JP2002367900A - 露光装置および露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学系による歪曲を補正し、所望のパターン
と一致した形状で露光できるとともに、空間的および時
間的に均一な照射強度で露光できる露光装置および露光
方法の提供。 【解決手段】 ほぼ平行な光束を、供給するための光源
手段１と、互いに独立に向きを変化させることのできる
多数の微小ミラーを有し、多数の微小ミラーの各々によ
り光源手段１からの光束を反射して偏向する空間光変調
手段２からなり、空間光変調手段２で反射偏向させた光
束により被露光物体５に像を形成し、被露光物体５を露
光する露光装置において、被露光物体近傍に配置した光
検出手段８１と、光検出手段８１の出力に基づいて、空
間光変調手段２の各微小ミラーの各々の向きを制御する
制御手段９とを備えた露光装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フォトレジストが塗布
されたシリコンウエハやプリント基板への回路パターン
の露光、金属製品、シリコンウエハ若しくは樹脂製品へ
日付や製造番号等の情報を持つバーコードまたは２次元
コードのマーキングで利用できる、マスクパターンを用
いずに露光描画を行う露光装置及び露光方法に関する。

【０００２】

【従来技術】従来の露光装置として、例えば特開平１０
−１１２５７９号公報に記載されている。以下、図２７
を用いて説明する。

【０００３】図２７において、１は光源、２はディジタ
ル・マイクロミラー・デバイス（以下「ＤＭＤ」とい
う。）、３はＤＭＤ上で反射した光を吸収する光アブソ
ーバ、４はレンズ、５は表面にフォトレジストが塗布さ
れたウエハ、６は支持テーブル、７はＸ−Ｙステージで
ある。

【０００４】以上の構成において、ＣＡＤで形成した図
形等のパターンデータを電気信号としてＤＭＤ２に入力
する。ＤＭＤ２の複数の各微小ミラーは入力された電気
信号に応じて、それぞれ傾動する。この複数の微小ミラ
ーに光源１からの光を入射すると、傾動した微小ミラー
で構成される図形と同様の映像がレンズ４を通してウエ
ハ５上に露光される。Ｘ−Ｙステージ７によってウエハ
５を次の位置に移動させ、同じ操作を行って次の露光を
行うようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０−１１２５７９号公報記載の従来技術は、光源が理
想的な平行光でないことや、レンズの収差といった光学
系による歪みのために、ウエハ上に生じる像は、所望の
パターンと比べて歪曲してしまうという問題があった。

【０００６】また、光源からの光量が空間的に均一でな
いこと、さらにレンズにより光軸付近に光量が集中する
ことから、ウエハ上に照射される光量にはムラが生じ
る。したがって、照射部分により露光に要する時間が異
なり、部分的に露光オーバーな場所が生じるといった問
題があった。さらに、光源の光量が、周囲温度の影響
や、光源の経年変化により時間的に変動した場合、全体
的に露光オーバーや、露光不完全な状況が生じるという
問題があった。

【０００７】そこで、本発明は、光学系による歪曲を補
正し、所望のパターンと一致した形状で露光できるとと
もに、空間的および時間的に均一な照射強度で露光でき
る露光装置および露光方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の露光装置は、ほ
ぼ平行な光束を、供給するための光源手段と、互いに独
立に向きを変化させることのできる多数の微小ミラーを
有し、該多数の微小ミラーの各々により前記光源手段か
らの光束を反射して偏向する空間光変調手段からなり、
前記空間光変調手段で反射偏向させた光束により被露光
物体に像を形成し、前記被露光物体を露光する露光装置
において、 （１）前記被露光物体近傍に配置した光検出手段と、前
記光検出手段の出力に基づいて、前記空間光変調手段の
前記各微小ミラーの各々の向きを制御する制御手段とを
備えたことを特徴とし、本露光装置を用いると、光学系
による像の歪曲を補正し、所望のパターンと一致した形
状で露光することができ、また、均一な照射強度で露光
でき、露光ムラが生じない。

【０００９】（２）前記空間光変調手段により露光に寄
与しない方向に反射した光束の進行方向に設けたダミー
光学系と、前記ダミー光学系内に配置した光検出手段
と、前記光検出手段の出力に基づいて、前記空間光変調
手段の前記各微小ミラーの各々の向きを制御する制御手
段と、を備えたことを特徴とし、本露光装置を用いる
と、光学系による像の歪曲を補正し、所望のパターンと
一致した形状で露光することができる。また、均一な照
射強度で露光でき、露光ムラが生じない。さらに、露光
中も常に光量の変動を検出できるため、光源の光量が、
周囲温度の影響や光源の経年変化により変動した場合で
も、均一な照射強度で露光できる。

【００１０】また、本発明の露光方法は、光源手段によ
り供給されたほぼ平行な光束を、互いに独立に向きを変
化させることのできる多数の微小ミラーを有する空間光
変調手段の該多数の微小ミラーの各々により反射偏向
し、被露光物体に像を形成するとともに、前記像の形状
に前記被露光物体を露光する露光方法において、 （１）計算により求めた前記被露光物体上の像の歪曲デ
ータ、または前記被露光物体近傍に設けた光検出手段に
よる測定で求めた前記被露光物体上の像の歪曲データに
基づいて、前記空間光変調手段中の傾動させる前記微小
ミラーを変更し制御することを特徴とし、本露光方法を
用いると、光学系による像の歪曲を補正し、所望のパタ
ーンと一致した形状で露光することができる。

