JPH09148216A - 露光量制御方法 - Google Patents
露光量制御方法Info
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- JPH09148216A JPH09148216A JP7299478A JP29947895A JPH09148216A JP H09148216 A JPH09148216 A JP H09148216A JP 7299478 A JP7299478 A JP 7299478A JP 29947895 A JP29947895 A JP 29947895A JP H09148216 A JPH09148216 A JP H09148216A
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
- G03F7/70558—Dose control, i.e. achievement of a desired dose
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- G—PHYSICS
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70066—Size and form of the illuminated area in the mask plane, e.g. reticle masking blades or blinds
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
- G03F7/70716—Stages
- G03F7/70725—Stages control
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 露光光源からの照明光の照度をオープンルー
プ制御で複数段階で切り換えることにより、１枚の被露
光基板上の複数のショット領域に対して積算露光量を種
々に変えて露光を行う場合に、各ショット領域への露光
量をそれぞれ正確に制御する。 【解決手段】 エキシマレーザ光源１からのパルス照明
光をエネルギー粗調器３、及びエネルギー微調器４で減
光してレチクル１１を照明し、レチクル１１及びウエハ
１４を投影光学系１３に対して走査することにより、ウ
エハ１４上の各ショット領域にレチクル１１のパターン
を逐次転写する。エネルギー粗調器３の減光率をオープ
ンループ制御で切り換えた際には、照度むらセンサ２１
によって像面の照度を計測し、この計測結果に基づいて
像面上の照度を調整する。
プ制御で複数段階で切り換えることにより、１枚の被露
光基板上の複数のショット領域に対して積算露光量を種
々に変えて露光を行う場合に、各ショット領域への露光
量をそれぞれ正確に制御する。 【解決手段】 エキシマレーザ光源１からのパルス照明
光をエネルギー粗調器３、及びエネルギー微調器４で減
光してレチクル１１を照明し、レチクル１１及びウエハ
１４を投影光学系１３に対して走査することにより、ウ
エハ１４上の各ショット領域にレチクル１１のパターン
を逐次転写する。エネルギー粗調器３の減光率をオープ
ンループ制御で切り換えた際には、照度むらセンサ２１
によって像面の照度を計測し、この計測結果に基づいて
像面上の照度を調整する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）又は薄膜磁気
ヘッド等を製造するためのリソグラフィ工程中で使用さ
れる露光装置で、感光性の基板に対する露光量を制御す
るための露光量制御方法に関し、一括露光型の露光装置
にも適用できるが、特にマスク上のパターンの一部を感
光性の基板上に投射した状態でそのマスク及び基板を投
影光学系に対して同期して走査することにより、そのマ
スクのパターンを逐次その基板上の各ショット領域に転
写露光する、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査
露光型の投影露光装置で露光量制御を行う場合に使用し
て好適なものである。
子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）又は薄膜磁気
ヘッド等を製造するためのリソグラフィ工程中で使用さ
れる露光装置で、感光性の基板に対する露光量を制御す
るための露光量制御方法に関し、一括露光型の露光装置
にも適用できるが、特にマスク上のパターンの一部を感
光性の基板上に投射した状態でそのマスク及び基板を投
影光学系に対して同期して走査することにより、そのマ
スクのパターンを逐次その基板上の各ショット領域に転
写露光する、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査
露光型の投影露光装置で露光量制御を行う場合に使用し
て好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より半導体素子等を製造する際に、
マスクとしてのレチクルのパターンを投影光学系を介し
てフォトレジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレ
ート等）上の各ショット領域に転写露光する投影露光装
置が使用されている。斯かる投影露光装置における１つ
の基本的な機能として、ウエハの各ショット領域内の各
点に対する積算露光量（積算露光エネルギー）を適正範
囲内に維持するための露光量制御機能がある。
マスクとしてのレチクルのパターンを投影光学系を介し
てフォトレジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレ
ート等）上の各ショット領域に転写露光する投影露光装
置が使用されている。斯かる投影露光装置における１つ
の基本的な機能として、ウエハの各ショット領域内の各
点に対する積算露光量（積算露光エネルギー）を適正範
囲内に維持するための露光量制御機能がある。
【０００３】従来のステッパーのような一括露光型の投
影露光装置での露光量制御としては、露光光源として超
高圧水銀ランプのような連続光源、又はエキシマレーザ
光源のようなパルスレーザ光源の何れを使用する場合で
も、基本的にはカットオフ制御が行われていた。このカ
ットオフ制御では、感光材料が塗布されたウエハへの露
光光の照射中にその露光光の一部を分岐して光電検出器
よりなるインテグレータセンサに導き、このインテグレ
ータセンサを介して間接的にウエハ上での露光量を検出
し、この検出結果の積算値が当該感光材料で必要とされ
る積算露光量（以下、「設定露光量」と呼ぶ）に対応す
る所定のレベル（クリティカルレベル）を超えるまで発
光を続ける（連続光の場合にはクリティカルレベルを超
えたらシャッタを閉め始める）というような制御が行わ
れる。
影露光装置での露光量制御としては、露光光源として超
高圧水銀ランプのような連続光源、又はエキシマレーザ
光源のようなパルスレーザ光源の何れを使用する場合で
も、基本的にはカットオフ制御が行われていた。このカ
ットオフ制御では、感光材料が塗布されたウエハへの露
光光の照射中にその露光光の一部を分岐して光電検出器
よりなるインテグレータセンサに導き、このインテグレ
ータセンサを介して間接的にウエハ上での露光量を検出
し、この検出結果の積算値が当該感光材料で必要とされ
る積算露光量（以下、「設定露光量」と呼ぶ）に対応す
る所定のレベル（クリティカルレベル）を超えるまで発
光を続ける（連続光の場合にはクリティカルレベルを超
えたらシャッタを閉め始める）というような制御が行わ
れる。
【０００４】また、露光光源としてパルスレーザ光源を
用いる場合においては、パルスレーザ光毎にエネルギー
のばらつきを有するため、或る一定数（以下、「最小露
光パルス数」と呼ぶ）以上の複数のパルスレーザ光で露
光することにより、所望の露光量制御精度再現性を得て
いる。この場合、例えば高感度レジストを露光する際に
は、設定露光量が小さいため、パルスレーザ光源からの
レーザ光をそのまま使用したのでは、最小露光パルス数
以上での露光ができなくなる。そこで、このように設定
露光量が小さいときには、パルスレーザ光源自体の出力
を下げるか、又は光路に設置されたエネルギー変調器等
の減光手段によりパルスレーザ光を減光することによ
り、最小露光パルス数以上のパルス数で露光できるよう
にしていた。
用いる場合においては、パルスレーザ光毎にエネルギー
のばらつきを有するため、或る一定数（以下、「最小露
光パルス数」と呼ぶ）以上の複数のパルスレーザ光で露
光することにより、所望の露光量制御精度再現性を得て
いる。この場合、例えば高感度レジストを露光する際に
は、設定露光量が小さいため、パルスレーザ光源からの
レーザ光をそのまま使用したのでは、最小露光パルス数
以上での露光ができなくなる。そこで、このように設定
露光量が小さいときには、パルスレーザ光源自体の出力
を下げるか、又は光路に設置されたエネルギー変調器等
の減光手段によりパルスレーザ光を減光することによ
り、最小露光パルス数以上のパルス数で露光できるよう
にしていた。
【０００５】更に近年では、投影光学系に対する負担を
あまり重くすることなく、より大面積のパターンを高精
度にウエハ上に転写できるようにするために、レチクル
のパターンの一部を投影光学系を介してウエハ上に投影
した状態で、レチクル及びウエハを投影光学系に対して
同期して走査することによりレチクルのパターンをウエ
ハ上の各ショット領域に逐次転写露光する、ステップ・
アンド・スキャン方式等の走査露光型の露光装置（走査
型露光装置）も開発されている。このような走査露光型
では、ウエハ上の１点だけに着目した露光量制御が適用
できないために、上述のカットオフ制御が適用できな
い。そこで、従来は第１の制御方式として、単純に各パ
ルス照明光の光量を積算して露光量制御を行う方式（オ
ープン露光量制御方式）が使用されていた。また、第２
の制御方式として、ウエハ上で走査方向に対してスリッ
ト状の照野フィールド（露光領域）に含まれる領域に対
する積算露光量をパルス照明光毎にリアルタイムで計測
し、その積算露光量に基づいて次のパルス照明光の目標
エネルギーを個別に算出して、各パルス照明光のエネル
ギーを制御する方式（パルス毎露光量制御方式）も使用
されていた。
あまり重くすることなく、より大面積のパターンを高精
度にウエハ上に転写できるようにするために、レチクル
のパターンの一部を投影光学系を介してウエハ上に投影
した状態で、レチクル及びウエハを投影光学系に対して
同期して走査することによりレチクルのパターンをウエ
ハ上の各ショット領域に逐次転写露光する、ステップ・
アンド・スキャン方式等の走査露光型の露光装置（走査
型露光装置）も開発されている。このような走査露光型
では、ウエハ上の１点だけに着目した露光量制御が適用
できないために、上述のカットオフ制御が適用できな
い。そこで、従来は第１の制御方式として、単純に各パ
ルス照明光の光量を積算して露光量制御を行う方式（オ
ープン露光量制御方式）が使用されていた。また、第２
の制御方式として、ウエハ上で走査方向に対してスリッ
ト状の照野フィールド（露光領域）に含まれる領域に対
する積算露光量をパルス照明光毎にリアルタイムで計測
し、その積算露光量に基づいて次のパルス照明光の目標
