JP2005191060A - 露光装置及び露光方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 光源効率の低下を最小限に抑えて、微妙な照度ムラを容易に補正することが可能な露光装置及び露光方法を提供する。
【解決手段】 露光装置1は、第1の照明光学系10とともに第2の照明光学系70を有しており、第1の照明光学系10から出射される光の照度分布に応じて、第2の照明光学系70の液晶シャッタ71を、暗い位置に対応するドットほど透過率が高い階調に設定する。第1の照明光学系10から出射された光と、第2の照明光学系70から出射された光は、ハーフミラー20で合成されてレチクル30に照射される。さらに、レチクル30を透過した光は、投影光学系40を通過してステージ50上に載置された半導体ウェハWに照射されて、レチクル30に形成された露光パターンに応じた露光が行われる。
【選択図】 図1
【解決手段】 露光装置1は、第1の照明光学系10とともに第2の照明光学系70を有しており、第1の照明光学系10から出射される光の照度分布に応じて、第2の照明光学系70の液晶シャッタ71を、暗い位置に対応するドットほど透過率が高い階調に設定する。第1の照明光学系10から出射された光と、第2の照明光学系70から出射された光は、ハーフミラー20で合成されてレチクル30に照射される。さらに、レチクル30を透過した光は、投影光学系40を通過してステージ50上に載置された半導体ウェハWに照射されて、レチクル30に形成された露光パターンに応じた露光が行われる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、照明光学系から出射された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射して露光を行う露光装置及び露光方法に関する。
近年、半導体装置の高集積化や微細化に対応するために、半導体ウェハの製造におけるリソグラフィ工程で用いられる露光装置において、露光光の照度分布を均一化して、線幅の均一性を向上することが求められている。
通常、半導体ウェハの表面における露光光の照度分布を均一化するためには、露光光の照度分布に応じた透過率分布を備えたフィルタ(調光フィルタ)を光路中に介在させる方法が用いられている。
ところが、露光装置の照度分布は、装置内の各光学素子のばらつき等にも影響されるため、照度分布の均一性をより高めるためには、装置毎に固有のフィルタを製造する必要があった。また、使用環境等に起因する各光学素子の曇りのように、経時的な照度変化が生じた場合には、頻繁に光学素子を洗浄する必要があった。
一方、調光フィルタとして液晶シャッタを用いて、透過率分布を制御可能にした提案がなされている(例えば特許文献1)。これによれば、装置毎のばらつきや、経時的な照度変化にも、電気的な制御によって対応することが可能となる。
前記特許文献1に示すように、光路中に直接液晶シャッタを備える方法を用いる場合、液晶シャッタのオン(透過)とオフ(遮光)のみでは、光路内に備えられた光学素子等の僅かな曇りによる微妙な照度ムラ等を補正することは困難であり、液晶の階調、つまり透過率の制御による補正が必要になる。しかしながら、透過と遮光の間を、略等間隔で階調制御可能であっても、透過率の低い下位の階調では、光源効率が極端に低下してしまうため、実際に有効な階調数は制限されてしまう。例えば、8階調程度の液晶シャッタを用いた場合でも、光源効率の低下を最小限に抑えようとすると、実質的には透過率の高い上位3階調程度による補正しかできない。従って、より微妙な照度ムラを補正するためには、より多段階の階調制御が可能な液晶シャッタを用いたり、或いは、照度ムラに応じてドット毎に透過時間を制御したりする必要があるが、そのためには、液晶シャッタに要するコストが上昇したり、制御が複雑になってしまうという問題を有している。
本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、光源効率の低下を最小限に抑えて、微妙な照度ムラを容易に補正することが可能な露光装置及び露光方法を提供することにある。
本発明の露光装置は、照明光学系から出射された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射して露光を行う露光装置であって、第1の照明光学系と、露光領域内における照度分布に応じて、出射する光の照度分布を調整可能な第2の照明光学系と、前記第1の照明光学系から出射された光と、前記第2の照明光学系から出射された光とを合成する光合成部とを有し、前記光合成部で合成された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射することを特徴とする。
これによれば、第1の照明光学系とは別に、露光領域内における照度分布に応じて、出射する光の照度分布を調整可能な第2の照明光学系を備えているため、第1の照明光学系の光路中には、照度ムラを補正するための調光フィルタ等を備える必要がない。さらに、第2の照明光学系は、露光領域内の最高照度部と最低照度部との照度差を補うだけの光量で済むため、例えば、露光領域内の照度分布に応じて、光源出力を0%から100%の間で等間隔に設定された複数のレベルから選択可能な照明光学系を用いる場合でも、照明光学系が1つの場合に比べて、光源効率を低下させることなく、多くのレベルで補正することが可能となり、微妙な照度ムラを補正することが可能となる。
この露光装置において、前記第1及び第2の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記第1の照明光学系から出射された光と、前記第2の照明光学系から出射された光とは、前記光合成部において位相が一致するようにしてもよい。