【００１１】（２）前記空間光変調手段からの反射光の
うち前記被露光物体に向かわない光が通過するダミー光
学系上に設けた光検出手段により測定し得られた前記ダ
ミー光学系上の像の歪曲データに基づいて、前記空間光
変調手段中の傾動させる前記微小ミラーを変更し制御す
ることを特徴とし、本露光方法を用いると、光学系によ
る像の歪曲を補正し、所望のパターンと一致した形状で
露光することができる。

【００１２】（３）計算により求めた前記被露光物体上
の像の歪曲データーまたは前記被露光物体近傍に設けた
光検出手段による測定で求めた前記被露光物体上の像の
光量分布データに基づいて、前記空間光変調手段中の前
記各微小ミラーをＰＷＭ制御により繰り返し傾動させる
ことを特徴とし、本露光方法を用いると、均一な照射強
度で露光でき、露光ムラが生じない。

【００１３】（４）前記空間光変調手段からの反射光の
うち被露光物体に向かわない光が通過するダミー光学系
上に設けた光検出手段により測定し得られた前記ダミー
光学系上の像の光量データに基づいて、前記空間光変調
手段中の前記各微小ミラーをＰＷＭ制御により繰り返し
傾動させることを特徴とし、本露光方法を用いると、均
−な照射強度で露光でき、露光ムラが生じない。さらに
露光中も常に光量の変動を検出できるため、光源の光量
が、周囲温度の影響や、光源の経年変化により変動した
場合でも、均一な照射強度で露光できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施形態の露光装
置について図１に基づいて説明する。

【００１５】図１において１はほぼ平行な光束を供給す
るための光源手段である。２はＤＭＤ、３は光アブソー
バ、４はレンズ系、５はフォトレジストが塗布されたウ
エハ、６はウエハ５を支持する支持テーブル、７はＸ−
Ｙステージ、７１，７２はＸ−Ｙステージのモータエン
コーダ信号、８１はフォトダイオード、９は制御手段、
１０は記録手段である。

【００１６】光源手段１として、レーザ光源を用いるこ
とにより、金属製品、シリコンウエハあるいは樹脂製品
へバーコードまたは２次元コード等をマーキングするこ
とができる。レーザ光源としては、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、
Ａｒレーザ、若しくはエキシマレーザの気体レーザ、Ｙ
ＡＧレーザ、ＹＬＦレーザ、ファイバレーザ若しくは半
導体レーザの固体レーザ、色素レザーの液体レーザ、非
線形光学結晶と組み合わせることによって高調波成分の
波長のレーザビームを発する高調波レーザ光源を用いる
ことができる。光源手段１として、ランプ光源を用いる
ことにより、フォトレジストを塗布した被照射物体を露
光することができる。ランプ光源としては、フオトレジ
ストが感光しやすい紫外線を発する紫外線光源が好まし
い。これらの光源の後段にコリメートレンズを付加する
ことにより、光束を平行に近づけることができる。

【００１７】ＤＭＤ２は、空間光変調手段の一例であ
り、互いに独立に向きを変化させることのできる多数の
微小ミラーを有し、該多数の微小ミラーの各々により前
記光源手段１からの光束を反射して偏向する。ＤＭＤ２
は、碁盤目状に配置した多数のマイクロミラー（微反射
ミラー）からなる。ＤＭＤ２は微小なマイクロミラーを
集積化したものであり、各マイクロミラーごとに設けら
れた電極とマイクロミラーとの間の静電気引力によって
マイクロミラーの角度（すなわち向き）が変化する。す
なわち、各マイクロミラーの向きは、それぞれ個別に駆
動制御されるように構成されている。ＤＭＤ２と異なる
構造のものであっても、磁気力等の他の力を利用したも
のであっても、光の進行方向を独立に変えることができ
る多数の素子からなるものであれば、空間光変調手段と
して利用することができる。

【００１８】光アブソーバ３は空間光変調手段により露
光に寄与しない方向に反射した光を吸収する。

【００１９】レンズ系４として、空間光変調手段からの
光束を縮小し被露光物体に照射する縮小レンズ系を用い
ると空間光変調手段の大きさより小さな像を被露光物体
上に形成することができる。レンズ系４として、空間光
変調手段からの光束を拡大し被露光物体に照射する拡大
レンズ系を用いると空間光変調手段の大きさより大きな
像を被露光物体上に形成することができる。ウエハ５は
前記空間光変調手段で反射偏向された光束が照射される
被露光物体の一例である。被露光物体としては他に金
属、樹脂、有機物若しくは金属薄膜蒸着ガラス基板、又
はフォトレジストが塗布されたプリント基板等が用いら
れる。

【００２０】フォトダイオード８１は、被露光物体近傍
に配置した光検出手段の一例である。光検出手段として
は、フォトトランジスタ等の他の半導体デバイス素子を
用いてもよい。また、アレイ状に配したフォトトランジ
スタアレイやフォトダイオードアレイを用いてもよい。
さらに、ＣＣＤやＭＯＳ型の光検出デバイスを用いても
よい。光検出手段の取り付け場所としては、被露光物体
５に干渉しない位置でかつ被露光物体５と同一の高さで
移動可能な場所が好ましい。図１ではフォトダイオード
８１を支柱８０１を介して、支持テーブル６に固定して
いる。

【００２１】制御手段９はフォトダイオード８１の出力
に基づいて空間光変調手段の各微小ミラーの各々の向き
を制御する。記録手段１０は、制御手段９内にあり、フ
ォトダイオード８１で検出した信号または制御手段で演
算したデータを記録する。制御手段９としては、コンピ
ュータを利用することができ、制御手段内の記録手段１
０としてはＲＡＭなどの半導体メモリ、ハードディスク
などの磁気メモリが利用できる。

