JPH0562876A - 露光装置 - Google Patents
露光装置Info
- Publication number
- JPH0562876A JPH0562876A JP3250320A JP25032091A JPH0562876A JP H0562876 A JPH0562876 A JP H0562876A JP 3250320 A JP3250320 A JP 3250320A JP 25032091 A JP25032091 A JP 25032091A JP H0562876 A JPH0562876 A JP H0562876A
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- Japan
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- pulse
- exposure
- exposure amount
- laser
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Lasers (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 パルスレーザを複数回パルス発光させること
により原板上のパターンを基板上に投影露光する露光装
置において、適正な露光量で常に安定した露光を行う。 【構成】 パルスレーザを複数回パルス発光させること
により原板Ｒ上のパターンを基板Ｗ上に投影露光する露
光装置において、設定された制御パラメータに応じた発
光強度でパルスレーザ１をパルス発光させるパルスレー
ザ出力制御手段８と、パレスレーザ１のパルス毎の露光
量を検出する露光量検出手段と、この露光量検出手段に
より検出したパルス量の露光量を積算する露光量積算手
段と、積算された露光量から残露光量とその残パルス平
均エネルギを演算する演算手段とを具備し、残露光量の
１パルス当たりの平均エネルギと前露光時の１パルス露
光量とをパルス毎に比較し、次露光時の１パルス露光量
が前記平均エネルギに一致するようにパルスエネルギ出
力制御手段により制御パラメータを変化させる。
により原板上のパターンを基板上に投影露光する露光装
置において、適正な露光量で常に安定した露光を行う。 【構成】 パルスレーザを複数回パルス発光させること
により原板Ｒ上のパターンを基板Ｗ上に投影露光する露
光装置において、設定された制御パラメータに応じた発
光強度でパルスレーザ１をパルス発光させるパルスレー
ザ出力制御手段８と、パレスレーザ１のパルス毎の露光
量を検出する露光量検出手段と、この露光量検出手段に
より検出したパルス量の露光量を積算する露光量積算手
段と、積算された露光量から残露光量とその残パルス平
均エネルギを演算する演算手段とを具備し、残露光量の
１パルス当たりの平均エネルギと前露光時の１パルス露
光量とをパルス毎に比較し、次露光時の１パルス露光量
が前記平均エネルギに一致するようにパルスエネルギ出
力制御手段により制御パラメータを変化させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はパルスレーザを用いた露
光装置に関し、特に高出力パルスレーザの露光制御の改
良に関するものである。
光装置に関し、特に高出力パルスレーザの露光制御の改
良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体技術は高集積化、微細化の一途を
たどり、近年エキシマレーザのようなパルスレーザが遠
紫外領域の光源として露光装置に使用されている。しか
しながら、エキシマレーザのパルスエネルギは設定エネ
ルギに対してショツト毎に大きさが５％前後変動する。
このため、各チップへの露光エネルギもこの変動の影響
を受ける。したがって、解像力や線幅の再現性を得るた
め、数百パルス以上のパルス光を用いて露光し相対的な
バラツキ量を減少させ、露光エネルギのバラツキを抑え
ていた。
たどり、近年エキシマレーザのようなパルスレーザが遠
紫外領域の光源として露光装置に使用されている。しか
しながら、エキシマレーザのパルスエネルギは設定エネ
ルギに対してショツト毎に大きさが５％前後変動する。
このため、各チップへの露光エネルギもこの変動の影響
を受ける。したがって、解像力や線幅の再現性を得るた
め、数百パルス以上のパルス光を用いて露光し相対的な
バラツキ量を減少させ、露光エネルギのバラツキを抑え
ていた。
【０００３】一方近年ウエハに塗布するレジストの感度
が向上し、１チップに対して露光に要するパルス数は数
十から数百パルスで十分となってきている。しかし、こ
