る。
In order to realize a high-precision pattern by X-ray exposure, it is necessary to eliminate unevenness in exposure amount and control the exposure amount to a desired range. For this purpose, the fluctuation of the beam current and the fluctuation of the exposure amount caused by the measurement error of the beam current are controlled to at least 1% or less, and the exposure amount control of about ± 3% is secured as a whole over the entire surface of the substrate to be exposed. There is a need.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、シンクロトロ
ン・リングのビーム電流は、突発的に低下する場合があ
る上に、通常でも指数関数的に減衰している。したがっ
て、露光量の設定をした時点でのビーム電流と、実際に
露光を行っている時点でのビーム電流にずれが生じ、結
果として、露光量の制御が1%以内に収まらない場合が
発生するという問題がある。これに類似する問題は、ビ
ーム電流に関する事のみでなく、例えば、露光室のSO
R光の光路に充填されたHe中に含まれる酸素等の不純
物濃度に関してもあてはまる。上述したようにビームラ
インは通常真空に排気され、前述したBe薄膜が真空隔
壁を構成し、露光室にはHeが充填されている。このた
めSOR光の光路には、Be薄膜とSOR光の減衰を防
ぐために、Heで満たされた空間が存在する。このHe
中の不純物濃度が露光量の設定を行った時点と、実際に
露光を行った時点で変化すると、同様に、露光量の制御
が1%以内に収まらない場合が発生する。例えば簡単な
試算によると、He中を通過する光路長が一気圧で50
cmである場合、高々50ppm程度の酸素濃度の変化
が1%の露光量の変化を引き起こすことがわかる。さら
に、光路を遮断する姿勢で配置されたBe薄膜の劣化に
よる露光量の変動も考慮しなければならない。
However, the beam current of the synchrotron ring may suddenly decrease, and usually attenuates exponentially. Therefore, a difference occurs between the beam current at the time of setting the exposure amount and the beam current at the time of actually performing the exposure, and as a result, the control of the exposure amount may not be within 1%. There is a problem. Similar problems are not only related to beam current, but also, for example,
This also applies to the concentration of impurities such as oxygen contained in He filled in the optical path of the R light. As described above, the beam line is usually evacuated to vacuum, the Be thin film constitutes a vacuum partition, and the exposure chamber is filled with He. Therefore, in the optical path of the SOR light, there is a space filled with He in order to prevent the Be thin film and the SOR light from attenuating. This He
If the impurity concentration in the medium changes between the time when the exposure is set and the time when the exposure is actually performed, similarly, the case where the control of the exposure does not fall within 1% occurs. For example, according to a simple calculation, the optical path length passing through He is 50 at one atmosphere.
cm, a change in oxygen concentration of at most about 50 ppm causes a change in exposure of 1%. Further, it is necessary to consider the fluctuation of the exposure amount due to the deterioration of the Be thin film arranged in the posture of blocking the optical path.

【0006】また、このような単調なSOR光の強度の
変化が起きている場合、ビーム電流等の諸パラメータの
測定精度を確保するために、長時間繰り返し測定を行
い、その平均値をもって測定値とする手法も試みられて
いる。しかしこの手法によっても測定値と実際の露光量
にずれが発生する問題がある。
When such a monotonous change in the intensity of the SOR light occurs, in order to secure the measurement accuracy of various parameters such as the beam current, the measurement is repeated for a long time, and the average value is used as the measured value. Has been attempted. However, this method also has a problem that a difference between the measured value and the actual exposure amount occurs.

【0007】このように、露光量の設定を行った時点
と、実際に露光を行う時点において、SOR光強度に影
響を与えるパラメータが変化してしまった場合、正確な
露光量の制御が出来ないという課題がある。また、その
変化が単調であっても正確な露光量の制御は困難である
が、突然の変動を含む単調でない変化の場合は、長時間
の繰り返し測定の結果を用いても、もはや何の役にも立
たず、正確な露光量の制御が出来ないという課題があ
る。
As described above, when the parameter affecting the SOR light intensity changes between the time when the exposure amount is set and the time when the actual exposure is performed, accurate control of the exposure amount cannot be performed. There is a problem that. Even if the change is monotonic, it is difficult to accurately control the exposure amount. However, in the case of a nonmonotonic change including a sudden change, even if the result of a long-time repeated measurement is used, it is no longer useful. However, there is a problem that accurate control of the exposure amount cannot be performed.

【0008】本発明の目的は時々刻々変化しているシン
クロトロン・リングの放射光強度の変化に対して高精度
な露光量補正が可能なX線露光装置を提供することであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an X-ray exposure apparatus capable of correcting an exposure amount with a high degree of accuracy in response to a change in the intensity of radiation of a synchrotron ring that is constantly changing.

【0009】本発明の他の目的は突発的なシンクロトロ
ン・リングのビーム電流の変化等による単調でないX線
強度の変化が生じた場合でも、露光量の再設定や露光中
止等の迅速・適確な対応が可能なX線露光装置を提供す
ることである。
Another object of the present invention is to provide a quick and appropriate method such as resetting the exposure amount or stopping exposure even when a non-monotonic change in X-ray intensity occurs due to a sudden change in the beam current of the synchrotron ring. An object of the present invention is to provide an X-ray exposure apparatus capable of surely responding.

【0010】本発明のさらに他の目的は放射光(SOR
光)の光強度の変動の要因となるシンクロトロン・リン
グのビーム電流の変化以外の他のパラメータの変動につ
いても迅速かつ適確な対応が可能なX線露光装置を提供
することである。
[0010] Still another object of the present invention is to provide synchrotron radiation (SOR).
An object of the present invention is to provide an X-ray exposure apparatus capable of promptly and accurately coping with a change in other parameters other than a change in a beam current of a synchrotron ring which causes a change in light intensity of light.

【0011】本発明のさらに他の目的は時々刻々変化し
ているシンクロトロン・リングのビーム電流の変化に対
して高精度な露光量補正を行ない正確なリソグラフィを
実現するX線露光方法を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide an X-ray exposure method which realizes accurate lithography by performing high-precision exposure correction for a change in a beam current of a synchrotron ring which is constantly changing. That is.

【0012】本発明のさらに他の目的は突発的なシンク
ロトロン・リングのビーム電流の変化等に起因した単調
でないX線強度の変化に対しても、露光量の再設定や露
光中止等の迅速・適確な対応を行なうことが可能で、高
精度かつ信頼性の高いX線露光方法を提供することであ
る。
Still another object of the present invention is to provide a method for quickly setting an exposure amount or stopping exposure even for non-monotonic X-ray intensity changes caused by sudden synchrotron ring beam current changes. An object of the present invention is to provide a highly accurate and highly reliable X-ray exposure method capable of taking appropriate measures.

