JP3912816B2 - Scanning exposure apparatus and device manufacturing method using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は露光装置に関し、特にIC、LSI、CCD、液晶パネル、磁気ヘッド等の各種デバイスを製造するために使用される露光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、デバイスの大規模化、微細化に応えるため、スリット状の照明領域に対してマスク及びウエハを同期して走査することによって広い面積を露光する方式、所謂スリットスキャン方式を採用した走査型露光装置が用いられてきている。
【0003】
走査型露光装置において、均一な露光を行うためには、安定した走査速度でレチクル及びウエハを走査させる必要がある。ところが何らかの外乱要因によってレチクル及びウエハの走査速度は変動しうるため、例え走査速度が変動した場合でも均一に露光できるよう制御することは重要なことである。
【0004】
従来のエキシマレーザ等のパルス光源を用いた走査型露光装置において、計算によって求めた次回露光すべき予定位置にレチクル及びウエハが移動してきた時に、パルス発光を行うような装置が知られている。この時、レチクル及びウエハの実際の位置は、高精度なレーザ干渉計等の位置計測器によって計測される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レーザ干渉計による出力値は、測定対象であるレチクルやウエハを載置する駆動ステージに固定されたミラーの位置変動、あるいは気温や気圧などの環境の変化等によって誤差が生じるため、ウエハステージ制御系の演算器によりこの誤差を演算補正する時間が必要となる。それに加えて、ウエハステージ制御のために誤差補正された位置測定値を用いて、駆動ステージ位置の逐次目標値を演算する時間も必要である。つまりレチクルやウエハの正確な位置は、このような駆動ステージの位置サーボのサンプリング時間が必要であるため、1ms〜0.5ms程度の測定間隔毎に離散的にしか測定できない。したがって、上述の装置のようにレチクル及びウエハの実際の位置(測定値)と次回露光すべき予定位置との比較により発光を行う場合、発光タイミングが実際の位置の測定間隔によって自由度の制限を受けてしまい、結果として積算露光量むらの精度が改善されない。
【0006】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、正確に露光を行うことができる露光装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、パルス光源と、前記パルス光源からの光によりレチクルを照明するための照明光学系と、前記レチクルを保持し移動するレチクルステージと、ウエハを保持し移動するウエハステージと、前記レチクルのパターンを前記ウエハに投影するための投影光学系と、前記レチクルステージおよび前記ウエハステージの駆動制御を行う第1の制御系とを有する走査露光装置において、前記第1の制御系から第1の周期で得られる、前記レチクルステージおよび前記ウエハステージのいずれかのステージの位置を示す第1のステージ位置信号に基づいて、前記第1の周期より短い第2の周期で前記いずれかのステージの位置を示す第2のステージ位置信号を生成する演算手段と、前記第2のステージ位置信号に基づいて、前記パルス光源の発光タイミングを制御する第2の制御系とを有することを特徴とする走査露光装置である。
【0008】
前記演算手段は、前記第1のステージ位置信号と、予め設定された前記いずれかのステージの速度プロファイルの情報とに基づいて、前記第2のステージ位置信号を生成することを特徴としてもよい。
【0009】
また、前記演算手段は、前記第1のステージ位置信号の変化量に基づいて、前記第2のステージ位置信号を生成することを特徴としてもよい。
【0010】
本発明の露光装置には、他に様々な好ましい実施形態が存在するが、それは以下に述べる。
【0011】
【発明の実施の形態】
(実施形態1)
図1は本発明の一実施形態を示す概略図であり、IC、LSI等の半導体デバイス、液晶デバイス、CCD等の撮像デバイス、磁気ヘッド等のデバイスを製造する際に用いる走査型露光装置を表している。
【0012】
