JP3197486B2 - Exposure control method and apparatus - Google Patents
Exposure control method and apparatusInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光源としてエキシ
マ等のパルスレーザを用いる場合の露光量制御方法およ
び装置に関し、特に、高精度な露光量制御を必要とする
半導体露光装置に適用して好適なそれらに関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for controlling an exposure amount when a pulse laser such as an excimer is used as a light source, and is particularly suitable for a semiconductor exposure apparatus requiring high-precision exposure amount control. It is about them.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体露光装置においては、半導体の高
集積化および高微細化に伴い、近年エキシマレーザなど
のパルスレーザが光源として使用されている。従来のパ
ルスレーザを用いた露光装置の露光量制御においては、
目標とする設定露光量Ｅdoseより、露光前に予め平均出
力エネルギーＥ0 および総露光パルス数Ｎを決定し、被
照射体の露光エネルギーが毎パルス一定となるように各
パルスの露光目標エネルギー量を設定し露光量制御を行
なっていた。2. Description of the Related Art In a semiconductor exposure apparatus, a pulse laser such as an excimer laser has recently been used as a light source as semiconductors have become more highly integrated and finer. In the exposure amount control of the exposure apparatus using the conventional pulse laser,
Before the exposure, the average output energy E 0 and the total number N of exposure pulses are determined in advance from the target set exposure amount E dose , and the exposure target energy amount of each pulse is set so that the exposure energy of the irradiation target becomes constant for each pulse. And exposure amount control was performed.
【０００３】ただし、実際の露光シーケンスにおいて
は、被照射体を露光目標エネルギー量で露光することを
阻害する光学特性やレーザ特性等に基づく種々の外乱エ
ネルギーが存在するため、これらに起因する露光誤差に
対してレーザ出力エネルギーの補正を行ないながら露光
量制御を行なう必要がある。このため、例えば図６に示
す露光アルゴリズムが用いられていた。図６において、
ステップ１２１で設定露光量Ｅdoseを設定する。また、
初期パルス数値ｉ＝１とする。ステップ１２２で、Ｅ
dose＝Ｎ×Ｅ0 を満足する露光の総パルス数Ｎと１パル
ス当たりのレーザ平均出力エネルギーＥ0 を求める。ス
テップ１２３でｉ−１パルス目までの露光誤差Ｅerr ＝
Ｅobj −Ｅmeasを求める（ｉ≧２）。ここで、Ｅmeasは
ｉ−１パルス目までの総実露光量、Ｅobj はｉ−１パル
ス目までの総露光目標量であり、被照射体の露光エネル
ギーが毎パルス一定となるように各パルスの露光目標エ
ネルギー量を設定する従来技術においてはＥobj ＝（ｉ
−１）Ｅ0 と表わすことができる。ただし、ｉ＝１の時
はＥerr ＝０とする。ステップ１２４で、ｉパルス目の
レーザ出力エネルギーHowever, in an actual exposure sequence, there are various disturbance energies based on optical characteristics, laser characteristics, and the like that hinder exposure of an object to be irradiated with an exposure target energy amount. It is necessary to control the exposure amount while correcting the laser output energy. Therefore, for example, an exposure algorithm shown in FIG. 6 has been used. In FIG.
In step 121, a set exposure amount E dose is set. Also,
Assume that the initial pulse value i = 1. At step 122, E
The total number of exposure pulses N satisfying dose = N × E 0 and the average laser output energy E 0 per pulse are determined. In step 123, the exposure error E err = up to the (i−1) th pulse
E obj −E meas is obtained (i ≧ 2). Here, E meas is the total actual exposure amount up to the (i-1) -th pulse, E obj is the total exposure target amount up to the (i-1) -th pulse, and each pulse is such that the exposure energy of the irradiation target is constant at each pulse. In the prior art for setting the exposure target energy amount of E obj = (i
-1) can be expressed as E 0. However, when i = 1, E err = 0. In step 124, the laser output energy of the i-th pulse
【０００４】[0004]
【数１】 を求める。ここで、右辺第二項が外乱エネルギーに起因
する露光誤差を除去するための補正量である。ステップ
１２５で、エネルギーｙ[i] にてレーザ出力する。ステ
ップ１２６でｉパルス目の露光量を計測する。また、ｉ
パルス目までの実露光量の総和Ｅmeasを求める。ステッ
プ１２７でパルス数ｉを１つ増やす。ステップ１２３〜
１２７をＮ回繰り返して露光を終了する。(Equation 1) Ask for. Here, the second term on the right side is a correction amount for removing an exposure error caused by disturbance energy. In step 125, laser output is performed at energy y [i]. In step 126, the exposure amount of the i-th pulse is measured. Also, i
The total E meas of the actual exposure amount up to the pulse is obtained. In step 127, the pulse number i is increased by one. Step 123-
127 is repeated N times to end the exposure.