【0013】本発明のさらに他の目的はシンクロトロン
・リングからの放射光(SOR光)の光強度の変動の要
因となる他のパラメータの変動についても迅速かつ適確
な対応が可能なX線露光方法を提供することである。た
とえばSOR光の光路中の気体中の不純物濃度の変動に
対しても十分かつ正確な露光量補正を可能にしてリソグ
ラフィの精度および信頼性の向上を行うことである。
Still another object of the present invention is to provide an X-ray capable of promptly and accurately coping with a change in other parameters which cause a change in light intensity of radiation (SOR light) from a synchrotron ring. It is to provide an exposure method. For example, it is an object of the present invention to improve the lithography accuracy and reliability by enabling sufficient and accurate exposure amount correction even for a change in the impurity concentration in the gas in the optical path of the SOR light.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、シンクロトロン・リングからの放射光
(SOR光)を露光光源とする露光装置であって放射光
強度を直接又は間接的に複数回測定する測定手段と、こ
の測定手段による測定結果に基づいて露光時の放射光強
度(X線強度)を算出する強度算出手段と、この算出値
に基づいて露光時間を算出する時間算出手段と、この算
出された露光時間に基づいて露光を行う露光制御手段と
を有するX線露光装置であることを第1の特徴とする。
放射光強度の「直接的な測定」とはX線検出器等による
測定の意であり、「間接的な測定」とはシンクロトロン
・リングのビーム電流の測定等の間接的手段による測定
を意味する。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention is directed to an exposure apparatus using radiation (SOR light) emitted from a synchrotron ring as an exposure light source, wherein the intensity of the radiation is directly or indirectly measured. Measuring means for measuring a plurality of times, an intensity calculating means for calculating a radiation light intensity (X-ray intensity) at the time of exposure based on a measurement result by the measuring means, and a time calculating for calculating an exposure time based on the calculated value. A first feature is that the apparatus is an X-ray exposure apparatus including means and exposure control means for performing exposure based on the calculated exposure time.
"Direct measurement" of synchrotron radiation intensity means measurement by X-ray detector, etc., and "indirect measurement" means measurement by indirect means such as measurement of beam current of synchrotron ring. I do.

【0015】本発明の第1の特徴によれば、シンクロト
ロン・リングのビーム電流が時間とともに変化しても、
露光時間中のどの時刻においてビーム電流の変化すなわ
ちX線強度の変化が発生したかが精度良く識別する事が
可能である。したがってシンクロトロン・リングのビー
ム電流の変化に対応したSOR光の光強度の変化に対す
る有効な補正を十分な精度で行う事が可能である。ビー
ム電流の異常に対応して、露光時間に補正をかける事に
より露光光の強度の変動に起因した問題を救済できる。
これによりサブ・クォーターミクロン以下の微細パター
ンを有した超LSIの正確なX線リソグラフィーが可能
となるので超LSIの製品歩留まりを向上させ、生産性
を向上させる事が出来る。
According to a first aspect of the invention, even if the beam current of the synchrotron ring changes with time,
It is possible to accurately identify at what time during the exposure time the change in the beam current, that is, the change in the X-ray intensity has occurred. Therefore, it is possible to perform effective correction for a change in the light intensity of the SOR light corresponding to a change in the beam current of the synchrotron ring with sufficient accuracy. By correcting the exposure time in response to the abnormality of the beam current, it is possible to remedy the problem caused by the fluctuation of the intensity of the exposure light.
This enables accurate X-ray lithography of a super LSI having a fine pattern of sub-quarter micron or less, so that the product yield of the super LSI can be improved and the productivity can be improved.

【0016】上記の放射光強度(X線強度)を算出する
算出手段は、複数の測定データをもとに指数関数への近
似・外挿するように構成されたマイクロプロセッサー等
の演算装置を用いればよい。好ましくは、上記算出手段
には記憶手段を付加し、この記憶手段に算出値を記憶す
るように構成すればよい。算出値を記憶手段に記憶して
おけば、露光中にX線強度の不連続な変化が生じ、実際
のX線強度と算出値の差が大きくなった場合にもリアル
タイムで迅速な処理ができる。たとえば、所定の比較器
をさらに設け、記憶された算出値と実測されたX線強度
を比較し、この比較器の出力に応じ、露光時のX線強度
を再算出し、露光時間に補正を与える処理を行なえば、
より高精度なX線リソグラフィーが可能となる。また比
較器の出力が一定値より大きくなった場合には露光を中
止するようなメニューを設ければ、設計仕様の厳格な製
品についてもその性能が保証できる。
The calculating means for calculating the intensity of the emitted light (X-ray intensity) uses an arithmetic device such as a microprocessor configured to approximate / extrapolate an exponential function based on a plurality of measurement data. I just need. Preferably, a storage unit may be added to the calculation unit, and the calculated value may be stored in the storage unit. If the calculated value is stored in the storage means, a discontinuous change in the X-ray intensity occurs during exposure, and even if the difference between the actual X-ray intensity and the calculated value becomes large, quick processing can be performed in real time. . For example, a predetermined comparator is further provided, the stored calculated value is compared with the actually measured X-ray intensity, and the X-ray intensity at the time of exposure is recalculated according to the output of the comparator, and the exposure time is corrected. If you give the process,
X-ray lithography with higher accuracy is possible. Also, if a menu is provided to stop exposure when the output of the comparator becomes larger than a certain value, the performance of a product having strict design specifications can be guaranteed.

【0017】本発明の第1の特徴はシンクロトロン・リ
ングのビーム電流の変化のみを露光量調整の対象とする
ものではなく、SOR光強度に影響を与える露光室中の
気体中に含まれる酸素等の不純物濃度の変化をモニタリ
ングしてもよい。また、ミラーの反射率の変化、Be薄
膜の劣化等をも時間算出手段の入力データとすることが
できる。たとえば光源から被露光基板の間の空間の少な
くとも一部に、Heガス等の標準大気よりも露光光の吸
収率の小さい気体を充填した部分を構成し、露光に先立
ち、この気体中の不純物濃度を複数回測定する不純物濃
度計測手段と、この不純物濃度計測手段の測定結果に基
づいて露光時の気体中の不純物濃度を算出する濃度算出
手段とをさらに具備して構成し、この不純物濃度を上述
した時間算出手段の入力データに加えるようにすればよ
い。上記吸収率の小さい気体は密閉空間に封入する構成
や、一定の流速で循環させる構成等により光源から被露
光基板の間の少なくとも一部に充填すればよい。この濃
度算出手段に記憶手段を付加し、算出値と実測値を所定
の比較器で比較すれば、露光中のSOR光の光強度の変
動に対して迅速な対応が可能となる。すなわち比較器の
出力に応じて露光時間の再算出や露光中止等の処理が可
能となり、リソグラフィーの精度の担保や、製品の信頼
性の向上が可能となる。
The first feature of the present invention is that the change of the beam current of the synchrotron ring is not limited to the adjustment of the exposure amount, but the oxygen contained in the gas in the exposure chamber which affects the SOR light intensity. The change of the impurity concentration such as the above may be monitored. Further, changes in the reflectivity of the mirror, deterioration of the Be thin film, and the like can also be used as input data of the time calculation means. For example, a portion in which at least a part of the space between the light source and the substrate to be exposed is filled with a gas such as He gas, which has a lower absorptivity of exposure light than the standard atmosphere, constitutes an impurity concentration in this gas prior to exposure. And a concentration calculating means for calculating the impurity concentration in the gas at the time of exposure based on the measurement result of the impurity concentration measuring means. It may be added to the input data of the time calculating means. The gas having a low absorptance may be filled in at least a portion between the light source and the substrate to be exposed by a configuration in which the gas has a small absorption rate, a configuration in which the gas is circulated at a constant flow rate, or the like. By adding a storage unit to the density calculation unit and comparing the calculated value and the measured value with a predetermined comparator, it is possible to quickly respond to a change in the light intensity of the SOR light during exposure. That is, processing such as recalculation of the exposure time and stop of the exposure can be performed in accordance with the output of the comparator, so that lithography accuracy can be ensured and the reliability of the product can be improved.

