JPH11354425A - 走査型投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 - Google Patents
走査型投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法Info
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- JPH11354425A JPH11354425A JP10172159A JP17215998A JPH11354425A JP H11354425 A JPH11354425 A JP H11354425A JP 10172159 A JP10172159 A JP 10172159A JP 17215998 A JP17215998 A JP 17215998A JP H11354425 A JPH11354425 A JP H11354425A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
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- G—PHYSICS
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- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
-
- G—PHYSICS
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- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 被走査面上を均一な光量分布としてレチクル
面上のパターンを投影光学系によりウエハ面上に高い光
学性能を有して走査投影することのできる走査型投影露
光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法を得るこ
と。 【解決手段】 走査方向の幅を調整して露光量の均一化
を達成する場合にも、幅調整によってウエハ面に供給さ
れる露光量の精度に影響を及ぼさない様にするために、
照射範囲の走査方向の幅が調整によって変化しない固定
した領域を設け、露光量制御手段でモニタする光量とウ
エハ面上の光量の関係付けを、この固定した領域に対応
する位置における走査方向に積分した光量を用いて行う
こと。
面上のパターンを投影光学系によりウエハ面上に高い光
学性能を有して走査投影することのできる走査型投影露
光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法を得るこ
と。 【解決手段】 走査方向の幅を調整して露光量の均一化
を達成する場合にも、幅調整によってウエハ面に供給さ
れる露光量の精度に影響を及ぼさない様にするために、
照射範囲の走査方向の幅が調整によって変化しない固定
した領域を設け、露光量制御手段でモニタする光量とウ
エハ面上の光量の関係付けを、この固定した領域に対応
する位置における走査方向に積分した光量を用いて行う
こと。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は走査型投影露光装置
及びそれを用いたデバイスの製造方法に関し、例えばＩ
ＣやＬＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイ
スや液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバ
イスを製造する工程のうち、リソグラフィー工程におい
て使用される走査型投影露光装置において、レチクル等
の第１物体面上のパターンをウエハ等の第２物体面上に
投影光学系により均一な光量分布で投影する場合に好適
なものである。
及びそれを用いたデバイスの製造方法に関し、例えばＩ
ＣやＬＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイ
スや液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバ
イスを製造する工程のうち、リソグラフィー工程におい
て使用される走査型投影露光装置において、レチクル等
の第１物体面上のパターンをウエハ等の第２物体面上に
投影光学系により均一な光量分布で投影する場合に好適
なものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体デバイス
の高集積化がますます加速度を増しており、これに伴う
半導体ウエハの微細加工技術の中心をなす投影露光装置
として、円弧状の露光域を持つ等倍のミラー光学系に対
してマスクと感光基板を走査しながら露光する等倍投影
露光装置（ミラープロジェクションアライナー）や、マ
スクのパターン像を屈折光学系により感光基板上に形成
し、感光基板をステップアンドリピート方式で露光する
縮小投影露光装置（ステッパー）等が提案されている。
の高集積化がますます加速度を増しており、これに伴う
半導体ウエハの微細加工技術の中心をなす投影露光装置
として、円弧状の露光域を持つ等倍のミラー光学系に対
してマスクと感光基板を走査しながら露光する等倍投影
露光装置（ミラープロジェクションアライナー）や、マ
スクのパターン像を屈折光学系により感光基板上に形成
し、感光基板をステップアンドリピート方式で露光する
縮小投影露光装置（ステッパー）等が提案されている。
【０００３】又、最近は半導体素子１個のチップパター
ンが大型化する傾向にあり、投影露光装置においてはマ
スク上のより大きな面積パターンを感光基板上に露光す
る大面積化が求められている。
