JP2000021742A

JP2000021742A - 露光方法および露光装置

Info

Publication number: JP2000021742A
Application number: JP10198104A
Authority: JP
Inventors: Keiji Yoshimura; 圭司吉村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】複数種類のパターンを被露光基板上の同一シ
ョットに重ね焼きして１種類のパターンを形成する多重
露光方式のスループットを向上させる。【解決手段】複数のパターンを被露光基板上に実質同
時に露光する際、単一の露光光源から出射される光束を
分割して各パターンを別々の光束で照明するとともに分
割した各光束の光路中に配置された照明系によって各光
束ごとに所望の露光条件を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光方法および露
光装置に関し、特に微細な回路パターンを被露光基板上
に露光する露光方法および露光装置に関する。このよう
な露光方法および露光装置は、例えば、ＩＣやＬＳＩ等
の半導体チップ、液晶パネル等の表示素子、磁気ヘッド
等の検出素子、およびＣＣＤ等の撮像素子といった各種
デバイスの製造に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣやＬＳＩおよび液晶パネル等のデバ
イスをフォトリソグラフィ技術を用いて製造する際用い
られる投影露光装置は、現在、エキシマレーザを光源と
するものが主流となっている。しかしながら、このエキ
シマレーザを光源とする投影露光装置では、線幅０．１
５μｍ以下の微細パターンを形成することは困難であ
る。

【０００３】解像度を上げるには、理論上では、投影光
学系のＮＡ（開口数）を大きくしたり、露光光の波長を
小さくすれば良いのであるが、現実には、ＮＡを大きく
したり、露光光の波長を小さくすることは容易ではな
い。すなわち、投影光学系の焦点深度はＮＡの自乗に反
比例し、波長λに比例するため、特に投影光学系のＮＡ
を大きくすると焦点深度が小さくなり、焦点合わせが困
難になって生産性が低下する。また、殆どの硝材の透過
率は、遠紫外領域では極端に低く、例えば、λ＝２４８
ｎｍ（ＫｒＦエキシマレーザ）で用いられる熔融石英で
さえ、λ＝１９３ｎｍ以下では殆ど０まで低下する。現
在、通常露光による線幅０．１５μｍ以下の微細パター
ンに対応する露光波長λ＝１５０ｎｍ以下の領域で実用
可能な硝材は実現していない。

【０００４】そこで、被露光基板に対して、２光束干渉
露光と通常の露光との二重露光を行ない、かつその時に
被露光基板に多値的な露光量分布を与えることによっ
て、より高解像度の露光を行なう方法が本出願人により
特願平９−３０４２３２号「露光方法及び露光装置」
（以下、先願という）として出願されている。この方法
によれば、露光波長λが２４８ｎｍ（ＫｒＦエキシマレ
ーザ）、投影光学系の像側ＮＡが０．６の投影露光装置
を用いて、最小線幅０．１０μｍのパターンを形成する
ことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、先願の実施
例では２光束干渉露光は線幅０．１μｍＬ＆Ｓ（ライン
アンドスペース）の位相シフトマスクを用いて所謂コヒ
ーレント照明で露光し、その後、最小線幅０．１μｍの
実素子パターンを形成されたマスクを用いて通常の露光
（例えば部分コヒーレント照明による露光）を行なって
いる。このように二重露光方式では１つのパターンを形
成するために各ショットごとに露光条件の異なる２回の
露光工程を必要とする。先願では２台の露光装置を用い
る方法と１台の露光装置の照明系を切り替えて用いる方
法を提案している。しかしながら、先願の二重露光方式
は、１台の露光装置を用いる場合であっても、照明系を
切り替えて露光を行なっているため、スループットが遅
くなってしまうという問題があった。本発明は、複数種
類のパターンを被露光基板上の同一ショットに重ね焼き
して１種類のパターンを形成する多重露光方式のスルー
プットを向上させることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、複数の照明系を用いて複数のパターン
を実質同時に焼き付けるようにしている。より具体的に
は、複数のパターンを被露光基板上に実質同時に露光す
る際、単一の露光光源から出射される光束を分割して各
パターンを別々の光束で照明するとともに分割した各光
束の光路中に配置した照明系によって各光束ごとに所望
の露光条件を設定するようにしている。