図1において、エキシマレーザ等のパルス光を供給するパルスレーザ光源1からの光束は、ビーム整形光学系2により所望の形状に整形され、ハエノ目レンズ等のオプティカルインテグレータ3の光入射面に指向される。ハエノ目レンズは複数の微小なレンズの集まりからなるものであり、その光射出面近傍に複数の2次光源が形成される。コンデンサレンズ4は、オプティカルインテグレータ3の2次光源からの光束でマスキングブレード6をケーラー照明している。ハーフミラー5より分割されたパルス光の一部は、第1露光量検出器14に指向される。マスキングブレード6とレチクル9は、結像レンズ7とミラー8により共役な関係に配置されており、マスキングブレード6の開口の形状によりレチクル9における照明領域の形と寸法が規定される。11は投影レンズであり、レチクル9に描かれた回路パターンをウエハ12に縮小投影している。レチクル9はレチクルステージ10に固定され、投影レンズ11を介してウエハステージ13上に固定されたウエハ12に対してアライメントされる。ウエハステージ13上には第2露光量検出器15が配置されており、この第2露光量検出器15により光学系を介した際の露光量をモニタする事ができる。
【0013】
101は、レチクルステージ10とウエハステージ13を投影レンズ11の倍率と同じ比率で正確に同期をとって駆動制御するためのステージ駆動制御系である。ステージ駆動制御系101は、ステージ位置を計測するレーザ干渉計(不図示)及びレーザ干渉計の出力値の誤差を補正演算する演算器(不図示)等を有しており、ステージ現在位置信号を後述のレーザ制御系103に対して離散的に出力している。このレーザ干渉計及び演算器により本発明の位置計測手段を構成している。またステージ駆動制御系101内部では、演算されたステージ現在位置をもとにレチクルステージ10とウエハステージ13の逐次目標位置も演算している。102は露光量演算器であり、第1露光量検出器14及び第2露光量検出器15からの信号をA/D変換してレーザ制御系103にデータを送る。レーザ制御系103は、所望の露光量に応じてトリガー信号、放電電圧信号をパルスレーザ光源1に対して出力し、レーザ出力、及び発光間隔を制御する。この時、所望の露光量を得るために、第1露光量検出器14及び第2露光量検出器15の検出結果に基づいて、トリガー信号、放電電圧信号に補正を加えれば、より正確に所望のレーザ出力を得ることができる。トリガー信号、放電電圧信号は、露光量演算器102からの照度モニター信号や、ステージ駆動制御系からのステージの現在位置信号、主制御系104からの強度基準値や履歴情報などのパラメータに基づいて発振される。104はステージ駆動制御系101、露光量演算器102、レーザ制御系103を統括制御する主制御系である。所望の露光量等の露光条件は、入力装置105に装置使用者が手動で、あるいは自動的に入力する。そして、第1露光量検出器14、第2露光量検出器15の検出結果は、表示部106に表示することが可能である。
【0014】
本実施形態では、発光予定位置座標テーブルのデータ、ステージ位置計測値、ステージの加減速プロファイル(速度変化情報)等をもとに、ステージ駆動制御系101から出力されるステージ現在位置の計測間隔間のステージ位置を補間演算して推定値として求めている。次に本発明の最も特徴とすべきレーザ制御系103の構成について図2に基づいて説明する。
【0015】
露光量演算器102から出力される照度モニター信号は、目標位置演算装置202に入力され、ウエハ上の積算露光量が均一化されるようなレーザ光源の次回発光位置を演算する。また、主制御系104から出力される強度目標値は、放電電圧演算装置203に入力され、指定放電電圧を演算する。本実施形態においては、強度目標値は常に一定である。なお、次回発光位置の演算については後ほど詳述する。
【0016】
204はバッファであり、ステージ駆動制御系101から出力されるステージ位置計測値をロード信号が入力される度に記録する。ロード信号は、ステージ駆動制御系101から出力される計測値が更新される毎に同期して出力される信号であり、電気回路における論理レベル信号である。205はカウンタであり、入力される一定周波数の基準信号であるクロックをカウントしている。カウンタ205は、ステージ駆動制御系101からのロード信号によって0にクリアされる。クロックの周期は、ステージ駆動制御系101におけるステージ位置の測定間隔よりも短い周期で与えられる。206は速度演算器であり、ステージ駆動制御系101から受け取る前回のステージ位置計測値と、今回のステージ位置計測値の差分値をもとに図3(a)に示すような加減速プロファイルから、その時点でのステージの走査速度を計算する。207は乗算器であり、カウンタ205の出力と速度演算器206の出力を乗算して、ロード信号が出力されてから現在までの間にステージが進んだ距離を出力する。そして、乗算器207からの出力とバッファ204からの出力は、加算器208において加算され、ステージ駆動制御系101の測定間隔間の実際のステージ位置データとなる。バッファ204、カウンタ205、速度演算器206、乗算器207、加算器208により本発明の速度変化情報を用いて基板の現在位置を求める演算手段を構成している。