ンが大型化する傾向にあり、投影露光装置においてはマ
スク上のより大きな面積パターンを感光基板上に露光す
る大面積化が求められている。
【０００４】これらの要部に対して最近では、高解像力
が得られ、且つ画面サイズを拡大できるステップアンド
スキャン方式の走査型投影露光装置（露光装置）が種々
と提案されている。この走査型露光装置では、レチクル
面上のパターンをスリット状光束により照明し、該スリ
ット状光束により照明されたパターンを投影系（投影光
学系）を介し、スキャン動作によりウエハ上に露光転写
している。
が得られ、且つ画面サイズを拡大できるステップアンド
スキャン方式の走査型投影露光装置（露光装置）が種々
と提案されている。この走査型露光装置では、レチクル
面上のパターンをスリット状光束により照明し、該スリ
ット状光束により照明されたパターンを投影系（投影光
学系）を介し、スキャン動作によりウエハ上に露光転写
している。
【０００５】この走査型投影露光装置としては、例えば
従来の反射投影光学系を用いた等倍の走査型露光装置を
改良し、投影光学系に屈折素子を組み込んで、反射素子
と屈折素子とを組み合わせたもの、或いは屈折素子のみ
で構成した縮小投影光学系を用いて、マスクステージと
感光基板のステージ（ウエハステージ）との両方を縮小
倍率で応じた速度比で同期走査する走査型露光装置等が
提案されている。
従来の反射投影光学系を用いた等倍の走査型露光装置を
改良し、投影光学系に屈折素子を組み込んで、反射素子
と屈折素子とを組み合わせたもの、或いは屈折素子のみ
で構成した縮小投影光学系を用いて、マスクステージと
感光基板のステージ（ウエハステージ）との両方を縮小
倍率で応じた速度比で同期走査する走査型露光装置等が
提案されている。
【０００６】一般に高解像度のパターンを得るにはウエ
ハ面上を均一な光量分布で走査露光する必要がある。
ハ面上を均一な光量分布で走査露光する必要がある。
【０００７】このような走査型投影露光装置では、ウエ
ハ（被照射）面での露光量の均一性を調整する手段とし
て、例えば特開昭６２−１９３１２５号公報では被走査
方向の各座標に関して、照度が高い場合には走査方向の
照射範囲の幅を狭くし、反対に照度が低い場所では照射
範囲の幅を広げる様に調整することによって、各座標毎
に走査方向に積分した光量を均一する方法を開示してい
る。
ハ（被照射）面での露光量の均一性を調整する手段とし
て、例えば特開昭６２−１９３１２５号公報では被走査
方向の各座標に関して、照度が高い場合には走査方向の
照射範囲の幅を狭くし、反対に照度が低い場所では照射
範囲の幅を広げる様に調整することによって、各座標毎
に走査方向に積分した光量を均一する方法を開示してい
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】走査型投影露光装置で
は、照明系内に光束の一部を分割して取り出し、分割さ
れた光束の光量を検出器で検出し、即ちモニターしてウ
エハ面上に最適な露光量が供給できるように設定した露
光量制御手段によって制御を行っている。この場合、あ
らかじめウエハ面上の照度と露光量制御手段に入射する
光量の関係を調べておいて、露光量制御手段に入射する
光量から、ウエハ面上の照度を正確にモニターできるよ
うにすることが重要となってくる。
は、照明系内に光束の一部を分割して取り出し、分割さ
れた光束の光量を検出器で検出し、即ちモニターしてウ
エハ面上に最適な露光量が供給できるように設定した露
光量制御手段によって制御を行っている。この場合、あ
らかじめウエハ面上の照度と露光量制御手段に入射する
光量の関係を調べておいて、露光量制御手段に入射する
光量から、ウエハ面上の照度を正確にモニターできるよ
うにすることが重要となってくる。
【０００９】しかしながら、走査型投影露光装置では、
ウエハ面上の露光量は走査方向に積算した光量に依存す
るため、露光量の均一性を調整する為に非走査方向（走
査方向と直交する方向）の位置毎に走査方向の幅調整を
行った際に、露光量制御手段の光量の関係を取った位置
での走査方向の幅が変化してしまう場合には、露光量制
御手段によって正確な露光量制御が行えなくなるという
問題があった。
ウエハ面上の露光量は走査方向に積算した光量に依存す
るため、露光量の均一性を調整する為に非走査方向（走
査方向と直交する方向）の位置毎に走査方向の幅調整を
行った際に、露光量制御手段の光量の関係を取った位置
での走査方向の幅が変化してしまう場合には、露光量制
御手段によって正確な露光量制御が行えなくなるという
問題があった。
【００１０】本発明は、第１可動ステージに載置した第
１物体としてのレチクル面上のパターンを投影光学系で
第２可動ステージに載置した第２物体としてのウエハ面
上に走査投影する際、ウエハ面上を均一な光量分布で走
査露光することにより高精度な露光を可能とし、高集積
度の半導体デバイスを容易に製造することができる走査
型投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法の
提供を目的とする。
１物体としてのレチクル面上のパターンを投影光学系で
第２可動ステージに載置した第２物体としてのウエハ面
上に走査投影する際、ウエハ面上を均一な光量分布で走
査露光することにより高精度な露光を可能とし、高集積
度の半導体デバイスを容易に製造することができる走査
型投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法の
提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決する為の手段】本発明の走査型投影露光装
置は、 (1-1) 第１可動ステージに載置した第１物体面上のパタ
