JPH04143763A - 光量制御装置および露光装置 - Google Patents

光量制御装置および露光装置

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JPH04143763A
JPH04143763A JP2266685A JP26668590A JPH04143763A JP H04143763 A JPH04143763 A JP H04143763A JP 2266685 A JP2266685 A JP 2266685A JP 26668590 A JP26668590 A JP 26668590A JP H04143763 A JPH04143763 A JP H04143763A
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pulses
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

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、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光の露光制御の改良に関するもので
ある。
[従来技術] 半導体技術は高集積化、微細化の一途をたどリ、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はじめている。
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ット毎にその大きさが5%前後変
動する。そのために、各チップへの露光エネルギもその
変動の影響を受けることになる。したがって、解像力や
線幅の再現性を得るために、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縮少させ、露光エ
ネルギのバラツキを抑えていた。
一方、近年ウェハに塗付するレジストの感度が向上し、
1チツ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チツ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ェハに照射するエネルギ
をコントロールしないと、1チツ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たりなどさまざまな方法
が提案されている。
[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と考えられる。
しかし、現状のレーザ装置は技術的に発展途上にあるも
のが多く、設定した出力がどのような条件においても設
定通りに出力されるとは言えないのが現状である。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
てい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されるエネル
ギが変化する。
第4図はパルスレーザ装置に設定した制御パラメータと
レーザ出力(発光強度)との関係を示すグラフである。
同図に示すように、制御パラメータとレーザ出力との関
係は図中の矢印41.42のように経時的に変化する。
そのため、露光量を制御するため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
らず、所定の露光量を得るため単純な設定パラメータの
変更を行な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。
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なうことがで診るよ
うにすることを目的とする。
[i1!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、本発明は、露光中にレーザエネルギ
を制御する制御パラメータを変化させ、露光量即ち実際
のレーザエネルギの変化量を検出し、制御パラメータと
レーザエネルギとの関係を常にモニタリングすることと
している。
これにより、高精度なパルス毎の露光量制御を行うこと
ができる。
[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
第1図は本発明の一実施例に係る縮小投影型の露光装置
であるステッパの概略構成図を示す。
同図において、レーザ光源(パルスレーザ)1は例えば
krFが封入されたエネルギレーザで、パルス化された
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−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
ウェハWが配置されている。
照明光学系の光路にはミラー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
へて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に人力される。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を駆動し、パルス毎に必要に応じて制御され
た出力の光により、レチクルRのパターンがウェハWに
露光される。
さて、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考えられる
。しかし、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
シヨツ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、第3図に示すよう
に、露光初期の数パルスから10パルス程度の間に制御
パラメータ例えばレーザの放電電圧を変化させるように
している。そして、その制御パラメータと実際のレーザ
出力(露光量)との関係を示すテーブルを作成する。
第1表は、このような制御パラメータである電圧とレー
ザ出力の関係を示す。
第1表 このテーブルに基づいて、電圧とレーザ出力の関係式を
導出する。設定した電圧間の値は例えば直線補間するこ
とにより求めればよい。そして、露光最後の1パルスあ
るいは数パルスの電圧の設定値を新しい電圧とレーザ出
力の関係式から決定し、露光を行うものである(第2図
)。
第3図に、上3己実施例の露光装置の露光シーケンスを
詳細に示す。