【００２２】上記構成の露光装置を用いて、光学系によ
る像の歪曲を補正しウエハを露光する露光方法を図２の
フロー図を用いて説明する。

【００２３】（ステップ２０１）支持テーブル６上にウ
エハ５を供給しない状態で、光源ｌからＤＭＤ２に光を
照射させる。

【００２４】（ステツプ２０２）フォトダイオード８１
を取り付けたＸ−Ｙステージ７をウエハ供給予定位置上
の任意のＸ−Ｙ座標に移動させ停止させる。

【００２５】（ステップ２０３）ＤＭＤ２の微小ミラー
を１ずつ走査させていき、フォトダイオード８１の検出
信号が最大となる微小ミラーを特定する。すなわち、フ
ォトダイオード８１の停止している位置へ光を反射する
微小ミラーを特定する。

【００２６】（ステツプ２０４）順次、Ｘ−Ｙステージ
７を移動させ、ステップ２０２〜２０３の動作を繰り返
し、各Ｘ−Ｙの位置に移動させたフォトダイオード８１
に光を反射する微小ミラーを特定し、ウエハ供給予定位
置のＸ−Ｙ座標位置に対応するＤＭＤ２の微小ミラーを
測定する。

【００２７】（ステツプ２０５）以上の測定で得られた
ウエハ供給予定位置のＸ−Ｙ座標と対応するＤＭＤ２の
微小ミラーの関係から、制御手段９により像の歪曲デー
タを作成し、制御手段内の記録手段１０に記録する。

【００２８】（ステップ２０６）光源１からの光の照射
を停止し、支持テーブル６上にウエハを供給する。

【００２９】（ステップ２０７）実際に露光させるパタ
ーンのデータを制御手段９に入力する。

【００３０】（ステップ２０８）制御手段９は、あらか
じめ記録した像の歪曲データに基づいて、補正したパタ
ーンデータを作成し、ＤＭＤ２に入力する。したがっ
て、傾動した微小ミラーで構成される図形は指令パター
ンデータとは異なった形状となる。

【００３１】（ステップ２０９）再び光源１からの光を
照射する。補正したパターンデータにしたがって傾動し
たＤＭＤ２の微小ミラーで反射された光の像が、ウエハ
に生じる。したがって、光源およびレンズ収差による像
の歪曲を補正し、指令したパターン形状に一致したパタ
ーン形状を露光できる。

【００３２】上記構成の露光装置を用いて、光学系によ
る像の歪曲を補正する別の露光方法について、図３のフ
ロー図に基づき説明する。

【００３３】（ステップ３０１）支持テーブル６上にウ
エハを供給しない状態で、疑似パターンのデータを制御
手段に入力する。この疑似パターンは、像の歪曲を測定
するためのパターンであり、図４のように簡単な幾何模
様でもよい。

【００３４】（ステップ３０２）制御手段が、入力され
た疑似パターンのデータ通りにＤＭＤ２の各微小ミラー
を傾動する。したがって、ＤＭＤ２は図５のように疑似
パターンと相似な形状でミラーは傾いている。

【００３５】（ステップ３０３）光源１から光をＤＭＤ
２に照射する。傾動した微小ミラーで反射された光束の
一方は支持テーブル６上のウエハ供給予定位置に、他方
は光アブソーバ３に向かって進行する。ウエハ供給予定
位置に生じるＤＭＤ２による像を図６に示す。

【００３６】（ステツプ３０４）フォトダイオード８１
を取り付けたＸ−Ｙステージ７を走査することにより、
ウエハ供給予定位置の水平面上の光量変化を測定する。

【００３７】（ステップ３０５）フォトダイオード８１
からの信号を元に、ウエハ供給予定位置の上に生じた像
の形状を、制御手段により演算する。

【００３８】（ステップ３０６）制御手段９は、入力さ
れた疑似パターンデータと光検出手段（フォトダイオー
ド）８１により検出した像の形状とを比較し、像の歪曲
データを作成し記録手段１０に記録する。

【００３９】（ステップ３０７）光源１からの光の照射
を停止し、支持テーブル６上にウエハを供給する。

【００４０】（ステップ３０８）実際に露光させるパタ
ーンのデータを制御手段９に入力する。

【００４１】（ステップ３０９）制御手段は、記録した
像の歪曲データに基づいて、補正したパターンデータを
作成し、ＤＭＤ２に入力する。補正したパターンデータ
により入力された指令パターンデータとは異なった形状
でＤＭＤ２のミラーは傾く。 （ステップ３１０）再び光源１からの光を照射する。補
正したパターンデータにしたがって傾動したＤＭＤ２の
微小ミラーで反射された光の像が、ウエハに生じる。し
たがって、光源およびレンズ収差による像の歪曲を補正
し、指令したパターン形状に一致したパターン形状を露
光できる。

【００４２】上記いずれの露光方法においても、ウエハ
を繰り返し露光する場合、入力パターンデータを変更し
ても、上記の歪曲データの作成過程は一度行えばよく、
記録手段１０に記録した歪曲データをもとに、その都度
補正パターンデータを作成すればよい。

【００４３】上記いずれの露光方法においても、光検出
手段として、ＣＣＤ８２等の２次元配置の光検出素子を
用いた場合、像の歪曲データの作成過程でＸ−Ｙステー
ジ７を移動させる必要がなくなるという利点がある。