エネルギーを個別に算出して、各パルス照明光のエネル
ギーを制御する方式（パルス毎露光量制御方式）も使用
されていた。
【０００６】それら第１及び第２の制御方式の内、前者
は完全なオープンループ制御であり、後者も制御方式と
して完全には閉じていない。ここでいう「オープンルー
プ制御」とは、露光前にエネルギー調整を済ませてお
き、露光中は照明光学系内のエネルギー変調器、及び露
光光源であるレーザ光源においてパルスレーザ光のエネ
ルギーの変調を行わない制御を指す。但し、レーザ光源
側では出力安定化のために放電用の高電圧を微調してエ
ネルギー変調をしているが、露光量センサとしてのイン
テグレータセンサからの信号はそのエネルギー変調には
フィードバックされていない。従って、その第１の制御
方式は、露光量制御としてはオープンループ制御と言え
る。
は完全なオープンループ制御であり、後者も制御方式と
して完全には閉じていない。ここでいう「オープンルー
プ制御」とは、露光前にエネルギー調整を済ませてお
き、露光中は照明光学系内のエネルギー変調器、及び露
光光源であるレーザ光源においてパルスレーザ光のエネ
ルギーの変調を行わない制御を指す。但し、レーザ光源
側では出力安定化のために放電用の高電圧を微調してエ
ネルギー変調をしているが、露光量センサとしてのイン
テグレータセンサからの信号はそのエネルギー変調には
フィードバックされていない。従って、その第１の制御
方式は、露光量制御としてはオープンループ制御と言え
る。
【０００７】このようなオープンループ制御では、露光
前のエネルギー計測によって計測されたパルスレーザ光
の平均エネルギーに基づいて、積算露光量を目標値にす
るような制御（露光量目標値制御）が行われる。その露
光前のエネルギー変調を行う際には、予め最新の像面上
の照度をインテグレータセンサにて間接的に測定し、設
定露光量と測定値との差に応じて照明光学系内のエネル
ギー変調器の減光率、或いはレーザ光源の出力を算出し
て制御する。このような走査露光型の投影露光装置での
露光量目標値制御では、エネルギー変調器の制御精度は
もとより、ステージ座標系でのスリット状の照野フィー
ルドの位置、及びその大きさの認識誤差も最終的に得ら
れる露光量に影響するが、この影響はその照野フィール
ドの位置及び大きさを正確に計測しておくことにより十
分小さく抑えることができる。
前のエネルギー計測によって計測されたパルスレーザ光
の平均エネルギーに基づいて、積算露光量を目標値にす
るような制御（露光量目標値制御）が行われる。その露
光前のエネルギー変調を行う際には、予め最新の像面上
の照度をインテグレータセンサにて間接的に測定し、設
定露光量と測定値との差に応じて照明光学系内のエネル
ギー変調器の減光率、或いはレーザ光源の出力を算出し
て制御する。このような走査露光型の投影露光装置での
露光量目標値制御では、エネルギー変調器の制御精度は
もとより、ステージ座標系でのスリット状の照野フィー
ルドの位置、及びその大きさの認識誤差も最終的に得ら
れる露光量に影響するが、この影響はその照野フィール
ドの位置及び大きさを正確に計測しておくことにより十
分小さく抑えることができる。
【０００８】また、走査露光型で水銀ランプのような連
続光源を露光光源とする場合でも、高感度レジストを使
用する際には一括露光型の場合とは異なり、積極的に照
明光の減光を行う必要のあることがある。
続光源を露光光源とする場合でも、高感度レジストを使
用する際には一括露光型の場合とは異なり、積極的に照
明光の減光を行う必要のあることがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の投影露光装置内
のエネルギー変調器は通常、大きな変調レンジを持つ粗
調ユニット（エネルギー粗調器）と、露光パルス数を整
数化するための小さな変調レンジを持つ微調ユニット
（エネルギー微調器）とから構成されていた。図６
（ａ）は、従来の粗調ユニットの一例を示し、この図６
（ａ）において、軸３１ａを中心として回転自在なレボ
ルバ３１上に等角度間隔で、例えば６個の互いに透過率
の異なるＮＤフィルタ３２Ａ〜３２Ｆが固定されてい
る。ＮＤフィルタ３２Ａ〜３２Ｆの透過率は予め計測し
てあり、レボルバ３１を回転することにより所望の透過
率のＮＤフィルタをパルスレーザ光ＬＢの光路上に設定
できるようになっている。
のエネルギー変調器は通常、大きな変調レンジを持つ粗
調ユニット（エネルギー粗調器）と、露光パルス数を整
数化するための小さな変調レンジを持つ微調ユニット
（エネルギー微調器）とから構成されていた。図６
（ａ）は、従来の粗調ユニットの一例を示し、この図６
（ａ）において、軸３１ａを中心として回転自在なレボ
ルバ３１上に等角度間隔で、例えば６個の互いに透過率
の異なるＮＤフィルタ３２Ａ〜３２Ｆが固定されてい
る。ＮＤフィルタ３２Ａ〜３２Ｆの透過率は予め計測し
てあり、レボルバ３１を回転することにより所望の透過
率のＮＤフィルタをパルスレーザ光ＬＢの光路上に設定
できるようになっている。
【００１０】しかしながら、一般にこのようなＮＤフィ
ルタを用いて、予め計測してある透過率に基づいて露光
量をオープンループ制御すると、長期的、及び短期的に
透過率が変動するという不都合があった。そのＮＤフィ
ルタでの透過率の変動要因として、エキシマレーザ光源
を露光光源としている場合には、強いレーザ光の照射に
よるＮＤフィルタの局所的損傷、及びレボルバの回転角
の位置決め誤差に基づくＮＤフィルタとレーザ光との相
対的な位置ずれ等が考えられる。
ルタを用いて、予め計測してある透過率に基づいて露光
量をオープンループ制御すると、長期的、及び短期的に
透過率が変動するという不都合があった。そのＮＤフィ
ルタでの透過率の変動要因として、エキシマレーザ光源
を露光光源としている場合には、強いレーザ光の照射に
よるＮＤフィルタの局所的損傷、及びレボルバの回転角
の位置決め誤差に基づくＮＤフィルタとレーザ光との相
対的な位置ずれ等が考えられる。
【００１１】即ち、図６（ａ）に示すように、例えばＮ
Ｄフィルタ３２Ａをパルスレーザ光ＬＢの光路上に設定
する場合、レボルバ３１の位置決め誤差によって、ＮＤ
フィルタ３２Ａの位置が透過率の計測時の位置Ｐ１から
ずれると、図６（ｂ）の拡大図で示すように、ＮＤフィ
ルタ３２Ａに対するパルスレーザ光ＬＢの位置は相対的
に透過率計測時の位置Ｐ２から横方向にずれていること
になる。その横方向の位置をｘとすると、ＮＤフィルタ
３２Ａの位置ｘでの透過率Ｃ［％］の分布は、図６
（ｃ）の曲線３３で示すように変動している。そのた
め、パルスレーザ光ＬＢが位置Ｐ２にあるときの平均透
過率をＣE(計測時の透過率）とすると、実際の平均透過
率はＣM(＝ＣE+δＣ）となり、ＮＤフィルタ３２Ａの透
過率は計測時と比べてδＣだけ変化して、それに応じた
エネルギー変調誤差が生じる。加えてエキシマレーザ光
源の出力エネルギーの短期的な変動も、透過率の変化と
等価である。
Ｄフィルタ３２Ａをパルスレーザ光ＬＢの光路上に設定
する場合、レボルバ３１の位置決め誤差によって、ＮＤ
フィルタ３２Ａの位置が透過率の計測時の位置Ｐ１から
ずれると、図６（ｂ）の拡大図で示すように、ＮＤフィ
ルタ３２Ａに対するパルスレーザ光ＬＢの位置は相対的
に透過率計測時の位置Ｐ２から横方向にずれていること
になる。その横方向の位置をｘとすると、ＮＤフィルタ
３２Ａの位置ｘでの透過率Ｃ［％］の分布は、図６
（ｃ）の曲線３３で示すように変動している。そのた
め、パルスレーザ光ＬＢが位置Ｐ２にあるときの平均透
過率をＣE(計測時の透過率）とすると、実際の平均透過
率はＣM(＝ＣE+δＣ）となり、ＮＤフィルタ３２Ａの透
過率は計測時と比べてδＣだけ変化して、それに応じた
エネルギー変調誤差が生じる。加えてエキシマレーザ光
源の出力エネルギーの短期的な変動も、透過率の変化と
等価である。
【００１２】一方、水銀ランプを露光光源とした場合
は、主に熱的効果によってそのＮＤフィルタの透過率の
安定性は長期に所望の露光量目標値精度を得るには不充
分である。但し、実際のリソグラフィ工程でウエハ上の
複数のショット領域に順次同一の露光量で露光を行う場
合には、直前のショット領域への露光量を例えばインテ
グレータセンサでモニタし、このモニタ結果に基づいて
ショット間で露光量の補正を行うことができる。
は、主に熱的効果によってそのＮＤフィルタの透過率の
安定性は長期に所望の露光量目標値精度を得るには不充
分である。但し、実際のリソグラフィ工程でウエハ上の
複数のショット領域に順次同一の露光量で露光を行う場
合には、直前のショット領域への露光量を例えばインテ
グレータセンサでモニタし、このモニタ結果に基づいて
ショット間で露光量の補正を行うことができる。
【００１３】これに対して、ウエハ上のフォトレジスト
に与える適切な露光量を決定するためにテストプリント
（試し焼き）を行うことがある。このテストプリントで
は、ウエハ上の未露光の多数のショット領域に対して順
次所定量ずつ露光量を変えることにより、全体として広
いレンジの露光量で露光が行われる。また、その露光量
の変更はショット間で行われるが、その露光量の基準は
第１ショット領域への露光前に行われるエネルギーチェ
ックでの照明光の照度の実測値である。そして、第２シ
ョット領域以降では、完全なオープン制御でエネルギー
変調器での減光率を変化させながら露光が行われるた
め、第２ショット領域以降への露光量をそれぞれの目標
露光量に正確に設定するのが困難であるという不都合が
あった。
に与える適切な露光量を決定するためにテストプリント
（試し焼き）を行うことがある。このテストプリントで
は、ウエハ上の未露光の多数のショット領域に対して順
次所定量ずつ露光量を変えることにより、全体として広
いレンジの露光量で露光が行われる。また、その露光量
の変更はショット間で行われるが、その露光量の基準は
第１ショット領域への露光前に行われるエネルギーチェ
ックでの照明光の照度の実測値である。そして、第２シ
ョット領域以降では、完全なオープン制御でエネルギー
変調器での減光率を変化させながら露光が行われるた
め、第２ショット領域以降への露光量をそれぞれの目標
露光量に正確に設定するのが困難であるという不都合が
あった。
【００１４】次に、パルスレーザ光源を露光光源とする
場合、例えば露光コントローラから所定のタイミングで
パルスレーザ光源に対して発光トリガ信号が供給され
る。しかしながら、実際にはその発光トリガ信号が供給
されてからそのパルスレーザ光源が発光するまでには所
定の遅延時間（以下、「発光遅延時間」と呼ぶ）Ｔｄが
存在するため、ウエハの走査速度をＶとすると、ステー
ジ座標系において、Ｔｄ・Ｖだけ露光開始位置のずれが
生ずる。これによって、１つのショット領域への走査露
光の最初部分と終了部分とでオフセット的な露光量の誤
差が生ずるという不都合があった。
場合、例えば露光コントローラから所定のタイミングで
パルスレーザ光源に対して発光トリガ信号が供給され
る。しかしながら、実際にはその発光トリガ信号が供給
されてからそのパルスレーザ光源が発光するまでには所
定の遅延時間（以下、「発光遅延時間」と呼ぶ）Ｔｄが
存在するため、ウエハの走査速度をＶとすると、ステー
ジ座標系において、Ｔｄ・Ｖだけ露光開始位置のずれが
生ずる。これによって、１つのショット領域への走査露
光の最初部分と終了部分とでオフセット的な露光量の誤