のような１チップ当たりのパルス数が減少した場合、レ
ーザのパルス毎にウエハに照射するエネルギをコントロ
ールしないと、１チップに対する露光量が所定の許容範
囲に入らないという問題が起こってくる。パルス毎にパ
ルスエネルギをコントロールする方法としては、レーザ
の出力エネルギをコントロールしたり、干渉フィルタや
減光フィルタを用いるなどさまざまな方法が提案されて
いる。
が向上し、１チップに対して露光に要するパルス数は数
十から数百パルスで十分となってきている。しかし、こ
のような１チップ当たりのパルス数が減少した場合、レ
ーザのパルス毎にウエハに照射するエネルギをコントロ
ールしないと、１チップに対する露光量が所定の許容範
囲に入らないという問題が起こってくる。パルス毎にパ
ルスエネルギをコントロールする方法としては、レーザ
の出力エネルギをコントロールしたり、干渉フィルタや
減光フィルタを用いるなどさまざまな方法が提案されて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】パルス毎にパルスエネ
ルギをコントロールする方法には、さまざまな方法があ
るが、装置の構成上、レーザ装置のパルスエネルギをパ
ルス毎にコントロールする方法が一番簡便でかつ応答性
が優れている。
ルギをコントロールする方法には、さまざまな方法があ
るが、装置の構成上、レーザ装置のパルスエネルギをパ
ルス毎にコントロールする方法が一番簡便でかつ応答性
が優れている。
【０００５】しかしながら、現状のレーザ装置は設定し
た出力がどのような条件においても設定通りに出力させ
るとはいえない。例えばエキシマレーザのようなガスレ
ーザの場合には使用するレーザガスの経時的な劣化や、
レーザに使用される光学部品の劣化あるいは汚れなどに
より、同じ設定パラメータでもレーザの状態により出力
エネルギが変化する。このため、露光量を制御するため
に設定パラメータを変化させてパルスエネルギをパルス
毎にコントロールしても、必ずしも設定エネルギになら
ない。従って、所定の露光量を得るために単純な設定パ
ラメータの変更を行うだけでは露光量を正確にコントロ
ールすることが困難である。また露光最後の数パルスに
おいて設定パルスエネルギを変化させて前露光量をコン
トロールする方法も提案されているが、エキシマレーザ
の設定電圧のように必ずしも０から１００％の範囲で設
定できないものは、特殊なコントロールが必要となり必
ずしも十分な方法ではなかった。
た出力がどのような条件においても設定通りに出力させ
るとはいえない。例えばエキシマレーザのようなガスレ
ーザの場合には使用するレーザガスの経時的な劣化や、
レーザに使用される光学部品の劣化あるいは汚れなどに
より、同じ設定パラメータでもレーザの状態により出力
エネルギが変化する。このため、露光量を制御するため
に設定パラメータを変化させてパルスエネルギをパルス
毎にコントロールしても、必ずしも設定エネルギになら
ない。従って、所定の露光量を得るために単純な設定パ
ラメータの変更を行うだけでは露光量を正確にコントロ
ールすることが困難である。また露光最後の数パルスに
おいて設定パルスエネルギを変化させて前露光量をコン
トロールする方法も提案されているが、エキシマレーザ
の設定電圧のように必ずしも０から１００％の範囲で設
定できないものは、特殊なコントロールが必要となり必
ずしも十分な方法ではなかった。
【０００６】また、次のパルスの露光量を決定する方法
として前の数から数十パルスのエネルギの平均値をもと
め、その値からエネルギを決定する方法もある。しか
し、レーザ装置の特性として、初期の数十から百パルス
はエネルギが幾分大きめとなるため、総露光パルス数が
数十から数百パルスの場合この方法では必ずしも満足な
精度は得られない。すなわち、初期の数十パルスから求
めた平均パルスエネルギで残りの露光を行なうと目標露
光量よりも実際の露光量のほうが多くなることが多い。
として前の数から数十パルスのエネルギの平均値をもと
め、その値からエネルギを決定する方法もある。しか
し、レーザ装置の特性として、初期の数十から百パルス
はエネルギが幾分大きめとなるため、総露光パルス数が
数十から数百パルスの場合この方法では必ずしも満足な
精度は得られない。すなわち、初期の数十パルスから求
めた平均パルスエネルギで残りの露光を行なうと目標露
光量よりも実際の露光量のほうが多くなることが多い。
【０００７】本発明は上述の従来例における問題点に鑑
み、パルスレーザを複数回パルス発光させることにより
原板上のパターンを基板上に投影露光する露光装置にお
いて、適正な露光量で常に安定した露光を行うことがで
きる露光装置の提供を目的とする。
