CN101080807A - 曝光装置、曝光方法及设备制造方法、以及系统 - Google Patents

Abstract

曝光装置(10)包括：射出激光的激光装置(16)；存储有第1信息的存储器(51)，该第1信息表示形成在晶圆上的图案的线宽误差与从激光装置射出的激光的光谱特性之间的关系；以及主控制装置(50)，根据第1信息及与所使用的掩膜相关的信息，通过激光控制装置(16e)来控制激光的光谱带宽。主控制装置(50)根据第1信息及与所使用的掩膜相关的信息来执行例如抑制线宽误差之类的激光的光谱带宽控制。

Description

曝光装置、曝光方法及设备制造方法、以及系统

技术领域

本发明是关于一种曝光装置、曝光方法及设备制造方法、以及系统，更详细而言，本发明是关于一种具备激光装置作为曝光用光源的曝光装置、该曝光装置中所进行的曝光方法及利用该曝光方法的设备制造方法、以及包含多台激光装置的系统。

背景技术

近年，在步进器(stepper)或扫描·步进器(也称为扫描仪)等逐次移动式曝光装置中，正使用放电激发型光谱窄带化脉冲振荡受激准分子激光器来作为光源。从该受激准分子激光器振荡产生的脉冲束(pulse beam)，通过曝光装置本体的照明光学系统，而照射到涂敷在晶圆平台上所载置的晶圆表面的感光剂上，从而使感光剂感光而将晶圆曝光。

对于激光的光谱带宽而言，考虑到曝光装置的光学系统设计尤其是色差容许量而要求窄带化。对于该窄带化品质而言，目前，通常对光谱带宽设置特定的上限值，并且，作为用作曝光装置的光源的激光，要求将因各种因素所引起的变动考虑在内而将光谱带宽维持在所述特定的上限值或所述特定的上限值以下。向所期望的光谱带宽的窄带化，可以通过光栅(grating)、标准具(Fabry-Perot etalon，法布里-珀罗标准具)等光学元件而达成。

而且，目前，曝光装置成像性能的相对于激光的光谱带宽变动量的敏感度(sensitivity)也是可以忽略的程度。

逐次移动式曝光装置正处于如下现状：伴随着与半导体元件等的高集成化相对应的成像对象图案的进一步精细化，投影光学系统(投影透镜)的数值孔径不断增大(高NA化)，其结果，激光光谱的窄带化也发展到了极限。而且，目前，由于与成像对象(析象对象)的图案精细化的发展相伴随的设备规则的精细化，则成像相对于光谱变动的敏感度也到了不容忽视的程度。

尤其是，激光的光谱带宽变动对孤立线线宽造成的影响已逐渐不容忽视。

而且，近年，正积极地执行被称为光学邻近效果修正(OPC，OpticalProximity Correction)的光罩修正(掩膜·图案的修正)，该光学邻近效果修正是通过事先预测光学邻近效果(OPE，Optical Proximity Effect)并修正掩膜·图案，而在晶圆上获得所期望的图案。作为该OPC后的线宽误差的主要原因，使从激光光源振荡产生的激光的光谱特性发生变动的各种因素也渐渐成为不容忽视的原因。作为使激光的光谱特性发生变动的主要因素，可代表性地列举窄带化元件的制造误差、增益发生器(gain generator)的能量状态、共振器的发光角度特性及振荡条件(duty)等。

因此，在用作曝光装置的光源的激光装置中，必须对激光的光谱带宽进行前所未有的管理或控制，同时，必须较先前进一步提高光谱监控器的测量精度，并且也必须将监控器的校准误差抑制为最小限度。

而且，由于在制造半导体元件时使用了多台曝光装置，所以较理想的是，使在同一生产线内的编号机器之间，从光源振荡产生的激光的光谱特性尽量无误差。

发明内容

根据本发明的第1观点，本发明是一种曝光装置，其利用能量束使物体曝光而在所述物体上形成图案，此曝光装置的特征在于包括：激光装置，射出激光作为所述能量束；存储有图案尺寸误差-光谱特性信息的存储装置，该图案尺寸误差-光谱特性信息表示物体上所形成的图案的尺寸误差与从所述激光装置射出的激光的光谱特性之间的关系；以及光谱控制装置，根据所述图案尺寸误差-光谱特性信息及与所使用的图案相关的信息，来控制所述激光的光谱带宽。

由此，可以通过光谱控制装置，并根据表示物体上所形成的图案的尺寸误差与从激光装置射出的激光的光谱特性之间的关系的图案尺寸误差-光谱特性信息、及与所使用的图案相关的信息，来执行例如抑制尺寸误差之类的激光的光谱带宽控制。

根据本发明的第2观点，本发明涉及第1曝光方法，其利用从激光光源射出的激光使物体曝光而在该物体上形成图案，此第1曝光方法的特征在于包括下述步骤：输入与所使用的图案相关的信息；以及根据所述已输入的信息及图案尺寸误差-光谱特性信息，来控制所述激光的光谱带宽，所述图案尺寸误差-光谱特性信息表示所述物体上所形成的图案的尺寸误差与从所述激光光源射出的激光的光谱特性之间的关系。

由此，输入与所使用的图案相关的信息，并根据该所输入的信息、及表示物体上所形成的图案的尺寸误差与从激光光源射出的激光的光谱特性之间的关系的图案尺寸误差-光谱特性信息，来控制激光的光谱带宽。因此，通过进行例如抑制尺寸误差之类的激光的光谱带宽控制，并在该状态下进行曝光，从而可以在物体上无尺寸误差地形成图案。