【０００５】ステップ１２５のようにエネルギーｙ[i]
にてレーザ出力する場合、一般にパルスレーザの出力エ
ネルギー制御は、レーザ充電電圧を出力エネルギーに対
応した適切な値に設定することにより行なわれる。従来
のパルスレーザを用いた露光装置の露光量制御において
は、図７に示すように、露光前に予め充電電圧と出力エ
ネルギーの関係を求め、目標とする出力エネルギーに対
応する充電電圧をパルスごとに設定しレーザ出力を行な
っていた。As in step 125, the energy y [i]
In general, the output energy of the pulse laser is controlled by setting the laser charging voltage to an appropriate value corresponding to the output energy. In the exposure amount control of an exposure apparatus using a conventional pulse laser, as shown in FIG. 7, a relationship between a charging voltage and an output energy is obtained in advance before exposure, and a charging voltage corresponding to a target output energy is determined for each pulse. And the laser output was performed.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術においては、外乱エネルギー量が大きくなる程、露光
誤差Ｅerr は大きくなり、ステップ１２４におけるレー
ザ出力エネルギーの補正幅は大きく必要となる。このた
め以下の問題が発生する。ここでは、レーザの最大出力
エネルギーをＥmax 、最小出力エネルギーをＥmin とす
る。すなわち、 １．露光量制御を可能にするためには、ステップ１２４
において全パルスともｙ[i] ＜Ｅmax を満足するよう
に、ステップ１２２で平均出力エネルギーＥ0 （Ｅmin
＋αd ≦Ｅ0 ≦Ｅmax −αu ）を選択することが必要で
ある。ここで、αd ，αu （≧０）は露光エネルギー補
正範囲で、外乱エネルギー量例えば、レーザの出力エネ
ルギー値のばらつきが大きい程、補正範囲αd ，αu は
大きい値を必要とする。したがって、外乱エネルギー量
が大きくなり、レーザ出力エネルギーの補正幅が大きく
必要となる程、平均出力エネルギーＥ0 を小さく選択
し、スループットを落として露光量制御を行なわなけれ
ばならない。Incidentally, in the above-mentioned prior art, the exposure error E err increases as the amount of disturbance energy increases, and the correction width of the laser output energy in step 124 needs to be large. Therefore, the following problem occurs. Here, the maximum output energy of the laser is E max , and the minimum output energy is E min . That is, 1. In order to enable the exposure amount control, step 124
To satisfy y [i] <E max with all pulses in the average output energy E 0 in the step 122 (E min
+ Α d ≦ E 0 ≦ E max −α u ). Here, α d and α u (≧ 0) are exposure energy correction ranges, and the larger the variation in disturbance energy, for example, the output energy value of the laser, the larger the correction range α d and α u needs to be. Therefore, as the amount of disturbance energy increases and the correction width of the laser output energy needs to be large, the average output energy E 0 must be selected to be small, and the exposure amount control must be performed while reducing the throughput.
【０００７】２．外乱エネルギー量が大きくなり、全パ
ルスがＥmin ＜ｙ[i] ＜Ｅmax を満たす平均出力エネル
ギーＥ0 が存在しない場合、露光量制御を行なうために
必要となるレーザの出力エネルギー制御を行なえず、露
光量制御が根本的に不可能になる。[0007] 2. If the amount of disturbance energy becomes large and there is no average output energy E 0 in which all the pulses satisfy E min <y [i] <E max , laser output energy control required for controlling the exposure amount cannot be performed. In addition, the exposure amount control becomes fundamentally impossible.
