JPS6310149A - 照射光量制御装置 - 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） 本発明は照射光量制御装置に関し、パルス発光する比較
的発光時間の短い光源を用いて被照射面、例えば電子回
路パターンが形成されているマスクやレチクル面等を照
射する際に被照射面の照射を高精度に制御した特に半導
体製造装置に好適な照射光量制御装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 最近の半導体製造技術には電子回路パターンの高集積化
に伴い、高密度の電子回路パターンが形成可能のりソグ
ラフイ技術が要求されている。

一般にマスク又はレチクル面上の電子回路パターンをウ
ニ八面上に転写する場合、ウニ八面上に転写される電子
回路パターンの解像線幅は光源の波長に比例してくる。

この為、波長２００〜３００ｎｍの遠紫外領域（ディー
プＵＶ領域）の短い波長を発振する高輝度の光源が強く
要望されている。

これに対して最近ディープＵＶ領域に発振波長を有する
エキシマレーザ−が開発され、その高輝度性、単色性そ
して指向性の良さからりソグラフィ技術への応用が種々
研究されている。

このエキシマレーザ−の発振はパルス発光であり、１パ
ルスの発光時間は１０〜３０ｎｓｅｃと非常に短い。こ
の為１パルス内で例えば立ち上がり５ｎｓｅｃ前後の光
シヤツターを用いても被照射面への露光量を高蹟度に制
御することが大変難しくなってくる。

又現在のエキシマレーザ−の各パルス毎の出力エネルギ
ーは５％前後変動している。この為ＮＤフィルター等で
１パルスの露光量を制御しても、被照射面への露光エネ
ルギーは各パルス毎の変動と同様に変化してしまい解像
線幅の再現性に大きな影響を与えてしまう。

従って露光量制御を多パルス露光とし一連のパルスの最
後のパルスの出力エネルギーを制限することにより行う
方法が考えられる。しかしながらこの方法ではステージ
移動露光（Ｆ１ａ５ｈ　ｏｎ　ｔｈｅｆｌｙ　）を行う
場合、１パルス露光方法に比べて時間がかかり、スルー
プットを低下させる原因となってくる。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はパルス発光する光源を用いて被照射面を照射す
る際パルス幅を拡大し、その１パルス幅内で照射時間を
制御することにより常に適切なる照射光量で照射するこ
との出来る照射光量制御装置の提供を目的とする。

（問題点を解決する為の手段） パルス発光する光源からのパルス光をパルス幅拡大手段
によりパルス幅を拡大した後、照明手段により被、照射
面を照射する際、光量検出手段により該被照射面上への
照射光量を積分検出し、該光量検出手段からの信号に基
づいて光量制御手段により予め定められた照射光量とな
るように前記拡大した１パルス幅内で照射光量を制御す
るようにしたことである。

この他本発明の特徴は実施例において記載されている。

（実施例） 第１図は本発明を半導体製造用の縮少投影露光装置に適
用したときの一実施例のブロック図である。同図におい
て１はパルス発光する光源で例えばエキシマレーザ−等
から成っている。２はパルス幅拡大手段であり、光源１
からのパルス光のパルス幅を時間的に拡大している。３
は光シヤツター、４は照明光学系であり光シヤツター３
を通過した光束により所定の透過率を有した半透過ミラ
ー５を介してマスクやレチクル等の被照射面７を照射し
ている。

尚半透過ミラー５は一部分が全透過若しくは半透過のミ
ラーより構成しても良い。

９は投影光学系であり被照射面７上の電子回路パターン
をウェハ８面上に縮少投影している。尚コンタクト方式
やプロキシミティ方式の半導体製造用の露光装置の場合
は投影光学系９は不要で被照射面７であるマスクとウェ
ハ８は密着若しくは僅かの空間を隔てて配置されている
。

６は光量検出手段であり積分回路を有したフォトセンサ
ー等から成り半透過ミラー５を通過した光束を用いて被
照射面７を照射する光量を積分検出している。１０は光
量制御手段であり、高電圧パルス電源、偏光プリズム、
電気光学素子を利用しており、光量検出手段６からの信
号に基づいて被照射面７上への照射光量が予め定められ
た照射光量となるように光シヤツター３を用いて拡大さ
れた１パルス幅内で照射光量を制御している。