これによれば、第1の照明光学系から出射される光と、第2の照明光学系から出射される光とで、位相が一致しているために、露光光がコヒーレンシイを有する光であっても、互いの光が打ち消しあうことなく、照度が不足している領域に対して光量を補うことが可能となり、照度分布を均一にすることが可能となる。
この露光装置において、前記第1及び第2の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記第1の照明光学系から出射された光と、前記第2の照明光学系から出射された光とは、前記光合成部において位相が180°ずれるようにしてもよい。
これによれば、第1の照明光学系から出射される光と、第2の照明光学系から出射される光とで、位相が180°ずれているために、露光光がコヒーレンシイを有する光であっても、互いの光を強めあうことなく、照度が超過している領域の光量を打ち消すことが可能となり、照度分布を均一にすることが可能となる。
この露光装置において、前記第1および第2の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記第1の照明光学系から出射された光と、前記第2の照明光学系から出射された光との、前記光合成部における位相のずれを調整可能な位相調整部を有していてもよい。
これによれば、位相調整部によって、第1の照明光学系から出射される光と、第2の照明光学系から出射される光との位相のずれを調整可能であるため、位相を一致させたり、位相を180°ずらしたりするのを容易に行うことが可能となる。この結果、コヒーレンシイを有する露光光を用いた場合においても、照度分布を均一にすることが容易になる。
本発明の露光装置は、照明光学系から出射された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射して露光を行う露光装置であって、前記照明光学系から出射された光の光路を2分岐させる光分岐部と、前記2分岐された光路のうちの一方の光路に備えられ、露光領域内における照度分布に応じて、光の透過率分布を調整可能な調光部と、前記2分岐された光路を合成する光合成部とを有し、前記光合成部で合成された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射することを特徴とする。
これによれば、照明光学系から出射された光を2分岐し、その一方の光路に、光の透過率分布を調整可能な調光部を備えているため、例えば、透過率を、0%から100%の間で等間隔に設定された複数のレベルから選択可能な調光部を用いた場合に、光路を分岐しない場合に比べて、光源効率を低下させることなく、多くのレベルで補正することが可能となり、微妙な照度ムラを補正することが可能となる。
本発明の露光装置は、照明光学系から出射された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射して露光を行う露光装置であって、前記照明光学系から出射され、前記フォトマスクを透過した光の光路を2分岐させる光分岐部と、前記2分岐された光路のうちの一方の光路に備えられ、露光領域内における照度分布に応じて、光の透過率分布を調整可能な調光部と、前記2分岐された光路を合成する光合成部とを有し、前記光合成部で合成された光を露光対象物に照射することを特徴とする。
これによれば、照明光学系から出射され、フォトマスクを透過した光を2分岐し、その一方の光路に、光の透過率分布を調整可能な調光部を備えているため、例えば、透過率を、0%から100%の間で等間隔に設定された複数のレベルから選択可能な調光部を用いた場合に、光路を分岐しない場合に比べて、光源効率を低下させることなく、多くのレベルで補正することが可能となり、微妙な照度ムラを補正することが可能となる。
本発明の露光方法は、第1の照明光学系から出射された光の照度分布を、照度センサで測定するステップと、前記照度センサで測定された照度分布に応じて、第2の照明光学系から出射される光の照度分布を調整するステップとを有する照度ムラ補正ステップの後に、前記第1の照明光学系から出射された光と、前記第2の照明光学系から出射された光を光合成部で合成し、露光対象物に照射することを特徴とする。
これによれば、第1の照明光学系とは別に、露光領域内における照度分布に応じて、出射する光の照度分布を調整可能な第2の照明光学系を備えているため、第1の照明光学系の光路中には、照度ムラを補正するための調光フィルタ等を備える必要がない。さらに、第2の照明光学系は、露光領域内の最高照度部と最低照度部との照度差を補うだけの光量で済むため、例えば、露光領域内の照度分布に応じて、光源出力を0%から100%の間で等間隔に設定された複数のレベルから選択可能な照明光学系を用いる場合でも、照明光学系が1つの場合に比べて、光源効率を低下させることなく、多くのレベルで補正することが可能となり、微妙な照度ムラを補正することが可能となる。
本発明の露光方法は、第1の照明光学系及び第2の照明光学系から出射されて合成された光の照度分布を、照度センサで測定するステップと、前記照度センサで測定された照度分布に応じて、第2の照明光学系から出射する光の照度分布を調整するステップとを有する照度ムラ補正ステップの後に、前記第1の照明光学系から出射された光と、前記第2の照明光学系から出射された光を光合成部で合成し、露光対象物に照射することを特徴とする。