【0017】
そして、比較器209は、目標位置演算装置202から出力された次回発光位置と、加算器209から出力されたステージ位置データを受け、両者の値が一致したときにトリガー信号を発生し、パルスレーザ光源1を発光させる。
【0018】
上述してきたように本実施形態では、ステージ駆動制御系101の出力値(測定間隔毎のステージ位置計測値)と、クロック周波数、加減速プロファイルをもとに次のクロックにおけるステージ座標を推測し、外部クロック入力時に比較器へのステージ座標を更新していく。この関係を式(1)に示す。
【0019】
【外1】
ここで、
Xn : Xiが計測されてからn番目のクロックがカウントされた時のステージ位置座標
Xi : ステージ位置計測手段によるi番目のステージ位置計測値
V(t): ウエハステージの駆動速度、
a : Xi が出力された時刻
b : n回目のクロックが発せられる時刻
である。
【0020】
式(1)の演算を行うことで、図3(b)に示すようにステージ位置座標を補間して求めることができ、測定間隔間においても自由に発光タイミングを設定できる。
【0021】
また、ここで示した補間ではステージの加減速プロファイルの補正を行っていないが、駆動中のステージ座標の計測値から加減速プロファイルの補正を行うことにより、更に高精度な制御が可能となる。
【0022】
ところで、簡易的に加減速プロファイルを意識せず、刻々と更新されるステージ座標の計測値間を線形近似して、以下に示す式(2)のような速度変化情報を用い、次の外部クロック入力時の座標を推測してもよい。
【0023】
【外2】
ここで、
W : クロックの周期
である。
【0024】
また、本実施形態ではステージの座標を補間する機能をレーザ制御系103に持たせているが、ステージ駆動制御系101に持たせてもよい。
【0025】
式(1)により、ウエハステージ13が加速・定速・減速・停止するまでの間の補間計算を行った例の概念図を図4に示す。
【0026】
図4において白丸で示されているステージ駆動制御系101の測定位置は、実際の間隔よりもまばらに表現している。太い点線は実際のウエハステージの動きであり、細い実線は式(1)によって求められたステージ位置を表している。区間A、区間Cは、それぞれステージの加速、減速を行っている時間であり、多項式による曲線補間を行っている。区間Bはステージが一定速度で駆動されている区間であり、直線補間が行われている。ステージが一定速度で駆動されている区間Bにおいて多項式近似による補間を行うと、駆動プロファイル生成時の量子化誤差が存在する場合や、振動等による影響でステージ駆動制御系101の計測値に誤差が生じた場合に、補間しようとする区間においてこれらの誤差が拡大されるので好ましくない。
【0027】
ところで、エキシマレーザ等のパルスレーザ光源には、発光毎の強度ばらつきが存在するため、いかに正確な露光位置で露光を行ったとしても、パルス光の強度ばらつきにより露光むらが生ずるといった問題がある。そこで、以下にパルスレーザ光源の発光強度ばらつきによる露光むらの補正方法についての説明をする。
【0028】
図5は、レチクル9に照射されるパルス光(露光光)の強度プロファイルを表した図である。マスキングブレード6をレチクル9との共役位置からわずかにはずすことにより、露光光は台形状の強度プロファイルとなる。ここで、最高強度をi0、半影になった部分(斜辺)の幅をr、最高強度の部分(上底)までの幅をwとする。また、任意のX座標においてY軸に関して積分した値を強度値と定義するならば、図6の説明での直感的な理解を助けるため、w<X<r+wの区間は、図5の網掛け部分のようにプロファイルを変形しても等価として扱える。
【0029】
図6は、走査露光を行った場合のウエハ12上の積算露光量を見積もるための概念図である。図6における任意のX座標においてY軸に関して積分した値を積算露光量と定義する。In−3〜In+2は、パルスレーザ光源1の各発光時に露光された露光量であり、図5における強度プロファイルそのものに対応する。
【0030】
ここで、n番目の発光位置をδずらし、座標Xnで露光を行った場合、積算露光量は図7のようになる。すなわち、積算露光量はi0δ/rだけ、図7に示したようなプロファイルで減少する。図9は、図8に示すように(n−1)番目の露光光における発光強度がΔIn−1だけ大きかった場合に、
【0031】
【外3】