差が生ずるという不都合があった。
【００１５】図７は、発光遅延時間Ｔｄにより露光量の
誤差が生ずることの説明図であり、先ず図７（ａ）の折
れ線３８は露光開始直後の最初のパルスレーザ光による
ウエハ上の照野フィールド内の走査方向（これを＋Ｙ方
向とする）での光強度Ｉ（Ｙ）の分布を示す。この場
合、例えば照明光学系内の視野絞りの位置をウエハの表
面との共役面から僅かにデフォーカスさせておくことに
より、照野フィールドの光強度分布は傾斜部３８ａで示
すように台形状となっている。図７（ａ）において、位
置Ｙ1 を制御系で認識している露光開始点とすると、発
光遅延時間Ｔｄによって実際の露光開始点Ｙ2 は位置Ｙ
1 に対してΔＹ（＝Ｔｄ・Ｖ）だけずれている。その結
果、その照野フィールドの全幅を露光開始点Ｙ2 が横切
ったときのその露光開始点Ｙ2 での積算露光量は、本来
の積算露光量に比べて斜線を施した部分３８ｂの面積に
対応する露光量だけ少なくなっている。同様に、露光終
了点又はショット領域の終端での積算露光量も少なくな
る。
誤差が生ずることの説明図であり、先ず図７（ａ）の折
れ線３８は露光開始直後の最初のパルスレーザ光による
ウエハ上の照野フィールド内の走査方向（これを＋Ｙ方
向とする）での光強度Ｉ（Ｙ）の分布を示す。この場
合、例えば照明光学系内の視野絞りの位置をウエハの表
面との共役面から僅かにデフォーカスさせておくことに
より、照野フィールドの光強度分布は傾斜部３８ａで示
すように台形状となっている。図７（ａ）において、位
置Ｙ1 を制御系で認識している露光開始点とすると、発
光遅延時間Ｔｄによって実際の露光開始点Ｙ2 は位置Ｙ
1 に対してΔＹ（＝Ｔｄ・Ｖ）だけずれている。その結
果、その照野フィールドの全幅を露光開始点Ｙ2 が横切
ったときのその露光開始点Ｙ2 での積算露光量は、本来
の積算露光量に比べて斜線を施した部分３８ｂの面積に
対応する露光量だけ少なくなっている。同様に、露光終
了点又はショット領域の終端での積算露光量も少なくな
る。
【００１６】図７（ｂ）の折れ線３９は、走査露光終了
後の１つのショット領域上の走査方向（Ｙ方向）での積
算露光量Σ（Ｙ）の分布を示し、設定露光量を１として
ある。図７（ｂ）より、発光遅延時間Ｔｄによって露光
開始位置から幅Ｔｄ・Ｖの範囲、及び露光終了位置まで
の幅Ｔｄ・Ｖの範囲３９ａで積算露光量の誤差が発生し
ていることが分かる。その発生しうる誤差の最大値を
δ、ウエハ上の各点での露光パルス数をＮ、図７（ａ）
の斜線部３８ｂの高さをｈ、台形状の折れ線３８の高さ
をＨとして、照野フィールドの走査方向の幅を折れ線３
８中で高さがＨ／２となる位置の幅とすると、誤差の最
大値δは次のようになる。
後の１つのショット領域上の走査方向（Ｙ方向）での積
算露光量Σ（Ｙ）の分布を示し、設定露光量を１として
ある。図７（ｂ）より、発光遅延時間Ｔｄによって露光
開始位置から幅Ｔｄ・Ｖの範囲、及び露光終了位置まで
の幅Ｔｄ・Ｖの範囲３９ａで積算露光量の誤差が発生し
ていることが分かる。その発生しうる誤差の最大値を
δ、ウエハ上の各点での露光パルス数をＮ、図７（ａ）
の斜線部３８ｂの高さをｈ、台形状の折れ線３８の高さ
をＨとして、照野フィールドの走査方向の幅を折れ線３
８中で高さがＨ／２となる位置の幅とすると、誤差の最
大値δは次のようになる。
【００１７】δ＝ｈ／（Ｎ・Ｈ） （１） 走査露光型でスループット（単位時間当たりのウエハの
処理枚数）を高めるためには、ウエハの走査速度Ｖを大
きくする必要がある。しかしながら、走査速度Ｖが大き
くなると、（１）式中の高さｈが大きくなり、且つ露光
パルス数Ｎが小さくなる傾向となるため、誤差の最大値
δも次第に無視できない大きさとなることが分かる。ま
た、走査速度Ｖが大きくなると、積算露光量が誤差を有
する幅Ｔｄ・Ｖの範囲が広くなるという不都合もある。
処理枚数）を高めるためには、ウエハの走査速度Ｖを大
きくする必要がある。しかしながら、走査速度Ｖが大き
くなると、（１）式中の高さｈが大きくなり、且つ露光
パルス数Ｎが小さくなる傾向となるため、誤差の最大値
δも次第に無視できない大きさとなることが分かる。ま
た、走査速度Ｖが大きくなると、積算露光量が誤差を有
する幅Ｔｄ・Ｖの範囲が広くなるという不都合もある。
【００１８】本発明は斯かる点に鑑み、露光光源からの
照明光の照度をオープンループ制御で複数段階で切り換
えることにより、１枚の被露光基板上の複数のショット
領域に対して積算露光量を種々に変えて露光を行う場合
に、各ショット領域への露光量をそれぞれ正確に制御で
きる露光量制御方法を提供することを第１の目的とす
る。
照明光の照度をオープンループ制御で複数段階で切り換
えることにより、１枚の被露光基板上の複数のショット
領域に対して積算露光量を種々に変えて露光を行う場合
に、各ショット領域への露光量をそれぞれ正確に制御で
きる露光量制御方法を提供することを第１の目的とす
る。
【００１９】また、本発明は、パルス光源からのパルス
照明光を用いて走査露光型で露光を行う場合に、そのパ
ルス光源が所定の発光遅延時間を有する場合でも被露光
基板上で積算露光量のむらが生じないような露光量制御
方法を提供することを第２の目的とする。
照明光を用いて走査露光型で露光を行う場合に、そのパ
ルス光源が所定の発光遅延時間を有する場合でも被露光
基板上で積算露光量のむらが生じないような露光量制御
方法を提供することを第２の目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明による第１の露光
量制御方法は、露光用光源（１）から射出された照明光
で、転写用のパターンの形成されたマスク（１１）を照
明し、その照明光のもとでマスク（１１）のパターンを
感光性の基板（１４）上に転写露光する露光装置で、そ
の基板に対するその照明光の露光量を制御する露光量制
御方法において、露光用光源（１）とマスク（１１）と
の間にその照明光の照度を複数段階で減衰させる減衰率
可変の光学フィルタ（３）を配置し、この光学フィルタ
の減衰率をオープンループ制御で切り換えることにより
基板（１４）上でのその照明光の照度を制御するものと
して、光学フィルタ（３）での減衰率を切り換えたとき
に、マスク（１１）のパターンの転写面上でのその照明
光の照度を（例えばインテグレータセンサ２５で間接的
に）計測し、この計測結果に基づいて基板（１４）に対
するその照明光の露光量を制御するものである。
量制御方法は、露光用光源（１）から射出された照明光
で、転写用のパターンの形成されたマスク（１１）を照
明し、その照明光のもとでマスク（１１）のパターンを
感光性の基板（１４）上に転写露光する露光装置で、そ
の基板に対するその照明光の露光量を制御する露光量制
御方法において、露光用光源（１）とマスク（１１）と
の間にその照明光の照度を複数段階で減衰させる減衰率
可変の光学フィルタ（３）を配置し、この光学フィルタ
の減衰率をオープンループ制御で切り換えることにより
基板（１４）上でのその照明光の照度を制御するものと
して、光学フィルタ（３）での減衰率を切り換えたとき
に、マスク（１１）のパターンの転写面上でのその照明
光の照度を（例えばインテグレータセンサ２５で間接的
に）計測し、この計測結果に基づいて基板（１４）に対
するその照明光の露光量を制御するものである。
【００２１】斯かる本発明によれば、例えば基板（１
４）の複数のショット領域に対してそれぞれ積算露光量
を変えてテストプリントを行うような場合で、オープン
ループ制御で光学フィルタ（３）での減衰率を切り換え
たときには、マスク（１１）のパターンの転写面上で実
際にその照明光の照度を計測し、この計測結果に基づい
て、例えば別の減衰率を微調できる装置で照度を調整す
ることにより、各ショット領域への露光量を正確に制御
できる。
４）の複数のショット領域に対してそれぞれ積算露光量
を変えてテストプリントを行うような場合で、オープン
ループ制御で光学フィルタ（３）での減衰率を切り換え
たときには、マスク（１１）のパターンの転写面上で実
際にその照明光の照度を計測し、この計測結果に基づい
て、例えば別の減衰率を微調できる装置で照度を調整す
ることにより、各ショット領域への露光量を正確に制御
できる。
【００２２】また、本発明による第２の露光量制御方法
は、パルス光源（１）から射出される露光用のパルス照
明光のもとで、マスク（１１）上のパターンの一部を感
光性の基板（１４）上に投射した状態で、マスク（１
１）及び基板（１４）を同期して走査することにより基
板（１４）上にそのマスクのパターンを逐次転写露光す
る走査型露光装置で、基板（１４）に対するそのパルス
照明光の露光量を制御する露光量制御方法において、パ
ルス光源（１）に対して発光トリガ信号が供給されてか
らパルス光源（１）が発光するまでの発光遅延時間に応
じて、そのパルス照明光による基板（１４）上の露光領
域（１２Ｗ）と基板（１４）との走査方向の相対位置に
オフセットを加えるものである。
は、パルス光源（１）から射出される露光用のパルス照
明光のもとで、マスク（１１）上のパターンの一部を感
光性の基板（１４）上に投射した状態で、マスク（１
１）及び基板（１４）を同期して走査することにより基
板（１４）上にそのマスクのパターンを逐次転写露光す
る走査型露光装置で、基板（１４）に対するそのパルス
照明光の露光量を制御する露光量制御方法において、パ
ルス光源（１）に対して発光トリガ信号が供給されてか
らパルス光源（１）が発光するまでの発光遅延時間に応
じて、そのパルス照明光による基板（１４）上の露光領
域（１２Ｗ）と基板（１４）との走査方向の相対位置に
オフセットを加えるものである。
【００２３】斯かる本発明の第２の露光量制御方法によ
れば、パルス光源（１）の発光遅延時間をＴｄ、基板
（１４）の走査速度をＶとすると、そのパルス照明光の
露光領域（１２Ｗ）と基板（１４）との相対位置にＴｄ
・Ｖだけのオフセットを加えることにより、その発光遅
延時間が存在しても基板（１４）上での積算露光量のむ
らがなくなる。
れば、パルス光源（１）の発光遅延時間をＴｄ、基板
（１４）の走査速度をＶとすると、そのパルス照明光の
露光領域（１２Ｗ）と基板（１４）との相対位置にＴｄ
・Ｖだけのオフセットを加えることにより、その発光遅
延時間が存在しても基板（１４）上での積算露光量のむ
らがなくなる。
【００２４】また、本発明による第３の露光量制御方法
は、その第２の露光量制御方法と同じ前提部において、
パルス光源（１）に対して発光トリガ信号が供給されて
からパルス光源（１）が発光するまでの発光遅延時間に
応じて、パルス光源（１）に対して供給されるその発光
トリガ信号のタイミングにオフセットを加えるものであ
る。これによって、パルス光源（１）を本来発光すべき
タイミングで発光させることができ、積算露光量のむら
がなくなる。
は、その第２の露光量制御方法と同じ前提部において、
パルス光源（１）に対して発光トリガ信号が供給されて
からパルス光源（１）が発光するまでの発光遅延時間に
応じて、パルス光源（１）に対して供給されるその発光
トリガ信号のタイミングにオフセットを加えるものであ
る。これによって、パルス光源（１）を本来発光すべき
タイミングで発光させることができ、積算露光量のむら
がなくなる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明による露光量制御方