尚半透過ミラー５を省略し、照明光学系４により直接被
照射面７を照射し、被照射面７近傍に光量検出手段６を
設けるようにしても良い。

第２図は第１図のパルス幅拡大手段２の一実施例の光学
系の概略図である。同図においてａＩｎａ２は全反射ミ
ラー、ｂ、〜ｂｎ、ｃ、〜ｃｎは各々半透過ミラーであ
る。光源からのパルス光束りを半透過ミラーｂ、で２分
割し、このうち反射光束り、を全反射ミラーａ２で角度
θのＡ方向に反射させ、−アキ透過ミラーｂ１を通過し
た光束Ｌ２は更に半透過ミラーｂ２で２分割し、このう
ち反射光束Ｌ３を半透過ミラーｃ、で先の光束Ｌ、と合
成させてＡ方向に導光している。又半透過ミラーｂ２を
通過した光束Ｌ４は前述と同様に順次半透過ミラーｂ、
で２分割した後これらの光束をＡ方向に導光している。

本実施例では半透過ミラーｂ、と全反射ミラーａ２との
間の光路長と半透過ミラーｂ２と半透過ミラーＣ４との
間の光路長を具ならしめて、同様に半透過ミラーｂ、と
半透過ミラーｃ１との間の光路長を順次異ならしめて、
即ち同図に示すように各光束間に光路長差ｄ、、ｄ、、
・・・ｄｎを付与した後合体させている。

このように１パルス光束りを例えば１パルス光が２０ｎ
ｓｅｃの光束を多パルスに分割して、その後１つの光束
に合成することにより、同図においてｎ＝９とし光束り
を１０個に分割し、各光束間に光路差６ｍを付与し２０
０ｎｓｅｃの光束となるようにパルス幅を拡大している
。

又各々の半透過ミラーの透過率を調整することにより合
成したパルス光の出力波形を調整している。

第３図は第２図に示すパルス幅拡大手段によりパルス幅
を拡大した後合成したパルス光の一実施例の説明図であ
る。本実施例では１パルス光を１０個のパルス光Ｐ　ｌ
　”’　Ｐ　１Ｇとなるように時間的に拡大している。

次に第１図に示す実施例において被照射面７上への照射
光量の制御について説明する。

第１図において光源１からのパルス光をパルス幅拡大手
段２により、例えば第３図に示すようにパルス幅を拡大
する。そして照明光学系４により半透過ミラー５を介し
てパルス光で被照射面７上を照射する。即ち第３図に示
す時刻ｔｌより焼付開始をする。このとき焼付開始と同
時に被照射面７上を照射する光量を光量検出手段６によ
り積分検出し、出力信号を光量制御手段１０に入力する
。光量制御手段１０は予め定められた照射光量となった
とき１例えば第３図の斜線で示す１パルス幅内の時刻ｔ
２に至るまでの照射光量となったとき光シヤツター３を
閉じる。これにより被照射面７への照射光量が常に適正
露光となるように制御している。

尚本実施例では拡大した１パルス幅内で被照射面上への
照射光量が最適な照射光量となるように１パルス光のパ
ルス幅を拡大している。

第４図、第５図は各々本発明に係るパルス幅拡大手段の
他の実施例の光学系の概略図である。

第４図において第２図に示した要素と同一要素には同符
番を付しである。

本実施例では半透過ミラーｂ、と全反射ミラー８２間の
距離と半透過ミラーｂ五と半透過ミラーＣ１間の距離が
各々等しくなるように構成している。そしてその代わり
に同図に示すようにミラーｂｌと８２間、ｂ２とＣ８間
・・・に各々長さの異なる光ファイバー若しくは透明光
学部材ｅ１゜８２　ｍ　””　ｅ　ａ＋１を配置し、各
光束Ｌｌ、Ｌ３゜ＬｌＢ、・・・Ｌａ２ｎ−１間に各々
興った位相差を与えている。これにより入射するパルス
光りのパルス幅を第３図に示すのと同様に拡大している
。

第５図において５１は入射パルス光、５２は偏光ビーム
スプリッタ−１５３，５３°は光遅延部材で例えば光フ
ァイバーや平行平面板等から成っている。６４，６４°
はイ波長板、５５．５５’は全反射ミラー、５６はＮＤ
フィルター、５７は繕波長板である。

本実施例では各要素５２，５３，５４，５５゜５６．５
７より１つのパルス幅拡大部５−１を構成し同様の構成
の複数のパルス幅拡大部５−１゜５−２．５−３．・・
・よりパルス幅拡大手段を構成している。