となるように、発光位置をδだけX軸の正方向にずらして発光させた場合のウエハ上の積算露光量を表す図である。予期した値よりも大きな強度で発光がなされた時(図9における区間a)、次回の発光位置を後ろにずらす(発光タイミングを遅らせる)ことにより、Inが積算される位置までは積算露光量は減少し(区間b)、区間cにおいて目標積算露光量となる。その後、In−1のプロファイルの右方の裾野部分(半影部分)にさしかかると、積算露光量はさらに減少し(区間d)、Inを後ろにずらした分の最高強度の部分にさしかかると、再び目標積算露光量に向かって回復する(区間e)。なお、予期した値よりも小さな強度で発光がなされた場合は、式(3)にしたがって、次回の発光位置を前にずらせば(発光タイミングを早めれば)よい。この式(3)に相当する演算を目標位置演算装置202は行っており、次回発光位置を決定する。
【0032】
ここで示した例は、便宜上、1ショットに必要とされる目標積算露光量が2パルス前後で達成できるような説明になっているが、実際には20〜50パルス程度の露光光の積算が必要であると考えられるので、i0は目標積算露光量に対して相対的に小さくなり、したがって、積算露光量むらは図9に示した形状よりも更に平坦になる。
【0033】
次に図2に示した実施形態とは異なり、放電電圧演算装置204において次回の目標露光量に基づいて指定放電電圧を演算する方法について説明する。
【0034】
次回発光用の指定放電電圧は、式(4)に示すように前回の発光履歴の、もしくは式(5)に示すように以前の複数の発光履歴のパルス光強度、指定放電電圧の関係から決定される。
【0035】
【外4】
ここで、Viはi番目に供給されるパルス光の指定放電電圧、V0は基準指定放電電圧、Ei−1は露光量検出器により計測されたi−1番目の露光量、Ti−1はi−1番目の目標露光量、Piはi番目までの目標積算露光量である。
【0036】
本実施形態では、発光強度ばらつきによる露光むらの補正方法として、次回発光位置を変動させる(発光タイミングを制御する)方法を行っているが、式(4)または式(5)で演算されるような指定放電電圧を制御する方法を行ってもよい。また、一方の方法のみで露光むらを十分に補正できない場合等は、両方の方法を併用することも可能である。
【0037】
また、本実施形態では光源をパルスレーザ光源として説明したが、パルス光を供給する光源であればレーザでなくとも本発明は実現できる。
【0038】
ステージ駆動制御系101では、演算されたステージ現在位置をもとにレチクルステージ10とウエハステージ13の逐次目標位置も演算しているが、このステージ位置の逐次目標位置を補間演算した値と、次回発光位置が一致した時に発光をさせるよう構成しても同様の効果が期待できる。
【0039】
このように、離散的にレチクルステージやウエハステージの所定位置座標、すなわちレチクルやウエハの所定位置座標を測定する走査型露光装置においても、測定値間を補間する手段を有することによって、正確な位置で均一に露光を行うことができる。
【0040】
(実施形態2)
次に、本発明の走査型露光装置を使用した半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。
【0041】
図10は半導体デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネルやCCD)の製造フローを示す。ステップ11(回路設計)では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ12(マスク制作)では設計した回路パターンを形成したマスク(レチクル9)を制作する。一方、ステップ13(ウエハ製造)ではシリコン等の材料を用いてウエハ(ウエハ12)を製造する。ステップ14(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハとを用いて、リソグラフィー技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ15(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ14によって作成されたウエハを用いてチップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ16(検査)ではステップ15で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップ17)される。
【0042】