法の実施の形態の一例につき図面を参照して説明する。
本例は、露光光源にパルスレーザ光源としてのエキシマ
レーザ光源を使用するステップ・アンド・スキャン方式
の投影露光装置において、露光量制御を行う場合に本発
明を適用したものである。
法の実施の形態の一例につき図面を参照して説明する。
本例は、露光光源にパルスレーザ光源としてのエキシマ
レーザ光源を使用するステップ・アンド・スキャン方式
の投影露光装置において、露光量制御を行う場合に本発
明を適用したものである。
【００２６】図３は本例の投影露光装置を示し、この図
３において、エキシマレーザ光源１からパルス発光され
たレーザビームＬＢは、シリンダーレンズやビームエキ
スパンダ等で構成されるビーム整形光学系２により、後
続のフライアイレンズ５に効率よく入射するようにビー
ムの断面形状が整形される。エキシマレーザ光源１とし
ては、ＫｒＦエキシマレーザ光源（発振波長２４８ｎ
ｍ）、又はＡｒＦエキシマレーザ光源（発振波長１９３
ｎｍ）等が使用される。なお、露光光源として、金属蒸
気レーザ光源やＹＡＧレーザの高調波発生装置等のパル
ス光源を使用しても良い。
３において、エキシマレーザ光源１からパルス発光され
たレーザビームＬＢは、シリンダーレンズやビームエキ
スパンダ等で構成されるビーム整形光学系２により、後
続のフライアイレンズ５に効率よく入射するようにビー
ムの断面形状が整形される。エキシマレーザ光源１とし
ては、ＫｒＦエキシマレーザ光源（発振波長２４８ｎ
ｍ）、又はＡｒＦエキシマレーザ光源（発振波長１９３
ｎｍ）等が使用される。なお、露光光源として、金属蒸
気レーザ光源やＹＡＧレーザの高調波発生装置等のパル
ス光源を使用しても良い。
【００２７】ビーム整形光学系２から射出されたレーザ
ビームＬＢは順次、エネルギー粗調器３、光路折り曲げ
用のミラーＭ、及びエネルギー微調器４に入射する。エ
ネルギー粗調器３は、図６（ａ）に示すように、レボル
バ３１上に減光率（＝１−透過率）の異なる複数個のＮ
Ｄフィルタ３２Ａ〜３２Ｆを配置し、そのレボルバ３１
をオープンループ制御で回転することにより、入射する
レーザビームＬＢに対する減光率を複数段階で粗く切り
換えることができるようになっている。なお、レボルバ
３１と同様のレボルバを２段配置し、２組のＮＤフィル
タの組み合わせによってより細かく減光率を調整できる
ようにしてもよい。
ビームＬＢは順次、エネルギー粗調器３、光路折り曲げ
用のミラーＭ、及びエネルギー微調器４に入射する。エ
ネルギー粗調器３は、図６（ａ）に示すように、レボル
バ３１上に減光率（＝１−透過率）の異なる複数個のＮ
Ｄフィルタ３２Ａ〜３２Ｆを配置し、そのレボルバ３１
をオープンループ制御で回転することにより、入射する
レーザビームＬＢに対する減光率を複数段階で粗く切り
換えることができるようになっている。なお、レボルバ
３１と同様のレボルバを２段配置し、２組のＮＤフィル
タの組み合わせによってより細かく減光率を調整できる
ようにしてもよい。
【００２８】一方、エネルギー微調器４は、例えば２枚
の相対位置可変の繰り返しパターンプレートより構成さ
れ（ダブル・グレーティング方式）、それら２枚の繰り
返しパターンプレートの相対位置を僅かにずらすことに
より、入射光に対する減光率を所定範囲内で連続的に変
えることができるようになっている。エネルギー微調器
４は、例えば制御量と減光率の変化量とを対応させた制
御テーブルに基づいてオープンループ制御で駆動される
が、減光率の可変範囲が狭いため、オープンループ制御
でも正確に減光率を所望の値に設定できる。
の相対位置可変の繰り返しパターンプレートより構成さ
れ（ダブル・グレーティング方式）、それら２枚の繰り
返しパターンプレートの相対位置を僅かにずらすことに
より、入射光に対する減光率を所定範囲内で連続的に変
えることができるようになっている。エネルギー微調器
４は、例えば制御量と減光率の変化量とを対応させた制
御テーブルに基づいてオープンループ制御で駆動される
が、減光率の可変範囲が狭いため、オープンループ制御
でも正確に減光率を所望の値に設定できる。
【００２９】なお、エネルギー微調器４を例えば低反射
コーティングされ光軸に対して傾斜したガラス板、及び
このガラス板の傾斜角を微調整する回転機構より構成
し、そのコーティング膜の入射角に対する透過率特性を
利用して減光率を微調整するようにしてもよい。また、
エキシマレーザ光源１の高圧電源での印加電圧を僅かに
変えて、レーザビームＬＢの光強度を変えることによっ
て、実質的にレーザビームＬＢに対する減光率を微調整
するようにしてもよい。この方式の場合には、エネルギ
ー微調器４を省くことができる。エネルギー粗調器３、
及びエネルギー微調器４を組み合わせて使用することに
よって、広いレンジで連続的にレーザビームＬＢに対す
る減光率（減衰率）を制御できる。
コーティングされ光軸に対して傾斜したガラス板、及び
このガラス板の傾斜角を微調整する回転機構より構成
し、そのコーティング膜の入射角に対する透過率特性を
利用して減光率を微調整するようにしてもよい。また、
エキシマレーザ光源１の高圧電源での印加電圧を僅かに
変えて、レーザビームＬＢの光強度を変えることによっ
て、実質的にレーザビームＬＢに対する減光率を微調整
するようにしてもよい。この方式の場合には、エネルギ
ー微調器４を省くことができる。エネルギー粗調器３、
及びエネルギー微調器４を組み合わせて使用することに
よって、広いレンジで連続的にレーザビームＬＢに対す
る減光率（減衰率）を制御できる。
【００３０】エネルギー微調器４から射出されたレーザ
ビームＬＢはフライアイレンズ５に入射する。フライア
イレンズ５は、後続のレチクル１１を均一な照度分布で
照明するために多数の２次光源を形成する。フライアイ
レンズ５の射出面には照明系の開口絞り６が配置され、
その開口絞り６内の２次光源から射出されるレーザビー
ム（以下、「パルス照明光ＩＬ」と呼ぶ）は、反射率が
小さく透過率の大きなビームスプリッタ７に入射し、ビ
ームスプリッタ７を通過したパルス照明光ＩＬは、第１
リレーレンズ８Ａを経て固定照野絞り（固定レチクルブ
ラインド）９の矩形の開口部を通過する。本例の固定照
野絞り９は、レチクルのパターン面に対する共役面から
僅かにデフォーカスした位置に配置されている。また、
不図示であるが、レチクルのパターン面の共役面上に走
査方向の位置及び幅が可変の可動照野絞りも配置され、
走査露光の開始時及び終了時にその可動照野絞りを介し
て照野フィールドを更に制限することによって、不要な
部分への露光が防止されるようになっている。
ビームＬＢはフライアイレンズ５に入射する。フライア
イレンズ５は、後続のレチクル１１を均一な照度分布で
照明するために多数の２次光源を形成する。フライアイ
レンズ５の射出面には照明系の開口絞り６が配置され、
その開口絞り６内の２次光源から射出されるレーザビー
ム（以下、「パルス照明光ＩＬ」と呼ぶ）は、反射率が
小さく透過率の大きなビームスプリッタ７に入射し、ビ
ームスプリッタ７を通過したパルス照明光ＩＬは、第１
リレーレンズ８Ａを経て固定照野絞り（固定レチクルブ
ラインド）９の矩形の開口部を通過する。本例の固定照
野絞り９は、レチクルのパターン面に対する共役面から
僅かにデフォーカスした位置に配置されている。また、
不図示であるが、レチクルのパターン面の共役面上に走
査方向の位置及び幅が可変の可動照野絞りも配置され、
走査露光の開始時及び終了時にその可動照野絞りを介し
て照野フィールドを更に制限することによって、不要な
部分への露光が防止されるようになっている。
【００３１】固定照野絞り９を通過したパルス照明光Ｉ
Ｌは、第２リレーレンズ８Ｂ、及びメインコンデンサー
レンズ１０を経て、レチクルステージ１５上に保持され
たレチクル１１上の矩形の照明領域１２Ｒを均一な照度
分布で照明する。レチクル１１上の照明領域１２Ｒ内の
パターンを投影光学系１３を介して投影倍率β（βは例
えば１／４，１／５等）で縮小した像が、フォトレジス
トが塗布されたウエハ１４上の照野フィールド１２Ｗに
投影露光される。以下、投影光学系１３の光軸ＡＸに平
行にＺ軸をとり、その光軸に垂直な平面内で照明領域１
２Ｒに対するレチクル１１の走査方向（即ち、図３の紙
面に平行な方向）をＹ方向、その走査方向に垂直な非走
査方向をＸ方向として説明する。
Ｌは、第２リレーレンズ８Ｂ、及びメインコンデンサー
レンズ１０を経て、レチクルステージ１５上に保持され
たレチクル１１上の矩形の照明領域１２Ｒを均一な照度
分布で照明する。レチクル１１上の照明領域１２Ｒ内の
パターンを投影光学系１３を介して投影倍率β（βは例
えば１／４，１／５等）で縮小した像が、フォトレジス
トが塗布されたウエハ１４上の照野フィールド１２Ｗに
投影露光される。以下、投影光学系１３の光軸ＡＸに平
行にＺ軸をとり、その光軸に垂直な平面内で照明領域１
２Ｒに対するレチクル１１の走査方向（即ち、図３の紙
面に平行な方向）をＹ方向、その走査方向に垂直な非走
査方向をＸ方向として説明する。
【００３２】このとき、レチクルステージ１５はレチク
ルステージ駆動部１８によりＹ方向に走査される。レチ
クルステージ１５上に固定された移動鏡、及び外部のレ
ーザ干渉計１６により計測されるレチクルステージ１５
のＹ座標がステージコントローラ１７に供給され、ステ
ージコントローラ１７は供給された座標に基づいてレチ
クルステージ駆動部１８を介して、レチクルステージ１
５の位置及び速度を制御する。
ルステージ駆動部１８によりＹ方向に走査される。レチ
クルステージ１５上に固定された移動鏡、及び外部のレ
ーザ干渉計１６により計測されるレチクルステージ１５
のＹ座標がステージコントローラ１７に供給され、ステ
ージコントローラ１７は供給された座標に基づいてレチ
クルステージ駆動部１８を介して、レチクルステージ１
５の位置及び速度を制御する。
【００３３】一方、ウエハ１４は、不図示のウエハホル
ダを介してＺチルトステージ１９上に載置され、Ｚチル
トステージ１９はＸＹステージ２０上に載置されてい
る。ＸＹステージ２０は、Ｘ方向、Ｙ方向にウエハ１４
の位置決めを行うと共に、Ｙ方向にウエハＷを走査す
る。また、Ｚチルトステージ１９は、ウエハ１４のＺ方
向の位置（フォーカス位置）を調整すると共に、ＸＹ平
面に対するウエハ１４の傾斜角を調整する機能を有す
る。Ｚチルトステージ１９上に固定された移動鏡、及び
外部のレーザ干渉計２２により計測されるＸＹステージ
２０のＸ座標、及びＹ座標がステージコントローラ１７
に供給され、ステージコントローラ１７は供給された座
標に基づいてウエハステージ駆動部２３を介してＸＹス
テージ２０の位置、及び速度を制御する。
ダを介してＺチルトステージ１９上に載置され、Ｚチル
トステージ１９はＸＹステージ２０上に載置されてい
る。ＸＹステージ２０は、Ｘ方向、Ｙ方向にウエハ１４
の位置決めを行うと共に、Ｙ方向にウエハＷを走査す
る。また、Ｚチルトステージ１９は、ウエハ１４のＺ方
向の位置（フォーカス位置）を調整すると共に、ＸＹ平
面に対するウエハ１４の傾斜角を調整する機能を有す
る。Ｚチルトステージ１９上に固定された移動鏡、及び
外部のレーザ干渉計２２により計測されるＸＹステージ
２０のＸ座標、及びＹ座標がステージコントローラ１７
に供給され、ステージコントローラ１７は供給された座