これによれば、前記露光方法による効果と同様の効果を得ることができる。さらに、これによれば、第1の照明光学系から出射された光と、第2の照明光学系から出射された光とを合成した光の照度分布を測定し、照度ムラを検出しているため、第2の照明光学系に起因する照度ムラをも予め補正することが可能となり、照度ムラ補正を容易に行うことが可能となる。
この露光方法において、前記第1および第2の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記第1の照明光学系から出射された光と、前記第2の照明光学系から出射された光とは、前記光合成部において位相が一致するようにしてもよい。
これによれば、第1の照明光学系から出射される光と、第2の照明光学系から出射される光とで、位相が一致しているために、露光光がコヒーレンシイを有する光であっても、互いの光が打ち消しあうことなく、照度が不足している領域に対して光量を補うことが可能となり、照度分布を均一にすることが可能となる。
この露光方法において、前記第1および第2の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記第1の照明光学系から出射された光と、前記第2の照明光学系から出射された光とは、前記光合成部において位相が180°ずれるようにしてもよい。
これによれば、第1の照明光学系から出射される光と、第2の照明光学系から出射される光とで、位相が180°ずれているために、露光光がコヒーレンシイを有する光であっても、互いの光を強めあうことなく、照度が超過している領域の光量を打ち消すことが可能となり、照度分布を均一にすることが可能となる。
この露光方法において、前記第1および第2の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記照度ムラ補正ステップは、さらに、前記第1の照明光学系から出射された光と、前記第2の照明光学系から出射された光との、前記光合成部における位相のずれを調整するステップを有していてもよい。
これによれば、第1の照明光学系から出射される光と、第2の照明光学系から出射される光との位相のずれを調整可能であるため、位相を一致させたり、位相を180°ずらしたりするのを容易に行うことが可能となる。この結果、コヒーレンシイを有する露光光を用いた場合においても、照度分布を均一にすることが容易になる。
本発明の露光方法は、照明光学系から出射された光の照度分布を、照度センサで測定するステップと、前記照度センサで測定された照度分布に応じて、光の透過率分布を調整可能な調光部を制御するステップとを有する照度ムラ補正ステップの後に、前記照明光学系から出射された光の光路を2分岐させるステップと、前記2分岐された光路のうちの一方の光路に備えられた前記調光部を透過した光と、他方の光路を通過した光とを、光合成部で合成するステップとを有し、前記光合成部で合成された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射することを特徴とする。
これによれば、照明光学系から出射された光を2分岐し、その一方の光路に、光の透過率分布を調整可能な調光部を備えているため、例えば、透過率を、0%から100%の間で等間隔に設定された複数のレベルから選択可能な調光部を用いた場合に、光路を分岐しない場合に比べて、光源効率を低下させることなく、多くのレベルで補正することが可能となり、微妙な照度ムラを補正することが可能となる。
本発明の露光方法は、照明光学系から出射された光の照度分布を、照度センサで測定するステップと、前記照度センサで測定された照度分布に応じて、光の透過率分布を調整可能な調光部を制御するステップとを有する照度ムラ補正ステップの後に、前記照明光学系から出射され、フォトマスクを透過した光の光路を2分岐させるステップと、前記2分岐された光路のうちの一方の光路に備えられた前記調光部を透過した光と、他方の光路を通過した光とを、光合成部で合成するステップとを有し、前記光合成部で合成された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射することを特徴とする。
これによれば、照明光学系から出射され、フォトマスクを透過した光を2分岐し、その一方の光路に、光の透過率分布を調整可能な調光部を備えているため、例えば、透過率を、0%から100%の間で等間隔に設定された複数のレベルから選択可能な調光部を用いた場合に、光路を分岐しない場合に比べて、光源効率を低下させることなく、多くのレベルで補正することが可能となり、微妙な照度ムラを補正することが可能となる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に示す実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の内容を何ら限定するものではない。また、以下に示す構成のすべてが、特許請求の範囲に記載された発明の解決手段として必須であるとは限らない。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係る露光装置を、図1及び図2を用いて説明する。図1は、本実施形態における露光装置の概略構成を示す模式図であり、図2(a)は、液晶シャッタの正面図で、図2(b)は、その要部の拡大図である。
本発明の第1実施形態に係る露光装置を、図1及び図2を用いて説明する。図1は、本実施形態における露光装置の概略構成を示す模式図であり、図2(a)は、液晶シャッタの正面図で、図2(b)は、その要部の拡大図である。