み、パルスレーザを複数回パルス発光させることにより
原板上のパターンを基板上に投影露光する露光装置にお
いて、適正な露光量で常に安定した露光を行うことがで
きる露光装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するため、本発明においては、露光中にパルス毎に残
露光平均エネルギを演算し、次に露光するパルスエネル
ギをこの平均エネルギに一致させることにより、高精度
な露光量制御を行う。
成するため、本発明においては、露光中にパルス毎に残
露光平均エネルギを演算し、次に露光するパルスエネル
ギをこの平均エネルギに一致させることにより、高精度
な露光量制御を行う。
【０００９】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例について
説明する。
説明する。
【００１０】図１は本発明の一実施例に係わる縮小投影
型の露光装置であるステッパの概略構成を示す。同図に
おいてレーザ光源（パルスレーザ）１は例えばＫｒＦが
封入されたレーザ光を発光する光源である。この光源
は、２４８ｎｍの遠紫外領域の波長の光を発光する。照
明光学系２はビーム整形光学系、オプティカルインテグ
レータ、コリメータおよびミラー（いずれも図示してい
ない）で構成される。これらの部材は、遠紫外領域の光
を効率的に透過あるいは反射する材料で形成されてい
る。ビーム整形光学系はビームを所望の形状に整形する
ためのものであり、オプティカルインテグレータは光束
の配向特性を均一にするためのものである。照明光学系
２の光路に沿って集積回路パターンが形成されたレチク
ルＲ（またはマスク）が配置され、更に投影光学系３お
よびウエハＷが配置されている。
型の露光装置であるステッパの概略構成を示す。同図に
おいてレーザ光源（パルスレーザ）１は例えばＫｒＦが
封入されたレーザ光を発光する光源である。この光源
は、２４８ｎｍの遠紫外領域の波長の光を発光する。照
明光学系２はビーム整形光学系、オプティカルインテグ
レータ、コリメータおよびミラー（いずれも図示してい
ない）で構成される。これらの部材は、遠紫外領域の光
を効率的に透過あるいは反射する材料で形成されてい
る。ビーム整形光学系はビームを所望の形状に整形する
ためのものであり、オプティカルインテグレータは光束
の配向特性を均一にするためのものである。照明光学系
２の光路に沿って集積回路パターンが形成されたレチク
ルＲ（またはマスク）が配置され、更に投影光学系３お
よびウエハＷが配置されている。
【００１１】照明光学系２からの光路上には、ミラー４
が配置され、ミラー４より反射される光路には紫外光用
のフォトセンサ５が配置されている。このフォトセンサ
５の出力は積分回路６を経て１パルス当たりの露光量に
変換され、積算露光量を演算するコントローラ７に入力
される。レーザ出力制御部８はコントローラ７の演算結
果に基づいてエキシマレーザ光源１を駆動する。これに
よりパルス毎に必要に応じて制御された出力光により、
レチクルＲのパターンがウエハＷに露光される。
が配置され、ミラー４より反射される光路には紫外光用
のフォトセンサ５が配置されている。このフォトセンサ
５の出力は積分回路６を経て１パルス当たりの露光量に
変換され、積算露光量を演算するコントローラ７に入力
される。レーザ出力制御部８はコントローラ７の演算結
果に基づいてエキシマレーザ光源１を駆動する。これに
よりパルス毎に必要に応じて制御された出力光により、
レチクルＲのパターンがウエハＷに露光される。
【００１２】ここで、エキシマレーザは出力が大きいた
め、レジスト感度によっては数パルスの露光で十分な場
合もある。ところが、エキシマレーザの各パルス毎の出
力のバラツキは通常±５％あるいはそれ以上に達する。
そのため、ステッパ等で最も微細な加工を行う工程にお
いては、１ショット当たり数パルスだけの露光では、こ
のバラツキ量も問題となってくる。そこで、バラツキの
影響が無視できる程度の数十パルスまで増やして露光を
行う。このとき、本実施例の露光装置ではパルス毎に露
光量を測定しその積算露光量を演算する。そして露光す
べき全露光量からその積算露光量を減じた残露光量の平
均値を算出する。そして，その時の１パルスエネルギの
値がその平均値に近づくように設定電圧を変化させる。
め、レジスト感度によっては数パルスの露光で十分な場
合もある。ところが、エキシマレーザの各パルス毎の出
力のバラツキは通常±５％あるいはそれ以上に達する。
そのため、ステッパ等で最も微細な加工を行う工程にお
いては、１ショット当たり数パルスだけの露光では、こ
のバラツキ量も問題となってくる。そこで、バラツキの