ーンを照明系からの光束で照明し、該第１物体面上のパ
ターンを投影光学系により第２可動ステージに載置した
第２物体面上に走査手段により第１の方向に該第１，第
２可動ステージを該投影光学系の投影倍率に対応させた
速度比で同期させて走査投影露光する走査型投影露光装
置において、該照明系による該第１物体面のパターンの
照明範囲は第１の方向よりも第１の方向と直交する第２
の方向に長い開口を有するスリットであり、該照明範囲
の第１の方向に関する幅を第２方向の各領域に対応して
可変にする調整手段と、該第１物体面を照明する光束の
一部を取り出して、その光量をモニターすることで該第
２物体面上への露光量を制御する露光量制御手段とを有
し、該調整手段は、第２の方向の複数の領域のうち１つ
の領域ａでの第１の方向の幅は固定として、それ以外の
各領域における幅を可変にしており、該第２可動ステー
ジ上に配置した照度計によって該第２物体面上における
該領域ａに対応する領域での光量を測定し、該照度計の
測定結果と、該露光量制御手段によってモニターした光
量との関係付けを行っていることを特徴としている。
置は、 (1-1) 第１可動ステージに載置した第１物体面上のパタ
ーンを照明系からの光束で照明し、該第１物体面上のパ
ターンを投影光学系により第２可動ステージに載置した
第２物体面上に走査手段により第１の方向に該第１，第
２可動ステージを該投影光学系の投影倍率に対応させた
速度比で同期させて走査投影露光する走査型投影露光装
置において、該照明系による該第１物体面のパターンの
照明範囲は第１の方向よりも第１の方向と直交する第２
の方向に長い開口を有するスリットであり、該照明範囲
の第１の方向に関する幅を第２方向の各領域に対応して
可変にする調整手段と、該第１物体面を照明する光束の
一部を取り出して、その光量をモニターすることで該第
２物体面上への露光量を制御する露光量制御手段とを有
し、該調整手段は、第２の方向の複数の領域のうち１つ
の領域ａでの第１の方向の幅は固定として、それ以外の
各領域における幅を可変にしており、該第２可動ステー
ジ上に配置した照度計によって該第２物体面上における
該領域ａに対応する領域での光量を測定し、該照度計の
測定結果と、該露光量制御手段によってモニターした光
量との関係付けを行っていることを特徴としている。
【００１２】特に、 (1-1-1) 前記照度計は、前記領域ａに対応する領域にお
いて第１の方向に積算した光量を測定していること。
いて第１の方向に積算した光量を測定していること。
【００１３】(1-1-2) 前記露光量制御手段の受光部と前
記照度計の受光部は、光学的にほぼ共役的関係にあるこ
と。等を特徴としている。
記照度計の受光部は、光学的にほぼ共役的関係にあるこ
と。等を特徴としている。
【００１４】本発明のデバイスの製造方法は、 (2-1) 構成(1-1) のいずれか１項記載の走査型投影露光
装置を用いてレチクルとウエハとの位置合わせを行った
後に、レチクル面上のパターンをウエハ面上に投影露光
し、その後、該ウエハを現像処理工程を介してデバイス
を製造していることを特徴としている。
装置を用いてレチクルとウエハとの位置合わせを行った
後に、レチクル面上のパターンをウエハ面上に投影露光
し、その後、該ウエハを現像処理工程を介してデバイス
を製造していることを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は本発明の走査型露光装置の
実施形態１の構成概略図である。本実施形態は光源から
射出された光束を照明光学系（照明系）を介してレチク
ル（マスク）に照射し、レチクル上に形成されている回
路パターンを投影レンズ（投影光学系）によって第２物
体としての感光体を塗布したウエハ上に走査しながら縮
小投影して焼き付けるステップ＆スキャン型の露光装置
を示しており、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体デバイス，ＣＣ
Ｄ等の撮像デバイス，磁気ヘッド等のデバイスを製造す
る際に好適なものである。
実施形態１の構成概略図である。本実施形態は光源から
射出された光束を照明光学系（照明系）を介してレチク
ル（マスク）に照射し、レチクル上に形成されている回
路パターンを投影レンズ（投影光学系）によって第２物
体としての感光体を塗布したウエハ上に走査しながら縮
小投影して焼き付けるステップ＆スキャン型の露光装置
を示しており、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体デバイス，ＣＣ
Ｄ等の撮像デバイス，磁気ヘッド等のデバイスを製造す
る際に好適なものである。
【００１６】図中１は光源であり、エキシマレーザ等の
パルスレーザで構成されており、パルス光を供給してい
る。Ｍ１はミラーであり、光源１からの光束の光路を変
えている。２はビーム整形光学系であり、光源１からの
光束をインコヒーレント化し、かつ所定の形状に整形し
てミラーＭ２を介してオプティカルインテグレータ３の
光入射面３ａへ入射させている。オプティカルインテグ
レータ３は複数の微小なレンズより成るハエの眼レンズ
等で構成されており、その光射出面３ｂの近傍に複数の
２次光源を形成する。４はコンデンサーレンズ（集光レ
ンズ）であり、オプティカルインテグレータ３の光射出
面３ｂ近傍の２次光源からの光束でハーフミラー５，ス
リット６を介してマスキングブレード７をケーラー照明
している。
パルスレーザで構成されており、パルス光を供給してい
る。Ｍ１はミラーであり、光源１からの光束の光路を変
えている。２はビーム整形光学系であり、光源１からの
光束をインコヒーレント化し、かつ所定の形状に整形し
てミラーＭ２を介してオプティカルインテグレータ３の
光入射面３ａへ入射させている。オプティカルインテグ