【０００８】本発明は、上記従来技術における問題点に
鑑みてなされたもので、外乱エネルギーの変動幅が大き
くなってもスループットを悪化させず、かつ露光量制御
不能に陥ることなく露光を行なうことを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art, and it is an object of the present invention to perform exposure without deteriorating throughput even if the fluctuation range of disturbance energy is large, and without making exposure amount control impossible. With the goal.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段および作用】上記の目的を
達成するため、本発明の露光量制御方法は、パルスレー
ザを用いた光源と、パルスレーザのパルス毎の出力エネ
ルギーを制御する手段と、パルスレーザのパルス毎の露
光目標エネルギー量を設定する手段と、パルスレーザの
パルス毎の露光量を検出する手段と、該露光量検出手段
より求めた露光量とパルス毎の露光目標エネルギー量と
をもとにパルスレーザの次パルス以降の前記出力エネル
ギー値を演算する手段とを具備し、パルスレーザを複数
回パルス発光させることにより被照射体を露光する装置
における露光量制御方法において、被照射体を目標エネ
ルギー量で露光することを阻害する予測可能な外乱エネ
ルギーに対し該外乱エネルギー量を予測し、該予測外乱
エネルギー量を出力エネルギーに付加したエネルギー量
を各パルスの前記露光目標エネルギーに設定し、前記パ
ルスレーザの出力エネルギーの演算および制御を行なう
ことを特徴とする。In order to achieve the above object, an exposure control method according to the present invention comprises a light source using a pulse laser, a means for controlling the output energy of each pulse of the pulse laser, Means for setting an exposure target energy amount for each pulse of the pulse laser, means for detecting an exposure amount for each pulse of the pulse laser, and an exposure amount and an exposure target energy amount for each pulse obtained by the exposure amount detection means. Means for calculating the output energy value after the next pulse of the pulse laser based on the pulsed laser. Is predicted for a predictable disturbance energy that hinders exposure of the target with the target energy amount, and the predicted disturbance energy amount is output. The amount of energy added to the energy set to the exposure target energy of each pulse, and performing arithmetic and control of the output energy of the pulsed laser.
【００１０】ここで、上記外乱エネルギーとして、照度
ムラを除去することを目的とした照度ムラ除去器の駆動
に伴う被照射体の露光エネルギー変動を含む場合、及び
上記外乱エネルギーとして、レーザ発振開始直後の出力
エネルギー不安定状態に伴う被照射体の露光エネルギー
変動を含む場合が例示される。Here, the disturbance energy includes a change in the exposure energy of the irradiated object due to the driving of the illuminance unevenness remover for removing the illuminance unevenness, and the disturbance energy immediately after the start of laser oscillation. In this case, the exposure energy fluctuation of the irradiation target due to the unstable output energy state is included.
【００１１】本発明の露光量制御装置は、光源としてパ
ルスレーザを用い、パルスレーザを複数回パルス発光さ
せることにより被照射体を露光する装置の露光量制御装
置において、パルスレーザのパルス毎の出力エネルギー
を制御する手段と、被照射体を目標エネルギー量で露光
することを阻害する予測可能な外乱エネルギーに対し該
外乱エネルギー量を予測し、該予測外乱エネルギー量を
出力エネルギーに付加したエネルギー量を各パルスの前
記露光目標エネルギーに設定する手段と、パルスレーザ
のパルス毎の露光量を検出する手段と、該露光量検出手
段より求めた露光量とパルス毎の前記露光目標エネルギ
ー量とをもとにパルスレーザの次パルス以降の出力エネ
ルギー値を演算する手段とを具備することを特徴とする
露光量制御装置。An exposure control apparatus according to the present invention is an exposure control apparatus for exposing an object to be irradiated by using a pulse laser as a light source and emitting the pulse laser a plurality of times. Means for controlling energy, and predicting the disturbance energy amount with respect to a predictable disturbance energy that hinders exposure of the irradiation target with the target energy amount, and calculating the energy amount obtained by adding the predicted disturbance energy amount to the output energy. Means for setting the exposure target energy of each pulse, means for detecting the exposure amount of each pulse of the pulse laser, and the exposure amount determined by the exposure amount detection means and the exposure target energy amount for each pulse. Means for calculating the output energy value of the pulse laser after the next pulse.
【００１２】このように、本発明は、被照射体の露光エ
ネルギーが毎パルス一定となるように各パルスの露光目
標エネルギー量を設定する露光量制御を行なうのではな
く、レーザ出力時に各パルスに付加される外乱エネルギ
ー量を予測し、該予測外乱エネルギー量を出力エネルギ
ーに付加したエネルギー量を各パルスの露光目標エネル
ギー量に設定し露光量制御を行なう。但し、本発明で
は、予測可能な再現性のある外乱のみを対象とする。レ
ーザの出力ばらつき等の確率的外乱は本発明では対象と
しない。As described above, according to the present invention, instead of performing the exposure amount control for setting the exposure target energy amount of each pulse so that the exposure energy of the object to be irradiated becomes constant for each pulse, each pulse is output at the time of laser output. The amount of disturbance energy to be added is predicted, and the amount of energy obtained by adding the predicted amount of disturbance energy to the output energy is set as the exposure target energy amount of each pulse to perform exposure amount control. However, in the present invention, only disturbances with predictable and reproducibility are targeted. Stochastic disturbances such as laser output variations are not considered in the present invention.