【００４４】上記の露光方法では、露光装置に取り付け
た光検出手段を用いて像の形状を検出し歪曲データを作
成したが、露光装置の光学設計値またはシミュレーショ
ン結果により生じる像の歪曲データが得られる場合は、
この歪曲データをもとに補正パターンデータを作成し
て、露光を行うことができる。この場合は、光検出手段
は不要である。

【００４５】上記構成の露光装置を用いて、光量のムラ
を補正し露光する露光方法を図７のフロー図を用いて説
明する。

【００４６】（ステツプ７０１）支持テーブル６上にウ
エハを供給しない状態で、光源１からＤＭＤ２に光を照
射する。

【００４７】（ステップ７０２）制御手段９により、反
射光がウエハ供給予定位置を向かうようにＤＭＤ２の全
ての微小ミラーを傾ける。

【００４８】（ステツプ７０３）フォトダイオード８１
を取り付けたＸ−Ｙステージ７を走査することにより、
ウエハ供給予定位置に生じた像の光量を測定する。フォ
トダイオード８１により測定した信号は、制御手段９に
入力され光量の分布が測定される。

【００４９】（ステップ７０４）制御手段９は、検出し
た光量分布に基づき、光量補正データを作成する。

【００５０】光量補正データは、光量の多かった部分に
少なく、光量の少なかった部分には多く重み付けをする
データであり、この光量補正データにしたがって、制御
手段９はＤＭＤ２の各微小ミラーの傾動時間をＰＷＭ制
御する。具体的には、光量の多かった部分に反射する微
小ミラーは、ウエハ設置方向に傾いた時間が短くなるよ
うに、光量の少なかった部分に反射する微小ミラーは、
ウエハ設置方向に傾いた時間が長くなるように、制御手
段９はＤＭＤ２をＰＷＭ制御する。

【００５１】（ステッブ７０５）光源１からの光の照射
を停止し、支持テーブル６上にウエハを供給する。

【００５２】（ステッブ７０６）実際に露光させる指令
パターンデータを制御手段９に入力する。

【００５３】（ステップ７０７）制御手段は、指令パタ
ーンデータと光量捕正データのＡＮＤを演算して、指令
パターンのネガの部分に相当するＤＭＤ２の微小ミラー
は、光アブソーバ３側に傾け停止させ、ポジの部分に相
当する微小ミラーはＰＷＭ制御による傾動を継続する。

【００５４】（ステップ７０８）再び光源１からの光を
照射する。補正されたパルス幅で傾動するＤＭＤ２の微
小ミラーにより反射された光の像が、ウエハ５に生じ
る。したがって、光源およびレンズ系による像の光量の
ムラを補正し、均−な光量でパターンを露光できる。

【００５５】上記の露光方法においてウエハを繰り返し
露光する場合、像の光量分布の測定は一度行えばよく、
以降は制御手段９内の記録手段１０に記録した光量補正
データを元に露光を行えばよい。

【００５６】上記の露光方法においても、光検出手段と
して、ＣＣＤ８２等の２次元配置の光検出素子を用いた
場合、像の光量分布を測定する過程でＸ−Ｙステージ７
を移動させる必要がなくなるという利点がある。

【００５７】上記の露光方法では、露光装置に取り付け
た光検出手段を用いて光量の分布を検出し光量補正デー
タを作成したが、露光装置の光学設計値またはシミュレ
ーション結果により生じる像の光量分布データが得られ
る場合は、この光量分布データを元に光量補正データを
作成して、露光を行うことができる。この場合は、光検
出手段は不要である。

【００５８】本発明の第２の実施形態の露光装置につい
て図８に基づいて説明する。

【００５９】図８において図１の第１の実施形態との主
な違いは、空間光変調手段により露光に寄与しない方向
に反射した光の進行方向に、光アブソーバの代わりにダ
ミー光学系１１を設け、このダミー光学系１１内に光検
出手段（ＣＣＤ）８２を配置した点である。ダミー光学
系１１は、空間光変調手段２と被露光物体間に設けた光
学手段と等価な光学手段とすることが好ましい。１２
は、空間光変調手段２と被露光物体間に設けたレンズ系
４と等価なダミーレンズ系である。

【００６０】光検出手段８２は、被露光物体の設置位置
に相当するダミー光学系１１内の位置に配置することが
好ましい。ダミー光学系１１内に配置した光検出手段８
２は、被露光物体と干渉することはないため、移動する
必要はない。光検出手段として、フォトダイオードやフ
ォトトランジスタ等の他の半導体デバイス素子を用ても
よい。また、アレイ状に配したフォトトランジスタアレ
イやフォトダイオードアレイを用いてもよい。さらに、
ＣＣＤやＭＯＳ型歪曲型の光検出デバイスを用いてもよ
い。しかし、光検出手段を走査させずに用いるために
は、２次元配列されたフォトトランジスタアレイ、フォ
トダイオードアレイ、ＣＣＤまたはＭＯＳ型の光検出デ
バイスを用いることが好ましい。図８では、光検出手段
として、２次元配列のＣＣＤ８２を用いている。１３
は、空間光変調手段２と被露光物体間に設けられた開閉
式のシャッターである。