レータ３は複数の微小なレンズより成るハエの眼レンズ
等で構成されており、その光射出面３ｂの近傍に複数の
２次光源を形成する。４はコンデンサーレンズ（集光レ
ンズ）であり、オプティカルインテグレータ３の光射出
面３ｂ近傍の２次光源からの光束でハーフミラー５，ス
リット６を介してマスキングブレード７をケーラー照明
している。
【００１７】マスキングブレード７を照明した光束はミ
ラーＭ３を介し、結像レンズ８でレチクル（マスク）Ｒ
を照明する。マスキングブレード７はレチクルＲ面上の
照明領域を制限している。マスキングブレード７とレチ
クルＲ面とは共役関係となっている。スリット６はマス
キングブレード７の面から所定の距離だけ光軸方向にシ
フトした位置に置かれ、形状は紙面内で光軸と垂直な方
向について光束を遮光する２組の遮光板から構成されて
いる。
ラーＭ３を介し、結像レンズ８でレチクル（マスク）Ｒ
を照明する。マスキングブレード７はレチクルＲ面上の
照明領域を制限している。マスキングブレード７とレチ
クルＲ面とは共役関係となっている。スリット６はマス
キングブレード７の面から所定の距離だけ光軸方向にシ
フトした位置に置かれ、形状は紙面内で光軸と垂直な方
向について光束を遮光する２組の遮光板から構成されて
いる。
【００１８】マスキングブレード７は４枚の独立に稼働
する遮光板から構成され、結像レンズ８によってレチク
ルＲ上に投影される。スリット６も結像レンズ８による
レチクルＲ上に投影されるが、結像レンズ８に関してレ
チクルＲと光学的共役な位置はマスキングブレード７面
であるので、スリット６によるレチクルＲ面上の光強度
分布は、図４に示すように台形状の分布となる。
する遮光板から構成され、結像レンズ８によってレチク
ルＲ上に投影される。スリット６も結像レンズ８による
レチクルＲ上に投影されるが、結像レンズ８に関してレ
チクルＲと光学的共役な位置はマスキングブレード７面
であるので、スリット６によるレチクルＲ面上の光強度
分布は、図４に示すように台形状の分布となる。
【００１９】１０は照度モニタ（ディテクター）であ
り、ハーフミラー５によって分割された露光光の一部の
光量をレンズ９で集光して検出し、光量演算部１４へ信
号を出力している。レンズ９と照度モニター１０は露光
量制御手段の一要素を構成している。
り、ハーフミラー５によって分割された露光光の一部の
光量をレンズ９で集光して検出し、光量演算部１４へ信
号を出力している。レンズ９と照度モニター１０は露光
量制御手段の一要素を構成している。
【００２０】レチクルＲはレチクルステージ（第１可動
ステージ）Ｒａに保持されており、レチクル面上には回
路パターンが形成されている。１１は投影レンズ（投影
光学系）であり、レチクルＲの回路パターンをウエハＷ
上に縮小投影する。ウエハ（感光基板）Ｗの表面には感
光体であるレジストを塗布しており、３次元に変位する
ウエハステージ（第２可動ステージ）１２に載置してい
る。
ステージ）Ｒａに保持されており、レチクル面上には回
路パターンが形成されている。１１は投影レンズ（投影
光学系）であり、レチクルＲの回路パターンをウエハＷ
上に縮小投影する。ウエハ（感光基板）Ｗの表面には感
光体であるレジストを塗布しており、３次元に変位する
ウエハステージ（第２可動ステージ）１２に載置してい
る。
【００２１】ウエハステージ１２は感光基板を保持し、
矢印で示された走査方向（第１の方向）にレチクルＲと
投影倍率に対応した速度比で同期を採りながら一定速度
で移動し、走査露光を行っている。
矢印で示された走査方向（第１の方向）にレチクルＲと
投影倍率に対応した速度比で同期を採りながら一定速度
で移動し、走査露光を行っている。
【００２２】ウエハステージ１２上には照度モニタ（照
度計）１３を設置しており、これにより投影レンズ１１
を介して感光面上の照度を計測している。
度計）１３を設置しており、これにより投影レンズ１１
を介して感光面上の照度を計測している。
【００２３】光量演算部１４は照度モニタ１０によって
計測された光量及び照度計１３からの信号を用いて感光
基板Ｗ上に正確な露光量を供給するために、次のパルス
の発光タイミング及び目標光量を計算している。
計測された光量及び照度計１３からの信号を用いて感光
基板Ｗ上に正確な露光量を供給するために、次のパルス
の発光タイミング及び目標光量を計算している。
【００２４】１５は主制御部であり、光量演算部１４か
らの信号に基づいてウエハステージ１２と光源１からの
パルス光を制御している。
らの信号に基づいてウエハステージ１２と光源１からの
パルス光を制御している。
【００２５】１６はステージ１２上に置かれた絶対照度
を測定する絶対照度計で、着脱可能な構成になってお
り、通常は取り外されているが、照度計１３と照度モニ
ター１０の照度のキャリブレーションを行う場合に取り
付けられる。１７は絶対照度計１６の表示部である。
を測定する絶対照度計で、着脱可能な構成になってお
り、通常は取り外されているが、照度計１３と照度モニ
ター１０の照度のキャリブレーションを行う場合に取り
付けられる。１７は絶対照度計１６の表示部である。
【００２６】図２は、本発明の走査型投影露光装置で用
いている走査方向の照射範囲の（レチクルＲ面上での）
幅を可変にするスリット調整手段（スリット）６を示し
た概略図である。スリット６は固定の遮光板６０と複数
に分割されたそれぞれがＹ方向に駆動可能な複数の遮光
板６１〜６９から構成されている。
いている走査方向の照射範囲の（レチクルＲ面上での）
幅を可変にするスリット調整手段（スリット）６を示し
た概略図である。スリット６は固定の遮光板６０と複数
に分割されたそれぞれがＹ方向に駆動可能な複数の遮光
板６１〜６９から構成されている。
【００２７】この実施形態ではＸ方向に８つ遮光板６