【０００７】本発明の「実質同時」とは、静止露光（一
括露光）において、露光時間が最長のパターンの露光期
間内に他の全パターンの露光期間が含まれる場合は勿論
のこと、全部のパターンの露光期間の少なくとも一部が
同時、すなわち重複している場合も含むものとする。ま
た、走査露光においては、複数のパターンを一回の走査
で露光する場合であれば、たとえ複数のパターンが走査
方向に配列されて、これらが時間差をもって順次露光さ
れる場合であっても、本発明の「実質同時」に含むもの
とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態にお
いて、前記複数のパターンは、少なくとも１つが他のパ
ターンと露光条件の異なる種類のパターンである。ま
た、前記露光条件は露光量を含み、各露光量は、分割さ
れた各光束ごとに透過率が離散的に変化する減光手段の
透過率と前記露光光源の出射光量とを前記所望の露光量
に応じて算出し、各減光手段の透過率を設定し、各光束
への分割比を前記算出された出射光量の比に応じた値に
設定し、かつ前記光源の出射光量を前記分割比が変化し
たことによる各光束ごとの光量の前記算出された出射光
量からの変化分を補正した値に設定する。あるいは、各
減光手段の透過率を設定するところまでは同様である
が、その後、前記光源の出射光量を前記分割された光束
の１つについて算出された出射光量に設定するととも
に、該１つの分割光束以外の各光束については各光束ご
とにその光路中に透過率が連続的に変化する減光手段を
配置し該減光手段の透過率を算出された出射光量と設定
された出射光量との差分を補正するように設定する。

【０００９】本発明の好ましい実施の形態に係る露光装
置は、光源としてＫｒＦエキシマレーザなどのパルス光
源を用いた、走査型または静止型の多重露光装置であ
る。

【００１０】

【作用】本発明によれば、複数のパターンをそれらの露
光条件が異なる場合でも実質同時に露光することができ
るため、従来の各種類のパターンを別々に露光する場合
に比較してスループットを格段に向上させることができ
る。

【００１１】

【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は本発明の一実施例に係る走査型多重露光装置の構
成を示す。同図において、１は光源であり、例えばＫｒ
Ｆエキシマレーザのようなパルス光源である。２は偏光
ビームスプリッタ、３，４は減光フィルタ、５，７はハ
ーフミラー、６，８は光量センサ、９，１０は照明光学
系、１１，１２はレチクル、１３はビームスプリッタ、
１４は投影レンズ、１５はウエハである。ここで、偏光
ビームスプリッタ２は、レチクル１１を照明する照明系
（以下、第１の照明系という）にｐ偏光を、レチクル１
２を照明する照明系（以下、第２の照明系という）にｓ
偏光を入射するものとする。レチクル１１，１２はレチ
クルステージに、ウエハ１５はウエハステージにそれぞ
れ搭載され、レチクル（すなわちレチクルステージ）１
１，１２とウエハ（すなわちウエハステージ）１５が投
影レンズ１４の倍率に相当する速度比で投影レンズ１４
の物面と像面を互いに逆方向に同期して走査することに
より、レチクル１１，１２のパターン像がウエハ１５上
に露光される。ビームスプリッタ１３はレチクル１１お
よび１２のパターン像をそれぞれ投影レンズ１４を介し
てウエハ１５上の２つのショット位置に投影させるため
のものである。また、レチクルステージはＺ方向（光軸
に平行な方向）に移動し、レチクル１１，１２のフォー
カス差を補正する仕組みも具備している。

【００１２】図１の露光装置は、レチクルを２枚同時に
用いること、ならびに照明系およびレチクルステージが
２枚の各レチクルに対応して２系統設けられ、かつ光透
過率およびσ（照明光学系の出射側開口角と投影光学系
の入射側開口角との比）を各照明系ごとに可変にしたこ
とを除き、基本的に従来の走査型露光装置と同様に構成
され、同様に動作する。図１の露光装置は、２枚の各レ
チクルのパターン像が同じ場合にも用いることができる
が、特に露光条件の異なる２個のレチクルパターンを一
走査で露光する場合に効果的である。一走査で露光する
とは、２個のレチクルパターンを走査方向に対し並列に
配置してウエハ上の走査方向と直交する方向で隣接する
２つのショットに同時に露光する場合と、２個のレチク
ルパターンを直列に配置してウエハ上の走査方向に隣接
するかまたは１以上のショットを挟んで配列された２つ
のショットを連続的に露光する場合、２つのレチクルパ
ターンを１つのショットに同時に露光する場合もを含
む。

【００１３】図１の露光装置を用いて最小線幅が０．１
μｍの微細パターンをウエハに転写する場合、レチクル
１１としては、最小線幅が０．１μｍと狭いパターンが
形成されていることを除き、従来のものと同様のレチク
ルを用いる。一方、レチクル１２としては、所謂レベン
ソン型等の位相シフトパターン（回折格子）を形成され
たレチクルを用いる。この場合、レチクル１２を照明す
る照明系の最適なσは０．３〜０．２、レチクル１１を
照明する照明系の最適なσは０．６〜０．８であるこ
と、およびレチクル１１の最適露光量はレチクル１２の
２〜３倍であることが本発明者らの実験により確認され
ている。そこで、各照明系のσを適切な値に設定する。
σの設定は従来法にしたがって例えば絞りの開度や形状
等を選択して行なう。