図1に示すように、露光装置1は、例えばKrFエキシマレーザやArFエキシマレーザ等のコヒーレンシイを有する露光光を出射する光源を含む第1の照明光学系10を備えている。照明光学系10から出射された露光光は、ハーフミラー20を透過して、露光パターンが形成されたフォトマスクとしてのレチクル30に照射される。さらに、レチクル30を透過した光は、投影光学系40を通ってステージ50上に備えられた露光対象物としての半導体ウェハWに照射されて、所定の露光領域内に、レチクル30に形成された露光パターンに応じた露光がなされる。なお、ステージ50上には、照度センサ60が備えられており、露光領域内の照度分布を検出することができるようになっている。ここで、照度センサ60の受光面は、半導体ウェハWの表面と同じ高さに設定されている。
一方、この露光装置1は、第2の照明光学系70を備えている。第2の照明光学系70は、第1の照明光学系10と同種の光を出射する光源を備えるとともに、その出力側には、液晶シャッタ71を備えている。液晶シャッタ71には、図2(a)、(b)に示すように、複数のドット71aがマトリクス状に配列されており、ドット単位で階調表示が可能になっている。つまり、液晶シャッタ71は、各ドットの階調に応じた透過率分布で光を透過することができる。
図1に戻って、第2の照明光学系70を出射した光は、光合成部としてのハーフミラー20によって、第1の照明光学系10から出射された光と合成されて、レチクル30及び投影光学系40を経由して半導体ウェハWに照射されることになる。
また、露光装置1は、位相調整部としての照明光学系駆動部81を備えており、第2の照明光学系70の位置を、ハーフミラー20に近づけたり遠ざけたりする方向に微調整できるようになっている。
また、露光装置1には、制御部80が備えられており、例えば、各照明光学系10,70の光源の強度や露光時間の制御、或いは、照度センサ60で得られた照度分布に応じて、液晶シャッタ71の階調をドット毎に制御するなど、装置全体の動作の制御や状態設定を司っている。
次に、この露光装置1の動作について説明する。
まず、露光を始める前に、レチクル30及び半導体ウェハWを配置しない状態で、露光光の照度ムラ補正を行う。第1の照明光学系10の光源出力を所定の値に設定した後に、制御部80がステージ50を駆動して、照度センサ60に露光光が照射される位置にステージ50を移動する。そして、照度センサ60で、露光領域内の照度分布を測定する。次に、制御部80は、測定した照度分布に応じて、第2の照明光学系70の最大光源出力を設定する。このときの最大光源出力は、露光領域内で最も暗い部分を所望の照度に補える程度とする。さらに、制御部80は、測定した照度分布に応じて、液晶シャッタ71の階調を制御する。ここでは、露光領域内の暗い領域ほど透過率の高い階調となるようにドット毎に設定する。これにより、第2の照明光学系70から出射される光による照度分布が、露光領域内における照度分布に応じて調整されることになる。その後、第2の照明光学系70からハーフミラー20に向けて光を出射する。出射された光は、ハーフミラー20で反射されて、第1の照明光学系10から出射された光と合成される。
まず、露光を始める前に、レチクル30及び半導体ウェハWを配置しない状態で、露光光の照度ムラ補正を行う。第1の照明光学系10の光源出力を所定の値に設定した後に、制御部80がステージ50を駆動して、照度センサ60に露光光が照射される位置にステージ50を移動する。そして、照度センサ60で、露光領域内の照度分布を測定する。次に、制御部80は、測定した照度分布に応じて、第2の照明光学系70の最大光源出力を設定する。このときの最大光源出力は、露光領域内で最も暗い部分を所望の照度に補える程度とする。さらに、制御部80は、測定した照度分布に応じて、液晶シャッタ71の階調を制御する。ここでは、露光領域内の暗い領域ほど透過率の高い階調となるようにドット毎に設定する。これにより、第2の照明光学系70から出射される光による照度分布が、露光領域内における照度分布に応じて調整されることになる。その後、第2の照明光学系70からハーフミラー20に向けて光を出射する。出射された光は、ハーフミラー20で反射されて、第1の照明光学系10から出射された光と合成される。
ここで、本実施形態で用いている光源は、コヒーレンシイを有する光であるため、第1の照明光学系から出射された光と、第2の照明光学系から出射された光とで、位相が一致していれば、合成された光は照度を増し、位相が180°ずれていれば、合成された光は打ち消しあって照度は落ちることになる。そこで、制御部80は、照度センサ60で照度を測定しながら、照明光学系駆動部81を制御して、第2の照明光学系70の位置を、ハーフミラー20に近づけたり遠ざけたりする方向に駆動して、照度が最も高くなる位置、つまり、位相が一致する位置で駆動を停止し、第2の照明光学系70の位置を決定する。
以上の動作によって、露光装置1の照度ムラを低減して均一な照度分布を得ることが可能となるが、実際には、第2の照明光学系70に起因する照度ムラ等によって、照度分布が十分に均一でない場合がある。その場合には、照度センサ60で照度を測定しながら、さらに、液晶シャッタ71の階調を制御することにより、より均一な照度分布に近づけることが可能となる。
以上の照度ムラ補正が完了した後に、レチクル30及び半導体ウェハWを配置して、実際の露光を行う。なお、一度、照度ムラ補正を行えば、長期に渡って補正することなく、露光を行うことが可能であるが、露光装置1が、例えばアンモニアを含む雰囲気中にあると、光学素子等に硫酸アンモニウムが付着して照度分布(照度ムラ)が変化する場合がある。この場合には、再度前述した照度ムラ補正を行うことで、露光装置1を分解して光学素子等を洗浄することなく、露光を続けることが可能である。