１，６２，６３，６４，６６，６７，６８，６９が不図
示のボールネジ等によって押し引きしてそれぞれの遮光
板６１〜６９（６５を除く）と遮光板６０の間隔が変化
し、走査方向と直交する第２の方向の各領域６１ａ〜６
９ａにおいて走査方向の露光範囲を制限している。この
うち遮光板６５はスリット６の中心で光軸上に位置して
おり、遮光板６５は固定されていて、この領域ａのＹ方
向の幅、即ち走査方向（第１の方向）の幅は一定値を維
持するようにし、他の領域の幅が可変となるようにして
いる。
１，６２，６３，６４，６６，６７，６８，６９が不図
示のボールネジ等によって押し引きしてそれぞれの遮光
板６１〜６９（６５を除く）と遮光板６０の間隔が変化
し、走査方向と直交する第２の方向の各領域６１ａ〜６
９ａにおいて走査方向の露光範囲を制限している。この
うち遮光板６５はスリット６の中心で光軸上に位置して
おり、遮光板６５は固定されていて、この領域ａのＹ方
向の幅、即ち走査方向（第１の方向）の幅は一定値を維
持するようにし、他の領域の幅が可変となるようにして
いる。
【００２８】このように遮光板６０と遮光板（６１〜６
９）との間の距離（幅）を制御して走査方向（Ｚ方向）
と直交する第２の方向（Ｘ方向）の各領域における露光
量（照射範囲）を制御している。
９）との間の距離（幅）を制御して走査方向（Ｚ方向）
と直交する第２の方向（Ｘ方向）の各領域における露光
量（照射範囲）を制御している。
【００２９】図３はスリット６によって制限された感光
基板Ｗ上の照射範囲の形状を示している。光強度分布は
前述したように、Ｙ方向に関しては図４に示したような
台形形状をしている。Ｘ方向はマスキングブレード７の
Ｘ方向の遮光板によって制限された領域になっている。
図３では、Ｘ方向のマスキングブレード７は走査型投影
露光装置の最大有効領域を保証する位置に置かれ、Ｙ方
向のマスキングブレード７はスリット６の開口よりも大
きく開けられている。
基板Ｗ上の照射範囲の形状を示している。光強度分布は
前述したように、Ｙ方向に関しては図４に示したような
台形形状をしている。Ｘ方向はマスキングブレード７の
Ｘ方向の遮光板によって制限された領域になっている。
図３では、Ｘ方向のマスキングブレード７は走査型投影
露光装置の最大有効領域を保証する位置に置かれ、Ｙ方
向のマスキングブレード７はスリット６の開口よりも大
きく開けられている。
【００３０】スリット６で露光量の均一化の調整を行う
為には、図３に示した光強度分布を照度計１３によっ
て、各Ｘ座標におけるＺ方向に積分した光量を測定す
る。測定して得られる結果の例を図５に示す。横軸は感
光基板Ｗ面上のＸ座標、縦軸は測定結果を位置Ｘ５を１
に規格化してプロットしている。この例から幅調整を行
う場合、位置Ｘ５に対して積分光量の低い点（Ｘ１，Ｘ
２）ではこの位置に対応するスリットの幅を拡げ（遮光
板６０と遮光板６１，６２の距離を拡げる）、積分光量
が高い点（Ｘ７，Ｘ８，Ｘ９）では積分光量に応じてス
リット幅を狭める。
為には、図３に示した光強度分布を照度計１３によっ
て、各Ｘ座標におけるＺ方向に積分した光量を測定す
る。測定して得られる結果の例を図５に示す。横軸は感
光基板Ｗ面上のＸ座標、縦軸は測定結果を位置Ｘ５を１
に規格化してプロットしている。この例から幅調整を行
う場合、位置Ｘ５に対して積分光量の低い点（Ｘ１，Ｘ
２）ではこの位置に対応するスリットの幅を拡げ（遮光
板６０と遮光板６１，６２の距離を拡げる）、積分光量
が高い点（Ｘ７，Ｘ８，Ｘ９）では積分光量に応じてス
リット幅を狭める。
【００３１】積分光量の測定法として、図６に示すよう
な受光面がＺ方向に照射範囲よりも大きい１次元のリニ
アセンサ１３ａを使用して、各位置毎の受光面に入射す
る全光量を測定する方法や、図７に示すような、受光部
がピンホール状のセンサ１３ｂをＺ方向に移動させなが
ら照度を測定し、計算で足し合わせた照度を積分光量と
しても良い。
な受光面がＺ方向に照射範囲よりも大きい１次元のリニ
アセンサ１３ａを使用して、各位置毎の受光面に入射す
る全光量を測定する方法や、図７に示すような、受光部
がピンホール状のセンサ１３ｂをＺ方向に移動させなが
ら照度を測定し、計算で足し合わせた照度を積分光量と
しても良い。
【００３２】図１の投影露光装置において、走査露光時
の露光量とディテクタ（照度モニター）１０の目標値の
関係付けを行うための、ディテクタ１０と照度計１３の
キャリブレーションの方法について説明する。照度計と
しては図６に示したリニアセンサ１３ａを使用したとき
について説明する。また、ここで説明する一連の工程で
は、レチクルＲは不図示の駆動手段によって光路上から
退避される。
の露光量とディテクタ（照度モニター）１０の目標値の
関係付けを行うための、ディテクタ１０と照度計１３の
キャリブレーションの方法について説明する。照度計と
しては図６に示したリニアセンサ１３ａを使用したとき
について説明する。また、ここで説明する一連の工程で
は、レチクルＲは不図示の駆動手段によって光路上から
退避される。
【００３３】まず、絶対照度計１６をステージ１２に取
り付け、絶対照度計１６を光軸上に移動させ、光源１を
発光させてディテクタ１０からの出力と絶対照度計１６
の表示部１７からの値から、ディテクタ１０の出力（出
力電圧またはＡＤ変換された値）と感光基板Ｗ面上の照
度との関係付けを行うことによって、ディテクタ１０の
出力から感光基板Ｗ面上の照度の絶対値を予測してい
る。ディテクタ１０は分割された光軸上で感光基板Ｗ面
と光学的にほぼ共役な関係の位置に配置されることが望
ましい。
り付け、絶対照度計１６を光軸上に移動させ、光源１を
発光させてディテクタ１０からの出力と絶対照度計１６
の表示部１７からの値から、ディテクタ１０の出力（出
力電圧またはＡＤ変換された値）と感光基板Ｗ面上の照