【００１４】次に、図２および３を参照してレチクル１
１および１２の露光量を設定するための露光条件設定処
理を説明する。ここでは、レチクル１１の目標露光量Ｄ
ｏｓｅ１がレチクル１２の目標露光量Ｄｏｓｅ２以上
（Ｄｏｓｅ１≧Ｄｏｓｅ２）であり、かつ減光フィルタ
３，４として透過率が離散的に切り替わる離散型減光手
段を用いた場合について説明する。このような離散型減
光手段として、ここでは、透過率が互いに異なる複数個
のＮＤフィルタを円盤上に配置し、この円盤を回転する
ことにより、照明光路中に位置させるＮＤフィルタを順
次切り替えるように構成したものを用いている。また、
これらの処理を実行する前に、各照明系のＮＤフィルタ
無し（またはＮＤフィルタの透過率１００％）、ノミナ
ルな発振周波数ＦＮｏｍ、ノミナルなスキャンスピード
ＳｐｅｅｄＮｏｍの条件下での露光量（ノミナルドーズ
量ＤｏｓｅＮｏｍ）を計測しておく。

【００１５】パルス光源を用いた走査露光では、走査速
度Ｓｐｅｅｄとパルス光源のパルス１発あたりの光量が
一定であると仮定すると、発振周波数と量は比例関係に
ある。さらに、減光手段（ＮＤフィルタ等）によりパル
ス光源の出力を離散的に変化させると、発振周波数とド
ーズ量の関係は図１５に示すようになる。図１５では、
横軸がドーズ量（Ｄｏｓｅ）、縦軸がパルス光源の発振
周波数（Ｆｒｅｑ）で、比例関係にある。パルス光源の
発振周波数を減少させると、それに比例してドーズ量が
減少する。発振周波数には、発光最大周波数による上限
値Ｆ_MAX が光源装置の定格値にとして定められており、
また、発光むらを考慮した発光最低周波数Ｆ_MIN が設計
上定まる。そのため、ドーズ量が変化して発振周波数を
変更していくと最大周波数Ｆ_MAX または最低周波数Ｆ
_MIN のリミットに引っかかる。その場合には、減光手段
の透過率を切り替えてパルス１発あたりの光量を減少ま
たは増加させ、隣の比例直線に変更する。

【００１６】図２を参照して、露光条件設定処理を開始
し、目標光量（Ｄｏｓｅ１，Ｄｏｓｅ２）が入力される
（ステップＳ１）と、照明系ごとの好ましい露光条件、
すなわちパルス発振周波数とＮＤフィルタ値を算出す
る。図３にその露光条件計算処理の詳細を示す。図３の
露光条件計算処理においては、一方の照明系（ここでは
レチクル１１を照明する第１の照明系）について、透過
率Ｎｄ［ｉ］のＮＤフィルタを用いて最適露光を行なう
ための発振周波数ＦＴｅｍｐ＝（Ｄｏｓｅ×Ｓｐｅｅｄ
×ＦＮｏｍ）／（ＤｏｓｅＮｏｍ×ＳｐｅｅｄＮｏｍ×
Ｎｄ［ｉ］）を算出する。ここで、Ｄｏｓｅはドーズ
量、Ｓｐｅｅｄはスキャンスピード、ＦＮｏｍはノミナ
ル発振周波数、ＤｏｓｅＮｏｍはノミナルドーズ量、Ｓ
ｐｅｅｄＮｏｍはノミナルスキャンスピード、Ｎｄ
［ｉ］はｉ番目のＮＤフィルタの透過率である。露光条
件の計算は１番目のＮＤフィルタから順に行なう。算出
されたＦＴｅｍｐが最小発振周波数Ｆ_MIN 以上かつ最大
発振周波数Ｆ_MAX 以下であれば、このＦＴｅｍｐを第１
の照明系の発振周波数の算出値（Ｆｒｅｑ１）として決
定し、その照明系で用いるＮＤフィルタの番号もそのと
きの番号ｉに決定して、この露光条件計算処理を終了す
る。もし、ＦＴｅｍｐが最小発振周波数Ｆ_MIN より小さ
いか、または最大発振周波数Ｆ_MAX より大きければ、ｉ
をインクリメントして次のＮＤフィルタで減光した場合
の発振周波数ＦＴｅｍｐの算出ならびに算出値ＦＴｅｍ
ｐとＦ_MAX およびＦ_MIN との比較を繰り返す。最後（ｉ
＝ＮＤ_MAX ）のＮＤフィルタについても、算出値ＦＴｅ
ｍｐが最小発振周波数Ｆ_MIN 以上かつ最大発振周波数Ｆ
_MAX 以下の範囲に入らなければ、適切な発振周波数はな
いのであるから「解無し（ＮＧ）」と判定して、この露
光条件計算処理を終了する。一方の照明系について上述
の処理を終了すると、次に他方の照明系（ここではレチ
クル１２を照明する第２の照明系）についても同様にし
てＦＴｅｍｐおよびｉを決定し、これをそれぞれＦｒｅ
ｑ２およびｊとする。なお、上述の算出の順序は一例で
あって、第１および第２の照明系のいずれが先でも構わ
ない。双方の照明系について、露光条件計算処理を終了
すると、図２の処理に戻る。