根据本发明的第3观点，本发明涉及第2曝光方法，其利用从激光光源射出的激光使物体曝光而在所述物体上形成图案，此第2曝光方法的特征在于包括下述步骤：获取从激光光源射出的激光的累积曝光量的信息；以及根据所获取的累积曝光量的信息，来确定光谱带宽修正值。

由此，获取从激光光源射出的激光的累积曝光量的信息，并根据该所获取的累积曝光量的信息，来确定光谱带宽修正值。此时，例如可以确定激光的光谱带宽修正值，以使得不产生图案的尺寸误差。因此，通过将从激光光源输出的激光的光谱带宽调整为该所计算出的光谱带宽并使物体曝光，从而可以在该物体上无尺寸误差地形成图案。

而且，在光刻步骤中，通过使用本发明的第1、第2曝光方法中的任一种曝光方法来进行感应物体的曝光，从而在该感应物体上高精度地形成设备图案。因此，也可以认为，根据本发明的第4观点，本发明是一种使用本发明的第1、第2曝光方法中的任一种曝光方法的设备制造方法。

根据本发明的第5观点，本发明是一种系统，其包括多台激光装置，此系统的特征在于包括：从所述多台激光装置输出的激光的光谱带宽测定时所共同使用的分光器；以及所述分光器的校准用基准光源。

由此，通过使用基准光源来进行分光器的校准，并使用该经过校准的分光器来进行从多台激光装置输出的激光的光谱带宽测定，从而可以高精度地测量从各激光装置输出的激光的光谱带宽。而且，当各激光装置具有光谱监控器时，通过使用经过校准的分光器及各光谱监控器来进行激光的光谱带宽的同时测量，从而可以高精度且容易地对各光谱监控器进行校准。

附图说明

图1是概略表示第1实施形态的曝光装置的结构的图。

图2(A)是用来对峰值·偏差进行说明的图，表示形成在掩膜上的线宽相同而间隔不同的n条线图案的一例，图2(B)是表示将图2(A)的图案转印到晶圆上后最终获得的光阻剂像的图。

图3是表示用来表示光谱带宽(例如，FWHM)与峰值·偏差之间的关系的函数曲线的一例的图。

图4是表示某曝光条件下的光谱带宽(例如，FWHM)与峰值·偏差之间的关系的函数曲线C1、及与掩膜R1～R3相关的峰值·偏差信息的图。

图5是表示掩膜偏差函数f_m(P)及对光谱BIAS函数f_j(P)(j＝1、2、...、n)的图。

图6是表示Dose-CD曲线及光谱带宽-CD曲线的图。

图7是以模式方式表示在晶圆上呈矩阵状排列所形成的光阻剂像的图。

图8是表示第2实施形态的系统的结构的一例的图。

图中符号的说明如下：

10            曝光装置

12            照明光学系统

14            XY平台

16、16A、16B  激光装置

16a           激光共振器

16b、26、72、74  光束分裂器

16c           光束监控机构

16d           激光电源部

16e           激光控制装置

16f、80       光闸

16g、76、77   单向透视玻璃

16h、82   基准光源

17        外壳

18        光束整形光学系统

19        驱动机构

20        能量粗调器

21        第1光闸

22        光学积分器

23        第2光闸

24        照明系统孔径光阑板

28A       第1中继透镜

28B       第2中继透镜

30A       固定掩膜遮帘

30B       可动掩膜遮帘

32、44    聚光透镜

34        旋转板

36A、36D  ND滤光片

38        驱动马达

40        驱动装置

42R       照明区域

42W       曝光区域

46        积分传感器

48        掩膜平台驱动系统

50        主控制装置

51        存储器

52W、52R  移动镜

54W、54R  激光干涉仪

56        晶圆平台驱动系统

58        Z倾斜平台

62        输入输出装置

64            受激准分子激光器管

66            全反射镜(后镜)

68            低反射率镜(前镜)

70            窄带化模块

84            分光器

86            控制装置

LB、LB1、LB2  激光束

AX            光轴

PL            投影光学系统

RST           掩膜平台

M、78         反射镜

W             晶圆

R             掩膜

IL            照明光

具体实施方式

第1实施形态

以下，根据图1～图7，对本发明的第1实施形态进行说明。

图1中，概略表示了第1实施形态的曝光装置10的结构。该曝光装置10，是使用激光装置作为曝光用光源的步进·扫描(step and scan)方式的扫描型曝光装置。

该曝光装置10包括：照明系统，该照明系统包含激光装置16及照明光学系统12；掩膜平台RST，保持由该照明系统所照亮的掩膜R并在规定的扫描方向(此处，设为图1的纸面内左右方向即Y轴方向)上移动；投影光学系统PL，将掩膜R的图案的像投影到晶圆W上；XY平台14，保持晶圆W并在水平面(XY平面)内移动；以及所述多个部分的控制系统等。

作为所述激光装置16的一例，是使用KrF受激准分子激光器(振荡波长为248.385nm)。另外，作为激光装置16，当然可以使用ArF受激准分子激光器(振荡波长为193nm)或F₂激光器(振荡波长为157nm)，并且也可以使用金属蒸汽激光器或YAG激光器，或者使用半导体激光谐波产生装置等脉冲光源，以取代KrF受激准分子激光器。