【００１３】図９に、レーザからエネルギーを出力し被
照射体を露光する簡略化モデルを示す。ここで、ｙ[i]
はｉパルス目（ｉ＝１，２，…，Ｎ）におけるレーザの
出力エネルギー、ｄ[i] は外乱エネルギー、ｘ[i] は被
照射体の露光エネルギーである。この時、ｘ[i] ＝ｙ
[i] ＋ｄ[i] の関係が成り立つ。本発明の効果を最大限
に発揮するためには、レーザ出力エネルギーに外乱エネ
ルギーを付加したエネルギーFIG. 9 shows a simplified model for outputting energy from a laser and exposing an object to be irradiated. Where y [i]
Is the output energy of the laser at the i-th pulse (i = 1, 2,..., N), d [i] is the disturbance energy, and x [i] is the exposure energy of the irradiation target. At this time, x [i] = y
The relationship [i] + d [i] holds. In order to maximize the effect of the present invention, the energy obtained by adding disturbance energy to laser output energy
【００１４】[0014]
【数２】 を各パルスの露光目標エネルギーとして露光量制御を行
なう。(Equation 2) Is set as the exposure target energy of each pulse.
【００１５】本発明によれば、一定のレーザ出力ｙ[i]
に外乱ｄ[i] が加算された場合の露光量ｘ[i] をパルス
毎の露光目標エネルギー量として設定するため、確率的
外乱を無視した場合、以下の効果が可能となる。 １．全パルス出力可能な最大エネルギーで露光量制御を
行なうことができるため、スループットを向上できる。 ２．レーザから一定エネルギーを出力することにより露
光量制御を行なうことができ、出力エネルギーの変動幅
を必要としない。このため、外乱エネルギー量が大きく
なっても露光量制御不能に陥らない。According to the present invention, a constant laser output y [i]
Since the exposure amount x [i] when the disturbance d [i] is added to the exposure target energy amount for each pulse is set, if the stochastic disturbance is ignored, the following effects can be obtained. 1. Since the exposure amount can be controlled with the maximum energy capable of outputting all the pulses, the throughput can be improved. 2. Exposure amount control can be performed by outputting constant energy from the laser, and a fluctuation width of output energy is not required. For this reason, even if the amount of disturbance energy becomes large, the exposure amount cannot be controlled.
【００１６】[0016]
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。 （第１の実施例） 図１は本発明の第１の実施例に係る露光量制御方式を用
いた露光装置の概略構成を示す。同図において、１はエ
キシマ等のレーザ光源、２は集積回路パターンが形成さ
れたレチクル、３は投影光学系、４はウエハであり、レ
チクル２上に形成された集積回路パターンを投影光学系
３を介してウエハ４上に投影露光するようになってい
る。レーザ光源１からの光路上にはハーフミラー５が配
置され、ハーフミラー５より反射される光路上にはフォ
トセンサ６が配置されている。このフォトセンサ６の出
力はセンサアンプ７を経てレーザ１パルス毎に露光量に
変換される。ＣＰＵ８はフォトセンサ６で計測した露光
量に基づき次のレーザ出力値を演算し、レーザ光源１に
出力エネルギー指令値を与える。９は後述する照度ムラ
除去器を含む光学系である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First Embodiment FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus using an exposure amount control method according to a first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a laser light source such as an excimer, 2 is a reticle on which an integrated circuit pattern is formed, 3 is a projection optical system, 4 is a wafer, and a projection optical system 3 is an integrated circuit pattern formed on the reticle 2. Are projected and exposed on the wafer 4 through the. A half mirror 5 is arranged on an optical path from the laser light source 1, and a photo sensor 6 is arranged on an optical path reflected by the half mirror 5. The output of the photosensor 6 is converted into an exposure amount for each laser pulse via a sensor amplifier 7. The CPU 8 calculates the next laser output value based on the exposure amount measured by the photo sensor 6 and gives the laser light source 1 an output energy command value. Reference numeral 9 denotes an optical system including an illuminance unevenness remover described later.
【００１７】光源としてパルスレーザを用いた場合、レ
ーザのビーム断面には照度ムラが生じているため、被照
射面上で照度ムラを発生させるという問題がある。これ
を防ぐために、被照射面、あるいは被照射面と共役な面
におけるレーザビームを振ることを目的としたクサビ型
プリズムや図８のような平行平面板等の照度ムラ除去器
を入れ、これを周期的に回転させることにより時間的に
照度ムラを低減する手法が用いられている。When a pulsed laser is used as a light source, there is a problem that illuminance unevenness occurs on a surface to be irradiated because illuminance unevenness occurs in a laser beam cross section. In order to prevent this, an illuminance non-uniformity remover such as a wedge-shaped prism or a plane-parallel plate as shown in FIG. 8 for oscillating a laser beam on a surface to be irradiated or a surface conjugate to the surface to be irradiated is inserted. A method of periodically reducing illuminance unevenness by rotating periodically has been used.