【００１７】図２を参照して、上記の露光条件計算の結
果、もし、少なくとも一方の照明系の発振周波数算出結
果が「ＮＧ」であれば、警報を鳴らすなど解無しエラー
処理を実行してこの露光条件設定処理を終了する。双方
の照明系の発振周波数Ｆｒｅｑ１およびＦｒｅｑ２が算
出されていれば、次にＦｒｅｑ１とＦｒｅｑ２を比較す
る。Ｆｒｅｑ１＝Ｆｒｅｑ２であれば、双方の照明系に
好適な発振周波数が同じであるから、光源１の発振周波
数ＦｒｅｑをＦｒｅｑ１（＝Ｆｒｅｑ２）に設定し、そ
れぞれの照明系で用いるＮＤフィルタの番号もｉおよび
ｊのものに設定する。

【００１８】図４および５は、各発振周波数Ｆｒｅｑ
１，Ｆｒｅｑ２と目標光量Ｄｏｓｅ１，Ｄｏｓｅ２との
関係を示す。図４および５においてＮＤフィルタＮｄ１
の露光量（Ｄｏｓｅ）／発振周波数（Ｆｒｅｑ）特性を
示す直線Ｎｄ１上の白丸で示すように、第１の照明系の
目標光量Ｄｏｓｅ１に対してＮＤフィルタがＮｄ１、発
振周波数がＦｒｅｑ１に決定した場合に、第１の照明系
の目標光量Ｄｏｓｅ１と異なる第２の照明系の目標光量
Ｄｏｓｅ２に対して都合よく図４および５の直線Ｎｄ２
上の黒丸で示すように、他のＮＤフィルタＮｄ２で、発
振周波数が同じＦｒｅｑ１と算出されることは稀であ
る。多くの場合、第２の照明系の発振周波数Ｆｒｅｑ２
は図４および５の直線Ｎｄ２上の白丸で示すようにＦｒ
ｅｑ１とは異なる値が算出される。このときパルス光源
は１つなので、発振周波数Ｆｒｅｑ１とＦｒｅｑ２を同
時に実現することはできず、そのままでは所望の露光結
果を得られないことになる。この欠点を取り除くために
第１および第２の照明系に入射されるパルス１発あたり
の光量比を変化させる。

【００１９】図１の装置では、偏光ビームスプリッタ２
の偏光軸を回転させることにより、偏光ビームスプリッ
タ２で反射する光（ｐ偏光）とこれを透過する光（ｓ偏
光）との割合ｐ：ｓを連続的に可変する。図２を参照し
て、露光条件計算結果がＦｒｅｑ１＝Ｆｒｅｑ２でない
場合には、偏光ビームスプリッタ２をその法線を軸とし
て、その偏光特性がｐ：ｓ＝Ｆｒｅｑ１：Ｆｒｅｑ２と
なる位置まで回転させる。そして、パルス光源１の発振
周波数Ｆｒｅｑをｓ₀ ×Ｆｒｅｑ２／ｓに設定し、それ
ぞれの照明系で用いるＮＤフィルタの番号もｉおよびｊ
のものに設定して処理を終了する。ここで、ｐ₀ ：ｓ₀
は上記Ｆｒｅｑ１およびＦｒｅｑ２を算出した際の前提
条件となるｐ偏光とｓ偏光の割合であり、ｐ₀ ＋ｓ₀ ＝
ｐ＋ｓ＝１００とする。ｓ₀ ：ｐ₀ は例えば５０：５０
に設定する。なお、各照明系で用いるＮＤフィルタは図
３の計算処理が終了した時点でそれぞれ番号ｉおよびｊ
のものに設定するようにしてもよい。

【００２０】第２の実施例図６は本発明の第２の実施例に係る走査型多重露光装置
の構成を示す。同図の装置は、図１のものに対し、偏光
ビームスプリッタ２をハーフミラー２０に置き換え、第
２の照明系の光路中に透過率を連続的に可変できる減光
手段１６を付加したものである。減光手段１６として
は、透過率が連続的に変化する連続型ＮＤフィルタを用
いている。