標に基づいてウエハステージ駆動部２３を介してＸＹス
テージ２０の位置、及び速度を制御する。
【００３４】また、ステージコントローラ１７の動作
は、不図示の装置全体を統轄制御する主制御系によって
制御されている。そして、走査露光時には、レチクル１
１がレチクルステージ１５を介して＋Ｙ方向（又は−Ｙ
方向）に速度ＶR で走査されるのに同期して、ＸＹステ
ージ２０を介してウエハ１４は照野フィールド１２Ｗに
対して−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度β・ＶR （βは
レチクル１１からウエハ１４に対する投影倍率）で走査
される。
は、不図示の装置全体を統轄制御する主制御系によって
制御されている。そして、走査露光時には、レチクル１
１がレチクルステージ１５を介して＋Ｙ方向（又は−Ｙ
方向）に速度ＶR で走査されるのに同期して、ＸＹステ
ージ２０を介してウエハ１４は照野フィールド１２Ｗに
対して−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度β・ＶR （βは
レチクル１１からウエハ１４に対する投影倍率）で走査
される。
【００３５】更に、ウエハ１４のフォーカス位置を検出
するフォーカス位置検出系（不図示）が配置され、この
フォーカス位置検出系の計測値が所定の値に維持される
ように、ステージコントローラ１７は、オートフォーカ
ス方式でＺチルトステージ１９の動作を制御する。この
場合、そのフォーカス位置検出系の計測値にオフセット
を加えることによって、所定範囲内でウエハ１４のフォ
ーカス位置を所望の位置に変化させることができるよう
になっている。
するフォーカス位置検出系（不図示）が配置され、この
フォーカス位置検出系の計測値が所定の値に維持される
ように、ステージコントローラ１７は、オートフォーカ
ス方式でＺチルトステージ１９の動作を制御する。この
場合、そのフォーカス位置検出系の計測値にオフセット
を加えることによって、所定範囲内でウエハ１４のフォ
ーカス位置を所望の位置に変化させることができるよう
になっている。
【００３６】また、Ｚチルトステージ１９上のウエハ１
４の近傍に光電変換素子からなる照度むらセンサ２１が
常設され、照度むらセンサ２１の受光面はウエハ１４の
表面と同じ高さに設定されている。照度むらセンサ２１
としては、遠紫外で感度があり、且つパルス照明光を検
出するために高い応答周波数を有するＰＩＮ型のフォト
ダイオード等が使用できる。照度むらセンサ２１の検出
信号が不図示のピークホールド回路、及びアナログ／デ
ジタル（Ａ／Ｄ）変換器を介して露光コントローラ２６
に供給されている。この場合、エキシマレーザ光源１を
パルス発光させた状態で、ＸＹステージ２０を駆動する
ことによって照野フィールド１２Ｗ上でＸ方向、Ｙ方向
に照度むらセンサ２１の受光部を走査し、露光コントロ
ーラ２６で照度むらセンサ２１の検出信号のばらつきを
求めることによって、照野フィールド１２Ｗ上での照度
むらが計測される。
４の近傍に光電変換素子からなる照度むらセンサ２１が
常設され、照度むらセンサ２１の受光面はウエハ１４の
表面と同じ高さに設定されている。照度むらセンサ２１
としては、遠紫外で感度があり、且つパルス照明光を検
出するために高い応答周波数を有するＰＩＮ型のフォト
ダイオード等が使用できる。照度むらセンサ２１の検出
信号が不図示のピークホールド回路、及びアナログ／デ
ジタル（Ａ／Ｄ）変換器を介して露光コントローラ２６
に供給されている。この場合、エキシマレーザ光源１を
パルス発光させた状態で、ＸＹステージ２０を駆動する
ことによって照野フィールド１２Ｗ上でＸ方向、Ｙ方向
に照度むらセンサ２１の受光部を走査し、露光コントロ
ーラ２６で照度むらセンサ２１の検出信号のばらつきを
求めることによって、照野フィールド１２Ｗ上での照度
むらが計測される。
【００３７】図３において、ビームスプリッタ７で反射
されたパルス照明光ＩＬは、集光レンズ２４を介して光
電変換素子よりなるインテグレータセンサ２５で受光さ
れ、インテグレータセンサ２５の検出信号ＤＳが、不図
示のピークホールド回路及びＡ／Ｄ変換器を介して露光
コントローラ２６に供給される。インテグレータセンサ
２５の検出信号ＤＳと、ウエハ１４の表面上でのパルス
照明光の照度との相関係数は予め求められて露光コント
ローラ２６内に記憶されている。インテグレータセンサ
２５の検出信号は所定の基準照度計を用いて較正されて
おり、本例ではそのインテグレータセンサ２５を用い
て、パルス照明光ＩＬの照野フィールド１２Ｗでの実際
の露光量（単位面積当たり、単位パルス当たりの照射エ
ネルギー）を間接的に計測する。
されたパルス照明光ＩＬは、集光レンズ２４を介して光
電変換素子よりなるインテグレータセンサ２５で受光さ
れ、インテグレータセンサ２５の検出信号ＤＳが、不図
示のピークホールド回路及びＡ／Ｄ変換器を介して露光
コントローラ２６に供給される。インテグレータセンサ
２５の検出信号ＤＳと、ウエハ１４の表面上でのパルス
照明光の照度との相関係数は予め求められて露光コント
ローラ２６内に記憶されている。インテグレータセンサ
２５の検出信号は所定の基準照度計を用いて較正されて
おり、本例ではそのインテグレータセンサ２５を用い
て、パルス照明光ＩＬの照野フィールド１２Ｗでの実際
の露光量（単位面積当たり、単位パルス当たりの照射エ
ネルギー）を間接的に計測する。
【００３８】露光コントローラ２６は、走査露光中に所
定周波数の発光トリガ信号ＴＳをエキシマレーザ光源１
に供給してパルス発光を行わしめ、インテグレータセン
サ２５からの検出信号ＤＳよりパルス照明光の光量のば
らつき等を計測すると共に、各パルス照明光毎の検出信
号ＤＳを積算して、順次ウエハ１４上の各点での積算露
光量を求める。そして、この積算露光量がウエハ１４上
のフォトレジストに対する設定露光量となるように、露
光コントローラ２６はエネルギー粗調器３及びエネルギ
ー微調器４における透過率を調整する。また、エキシマ
レーザ光源１の発光遅延時間Ｔｄは予め計測されて露光
コントローラ２６内のメモリに記憶され、露光コントロ
ーラ２６はその発光遅延時間Ｔｄに応じて発光トリガ信
号ＴＳのタイミングを調整するか、又はステージコント
ローラ１７にウエハ側のＸＹステージ２０の位置に所定
のオフセットを加えるように指示する。
定周波数の発光トリガ信号ＴＳをエキシマレーザ光源１
に供給してパルス発光を行わしめ、インテグレータセン
サ２５からの検出信号ＤＳよりパルス照明光の光量のば
らつき等を計測すると共に、各パルス照明光毎の検出信
号ＤＳを積算して、順次ウエハ１４上の各点での積算露
光量を求める。そして、この積算露光量がウエハ１４上
のフォトレジストに対する設定露光量となるように、露
光コントローラ２６はエネルギー粗調器３及びエネルギ
ー微調器４における透過率を調整する。また、エキシマ
レーザ光源１の発光遅延時間Ｔｄは予め計測されて露光
コントローラ２６内のメモリに記憶され、露光コントロ
ーラ２６はその発光遅延時間Ｔｄに応じて発光トリガ信
号ＴＳのタイミングを調整するか、又はステージコント
ローラ１７にウエハ側のＸＹステージ２０の位置に所定
のオフセットを加えるように指示する。
【００３９】次に、本例の投影露光装置で１枚のウエハ
上の複数のショット領域に対して、図３のエネルギー粗
調器３をオープンループ制御で切り換えることにより、
積算露光量を種々に変更して露光を行う場合の動作の一
例につき、図１及び図２のフローチャートを参照して説
明する。この例は、使用されるフォトレジストに対する
ベストフォーカス位置、及び最良の積算露光量（設定露
光量）を決定するために、ウエハのフォーカス位置、及
び積算露光量を所定範囲内で次第に変更しながら、ウエ
ハ上にマトリックス状に配列された複数のショット領域
に順次露光を行う場合、即ち、テストプリントによっ
て、ベストフォーカス位置、及び最良の設定露光量を決
定する場合に本発明を適用したものである。
上の複数のショット領域に対して、図３のエネルギー粗
調器３をオープンループ制御で切り換えることにより、
積算露光量を種々に変更して露光を行う場合の動作の一
例につき、図１及び図２のフローチャートを参照して説
明する。この例は、使用されるフォトレジストに対する
ベストフォーカス位置、及び最良の積算露光量（設定露
光量）を決定するために、ウエハのフォーカス位置、及
び積算露光量を所定範囲内で次第に変更しながら、ウエ
ハ上にマトリックス状に配列された複数のショット領域
に順次露光を行う場合、即ち、テストプリントによっ
て、ベストフォーカス位置、及び最良の設定露光量を決
定する場合に本発明を適用したものである。
【００４０】図４は、本例でテストプリントの対象とす
るフォトレジストが塗布されたウエハ１４を示し、この
図４において、先ず設定露光量をＳ１として、ウエハ１
４の表面の１列目のショット領域３４Ａ，３４Ｂ，３４
Ｃ，…に対して、順次フォーカス位置をそれぞれｆ１，
ｆ２，ｆ３，…と変えながら走査露光方式で露光を行
う。この際に、図３のレチクル１１として評価用パター
ンの形成されたレチクルが使用される。次に、設定露光
量をＳ２として、経路３７に沿って２列目のショット領
域３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，…に対して、順次フォーカ
ス位置をそれぞれｆ５，ｆ４，ｆ３，…と変えながら走
査露光方式で露光を行う。同様に、３列目以降のショッ
ト領域３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，…に対しても、各列で
は同一の設定露光量で順次フォーカス位置を変えて露光
を行う。本例では、フォーカス位置ｆｉ（ｉ＝１，２，
…）と設定露光量Ｓｊ（ｊ＝１，２，…）との２つの変
数があるが、変更するのに時間がかかる設定露光量Ｓｊ
については各列毎に固定して、各列ではフォーカス位置
ｆｉを変化させているため、露光に要する時間が短くな
っている。
るフォトレジストが塗布されたウエハ１４を示し、この
図４において、先ず設定露光量をＳ１として、ウエハ１
４の表面の１列目のショット領域３４Ａ，３４Ｂ，３４
Ｃ，…に対して、順次フォーカス位置をそれぞれｆ１，
ｆ２，ｆ３，…と変えながら走査露光方式で露光を行
う。この際に、図３のレチクル１１として評価用パター
ンの形成されたレチクルが使用される。次に、設定露光
量をＳ２として、経路３７に沿って２列目のショット領
域３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，…に対して、順次フォーカ
ス位置をそれぞれｆ５，ｆ４，ｆ３，…と変えながら走
査露光方式で露光を行う。同様に、３列目以降のショッ
ト領域３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，…に対しても、各列で
は同一の設定露光量で順次フォーカス位置を変えて露光
を行う。本例では、フォーカス位置ｆｉ（ｉ＝１，２，
…）と設定露光量Ｓｊ（ｊ＝１，２，…）との２つの変
数があるが、変更するのに時間がかかる設定露光量Ｓｊ
については各列毎に固定して、各列ではフォーカス位置
ｆｉを変化させているため、露光に要する時間が短くな
っている。
【００４１】また、設定露光量Ｓｊを変更した場合に、