【００６１】上記構成の露光装置を用いて、光学系によ
る像の歪曲を補正し露光する露光方法を図９のフロー図
を用いて説明する。

【００６２】（ステップ９０１）シャッター１３を閉じ
た状態で、光源１からＤＭＤ２に光を照射する。

【００６３】（ステップ９０２）ＤＭＤ２の１つの微小
ミラーのみ傾動させる。

【００６４】（ステップ９０３）ＤＭＤ２の微小ミラー
の傾動により、受光量の変化が生じるＣＣＤ８２の画素
の位置を検出する。

【００６５】（ステップ９０４）順次、傾動させるＤＭ
Ｄ２の微小ミラーを走査して、そのときに受光量の変化
が生じるＣＣＤ８２の画素の位置を検出していく。

【００６６】（ステップ９０５）制御手段９は、傾動さ
せた微小ミラーの位置と受光量の変化が生じた光検出手
段（ＣＣＤ）８２の画素の位置とを比較し、像の歪曲デ
ータを作成し、記録手段１０に記録する。

【００６７】（ステップ９０６）実際に露光させる指令
パターンデータを制御手段９に入力する。

【００６８】（ステップ９０７〉制御手段９は、指令パ
ターンデータから補正したパターンデータを作成し、Ｄ
ＭＤ２に入力する。

【００６９】（ステップ９０８）シャッター１３を開け
る。補正したバターンデータにしたがっで傾動したＤＭ
Ｄ２の微小ミラーで反射された光の像が、ウエハ５に生
じる。したがって、光源およびレンズ収差による像の歪
曲を補正し、指令したパターン形状に一致したパターン
形状を露光できる。

【００７０】上記構成の露光装置を用いて、光学系によ
る像の歪曲を補正する別の露光方法について、図１０の
フロー図に基づき説明する。

【００７１】（ステツプ１００１）シャッター１３を閉
じた状態で、露光させようとする指令パターンデータを
制御手段９に入力する。

【００７２】（ステップ１００２）制御手段９は指令パ
ターン通りにＤＭＤ２の微小ミラーを傾動させる。

【００７３】（ステップ１００３）光源１からＤＭＤ２
に光を照射する。一方に傾いた微小ミラーで反射された
光は支持テーブル６上のウエハ供給予定位置に、他方に
傾いた微小ミラーで反肘された光はダミー光学系１１に
向かう。

【００７４】（スッテプ１００４）ダミー光学系１１に
向かった光は、ダミーレンズ系１２を通過して、ウエハ
供給予定位置と等価なダミー光学系１１上の位置に配置
されたＣＣＤ８２上にＤＭＤ２の像を形成する。ＣＣＤ
８２上に生じたＤＭＤ２の像は、ウエハ供給予定位置に
生じるＤＭＤ２の像のネガ・ポジを反転させた形状にあ
る。

【００７５】（ステップ１００５）制御手段９は、入力
されたパターンデータと光検出手段（ＣＣＤ）８２によ
り検出した像の形状とを比較し、像の歪曲データを作成
し記録手段１０に記録する。

【００７６】（ステップ１００６）実際に露光させる指
令パターンデータを制御手段９に入力する。

【００７７】（ステップ１００７）制御手段９は、指令
パターンデータから補正したパターンデータを作成し、
ＤＭＤ２に入力する。

【００７８】（ステップ１００８）シャッター１３を開
ける。補正したパターンデータにしたがって傾動したＤ
ＭＤ２の微小ミラーで反射された光の像が、ウエハに生
じる。したがって、光源およびレンズ収差による像の歪
曲を補正し、指令したパターン形状に一致したパターン
形状を露光できる。

【００７９】上記いずれの露光方法においても、被露光
物体を繰り返し露光する場合、ステップ１００２〜１０
０４は一度行えばよく、記録手段１０に記録した歪曲デ
ータを元に、その都度補正パターンデータを作成すれば
よい。シャッター１３を設けることにより、ステップ１
００１〜１００５の動作中に、被露光物体を露光位置に
供給できるため、作業時間の短縮化が可能となる。

【００８０】上記構成の露光装置を用いて、光量のムラ
を補正し露光する露光方法を図１１のフロー図を用いて
説明する。

【００８１】（ステップ１１０１）シャッター１３を閉
じた状態で、光源１からのＤＭＤ２に光を照射する。

【００８２】（ステップ１１０２）制御手段９により、
反射光がダミー光学系１１に向かうようにＤＭＤ２の全
ての微小ミラーを傾ける。

【００８３】（ステツブ１１０３）ＣＣＤ８２は各画素
から得れられる受光量を測定する。 （ステツブ１１０４）制御手段９は、ＣＣＤ８２により
測定した信号を基に光量分布を求める。このダミー光学
系上のＣＣＤ８２で測定した光量分布は、ウエハ上に生
じる光量分布と等価なものである。

【００８４】（ステップ１１０５）制御手段９は、検出
した光量分布に基づき、光量補正デ一タを作成し、記録
手段１０に記録する。光量補正データは、光量の多かっ
た部分に少なく、光量の少なかった部分には多く重み付
けをするデータであり、この光量補正デ一タにしたがっ
て、制御手段９はＤＭＤ２の各微小ミラーの傾動時間を
ＰＷＭ制御する。具体的には、光量の多かった部分に反
射する微小ミラーは、ウエハ設置方向に傾いた時間が短
くなるように、光量の少なかった部分に反射する微小ミ
ラーは、ウエハ設置方向に傾いた時間が長くなるよう
に、制御手設９はＤＭＤ２をＰＷＭ制御する。