【００２１】図７は図６の装置における露光条件設定処
理を示す。同図の処理において、ステップＳ１〜Ｓ５の
処理は図２におけるステップＳ１〜Ｓ５の処理と全く同
様に行なわれる。ステップＳ４における判定の結果、Ｆ
ｒｅｑ１＝Ｆｒｅｑ２でなければ、ステップＳ１１にお
いて、Ｆｒｅｑ１とＦｒｅｑ２の大小を判定する。もし
Ｆｒｅｑ１の方が大きければ、連続型ＮＤフィルタ１６
の透過率をＦｒｅｑ２／Ｆｒｅｑ１に設定した後、パル
ス光源１の発信周波数ＦｒｅｑをＦｒｅｑ１に設定し、
それぞれの照明系で用いるＮＤフィルタの番号もｉおよ
びｊのものに設定する。一方、Ｆｒｅｑ２の方が大きけ
れば、連続型ＮＤフィルタ１６の透過率を（Ｆｒｅｑ２
×Ｎｄ２［ｊ］）／（Ｆｒｅｑ１×Ｎｄ２［ｊ−１］）
に設定し、第１の照明系のＮＤフィルタは番号ｉのもの
に、第２の照明系のＮＤフィルタを計算された番号ｊよ
りも透過率が１段大きいＮｄ２［ｊ−１］を有する番号
ｊ−１のものに設定または切り替えた後、パルス光源１
の発信周波数ＦｒｅｑをＦｒｅｑ１に設定する。

【００２２】第３の実施例図８は本発明の第３の実施例に係る静止型多重露光装置
の構成を示す。同図において、１は光源、例えばＫｒＦ
エキシマレーザのようなパルス光源である。２は偏光ビ
ームスプリッタ、３，４は減光フィルタ、５，７はハー
フミラー、６，８は光量センサ、９，１０は照明光学
系、１１，１２はレチクル、１３はビームスプリッタ、
１４は投影レンズ、１５はウエハである。ビームスプリ
ッタ１３はレチクル１１および１２のパターン像をそれ
ぞれ投影レンズ１４を介してウエハ１５上の隣接する２
つのショット位置に投影させるためのものである。図８
の装置においては、ウエハ１５をステップ移動させなが
らウエハ１５上の各隣接する２ショット位置でパルス光
源１を発光させるステップアンドリピートによってその
２ショットにレチクル１１および１２のパターン像を露
光する。したがって、例えばレチクル１１および１２の
パターン像の配列方向に１ショットずつずらしながら露
光すると、２回の露光で両端のショットを除く各ショッ
トにレチクル１１のパターン像とレチクル１２のパター
ン像を重ねて露光（二重露光）することや、２つのレチ
クルパターンを１つのショットに同時に露光することが
できる。なお、レチクルステージはＺ方向（光軸に平行
な方向）に移動し、レチクル１１，１２のフォーカス差
を補正する仕組みも具備している。

【００２３】図８の装置は従来の所謂ステッパに対し、
レチクルを２枚同時に用いること、ならびに照明系およ
びレチクルステージが２枚の各レチクルに対応して設
け、そのため、光源１からの出射する光束を光を２つの
照明系に分割するための偏光ビームスプリッタ２と、２
つの照明系およびレチクルを通過した光を投影レンズ１
４に導くためのビームスプリッタ１３が設けられている
こと、さらに、各照明系ごとに露光条件を設定できるよ
うにしたことを除き、基本的に従来のステッパと同様に
構成され、同様に動作する。

【００２４】図８の装置においても、位相シフトパター
ンなどの微細パターン（以下、ファインパターンと呼
ぶ）と所望の最小線幅のパターン（以下、ラフパターン
という）とを同一ショットに二重に露光することによ
り、ラフパターンの最小線幅で決まる例えば最小線幅
０．１μｍの微細パターンを形成することができる。

【００２５】以下、図９および１０を参照してレチクル
１１および１２の露光条件設定方法を説明する。ここで
は、レチクル１１の露光量Ｄｏｓｅ１がレチクル１２の
露光量Ｄｏｓｅ２以上（Ｄｏｓｅ１≧Ｄｏｓｅ２）であ
り、かつ減光フィルタ３，４として図１のものと同様の
複数個のＮＤフィルタにより透過率を離散的に切り替え
る場合について説明する。

【００２６】図９を参照して、露光条件設定処理を開始
し、目標光量（Ｄｏｓｅ１，Ｄｏｓｅ２）が入力される
と、照明系ごとに好ましい露光条件を算出する。図１０
にその露光条件算出処理の詳細を示す。１つのショット
を露光するパルス発光の回数は、多い方が細かい調整が
利くため、露光精度の点から、設計時、最小発振パルス
数（発光回数）Ｎ_MIN が実験的または理論的に定めてあ
る。