次に、前述した照度ムラ補正動作の具体例を、図3を用いて説明する。図3は、照度ムラ補正の様子を示す図であり、図3(a)は、照度ムラ補正前の照度分布、図3(b)は、液晶シャッタ71の階調分布、図3(c)は、照度ムラ補正後の照度分布を示す図である。なお、液晶シャッタ71は、略等間隔で8階調の透過率の設定が可能なものとする。
第1の照明光学系10による、露光領域内の、ある直線上の照度分布が、図3(a)に示すように、中央部では所望の照度が得られているが、両端部は暗く、所望の照度が得られていない分布であった場合に、第2の照明光学系70の最大光源出力を、露光領域内の最高照度と最低照度の照度差とし、さらに、第2の照明光学系70の液晶シャッタ71を、図3(b)に示すように、暗い位置に対応するドットほど透過率が高い階調に設定する。これにより、第1の照明光学系10から出射された光と、第2の照明光学系70から出射された光とを合成した光による照度分布は、図3(c)に示すように、すべての露光領域内で所望の照度に達するとともに、ほぼ均一な照度分布が得られる。
ここで、従来のように、第2の照明光学系70がなく、第1の照明光学系10から出射される光の光路中に液晶シャッタ71を備えた場合には、照度0から所望の照度の間を8当分した粗さでしか補正することができないが、本実施形態では、第1の照明光学系10による照度分布の最高照度と最低照度の照度差を8等分した粗さで補正することができることになる。
以上説明したように、本実施形態の露光装置1及び露光方法によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)本実施形態によれば、第1の照明光学系10とは別に、露光領域内における照度分布に応じて、出射する光の照度分布を調整可能な第2の照明光学系70を備えているため、第1の照明光学系10の光路中には、照度ムラを補正するための調光フィルタ等を備える必要がない。さらに、第2の照明光学系70は、露光領域内の最高照度部と最低照度部との照度差を補うだけの光量で済むため、例えば、露光領域内における照度分布に応じて、光源出力を0%から100%の間で等間隔に設定された複数のレベルから選択可能な照明光学系を用いる場合でも、照明光学系が1つの場合に比べて、光源効率を低下させることなく、多くのレベルで補正することが可能となり、微妙な照度ムラを補正することが可能となる。
(2)本実施形態によれば、第1の照明光学系10から出射される光と、第2の照明光学系70から出射される光とで、位相が一致しているために、露光光がコヒーレンシイを有する光であっても、互いの光が打ち消しあうことなく、照度が不足している領域に対して光量を補うことが可能となり、照度分布を均一にすることが可能となる。
(3)本実施形態によれば、位相調整部としての照明光学系駆動部81によって、第1の照明光学系10から出射される光と、第2の照明光学系70から出射される光との位相のずれを調整可能であるため、2つの光の位相を一致させることが容易になる。この結果、コヒーレンシイを有する露光光を用いた場合においても、照度分布を均一にすることが容易になる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態を、図4を用いて説明する。なお、第1実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。図4は、第2実施形態に係る露光装置の概略構成を示す模式図である。
本発明の第2実施形態を、図4を用いて説明する。なお、第1実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。図4は、第2実施形態に係る露光装置の概略構成を示す模式図である。
図4に示すように、照明光学系11から出射された光は、光分岐部としてのハーフミラー21によって、光路Aと光路Bとに2分岐される。光路Aの光は、反射ミラー22で反射され、さらに、ハーフミラー24で反射されてレチクル30に向かう。
一方、光路Bの光は、反射ミラー23で反射された後に、調光部としての液晶シャッタ72によって調光され、光合成部としてのハーフミラー24で、光路Aの光と合成される。合成された光は、フォトマスクとしてのレチクル30に照射され、さらに、レチクル30を透過した光は、投影光学系40を通ってステージ50上に備えられた露光対象物としての半導体ウェハWに照射される。
また、露光装置1には、制御部80が備えられており、例えば、照明光学系11の光源の強度や露光時間の制御、或いは、照度センサ60で得られた照度分布に応じて、液晶シャッタ72の階調をドット毎に制御するなど、装置全体の動作の制御や状態設定を司っている。
次に、この露光装置1の動作について説明する。
まず、露光を始める前に、レチクル30、半導体ウェハW及び液晶シャッタ72を光路中に配置しない状態で、露光光の照度ムラ補正を行う。照明光学系11の光源出力を所望の値に設定した後に、制御部80がステージ50を駆動して、照度センサ60に露光光が照射される位置にステージ50を移動する。そして、照度センサ60で露光領域内の照度分布を測定する。次に、光路Bに液晶シャッタ72を配置し、制御部80は、測定した照度分布に応じて、液晶シャッタ72の階調をドット毎に制御する。ここでは、露光領域内の暗い領域ほど透過率の高い階調となるようにドット毎に設定する。つまり、本実施形態の露光装置1は、照明光学系11から出射された光を2分岐し、その一方の光路Bで照度ムラの補正を行い、補正を行わない他方の光路Aの光と合成することにより、照度が均一になるようにするものである。