如图1所示，激光装置16包括：激光共振器16a；光束分裂器(beam splitter)16b，配置在从该激光共振器16a射出的激光束LB的光路上，且透过率为97％左右；单向透视玻璃(或光束分裂器)16g及光束监控机构16c，依次配置在该光束分裂器16b的反射光路上；基准光源16h；激光控制装置16e，输入来自所述光束监控机构16c的输出信号；以及利用该激光控制装置16e来控制电源电压等的激光电源部16d等。如该图1所示，激光装置16的所述构成各部分(16a～16e、16g、16h等)收纳在外壳17内。从激光共振器16a射出并透过光束分裂器16b的激光束LB，通过外壳17的光透过部及未图示的送光光学系统，而入射到照明光学系统12中。

另外，可以将激光控制装置16e及激光电源部16d中的任一者或两者配置在外壳17的外部。

所述激光共振器16a包括：包含放电电极的受激准分子激光器管(激光器腔体)64；配置在该受激准分子激光器管64后侧(图1中纸面内左侧)的全反射镜(后镜)66；配置在受激准分子激光器管64前侧(图1中纸面内右侧)的低反射率镜(前镜)68；以及配置在受激准分子激光器管64与前镜68之间的窄带化模块70等。

此时，由后镜66及前镜68构成共振器，可以稍许提高相干性(coherency)。

作为窄带化模块70的一例，包括依次配置在受激准分子激光器管64与前镜68之间的激光束LB的光路上的固定的法布里-珀罗标准具(Fabry-Perotetalon)及倾角可变的法布里-珀罗标准具。

法布里-珀罗标准具(以下，简称为“标准具”)，是使2片石英板空开规定空隙(air gap)而平行相向的装置，并作为一种带通滤波器(bandpass filter)而发挥作用。固定的标准具用于粗调，倾角可变的标准具用于微调。此处，这些标准具使从激光共振器16a射出的激光束LB的光谱带宽，变窄至自然振荡光谱带宽的约1/100～1/300左右并输出。而且，通过调整倾角可变的标准具的倾角，可以使从激光共振器16a射出的激光束LB的波长(中心波长)在规定范围内变换。

除此以外，例如也可以拆除所述粗调用标准具，并以可倾斜的方式而设置作为波长选择元件之一种的反射型衍射光栅(grating)以代替后镜66，以此来构成激光共振器。此时，由光栅及前镜68构成共振器。而且，由光栅及微调用标准具构成具有与前文所述相同功能的窄带化模块(module)。此时，光栅用于设定波长时的粗调，标准具用于微调。如果改变标准具及光栅中任一者的倾斜角，可以使从激光共振器射出的激光束LB的波长(振荡波长)在规定范围内变化。

另外，例如也可以由棱镜与衍射光栅(grating)的组合来构成窄带化模块。

在所述受激准分子激光器管64内，填充有具有特定混合比例的激光气体(由作为环境气体的氪Kr、氟F₂及作为缓冲气体的氦He所构成)。在该受激准分子激光器管64上，通过未图示的排气阀而连接有例如由柔软的管所构成的排气管。该排气管中，设置有用来捕捉氟的除害用过滤器或排气用泵等。这是考虑到氟的毒性，而利用除害用过滤器使排出的气体无害化之后，使用排气用泵排出到装置的外部。

而且，在受激准分子激光器管64上，通过未图示的供气阀而连接有柔软的气体供给管的一端，而该气体供给管的另一端则连接于Ar、F₂、He等的储气瓶(省略图示)。

所述各阀是由主控制装置50进行开闭控制的。主控制装置50例如在进行气体交换等时进行调整，以使受激准分子激光器管64内的激光气体达到规定的混合比例及压力。而且，在受激准分子激光器管64的内部，当激光振荡时，激光气体通过未图示的鼓风机(fan)一直循环。

然而，由于所述受激准分子激光器管64是放电部，所以其温度非常高。因此，在本实施形态中，该受激准分子激光器管64与周围充分隔热，并且利用水等冷却介质而将其温度控制为固定温度。即，在该受激准分子激光器管64的周围，布置有未图示的冷却水配管，而且该冷却水配管也通过未图示的软管而与外部相连接。从外部的冷却装置向该冷却水配管内循环地供给水或其他冷却介质，且该冷却介质的温度由冷却装置的控制系统来进行控制。

所述单向透视玻璃16g，位于来自基准光源16h的光的光路上。进而，在光束分裂器16b与单向透视玻璃16g之间的光路上，设置有第1光闸(shutter)21，该第1光闸21在图1中的纸面内左右方向(Y轴方向)上移动而使该光路开闭，而且，在基准光源16h与单向透视玻璃16g之间的光路上，设置有第2光闸23，该第2光闸23在图1中的纸面正交方向(X轴方向)上移动而使该光路开闭。

因此，由光束分裂器16b所反射的激光束LB及来自基准光源16h的光可以入射到光束监控机构16c中。此时，第1光闸21及第2光闸23的开闭是由主控制装置50通过未图示的光闸驱动机构来进行控制的，且激光束LB及来自基准光源16h的光，通过单向透视玻璃16g而择一性地入射到光束监控机构16c中。主控制装置50通常如图1所示般使第1光闸21为打开状态，而使第2光闸23为关闭状态，但在后文将述的光束监控机构16c内的光束监控器的绝对波长校准(calibration)等之时，主控制装置50使第1光闸21为关闭状态，而使第2光闸23为打开状态。