図11は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ21(酸化)ではウエハ(ウエハ12)の表面を酸化させる。ステップ22(CVD)ではウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ23(電極形成)ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ24(イオン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ25(レジスト処理)ではウエハにレジスト(感材)を塗布する。ステップ26(露光)では上記走査型露光装置によってマスク(レチクル109)の回路パターンの像でウエハを露光する。ステップ27(現像)では露光したウエハを現像する。ステップ28(エッチング)では現像したレジスト以外の部分を削り取る。ステップ29(レジスト剥離)ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらステップを繰り返し行うことによりウエハ上に回路パターンが形成される。
【0043】
本実施形態の製造方法を用いれば、従来は難しかった高集積度の半導体デバイスを製造することが可能になる。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、均一に露光を行うことができる露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す走査型露光装置の概略図である。
【図2】レーザ制御系103内部の構成を示す図である。
【図3】ステージの加減速プロファイルを示す図である。
【図4】ウエハステージが加速・定速・減速・停止するまでの間のステージ位置の補間計算を行った例の概念図である。
【図5】レチクルに照射される露光光の強度プロファイルを表す図である。
【図6】走査露光を行った場合のウエハ上の積算露光量を見積もるための概念図である。
【図7】発光強度ばらつきがない場合に、n番目の露光光の発光位置をδだけずらした場合の積算露光量を表す図である。
【図8】光源強度ばらつきが起こった場合に、発光位置をδだけX軸の正方向にずらして積算露光量の補正を行うことを説明するための図である。
【図9】光源強度ばらつきが起こった場合に、発光位置をδだけX軸の正方向にずらして積算露光量の補正を行った後の積算露光量を表す図である。
【図10】半導体デバイスの製造フローを示す図である。
【図11】図10のウエハプロセスを示す図である。
【符号の説明】
1 パルスレーザ光源
2 ビーム整形光学系
3 オプティカルインテグレータ
6 マスキングブレード
7 結像レンズ
9 レチクル
10 レチクルステージ
11 投影レンズ
12 ウエハ
13 ウエハステージ
101 ステージ駆動制御系
102 露光量演算器
103 レーザ制御系
104 主制御系
202 目標位置演算装置
203 放電電圧演算装置
209 比較器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure apparatus, and more particularly to an exposure apparatus used for manufacturing various devices such as an IC, LSI, CCD, liquid crystal panel, and magnetic head.
[0002]
[Prior art]
In recent years, scanning exposure using a so-called slit scanning method that exposes a wide area by scanning a mask and a wafer synchronously with respect to a slit-shaped illumination region in order to respond to the increase in scale and miniaturization of devices. Devices have been used.
[0003]
In order to perform uniform exposure in a scanning exposure apparatus, it is necessary to scan the reticle and wafer at a stable scanning speed. However, since the reticle and wafer scanning speeds can vary due to some disturbance factor, it is important to control the exposure so that even if the scanning speed varies, it is possible to perform uniform exposure.