影響が無視できる程度の数十パルスまで増やして露光を
行う。このとき、本実施例の露光装置ではパルス毎に露
光量を測定しその積算露光量を演算する。そして露光す
べき全露光量からその積算露光量を減じた残露光量の平
均値を算出する。そして，その時の１パルスエネルギの
値がその平均値に近づくように設定電圧を変化させる。
【００１３】図２に上記実施例の露光装置の露光シーケ
ンスを詳細に示す。
ンスを詳細に示す。
【００１４】まず、ステップＳ１で最初に露光したい総
露光量Etotalを設定する。またステップＳ２で総露光量
Etotalと標準パルスエネルギEstdから総露光回数Ntotal
を設定し、ステップＳ３で積算露光量SUM 、残露光回数
（パルス発光の回数）N および平均パルスエネルギEave
を設定する。積算露光量SUM は“０" とし、回数はNtot
al、平均パルスエネルギは“Etotal／Ntotalの値”とす
る。ステップＳ４で、最初に露光するための設定電圧を
電圧とエネルギの関係式Ｖ＝ｆ（Ｅ）で設定する。ステ
ップＳ５で、設定された電圧Vaveで露光を行い、実際の
露光量ENを測定する（ステップＳ６）。ステップＳ７で
測定された露光ENをそれまでの積算露光量SUM に加算し
て新たな積算露光量SUM とし、残回数N をデクリメント
する。ステップＳ８で総露光量Etotalから積算露光量SU
M を引いた値すなわち、残露光量の総和を求め残回数N
で割った値Eaveを求める。ここで求めたEaveは残り露光
の１パルスあたりの平均露光エネルギとなる。
露光量Etotalを設定する。またステップＳ２で総露光量
Etotalと標準パルスエネルギEstdから総露光回数Ntotal
を設定し、ステップＳ３で積算露光量SUM 、残露光回数
（パルス発光の回数）N および平均パルスエネルギEave
を設定する。積算露光量SUM は“０" とし、回数はNtot
al、平均パルスエネルギは“Etotal／Ntotalの値”とす
る。ステップＳ４で、最初に露光するための設定電圧を
電圧とエネルギの関係式Ｖ＝ｆ（Ｅ）で設定する。ステ
ップＳ５で、設定された電圧Vaveで露光を行い、実際の
露光量ENを測定する（ステップＳ６）。ステップＳ７で
測定された露光ENをそれまでの積算露光量SUM に加算し
て新たな積算露光量SUM とし、残回数N をデクリメント
する。ステップＳ８で総露光量Etotalから積算露光量SU
M を引いた値すなわち、残露光量の総和を求め残回数N
で割った値Eaveを求める。ここで求めたEaveは残り露光
の１パルスあたりの平均露光エネルギとなる。
【００１５】ステップＳ９で上記平均露光エネルギと露
光した１パルス露光エネルギENの比較を行い、その差が
判定条件 Eεより小さければステップＳ１２へ進。もし
その差が判定条件 Eεより大きいときステップＳ１０に
おいて、その値Eave−ENが０より大きいか小さいかを判
定する。Eave−EN＞０のときステップＳ１１において設
定電圧Vaveに予め設定された変化量ΔＶだけ加算し新た
なVaveとする。
光した１パルス露光エネルギENの比較を行い、その差が
判定条件 Eεより小さければステップＳ１２へ進。もし
その差が判定条件 Eεより大きいときステップＳ１０に
おいて、その値Eave−ENが０より大きいか小さいかを判
定する。Eave−EN＞０のときステップＳ１１において設
定電圧Vaveに予め設定された変化量ΔＶだけ加算し新た
なVaveとする。
【００１６】Eave −EN＜０のときステップＳ１２にお
いて設定電圧Vaveから上記変化量ΔＶだけ減算し、新し
いVaveとする。ステップＳ１２とおいて残露光回数Ｎが
０であるかどうか判定し、０でなければステップＳ５に
戻り、０なら終了する。
いて設定電圧Vaveから上記変化量ΔＶだけ減算し、新し
いVaveとする。ステップＳ１２とおいて残露光回数Ｎが
０であるかどうか判定し、０でなければステップＳ５に
戻り、０なら終了する。
【００１７】図３はその積算露光の変化を図示したもの
で、露光回数が増えると実際の露光が目標の露光に近づ
いていく。以上説明したように、図２に示すシーケンス
を用いれば、レーザのパルス間のバラツキによる変動を
極力除去することができかつ、パルス毎に目標設定値を
変更するためレーザ固有のレーザガスや光学部品の劣化
のみならず、ステッパ内部の光伝送光学系による時間的
変動も除去して安定した露光量制御ができる。
で、露光回数が増えると実際の露光が目標の露光に近づ
いていく。以上説明したように、図２に示すシーケンス
を用いれば、レーザのパルス間のバラツキによる変動を
極力除去することができかつ、パルス毎に目標設定値を