【００１８】ところが、照度ムラ除去器を周期的に回転
させることにより照度ムラは除去できるものの、照度ム
ラ除去器の回転位置に依存し、ウエハ面上に到達する露
光エネルギーの周期的変動が発生する。すなわち、レー
ザの出力エネルギーｙ[i] に、照度ムラ除去器の回転に
依存した外乱エネルギーHowever, although the illuminance unevenness can be removed by periodically rotating the illuminance unevenness remover, the exposure energy reaching the wafer surface varies periodically depending on the rotation position of the illuminance unevenness remover. . That is, the disturbance energy depending on the rotation of the illuminance unevenness remover is added to the output energy y [i] of the laser.
【００１９】[0019]
【数３】 が付加され、被照射体に到達する露光エネルギーはｘ
[i] ＝ｙ[i] ＋ｄ[i] となる。ここで、ｆL はレーザの
発振周波数、ｆN は照度ムラ除去器の回転周波数であ
る。またαは外乱の振幅、θ0 は外乱の初期位相であ
る。(Equation 3) Is added, and the exposure energy reaching the irradiation object is x
[i] = y [i] + d [i]. Here, f L is the laser oscillation frequency, and f N is the rotation frequency of the illuminance unevenness remover. Α is the amplitude of the disturbance, and θ 0 is the initial phase of the disturbance.
【００２０】本実施例においては、照度ムラ除去器の回
転に伴うレーザ出力時の外乱エネルギーを予測し、In the present embodiment, disturbance energy at the time of laser output due to rotation of the illuminance unevenness remover is predicted,
【００２１】[0021]
【数４】 を各パルスの露光目標エネルギーとした露光量制御を行
なう。レーザ出力時の外乱エネルギーは、例えば照度ム
ラ除去器に回転位置検出器を取り付け、予め回転位置と
外乱エネルギー量の関係を測定することにより、露光時
に回転位置より求めることができる。また、回転位置検
出器を取り付けなくても、被照射体に到達する露光エネ
ルギーの周期的変化より振幅、周波数および位相等を測
定し、レーザ出力時の外乱エネルギーを予測することが
可能である。なお、レーザのばらつき等の確率的外乱は
本実施例の手段で除去することができないため後述する
別手段を用いる必要がある。(Equation 4) Is performed with the exposure target energy of each pulse. The disturbance energy at the time of laser output can be obtained from the rotation position at the time of exposure by, for example, attaching a rotation position detector to the illuminance unevenness remover and measuring the relationship between the rotation position and the amount of disturbance energy in advance. Further, even if a rotation position detector is not attached, it is possible to measure the amplitude, frequency, phase, and the like from the periodic change of the exposure energy reaching the irradiation target, and to predict the disturbance energy at the time of laser output. Note that stochastic disturbances such as laser variations cannot be eliminated by the means of the present embodiment, so that it is necessary to use another means described later.
【００２２】さらに本実施例を詳しく示す。図２に露光
アルゴリズムを示す。ステップ１１で露光目標量Ｅdose
を設定する。また、初期パルス数値ｉ＝１とする。ステ
ップ１２で、各パルス出力時の外乱エネルギーFurther, this embodiment will be described in detail. FIG. 2 shows an exposure algorithm. In step 11, the exposure target amount E dose
Set. It is also assumed that the initial pulse value i = 1. In step 12, the disturbance energy at each pulse output
【００２３】[0023]
【数５】 を予測する。外乱エネルギーの位相θ0 は、照度ムラ除
去器の回転位置を検出する回転位置検出器等により求め
ることができる。ステップ１３で、(Equation 5) Predict. The phase θ 0 of the disturbance energy can be obtained by a rotation position detector or the like that detects the rotation position of the illuminance unevenness remover. In step 13,
【００２４】[0024]
【数６】 を満足する、露光の総パルス数Ｎと平均出力エネルギー
Ｅ0 を求める。Ｅ0 は外乱エネルギーの変動幅αに関係
なく、出力可能最大エネルギー近辺のエネルギー量を選
択できる。ステップ１４でｉ−１パルス目までの露光誤
差Ｅerr ＝Ｅobj−Ｅmeasを求める（ｉ≧２）。ここ
で、Ｅmeasはｉ−１パルス目までの総実露光量、Ｅobj
はｉ−１パルス目までの総露光目標量であり、(Equation 6) Are satisfied, the total number of exposure pulses N and the average output energy E 0 are obtained. E 0 can select an energy amount near the maximum outputable energy irrespective of the fluctuation range α of the disturbance energy. In step 14, an exposure error E err = E obj -E meas up to the (i-1) th pulse is obtained (i ≧ 2). Here, E meas is the total actual exposure amount up to the (i-1) th pulse, and E obj