[0004]
In a conventional scanning exposure apparatus using a pulse light source such as an excimer laser, an apparatus is known that emits a pulse when a reticle and wafer move to a predetermined position to be exposed next time obtained by calculation. At this time, the actual positions of the reticle and wafer are measured by a position measuring instrument such as a highly accurate laser interferometer.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the output value from the laser interferometer has an error due to a change in the position of the mirror that is fixed to the reticle or wafer to be measured, or a change in the environment such as temperature or pressure, the wafer stage A time for calculating and correcting this error by the control unit of the control system is required. In addition, it takes time to calculate the sequential target value of the drive stage position using the position measurement value corrected for error for wafer stage control. In other words, the exact position of the reticle or wafer requires a sampling time for the position servo of the drive stage, and can only be measured discretely at a measurement interval of about 1 ms to 0.5 ms. Therefore, when light emission is performed by comparing the actual position (measurement value) of the reticle and wafer with the planned position to be exposed next time as in the above-described apparatus, the light emission timing is limited by the measurement interval of the actual position. As a result, the accuracy of the uneven exposure amount is not improved.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an exposure apparatus that can perform exposure accurately.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a pulse light source, an illumination optical system for illuminating a reticle with light from the pulse light source, a reticle stage that holds and moves the reticle, and a wafer that holds and moves the wafer. In the scanning exposure apparatus comprising: a wafer stage; a projection optical system for projecting the reticle pattern onto the wafer; and a first control system for controlling the driving of the reticle stage and the wafer stage. Based on a first stage position signal indicating the position of one of the reticle stage and the wafer stage obtained from the control system in the first period, in the second period shorter than the first period. An arithmetic means for generating a second stage position signal indicating the position of any one of the stages, and based on the second stage position signal Te is a scanning exposure apparatus characterized by having a second control system for controlling the emission timing of the pulsed light source.
[0008]
The calculating means may generate the second stage position signal based on the first stage position signal and information on a speed profile of any one of the preset stages.
[0009]
Further, the calculation means may generate the second stage position signal based on a change amount of the first stage position signal.
[0010]
There are various other preferred embodiments of the exposure apparatus of the present invention, which will be described below.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the present invention, and represents a scanning exposure apparatus used when manufacturing a semiconductor device such as an IC or LSI, a liquid crystal device, an imaging device such as a CCD, or a device such as a magnetic head. ing.
[0012]
In FIG. 1, a light beam from a pulse
[0013]
[0014]
In this embodiment, based on the data of the light emission scheduled position coordinate table, the stage position measurement value, the acceleration / deceleration profile (speed change information) of the stage, etc., the measurement interval of the current stage position output from the stage
[0015]
The illuminance monitor signal output from the
[0016]
A
[0017]
The
[0018]
As described above, in the present embodiment, the stage coordinates in the next clock are estimated based on the output value of the stage drive control system 101 (stage position measurement value for each measurement interval), the clock frequency, and the acceleration / deceleration profile. The stage coordinates to the comparator are updated when an external clock is input. This relationship is shown in Formula (1).
[0019]
[Outside 1]
here,
Xn: stage position coordinate when the nth clock is counted after Xi is measured Xi: i-th stage position measurement value V (t) by the stage position measuring means: wafer stage drive speed,
a: Time when Xi is output b: Time when the n-th clock is generated.
[0020]
By performing the calculation of Expression (1), the stage position coordinates can be interpolated as shown in FIG. 3B, and the light emission timing can be freely set even between measurement intervals.
[0021]
The interpolation shown here does not correct the acceleration / deceleration profile of the stage, but more accurate control is possible by correcting the acceleration / deceleration profile from the measured values of the stage coordinates during driving.
[0022]
By the way, without being conscious of the acceleration / deceleration profile, linear approximation is performed between the measurement values of the stage coordinates that are updated every moment, and using the speed change information as shown in the following equation (2), the next external clock You may guess the coordinates at the time of input.
[0023]
[Outside 2]
here,
W: Clock period.