【0018】本発明の第2の特徴はシンクロトロン・リ
ングからの放射光(SOR光)を露光光源とする露光方
法であって、露光に先立ち放射光強度を直接又は間接的
に複数回測定するステップと、この測定結果に基づいて
露光時の放射光強度を算出するステップと、この算出値
に基づいて露光の際に必要となるSOR光の露光時間を
算出するステップと、この算出された露光時間に基づい
て半導体ウェハ等の被露光基板上にSOR光の露光を行
うステップとを有するX線露光方法であることである。
放射光強度の間接的な測定の最も代表的なものはシンク
ロトロン・リングのビーム電流の測定である。
A second feature of the present invention is an exposure method using radiation (SOR light) from a synchrotron ring as an exposure light source, wherein the intensity of the radiation is measured a plurality of times directly or indirectly prior to exposure. Calculating an emission light intensity at the time of exposure based on the measurement result; calculating an exposure time of SOR light required at the time of exposure based on the calculated value; Exposing a substrate to be exposed such as a semiconductor wafer with SOR light based on time.
The most typical indirect measurement of the emitted light intensity is the measurement of the beam current of the synchrotron ring.

【0019】本発明の第2の特徴によれば、シンクロト
ロン・リングのビーム電流が時々刻々変化しても、この
ビーム電流の変化に対応した露光時間の制御が十分な精
度で可能となる。本発明の第2の特徴におけるビーム電
流の算出は、上記複数回の測定結果に基づく、複数のデ
ータ点を指数関数への近似・外挿を行うことが好まし
い。特に、上記算出されたビーム電流を記憶して、実測
されたビーム電流との比較を行うようにすれば露光中に
突然ビーム電流が変化するような異常に対しても露光時
間の再算出や、露光中止等の処理が可能となる。
According to the second feature of the present invention, even if the beam current of the synchrotron ring changes every moment, it is possible to control the exposure time corresponding to the change of the beam current with sufficient accuracy. In the calculation of the beam current according to the second aspect of the present invention, it is preferable to perform approximation and extrapolation of a plurality of data points to an exponential function based on the results of the plurality of measurements. In particular, if the calculated beam current is stored and compared with the actually measured beam current, the exposure time can be recalculated even for abnormalities such as a sudden change in the beam current during exposure, Processing such as exposure stop can be performed.

【0020】なお、本発明の第2の特徴において、SO
R光の光強度の変動に影響を与える他の要因について
も、時々刻々、複数のデータを取り、これを露光時間算
出の入力データとしてもよい。たとえばSOR光の光路
の一部に充填されるHeガス等の所定のガス中の不純物
濃度を複数回測定して、これを露光時間算出用の入力デ
ータに加えることを行えばよい。この場合も測定された
不純物濃度を記憶し、実測値との比較をリアルタイムで
行うことにより、SOR光の突然の変動に対しても迅速
かつ適切な対応が可能となる。
In the second aspect of the present invention, the SO
As for other factors that affect the fluctuation of the light intensity of the R light, a plurality of data may be obtained every moment and used as input data for calculating the exposure time. For example, the impurity concentration in a predetermined gas such as He gas filled in a part of the optical path of the SOR light may be measured a plurality of times and added to the input data for calculating the exposure time. Also in this case, by storing the measured impurity concentration and comparing the measured impurity concentration with the actually measured value in real time, it is possible to quickly and appropriately respond to a sudden change in the SOR light.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は本発明の実施の形態に係る
X線露光装置を上から見た模式図である。図1に示すよ
うに本発明の実施の形態に係るX線露光装置は光源とな
るシンクロトロン放射光(SOR光)を放出するための
シンクロトロン・リング(蓄積リング)12と、このシ
ンクロトロン・リングとビームライン31を介して接続
された露光室19とを主なる構成要素としている。露光
室19の内部にはX線マスク、半導体ウェハ、これらを
保持する保持装置、あるいはアライメント光学系等が配
置されている。さらに露光室19の内部にはX線シャッ
ター等の露光時間制御手段および半導体ウェハを移動・
交換する駆動機構を有した露光制御部68等が備わって
いる。ビームライン31中にはX線を走査する反射ミラ
ーおよび反射ミラーの保持部、駆動部等が備わってい
る。シンクロトロン・リング12中の電子ビーム軌道を
囲むように本発明の「測定手段」となるビーム電流計測
部11が配置され、ビーム電流計測部11には記憶領域
14aを有したビーム電流算出部14が接続されてい
る。ビーム電流算出部14が本発明の「放射光強度を算
出する強度算出手段」の一部に相当する。露光室19は
さらに、酸素濃度計測部16を具備し、この酸素濃度計
測部16は記憶領域17aを有した酸素濃度算出部17
に接続されている。ビーム電流算出部14と酸素濃度算
出部17の出力は露光時間算出部15に接続されてい
る。露光時間算出部が本発明の「放射光強度を算出する
強度算出手段」の他の一部と「時間算出手段」とを備え
ている。そして露光時間算出部15は露光制御部68に
接続されている。露光制御部68はシャッター等の露光
時間制御手段により露光時間を制御する。露光制御部6
8と露光時間制御手段とにより本発明の「露光制御手
段」が構成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of an X-ray exposure apparatus according to an embodiment of the present invention as viewed from above. As shown in FIG. 1, an X-ray exposure apparatus according to an embodiment of the present invention includes a synchrotron ring (storage ring) 12 for emitting synchrotron radiation light (SOR light) as a light source, and a synchrotron ring. The exposure chamber 19 connected to the ring via the beam line 31 is a main component. Inside the exposure chamber 19, an X-ray mask, a semiconductor wafer, a holding device for holding these, an alignment optical system, and the like are arranged. Further, an exposure time control means such as an X-ray shutter and a semiconductor wafer are moved inside the exposure chamber 19.
An exposure controller 68 having a drive mechanism for replacement is provided. The beam line 31 includes a reflection mirror that scans X-rays, a holding unit for the reflection mirror, and a driving unit. A beam current measuring unit 11 serving as a “measuring unit” of the present invention is disposed so as to surround the electron beam orbit in the synchrotron ring 12, and the beam current measuring unit 11 includes a beam current calculating unit 14 having a storage area 14 a. Is connected. The beam current calculator 14 corresponds to a part of “intensity calculator for calculating the intensity of emitted light” of the present invention. The exposure chamber 19 further includes an oxygen concentration measuring unit 16, and the oxygen concentration measuring unit 16 has an oxygen concentration calculating unit 17 having a storage area 17 a.
It is connected to the. The outputs of the beam current calculator 14 and the oxygen concentration calculator 17 are connected to an exposure time calculator 15. The exposure time calculator includes another part of the “intensity calculator for calculating the intensity of the emitted light” of the present invention and a “time calculator”. The exposure time calculator 15 is connected to the exposure controller 68. The exposure controller 68 controls the exposure time by exposure time control means such as a shutter. Exposure controller 6
The "exposure control means" of the present invention is constituted by 8 and the exposure time control means.

【0022】図2は本発明の実施の形態に係るX線露光
方法を示すフローチャートである。以下においては図1
および図4を参照しながら、図2のフローチャートを説
明する。
FIG. 2 is a flowchart showing an X-ray exposure method according to the embodiment of the present invention. In the following Figure 1
The flowchart of FIG. 2 will be described with reference to FIG. 4 and FIG.

【0023】(1)ビーム電流計測部11は、シンクロ
トロン・リング12のビーム電流を定期的に複数回測定
し、放射光(SOR光)の強度を間接的に複数回測定す
る(ステップS201)。そしてその結果をビーム電流
算出部14に送る。
(1) The beam current measuring unit 11 periodically measures the beam current of the synchrotron ring 12 a plurality of times, and indirectly measures the intensity of the emitted light (SOR light) a plurality of times (step S201). . Then, the result is sent to the beam current calculator 14.

【0024】(2)次に、ビーム電流算出部14は、図
4(a)に示すように時刻tc までに送られた結果に基
づき曲線フィッティングを行い、時刻t(t>tc )に
おけるビーム電流の算出値Ie (t) を求める(ステップ
S202)。そしてその結果を露光時間算出部15に送
る。
(2) Next, as shown in FIG. 4A, the beam current calculation unit 14 performs curve fitting based on the result sent up to time t c , and at time t (t> t c ). A calculation value Ie (t) of the beam current is obtained (step S202). Then, the result is sent to the exposure time calculation unit 15.