【００２７】図１０の露光条件算出処理においては、ま
ず、一方の照明系（ここではレチクル１１を照明する第
１の照明系とする）について、透過率Ｎｄ［ｉ］のＮＤ
フィルタを用いて最適露光を行なうための発振パルス数
ＮＴｅｍｐ＝Ｄｏｓｅ／（ＰｌｓＤｏｓｅ×Ｎｄ
［ｉ］）を算出する。ここで、ＰｌｓＤｏｓｅは１パル
ス当たりのノミナルな発光量であり、ＮＤフィルタは透
過率最大のもの（ｉ＝１）から始める。算出されたＮＴ
ｅｍｐが最小発振パルス数Ｎ_MIN 以上であれば、このＮ
Ｔｅｍｐを第１の照明系の発振パルス数の算出値（Ｎ
１）として決定する。また、第１の照明系で用いるＮＤ
フィルタの番号もそのときのｉに設定する。もし、最小
発振パルス数Ｎ_MIN に達していない場合は、透過率が次
に小さいＮＤフィルタについて、上述と同様に発振パル
ス数ＮＴｅｍｐの算出および最小発振パルス数Ｎ_MIN と
の比較を行なう。透過率最小のＮＤフィルタ（ｉ＝ＮＤ
_MAX ）を用いても算出発振パルス数ＮＴｅｍｐが最小発
振パルス数Ｎ_MIN に足りない場合は、「解無し」と判定
してこの露光条件算出処理を終了する。第１の照明系に
ついて上述の処理を終了すると、次に第２の照明系（こ
こではレチクル１２を照明する照明系とする）について
も同様にしてＮＴｅｍｐおよびｉを決定し、これらをそ
れぞれＮ２およびｊとする。なお、上述の算出の順序は
一例であって、第１および第２の照明系のいずれが先で
も構わない。双方の照明系について、露光条件計算処理
を終了すると、図９のステップＳ３２に戻る。

【００２８】図９を参照して、ステップＳ３２において
は、もし、少なくとも一方の照明系（通常、第２の照明
系）の発振パルス数算出結果が「解無し」であれば、警
報を鳴らすなど解無しエラー処理を実行してこの露光条
件設定処理を終了する。双方の照明系の発振パルス数Ｎ
１およびＮ２が算出されていれば、次にＮ１とＮ２を比
較する。Ｎ１＝Ｎ２であれば、双方の照明系に好適な発
振パルス数が同じであるから、光源１の発振パルス数Ｎ
をＮ１＝Ｎ２に決定する。

【００２９】通常は、図４および５において、２つの照
明系の目標光量Ｄｏｓｅ１，Ｄｏｓｅ２から算出される
発振周波数Ｆｒｅｑ１およびＦｒｅｑ２について述べた
と同様に、上記発振パルス数Ｎ１およびＮ２についても
これらが一致することはむしろ稀であり、殆どの場合は
異なる。算出された発振パルス数Ｎ１とＮ２が異なる場
合には、偏光ビームスプリッタ２をその法線を軸として
回転することにより、偏光ビームスプリッタ２で反射す
る光（ｐ偏光）とこれを透過する光（ｓ偏光）との割合
ｐ：ｓを連続的に可変する。すなわち、図９を参照し
て、ステップＳ３４の判定がＮ１＝Ｎ２でない場合に
は、偏光ビームスプリッタ２を回転してその偏光特性
を、ｐ：ｓ＝ｐ₀ ×Ｄｏｓｅ１／Ｎｄ１［ｉ］／Ｐｌｓ
Ｄｏｓｅ１：ｓ₀ ×Ｄｏｓｅ２／Ｎｄ２［ｊ］／Ｐｌｓ
Ｄｏｓｅ２に設定する。そして、パルス光源１の発振パ
ルス数Ｎを（Ｄｏｓｅ１×ｐ₀ ）／（ＰｌｓＤｏｓｅ１
×ｐ）に設定する。ここで、ｐ₀ ：ｓ₀ は上記Ｎ１およ
びＮ２を算出した際の前提条件となるｐ偏光とｓ偏光の
割合であり、ｐ₀ ＋ｓ₀ ＝ｐ＋ｓ＝１００とする。ｓ
₀ ：ｐ₀ は例えば５０：５０に設定する。

【００３０】第４の実施例図１１は本発明の第４の実施例に係る静止型多重露光装
置の構成を示す。同図の装置は、図８のものに対し、偏
光ビームスプリッタ２をハーフミラー２０に置き換え、
第２の照明系の光路中に透過率を連続的に可変できる減
光手段１６を付加したものである。減光手段１６として
は、透過率が連続的に変化する連続型ＮＤフィルタを用
いている。

【００３１】図１２は図１１の装置における露光条件設
定処理を示す。同図の処理において、ステップＳ３１〜
Ｓ３５の処理は図９におけるステップＳ３１〜Ｓ３５の
処理と全く同様に行なわれる。ステップＳ３４における
判定の結果、Ｎ１＝Ｎ２でなければ、ステップＳ４１に
おいて、連続型ＮＤフィルタ１６の透過率を（ＰｌｓＤ
ｏｓｅ１×Ｄｏｓｅ２×Ｎｄ１［ｉ］）／（ＰｌｓＤｏ
ｓｅ２×Ｄｏｓｅ１２×Ｎｄ２［ｊ］）に設定し、パル
ス光源１の発振パルス数をＮ＝Ｄｏｓｅ１／（ＰｌｓＤ
ｏｓｅ１×Ｎｄ１［ｉ］）に設定し、それぞれの照明系
で用いるＮＤフィルタの番号もｉおよびｊのものに設定
する。