【００８５】（ステップ１１０６）実際に露光させるパ
ターンの指令データを制御手段９に入力する。

【００８６】（ステップ１１０７）制御手段９は、指令
パターンデータと光量補正データのＡＮＤを演算して、
指令パターンのネガの部分に相当するＤＭＤ２の微小ミ
ラーは、ダミー光学系１１側に傾け停止させ、ポジの部
分に相当する微小ミラーはＰＷＭ制御による傾動を継続
する。

【００８７】（ステツプ１１０８）シャッター１３を開
ける。補正されたパルス幅で傾動するＤＭＤ２の微小ミ
ラーにより反射された光の像が、ウエハ５に生じる。し
たがって、光源およびレンズ系による像の光量のムラを
補正し、均一な光量でパターンを露光できる。

【００８８】しかも、露光中もリアルタイムに光量の時
間的な変動をＣＣＤ８２で測定できるため、ＣＣＤ８２
から得た光量の信号を制御手段９にフィードバックする
ことより、光源１の経年変化等による光量変動を補正で
き、常に均一な照射強度で露光できる。

【００８９】上記の露光方法において繰り返し露光する
場合、ステップ１１０１〜１１０５は一度行えばよく、
以降は制御手段９内の記録手段１０に記録した光量補正
データをもとに露光を行えばよい。

【００９０】

【実施例】実施例１ 図１に示した露光装置に関する実施結果を述べる。

【００９１】被露光物体には、フォトレジストを塗布し
たシリコンウエハ５を使用した。光源ｌには水銀ランプ
を使用してコリメータレンズを用いることで平行光にし
た。空間光変調手段として用いたＤＭＤ２は、縦４８０
枚、横６００枚の微小ミラーで構成した。ＤＭＤとシリ
コンウエハ５の間には、１／２に縮小する縮小レンズ４
を配置した。

【００９２】まず、比較のために図１の露光装置を用い
て、歪曲補正も光量補正も行わない従来の方法で露光を
行った。図１２のような線幅１５０μｍの格子パターン
を制御手段９に入力し、３秒間露光をおこなった。ＤＭ
Ｄ２の微小ミラーはパルス幅５０％、周期６０Ｈｚで傾
動させた。その結果、ウエハは図１３のように露光され
た。指令パターンと実際に露光されたパターンの歪みは
最大５０μｍあった。また、パターン中心部では露光オ
ーバ、パターン周辺部では露光不足であった。つぎに、
図２のフロー図に沿った露光方法で像の歪曲を補正する
露光をおこなった。

【００９３】Ｘ−Ｙステージ７を図１４のように移動さ
せ、フォトダイオード８１を図１５に示すようにウエハ
供給予定位置上のａ−ｘの２４箇所で停止させた。フォ
トダイオード８１の停止位置の座標は、Ｘ−Ｙステージ
７のモータエンコーダ信号７１，７２から求めた。ＤＭ
Ｄ２の微小ミラーを１つずつ走査させていき、図１４に
示すフォトダイオード８１の位置へ光を反射する微小ミ
ラーを特定した。この２４箇所のデータを元に、制御手
段９により像の歪曲データを作成し、制御手段９内のメ
モリ１０に記録した。

【００９４】制御手段９は、像の歪曲データに基づい
て、図１２の入力パターンから補正したパターンデータ
を作成し、ＤＭＤ２に入力し露光を行った。その結果ウ
エハは図１６に示すように露光できた。指令パターンと
実際に露光されたパターンとは歪みは７μｍ以下に抑え
ることができた。

【００９５】さらに、図１７のフローのように、光量補
正する露光方法も同時に行った。フォトダイオード８１
を取り付けたＸ−Ｙステージ７を、Ｘ軸方向には連続
に、Ｙ軸方向には１００μｍ間隔で走査することによ
り、ウエハ供給予定位置に生じた像の光量分布を測定し
た。

【００９６】光量の分布を測定した結果、中心部は周辺
部に比べ３．２倍の光量があった。したがって、検出し
た光量分布に基づき、光量補正データを制御手段９で作
成した。光量の多かった中心部の重み付けは３．１２５
（＝１０／３．２）、光量の少なかった周辺部の重み付
けは１０になった。なお、Ｙ軸方向のデータは、適当な
関数（ここでは、スプライン関数を利用）を用いて補間
した。この光量補間データにしたがって、重み付け１０
の周辺部の微小ミラーは常に（＝パルス幅１００％）ウ
エハを向くように傾け、重み付け３．１２５の中心部の
微小ミラーはパルス幅３１．２５％のパルス幅、周期６
０Ｈｚで傾動させた。３秒間露光をおこなった結果、ウ
エハは図１８に示すようにパターン全体において均一に
露光できた。

【００９７】実施例２ 図８に示した露光装置に関する実施結果を述べる。

【００９８】被露光物体には、フォトレジストを約０．
８μｍ塗布したクロム蒸着ガラスを使用し、線幅１５０
μｍのパターンを露光した。光源１には水銀ランプを使
用してコリメータレンズを用いることで平行光を作成し
た。空間光変調手段として用いたＤＭＤ２は、縦４８０
枚、横６００枚の微小ミラーで構成した。このＤＭＤの
縦横各１０枚、合計１００枚の微小ミラーで２次元コー
ドｌセル分を形成し、２００×２００、合計４０００枚
の微小ミラーによって２０×２０セル、３．４ｍｍ角の
２次元コードをＤＭＤ上に形成した。ＤＭＤとクロム蒸
着ガラス５２の間には、１／２に縮小する縮小ミラー４
を配置した。