【0025】(3)露光時間算出部15では送られた算
出値Ie (t) をもとに、補正された放射光強度(SOR
光強度)Se (t) を算出する。同時に露光時間算出部1
5は、露光制御部68より露光開始時刻ti を受け取
り、図3(c)の斜線部の面積として示される積分露光
量があらかじめ与えられている値と一致する様に、露光
終了時刻tf を算出し、露光時間を算出する(ステップ
S203)。そしてこの露光終了時刻tf を露光制御部
68に送る。
(3) The exposure time calculator 15 corrects the radiated light intensity (SOR) based on the calculated value I e (t) sent.
(Light intensity) S e (t) is calculated. Exposure time calculator 1 at the same time
5 receives the exposure start time t i from the exposure control unit 68 and sets the exposure end time t f so that the integrated exposure amount indicated as the area of the hatched portion in FIG. 3C matches a predetermined value. Is calculated, and the exposure time is calculated (step S203). And it sends the exposure end time t f in the exposure control unit 68.

【0026】(4)最後に、露光制御部68では、受け
取った露光終了時刻tf を用いてX線シャッター等を閉
じることにより半導体ウェハ上に露光を終了させる(ス
テップS204)。そしてウェハステージ駆動部等を用
いて、次の露光領域へウェハを逐次平行移動あるいは次
のウェハに変換を行い、次の露光の過程を準備する。
[0026] (4) Finally, the exposure control unit 68, to terminate the exposure on the semiconductor wafer by closing the X-ray shutter or the like by using an exposure end time t f received (step S204). Then, the wafer is sequentially translated into the next exposure area or converted into the next wafer by using a wafer stage driving unit or the like, and the next exposure process is prepared.

【0027】以上が図2に示すフローチャートの概略で
ある。ビーム電流算出部14で放射光強度Se (t) を算
出して、この結果を露光時間算出部15に伝達するよう
にしてもよい。さらに、本発明の実施の形態において
は、図3に示すフローチャートのようにステップ202
と同時に酸素濃度を測定することが好ましい。すなわ
ち、露光室19中に設けられた酸素濃度計測部16を用
いて露光室19内のHe雰囲気中の酸素濃度を定期的に
測定し(ステップS221)、その結果を酸素濃度算出
部17に送る。酸素濃度算出部17は送られた結果に基
づき図4(b)に示すように曲線フィッティングを行
い、時刻tにおける酸素濃度の算出値Pοe (t) を求め
(ステップS222)、その結果を露光時間算出部15
に送る。そしてステップ203では、露光時間算出部1
5を用いて送られた算出値Ie (t) およびPοe (t) を
もとに、補正されたSOR光強度Se (t) を算出する。
同時に、前述したように露光制御部68より露光開始時
刻ti を受け取り、図4(c)の斜線部に示す積分露光
量をあらかじめ与えられている値と一致する様に、露光
終了時刻tf を算出する。この後のステップS204は
前述した通りである。
The above is the outline of the flowchart shown in FIG. The beam current calculation unit 14 may calculate the emitted light intensity S e (t), and transmit the result to the exposure time calculation unit 15. Further, in the embodiment of the present invention, step 202 is performed as shown in the flowchart of FIG.
At the same time, it is preferable to measure the oxygen concentration. That is, the oxygen concentration in the He atmosphere in the exposure chamber 19 is periodically measured using the oxygen concentration measurement unit 16 provided in the exposure chamber 19 (Step S221), and the result is sent to the oxygen concentration calculation unit 17. . The oxygen concentration calculation unit 17 performs curve fitting as shown in FIG. 4B based on the transmitted result, obtains a calculated value Pο e (t) of the oxygen concentration at time t (step S222), and exposes the result to exposure. Time calculator 15
Send to In step 203, the exposure time calculation unit 1
Calculated value sent 5 with I e (t) and Pomikuron e (t) to the original, to calculate the corrected SOR light intensity S e (t).
At the same time, the exposure start time t i is received from the exposure control unit 68 as described above, and the exposure end time t f is set so that the integrated exposure amount indicated by the hatched portion in FIG. Is calculated. Subsequent step S204 is as described above.

【0028】本発明の実施の形態において、以下のよう
に露光時間を算出することが、より好ましい。
In the embodiment of the present invention, it is more preferable to calculate the exposure time as follows.

【0029】すなわちビーム電流算出部14は、ビーム
電流の算出値Ie (t) を記憶領域14aに保存しておく
一方、実際の露光時には露光中のビーム電流の測定値I
o (t)とIe (t) の比較を行う。比較の結果その差が誤
差等を考慮してあらかじめ設定された範囲を越えた場合
には、新たにビーム電流の算出をやり直し、新しい算出
値Ie '(t)を露光時間算出部15に送る。一方酸素濃度
算出部17においても、酸素濃殿算出値Pοe (t) を記
憶領域7aに保存しておく。そして、実際の露光時には
露光中の酸素濃度の測定値Pοo (t) とPοe (t) の比
較を行い、その差が誤差等を考慮してあらかじめ設定さ
れた範囲を越えた場合には、新たに酸素濃度の算出をや
り直し、新しい算出値Pοe ’(t) を露光時間算出部1
5に送る。露光時間算出部15では新しく送られた算出
値Ie ’(t) およびPοe ’(t)をもとに、新しいSO
R光強度Se ’(t) を算出し、この値をもとに積分露光
量を所定の値と一致する様に修正された露光終了時刻t
f ’を算出し、露光制御部68に修正された値を送る。
露光制御部68では、シャッターを閉じる等により新し
く受け取った露光終了時刻tf ’に露光を終了させる。
そしてウェハステージ駆動部等により、次の露光領域へ
ウェハを平行移動あるいは次のウェハに交換を行い、次
の露光過程に入る。この方法は、ビーム電流計測部11
の時定数が小さく、ビーム電流の測定間隔が短い場合等
に有効である。すなわち、このような場合においては露
光時間中のどの時刻においてビーム電流の変化が発生し
たかが精度良く識別する事が可能であるため、ビーム電
流の変化に対した有効な補正を十分な精度で行う事が可
能である。したがって、ビーム電流の異常に対応して、
露光時間に補正をかける事によりX線強度の変動を補償
または変動に起因した問題を救済して製品(LSI)の
歩留まりを向上させ、生産性を向上させる事が出来る。
That is, the beam current calculation unit 14 stores the calculated value I e (t) of the beam current in the storage area 14a, and at the time of actual exposure, the measured value I e (t) of the beam current during exposure.
o (t) and I e (t) are compared. As a result of the comparison, if the difference exceeds a range set in advance in consideration of an error or the like, the calculation of the beam current is newly performed, and a new calculation value I e ′ (t) is transmitted to the exposure time calculation unit 15. . On the other hand, also in the oxygen concentration calculating section 17, the oxygen concentration calculated value Pο e (t) is stored in the storage area 7a. The fact of the time of exposure to compare measurements Pomikuron o of the oxygen concentration in the exposure (t) and Pomikuron e (t), if the difference exceeds a range set in advance in consideration of an error, etc. , The calculation of the oxygen concentration is newly performed, and the new calculated value Pο e ′ (t) is
Send to 5. Exposure time calculation section 15, the newly sent calculated value I e a '(t) and Pο e' (t) to the original, the new SO
The R light intensity S e ′ (t) is calculated, and the exposure end time t is corrected based on this value so that the integrated exposure amount matches a predetermined value.
f ′ is calculated, and the corrected value is sent to the exposure controller 68.
The exposure control unit 68 ends the exposure at the newly received exposure end time t f ′ by closing the shutter or the like.
Then, the wafer is moved in parallel to the next exposure area or replaced with the next wafer by a wafer stage driving unit or the like, and the next exposure process is started. This method uses the beam current measurement unit 11
Is small and the measurement interval of the beam current is short. That is, in such a case, it is possible to accurately identify at which time during the exposure time the change in the beam current has occurred, so that the effective correction for the change in the beam current can be performed with sufficient accuracy. It is possible to do. Therefore, in response to the abnormal beam current,
By correcting the exposure time, fluctuations in X-ray intensity can be compensated or problems caused by the fluctuations can be remedied to improve the yield of products (LSI) and improve productivity.

