JPS6381882A - エネルギ−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、適宜の感応物体に対する照射エネルギー量の
制御にかかるものであり、例えば、露光光としてエキシ
マ等のパルスレーザを使用する露光装置の露光量制御に
好適なエネルギー量制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来のエネルギー量制御装置、例えば露光光の制御装置
としては、特開昭６０−１６９１３６号公報に開示され
ているものがある。

この装置は、露光エネルギーを、適正露光量よりわずか
に少ない露光エネルギーを与える粗露光と、残りの必要
とされる露光エネルギーを与える修正露光との２段階に
分けることにより、全体として露光エネルギーのバラツ
キを抑制するようにしたものである。

すなわち、複数パルスで１シヨツトの露光を行う場合、
最終パルスによって露光量を制御するこのにより、最適
露光量を得るようにしている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、以上のような手段では、最終パルスに含
まれる誤差に対して何ら配慮されていないため、依然と
して露光量か的確に制御されず、適切な露光を行なうこ
とができないという不都合がある。

また、上記公報に指摘されているように、半導体素子製
造のフォトリングラフィ工程における露光量の変動は、
解像力や線幅の再現性に重大な影響を与えるおそれかあ
る。そして、他方では、集積回路の集積度は近年増々向
上しており、解像度等もより良いものが要求されるに至
っている。

従って、露光エネルギーの制御にも、増々高い精度が必
要とされている。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、露光
光量などのエネルギー量を、要求される精度に応じて制
御することができるエネルギー量制御装置を提供するこ
とを、その目的とするものである。

［問題点を解決するための手段と作用コ木発明は、エネ
ルギー発生源から出力されるパルスエネルギー量を各パ
ルス毎に調整する調整手段と、これらの各パルスのエネ
ルギー量の積算値を計測する積算手段と、該積算値か最
適な総エネルギー量にほぼ一致するまで、各出力パルス
毎のエネルギーか収束的に順次小さくなるように、前記
調整手段を制御する制御手段とを具備し、これらによっ
て適切な露光量を得ることを技術的要点としている。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を、添付図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図には、本発明の一実施例が示されている。また、
第２図には、主要部分の詳細な構成例が示されている。

これら第１図及び第２図において、露光光源であるエキ
シマレーザなどの外部トリガ可能なパルスレーザ１０か
ら出力されたレーザ光は、拡大レンズ１２．対物レンズ
】４を各々透過して、偏光板１６に入射するようになっ
ている。

偏光板１６は、第２図に示されているように、斜線部に
レーザ光があたるが、そのレーザ光が直線偏光である場
合、偏光板１６の回転量によって透過する光量は理想的
には０〜１００％の間で変化する。そして、その回転位
置は、回転制御装置１８によって制御されるようになっ
ている。なお、回転量は、図示しないエンコーダによっ
て検出されるようになっている。

次に、偏光板１６を透過したレーザ光は、ビームスプリ
ッタ−２０に入射するようになっている。ここてレーザ
光は分割され、一方は集光レンズ２２を透過して光量計
測用の受光素子２４に入射し、他方は可干渉除去装置２
６に入射した後、更にインテグレータ２８、コンデンサ
レンズ３０を透過してレチクル３２に入射し、その後不
図示の投影レンズを介して感光基板の露光に使用される
ようになっている。感光基板はｘｙに移動可能なステー
ジ上に載胃されている。

次に、上述した受光素子２４の出力は、アンプ３４を介
して、積算光量記憶装置３６に入力され、ここで積算に
より得られた光量は、制御装置３８に人力されるように
なっている。制御装置３８は、人力されたデータに基い
て、偏光板１６の回転制御装置１８およびパルスレーザ
１０に制御指令を行なう機能を有する。

すなわち、レチクル３２に達する＋レーザ光量は、制御
装置３８の指令により、パルスレーザ１０自身に含まれ
るエネルギー変更手段（図示せず）と、偏光板１６の回
転量によって調整されるように構成さねている。

なお、偏光板１６のかわりに、例えば特開昭６０−１６
２２１８号公報に開示されているようなシャッター装置
を用いるようにしてもよい。

第３図には、偏光板１６の回転量と、透過光量との関係
の一例か示されており、透過光量は、ＣｏＳのカーブに
なる。

次に、以上のような実施例の動作について、第４図およ
び第５図を参照しながら説明する。第４図には、各露光
パルス毎の露光量が示されており、第５図には、光量制
御のフローチャートか示されている。

まず、光量制御の概略について説明する。最初の露光パ
ルスにおいては、最適露光量Ｅを最大露光ＮＡ。とじ（
第５図ステップＳＡ参照）、最大露光誤差α［％コを考
慮して、設定露光量Ｂｎが定められる（ステップＳＣ参
照）。

詳述すると、最大露光量Ａｎは、最適露光量Ｅである。

仮に、最大露光ユＡ。で露光を行なうと、プラスの方に
露光誤差が生じた場合には、露光オーバーになる。従っ
て、かかる不都合が生じないように、最大露光誤差αを
考慮して、設定露光量Ｂｎを定め、この値に基いて露光
が行なわれる（ステップＳＣ参照）。

次に、実際の露光では、誤差が生ずるため、実際の露光
量Ｃ１が測定される（ステップＳＣ参照）。そして、最
大露光量Ａ。と実際の露光量Ｃｎとの差、すなわち残存
する露光量が求められ、これが許容誤差Δ以下か否かが
判断される（ステップＳＣ参照）。

その結果、許容誤差Δ以下であると判断されたときは、
露光を終了し、Δ以上であると判断されたときは、残存
露光量Ａｎ−Ｃ，を最大露光量Ａｏとして（ステップＳ
Ｃ参照）、ステップＳＲないしＳＥの操作が繰り返され
る。