Is the total exposure target amount up to the i-1 th pulse,
【００２５】[0025]
【数７】 と表わすことができる。ただしｉ＝１の時はＥerr ＝０
とする。ステップ１５で、ｉパルス目のレーザ出力エネ
ルギー(Equation 7) Can be expressed as However, when i = 1, E err = 0
And In step 15, the laser output energy of the i-th pulse
【００２６】[0026]
【数８】 を求める。ここで右辺第二項はレーザの出力ばらつき等
の確率的外乱、および、ステップ１１で予測した外乱と
実際の外乱との誤差等を除去するための補正量である。
ステップ１６でエネルギーｙ[i] にてレーザ出力する。
ステップ１７でｉパルス目の露光量を計測する。また、
ｉパルス目までの実露光量の総和Ｅmeasを求める。ステ
ップ１８でパルス数ｉを１つ増やす。ステップ１４〜１
８をＮ回繰り返し露光を終了する。(Equation 8) Ask for. Here, the second term on the right side is a correction amount for removing stochastic disturbance such as laser output variation and an error between the disturbance predicted in step 11 and the actual disturbance.
In step 16, laser output is performed with energy y [i].
In step 17, the exposure amount of the i-th pulse is measured. Also,
The total E meas of the actual exposure amount up to the i-th pulse is obtained. In step 18, the number of pulses i is increased by one. Steps 14-1
8 is repeated N times to complete the exposure.
【００２７】上記の手段を用いた時の実露光シーケンス
における各パルスのレーザの出力エネルギーｙ[i] と被
照射体の露光エネルギーｘ[i] を図３に示す（ｎ＝８、
θ0＝０とする）。但し、レーザばらつき等の確率的外
乱のない理想的な状態を示す。上記の手段を用いること
により、照度ムラ除去器の回転に伴う外乱エネルギー量
に依らず、全パルスとも最大出力エネルギーで露光を行
なうことができるためスループットの向上が可能とな
る。また、レーザの出力変動幅を必要としないため、照
度ムラ除去器の回転に伴う外乱エネルギーの振幅が大き
くなっても露光量制御不能に陥らない。FIG. 3 shows the laser output energy y [i] of each pulse and the exposure energy x [i] of the irradiation target in the actual exposure sequence when the above means is used (n = 8,
θ 0 = 0). However, it shows an ideal state without stochastic disturbance such as laser variation. By using the above means, exposure can be performed with the maximum output energy for all the pulses regardless of the amount of disturbance energy due to the rotation of the illuminance unevenness remover, so that the throughput can be improved. Further, since the fluctuation width of the laser output is not required, even if the amplitude of the disturbance energy due to the rotation of the illuminance unevenness remover increases, the exposure amount cannot be controlled.
【００２８】（第２の実施例） レーザは発振開始直後に出力エネルギーが一定ではなく
不安定になるという特徴を持つ。例えば、図４に示すよ
うに、レーザは発振開始直後に出力エネルギーが定常状
態の出力エネルギーより大きくなる状態が発生する。目
標出力エネルギーをｙ[i] 、実出力エネルギーをｘ[i]
、その差分を外乱エネルギーｄ[i] とすることによ
り、図９に示すモデルに当てはめることができる。(Second Embodiment) The laser is characterized in that the output energy is not constant but becomes unstable immediately after the start of oscillation. For example, as shown in FIG. 4, a state occurs in which the output energy of the laser becomes larger than the steady state output energy immediately after the start of oscillation. The target output energy is y [i] and the actual output energy is x [i]
By using the difference as disturbance energy d [i], the difference can be applied to the model shown in FIG.
【００２９】すなわち、レーザ発振開始直後のレーザ不
安定状態に伴う外乱エネルギーｄ[i] を予測し、That is, the disturbance energy d [i] associated with the laser unstable state immediately after the start of laser oscillation is predicted,
【００３０】[0030]
【数９】 を各パルスの露光目標エネルギーとして露光量制御を行
なう手段を用いる。外乱エネルギーは例えば露光前にパ
ルス数と外乱エネルギー量の関係を実計測して用いるこ
とができる。(Equation 9) Is used as the exposure target energy of each pulse to perform exposure amount control. The disturbance energy can be used by, for example, actually measuring the relationship between the number of pulses and the amount of disturbance energy before exposure.