まず、ステップS1で最初に露光したい総露光量Yto
t、Iを設定する。また、ステップS2で積算露光量S
UM、回数(パルス発光の回数)Nおよび電圧設定値X
Nの初期値を設定する。積算露光量SUMと回数Nは“
0”とし、電圧設定値xNは電圧設定値の最大値XMA
Xとする。
ステップS3で回数Nをインクリメントし、ステップS
4で電圧設定値XNを制御パラメータとして露光を行な
う。さらに、ステップS5で電圧設定値XNの値を変化
量Aだけ減少させ、積算露光量S U Mに電圧設定値
XNで行なった露光において実際に検出されたレーザエ
ネルギYNを加える。次に、ステップS6でレーザエネ
ルギの最小値Y MINと検出したレーザエネルギYN
に所定のオフセット値Bを加えた値Y、+Bとを比較す
る。値YN十Bのほうが大きい場合は再びステップS3
に戻って次の電圧設定値XSにて露光およびレーザエネ
ルギYNの検出を繰り返す。ステップS6で値YN+B
のほうが大きくない場合は、ステップS7に進む。
以上のステップ83〜S6の処理は、電圧設定値の範囲
内で段階的に最大設定値X MAXから順番に設定値を
下げていき、それぞれの設定値XHに対応したパルスエ
ネルギYNを露光中に検出し、第1表のような電圧設定
値XNとパルスエネルギYNの測定データテーブルを作
成する処理である。
次に、ステップS7でパルスエネルギと電圧との関係式
X=f (Y)を決定する。なお、測定点以外の範囲は
直線補間する。この関係式が決定された段階で、以後の
露光電圧は測定した設定範囲において測定されたパルス
エネルギYNの平均値YAv、となるように、設定値を
平均エネルギを出す電圧設定値X AVEとし露光を続
行する。
具体的には、ステップS8で平均エネルギY AVEを
算出し、ステップS9で平均エネルギを出す電圧設定値
XAVE = f (YAvt )を設定する。そして
、ステップSIOで回数Nをインクリメントし、ステッ
プSllで電圧設定値X AVEにて露光を行ない、ス
テップS12で積算露光量SUMに電圧設定値XNで行
なった露光において実際に検出されたレーザエネルギY
Nを加える。
ステップ13で、積算露光量StJMとバラツキの最大
値を加味した露光エネルギYAv、*Cの和が総露光量
Ytotmlを越えるか否かを判別する。
越えない場合は再びステップS10に戻り、電圧設定値
X AVEでの露光を繰り返す。越える場合は次のパル
スが最終パルスであるからステップS14へと進む。
ステップS14で、総露光量Ytotalから積算露光
量SUMを引いた残置光量YRを計算する。
そして、ステップS15で最終パルスを露光するため残
置光量YRの得られる設定電圧XRを関係式Y=f (
X)より求める。そして、ステップS16で設定電圧X
Rにて露光を1回行い露光を終了する。
以上の第3図に示すようなシーケンスを用いれば、レー
ザのパルス間バラツキによる変動も極力除外できる。ま
た、露光ごとに制御パラメータとレーザ出力の関係を較
正するため、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
変動も除外して安定した露光量を制御できる。
なお、設定値とパルスエネルギとの関係を求める方法は
さまざまな方法を用いることができる。
通常のエネルギレーザの設定できる電圧範囲においては
、はぼリニアな関係がある。そこで、上記の実施例では
最小値2乗法を用いて関係式fを決定し、露光量制御精
度1%以内という良好な結果を得た。
[他の実施例] 上記実施例においては、ウェハの1露光(1シヨツト)
ごとに毎回出力−電圧テーブルを作成して露光条件を較
正する例を示したが、レーザおよびその他の光学系の安
定度に応じて2回以上に1回すなわち1ウエハごとに1
回あるいは一定時間ごとに1回関係式を較正して露光す
るようにしてもよい。
[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等
のパルスレーザを用いた露光装置において、レーザのパ
ルス間のバラツキ、レーザガスの劣化、光学部品の劣化
および変動に対しても安定して適正な露光量を得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例に係る露光装置の概略構成
図、 第2図は、この実施例の露光装置における各パルスの露
光量の変化を示すグラフ、 第3図は、この実施例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、 第4図は、制御パラメータとレーザ出力の関係を説明す
る図である。 :エキシマレーザ、 照明光学系、 :縮小光学系、 ・\ツー :フオトセンサ5、 :積分回路、 :コントローラ、 :レーザ出力制御部、 ニレチクル、 :ウエハW0

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)パルスレーザー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
    であって、 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毎の露光量を
    積算する露光量積算手段と、 前記パルスレーザ出力制御手段により制御パラメータを
    順次変化させて複数回のパルス発光を行ない、各パルス
    毎の露光量を前記露光量検出手段により検出し、制御パ
    ラメータの設定値と露光量との関係を導き出す導出手段
    と、 この制御パラメータの設定値と露光量との関係に応じて
    、以降のパルス光の発光条件を決定する決定手段と を具備することを特徴とする露光装置。
  2. (2)前記決定手段は、露光量が所定露光量となるよう
    に、前記導出手段により導き出した関係に基いて最終の
    パルス発光あるいは最終の数回のパルス発光における制
    御パラメータを決定する請求項1に記載の露光装置。
  3. (3)前記導出手段は、制御パラメータを順次変化させ
    て複数回のパルス発光を行なった際の各パルス毎のパル
    スエネルギの変化量に基いて制御パラメータとパルスエ
    ネルギとの関係を直線補間する請求項1または2に記載
    の露光装置。
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JP2015090872A (ja) * 2013-11-05 2015-05-11 キヤノン株式会社 露光装置、露光方法、およびデバイスの製造方法

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