【0030】また本発明の実施の形態においては、ビー
ム電流算出部14は、ビーム電流の算出値Ie (t) (又
は放射光強度の算出値Se (t) )を記憶領域14aに保
存しておく一方、実際の露光時には露光中のビーム電流
の測定値Io (t) とIe (t)の比較(又は露光中の光強
度So (t) とSe (t) の比較)を行うことが好ましい。
そしてその差が誤差等を考慮してあらかじめ設定された
範囲を越えた場合には、露光時間算出部15を介して露
光制御部18に露光量設定に間違いがある事を伝え、露
光制御部68は、あらかじめ設定された処理を行うこと
が好ましい。ここで「あらかじめ設定された処理」とは
そのチップの露光を中断する、あるいは、その半導体ウ
ェハ全体の残余の露光を省略して再処理工程に送る等の
所定の処理をいう。同様に酸素濃度算出部17において
も、酸素濃度の算出値Pοe (t)を記憶領域17aに保
存しておく一方、実際の露光時には露光中の酸素濃度の
測定値Pοo (t) とPοe (t) の比較を行い、その差が
誤差等を考慮してあらかじめ設定された範囲を越えた場
合には、露光時間算出部15を介して露光制御部68に
露光量設定に間違いがある事を伝え、露光制御部68
は、前述した「あらかじめ設定された処理」を行うよう
にすることが好ましい。これにより、ウェハ内であらか
じめ問題の生じるチップを特定する事が可能となるとい
う有利な効果を奏する。あるいは、無駄な露光時間を費
やすことなく再露光処理を行う事が可能となるといった
利点が発生する。この方法は、ビーム電流計測部11の
時定数が大きい場合やビーム電流の測定間隔が長い場合
等に有効である。なぜならば、このような場合において
は露光時間中のどの時刻からビーム電流が変化しX線強
度の変化が生じたかを精度良く識別することが原理的に
困難であり、有効な補正を必要な精度で行う事が難しい
からである。したがって、ビーム電流の異常を検知した
段階で、異常対応の「あらかじめ設定された処置」を行
う方が現実的であり、生産性に優れる。
In the embodiment of the present invention, the beam current calculator 14 stores the calculated value I e (t) of the beam current (or the calculated value S e (t) of the emitted light intensity) in the storage area 14a. On the other hand, at the time of actual exposure, a comparison between the measured values I o (t) and I e (t) of the beam current during exposure (or a comparison between the light intensity S o (t) and S e (t) during exposure) ) Is preferably performed.
If the difference exceeds a preset range in consideration of an error or the like, the fact that there is an error in the exposure amount setting is notified to the exposure control unit 18 via the exposure time calculation unit 15 and the exposure control unit 68 It is preferable to perform a preset process. Here, the "predetermined process" refers to a predetermined process such as interrupting the exposure of the chip or omitting the remaining exposure of the entire semiconductor wafer and sending it to a reprocessing step. Similarly, the oxygen concentration calculation unit 17 stores the calculated oxygen concentration Pο e (t) in the storage area 17a, while measuring the oxygen concentration P o o (t) and P o during exposure during actual exposure. e (t) is compared, and if the difference exceeds a predetermined range in consideration of errors and the like, the exposure control unit 68 via the exposure time calculation unit 15 has an error in the exposure amount setting. The exposure control unit 68
It is preferable to perform the above-described “preset processing”. This has an advantageous effect that it is possible to specify in advance a chip having a problem in the wafer. Alternatively, there is an advantage that the re-exposure processing can be performed without spending unnecessary exposure time. This method is effective when the time constant of the beam current measurement unit 11 is large or when the measurement interval of the beam current is long. Because, in such a case, it is basically difficult to accurately identify from which time during the exposure time the beam current has changed and the X-ray intensity has changed, and the accuracy required for effective correction is difficult. Because it is difficult to do it. Therefore, it is more realistic to perform “predetermined treatment” for the abnormality at the stage when the abnormality of the beam current is detected, and the productivity is excellent.

【0031】図7は図1において図示を省略したビーム
ライン31中の反射ミラー20等を詳細に示す概略図
で、図1とは直交する横方向から見た図である。本発明
に用いたシンクロトロン・リング12やビームライン3
1は、従来より用いられているものと基本的な構成は同
様である。図7に示すように、シンクロトロン・リング
12は、エネルギー600MeVの電子が周回してお
り、曲線部の曲率半径は0.66mである。ここから輻
射されたSOR光は真空に排気されたビームライン31
中にある反射ミラー20により反射された後、真空隔壁
となる膜厚20μmのBe薄膜21を経て、一気圧のH
eで満たされた露光室19に導かれる。SOR光は半導
体ウェハ等の被露光基板上で波長が1nm程度にピーク
を持つスペクトルの白色光である。反射ミラー20はミ
ラー駆動部22により揺動運動を行う。ミラー駆動部2
2の動作は、露光室19内の露光制御部68と連係した
ミラー制御部23により制御される。露光時間の制御は
シャッター等の露光時間制御手段67を露光制御部68
が制御して行う。さらに、露光室19内には半導体ウェ
ハ等の被露光基板を保持したウェハ・ステージ41と、
X線マスクを保持したマスク・ステージ51とが対峙し
て配置されている。ウェハステージ41はウェハステー
ジ駆動部42より、マスクステージ51はマスクステー
ジ駆動部52によりそれぞれ駆動される。ウェハステー
ジ駆動部42およびマスクステージ52は露光制御部6
8により制御される。また露光室19内のHeはHe循
環精製部24に連結されており、ステッパ部となる露光
室9内のHeの純度の低下をある程度抑制する構成とな
っている。またビームライン31中にはX線強度のむら
を改善するためにX線強度分布制御手段71が配置され
ている。X線強度分布制御手段71はX線強度分布制御
手段制御部72に接続されている。X線強度分布制御手
段71を省略してもよい。
FIG. 7 is a schematic diagram showing in detail the reflection mirror 20 and the like in the beam line 31 not shown in FIG. 1, and is a view as seen from a lateral direction orthogonal to FIG. Synchrotron ring 12 and beamline 3 used in the present invention
No. 1 has the same basic configuration as that conventionally used. As shown in FIG. 7, in the synchrotron ring 12, electrons having an energy of 600 MeV circulate, and the radius of curvature of the curved portion is 0.66 m. The SOR light radiated from this is a beam line 31 evacuated to a vacuum.
After being reflected by the reflection mirror 20 in the inside, it passes through a 20 μm-thick Be thin film 21 serving as a vacuum partition wall, and passes through one atmosphere of H.
e is introduced into the exposure chamber 19 filled with e. The SOR light is white light having a spectrum having a peak at about 1 nm on a substrate to be exposed such as a semiconductor wafer. The reflection mirror 20 performs an oscillating motion by a mirror driving unit 22. Mirror drive unit 2
The operation of 2 is controlled by the mirror controller 23 linked to the exposure controller 68 in the exposure chamber 19. To control the exposure time, an exposure time control means 67 such as a shutter
Is controlled and performed. Further, in the exposure chamber 19, a wafer stage 41 holding a substrate to be exposed such as a semiconductor wafer,
A mask stage 51 holding an X-ray mask is arranged to face. The wafer stage 41 is driven by a wafer stage drive unit 42, and the mask stage 51 is driven by a mask stage drive unit 52. The exposure control unit 6
8 is controlled. Further, He in the exposure chamber 19 is connected to the He circulation refining unit 24, so that a decrease in the purity of He in the exposure chamber 9 serving as a stepper unit is suppressed to some extent. An X-ray intensity distribution control means 71 is arranged in the beam line 31 in order to improve X-ray intensity unevenness. The X-ray intensity distribution control means 71 is connected to the X-ray intensity distribution control means control section 72. The X-ray intensity distribution control means 71 may be omitted.