【００３２】第５の実施例図１３は本発明の第５の実施例に係る静止型多重露光装
置の構成を示す。同図の装置は、図８のものに対し、偏
光ビームスプリッタ２をハーフミラー２０に置き換え、
第１および第２の照明系の光路中にそれぞれシャッタ２
１，２２を配置したものである。

【００３３】図１４は図１３の装置における露光条件設
定処理を示す。同図の処理において、ステップＳ３１〜
Ｓ３５の処理は図９におけるステップＳ３１〜Ｓ３５の
処理と全く同様に行なわれる。ステップＳ３４における
判定の結果、Ｎ１＝Ｎ２でなければ、ステップＳ５１に
おいて、パルス光源１の発振パルス数を算出された発振
パルス数Ｎ１とＮ２のうちの大きい方に設定する。さら
に小さい方の発振パルス数が指定された照明系の露光シ
ャッタ２１または２２を駆動して発振パルス数Ｎ１とＮ
２の差分の数のパルス光を遮光する。例えば、パルス光
源１の発振周波数を一定にして、大きいほうの発振パル
ス数の発生期間中に小さい方の発振パルス数に相当する
時間だけ露光シャッタを開くようにする。

【００３４】デバイス生産方法の実施例次に上記説明した投影露光装置または方法を利用したデ
バイスの生産方法の実施例を説明する。図１６は微小デ
バイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、
ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造の
フローを示す。ステップ１（回路設計）ではデバイスの
パターン設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では
設計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、
ステップ３（ウエハ製造）ではシリコンやガラス等の材
料を用いてウエハを製造する。ステップ４（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
を用いて、リソグラフィ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５（組み立て）は後工程
と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用い
て半導体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６（検査）で
はステップ５で作製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なう。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
７）される。

【００３５】図１７は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ１３（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１４（イオ
ン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ１６（露光）では上記説明した露光装置または方
法によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光す
る。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像す
る。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト
像以外の部分を削り取る。ステップ１９（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。これらのステップを繰り返し行なうことによっ
て、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

【００３６】本実施例の生産方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造す
ることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、単一の露
光光源を用いて複数のパターンを実質同時に露光するこ
とができるため、露光回数を減少させることができ、ス
ループットを向上させることができる。また、露光条件
の異なる複数種類のパターンを複数のショットに実質同
時に露光する場合であってもショットごとまたは露光ご
とに照明系の設定を変える必要がなく、この点からもス
ループットを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る走査型多重露光装置
の構成図である。