まず、露光を始める前に、レチクル30、半導体ウェハW及び液晶シャッタ72を光路中に配置しない状態で、露光光の照度ムラ補正を行う。照明光学系11の光源出力を所望の値に設定した後に、制御部80がステージ50を駆動して、照度センサ60に露光光が照射される位置にステージ50を移動する。そして、照度センサ60で露光領域内の照度分布を測定する。次に、光路Bに液晶シャッタ72を配置し、制御部80は、測定した照度分布に応じて、液晶シャッタ72の階調をドット毎に制御する。ここでは、露光領域内の暗い領域ほど透過率の高い階調となるようにドット毎に設定する。つまり、本実施形態の露光装置1は、照明光学系11から出射された光を2分岐し、その一方の光路Bで照度ムラの補正を行い、補正を行わない他方の光路Aの光と合成することにより、照度が均一になるようにするものである。
以上の動作によって、露光装置1の照度ムラを低減して均一な照度分布を得ることが可能となるが、実際には、各光路に起因する照度ムラ等によって、照度分布が十分に均一でない場合がある。その場合には、照度センサ60で照度を測定しながら、さらに、液晶シャッタ72の階調を制御することにより、より均一な照度分布に近づけることが可能となる。
以上の照度ムラ補正が完了した後に、レチクル30及び半導体ウェハWを配置して、実際の露光を行う。なお、レチクル30を配置する位置は、図4に示したように、光合成部としてのハーフミラー24の後に限られず、光分岐部としてのハーフミラー21の手前の二点鎖線で示した位置にレチクル30を配置してもよい。
次に、本実施形態の照度ムラ補正動作の具体例を、図5を用いて説明する。図5は、照度ムラ補正の様子を示す図であり、図5(a)は、照度ムラ補正前の照度分布、図5(b)は、光分岐後の照度分布、図5(c)は、液晶シャッタ72の階調分布、図5(d)は、液晶シャッタ72を透過後の照度分布、図5(e)は、照度ムラ補正後の照度分布を示す図である。
光路Bに液晶シャッタ72がない状態において、露光領域内の、ある直線上の照度分布が、図5(a)に示すように、左肩下がりの照度分布で、最高照度部(位置Y)の照度を100とした時の最低照度部(位置X)の照度が70であったとする。一方、ハーフミラー21によって光路Aと光路Bとに2分岐され、その一方の光路のみによる照度分布は、光路A,Bとも、図5(b)に示すように、位置Yの照度が50で、位置Xの照度が35であるとする。
次に、液晶シャッタ72を配置し、前記照度分布に応じた補正を行う。光路Aの光は、この分布を持ったまま、ハーフミラー24に至るが、光路Bの光は、液晶シャッタ72によって、その分布が調整される。ここで、簡単のため、液晶シャッタ72が、透過率0%から100%までの間を、0%と100%とを含めて、略等間隔で8階調の透過率の調整が可能であるとすると、図5(c)に示すように、最低照度部(位置X)に対応するドットの透過率を100%に設定し、最高照度部(位置Y)に対応するドットの透過率を約40%に設定する。すると、液晶シャッタ72を透過した光のみによる照度分布は、図5(d)に示すように、位置Xにおける照度が35で、位置Yにおける照度が20となり、これが、光路Aからの光と、ハーフミラー24で合成されて、図5(e)に示すように、照度が約70で、ほぼ均一な照度分布となる。
仮に、光路を2分岐せずに、1つの光路に液晶シャッタ72を備えた場合において、照度が約70で均一な照度分布を得るための補正を行おうとすると、液晶シャッタ72の透過率を約70%〜100%の間で調整しなければならず、これは、8階調のうちので、透過率の高い上位3階調のみによって補正することになる。ところが、本実施形態のように、光を2分岐させて、その一方のみに補正を行う場合には、上述したように、透過率を約40%〜100%の間で調整することになるので、透過率の高い上位5階調による補正が可能となり、2分岐させない場合よりも微妙な補正が可能になる。なお、予想される照度偏差(最高照度と最低照度の照度差)に応じて、光分岐部としてのハーフミラー21の透過と反射の比率を変えてやれば、より細かい補正が可能になる。
以上説明したように、本実施形態の露光装置1及び露光方法によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、照明光学系11から出射された光を2分岐し、その一方の光路(光路B)に、光の透過率分布を調整可能な調光部としての液晶シャッタ72を備えているため、例えば、透過率を、0%から100%の間で等間隔に設定された複数のレベルから選択可能な液晶シャッタ72を用いた場合に、光路を分岐しない場合に比べて、光源効率を低下させることなく、多くのレベルで補正することが可能となり、微妙な照度ムラを補正することが可能となる。
(変形例)
なお、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
なお、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・前記第1実施形態では、第1の照明光学系10から出射される光と、第2の照明光学系から出射される光の位相が一致するように、照明光学系駆動部81によって第2の照明光学系の位置を決定しているが、これを、各照明光学系から出射される光の位相が180°ずれる位置にしてもよい。この場合、例えば、露光領域内の、ある直線上の照度分布が、図6(a)に示すように、全範囲で所望の照度が得られているが、中央部は明るく両端部が暗い分布であった場合に、液晶シャッタ71を、図6(b)に示すように、明るい位置に対応するドットほど透過率が高い階調に設定する。これにより、明るい領域ほど光が打ち消されて、図6(c)に示すように、ほぼ均一な照度分布を得ることが可能となる。
・前記第1実施形態では、第2の照明光学系70に液晶シャッタ71を備えて、位置に応じた光量を出射しているが、光量の調整は、液晶シャッタ71に限られず、第2の照明光学系70がそれぞれ個別に出力を調整可能な複数の光源を備えるなど、他の手段によるものであってもよい。