エネルギー粗調器３の透過率をオープンループ制御で切
り換えても、積算露光量をその設定露光量Ｓｊに所定の
精度で合致させることができず、所望の露光量目標値精
度が得られない。そこで、以下のように対処する。先ず
最初に露光コントローラ２６が、エネルギー粗調器３及
びエネルギー微調器４のリセットを行って、エネルギー
粗調器３及びエネルギー微調器４の透過率をそれぞれ最
大透過率に設定する。その後、不図示の主制御系が、図
１のステップ１０１においてウエハ１４上の１番目のシ
ョット領域３４Ａのフォーカス位置ｆｉをステージコン
トローラ１７に設定し、ステップ１０２において、その
ショット領域３４Ａへの設定露光量Ｓｊを露光コントロ
ーラ２６に設定する。本例では設定露光量Ｓｊは、次第
に小さくなる（Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３＞…）、即ち次第に高
感度になるものとする。１番目のショット領域３４Ａで
は、フォーカス位置ｆｉはｆ１に、設定露光量ＳｊはＳ
１に設定される。それに応じて、ステージコントローラ
１７は、Ｚチルトステージ１９を介してウエハ１４のフ
ォーカス位置をｆｉに設定する。その次のステップ１０
３において、エキシマレーザ光源１を所定回数パルス発
光させて、露光コントローラ２６でインテグレータセン
サ２５の検出信号ＤＳを取り込む。そして、露光コント
ローラ２６では、インテグレータセンサ２５の検出信号
ＤＳに基づいて間接的に、パルス照明光ＩＬの像面上で
の平均のエネルギー密度（単位パルス光当たり、且つ単
位面積当たりのエネルギー）ｐを算出する。これがエネ
ルギーチェックと呼ばれる工程である。
エネルギー粗調器３の透過率をオープンループ制御で切
り換えても、積算露光量をその設定露光量Ｓｊに所定の
精度で合致させることができず、所望の露光量目標値精
度が得られない。そこで、以下のように対処する。先ず
最初に露光コントローラ２６が、エネルギー粗調器３及
びエネルギー微調器４のリセットを行って、エネルギー
粗調器３及びエネルギー微調器４の透過率をそれぞれ最
大透過率に設定する。その後、不図示の主制御系が、図
１のステップ１０１においてウエハ１４上の１番目のシ
ョット領域３４Ａのフォーカス位置ｆｉをステージコン
トローラ１７に設定し、ステップ１０２において、その
ショット領域３４Ａへの設定露光量Ｓｊを露光コントロ
ーラ２６に設定する。本例では設定露光量Ｓｊは、次第
に小さくなる（Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３＞…）、即ち次第に高
感度になるものとする。１番目のショット領域３４Ａで
は、フォーカス位置ｆｉはｆ１に、設定露光量ＳｊはＳ
１に設定される。それに応じて、ステージコントローラ
１７は、Ｚチルトステージ１９を介してウエハ１４のフ
ォーカス位置をｆｉに設定する。その次のステップ１０
３において、エキシマレーザ光源１を所定回数パルス発
光させて、露光コントローラ２６でインテグレータセン
サ２５の検出信号ＤＳを取り込む。そして、露光コント
ローラ２６では、インテグレータセンサ２５の検出信号
ＤＳに基づいて間接的に、パルス照明光ＩＬの像面上で
の平均のエネルギー密度（単位パルス光当たり、且つ単
位面積当たりのエネルギー）ｐを算出する。これがエネ
ルギーチェックと呼ばれる工程である。
【００４２】その後、設定露光量Ｓｊ及びエネルギー密
度ｐを用いて次式より露光パルス数Ｎを算出する（ステ
ップ１０４）。但し、関数ｉｎｔ（ａ）は、実数ａを超
えない整数を表す。 Ｎ＝ｉｎｔ（Ｓｊ／ｐ） （２） そして、ステップ１０５でその露光パルス数Ｎと、所望
の露光量制御再現性を得るために定められている最小露
光パルス数Ｎmin とを比較して、露光パルス数Ｎが最小
露光パルス数Ｎmin より小さいときには、ステップ１０
６に移行して、エネルギー粗調器３のＮＤフィルタの選
択を、Ｎ≧Ｎmin となる範囲で最大の透過率を有するＮ
Ｄフィルタとした後、再びステップ１０３でエネルギー
チェックを行う。その後、ステップ１０５でＮ≧Ｎmin
となった場合には、ステップ１０７に移行して、更にエ
ネルギー微調器４によるエネルギーの微調整が必要か否
かを判定する。即ち、次式より現在の減光率の設定で得
られる積算露光量の設定露光量に対する誤差の割合を示
す露光量目標値精度Ａtgt を算出する。但し、関数ＡＢ
Ｓ（ａ）は実数ａの絶対値を表す。
度ｐを用いて次式より露光パルス数Ｎを算出する（ステ
ップ１０４）。但し、関数ｉｎｔ（ａ）は、実数ａを超
えない整数を表す。 Ｎ＝ｉｎｔ（Ｓｊ／ｐ） （２） そして、ステップ１０５でその露光パルス数Ｎと、所望
の露光量制御再現性を得るために定められている最小露
光パルス数Ｎmin とを比較して、露光パルス数Ｎが最小
露光パルス数Ｎmin より小さいときには、ステップ１０
６に移行して、エネルギー粗調器３のＮＤフィルタの選
択を、Ｎ≧Ｎmin となる範囲で最大の透過率を有するＮ
Ｄフィルタとした後、再びステップ１０３でエネルギー
チェックを行う。その後、ステップ１０５でＮ≧Ｎmin
となった場合には、ステップ１０７に移行して、更にエ
ネルギー微調器４によるエネルギーの微調整が必要か否
かを判定する。即ち、次式より現在の減光率の設定で得
られる積算露光量の設定露光量に対する誤差の割合を示
す露光量目標値精度Ａtgt を算出する。但し、関数ＡＢ
Ｓ（ａ）は実数ａの絶対値を表す。
【００４３】 Ａtgt ＝ＡＢＳ（１−ｐ・Ｎ／Ｓｊ） （３） 次に、図２のステップ１０８で露光量目標値精度Ａtgt
が所望の露光量目標値精度Ａ０以上であるときには、積
算露光量の誤差が大き過ぎるため動作はステップ１０９
に移行して、図３のエネルギー微調器４における減光率
（以下、「エネルギー微変調度」とも言う）Ｔｆを次式
より算出し、エネルギー微調器４の減光率をＴｆに設定
する。
が所望の露光量目標値精度Ａ０以上であるときには、積
算露光量の誤差が大き過ぎるため動作はステップ１０９
に移行して、図３のエネルギー微調器４における減光率
（以下、「エネルギー微変調度」とも言う）Ｔｆを次式
より算出し、エネルギー微調器４の減光率をＴｆに設定
する。
【００４４】 Ｔｆ＝Ｓｊ／［ｐ｛ｉｎｔ（Ｓｊ／ｐ）＋１｝］ （４） その後、ステップ１１０〜１１２において、上述のよう
に減光率がそれぞれ設定されたエネルギー粗調器３及び
エネルギー微調器４を用いて、第１のショット領域３４
Ａに対して走査露光方式で露光を行う。一方、ステップ
１０８で露光量目標値精度Ａtgt が露光量目標値精度Ａ
０より小さいときには、減光率の調整を行う必要がない
ため、直接ステップ１１０〜１１２に移行して露光を行
う。次のステップ１１３において、ウエハ１４上の同一
列に露光すべきショット領域が残っている場合には、ス
テップ１１４でＸＹステージ２０を駆動して次のショッ
ト領域を走査開始位置に設定し、ステップ１１５でＺチ
ルトステージ１９を駆動してそのショット領域のフォー
カス位置ｆｉを対応する位置に設定した後、ステップ１
１０〜１１２に戻って走査露光を行う。上述の動作をウ
エハ１４上の同一列のショット領域について実行した
後、動作はステップ１１３からステップ１１６に移行し
て、ウエハ１４上に次に露光すべきショット列があるか
どうかを調べ、露光すべきショット列があるときにはス
テップ１１７で変数ｊに１を加算して、ステップ１１８
で次の設定露光量Ｓｊに対する露光パルス数Ｎ’を次式
から算出する。
に減光率がそれぞれ設定されたエネルギー粗調器３及び
エネルギー微調器４を用いて、第１のショット領域３４
Ａに対して走査露光方式で露光を行う。一方、ステップ
１０８で露光量目標値精度Ａtgt が露光量目標値精度Ａ
０より小さいときには、減光率の調整を行う必要がない
ため、直接ステップ１１０〜１１２に移行して露光を行
う。次のステップ１１３において、ウエハ１４上の同一
列に露光すべきショット領域が残っている場合には、ス
テップ１１４でＸＹステージ２０を駆動して次のショッ
ト領域を走査開始位置に設定し、ステップ１１５でＺチ
ルトステージ１９を駆動してそのショット領域のフォー
カス位置ｆｉを対応する位置に設定した後、ステップ１
１０〜１１２に戻って走査露光を行う。上述の動作をウ
エハ１４上の同一列のショット領域について実行した
後、動作はステップ１１３からステップ１１６に移行し
て、ウエハ１４上に次に露光すべきショット列があるか
どうかを調べ、露光すべきショット列があるときにはス
テップ１１７で変数ｊに１を加算して、ステップ１１８
で次の設定露光量Ｓｊに対する露光パルス数Ｎ’を次式
から算出する。
【００４５】Ｎ’＝ｉｎｔ（Ｓｊ／ｐ） （５） その後、ステップ１１９でその露光パルス数Ｎ’が最小
露光パルス数Ｎmin より小さいときには、図１のステッ
プ１０６に移行して、Ｎ’≧Ｎmin となるようにエネル
ギー粗調器３で減光率の大きなＮＤフィルタを選択した
後、再びステップ１０３でエネルギーチェックを行う。
その後は上述の工程に従って、新たな露光パルス数Ｎに
ついてＮ≧Ｎmin となるようにエネルギー粗調器３にお
けるＮＤフィルタを選択し、且つ露光量目標値精度Ａ
tgt が露光量目標値精度Ａ０より小さくなるようにエネ
ルギー微調器４の減光率を設定して、次のショット領域
への露光を行う。
露光パルス数Ｎmin より小さいときには、図１のステッ
プ１０６に移行して、Ｎ’≧Ｎmin となるようにエネル
ギー粗調器３で減光率の大きなＮＤフィルタを選択した
後、再びステップ１０３でエネルギーチェックを行う。
その後は上述の工程に従って、新たな露光パルス数Ｎに
ついてＮ≧Ｎmin となるようにエネルギー粗調器３にお
けるＮＤフィルタを選択し、且つ露光量目標値精度Ａ
tgt が露光量目標値精度Ａ０より小さくなるようにエネ
ルギー微調器４の減光率を設定して、次のショット領域
への露光を行う。
【００４６】また、図２のステップ１１９でＮ’≧Ｎ
min である場合には、ステップ１２０に移行して、次式
より露光量目標値精度Ａtgt を算出する。 Ａtgt ＝ＡＢＳ｛１−ｉｎｔ（Ｓｊ／ｐ）・ｐ／Ｓｊ｝ （６） そして、ステップ１２１で露光量目標値精度Ａtgt が露
光量目標値精度Ａ０以上であるときには、ステップ１０
９に移行して、図３のエネルギー微調器４における減光
率（エネルギー微変調度）Ｔｆを（４）式の値に設定し
た後、ステップ１１０〜１１２において露光を行う。ま
た、ステップ１２１で露光量目標値精度Ａtgt が露光量
目標値精度Ａ０より小さいときには、減光率の調整を行
う必要がないため、直接ステップ１１０〜１１２に移行
して露光を行う。このようにして、ステップ１１６で次
のショット列が尽きたときにテストプリントを終了す
る。その後、ウエハ１４の現像等を行って、全部のショ
ット領域の内で最も解像度の良好なパターンが形成され
ているショット領域を特定すると、そのショット領域に
対してテストプリントを行った際のフォーカス位置、及
び設定露光量がそれぞれ当該フォトレジストに対するベ
ストフォーカス位置、及び最良の設定露光量であるとし
て決定される。
min である場合には、ステップ１２０に移行して、次式
より露光量目標値精度Ａtgt を算出する。 Ａtgt ＝ＡＢＳ｛１−ｉｎｔ（Ｓｊ／ｐ）・ｐ／Ｓｊ｝ （６） そして、ステップ１２１で露光量目標値精度Ａtgt が露
光量目標値精度Ａ０以上であるときには、ステップ１０