虽然未图示，但所述光束监控机构16c包括能量监控器及光束监控器(光谱监控器)。能量监控器例如配置在单向透视玻璃16g的透过光路上所设置的未图示的单向透视玻璃的反射光路上。作为该能量监控器，例如是使用为检测出远紫外区域的脉冲光而具有高响应频率的PIN型光电二极管(photodiode)等受光元件。来自该能量监控器的光电转换信号(光量信号)输出到激光控制装置16e中。

作为光束监控器，例如是使用包括依次配置在单向透视玻璃16g的透过光路上的聚光透镜、准直透镜(collimator lens)、标准具、遥测透镜(telemeter lens)及线传感器等的法布里-珀罗干涉仪。此时，作为标准具，与前文所述同样，是使用使2片部分反射镜(石英板等)空开规定空隙(air gap)而相向配置的装置。如此，当激光束LB入射到该标准具中时，部分反射面上的衍射光(根据惠更斯原理(Huygens′principle)的次波)在空隙间反复进行反射及透过。此时，仅满足下式(1)的入射角θ的方向的光透过标准具而得到增强，以此，在遥测透镜的焦点面上形成干涉条纹(条纹图案)，且该条纹图案由配置在遥测透镜的焦点面上的线传感器来进行检测。

2·n·d·cosθ＝mλ......(1)

此处，d为空隙，n为空隙的折射率，m为次数。

根据上式(1)可知，如果n、d、m固定，则由于波长λ的不同而形成在焦点面上的条纹图案不同。

由配置在遥测透镜的焦点面上的线传感器所检测出的光强度的分布，在遥测透镜的焦点面上的线传感器长度方向上，以特定间隔出现与干涉条纹相对应的峰。相当于各光强度分布的峰高1/2的部分的宽度，与激光束LB的光谱线宽(半值全宽(FWHM，Full Wave at Half Maximum))相对应。而且，与各光强度分布的峰的峰值相对应的线传感器长度方向的位置，是根据中心波长而定的。即，所述条纹图案是与入射光的中心波长、光谱线宽(FWHM)相对应的，且该条纹图案的摄像信号从光束监控机构16c内部的光束监控器输出到激光控制装置16e中。

所述激光电源部16d包括高压电源以及脉冲压缩电路(开关电路)等，该脉冲压缩电路使用该高压电源，使受激准分子激光器管64内部的未图示的放电电极以规定的时序进行放电。

所述激光控制装置16e包括图像处理电路(包括AD转换器及峰值保持电路等)以及微型计算机等，该图像处理电路对所述条纹图案的摄像信号及能量监控器的输出信号执行规定的信号处理，该微型计算机用来进行规定的运算。激光控制装置16e通过对条纹图案的摄像信号执行规定的信号处理，而获得与入射光(激光束)LB相对于光束监控器机构16c的光学特性相关的信息，例如中心波长(或重心波长)λ、光谱线宽(FWHM)等信息。

激光控制装置16e使用激光束LB的中心波长λ，并根据下式(2)而运算出中心波长λ相对于由主控制装置50所设定的设定波长λ₀的偏差量(波长偏差量)Δλ。

Δλ＝|λ₀-λ|......(2)

而且，激光控制装置16e根据所述光谱线宽、与光谱线宽的基准值例如初始的光谱线宽之间的差，而运算出光谱线宽的变动量。

进而，在本实施形态中，在激光装置16中设置有构成所述激光共振器16a的倾角可变的标准具(或光栅及倾角可变的标准具，或者光栅及棱镜)等分光元件的驱动机构19。并且，该驱动机构19由激光控制装置16e根据所述波长偏差量Δλ而进行控制，将中心波长λ控制在所期望的范围内。

而且，激光控制装置16e在进行通常的曝光时，根据基于所述能量监控器的输出而检测出的能量功率，而对激光电源部16d内部的高压电源中的电源电压进行反馈控制，以使从激光共振器16a输出的激光束LB的每1脉冲的能量，成为与根据来自主控制装置50的控制信息而给予的每1脉冲的能量的目标值相对应的值。

而且，激光控制装置16e，也可以根据来自主控制装置50的控制信息，来控制针对激光电源部16d内部的脉冲压缩电路的触发信号的施加时序或施加间隔，以此来控制曝光期间针对晶圆W上的1照射(shot)区域的脉冲数或脉冲振荡的反复频率(振荡频率)。

所述基准光源16h，是进行光束监控机构16c内部的光束监控器的绝对波长校准时所使用的基准光源，其使用固体窄带激光。本实施形态中，是使用Ar倍波激光光源(氩离子2倍谐波激光光源)作为基准光源16h。采用Ar倍波激光光源的原因在于：该Ar倍波激光光源的中心波长为248.253nm，与KrF受激准分子激光装置的中心波长λ₀＝248.385nm非常接近，可较好地用作基准(reference)，并且，Ar倍波激光光源的光谱半值宽度小于等于0.01pm，非常窄，所以可以高精度地进行后文将述的去卷积(deconvolution)处理。

除此以外，在激光装置16的外壳17内的光束分裂器16b的照明光学系统一侧，也配置有光闸16f，该光闸16f是用来根据来自主控制装置50的控制信息而遮蔽激光束LB的。

所述照明光学系统12包括光束整形光学系统18、能量粗调器20、光学积分器(是复眼透镜(fly eye lens)、内面反射型积分器、或衍射光学元件等，由于在图1中是使用复眼透镜，因此以下也称为“复眼透镜”)22、照明系统孔径光阑板24、光束分裂器26、第1中继透镜28A、第2中继透镜28B、固定掩膜遮帘(blind)30A、可动掩膜遮帘30B、光路弯曲用反射镜M、以及聚光透镜32等。