【００９９】まず、比較のために図８の露光装置を用い
て歪曲補正も光量補正も行わない従来の方法で露光を行
った。露光時間は１秒で、その間ＤＭＤ２の微小ミラー
はパルス幅５０％、周期６０Ｈｚで傾動させた。図１９
のような２次元コードの指令パターンを制御手段９に入
力し露光を行った。その露光結果が、図２０である。パ
ターン中心部では露光オーバ、パターン周辺部では露光
不足になった。図２０の２次元コードは周辺部で不十分
なため、２次元コードリーダでコードを読みとることが
できなかった。また、指令パターン２と実際に露光され
たパターンとの歪みは最大で５０μｍあつた。

【０１００】つぎに、図１１のフロー図に沿った露光方
法で像の光量ムラを補正する露光をおこなった。ＣＣＤ
８２で光量の分布を測定した結果、中心部は周辺部に比
べ３倍の光量があった。したがって、検出した光量分布
に基づき、光量補正データを制御手段９で作成した。光
量の多かった中心部の重み付けは３．３（＝１０／
３）、光量の少なかった周辺部の重み付けは１０になつ
た。この光量補間データにしたがって、重み付け１０の
周辺部の微小ミラーは常に（＝パルス幅１００％）クロ
ム蒸着ガラスを向くように傾け、重み付け３．１２５の
中心部の徽小ミラーはパルス幅３１．２５％のパルス
幅、周期６０Ｈｚで傾動させた。指令パターンデータを
制御手段９に入力し、指令パターンデータと光量補正デ
ータのＡＮＤを演算させた。制御手段９はこのＡＮＤ演
算結果をＤＭＤ２に入力した。したがって、指令パター
ンのネガの部分に相当するＤＭＤ２の微小ミラーは、ダ
ミー光学系１１側に傾け停止させ、ポジの部分に相当す
る微小ミラーはＰＷＭ制御による傾動を継続した。この
状態で３秒間露光をおこなった。その結果、図２１に示
すように全体においで均一な２次元コードが露光でき
た。この２次元コードを２次元コードリーダで読みとっ
たところ、エラーレート２０％でコードを読みとること
が可能となった。

【０１０１】さらに、図２２のフローのように、像の歪
曲を補正する露光方法も同時に行った。その結果、図２
３に示すようにパターン全体において均一に露光され、
かつ歪曲のない２次元コードが作成できた。この２次元
コードを２次元コードリーダで読みとったところ、エラ
ーレート５％以下の高精度で読みとることが可能となっ
た。

【０１０２】図８の光源１として用いた水銀ランプは、
長時間使用すると図２４のように経年変化を起こし、一
定時間で露光を行うと露光不足になってしまう。そのた
め、図２５のように、露光中の光源１の光量変化が一定
になるように、ＣＣＤ２で測定した光量信号を制御手段
９を介して水銀ランプ電源にフィードバックすることに
より、図２６のように光源１の光量を一定に保て、２０
００Ｈ露光しても露光品質に変化は生じなかった。

【０１０３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の露光方法を
用いると、光学系による像の歪曲を補正し、所望のパタ
ーンと一致した形状で露光することができる。さらに、
均一な照射強度で露光でき、露光ムラが生じない。ま
た、露光中も常に光量の変動を検出できるため、光源の
光量が、周囲温度の影響や、光源の経年変化により変動
した場合でも、均一な照射強度で露光できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の露光装置を示す模式
図

【図２】本発明の第１の実施形態における露光方法を示
すフロー図

【図３】本発明の第１の実施形態における露光方法を示
すフロー図

【図４】像の歪曲測定のための疑似パターン

【図５】疑似パターン入力時の微小ミラーの傾きによる
ＤＭＤの形状

【図６】ウエハ洪給予定位置に生じるＤＭＤ２による像

【図７】本発明の第１の実施形態における露光方法を示
すフロー図

【図８】本発明の第２の実施形態の露光装置を示す模式
図

【図９】本発明の第２の実施形態における露光方法を示
すフロー図

【図１０】本発明の第２の実施形態における露光方法を
示すフロー図

【図１１】本発明の第２の実施形態における露光方法を
示すフロー図

【図１２】実施例１において、入力したパターンの図形

【図１３】実施例１において、従来の方法で露光した露
光結果を示す図

【図１４】実施例１において、像形状の測定方法を示す
模式図

【図１５】実施例１において、像形状の測定をおこなう
ためにフォトダイオードを停止させた位置を示す模式図

【図１６】実施例１において、歪曲補正を行った露光方
法で露光した結果を示す図

【図１７】実施例１において、歪曲補正と光量補正を同
時に行った露光方法を示すフロー図

【図１８】実施例１において、歪曲補正と光量補正を同
時に行った露光方法で露光した結果を示す図

【図１９】実施例２において、入力した２次元コードの
図形

【図２０】実施例２において、従来の方法で露光した露
光結果を示す図

【図２１】実施例２において、光量補正を行った露光方
法で露光した結果を示す図

【図２２】実施例２において、歪曲補正と光量補正を同
時に行った露光方法を示すフロー図

【図２３】実施例２において歪曲補正と光量補正を同時
に行った露光方法で露光した結果を示す図

【図２４】光源光量の経年変化を示す図

【図２５】実施例２において、光源光量にフィードバッ
クを行った場合の露光装置の模式図

【図２６】実施例２において、フィードバックを行った
場合の光源光量の変化を示す図

【図２７】従来の露光装置を示す模式図

【符号の説明】

１：光源 ２：ＤＭＤ ３：光アブソーバ ４：レンズ
系 ５：ウエハ ６：支持テーブル ７：Ｘ−Ｙステー
ジ ８１：光検出手段（フォトダイオード） ８２：光
検出手段（ＣＣＤ） ９：制御手段 １０：記録手段
１１：ダミー光学系 １２：ダミーレンズ系 １３：シ
ャッター ８０１：支柱 ７１：モータエンコーダ信号
７２：モータエンコーダ信号