９に移行して、図３のエネルギー微調器４における減光
率（エネルギー微変調度）Ｔｆを（４）式の値に設定し
た後、ステップ１１０〜１１２において露光を行う。ま
た、ステップ１２１で露光量目標値精度Ａtgt が露光量
目標値精度Ａ０より小さいときには、減光率の調整を行
う必要がないため、直接ステップ１１０〜１１２に移行
して露光を行う。このようにして、ステップ１１６で次
のショット列が尽きたときにテストプリントを終了す
る。その後、ウエハ１４の現像等を行って、全部のショ
ット領域の内で最も解像度の良好なパターンが形成され
ているショット領域を特定すると、そのショット領域に
対してテストプリントを行った際のフォーカス位置、及
び設定露光量がそれぞれ当該フォトレジストに対するベ
ストフォーカス位置、及び最良の設定露光量であるとし
て決定される。
【００４７】上述のように本例によれば、オープンルー
プ制御でエネルギー粗調器３のＮＤフィルタの減光率の
選択を変更した際には、図１のステップ１０３で示すよ
うにエネルギーチェックを繰り返している。従って、Ｎ
Ｄフィルタの位置決め誤差等によって、その変更された
減光率（＝１−透過率）が計測時と異なっていても、正
確に像面上（ウエハ上）での露光量を求めることがで
き、ウエハ１４上の各ショット領域への積算露光量をそ
れぞれ正確に対応する設定露光量に近づけることができ
る。また、ステップ１０９で示すように、オープンルー
プ制御でも正確に減光率を設定できるエネルギー微調器
４の減光率が変更された場合には、エネルギーチェック
を行っていないため、テストプリントに要する時間が短
縮されている。
プ制御でエネルギー粗調器３のＮＤフィルタの減光率の
選択を変更した際には、図１のステップ１０３で示すよ
うにエネルギーチェックを繰り返している。従って、Ｎ
Ｄフィルタの位置決め誤差等によって、その変更された
減光率（＝１−透過率）が計測時と異なっていても、正
確に像面上（ウエハ上）での露光量を求めることがで
き、ウエハ１４上の各ショット領域への積算露光量をそ
れぞれ正確に対応する設定露光量に近づけることができ
る。また、ステップ１０９で示すように、オープンルー
プ制御でも正確に減光率を設定できるエネルギー微調器
４の減光率が変更された場合には、エネルギーチェック
を行っていないため、テストプリントに要する時間が短
縮されている。
【００４８】但し、通常こうしたテストプリントにはそ
れほどのスループットは必要とされないため、図２のス
テップ１０９で示すエネルギー微調器４、又はエネルギ
ー粗調器３での減光率の変更時にもそれぞれエネルギー
チェックを行ってもよい。即ち、減光率を変更したとき
には、常にステップ１０３に戻るようにしてもよい。次
に、本例の投影露光装置において、エキシマレーザ光源
１における発光遅延時間Ｔｄの影響を軽減するための種
々の方法につき説明する。本例での発光遅延時間Ｔｄ
は、露光コントローラ２６内での遅延時間、露光コント
ローラ２６からエキシマレーザ光源１への通信時間、及
びエキシマレーザ光源１内での遅延時間を合計した時間
であり、ほぼ一定時間であるとみなすことができる。ま
た、発光遅延時間Ｔｄのばらつきである所謂発光ジッタ
は、走査速度の変動と相まって同期むら、即ちショット
領域全面での露光量むらの要因となるが、ここではその
発光ジッタには着目することなく、発光遅延時間Ｔｄに
よって各ショット領域の最初の部分と最後の部分とで発
生する局所的露光量むらの対策を考える。
れほどのスループットは必要とされないため、図２のス
テップ１０９で示すエネルギー微調器４、又はエネルギ
ー粗調器３での減光率の変更時にもそれぞれエネルギー
チェックを行ってもよい。即ち、減光率を変更したとき
には、常にステップ１０３に戻るようにしてもよい。次
に、本例の投影露光装置において、エキシマレーザ光源
１における発光遅延時間Ｔｄの影響を軽減するための種
々の方法につき説明する。本例での発光遅延時間Ｔｄ
は、露光コントローラ２６内での遅延時間、露光コント
ローラ２６からエキシマレーザ光源１への通信時間、及
びエキシマレーザ光源１内での遅延時間を合計した時間
であり、ほぼ一定時間であるとみなすことができる。ま
た、発光遅延時間Ｔｄのばらつきである所謂発光ジッタ
は、走査速度の変動と相まって同期むら、即ちショット
領域全面での露光量むらの要因となるが、ここではその
発光ジッタには着目することなく、発光遅延時間Ｔｄに
よって各ショット領域の最初の部分と最後の部分とで発
生する局所的露光量むらの対策を考える。
【００４９】さて、図３において、走査露光時のウエハ
１４のＹ方向への走査速度をＶとすると、エキシマレー
ザ光源１における発光遅延時間Ｔｄの間にウエハ１４が
移動する距離（以下、「発光遅延距離」と呼ぶ）は、Ｔ
ｄ・Ｖである。そこで、第１の制御方法として、ウエハ
１４と照野フィールド１２Ｗとの走査方向の相対位置を
その発光遅延距離Ｔｄ・Ｖ分だけ補正する。具体的に、
パルス照明光ＩＬの発光を開始するときのウエハ１４の
走査方向の位置（露光開始位置）Ｙｓ、及びパルス照明
光ＩＬの最後の発光を行うときのウエハ１４の走査方向
の位置（露光終了位置）Ｙｅをそれぞれその発光遅延距
離Ｔｄ・Ｖ分だけずらすこととする。
１４のＹ方向への走査速度をＶとすると、エキシマレー
ザ光源１における発光遅延時間Ｔｄの間にウエハ１４が
移動する距離（以下、「発光遅延距離」と呼ぶ）は、Ｔ
ｄ・Ｖである。そこで、第１の制御方法として、ウエハ
１４と照野フィールド１２Ｗとの走査方向の相対位置を
その発光遅延距離Ｔｄ・Ｖ分だけ補正する。具体的に、
パルス照明光ＩＬの発光を開始するときのウエハ１４の
走査方向の位置（露光開始位置）Ｙｓ、及びパルス照明
光ＩＬの最後の発光を行うときのウエハ１４の走査方向
の位置（露光終了位置）Ｙｅをそれぞれその発光遅延距
離Ｔｄ・Ｖ分だけずらすこととする。
【００５０】図５（ａ）は、ウエハ上の露光対象のショ
ット領域ＳＡがスリット状の照野フィールド１２Ｗに対
して＋Ｙ方向に走査される際に、ショット領域ＳＡの中
心のＹ座標が露光開始位置Ｙｓ’にある状態を示し、こ
の図５（ａ）において、２点鎖線で示す発光遅延時間を
無視した場合の露光開始位置Ｐ３（このときのＹ座標を
Ｙｓとする）に対して、ショット領域ＳＡの位置は発光
遅延距離Ｔｄ・Ｖだけ−Ｙ方向にずれている。即ち、次
式が成立している。
ット領域ＳＡがスリット状の照野フィールド１２Ｗに対
して＋Ｙ方向に走査される際に、ショット領域ＳＡの中
心のＹ座標が露光開始位置Ｙｓ’にある状態を示し、こ
の図５（ａ）において、２点鎖線で示す発光遅延時間を
無視した場合の露光開始位置Ｐ３（このときのＹ座標を
Ｙｓとする）に対して、ショット領域ＳＡの位置は発光
遅延距離Ｔｄ・Ｖだけ−Ｙ方向にずれている。即ち、次
式が成立している。
【００５１】Ｙｓ’＝Ｙｓ−Ｔｄ・Ｖ （７） これによって、実際にエキシマレーザ光源１が発光した
ときには、ショット領域ＳＡは位置Ｐ３に達しているた
め、ショット領域ＳＡの露光開始部での積算露光量のむ
らが発生しない。同様に、露光終了位置Ｙｅ’を＋Ｙ方
向に発光遅延距離Ｔｄ・Ｖだけずらすことによって、即
ち、発光遅延時間を無視した場合の露光終了位置Ｙｅに
対して次のように設定することによって、ショット領域
ＳＡの露光終了部での積算露光量のむらが発生しない。
ときには、ショット領域ＳＡは位置Ｐ３に達しているた
め、ショット領域ＳＡの露光開始部での積算露光量のむ
らが発生しない。同様に、露光終了位置Ｙｅ’を＋Ｙ方
向に発光遅延距離Ｔｄ・Ｖだけずらすことによって、即
ち、発光遅延時間を無視した場合の露光終了位置Ｙｅに
対して次のように設定することによって、ショット領域
ＳＡの露光終了部での積算露光量のむらが発生しない。
【００５２】Ｙｅ’＝Ｙｅ＋Ｔｄ・Ｖ （８） なお、図５（ａ）において、そのようにショット領域Ｓ
Ａの露光開始位置等をずらすことは照野フィールド１２
Ｗの位置を逆方向にずらすことと等価である。そこで、
各ショット領域の露光開始位置等をずらす代わりに、図
３において固定照野絞り９の位置をずらすことによっ
て、照野フィールド１２ＷのＹ方向の位置を発光遅延距
離Ｔｄ・Ｖだけ＋Ｙ方向若しくは−Ｙ方向にずらしても
よい。
Ａの露光開始位置等をずらすことは照野フィールド１２
Ｗの位置を逆方向にずらすことと等価である。そこで、
各ショット領域の露光開始位置等をずらす代わりに、図
３において固定照野絞り９の位置をずらすことによっ
て、照野フィールド１２ＷのＹ方向の位置を発光遅延距
離Ｔｄ・Ｖだけ＋Ｙ方向若しくは−Ｙ方向にずらしても
よい。
【００５３】次に、第２の制御方法として、その発光遅
延時間Ｔｄの影響を時間的に補正する方法がある。具体
的に、或るショット領域に対する露光開始の予定時刻を
Ｔ1とすると、実際の露光開始時点を（Ｔ1 −Ｔｄ）に
早めることとする。また、露光終了の予定時刻をＴ2 と
すると、実際の露光終了時点を（Ｔ2 ＋Ｔｄ）に設定す
る。これは、図３の露光コントローラ２６からエキシマ
レーザ光源１に出力する発光トリガ信号ＴＳのタイミン
グを、図５（ｂ）に示すように、それぞれ発光遅延時間
を無視した場合の位置Ｐ４に対して発光遅延時間Ｔｄだ
け早くすることと等価である。これによって、積算露光
量のむらが発生しない。
延時間Ｔｄの影響を時間的に補正する方法がある。具体
的に、或るショット領域に対する露光開始の予定時刻を
Ｔ1とすると、実際の露光開始時点を（Ｔ1 −Ｔｄ）に
早めることとする。また、露光終了の予定時刻をＴ2 と
すると、実際の露光終了時点を（Ｔ2 ＋Ｔｄ）に設定す
る。これは、図３の露光コントローラ２６からエキシマ
レーザ光源１に出力する発光トリガ信号ＴＳのタイミン
グを、図５（ｂ）に示すように、それぞれ発光遅延時間
を無視した場合の位置Ｐ４に対して発光遅延時間Ｔｄだ
け早くすることと等価である。これによって、積算露光
量のむらが発生しない。
【００５４】更に、第３の制御方法として、走査露光の
開始時点付近と終了時点付近とでパルス照明光の露光量
を変化させる方法がある。この場合、簡単のために、或
るショット領域への露光中に積算露光量の誤差が発生す
るのは、そのショット領域中で第１パルス目のパルス照
明光が照射される部分、及び最後のパルス照明光が照射
される部分であるとすると、積算露光量の誤差を補正す
るために、第１パルス目、及び最後のパルス照明光の露
光量をそれ以外の部分でのパルス照明光の露光量に対し
てその誤差分だけ大きくする。
開始時点付近と終了時点付近とでパルス照明光の露光量
を変化させる方法がある。この場合、簡単のために、或
るショット領域への露光中に積算露光量の誤差が発生す
るのは、そのショット領域中で第１パルス目のパルス照
明光が照射される部分、及び最後のパルス照明光が照射
される部分であるとすると、積算露光量の誤差を補正す
るために、第１パルス目、及び最後のパルス照明光の露
光量をそれ以外の部分でのパルス照明光の露光量に対し
てその誤差分だけ大きくする。
【００５５】これによって、当該ショット領域の露光開
始部、及び露光終了部で積算露光量のむらが発生しない
ようになっている。また、そのように１つのショット領
域への走査露光の途中でパルスエネルギーを変更する方
法としては、図３のエネルギー微調器４の応答速度を高
めてそのエネルギー微調器４を介してエネルギーを変調
する方法がある。それ以外に、エキシマレーザ光源１の