能量粗调器20，配置在对从受激准分子激光器16脉冲发出的激光束LB的剖面形状进行整形的光束整形光学系统18后方的激光束LB的光路上。该能量粗调器20包括沿圆周方向配置有透过率(＝1-消光率)不同的多个(例如6个)ND滤光片(本实施形态中为消光滤光片，图1中表示有其中的2个ND滤光片36A、36D)的旋转板34，通过利用驱动马达38使该旋转板34旋转，则可以对针对所入射的激光束LB的透过率从100％呈几何级进行多阶段切换。驱动马达38由主控制装置50所控制。另外，能量粗调器20也可以使针对激光束LB的透过率(激光束LB的脉冲能量)连续可变，而非阶段性可变。

在能量粗调器20后方的激光束LB的光路上，隔着复眼透镜22而配置有由圆板状构件所构成的照明系统孔径光阑板24。在该照明系统孔径光阑板24上，以等角度间隔而配置有例如由通常的圆形开口所构成的孔径光阑、由较小的圆形开口所构成且用来减小相干系数即σ值的孔径光阑、同心圆照明用的同心圆状孔径光阑、及为用于变形光源法而使多个开口偏心配置而成的变形孔径光阑(图1中，仅图示有其中的2种孔径光阑)等。照明系统孔径光阑板24，是配置在复眼透镜22的射出面附近，即，在本实施形态中是配置在与照明光学系统的瞳面大致一致的复眼透镜22的射出侧焦点面上。

照明系统孔径光阑板24，利用由主控制装置50所控制的马达等驱动装置40而旋转，将任一个孔径光阑选择性地设定在照明光IL的光路上。以此，可以利用复眼透镜22来改变由形成在照明光学系统12的瞳面上的多个点光源所构成的面光源即2次光源的形状及/或大小。另外，在本实施形态例中，使用照明系统孔径光阑板24来改变照明光学系统12的瞳面上的照明光IL的强度分布即照明条件，但用来改变照明条件的光学元件(光学系统)并不限定于此。例如，如美国专利第6,563,567号、第6,710,855号说明书中所揭示般，也可以使用具有可更换的光学元件(衍射光学元件等)及可动的光学元件(变焦透镜及/或棱镜等)的光学系统来改变照明条件。另外，在本国际申请案所指定的指定国(或所选择的选定国)的国内法令所允许的范围内，引用其揭示内容来作为本说明书的内容的一部分。

在从照明系统孔径光阑板24射出的激光束LB即照明光IL的光路上，配置有反射率较小而透过率较大的光束分裂器26，进而在其后方的光路上，介隔着固定掩膜遮帘30A及可动掩膜遮帘30B而配置有包括第1中继透镜28A及第2中继透镜28B的中继光学系统。

固定掩膜遮帘30A，配置在距离与掩膜R的图案面相对的共轭面稍微散焦的面上，且形成有规定该掩膜R上的照明区域42R的矩形开口。而且，在该固定掩膜遮帘30A的附近，配置有具有可变开口部的可动掩膜遮帘30B，在扫描曝光开始时及结束时，通过该可动掩膜遮帘30B来进一步限制照明区域42R，从而防止不必要的曝光。

在第2中继透镜28B后方的照明光IL的光路上，配置有弯曲反射镜M，该弯曲反射镜M将通过第2中继透镜28B的照明光IL朝向掩膜R反射，在该反射镜M后方的照明光IL的光路上配置有聚光透镜32。

另一方面，由光束分裂器26所反射的照明光IL，通过聚光透镜44而由积分传感器46所接收，积分传感器46的光电转换信号，通过未图示的保持电路及A/D转换器等而供给到主控制装置50中作为输出DS(digit/pulse，数字/脉冲)。作为积分传感器46，例如可以使用PIN型光电二极管等，该PIN型光电二极管在远紫外区域具有灵敏度，且为检测出从激光装置16射出的脉冲光而具有高响应频率。

在所述掩膜平台RST上载置着掩膜R，并通过未图示的真空夹盘(vacuumchuck)等予以吸附保持着。掩膜平台RST可以在水平面(XY平面)内进行细微的移动，并且，通过掩膜平台驱动系统48而在扫描方向(Y轴方向)上在规定行程(stroke)范围内进行扫描。掩膜平台RST的位置，是使用固定在掩膜平台RST上的向移动镜52R照射一种测长光束的激光干涉仪54R来进行测量的，且该激光干涉仪54R的测量值供给到主控制装置50中。

作为所述投影光学系统PL，例如是使用两侧远心(telecentric)的缩小系统，即，包含具有共同的Z轴方向的光轴AX的多片透镜元件的折射系统。而且，该投影光学系统PL的投影倍率δ例如为1/4或1/5。因此，如上所述，当利用照明光IL来照亮掩膜R上的照明区域42R时，形成在该掩膜R上的图案通过投影光学系统PL而在表面涂敷有光阻剂(感光剂)的晶圆W上的狭缝状曝光区域(与照明区域42R共轭的区域)42W上形成缩小了投影倍率δ后的像(部分像)。