次に、以上の露光量制御を、第１図および第２図に示し
た装置に基いて詳細に説明する。

まず、偏光板１６を、制御装置３８による回転制御装置
１８への指令により回転させ、最大出力のレーザ光によ
る露光が行なわれる位置にする。

次に、パルスレーザ１０の出力エネルギーと偏光板１６
の透過率とによって決まる、ウェハ（図示せず）上での
エネルギー量が、例えば最適露光量Ｅよりも大きな値と
なるように、制御装置３８により制御が行なわれる。こ
れは必らずしも大きな値である必要はない。

以上のような状態において、ウェハが載置されているス
テージ（図示せず）上に取り付けられた光量受光素子（
図示せず）の出力と、受光素子２４の出力との比が求め
られ、記憶される。

ここで、かかる比がＱであるとすると、受光素子２４で
受光されたレーザ光の積算光量記憶装置３６における積
算値がＥ／Ｑになったときに、ウェハ上における全露光
量が已になっているはずである。これはウェハ露先前に
行なわれるキャリブレーションてあり、Ｑはビームスプ
リッタ−２０、可干渉除去装置２６、インテグレータ２
８、コンデンサーレンズ３０、レチクル３２及び投影レ
ンズによる光量損失分に相当する。

制御装置３８は、以上のようにして求めた比と、受光素
子２４の出力による積算光量値とによって、実際の露光
量の演算を行う。

また、偏光板１６の回転量と露光量との関係は、第３図
に示すように、ｃｏｓカーブになる。

従って、ウェハ上で設定露光量Ｂ。を得る場合の偏光板
１６の角度θ。は、 θ。＝ａｒｃｃｏｓ　（Ｂｎ　　−ｑ／Ｅ）・・−（ｉ
）となる。

まず、最初のパルスによる露光ステップでは、上述した
ように、最適露光量Ｅを最大露光量Ａ。

とじて設定露光量Ｂｎが（２）式により制御装置３８に
よって求められ、更には（１）式に従って偏光板１６の
回転角度θ。が求められる。

Ｂ１１＝Ａ、−α／　１００　・・−・−（２）そして
、制御装置３８から回転制御装置１８に対して指令が行
なわれ、設定露光量Ｂｎとなるように偏光板１６の角度
θ。の調整が行なわれる。

そしてパルスレーザ１０にトリガを与えて１パルスの発
光を行ない、同時に露光時の実際の露光量Ｃ１（積算光
量値）が測定され、残存露光量が許容誤差Δ以下か否か
が判断される。

ここで、 Ａ、−Ｃ，≦Δ・・・・・・（３） のときは、露光終了である。

他方、 Ａ、−Ｃｎ＞Δ・・・・・・（４） のときは、 Ａｎ＝Ａ、−Ｃｏ・−−−−・（５） とし、上述した（２）式を用いて次のパルス発光による
露光ステップの設定露光、７　Ｂ、、が求められ、上述
した操作が繰り返ざわる。以上の動作ではパルスレーザ
１０の出力エネルギーは一定となるようにしたが、パル
スレーザ１０の出力エネルギーの可変と偏光板２６の回
転角度の可変とを組み合わせでもよい。

また偏光板１６を高速に連続回転させておき、式（１）
で所望の角度Ｏ１か算出された後、偏光板１６の回転角
度を検出するエンコーダから出力される角度情報が角度
θ。と所定の関係（例えば−致）になった時点でパルス
レーザ１０にトリガをかけてパルス発光させるようにし
てもよい。

以上のように、本実施例によれば、露光量の制御を高い
精度で行なうことができるため、微細なパターンの投影
を良好に行なって線幅精度の向上を図ることができると
いう効果がある。

更に、露光光かスペックルを持ち、光量分布が異なる場
合には、最大光量誤差を大きく設定し、各パルスによっ
てスペックルが異なるように制御すれば、各パルスの光
量差を小さくすることができ、ランダム加算を行なうこ
とによりスペックルを除去することかできるという効果
もある。

なお、本発明は何ら上記実施例に限定されるものではな
く、例えば、装置構成を、同様の作用を奏するように種
々設計変更してよい。

また、上記実施例は、本発明を露光装置に適用した例で
あるが、その他のｇｆｉに対しても本発明は適用される
ものである。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれは、必要に応じた高
い精度でエネルギー量の制御を行なうことかできるとい
う効果がある。

また、エネルギー照射のパルス数を固定にする必要がな
いので、パルス数によって光ユを制御する方式に比へて
短時間で正確な露光か可能となり、スルーブツトの向上
２図ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は光量
制御部分の詳細な例を示す構成図、第３図は偏光板の回
転位置と光１の関係を示すグラフ、第４図は光全制御の
手順を示すグラフ、第５図は光量制御の手順を示すフロ
ーチャートである。 １０・・・パルスレーザ、１６・・・（扁光（反、２０
・・・ハーフミラ−５１８・・・偏光板回転制御独習、
２４・・・受光素子、３６・・・積算光量記憶装置、３
８・・・制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エネルギー発生源から出力されるパルスエネルギ
   ー量を制御するエネルギー量制御装置において、 前記エネルギー発生源から出力されるパルスのエネルギ
   ー量を各パルス毎に調整する調整手段と、 前記各パルスのエネルギー量の積算値を計測する積算手
   段と、 該積算値が、最適な総エネルギー量にほぼ一致するまで
   、各出力パルス毎のエネルギーが順次小さくなるように
   、前記調整手段を制御する制御手段とを具備したことを
   特徴とするエネルギー量制御装置。