【0032】図5(a)に示すように、シンクロトロン
・リング12中のビーム電流が変化している場合を想定
して、本発明の実施の形態を説明する。図1に示したビ
ーム電流計測部11は露光が行われているか否かを問わ
ず3秒毎に測定を行い、その結果をビーム電流算出部1
4に順次送る。ビーム電流算出部14では図5(a)に
示すように時刻tc を含む40回分の結果より、指数関
数近似でフィッティングを行う。このフィッティングに
よりビーム電流の算出値Ie (t) を求め、その結果を露
光時間算出部15に送ると共に、記憶領域4aに保存す
る。Ie (t) の精度は、40回分の測定の結果を反映し
ているので、一度の測定で決定する場合よりも測定のば
らつきに依存する誤差を小さくする事が可能であり、ま
た変動の傾向を反映できる。この方法によれば、時定数
の大きな測定器を用いた場合にもフィッティングの結果
は正確に求める事ができる。通常は時定数の大きい測定
はより高精度なものとなるので、本発明はより精度の良
い測定器を用いる事が可能となる。したがって、本発明
によれば一層高精度化を図る事が出来る。現実のデータ
で説明すれば、このようにして得られたIe (t) と実際
に測定されたビーム電流Io (t) との差は15分間にわ
たる積分量で0.5%以下であり、算出値Ie (t) と実
測値Io (t) とは良好な一致をみる事が出来た。一方、
時刻tc における一回の測定値のみに基づいて、露光時
間に相当するビーム電流Ie (t) を見積った場合は、そ
の実測値Io (t) との誤差が1%以上となる場合が見受
けられた。すなわち図5(b)にややその特徴を強調し
て記してあるように、時定数が小さい(τ1 )場合は、
測定時刻tc1を露光開始時刻ti に近づける事が可能で
あるが、本来、精度の良くない計測であるので、露光開
始時刻ti の時点で既にある確率で実際の電流値Io
1%以上異なっている。この差は時刻が経過するに連れ
て広がっていく。一方、時定数が大きい(τ2 )ため、
精度の良い測定の結果Ie2は、測定時刻tc2が測定開始
時刻ti と離れてしまうため、露光開始時刻ti の時点
で既にある量の差が実際の電流値Io (t) との間に存在
する。したがってある特定の時刻で精度が良くても現実
の測定開始時刻ti における実際の電流値Io (t) を近
似することにはならず、算出値Ie2と実測値Io (t) と
の差は時刻が経過するに連れてその差が拡大するため、
1%以上の差が発生する。
The embodiment of the present invention will be described on the assumption that the beam current in the synchrotron ring 12 changes as shown in FIG. The beam current measurement unit 11 shown in FIG. 1 performs measurement every 3 seconds irrespective of whether exposure is performed or not, and outputs the result to the beam current calculation unit 1.
4 sequentially. Than 40 times results including the time t c as shown in the beam current calculation unit 14 FIG. 5 (a), the performing fitting an exponential function approximation. The calculated value I e (t) of the beam current is obtained by this fitting, and the result is sent to the exposure time calculation unit 15 and stored in the storage area 4a. Since the accuracy of I e (t) reflects the results of the measurement for 40 times, it is possible to reduce the error depending on the variation of the measurement as compared with the case where it is determined by a single measurement, and to further reduce the variation. Can reflect trends. According to this method, the fitting result can be accurately obtained even when a measuring instrument having a large time constant is used. Normally, a measurement with a large time constant results in higher accuracy, so that the present invention can use a measurement device with higher accuracy. Therefore, according to the present invention, higher precision can be achieved. To explain with actual data, the difference between Ie (t) obtained in this way and the actually measured beam current Io (t) is less than 0.5% in an integrated amount over 15 minutes. , The calculated value I e (t) and the actually measured value I o (t) were in good agreement. on the other hand,
Based only on a single measurement value at time t c, if you estimate the corresponding beam current I e (t) to the exposure time, if the error between the measured value I o (t) becomes 1% or more Was found. That is, when the time constant is small (τ 1 ), as shown in FIG.
Although it is possible to bring the measurement time t c1 closer to the exposure start time t i , the measurement is originally inaccurate, so that the actual current values I o and 1 are already at the exposure start time t i with a certain probability. % Or more. This difference spreads over time. On the other hand, since the time constant is large (τ 2 ),
Since the measurement result t e2 of the accurate measurement results in the measurement time t c2 being separated from the measurement start time t i , the difference in the amount already existing at the exposure start time t i is different from the actual current value I o (t). Exists between Therefore, even if the accuracy is high at a specific time, the actual current value I o (t) at the actual measurement start time t i is not approximated, and the calculated value I e2 and the actually measured value I o (t) Because the difference increases as time passes,
A difference of 1% or more occurs.

【0033】露光時間算出部15ではビーム電流算出部
14より送られてきたIe (t) と酸素濃度算出部17よ
り送られてきたPοe (t) をもとに、SOR光強度を次
式により求める。
The exposure time calculator 15 calculates the SOR light intensity based on I e (t) sent from the beam current calculator 14 and Pο e (t) sent from the oxygen concentration calculator 17. Obtained by the formula

【0034】[0034]

【数1】 Se (t) =A×Ie (t) ×exp(−B×Pοe (t)) …(1) 但しA,Bは露光結果よりあらかじめ決められた係数で
ある。
S e (t) = A × I e (t) × exp (−B × Po e (t)) (1) where A and B are coefficients determined in advance from the exposure result.

【0035】そして露光時間算出部15は、露光制御部
68より露光開始時刻ti を受け取り、積分強度が指定
された露光量、例えば170mJ/cm2 となるよう
に、露光終了時刻tf を算出し、露光制御部68に送
る。露光制御部68はシャッター67の開閉により露光
時間を制御する。なお、SOR光強度Se (t) の算出
は、必ずしも毎露光において行う必要はなく、露光制御
部68からの要請に基づき、積分強度の計算のみを繰り
返せばよい場合が多い。
The exposure time calculator 15 receives the exposure start time t i from the exposure controller 68, and calculates the exposure end time t f so that the integrated intensity becomes a specified exposure amount, for example, 170 mJ / cm 2. Then, it is sent to the exposure control unit 68. The exposure controller 68 controls the exposure time by opening and closing the shutter 67. Note that the calculation of the SOR light intensity S e (t) does not necessarily have to be performed in each exposure, and it is often necessary to repeat only the calculation of the integrated intensity based on a request from the exposure control unit 68.