本実施例では入射パルス光５１の偏光成分の水平成分と
垂直成分の光束（以下水平光束と垂直光束という。）の
うち偏光ビームスプリッタ−５２で例えば水平光束ＬＳ
Ｉを通過させ、垂直光束Ｌ５゜を反射させている。そし
て反射させた垂直光束Ｌｓｏを光遅延部材５３．　ＸＡ
波長板５４を介し全反射ミラー５５で反射させた後、イ
波長板５４で偏光成分を水平方向に回転させ水平光束と
し光遅延部材５３を介し偏光ビームスプリッタ−５２を
通過させている。そして光遅延部材５３°、ＮＤフィル
ター５６そして電波長板５４′を介し、全反射ミラー５
５′で反射させた後％波長板６４゜を介し偏光成分を垂
直方向に回転させ垂直光束とじＮＤフィルター５６．光
遅延部材５３°を介した後、偏光ビームスプリッタ−５
２で矢印六方向に射出させている。

このとき光遅延部材５３，５３°の長さを適切に設定し
所定量の光路長差を与えている。

これにより垂直光束Ｌ５゜に偏光ビームスプリッタ−６
２を通過した水平光束ＬＳＩに比べて所定量の光路長差
が生ずるようにしている。このようにして本実施例では
第６図に示すように２つの偏光成分の異なるパルス光６
０．６１を得ている。

即ち水平光束のパルス光Ｌｌｉ１と垂直方角のパルス光
Ｌ６゜を得ている。

そして偏光ビームスプリッタ−５２を通過した水平光束
Ｌｌｉ１と垂直光束Ｌ５゜を％波長板５７を通し各パル
ス光を円偏光とし次のパルス幅拡大部５−２．５−３に
順次導光し、同様にパルス幅の拡大を図っている。

このように本実施例ではパルス幅拡大部の光遅延部材の
長さとＮＤフィルターの透過率を適切に設定することに
より所定形状の合成パルス光を得ている。

尚本実施例に右いてはパルス幅拡大部の光遅延部材は片
方のみであっても良く、又ＮＤフィルターを偏光ビーム
スプリッタ−の透過率を制御することにより省略して構
成しても良い。

（発明の効果） 本発明によればパルス光のパルス幅を拡大し１パルス幅
内の所定範囲内の光量を被照射面上に照射することによ
り、パルス発光時間の短い光源を用いても被照射面上に
常に高鯖度に適切なる照射光量を与えることのできる照
射光量制御装置を達成することができる。

又半導体製造装置に適用するときは、例えばウェハステ
ージの移動速度を１００ｍｍ／ｓｅｃとすれば、被照射
面の１パルス内のズレな０．０２μｍ以内に抑えるには
パルス幅を２００ｎｓｅｃ程度に拡大すれば良く、この
時間内で光シヤツターを制御することにより多パルス露
光に比べてスループットの高いステージ移動露光が可能
な照射光量制御装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を半導体製造用の縮少投影露光装置に適
用したときの一実施例のブロック図、第２図、第４図、
第５図は各々本発明に係るパルス幅拡大手段の一実施例
の光学系の概略図、第３図は第２図のパルス幅拡大手段
によりパルス幅を拡大したときの一実施例の説明図、第
６図は第５図のパルス幅拡大手段の一部により拡大した
パルス幅の説明図である。 図中１は光源、２はパルス幅拡大手段、３は光シヤツタ
ー、４は照明光学系、５は半透過ミラー、６は光量検出
手段、７は被照射面、８はウェハ、９は投影光学系、１
０は光量制御手段である。 特許出願人　　キャノン株式会社 ％　　３　　回 夷　　５　　回

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）パルス発光する光源からのパルス光をパルス幅拡
   大手段によりパルス幅を拡大した後、照明手段により被
   照射面を照射する際、光量検出手段により該被照射面上
   への照射光量を積分検出し、該光量検出手段からの信号
   に基づいて光量制御手段により予め定められた照射光量
   となるように前記拡大した１パルス幅内で照射光量を制
   御するようにしたことを特徴とする照射光量制御装置。
2. （２）前記パルス幅拡大手段は複数の半透過ミラーと少
   なくとも１つの全反射ミラーを有していることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の照射光量制御装置。
3. （３）前記パルス幅拡大手段は長さの異なる複数の光フ
   ァイバー若しくは透明光学部材を有していることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載の照射光量制御装置。