[0024]
In this embodiment, the laser control system 103 has a function of interpolating the coordinates of the stage, but the stage
[0025]
FIG. 4 shows a conceptual diagram of an example in which interpolation calculation is performed until the
[0026]
The measurement positions of the stage
[0027]
By the way, a pulse laser light source such as an excimer laser has a variation in intensity for each light emission. Therefore, even if exposure is performed at an accurate exposure position, there is a problem that uneven exposure occurs due to a variation in the intensity of pulsed light. Therefore, a method for correcting exposure unevenness due to variations in emission intensity of the pulse laser light source will be described below.
[0028]
FIG. 5 is a diagram showing an intensity profile of pulsed light (exposure light) irradiated on the reticle 9. By slightly removing the
[0029]
FIG. 6 is a conceptual diagram for estimating the integrated exposure amount on the wafer 12 when scanning exposure is performed. A value integrated with respect to the Y axis at an arbitrary X coordinate in FIG. 6 is defined as an integrated exposure amount. In-3 to In + 2 are exposure amounts exposed at the time of each light emission of the pulse
[0030]
Here, when the nth light emission position is shifted by δ and exposure is performed at the coordinate Xn, the integrated exposure amount is as shown in FIG. That is, the integrated exposure amount decreases by a profile as shown in FIG. 7 by i0δ / r. FIG. 9 shows a case where the emission intensity of the (n−1) th exposure light is increased by ΔIn−1 as shown in FIG.
[0031]
[Outside 3]
FIG. 6 is a diagram showing the accumulated exposure amount on the wafer when the light emission position is shifted in the positive direction of the X axis by δ. When light is emitted with an intensity greater than the expected value (section a in FIG. 9), the next light emission position is shifted backward (the light emission timing is delayed), so that the accumulated exposure amount becomes the position where In is accumulated. It decreases (section b) and reaches the target integrated exposure amount in section c. After that, when approaching the right skirt part (penumbra part) of the profile of In-1, the integrated exposure amount further decreases (section d), and when approaching the part with the highest intensity by shifting In backward, It recovers again toward the target integrated exposure amount (section e). If light is emitted with an intensity smaller than the expected value, the next light emission position may be shifted forward (according to the light emission timing) according to Equation (3). The target position calculation device 202 performs a calculation corresponding to the equation (3), and determines the next light emission position.
[0032]
In the example shown here, for the sake of convenience, the target integrated exposure amount required for one shot can be achieved in about two pulses, but in reality, the integration of exposure light of about 20 to 50 pulses is performed. Since it is considered necessary, i0 becomes relatively small with respect to the target integrated exposure amount, and therefore, the unevenness of the integrated exposure amount becomes even flatter than the shape shown in FIG.
[0033]
Next, unlike the embodiment shown in FIG. 2, a method for calculating the designated discharge voltage based on the next target exposure amount in the discharge
[0034]
The designated discharge voltage for the next light emission is determined from the relationship between the previous light emission history as shown in equation (4) or the relationship between the pulse light intensity of the previous plurality of light emission histories and the designated discharge voltage as shown in equation (5). Is done.
[0035]
[Outside 4]
Here, Vi is the designated discharge voltage of the i-th pulsed light, V0 is the reference designated discharge voltage, Ei-1 is the i-1th exposure amount measured by the exposure amount detector, and Ti-1 is i. The first target exposure amount, Pi is the target integrated exposure amount up to the i-th.
[0036]
In the present embodiment, as a method for correcting exposure unevenness due to variations in light emission intensity, a method of changing the light emission position next time (controlling the light emission timing) is performed, but it is calculated by Expression (4) or Expression (5). A method for controlling the specified discharge voltage may be performed. In addition, when it is not possible to sufficiently correct exposure unevenness by only one method, both methods can be used in combination.
[0037]
In the present embodiment, the light source is described as a pulse laser light source, but the present invention can be realized without using a laser as long as the light source supplies pulse light.