度との関係付けを行うことによって、ディテクタ１０の
出力から感光基板Ｗ面上の照度の絶対値を予測してい
る。ディテクタ１０は分割された光軸上で感光基板Ｗ面
と光学的にほぼ共役な関係の位置に配置されることが望
ましい。
【００３４】次に、絶対照度計１６を取り外し、ステー
ジ１２を駆動させて照度計１３を光軸上に移動する。光
源１を発光させて照度計１３とディテクタ１０の出力を
測定する。照度計１３がリニアセンサ１３ａの場合は、
センサ内の各ビット感度を予め補正しておいてから、そ
の基準としたビットからの出力とディテクタ１０の出力
の関係付けを行うことで、照度計１３からの出力によっ
て照度の絶対値がリニアセンサ１３ａの全てのビットで
測定を可能としている。
ジ１２を駆動させて照度計１３を光軸上に移動する。光
源１を発光させて照度計１３とディテクタ１０の出力を
測定する。照度計１３がリニアセンサ１３ａの場合は、
センサ内の各ビット感度を予め補正しておいてから、そ
の基準としたビットからの出力とディテクタ１０の出力
の関係付けを行うことで、照度計１３からの出力によっ
て照度の絶対値がリニアセンサ１３ａの全てのビットで
測定を可能としている。
【００３５】図８にディテクタ１０の出力と走査露光時
の、感光基板Ｗ面上に供給される露光量の関係付けを行
う場合の照度計１３の動きを示す。図８に示すように、
照度計１３はスリット６の走査方向の幅の固定した領域
ａに対応する領域を走査される。
の、感光基板Ｗ面上に供給される露光量の関係付けを行
う場合の照度計１３の動きを示す。図８に示すように、
照度計１３はスリット６の走査方向の幅の固定した領域
ａに対応する領域を走査される。
【００３６】本実施形態では、幅が固定されている位置
をスリットの長手方向の中心とし、照度計１３は投影光
学系１１の光軸を通過するように駆動される。
をスリットの長手方向の中心とし、照度計１３は投影光
学系１１の光軸を通過するように駆動される。
【００３７】主制御部１５からの指令によって、ステー
ジ１２を基準の速度Ｖ０で走査すると同時に、光源１は
一定エネルギーで発振周波数ｆ０で発光させる。ディテ
クタ１０ではパルス毎の照度を測定し、照度計１３では
リニアセンサ１３ａの各ビット毎の積算光量を測定す
る。
ジ１２を基準の速度Ｖ０で走査すると同時に、光源１は
一定エネルギーで発振周波数ｆ０で発光させる。ディテ
クタ１０ではパルス毎の照度を測定し、照度計１３では
リニアセンサ１３ａの各ビット毎の積算光量を測定す
る。
【００３８】この結果から、ディテクタ１０の出力と感
光基板Ｗ面上に供給される積算露光量は以下の関係式か
ら求められる。
光基板Ｗ面上に供給される積算露光量は以下の関係式か
ら求められる。
【００３９】ディテクタ１０によって計算された全パル
スの平均照度をＩ０（ｍＪ／ｃｍ2／Ｐｌｓ）、リニア
センサ１３ａの各ビットで平均した積算露光量をＥ０
（ｍＪ／ｃｍ2 ）、感光基板Ｗ上の照射範囲の固定点で
の幅をｄとした時に、 Ｅ０＝Ｉ０×ｆ０×ｄ／Ｖ０ ‥‥‥（１） という関係式が成り立つ。
スの平均照度をＩ０（ｍＪ／ｃｍ2／Ｐｌｓ）、リニア
センサ１３ａの各ビットで平均した積算露光量をＥ０
（ｍＪ／ｃｍ2 ）、感光基板Ｗ上の照射範囲の固定点で
の幅をｄとした時に、 Ｅ０＝Ｉ０×ｆ０×ｄ／Ｖ０ ‥‥‥（１） という関係式が成り立つ。
【００４０】したがって、実際の露光時の主制御部１５
で計算される、ディテクタ１０で測定したパルス毎の感
光基板Ｗ面上の１パルス毎の目標照度Ｉ（ｍＪ／ｃｍ2
／Ｐｌｓ）と光源１の発振周波数ｆは、設定露光量をＥ
（ｍＪ／ｃｍ2 ）、ステージ１２の走査速度をＶ（ｃｍ
／ｓｅｃ）とした時（１）式から、 Ｉ×ｆ＝（Ｅ／Ｅ０）×（Ｖ／Ｖ０）×Ｉ０×ｆ０ ‥‥‥（２） を満足するように目標照度Ｉ（ｍＪ／ｃｍ2 ／Ｐｌｓ）
と発振周波数ｆを同時に設定する。
で計算される、ディテクタ１０で測定したパルス毎の感
光基板Ｗ面上の１パルス毎の目標照度Ｉ（ｍＪ／ｃｍ2
／Ｐｌｓ）と光源１の発振周波数ｆは、設定露光量をＥ
（ｍＪ／ｃｍ2 ）、ステージ１２の走査速度をＶ（ｃｍ
／ｓｅｃ）とした時（１）式から、 Ｉ×ｆ＝（Ｅ／Ｅ０）×（Ｖ／Ｖ０）×Ｉ０×ｆ０ ‥‥‥（２） を満足するように目標照度Ｉ（ｍＪ／ｃｍ2 ／Ｐｌｓ）
と発振周波数ｆを同時に設定する。
【００４１】目標照度の設定は、光源の印加電圧を制御
して光源１の発光光量を調整する方法や、光路内に不図
示の減光フィルタ等を挿入して調整する方法がある。
して光源１の発光光量を調整する方法や、光路内に不図
示の減光フィルタ等を挿入して調整する方法がある。
【００４２】本実施例では、光源１としてパルス光を発
するエキシマレーザの例で説明を行なったが、これは光
源が連続光を発する光源であっても、同様な方法で関係
付けが行われる。光源が高圧水銀ランプの様な連続光の
発光光源の場合のディテクタ１０と照度計１３の関係付
けは、ディテクタ１０で測定する量が感光基板Ｗ面上の
平均照度ＩＡ（ｍＷ／ｃｍ2 ）となり、（１）式から発
振周波数ｆを含まない式となり、主制御部１５で計算さ
れる感光基板Ｗ面上の目標照度Ｉ（ｍＷ／ｃｍ2 ）は、 Ｉ＝（Ｅ／Ｅ０）×（Ｖ／Ｖ０）×ＩＡ ‥‥‥（３） となり、これを満足する様に光源１の輝度調整と光路内
の原稿フィルタの透過率調整の少なくとも一方を調整
し、目標照度になるように設定する。
するエキシマレーザの例で説明を行なったが、これは光
源が連続光を発する光源であっても、同様な方法で関係
付けが行われる。光源が高圧水銀ランプの様な連続光の
発光光源の場合のディテクタ１０と照度計１３の関係付
けは、ディテクタ１０で測定する量が感光基板Ｗ面上の
平均照度ＩＡ（ｍＷ／ｃｍ2 ）となり、（１）式から発
振周波数ｆを含まない式となり、主制御部１５で計算さ