【図２】図１の装置における露光量設定処理を示すフ
ローチャートである。

【図３】図２の処理における露光条件計算処理の詳細
を示すフローチャートである。

【図４】図３の処理で算出される露光条件の一例を示
すグラフである。

【図５】図３の処理で算出される露光条件の他の例を
示すグラフである。

【図６】本発明の第２の実施例に係る走査型多重露光
装置の構成図である。

【図７】図６の装置における露光量設定処理を示すフ
ローチャートである。

【図８】本発明の第３の実施例に係る静止型多重露光
装置の構成図である。

【図９】図８の装置における露光量設定処理を示すフ
ローチャートである。

【図１０】図９の処理における露光条件計算処理の詳
細を示すフローチャートである。

【図１１】本発明の第４の実施例に係る静止型多重露
光装置の構成図である。

【図１２】図１１の装置における露光量設定処理を示
すフローチャートである。

【図１３】本発明の第５の実施例に係る静止型多重露
光装置の構成図である。

【図１４】図１３の装置における露光量設定処理を示
すフローチャートである。

【図１５】走査型露光装置における露光量設定の状態
を示すグラフである。

【図１６】微小デバイスの製造の流れを示す図であ
る。

【図１７】図１６におけるウエハプロセスの詳細な流
れを示す図である。

【符号の説明】

１：光源、２：偏光ビームスプリッタ、３，４：離散的
可変型の減光フィルタ、５，７：ハーフミラー、６，
８：光量センサ、９，１０：照明光学系、１１，１２：
レチクル、１３，２０：ビームスプリッタ、１４：投影
レンズ、１５：ウエハ、１６：連続的可変型の減光フィ
ルタ、２１，２２：露光シャッタ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のパターンを被露光基板上に実質同
時に露光する際、単一の露光光源から出射される光束を
分割して各パターンを別々の光束で照明するとともに分
割した各光束の光路中に配置された照明系によって各光
束ごとに所望の露光条件を設定することを特徴とする露
光方法。
【請求項２】前記露光条件が露光量を含み、分割され
た各光束ごとに透過率が離散的に変化する減光手段の透
過率と前記光源の出射光量とを前記所望の露光量に応じ
て算出し、各減光手段の透過率を設定し、各光束への分
割比を前記算出された出射光量の比に応じた値に設定
し、かつ前記光源の出射光量値を、前記分割比が変化し
たことによる各光束ごとの光量の前記算出された出射光
量からの変化分を補正する値に設定することを特徴とす
る請求項１記載の露光方法。
【請求項３】前記露光条件が露光量を含み、分割され
た各光束ごとに透過率が離散的に変化する減光手段の透
過率と前記光源の出射光量とを前記所望の露光量に応じ
て算出し、各減光手段の透過率を設定し、前記光源の出
射光量を前記分割された光束の１つについて算出された
出射光量に設定し、かつ該１つの分割光束以外の各光束
については各光束ごとにその光路中に透過率が連続的に
変化する減光手段を配置し該連続的減光手段の透過率を
各光束ごとに算出された出射光量と前記光源に設定され
た出射光量との差を補正するように設定することを特徴
とする請求項１記載の露光方法。
【請求項４】前記光源としてパルス光源を用い、前記
複数のパターンを形成された単数または複数の原版と前
記被露光基板とを同期して投影光学系と相対的に走査す
ることにより該被露光基板上に該複数のパターンの像を
露光する走査型投影露光方法であって、前記出射光量と
して前記光源の発振周波数を算出することを特徴とする
請求項２または３記載の投影露光方法。
【請求項５】前記光源としてパルス光源を用い、前記
複数のパターンを形成された単数または複数の原版を静
止し、前記被露光基板を順次ステップ移動することによ
り該被露光基板上に該複数のパターンの像をステップア
ンドリピート露光する静止型投影露光方法であって、前
記出射光量として前記光源の発振回数を算出することを
特徴とする請求項２または３記載の投影露光方法。
【請求項６】前記複数のパターンは、少なくとも１つ
が他のパターンと露光条件の異なる種類のパターンであ
ることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の露
光方法。
【請求項７】複数のパターンを実質同時に被露光基板
上に露光する露光装置であって、単一の露光光源から出
射される光束を複数個に分割する手段と、分割された光
束ごとに所望の露光条件を設定する照明系とを具備する
ことを特徴とする露光装置。
【請求項８】前記照明系は、分割された光束ごとに、
透過率が離散的に変化する減光手段と、前記所望の露光
量に応じて該減光手段の透過率および前記光源の出射光
量を算出する手段とを備え、かつ全部の算出値に応じて
前記単一の光源の出射光量および各減光手段の透過率を
設定する手段を有することを特徴とする請求項７記載の
露光装置。
【請求項９】前記設定手段は、前記各減光手段ごとに
算出された透過率を設定する透過率設定手段と、各光束
への分割比を前記算出された出射光量の比に応じた値に
設定する分割比設定手段と、前記光源の出射光量を、該
分割比が変化したことによる各光束ごとの光量の前記算
出された出射光量からの変化分を補償する値に設定する
出射光量設定手段とを有することを特徴とする請求項８
記載の露光装置。
【請求項１０】前記設定手段は、少なくとも前記分割
された光束のうち主たる光束以外の各光束の光路中に配
置され透過率が連続的に変化する連続型減光手段と、前
記各離散型減光手段ごとに算出された透過率を設定する
離散型透過率設定手段と、前記光源の出射光量を前記主
たる光束について算出された出射光量に設定する出射光
量設定手段と、前記主たる光束以外の各光束について算
出された出射光量と前記主たる光束について算出された
出射光量との差を補償すべく前記連続型減光手段の透過
率を可変する光量補償手段とを有することを特徴とする
請求項８記載の露光装置。
【請求項１１】前記光源がパルス光源であり、前記複
数のパターンを形成された単数または複数の原版と前記
被露光基板とを同期して投影光学系と相対的に走査する
ことにより該被露光基板上に該複数のパターンの像を露
光する走査型投影露光装置であって、前記出射光量設定
手段は、前記光源の発振周波数を設定することを特徴と
する請求項９または１０記載の露光装置。
【請求項１２】前記光源がパルス光源であり、前記複
数のパターンを形成された単数または複数の原版を静止
し、前記被露光基板を順次ステップ移動することにより
該複数のパターンの像を該被露光基板上にステップアン
ドリピート露光する静止型投影露光装置であって、前記
出射光量として前記光源の発振回数を算出することを特
徴とする請求項９または１０記載の投影露光装置。
【請求項１３】前記複数のパターンは、少なくとも１
つが他のパターンと露光条件の異なる種類のパターンで
あることを特徴とする請求項７〜１２のいずれかに記載
の露光方法。
【請求項１４】請求項１〜６のいずれかに記載の露光
方法または請求項７〜１３のいずれかに記載の露光装置
を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス
製造方法。
【請求項１５】請求項１４に記載のデバイス製造方法
により製造されたことを特徴とするデバイス。