・前記第1実施形態では、第2の照明光学系70の光源出力は、第1の照明光学系10による照度分布における最高照度部と最低照度部との照度差に基づいて決定しているが、前記照度差を補えるだけの光量を出射可能であれば、固定であってもよい。さらに、照度ムラ補正を行う際に、液晶シャッタ71の全ドットを最大透過率とした状態で、第1の照明光学系10と第2の照明光学系70とを同時に出射させるようにしてもよい。この場合、照度センサ60で照度を測定しながら照明光学系駆動部81を駆動し、最高照度となる位置で第2の照明光学系70の位置を決定した後に、照度分布に応じて、液晶シャッタ71の透過率を制御することになる。
これによれば、第1の照明光学系から出射された光と、第2の照明光学系から出射された光とを合成した光の照度分布を測定して照度ムラを検出しているため、第2の照明光学系に起因する照度ムラをも予め補正することが可能となり、照度ムラ補正を容易に行うことが可能となる。
・前記第2実施形態では、照度ムラ補正を行う際に、光路B中に液晶シャッタ72がない状態で行っているが、液晶シャッタ72を備えたまま、液晶シャッタ72の全ドットを最大透過率にした状態で、照度ムラ補正を行うようにしてもよい。
これによれば、光路Aを経由した光と、光路Bを経由し、液晶シャッタ72を透過した光とを合成した光の照度分布を測定して照度ムラを検出するため、液晶シャッタ72に起因する照度ムラをも予め補正することが可能となり、照度ムラ補正を容易に行うことが可能となる。
・本実施形態では、露光領域内のすべての範囲で、均一な照度が得られるように液晶シャッタ71,72の階調設定を行っているが、理想とする照度分布はこれに限られず、端部に比べて中央部ほど照度が高い分布等、所望の照度分布とすることが可能である。
1…露光装置、10…第1の照明光学系、11…照明光学系、20…光合成部としてのハーフミラー、21…光分岐部としてのハーフミラー、22,23…反射ミラー、24…光合成部としてのハーフミラー、30…フォトマスクとしてのレチクル、40…投影光学系、50…ステージ、60…照度センサ、70…第2の照明光学系、71…液晶シャッタ、72…調光部としての液晶シャッタ、80…制御部、81…位相調整部としての照明光学系駆動部、A,B…光路、W…露光対象物としての半導体ウェハ。
Claims (13)
- 照明光学系から出射された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射して露光を行う露光装置において、
第1の照明光学系と、
露光領域内における照度分布に応じて、出射する光の照度分布を調整可能な第2の照明光学系と、
前記第1の照明光学系から出射された光と、前記第2の照明光学系から出射された光とを合成する光合成部とを有し、
前記光合成部で合成された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射することを特徴とする露光装置。 - 請求項1に記載の露光装置であって、前記第1及び第2の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記第1の照明光学系から出射された光と、前記第2の照明光学系から出射された光とは、前記光合成部において位相が一致していることを特徴とする露光装置。
- 請求項1に記載の露光装置であって、前記第1及び第2の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記第1の照明光学系から出射された光と、前記第2の照明光学系から出射された光とは、前記光合成部において位相が180°ずれていることを特徴とする露光装置。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の露光装置であって、前記第1および第2の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記第1の照明光学系から出射された光と、前記第2の照明光学系から出射された光との、前記光合成部における位相のずれを調整可能な位相調整部を有していることを特徴とする露光装置。
- 照明光学系から出射された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射して露光を行う露光装置において、
前記照明光学系から出射された光の光路を2分岐させる光分岐部と、
前記2分岐された光路のうちの一方の光路に備えられ、露光領域内における照度分布に応じて、光の透過率分布を調整可能な調光部と、
前記2分岐された光路を合成する光合成部とを有し、
前記光合成部で合成された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射することを特徴とする露光装置。 - 照明光学系から出射された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射して露光を行う露光装置において、
前記照明光学系から出射され、前記フォトマスクを透過した光の光路を2分岐させる光分岐部と、
前記2分岐された光路のうちの一方の光路に備えられ、露光領域内における照度分布に応じて、光の透過率分布を調整可能な調光部と、
前記2分岐された光路を合成する光合成部とを有し、
前記光合成部で合成された光を露光対象物に照射することを特徴とする露光装置。 - 第1の照明光学系から出射された光の照度分布を、照度センサで測定するステップと、
前記照度センサで測定された照度分布に応じて、第2の照明光学系から出射される光の照度分布を調整するステップと、