変更するためレーザ固有のレーザガスや光学部品の劣化
のみならず、ステッパ内部の光伝送光学系による時間的
変動も除去して安定した露光量制御ができる。
【００１８】上記実施例では残露光平均エネルギEaveと
実際の露光量ENの差を判定条件にしていたが、比較する
実際の露光量ENを複数回前までの露光量 EN+1、 EN+2な
どの平均値あるいは重みをつけた平均値（３EN＋２ EN+
1 ＋E N+2)／６などを用いて急激な条件の変更を防止
し、安定させて目標の露光量に収束させることも有効な
手法である。
実際の露光量ENの差を判定条件にしていたが、比較する
実際の露光量ENを複数回前までの露光量 EN+1、 EN+2な
どの平均値あるいは重みをつけた平均値（３EN＋２ EN+
1 ＋E N+2)／６などを用いて急激な条件の変更を防止
し、安定させて目標の露光量に収束させることも有効な
手法である。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればエ
キシマレーザなどのパルスレーザ間のバラツキ、レーザ
ガスの劣化、光学部品の劣化に対しても安定して適正な
露光量を得ることができる。
キシマレーザなどのパルスレーザ間のバラツキ、レーザ
ガスの劣化、光学部品の劣化に対しても安定して適正な
露光量を得ることができる。
【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。
図である。
【図２】 図１の露光装置における露光シーケンスを示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図３】 図１の実施例における積算露光量の変化を示
す説明図である。
す説明図である。
１；エキシマレーザ、２；照明光学系、３；縮小光学
系、４；ミラー、５；フォトセンサ、６；積分回路、
７；コントローラ、８；レーザ出力制御部、Ｒ；レチク
ル、Ｗ；ウエハ。
系、４；ミラー、５；フォトセンサ、６；積分回路、
７；コントローラ、８；レーザ出力制御部、Ｒ；レチク
ル、Ｗ；ウエハ。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/00 Ａ 8934−4Ｍ 7352−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 21/30 ３１１ Ｓ
Claims (2)
- 【請求項１】 パルスレーザを複数回パルス発光させる
ことにより原板上のパターンを基板上に投影露光する露
光装置において、設定された制御パラメータに応じた発
光強度でパルスレーザをパルス発光させるパルスレーザ
出力制御手段と、パルスレーザのパルス毎の露光量を検
出する露光量検出手段と、この露光量検出手段により検
出したパルス量の露光量を積算する露光量積算手段と、
積算された露光量から残露光量とその残パルス平均エネ
ルギを演算する演算手段とを具備し、残露光量の１パル
ス当たりの平均エネルギと前露光時の１パルス露光量と
をパルス毎に比較し、次露光時の１パルス露光量が前記
平均エネルギに一致するようにパルスエネルギ出力制御
手段により制御パラメータを変化させることを特徴とす
る露光装置。 - 【請求項２】 残露光量の１パルス当たりの平均エネル
ギと複数回前までの平均１パルス露光量とをパルス毎に
比較し、次露光量が前記残露光量の１パルス当たりの平
均エネルギに一致するように制御パラメータを変化させ
ることを特徴とする請求項１の露光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3250320A JP2902172B2 (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 露光装置 |
| US07/771,221 US5250797A (en) | 1990-10-05 | 1991-10-04 | Exposure method and apparatus for controlling light pulse emission using determined exposure quantities and control parameters |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3250320A JP2902172B2 (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0562876A true JPH0562876A (ja) | 1993-03-12 |