所述XY平台14，可以通过晶圆平台驱动系统56，而在XY面内在扫描方向即Y轴方向以及与Y轴方向正交的X轴方向(图1中的纸面正交方向)上进行二维移动。该XY平台14上搭载有Z倾斜平台58，在该Z倾斜平台58上，通过未图示的晶圆保持器，利用真空吸附系统等来保持着晶圆W。Z倾斜平台58具有下述功能，即，调整晶圆W的Z轴方向的位置(焦点位置)，并且调整晶圆W相对于XY平面的倾斜角。而且，XY平台14的位置，是使用固定在Z倾斜平台58上的向移动镜52W照射一种测长光束的激光干涉仪54W来进行测量的，且该激光干涉仪54W的测量值供给到主控制装置50中。

进而，虽省略了图示，但在掩膜R的上方，例如配置有下述图像处理方式的一对掩膜对准系统，即，将如日本专利特开平7-176468号公报及与此对应的美国专利第5,646,413号说明书等中所揭示般的曝光波长的光(本实施形态中的照明光IL)作为对准用照明光。此时，一对掩膜对准系统，是以关于包含投影光学系统PL的光轴AX的YZ平面对称(左右对称)的配置而设置的。在本国际申请案所指定的指定国(或所选择的选定国)的国内法令所允许的范围内，引用所述公报及所对应的美国专利说明书中的揭示内容来作为本说明书的记载的一部分。

图1中，控制系统包括主控制装置50，主控制装置50包括由CPU(Centralprocessing unit，中央处理装置)、ROM(Read-only memory，只读存储器)、及RAM(Random-access memory，随机存取存储器)等所构成的所谓的微型计算机(或小型计算机)。主控制装置50统括地控制例如掩膜R及晶圆W的同步扫描、晶圆W的步进、曝光时序等，以使得曝光动作准确进行。

具体而言，主控制装置50例如在进行扫描曝光时，根据激光干涉仪54R、54W的测量值分别通过掩膜平台驱动系统48、晶圆平台驱动系统56来分别控制掩膜平台RST、XY平台14的位置及速度，以使得与掩膜R通过掩膜平台RST而在+Y方向(或-Y方向)上以速度V_R进行扫描同步地，晶圆W通过XY平台14在-Y方向(或+Y方向)上以速度δ·V_R(δ是从掩膜R针对晶圆W的投影倍率)对曝光区域42W进行扫描。而且，在步进时，主控制装置50根据激光干涉仪54W的测量值，通过晶圆平台驱动系统56来控制XY平台14的位置。

而且，如上所述，主控制装置50通过将控制信息供给到激光装置16中，从而控制激光装置16的发光时序、及发光功率等。而且，主控制装置50分别通过马达38、驱动装置40来控制能量粗调器20、照明系统孔径光阑板24，进而，与平台系统的动作信息同步地控制可动掩膜遮帘30B的开闭动作。

如图1所示，在主控制装置50中，并设有存储器51及输入输出装置62。在存储器51内，存储有积分传感器46的输出DS与晶圆W表面上的照明光IL的照度(强度)的相关系数(或相关函数)、或能量监控器的输出与积分传感器46的输出DS的相关系数(或相关函数)等信息等、或用来控制光谱带宽的各种信息(详细内容将在后文进行叙述)等。

此处，对通过主控制装置50而进行的光束监控机构16c内部的光束监控器的绝对波长校准进行简单说明。当进行该绝对波长校准时，主控制装置50在打开第1光闸21而关闭第2光闸23的状态下，获得来自光束监控器的与此时的激光束LB相对应的条纹图案的信息，并将该信息存储到存储器51中。

接着，主控制装置50在关闭第1光闸21而阻断激光束LB向光束监控机构16c入射的同时，打开第2光闸23而使来自基准光源16h的光入射到光束监控机构16c中。并且，通过将此时从光束监控器所获得的条纹图案与图像存储器内的条纹图案(直到之前为止所入射的激光束LB的条纹图案)进行比较，而求出激光束LB的波长与基准波长的偏差，并且调整窄带化模块70以修正该所求出的偏差，以此来进行激光束LB的绝对波长校准。

然而，在进行所述条纹图案的比较时，必须进行去卷积处理，而作为该去卷积处理对象的卷积(相对于与实测光谱的条纹图案的实际光谱相对应的条纹图案较粗者)是各曝光装置所固有的，是称为装置函数的量。在本实施形态中，使用Ar倍波激光作为基准光源，由于该Ar倍波激光的光谱带宽(FWHM)非常窄，小于等于0.01pm，所以可看作是带宽无限窄的光，可以将Ar倍波激光的实测波形作为装置函数而进行去卷积处理。

其次，对去卷积处理(所获取的装置函数的光谱计算处理)进行说明。以下，将装置函数记作m_i(λ)。定期重新获取该m_i(λ)与光束监控器的校准相关联。

如果设实测光谱为s(λ)，则可以认为该实测光谱是实际光谱f(λ)与装置函数m_i(λ)的卷积，所以下式(3)成立。

s(λ)＝f(λ)×mi(λ)......(3)

此处，标准的去卷积，是表示将“测定数据的傅里叶变换(Fouriertransform)”除以“装置函数的傅里叶变换”，进而进行傅里叶逆变换等次序的计算。

因此，如果在进行了下式(4a)的计算之后，如下式(4b)所示般对其计算结果进行傅里叶逆变换，则可以获得实际光谱信号f(λ)。

F(ω)＝S(ω)/M(ω)......(4a)

F^-1〔F(ω)〕＝f(λ)......(4b)

这样，在本实施形态中，主控制装置50可以进行用来获得实际光谱信号的去卷积，并且可以根据实际光谱信号而获得准确的光谱带宽(例如FWHM或95％能量纯度宽度)的信息。而且，主控制装置50可以根据去卷积的结果，而准确地进行激光束LB的绝对波长校准处理，即，大致准确地调整为设计波长。