を有する照度ムラ補正ステップの後に、
前記第1の照明光学系から出射された光と、前記第2の照明光学系から出射された光を光合成部で合成し、露光対象物に照射することを特徴とする露光方法。 - 第1の照明光学系及び第2の照明光学系から出射されて合成された光の照度分布を、照度センサで測定するステップと、
前記照度センサで測定された照度分布に応じて、第2の照明光学系から出射する光の照度分布を調整するステップと、
を有する照度ムラ補正ステップの後に、
前記第1の照明光学系から出射された光と、前記第2の照明光学系から出射された光を光合成部で合成し、露光対象物に照射することを特徴とする露光方法。 - 請求項7又は8に記載の露光方法であって、前記第1および第2の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記第1の照明光学系から出射された光と、前記第2の照明光学系から出射された光とは、前記光合成部において位相が一致していることを特徴とする露光方法。
- 請求項7又は8に記載の露光方法であって、前記第1および第2の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記第1の照明光学系から出射された光と、前記第2の照明光学系から出射された光とは、前記光合成部において位相が180°ずれていることを特徴とする露光方法。
- 請求項7〜10のいずれか1項に記載の露光方法であって、前記第1および第2の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記照度ムラ補正ステップは、さらに、前記第1の照明光学系から出射された光と、前記第2の照明光学系から出射された光との、前記光合成部における位相のずれを調整するステップを有していることを特徴とする露光方法。
- 照明光学系から出射された光の照度分布を、照度センサで測定するステップと、
前記照度センサで測定された照度分布に応じて、光の透過率分布を調整可能な調光部を制御するステップと、
を有する照度ムラ補正ステップの後に、
前記照明光学系から出射された光の光路を2分岐させるステップと、
前記2分岐された光路のうちの一方の光路に備えられた前記調光部を透過した光と、他方の光路を通過した光とを、光合成部で合成するステップとを有し、
前記光合成部で合成された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射することを特徴とする露光方法。 - 照明光学系から出射された光の照度分布を、照度センサで測定するステップと、
前記照度センサで測定された照度分布に応じて、光の透過率分布を調整可能な調光部を制御するステップと、
を有する照度ムラ補正ステップの後に、
前記照明光学系から出射され、フォトマスクを透過した光の光路を2分岐させるステップと、
前記2分岐された光路のうちの一方の光路に備えられた前記調光部を透過した光と、他方の光路を通過した光とを、光合成部で合成するステップとを有し、
前記光合成部で合成された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射することを特徴とする露光方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003427079A JP2005191060A (ja) | 2003-12-24 | 2003-12-24 | 露光装置及び露光方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003427079A JP2005191060A (ja) | 2003-12-24 | 2003-12-24 | 露光装置及び露光方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2005191060A true JP2005191060A (ja) | 2005-07-14 |
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ID=34786440
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JP2003427079A Withdrawn JP2005191060A (ja) | 2003-12-24 | 2003-12-24 | 露光装置及び露光方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2005191060A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010016351A (ja) * | 2008-06-03 | 2010-01-21 | Seiko Epson Corp | 液晶ブラインド、それを適用した半導体装置の製造方法、及び半導体製造用縮小投影露光装置 |
CN108962784A (zh) * | 2017-05-18 | 2018-12-07 | 捷进科技有限公司 | 半导体制造装置及半导体器件的制造方法 |
CN109431439A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-03-08 | 深圳开立生物医疗科技股份有限公司 | 一种光源反馈装置及控制方法、内窥镜 |
-
2003
- 2003-12-24 JP JP2003427079A patent/JP2005191060A/ja not_active Withdrawn
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