| JP2902172B2 JP2902172B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=17206156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3250320A Expired - Lifetime JP2902172B2 (ja) | 1990-10-05 | 1991-09-04 | 露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2902172B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08124820A (ja) * | 1994-10-19 | 1996-05-17 | Nec Corp | 露光量制御方法および装置 |
| JPH0969492A (ja) * | 1995-08-31 | 1997-03-11 | Canon Inc | 照明方法及び露光方法及びそれを用いた露光装置 |
| US5757838A (en) * | 1995-06-05 | 1998-05-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Output control method for excimer laser |
| US5892573A (en) * | 1995-09-29 | 1999-04-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure apparatus and method with multiple light receiving means |
| US5898477A (en) * | 1996-01-17 | 1999-04-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure apparatus and method of manufacturing a device using the same |
| US5949468A (en) * | 1995-07-17 | 1999-09-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Light quantity measuring system and exposure apparatus using the same |
| US6204911B1 (en) | 1995-08-30 | 2001-03-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure apparatus and device manufacturing method |
| KR100311431B1 (ko) * | 1993-06-10 | 2001-10-18 | 시마무라 테루오 | 주사형 노광장치, 주사노광방법 및 소자제조방법 |
| US7212276B2 (en) | 2004-01-28 | 2007-05-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure apparatus |
| JP2007180452A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザの駆動制御装置及び駆動制御方法 |
| US7929611B2 (en) | 2005-03-25 | 2011-04-19 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Frame rate converting apparatus, pan/tilt determining apparatus, and video apparatus |
| KR101369132B1 (ko) * | 2005-11-10 | 2014-03-04 | 칼 짜이스 에스엠테 게엠베하 | 마이크로구조화된 구성요소들을 제조하기 위한 마이크로리소그래픽 투사 조명 시스템, 및 방법 |
| JP2017215486A (ja) * | 2016-06-01 | 2017-12-07 | キヤノン株式会社 | 露光装置及び物品の製造方法 |
-
1991
- 1991-09-04 JP JP3250320A patent/JP2902172B2/ja not_active Expired - Lifetime
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