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ほぼ平行な光束を供給するための光源手
   段と、互いに独立に向きを変化させることのできる多数
   の微小ミラーを有し、該多数の微小ミラーの各々により
   前記光源手段からの光束を反射して偏向する空間光変調
   手段からなり、前記空間光変調手段で反射偏向させた光
   束により被露光物体に像を形成し、前記被露光物体を露
   光する露光装置において、 前記被露光物体近傍に配置した光検出手段と、 前記光検出手段の出力に基づいて、前記空間光変調手段
   の前記各微小ミラーの各々の向きを制御する制御手段
   と、を備えたことを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】 ほぼ平行な光束を、供給するための光源
   手段と、互いに独立に向きを変化させることのできる多
   数の微小ミラーを有し、該多数の微小ミラーの各々によ
   り前記光源手段からの光束を反射して偏向する空間光変
   調手段とからなり、前記空間光変調手段で反射偏向させ
   た光束により被露光物体に像を形成し、前記被露光物体
   を露光する露光装置において、 前記空間光変調手段により露光に寄与しない方向に反射
   した光束の進行方向に設けたダミー光学系と、 前記ダミー光学系内に配置した光検出手段と、 前記光検出手段の出力に基づいて、前記空間光変調手段
   の前記各微小ミラーの各々の向きを制御する制御手段
   と、を備えたことを特徴とする露光装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記光検出手段による
   測定データおよび前記測定データに基づき前記制御手段
   により演算した演算データを記録する記録手段を持つこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
4. 【請求項４】 前記空間光変調手段と前記被露光物体間
   に、開閉式のシャッターを設けたことを特徴とする請求
   項１または２に記載の露光装置。
5. 【請求項５】 前記光源手段がレーザ光源である請求項
   １〜４のいずれか１項に記載の露光装置。
6. 【請求項６】 前記光源手段がランプ光源である請求項
   １〜４のいずれか１項に記載の露光装置。
7. 【請求項７】 前記光源手段に、コリメートレンズを付
   加した請求項１〜６のいずれか１項に記載の露光装置。
8. 【請求項８】 前記空間光変調手段が、ディジタル・マ
   イクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）であることを特徴と
   する請求項１〜７のいずれか１項に記載の露光装置。
9. 【請求項９】 前記空間光変調手段と前記被露光物体間
   に、縮小光学手段または拡大光学手段を設けた請求項１
   〜８のいずれか１項に記載の露光装置。
10. 【請求項１０】 光源手段により供給されたほぼ平行な
    光束を、互いに独立に向きを変化させることのできる多
    数の微小ミラーを有する空間光変調手段の該多数の微小
    ミラーの各々により反射偏向し、被露光物体に像を形成
    するとともに、前記像の形状に前記被露光物体を露光す
    る露光方法において、 計算により求めた前記被露光物体上の像の歪曲データま
    たは前記被露光物体近傍に設けた光検出手段による測定
    で求めた前記被露光物体上の像の歪曲データに基づい
    て、前記空間光変調手段中の傾動させる前記微小ミラー
    を変更し制御することを特徴とする露光方法。
11. 【請求項１１】 光源手段により供給されたほぼ平行
    な光束を、互いに独立に向きを変化させることのできる
    多数の微小ミラーを有する空間光変調手段の該多数の微
    小ミラーの各々により反射偏向し、被露光物体に像を形
    成するとともに、前記像の形状に前記被露光物体を露光
    する露光方法において、 前記空間光変調手段からの反射光のうち被露光物体に向
    かわない光が通過するダミー光学系上に設けた光検出手
    段により測定し得られた前記ダミー光学系上の像の歪曲
    データに基づいて、前記空間光変調手段中の傾動させる
    前記微小ミラーを変更し制御することを特徴とする露光
    方法。
12. 【請求項１２】 光源手段により供給されたほぼ平行な
    光束を、互いに独立に向きを変化させることのできる多
    数の微小ミラーを有する空間光変調手段の該多数の微小
    ミラーの各々により反射偏向し、被露光物体に像を形成
    するとともに、前記像の形状に前記被露光物体を露光す
    る露光方法において、 計算により求めた前記被露光物体上の像の歪曲データま
    たは前記被露光物体近傍に設けた光検出手段による測定
    で求めた前記被露光物体上の像の光量分布データに基づ
    いて、前記空間光変調手段中の前記各微小ミラーをＰＷ
    Ｍ制御により繰り返し傾動させることを特徴とする露光
    方法。
13. 【請求項１３】 光源手段により供給されたほぼ平行な
    光束を、互いに独立に向きを変化させることのできる多
    数の微小ミラーを有する空間光蛮調手段の該多数の微小
    ミラーの各々により反射偏向し、被露光物体に像を形成
    するとともに、前記像の形状に前記被露光物体を露光す
    る露光方法において、 前記空間光変調手段からの反射光のうち被露光物体に向
    かわない光が通過するダミー光学系上に設けた光検出手
    段により測定し得られた前記ダミー光学系上の像の光量
    データに基づいて、前記空間光変調手段中の前記各徽小
    ミラーをＰＷＭ制御により繰り返し傾動させることを特
    徴とする露光方法。