れる感光基板Ｗ面上の目標照度Ｉ（ｍＷ／ｃｍ2 ）は、 Ｉ＝（Ｅ／Ｅ０）×（Ｖ／Ｖ０）×ＩＡ ‥‥‥（３） となり、これを満足する様に光源１の輝度調整と光路内
の原稿フィルタの透過率調整の少なくとも一方を調整
し、目標照度になるように設定する。
【００４３】照度計１３として、図７の示したようなピ
ンホールを有するセンサ１３ｂを使用する場合は、絶対
照度計１６を介してディテクタ１０と照度計１３の照度
をキャリブレーションする方法はリニアセンサ１３ａを
使用する場合と同じであるが、感光基板Ｗ面の露光量と
ディテクタ１０で測定するパルス毎の照度の関係付けが
異なってくる。センサ１３ｂの場合、１回の走査では１
つの積算露光量しか測定できない。光源１を一定の条件
で発光した場合、つまり露光量制御を行なわないので、
積算露光量のばらつきが大きくなる。したがって、１回
の積算露光量の精度が悪くなることが予測できるため、
複数回走査を繰り返して、センサ１３ｂで測定した積算
露光量の平均値を使用するようにしている。
ンホールを有するセンサ１３ｂを使用する場合は、絶対
照度計１６を介してディテクタ１０と照度計１３の照度
をキャリブレーションする方法はリニアセンサ１３ａを
使用する場合と同じであるが、感光基板Ｗ面の露光量と
ディテクタ１０で測定するパルス毎の照度の関係付けが
異なってくる。センサ１３ｂの場合、１回の走査では１
つの積算露光量しか測定できない。光源１を一定の条件
で発光した場合、つまり露光量制御を行なわないので、
積算露光量のばらつきが大きくなる。したがって、１回
の積算露光量の精度が悪くなることが予測できるため、
複数回走査を繰り返して、センサ１３ｂで測定した積算
露光量の平均値を使用するようにしている。
【００４４】次に上記説明した走査型投影露光装置を利
用した半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明す
る。
用した半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明す
る。
【００４５】図９は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の
半導体チップ、或いは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造の
フローを示す。
半導体チップ、或いは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造の
フローを示す。
【００４６】ステップ１（回路設計）では半導体デバイ
スの回路設計を行なう。ステップ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を製作する。
スの回路設計を行なう。ステップ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を製作する。
【００４７】一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。
【００４８】次のステップ５（組立）は後工程と呼ば
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体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。
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体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。
【００４９】ステップ６（検査）ではステップ５で作製
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。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７）される。
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。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７）される。
【００５０】図１０は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。
【００５１】ステップ１３（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１４（イオン打
込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
【００５２】ステップ１７（現像）では露光したウエハ
を現像する。ステップ１８（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１９（レジス
ト剥離）ではエッチングがすんで不要となったレジスト
を取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
を現像する。ステップ１８（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１９（レジス
ト剥離）ではエッチングがすんで不要となったレジスト
を取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００５３】本実施形態の製造方法を用いれば、従来は
製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易に製
造することができる。
製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易に製
