JPS61164126A - 照度分布測定装置及び照度分布測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は照度分布測定装置、特にマスクパターンをウェ
ハに高解像転写する半導体露光装置に用いられる照度分
布測定装置及び測定方法に関する。

〔従来技術〕

近年、ＩＣ，ＬＳＩの素子の線幅の微細化とともに素子
の線幅の均一化を図る必要があるため、半導体露光装置
における転写面での照射エネルギーの均一性が従来以上
に要求されてきている。従来、転写面の照度分布の測定
は、一般に固定された大面積の光量検出器を用いること
は困難であるため、小面積の１個の光量検出器を転□写
面に沿って移動させて行なっているが、この場合には、
光源の時間的な輝度変化が、空間的な照度分布の不均−
性となって現われてしまうという欠点がある。

但し従来の連続発光光源である例えば水銀ランプの輝度
変化は存在するとしても微少であり、そのため転写面で
の照度分布測定値の誤差も微少であった。しかしながら
、最近では、光源の寿命を長くするためや高輝度を得る
ために、前記ランプへの入力電力を、焼付時（マスクパ
ターンの転写時）のみ高くするべくパルス型の発光を使
用したり、あるいはパルス発光するレー゛ザ光線、例え
ばエキシマレーザなどを用いることが多くなってきてい
る。このパルス発光の場合は、各パルスの発光エネルギ
ーに無視できないバラツキが存在するため、１個の巻量
検出器を転写面内で移動させながら、照度分布を測定す
るという従来の方法では、照度分布を正しく測定するこ
とができない。

又、連続発光の場合、輝度変化は前述した如く微小であ
るが精密に照度分布を求める場合、その変化は無視でき
ない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は転写面の照度分布測定中に光源の輝度変
化が存在しても正確な照度分布を演算できる、更には測
光用と較正用の２つの光量検出器に受光感度の差が生じ
てもこれを補償して正確な照度分布を演算できる照度分
布測定装置及び測定方法を提供することにある。

〔実施例〕

以下、添附の図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す。１は光源部でパルス
発光する光源１ａ（例えばエキシマレーザ）を有しオプ
テイカルインテグレータ１ｂで２次光源を形成する。２
はコリメーターレンズで、光源部１により形成された２
次光源を用いて、平行光線を作り出す機能を有しており
、３は該平行光線の光路を転換させるための平面ミラー
、４は基準光量検出用の検出器で、受光面が転写面に対
向するように且つ被照射域の所定部に対向して固定して
設けられる。

また、５は転写すべきパターンが配置されているマスク
面、６はマスク面５上のパターンを転写面に転写する為
の投影光学系、７は転写面、８は転写面照射光量検出用
の検出器で、転写面７における照度分布を測定するため
、受光面が転写面７に対向し転写面７に沿って平行に移
動可能に配置されている。９は演算部で、検出器４の出
力と、検出器８の出力とを入力し、演算を行なって照度
分布を出力する機能を持っている。１０は後述する補正
部である。

次に、上記のように構成された装置の作動について説明
する。

まず、光源部１内の光源パルス発光により発生したパル
ス光、又は光源部１内に設けられた不図示のシャッター
により光量が制限されたパルス光は、光源部１の出力端
に２次光源を形、成し、コリメーターレンズ２を通過し
て、平面ミラー６により光路を折りまげられ″、マスク
面５を照明し、投影光学系６を介して転写面７に集光す
る。

ここで、検出器８の最初の位置を、照度分布を表示する
際に基準となる任意の位置に配置しておき、転写面７の
照度分布を測定すべき位置に順次移動させながら光源部
１よりパルス光を発生させ、該パルス光に同期させて各
位置での照度をモニターする。光源部１からの各パルス
光の強度が変化すると、転写面Ｚ上の照度もそれに応じ
て変化するが、転写面Ｚ上の各点の照度を測定するのと
同時に検出器４により光源部１からの各パルス光の強度
が測定され該光強度変化に左右されずに、転写面７上の
照度分布を正しく求めることができる。

これを定量的に説明すると以下の通りである。

今、光源部１からの第１回目のパルス光による検出器４
の出力をＳＯ１検出器８の出力及び位置を各各Ｉｏ、Ｘ
ｏで表わし、第２回目以降の検出器４の出力を８Ｉ、検
出器８の出力及び位置をＩＪ、ＸＪで表わすと、基準位
ｆｆ１Ｘｏに対する位置ＸＩの照度比ＵＩは、で表わせ
る。

すなわち、（１）式から明らかなように、（Ｓｏ／ＳＩ
　）の項は、転写面７の照度分布を測定すべき位置に順
次移動させながら光源部１よりパルス光を発生させる過
程において、該パルス光の強度が変化した場合にそれに
応じぞ変化する転写面７上の照度の変化（ＩＩ／ＩＯ）
量を、補正する働きがある。したがって、測定中の光源
部（光源）１の輝度変化が大きくても、照度分布を正し
く測定することが可能となる。演算部９は、上記の（１
）式に測定値を代入し、照度比ＵＩを計算する為のもの
であるが、演算部９に多数のメモリを接続することによ
り照度分布の基準点を変えることが可能である。つまり
、各測定点における各検出器４および日の出力値をメモ
リに納入しておき、測定が完了してから、基準にしたい
任意の位置ＸＩの時のＳＩ、Ｉ■を、（１）式のｓ□、
　ｒ□の代わりに代入して、Ｘ工を除く各点の照っても
良い。