[0038]
In the stage
[0039]
As described above, even in the scanning exposure apparatus that discretely measures the predetermined position coordinates of the reticle stage and the wafer stage, that is, the predetermined position coordinates of the reticle and the wafer, it has a means for interpolating between the measured values, thereby providing an accurate position. Can be uniformly exposed.
[0040]
(Embodiment 2)
Next, an embodiment of a semiconductor device manufacturing method using the scanning exposure apparatus of the present invention will be described.
[0041]
FIG. 10 shows a manufacturing flow of a semiconductor device (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel or a CCD). In step 11 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed. In step 12 (mask production), a mask (reticle 9) on which the designed circuit pattern is formed is produced. On the other hand, in step 13 (wafer manufacture), a wafer (wafer 12) is manufactured using a material such as silicon. Step 14 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer. The next step 15 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a chip using the wafer created in
[0042]
FIG. 11 shows a detailed flow of the wafer process. In step 21 (oxidation), the surface of the wafer (wafer 12) is oxidized. In step 22 (CVD), an insulating film is formed on the surface of the wafer. In step 23 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step 24 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step 25 (resist process), a resist (sensitive material) is applied to the wafer. In step 26 (exposure), the wafer is exposed with the circuit pattern image of the mask (reticle 109) by the scanning exposure apparatus. In step 27 (development), the exposed wafer is developed. In step 28 (etching), portions other than the developed resist are removed. In step 29 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after etching is removed. By repeating these steps, a circuit pattern is formed on the wafer.
[0043]
By using the manufacturing method of the present embodiment, it becomes possible to manufacture a highly integrated semiconductor device which has been difficult in the past.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an exposure apparatus capable of performing uniform exposure can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a scanning exposure apparatus showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an internal configuration of a laser control system 103;
FIG. 3 is a diagram showing an acceleration / deceleration profile of a stage.
FIG. 4 is a conceptual diagram of an example in which interpolation calculation of the stage position is performed until the wafer stage is accelerated, constant speed, decelerated, and stopped.
FIG. 5 is a diagram showing an intensity profile of exposure light irradiated on a reticle.
FIG. 6 is a conceptual diagram for estimating an integrated exposure amount on a wafer when scanning exposure is performed.
FIG. 7 is a diagram showing an integrated exposure amount when the emission position of the nth exposure light is shifted by δ when there is no variation in emission intensity.
FIG. 8 is a diagram for explaining correction of an integrated exposure amount by shifting the light emission position by δ in the positive direction of the X axis when light source intensity variation occurs.
FIG. 9 is a diagram showing the integrated exposure amount after correcting the integrated exposure amount by shifting the light emission position by δ in the positive direction of the X axis when the light source intensity variation occurs.
FIG. 10 is a diagram showing a manufacturing flow of a semiconductor device.
FIG. 11 is a diagram showing the wafer process of FIG. 10;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記第1の制御系から第1の周期で得られる、前記レチクルステージおよび前記ウエハステージのいずれかのステージの位置を示す第1のステージ位置信号に基づいて、前記第1の周期より短い第2の周期で前記いずれかのステージの位置を示す第2のステージ位置信号を生成する演算手段と、
前記第2のステージ位置信号に基づいて、前記パルス光源の発光タイミングを制御する第2の制御系と
を有することを特徴とする走査露光装置。A pulse light source; an illumination optical system for illuminating a reticle with light from the pulse light source; a reticle stage for holding and moving the reticle; a wafer stage for holding and moving a wafer; and a pattern of the reticle on the wafer In a scanning exposure apparatus having a projection optical system for projecting on a first control system and a first control system for controlling the driving of the reticle stage and the wafer stage,
A second shorter than the first cycle is obtained based on a first stage position signal obtained from the first control system in a first cycle and indicating the position of either the reticle stage or the wafer stage. Calculating means for generating a second stage position signal indicating the position of any one of the stages at a period of:
A scanning exposure apparatus comprising: a second control system that controls light emission timing of the pulsed light source based on the second stage position signal.
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