造することができる。
【００５４】
【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を設
定することにより、第１可動ステージに載置した第１物
体としてのレチクル面上のパターンを投影光学系で第２
可動ステージに載置した第２物体としてのウエハ面上に
走査投影する際、被走査面上を均一な光量分布で走査露
光することにより高精度な露光を可能とし、高集積度の
半導体デバイスを容易に製造することができる走査型投
影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法を達成
することができる。
定することにより、第１可動ステージに載置した第１物
体としてのレチクル面上のパターンを投影光学系で第２
可動ステージに載置した第２物体としてのウエハ面上に
走査投影する際、被走査面上を均一な光量分布で走査露
光することにより高精度な露光を可能とし、高集積度の
半導体デバイスを容易に製造することができる走査型投
影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法を達成
することができる。
【００５５】特に本発明の走査型露光装置においては、
走査方向の幅を調整して露光量の均一化を達成する場合
にも、幅調整によってウエハ面に供給される露光量の精
度に影響を及ぼさない様にするために、照射範囲の走査
方向の幅が調整によって変化しない固定した領域を設
け、露光量制御手段でモニタする光量とウエハ面上の光
量の関係付けを、この固定した領域に対応する位置にお
ける走査方向に積分した光量を用いて行うことによっ
て、走査方向の幅調整を行った場合にも、露光量制御手
段でモニターする光量とウエハ面上の光量の関係は維持
され、常に正しい露光量の供給が可能としている。
走査方向の幅を調整して露光量の均一化を達成する場合
にも、幅調整によってウエハ面に供給される露光量の精
度に影響を及ぼさない様にするために、照射範囲の走査
方向の幅が調整によって変化しない固定した領域を設
け、露光量制御手段でモニタする光量とウエハ面上の光
量の関係付けを、この固定した領域に対応する位置にお
ける走査方向に積分した光量を用いて行うことによっ
て、走査方向の幅調整を行った場合にも、露光量制御手
段でモニターする光量とウエハ面上の光量の関係は維持
され、常に正しい露光量の供給が可能としている。
【図１】本発明の実施例を示した概略図
【図２】本発明のスリットの構成を示した図
【図３】図２のスリットによる感光基板上の照射範囲
【図４】走査方向の光強度分布
【図５】照度計で測定した測定結果の例
【図６】照度計としてリニアセンサを使用した場合の受
光面と照射範囲の関係を示した図
光面と照射範囲の関係を示した図
【図７】受光面がピンホールである場合の照射範囲との
関係を示した図
関係を示した図
【図８】ディテクタで測定する照度と照度計で測定する
露光量の関係付けを行う際のセンサの移動を示した図
露光量の関係付けを行う際のセンサの移動を示した図
【図９】本発明のデバイスの製造方法のフローチャート
【図１０】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト
ト
１ 光源 ２ ビーム整形光学系 ３ オプティカルインテグレータ ４ コンデンサーレンズ ５ ハーフミラー ６ スリット ７ マスキングブレード ８ 結像レンズ ９ レンズ １０ 照度モニター １１ 投影光学系 １２ ステージ Ｒ レチクル Ｒａ レチクルステージ １３ 照度計 １４ 光量演算部 １５ 主制御部 １６ 照度計 １７ 表示部
Claims (4)
- 【請求項１】 第１可動ステージに載置した第１物体面
上のパターンを照明系からの光束で照明し、該第１物体
面上のパターンを投影光学系により第２可動ステージに
載置した第２物体面上に走査手段により第１の方向に該
第１，第２可動ステージを該投影光学系の投影倍率に対
応させた速度比で同期させて走査投影露光する走査型投
影露光装置において、該照明系による該第１物体面のパ
ターンの照明範囲は第１の方向よりも第１の方向と直交
する第２の方向に長い開口を有するスリットであり、該
照明範囲の第１の方向に関する幅を第２方向の各領域に
対応して可変にする調整手段と、該第１物体面を照明す
る光束の一部を取り出して、その光量をモニターするこ
とで該第２物体面上への露光量を制御する露光量制御手
段とを有し、該調整手段は、第２の方向の複数の領域の
うち１つの領域ａでの第１の方向の幅は固定として、そ
れ以外の各領域における幅を可変にしており、該第２可
動ステージ上に配置した照度計によって該第２物体面上
における該領域ａに対応する領域での光量を測定し、該
照度計の測定結果と、該露光量制御手段によってモニタ
ーした光量との関係付けを行っていることを特徴とする
走査型投影露光装置。 - 【請求項２】 前記照度計は、前記領域ａに対応する領
域において第１の方向に積算した光量を測定しているこ
とを特徴とする請求項１記載の走査型投影露光装置。 - 【請求項３】 前記露光量制御手段の受光部と前記照度
計の受光部は、光学的にほぼ共役的関係にあることを特
徴とする請求項１又は２の走査型投影露光装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項記載の走査
型投影露光装置を用いてレチクルとウエハとの位置合わ
せを行った後に、レチクル面上のパターンをウエハ面上
に投影露光し、その後、該ウエハを現像処理工程を介し
てデバイスを製造していることを特徴とするデバイスの
製造方法。
Priority Applications (2)
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