【００３１】本実施例における露光アルゴリズムは、図
２で示した露光アルゴリズムにおいて、ステップ１２で
各パルス出力時のレーザ不安定状態に伴う外乱エネルギ
ーｄ[i] を予測し、ステップ１３で、In the exposure algorithm of this embodiment, in the exposure algorithm shown in FIG. 2, in step 12, the disturbance energy d [i] associated with the laser instability at the time of each pulse output is predicted.
【００３２】[0032]
【数１０】 を満足する、露光の総パルス数Ｎと平均出力エネルギー
Ｅ0 を求め、ステップ１４で(Equation 10) The total number of exposure pulses N and the average output energy E 0 satisfying the following are obtained.
【００３３】[0033]
【数１１】 として露光誤差Ｅerr を求めることにより、実施例１と
同様に露光量制御を行なうことができる。[Equation 11] By calculating the exposure error E err , the exposure amount control can be performed in the same manner as in the first embodiment.
【００３４】本実施例の手段を用いた時の実露光シーケ
ンスにおける各パルスのレーザの目標出力エネルギーｙ
[i] と実出力エネルギーｘ[i] を図５に示す。本手段を
用いることにより、レーザ発振開始直後のエネルギー不
安定状態に伴う外乱エネルギー量に依らず、全パルス最
大出力エネルギーで露光を行なうことができるためスル
ープットの向上が可能となる。また、レーザの出力変動
幅を必要としないため、レーザ発振開始直後の外乱エネ
ルギーの振れ幅が大きくなっても露光量制御不能に陥ら
ない。The target output energy y of the laser of each pulse in the actual exposure sequence when the means of this embodiment is used.
FIG. 5 shows [i] and the actual output energy x [i]. By using this means, exposure can be performed with the maximum output energy of all the pulses, regardless of the amount of disturbance energy due to the energy instability immediately after the start of laser oscillation, so that the throughput can be improved. Further, since the output fluctuation width of the laser is not required, even if the fluctuation width of the disturbance energy immediately after the start of laser oscillation becomes large, the exposure amount cannot be controlled.
【００３５】[0035]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ出力時に各パルスに付加される外乱エネルギー量
を予測し、該予測外乱エネルギー量を出力エネルギーに
付加したエネルギー量を各パルスの露光目標エネルギー
量に設定し露光量制御を行なうことにより、外乱エネル
ギーの変動幅が大きくなってもスループットを悪化させ
ず、また、露光量制御不能に陥らず露光を行なうことが
可能となる。As described above, according to the present invention,
By predicting the amount of disturbance energy added to each pulse at the time of laser output, and setting the amount of energy obtained by adding the predicted amount of disturbance energy to the output energy as the exposure target energy amount of each pulse, and controlling the exposure amount, the disturbance energy is obtained. It is possible to perform exposure without deteriorating the throughput even if the fluctuation width of becomes large, and without causing the exposure amount control to become uncontrollable.
【図１】 本発明の一実施例に係る露光装置の概略構成
図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の第１の実施例に係る露光アルゴリズ
ムを表わす図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an exposure algorithm according to the first embodiment of the present invention.
【図３】 本発明の第１の実施例に係るレーザ出力エネ
ルギーおよび被照射体の露光エネルギー状態を表わす図
である。FIG. 3 is a diagram illustrating a laser output energy and an exposure energy state of an irradiation target according to the first example of the present invention.
【図４】 本発明の第２の実施例に係るレーザ発振開始
直後のエネルギー不安定状態を表わす図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an energy unstable state immediately after the start of laser oscillation according to a second example of the present invention.
【図５】 本発明の第２の実施例に係るレーザ目標出力
エネルギー状態および実出力エネルギー状態を表わす図
である。FIG. 5 is a diagram illustrating a laser target output energy state and an actual output energy state according to a second embodiment of the present invention.
【図６】 従来の露光アルゴリズムを表わす図である。FIG. 6 is a diagram showing a conventional exposure algorithm.
【図７】 従来のレーザ充電電圧の決定方法を示す図で
ある。FIG. 7 is a diagram showing a conventional method for determining a laser charging voltage.
【図８】 平行平面板を回転させ被照射体の照度ムラを
除去する手段を示す図である。FIG. 8 is a view showing a means for rotating a parallel flat plate to remove illuminance unevenness of an irradiation target.
【図９】 レーザからエネルギーを出力し被照射体を露
光する簡略化モデルである。FIG. 9 is a simplified model for outputting energy from a laser and exposing an irradiation target.