ここで検出器８は検出器４に衝突しないように転写面７
に沿って移動されるが、検出器８を検出器４に近づけた
とき同一の照度が得られるか検出することにより２つの
検出器において受光感度の差が生じているかがわかる。

補正部１０は２つの検出器４，８に受光感度の差が生じ
ていることが検知された場合、感度補正を行うものであ
る。

すなわち、検ｔＢ器４，８を近づけたとき、該近傍では
照度は一様と推定し、検出器４，８の受光出力が異なる
場合、両検出器の間で受光感度の差が生じているものと
みなし、補正部１０で受光感度の差を電気的に補償する
。

なお本実施例で光源としてパルス発光するものでなく超
高圧の水銀ランプの如く連続発光するものに置換しても
良い。

第２図は第１図実施例における補正部１０．演算部９＃
こよる信号処理のプルツクダイヤプログラムを示す。

すなわち検出器４，８を最も接近させたとき両方の出力
が異なるとき差動増幅器１６で検知しながら両方の出力
の差分が零となるよう増幅器１１の増幅率に対して増幅
器１２の増幅率を変化させる。これにより両検出器の受
光感度の差は電気的に補償される。

そして増幅器１２の増幅率をその後は固定して検出器８
を移動させ割算器１４で演算される検出器４，８の出力
比より照度分布を求める。

さて第６図は、検出器８が移動するためのガイドの１例
を示す。前述した増幅器１２の増幅率を調整するのは固
定の検出器４に検出器８がガイド１５における最も接近
するＡの位置である。

次に第４図、第５図は被照射域が円弧スリット状である
反射ミラー投影装置における円弧スリット域の照度分布
を測定する実施例を示す。第４図でＭｌは凹面鏡、Ｍ２
は凸面鏡で既述した符号と同一の符号は同一の部材を示
す。

この場合も第５図に示すように円弧スリット状の被照射
域において固定された検出器４に、移動する検出器８が
最も接近する位置Ａで両検出器４゜８の受光感度の差が
あるか検知され、差がある場合には補正部１０で電気的
に補償する。

なお第４図、第５図実施例における照明光源はパルス発
光する例えばエキシマレーザであっても良いし、連続発
光する例えば水銀ランプであっても良い。

上述の実施例では、投影光学系を用いた半導体露光装置
を示しであるが、本発明はコンタクト方法、あるいはプ
ロキシミティ方法を用いた半導体露光装置でも適用可能
である。

〔効　　果〕

本発明は、以上説明したように転写面の照度分布を測定
する際に転写面に沿って平行に移動する転写面光量検出
器の他に、光源からの照射エネルギーの変化をモニター
する為の固定された基準光量検出器を配置し、更に両検
出器の感度の差を電気的に補償することｔこより、光源
から発せられる光の光強度の変化にかかわらず、正しい
照度分布を測定することができる。

特にパルス発光するエキシマレーザを光源として用いる
場合各パルスの露光量のばらつきが大きいため本発明を
用いることは有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の図、 第２図は第１図実施例の信号処理のブロックダイヤグラ
ムを示す図、 第３図は移動する検出器のガイドの１例を示す図、 第４図、第５図は第３図実施例を反射ミラー投影系に適
用した実施例の図、 図中１は光源部、１ａは光源、１ｂはオプテイカルイン
テグレータ、２はコリメータレンズ、４は基準光量検出
用の検出器、５はマスク面、６は投影光学系、７は転写
面、８は転写面照射光量検出用の検出器、９は演算部、
１０は補正部、１５は差動増幅器、１５はガイドである
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被照射域を照射するための光源と、 被照射域に沿つて移動しながら光量検出する第１の検出
   器と、 被照射域の所定部に受光面が対向するように固定して設
   けられる第２の検出器と、前記第１、第２の検出器の受
   光感度の差を補正する補正部と、前記第１、第２の検出
   器の出力を基に被照射域の照度分布を演算する演算部を
   有することを特徴とする照度分布測定装置。
2. （２）被照射域に沿つて移動しながら光量検出する第１
   の検出器を、被照射域の所定部に受光面が対向するよう
   に固定して設けられる第２の検出器に近づける段階と、 近づけられた位置で前記第１、第２の検出器の出力を合
   致させるように補正する段階と、 前記第１の検出器を前記第２の検出器から遠ざけて被照
   射域に沿つて移動しながら光量検出する段階と、 前記第１、第２の検出器の出力を基に被照射域の照度分
   布を演算する段階を有することを特徴とする照度分布測
   定方法。