【0036】図6(a)に示すような単調でない変化が
露光中にビーム電流に観察されると、ビーム電流算出部
14では記憶領域14aに格納されているIe (t) と、
測定値Io (t) に有為差があると判断し、新しい算出値
e ’(t) を露光時間算出部15に送る。具体的には、
e (t) とIo (t) の間に1%以上の差が検知された場
合にこの機能が動作するように設定しておくことが好ま
しい。露光時間算出部15では、これに基づき図6
(b)中に示した様に、斜線部分の面積が等しくなる様
に、不足となる露光量に対応して露光終了時刻をtf
りtf ’に変更する。但し、測定器の時定数や測定間隔
(τ、今の例では3秒)に対応して、図6(c)に示す
ように期間内のどの時点でビーム電流の変化が発生した
かの識別結果にτ程度の不確定さがあるため、図6
(c)の斜線部分に対応する露光量の設定誤差は不可避
である。このため、例えばτが大きく、この誤差が無視
出来ない大きさになるような場合には、露光時間を修正
するよりも、あらかじめ設定されたメニューに基づき、
露光を中止させる等の対応をすることが望ましい。実際
には先に述べたように、露光量には1%以下の高い精度
が要求されているので、図6(c)の斜線部分に対応す
る露光量が全露光量の1%を越える場合には、このメニ
ューに基づく処理を行う事が望ましい。より具体的には
他の要因による露光量の精度の低下をも考慮すべきであ
り、この他の要因をも考慮すれば上記の値が0.5ない
し0.7%程度の場合にも、このメニューに基づく処理
を行う事が、より望ましい。
When a non-monotonic change as shown in FIG. 6A is observed in the beam current during exposure, the beam current calculator 14 calculates I e (t) stored in the storage area 14a as follows:
It is determined that there is a significant difference in the measured value I o (t), and the new calculated value I e ′ (t) is sent to the exposure time calculator 15. In particular,
It is preferable to set this function to operate when a difference of 1% or more between I e (t) and I o (t) is detected. The exposure time calculator 15 calculates the
As shown in (b), as the area of the shaded area is equal to changing the exposure end time in response to exposure to a shortage t f 'than t f. However, according to the time constant of the measuring instrument and the measurement interval (τ, 3 seconds in this example), it is possible to identify at which point in the period the change in the beam current has occurred as shown in FIG. Since the result has an uncertainty of about τ, FIG.
The setting error of the exposure amount corresponding to the hatched portion in (c) is inevitable. For this reason, for example, when τ is large and this error becomes a size that cannot be ignored, rather than correcting the exposure time, based on a preset menu,
It is desirable to take measures such as stopping the exposure. Actually, as described above, since the exposure amount is required to have a high accuracy of 1% or less, the exposure amount corresponding to the hatched portion in FIG. 6C exceeds 1% of the total exposure amount. It is desirable to perform processing based on this menu. More specifically, it is necessary to consider a decrease in the accuracy of the exposure amount due to other factors, and if the above value is about 0.5 to 0.7%, taking into account other factors, It is more desirable to perform processing based on this menu.

【0037】メニューには、 1)警告を発し、誤差の発生した箇所を表示し、露光は
そのまま続ける。
In the menu, 1) a warning is issued, a portion where an error has occurred is displayed, and exposure is continued.

【0038】2)警告を発し、誤差の発生した箇所を表
示し、その部分の露光は中止して、残りの露光はそのま
ま続ける。
2) A warning is issued, a portion where an error has occurred is displayed, exposure of that portion is stopped, and the remaining exposure is continued.

【0039】3)警告を発し、露光を中断して、操作者
の対応を待つ。
3) A warning is issued, exposure is interrupted, and the operator waits for a response.

【0040】4)警告を発しそのウェハの露光を中止す
る。
4) A warning is issued and the exposure of the wafer is stopped.

【0041】といった項目を用意すればよい。これによ
り処理されているウェハの特性に合わせて適切な対応を
選択する事が出来る。例えば、厳しい寸法管理の要請さ
れるロットの場合であれば、誤差の発生した時点で、そ
のウェハの残りの部分の露光を中止する。そしてレジス
ト剥離、基板前処理、レジスト再塗布を行い、再度転写
を行うという処理が望ましい。しかしこの場合はスルー
プットの低下を甘受しなければならない。スループット
との兼ね合いで、多少の寸法精度の低下があっても処理
量を優先させる必要がある場合には、露光はそのまま引
き続き行う処理を選択する事になる。この場合において
は、あらかじめ寸法不良となる可能性のある箇所がわか
っていると、レジスト現像後の寸法確認や、抜き取り検
査の際に、有効である。そこでただ露光を続けるだけで
なく、ウェハのどの部分に問題となる箇所があるのかを
表示する機能を具備することが好ましい。この表示機能
により、生産性の向上に寄与する事が出来る。
Such items may be prepared. This makes it possible to select an appropriate response according to the characteristics of the wafer being processed. For example, in the case of a lot requiring strict size control, exposure of the remaining portion of the wafer is stopped when an error occurs. Then, it is desirable that the resist is stripped, the substrate is pre-processed, the resist is re-coated, and the transfer is performed again. However, in this case, a decrease in throughput must be accepted. In the case where it is necessary to give priority to the processing amount even if there is a slight decrease in dimensional accuracy in consideration of the throughput, a process in which exposure is continued as it is is selected. In this case, it is effective to know in advance the places where the dimensional defects are likely to occur, at the time of confirming the dimensions after developing the resist or performing the sampling inspection. Therefore, it is preferable to provide a function of not only continuing the exposure but also displaying which part of the wafer has a problematic part. This display function can contribute to an improvement in productivity.

【0042】図8は本発明の実施の形態の変形例に係る
X線露光装置の露光室およびビームライン等を示す模式
図で、図7と同一部分には同一の符号を付している。図
7においては露光時間制御手段(X線シャッター)67
は露光室19内に配置されていたが、図8に示す変形例
においては、真空排気されたビームライン31中に露光
時間制御手段65が配置されている。この露光時間制御
手段65としてはX線シャッター等のような光路を遮断
するもの、あるいは反射鏡等により光軸をずらすものを
用いればよい。露光時間制御手段65は露光制御部66
により制御される。露光制御部66はミラー制御部23
に接続されてX線ミラー20と露光制御部が連動可能と
なっている。接続関係の図示を省略したが、露光制御部
66とウェハステージ駆動部42およびマスクステージ
駆動部52とはそれぞれ接続されており、ウェハステー
ジ41およびマスクステージ51が露光制御部66によ
り制御される。したがって所定の露光時間終了後には露
光制御部66により被露光基板(半導体ウェハ)の逐次
平行移動や基板の変換がなされる。他の部分については
図7と同様なので説明を省略する。
FIG. 8 is a schematic view showing an exposure chamber, a beam line, and the like of an X-ray exposure apparatus according to a modification of the embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 7, the exposure time control means (X-ray shutter) 67
Is arranged in the exposure chamber 19, but in the modification shown in FIG. 8, an exposure time control means 65 is arranged in the evacuated beam line 31. As the exposure time control means 65, a means for blocking an optical path such as an X-ray shutter or a means for shifting the optical axis by a reflecting mirror or the like may be used. The exposure time control unit 65 includes an exposure control unit 66
Is controlled by The exposure controller 66 is a mirror controller 23
And the X-ray mirror 20 and the exposure controller can be linked. Although the illustration of the connection relation is omitted, the exposure control unit 66 is connected to the wafer stage driving unit 42 and the mask stage driving unit 52, respectively, and the wafer stage 41 and the mask stage 51 are controlled by the exposure control unit 66. Therefore, after the end of the predetermined exposure time, the exposure control section 66 performs sequential translation of the substrate to be exposed (semiconductor wafer) and conversion of the substrate. Other parts are the same as those in FIG.