其次，对从激光装置16射出的激光束LB的光谱的管理及控制方法进行说明。

首先，对使用了峰值·偏差(Peak BIAS)的激光束LB的光谱的管理及控制方法进行说明。

此处，对峰值·偏差进行说明。

考虑到下述情况，即，如图2(A)所示，将形成有线宽相同而间隔不同的(P、2P、......)n条线图案的掩膜搭载在掩膜平台RST上，并在规定的曝光条件下进行曝光，最终获得如图2(B)所示的线宽L₁、L₂、......L_n的光阻剂像。

在实际的曝光中，由于光学接近效果，线宽L₁、L₂、L₃......、L_n-1、L_n是不同的。例如，当为正型光阻剂及剩余图案的组合时，由于光学接近效果而成为线宽L₁＞L₂＞L₃......＞L_n-1＞L_n。如果将设计线宽设为L，则ΔL_i＝|L_i-L|(i＝1、2、...n)为各线图案的偏差(BIAS)。即，所谓偏差，是指晶圆上的实际的光阻剂像的线宽相对于设计线宽的误差，根据该偏差来确定OPC中的图案线宽的修正量。

而且，如果将线宽L₁～L_n中的最大者设为L_max，将最小者设为L_min，则L_max-L_min为峰值·偏差(Peak BIAS)。

该峰值·偏差会根据曝光中所使用的激光束的光谱带宽而变化。所以，在本实施形态中，通过模拟(simulation)，而求出各种曝光条件(照明条件、投影光学系统的数值孔径等)下的如图3所示的表示光谱带宽(例如，FWHM)与峰值·偏差之间的关系的函数曲线的数据，并将该所求出的函数曲线的数据存储到存储器51中。另外，作为光谱带宽的指标，例如也可以使用95％能量纯度宽度等来取代FWHM。

所以，当操作员通过输入输出装置62而输入与所使用的掩膜(光罩)相关的峰值·偏差(Peak BIAS)信息时，主控制装置50求出适合于该所使用的掩膜的激光束的光谱带宽，并作为光谱带宽设定要求值而发送给激光控制装置16e。

以下，进一步对适合于该所使用的掩膜(曝光对象的图案)的激光束的光谱带宽，即光谱带宽设定要求值的求出方法进行说明。

图4中，表示了函数曲线C1，该函数曲线C1表示存储器51中所存储的某曝光条件下的光谱带宽(例如，FWHM)与峰值·偏差之间的关系。而且，该图4中，分别以标注有符号R1、R2、R3的长条来表示与掩膜R1、掩膜R2、掩膜R3相关的峰值·偏差信息。各个长条的横轴方向上的位置相当于下述值，即，根据预先通过模拟所获取的各个掩膜的光谱带宽与线宽误差之间的关系，而线宽误差达到容许界限时的光谱带宽的值。

例如掩膜R3的情况，如图4所示，求出将以所输入的峰值·偏差信息而给予的光谱带宽设为最大值，并将与距离对应于该最大值的峰值·偏差规定的ΔBIAS范围内的下限相对应的光谱带宽设为最小值的Δ3的范围，作为适合于该掩膜R3的激光束的光谱带宽(光谱带宽设定要求值)。

而且，掩膜R1的情况如图4所示，由于以所输入的峰值·偏差信息而给予的峰值·偏差值未到达曲线C1，所以无法设定以所输入的峰值·偏差信息而给予的光谱带宽。所以，此时，求出将与以所输入的峰值·偏差信息而给予的峰值·偏差值相对应的曲线C1上的点相对应的光谱带宽的值设为最大值，并将与距离对应于该最大值的峰值·偏差规定的ΔBIAS范围内的下限相对应的光谱带宽设为最小值的Δ1的范围，作为适合于该掩膜R1的激光束的光谱带宽(光谱带宽设定要求值)。

对于剩余的掩膜R2及其他掩膜而言，也根据所输入的峰值·偏差信息，以与所述掩膜R3或掩膜R1的情况同样的方式，来求出适合于该掩膜的激光束的光谱带宽(光谱带宽设定要求值)。

与利用所述光谱带宽(例如，FWHM)与峰值·偏差之间的关系的情况不同，当着眼于掩膜上的图案的特定疏密状态时，也可以根据下述相关系数，而实施光谱的选定(即光谱带宽的选定)，该相关系数是如图5所示将横轴设为Pitch(图案间隔)且将纵轴设为偏差(BIAS)的二维坐标系上所表示的掩膜偏差函数f_m(P)、与多个光谱的各个对光谱BIAS函数f_j(P)(j＝1、2、...n)的相关系数。

即，也可以对于各个对光谱BIAS函数f_j(P)，而计算出下式的相关系数_(P)，并且根据相关度最大的与对光谱BIAS函数相对应的光谱，而确定适合于所使用的掩膜的光谱带宽(激光束的光谱带宽(光谱带宽设定要求值))。

数1

$\mathrm{\φ}\left(p\right)=\frac{\∫\mathrm{fm}\left(p\right)\·\mathrm{fj}\left(p\right)\mathrm{dp}}{\sqrt{{\∫\left(\mathrm{fm}\left(p\right)\right)}^2\mathrm{dp}}\·\sqrt{\∫{\left(\mathrm{fj}\left(p\right)\right)}^2}\mathrm{dp}}\·\·\·\left(5\right)$