電源電圧を高速に変調してパルス毎のエネルギーを切り
換えるようにしてもよい。
始部、及び露光終了部で積算露光量のむらが発生しない
ようになっている。また、そのように１つのショット領
域への走査露光の途中でパルスエネルギーを変更する方
法としては、図３のエネルギー微調器４の応答速度を高
めてそのエネルギー微調器４を介してエネルギーを変調
する方法がある。それ以外に、エキシマレーザ光源１の
電源電圧を高速に変調してパルス毎のエネルギーを切り
換えるようにしてもよい。
【００５６】なお、上述の実施の形態は本発明を走査露
光型の投影露光装置で露光量制御を行う場合に適用した
ものであるが、特にエネルギー粗調器３の減光率を変更
した場合にエネルギーチェックを行う動作は、ステッパ
ーのような一括露光型の投影露光装置で露光量制御を行
う際にも適用することができる。このように、本発明は
上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で種々の構成を取り得る。
光型の投影露光装置で露光量制御を行う場合に適用した
ものであるが、特にエネルギー粗調器３の減光率を変更
した場合にエネルギーチェックを行う動作は、ステッパ
ーのような一括露光型の投影露光装置で露光量制御を行
う際にも適用することができる。このように、本発明は
上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で種々の構成を取り得る。
【００５７】
【発明の効果】本発明の第１の露光量制御方法によれ
ば、例えば感光性の基板上の複数のショット領域に対し
て積算露光量を種々に変えてテストプリント等を行うた
めに、光学フィルタでの減衰率（減光率）をオープンル
ープ制御で切り換えて照明光の照度を切り換えたときに
は、その切り換えたままの状態でマスクパターンの転写
面上での照明光の照度を計測している。従って、各ショ
ット領域への積算露光量をそれぞれ所望の値に正確に制
御できる利点がある。
ば、例えば感光性の基板上の複数のショット領域に対し
て積算露光量を種々に変えてテストプリント等を行うた
めに、光学フィルタでの減衰率（減光率）をオープンル
ープ制御で切り換えて照明光の照度を切り換えたときに
は、その切り換えたままの状態でマスクパターンの転写
面上での照明光の照度を計測している。従って、各ショ
ット領域への積算露光量をそれぞれ所望の値に正確に制
御できる利点がある。
【００５８】また、本発明の第２の露光量制御方法によ
れば、パルス光源からのパルス照明光を用いて走査露光
を行うときに、そのパルス光源が所定の発光遅延時間を
有する場合でも、その発光遅延時間に応じて露光領域と
感光性の基板との走査方向の位置を相対的にずらしてい
るため、その基板（被露光基板）上で積算露光量のむら
が生じない利点がある。
れば、パルス光源からのパルス照明光を用いて走査露光
を行うときに、そのパルス光源が所定の発光遅延時間を
有する場合でも、その発光遅延時間に応じて露光領域と
感光性の基板との走査方向の位置を相対的にずらしてい
るため、その基板（被露光基板）上で積算露光量のむら
が生じない利点がある。
【００５９】また、本発明の第３の露光量制御方法によ
れば、パルス光源からのパルス照明光を用いて走査露光
を行うときに、そのパルス光源が所定の発光遅延時間を
有する場合でも、その発光遅延時間に応じてそのパルス
光源に供給される発光トリガ信号のタイミングをずらし
ているため、感光性の基板（被露光基板）上で積算露光
量のむらが生じない利点がある。
れば、パルス光源からのパルス照明光を用いて走査露光
を行うときに、そのパルス光源が所定の発光遅延時間を
有する場合でも、その発光遅延時間に応じてそのパルス
光源に供給される発光トリガ信号のタイミングをずらし
ているため、感光性の基板（被露光基板）上で積算露光
量のむらが生じない利点がある。
【図１】本発明による露光量制御方法の実施の形態の一
例が適用された露光動作の一部を示すフローチャートで
ある。
例が適用された露光動作の一部を示すフローチャートで
ある。
【図２】図１の露光動作に続く露光動作を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図３】その実施の形態の一例で使用されるステップ・
アンド・スキャン方式の投影露光装置を示す構成図であ
る。
アンド・スキャン方式の投影露光装置を示す構成図であ
る。
【図４】テストプリント時のショット配列を示す平面図
である。
である。
【図５】（ａ）は或るショット領域の露光開始位置をず
らす場合を示す平面図、（ｂ）はエキシマレーザ光源に
対する発光トリガ信号のタイミングをずらす場合を示す
説明図である。
らす場合を示す平面図、（ｂ）はエキシマレーザ光源に
対する発光トリガ信号のタイミングをずらす場合を示す
説明図である。
【図６】従来の粗調ユニット（エネルギー粗調器）の透
過率をオープンループ制御で変更した場合に、透過率の
再現性が変化する場合の説明図である。
過率をオープンループ制御で変更した場合に、透過率の
再現性が変化する場合の説明図である。
【図７】（ａ）は照野フィールド内の走査方向への光強
度分布を示す図、（ｂ）は発光遅延時間によって発生す
る積算露光量のむらを示す図である。
度分布を示す図、（ｂ）は発光遅延時間によって発生す
る積算露光量のむらを示す図である。
【符号の説明】 １ エキシマレーザ光源 ２ ビーム整形光学系 ３ エネルギー粗調器 ４ エネルギー微調器 ５ フライアイレンズ ６ σ絞り ７ ビームスプリッタ ９ 固定照野絞り １０ コンデンサーレンズ １１ レチクル １３ 投影光学系 １４ ウエハ １５ レチクルステージ １７ ステージコントローラ １９ Ｚチルトステージ ２０ ＸＹステージ ２１ 照度むらセンサ ２５ インテグレータセンサ ２６ 露光コントローラ
Claims (3)
- 【請求項１】 露光用光源から射出された照明光で、転
写用のパターンの形成されたマスクを照明し、前記照明
光のもとで前記マスクのパターンを感光性の基板上に転
写露光する露光装置で、前記基板に対する前記照明光の
露光量を制御する露光量制御方法において、 前記露光用光源と前記マスクとの間に前記照明光の照度
を複数段階で減衰させる減衰率可変の光学フィルタを配
置し、 該光学フィルタの減衰率をオープンループ制御で切り換
えることにより前記基板上での前記照明光の照度を制御
するものとして、 前記光学フィルタでの減衰率を切り換えたときに、前記
マスクのパターンの転写面上での前記照明光の照度を計
測し、該計測結果に基づいて前記基板に対する前記照明
光の露光量を制御することを特徴とする露光量制御方
法。 - 【請求項２】 パルス光源から射出される露光用のパル
ス照明光のもとで、マスク上のパターンの一部を感光性
の基板上に投射した状態で、前記マスク及び前記基板を
同期して走査することにより前記基板上に前記マスクの
パターンを逐次転写露光する走査型露光装置で、前記基
板に対する前記パルス照明光の露光量を制御する露光量
制御方法において、 前記パルス光源に対して発光トリガ信号が供給されてか
ら前記パルス光源が発光するまでの発光遅延時間に応じ
て、前記パルス照明光による前記基板上の露光領域と前
記基板との走査方向の相対位置にオフセットを加えるこ
とを特徴とする露光量制御方法。 - 【請求項３】 パルス光源から射出される露光用のパル
ス照明光のもとで、マスク上のパターンの一部を感光性
の基板上に投射した状態で、前記マスク及び前記基板を
同期して走査することにより前記基板上に前記マスクの
パターンを逐次転写露光する走査型露光装置で、前記基
板に対する前記パルス照明光の露光量を制御する露光量
制御方法において、 前記パルス光源に対して発光トリガ信号が供給されてか
ら前記パルス光源が発光するまでの発光遅延時間に応じ
て、前記パルス光源に対して供給される前記発光トリガ
信号のタイミングにオフセットを加えることを特徴とす
る露光量制御方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29947895A JP3617558B2 (ja) | 1995-11-17 | 1995-11-17 | 露光量制御方法、露光装置、及び素子製造方法 |
| US08/623,779 US5659383A (en) | 1995-11-17 | 1996-03-29 | Exposure apparatus and exposure quantity control method |
| KR1019960037951A KR970028862A (ko) | 1995-11-17 | 1996-09-03 | 노광 장치 및 노광량 제어방법 |
| US08/914,801 US5929977A (en) | 1995-11-17 | 1997-08-15 | Exposure apparatus and exposure quantity control method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29947895A JP3617558B2 (ja) | 1995-11-17 | 1995-11-17 | 露光量制御方法、露光装置、及び素子製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09148216A true JPH09148216A (ja) | 1997-06-06 |
| JP3617558B2 JP3617558B2 (ja) | 2005-02-09 |
Family
ID=17873098
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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| KR (1) | KR970028862A (ja) |
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| US9645510B2 (en) | 2013-05-20 | 2017-05-09 | Asml Netherlands B.V. | Method of controlling a radiation source and lithographic apparatus comprising the radiation source |
| 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 |
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1996
- 1996-03-29 US US08/623,779 patent/US5659383A/en not_active Expired - Fee Related
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- 1997-08-15 US US08/914,801 patent/US5929977A/en not_active Expired - Fee Related
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