【0043】図9は本発明の他の変形例に係るX線露光
装置を説明する図である。図7および図8と同一部分に
は同一の符号を付し、その説明を省略する。図9におい
てはビームライン31中にX線検出器81を配置し、シ
ンクロトロンリングからの放射光の強度を直接測定でき
るようにしている。すなわち放射光強度を直接的に複数
回測定し、この複数回の測定データから放射光の変化を
示す特性曲線をフィッティングして求める。フィッティ
ングによる露光時の放射光強度の算出は本発明の「強度
算出手段」となるX線強度算出部82により行う。この
X線強度算出部82の算出結果は露光時間を算出する時
間算出手段に伝達され、この算出された露光時間に基づ
いて露光制御手段が露光を行う。
FIG. 9 is a view for explaining an X-ray exposure apparatus according to another modification of the present invention. 7 and 8 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In FIG. 9, an X-ray detector 81 is arranged in the beam line 31 so that the intensity of light emitted from the synchrotron ring can be directly measured. That is, the emitted light intensity is directly measured a plurality of times, and a characteristic curve showing a change in the emitted light is obtained by fitting the measured data from the plurality of measurement data. The calculation of the radiation light intensity at the time of exposure by fitting is performed by the X-ray intensity calculation unit 82 which is the “intensity calculation means” of the present invention. The calculation result of the X-ray intensity calculation unit 82 is transmitted to the time calculation means for calculating the exposure time, and the exposure control means performs exposure based on the calculated exposure time.

【0044】このように本発明は図7および図8に示し
たシンクロトロン・リングのビーム電流を測定するとい
う間接的な測定によっても実現でき、また図9に示した
放射光強度を直接測定する方法によっても実現できる。
As described above, the present invention can be realized by the indirect measurement of measuring the beam current of the synchrotron ring shown in FIGS. 7 and 8, and the direct measurement of the emitted light intensity shown in FIG. It can also be realized by a method.

【0045】また、本発明は、ビーム電流とHe中の酸
素濃度に限らず、SOR光強度に影響を与える要因であ
れば、ミラーの反射率の変化をモニタリングする方法に
よっても達成することが可能である。
Further, the present invention can be achieved not only by the beam current and the oxygen concentration in He but also by a method of monitoring the change in the reflectance of the mirror as long as it is a factor affecting the SOR light intensity. It is.

【0046】さらに、本発明はSOR光を用いた等倍X
線露光に限らず、縮小転写系を用いた露光にも適用する
事が可能であり、さらにアンジュレーター等の挿入光源
を用いた極紫外線を用いた転写系等にも応用可能であ
る。
Further, the present invention provides a 1 × magnification using SOR light.
The present invention can be applied not only to line exposure but also to exposure using a reduction transfer system, and further to a transfer system using extreme ultraviolet using an insertion light source such as an undulator.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明により、露光量の設定を行った時
点と、実際の露光を行う時点において、露光に用いる光
源の光強度に影響を与えるパラメータが変化しても、正
確な露光量の制御が可能となり、形成されるパターンの
寸法制御性の向上が可能となる。
As described above, according to the present invention, even when the parameter affecting the light intensity of the light source used for exposure changes between the time when the exposure amount is set and the time when the actual exposure is performed, an accurate exposure amount can be obtained. Control becomes possible, and the dimensional controllability of the pattern to be formed can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係るX線露光装置の概略
を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing an X-ray exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示したX線露光装置を用いたX線露光方
法の概略を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart schematically showing an X-ray exposure method using the X-ray exposure apparatus shown in FIG.

【図3】図1に示したX線露光装置を用いた、より好ま
しいX線露光方法の概略を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing an outline of a more preferable X-ray exposure method using the X-ray exposure apparatus shown in FIG.

【図4】本発明の実施の形態に係るSOR光強度の算出
を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating calculation of SOR light intensity according to the embodiment of the present invention.

【図5】ビーム電流の算出値と実測値との関係を説明す
る図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a calculated value of a beam current and an actually measured value.

【図6】露光中にビーム電流が変化した場合の露光量の
制御を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining control of an exposure amount when a beam current changes during exposure.

【図7】本発明の実施の形態に係るX線露光装置の露光
室、ビームラインおよびその近傍をより詳細に示す模式
図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the exposure chamber, the beam line, and the vicinity thereof in the X-ray exposure apparatus according to the embodiment of the present invention in more detail.

【図8】本発明の実施の形態の変形例に係るX線露光装
置の露光室、ビームライン等を示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an exposure chamber, a beam line, and the like of an X-ray exposure apparatus according to a modification of the embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態の他の変形例に係るX線露
光装置の露光室、ビームライン等を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing an exposure room, a beam line, and the like of an X-ray exposure apparatus according to another modification of the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ビーム電流計測部 12 シンクロトロン・リング 13 電子ビーム軌道 14 ビーム電流算出部 14a 記憶領域 15 露光時間算出部 16 酸素濃度計測部 17 酸素濃度算出部 17a 記憶領域 19 露光室 20 ミラー 21 Be薄膜 22 ミラー駆動部 23 ミラー制御部 24 He循環精製部 31 ビームライン 41 ウェハステージ 42 ウェハステージ駆動部 51 マスクステージ 52 マスクステージ駆動部 65,67 露光時間制御手段 66,68 露光制御部 71 X線強度分布制御手段 72 X線強度分布制御手段制御部 81 X線検出器 82 X線強度算出部 Reference Signs List 11 beam current measuring unit 12 synchrotron ring 13 electron beam orbit 14 beam current calculating unit 14a storage area 15 exposure time calculating unit 16 oxygen concentration measuring unit 17 oxygen concentration calculating unit 17a storage area 19 exposure room 20 mirror 21 Be thin film 22 mirror Drive unit 23 Mirror control unit 24 He circulation purification unit 31 Beam line 41 Wafer stage 42 Wafer stage drive unit 51 Mask stage 52 Mask stage drive unit 65, 67 Exposure time control unit 66, 68 Exposure control unit 71 X-ray intensity distribution control unit 72 X-ray intensity distribution control means controller 81 X-ray detector 82 X-ray intensity calculator

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シンクロトロン・リングからの放射光を
露光光源とする露光装置であって該放射光の強度を直接
又は間接的に複数回測定する測定手段と、この測定手段
による測定結果に基づいて露光時の放射光強度を算出す
る強度算出手段と、この算出値に基づいて露光時間を算
出する時間算出手段と、この算出された露光時間に基づ
いて露光を行う露光制御手段とを有するX線露光装置。
1. An exposure apparatus using light emitted from a synchrotron ring as an exposure light source, wherein the measuring means directly or indirectly measures the intensity of the emitted light a plurality of times, and based on a measurement result by the measuring means. X comprising: an intensity calculating means for calculating an emission light intensity at the time of exposure; a time calculating means for calculating an exposure time based on the calculated value; and an exposure control means for performing exposure based on the calculated exposure time. Line exposure equipment.
【請求項2】 シンクロトロン・リングからの放射光を
露光光源とする露光方法であって、露光に先立ち放射光
の強度を直接又は間接的に複数回測定するステップと、
この測定結果に基づいて露光時の放射光強度を算出する
ステップと、この算出値に基づいて前記放射光の露光時
間を算出するステップと、この算出された露光時間に基
づいて被露光基板上に前記放射光の露光を行うステップ
とを有するX線露光方法。
2. An exposure method using light emitted from a synchrotron ring as an exposure light source, wherein the intensity of the emitted light is measured directly or indirectly a plurality of times before exposure.
Calculating the emission light intensity at the time of exposure based on the measurement result; calculating the exposure time of the emission light based on the calculated value; and calculating the exposure time on the substrate to be exposed based on the calculated exposure time. Performing the exposure of the radiation light.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111781220A (en) * 2020-07-03 2020-10-16 中国科学院上海应用物理研究所 Multifunctional synchronous radiation interference exposure experiment platform and experiment method
CN112506007A (en) * 2019-09-13 2021-03-16 佳能株式会社 Shutter device, light quantity control method, lithographic apparatus and article manufacturing method

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