【符号の説明】 １：レーザ光源、２：レチクル、３：投影光学系、４：
ウエハ、５：ハーフミラー、６：フォトセンサ、７：セ
ンサアンプ、８：ＣＰＵ、９：光学系。[Description of Signs] 1: Laser light source, 2: Reticle, 3: Projection optical system, 4:
Wafer, 5: half mirror, 6: photo sensor, 7: sensor amplifier, 8: CPU, 9: optical system.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−69660（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−143763（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−252013（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−106721（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−40240（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−132601（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−307281（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−202437（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 505 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-69660 (JP, A) JP-A-4-143376 (JP, A) JP-A-4-252013 (JP, A) JP-A-63-63 106721 (JP, A) JP-A-5-40240 (JP, A) JP-A-6-132601 (JP, A) JP-A-7-307281 (JP, A) JP-A-61-202437 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 7/20 505
Claims (4)
ーザのパルス毎の出力エネルギーを制御する手段と、パ
ルスレーザのパルス毎の露光目標エネルギー量を設定す
る手段と、パルスレーザのパルス毎の露光量を検出する
手段と、該露光量検出手段より求めた露光量とパルス毎
の露光目標エネルギー量とをもとにパルスレーザの次パ
ルス以降の前記出力エネルギー値を演算する手段とを具
備し、パルスレーザを複数回パルス発光させることによ
り被照射体を露光する装置における露光量制御方法にお
いて、被照射体を目標エネルギー量で露光することを阻
害する予測可能な外乱エネルギーに対し該外乱エネルギ
ー量を予測し、該予測外乱エネルギー量を出力エネルギ
ーに付加したエネルギー量を各パルスの前記露光目標エ
ネルギーに設定し、前記パルスレーザの出力エネルギー
の演算および制御を行なうことを特徴とする露光量制御
方法。1. A light source using a pulse laser, means for controlling output energy for each pulse of the pulse laser, means for setting an exposure target energy amount for each pulse of the pulse laser, and exposure for each pulse of the pulse laser Means for detecting the amount, and means for calculating the output energy value after the next pulse of the pulse laser based on the exposure amount and the target energy amount for each pulse determined by the exposure amount detection means, In an exposure amount control method for an apparatus that exposes an irradiation target by emitting a pulse laser a plurality of times, the disturbance energy amount is predicted with respect to a predictable disturbance energy that hinders exposure of the irradiation target with a target energy amount. Predicting the predicted disturbance energy amount as output energy
The amount of energy added to the exposure target energy of each pulse
An exposure amount control method, wherein energy is set, and output energy of the pulse laser is calculated and controlled.
除去することを目的とした照度ムラ除去器の駆動に伴う
被照射体の露光エネルギー変動を含む請求項１記載の露
光量制御方法。2. The exposure amount control method according to claim 1, wherein the disturbance energy includes a change in exposure energy of an object to be irradiated due to driving of an illuminance unevenness remover for the purpose of removing illuminance unevenness.
開始直後の出力エネルギー不安定状態に伴う被照射体の
露光エネルギー変動を含む請求項１記載の露光量制御方
法。3. The exposure amount control method according to claim 1, wherein the disturbance energy includes a change in exposure energy of the irradiation target due to an unstable output energy immediately after the start of laser oscillation.
レーザを複数回パルス発光させることにより被照射体を
露光する装置の露光量制御装置において、パルスレーザ
のパルス毎の出力エネルギーを制御する手段と、被照射
体を目標エネルギー量で露光することを阻害する予測可
能な外乱エネルギーに対し該外乱エネルギー量を予測
し、該予測外乱エネルギー量を出力エネルギーに付加し
たエネルギー量を各パルスの前記露光目標エネルギーに
設定する手段と、パルスレーザのパルス毎の露光量を検
出する手段と、該露光量検出手段より求めた露光量とパ
ルス毎の前記露光目標エネルギー量とをもとにパルスレ
ーザの次パルス以降の出力エネルギー値を演算する手段
とを具備することを特徴とする露光量制御装置。4. An exposure amount control device for exposing an object to be irradiated by using a pulse laser as a light source and emitting the pulse laser a plurality of times, means for controlling output energy of each pulse of the pulse laser, Predicting the disturbance energy amount with respect to a predictable disturbance energy that hinders exposure of the irradiation target with the target energy amount, and adding the predicted disturbance energy amount to the output energy.
Means for setting the amount of energy applied to the exposure target energy of each pulse, means for detecting the amount of exposure for each pulse of the pulse laser, and the amount of exposure and the amount of light for each pulse determined by the amount of exposure detection means. Means for calculating an output energy value after the next pulse of the pulse laser based on the exposure target energy amount.
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