总而言之，激光控制装置16e是根据从主控制装置50发送来的光谱带宽设定要求值，通过调整受激准分子激光器管64内部的激光气体的混合比例、填充压力、窄带化模块70、及由激光电源部16d内的脉冲压缩电路(开关电路)所决定的受激准分子激光器管64内部未图示的放电电极的放电时序等，而使光谱带宽最佳化。这样，通过使用对应于掩膜R的图案(Peak BIAS信息等)或曝光条件(照明条件等)等而使光谱带宽最佳化的照明光(曝光用光)IL，能够在晶圆W上形成具有所期望的线宽的图案。

其次，对利用了Dose(剂量)与光谱的关系的激光束LB的光谱的管理及控制方法进行说明。

预先进行模拟或实验，求出如图6所示的Dose-CD曲线C2、及光谱带宽-CD曲线C3。在图6中，横轴是Dose，即，投影光学系统PL的像面(晶圆面)上的累积曝光量(mJ/cm²)或者光谱带宽(例如FWHM)，纵轴是CD(CriticalDimension，临界尺寸)，即，线宽(形成在晶圆上的光阻剂像的线宽)。

当通过实验来求取曲线C2、C3时，可以进行如下所述的处理。

a.在将规定的测试曝光用掩膜搭载在掩膜平台RST上，并将光谱带宽(例如FWHM)设定为某一值的状态下，一面以规定量为单位来变更Dose，一面将测试掩膜的图案依次转印到晶圆上的假想矩阵的第1行的多个区域上。另外，此处对测试掩膜的图案的转印，是在将晶圆设定在投影光学系统PL的最佳焦点位置处的状态下而进行的。最佳焦点位置的检测方法等，有利用烘培(bake)而进行的方法、以及利用空间像测量而进行的方法等，由于这些方法均为众所周知的方法，所以省略详细说明。

b.接着，以使光谱带宽(例如FWHM)增加规定量的方式来变更光谱带宽。

c.再接着，在变更后的光谱带宽下，以与所述a.相同的方式，将测试掩膜的图案依次转印到晶圆上的假想矩阵的相邻接的行的多个区域上。另外，此处对测试掩膜的图案的转印，也是在将晶圆设定在投影光学系统PL的最佳焦点位置处的状态下而进行的。

d.然后，交替重复与所述b.及c.相同的动作。

这样，当针对预定数量的光谱带宽的步进而进行的预定数量的Dose步进下的测试掩膜的图案转印结束时，使该晶圆显影。由此，在晶圆上，以如图7中以模式方式所示的矩阵状排列而形成光阻剂像。

e.其次，使用SEM等进行各光阻剂像的线宽测量等，并根据该测量结果，制作出图6的Dose-CD曲线C2、及光谱带宽-CD曲线C3。

根据以所述方式而获得的如图6所示的Dose-CD曲线C2、及光谱带宽-CD曲线C3，求出Dose与光谱带宽之间的关系，例如，ΔDose/Δ光谱带宽。该“ΔDose/Δ光谱带宽”，例如在光谱带宽产生变化时，可以用于求出补偿因该光谱带宽的变化而引起的图案线宽误差的累积曝光量(Dose)的修正量。或者，该“ΔDose/Δ光谱带宽”，在针对晶圆W的累积曝光量(Dose)有可能会产生控制误差时，可以用于求出补偿因该累积曝光量的控制误差而引起的图案线宽误差的光谱带宽修正量。

以所述方式而求出的表示Dose与光谱带宽之间的关系的信息预先存储在存储器51中。

所以，主控制装置50在进行实际的曝光时，根据预先存储在所述存储器51中的表示Dose与光谱带宽的关系的信息，使累积曝光量变更与相当于线宽误差的光谱带宽的变动相对应的部分，以使得不会产生因光谱带宽的变动而引起的线宽误差。即，通过调整曝光量来防止激光束LB的光谱带宽的变动成为图案线宽的误差因素。

例如，从激光装置16射出的激光束LB的光谱带宽由于激光装置16的运行状态而存在细小的变动，但由于主控制装置50可以从光束监控机构16c或激光控制装置16e依次获取光谱带宽的信息，因此也可以根据该所获取的光谱带宽信息及存储在存储器51中的Dose与光谱带宽的关系，而计算出曝光量修正量并反映到曝光量控制中，以使得不会产生因光谱带宽的变动而引起的残留线宽误差。

而且，主控制装置50也可以与以上所述情况相反，当曝光量有可能会产生控制误差时，使光谱带宽变更与相当于线宽误差的Dose的变动相对应的部分，以使得不会产生因该误差而引起的线宽误差，以此来防止曝光量的控制误差成为图案线宽的误差因素。

例如，由于主控制装置50可以根据积分传感器46的测量值，而获取从激光装置16射出的激光束LB的累积曝光量(Dose量)的信息，因此也可以根据该已获取的累积曝光量的信息及存储在存储器51中的Dose与光谱带宽的关系，而求出光谱带宽修正量并调整光谱带宽，以使得不会产生因累积曝光量的控制误差而引起的线宽误差。

当然，可以仅变更光谱带宽及Dose中的一者，也可以变更两者，以使得不会产生图案的线宽误差。因此，当产生光谱带宽的变动时，可以调整(变更)光谱带宽及Dose中的至少一者。而且，当有可能会产生累积曝光量的控制误差时，可以调整(变更)光谱带宽及Dose中的至少一者。

而且，也可以将Dose-CD曲线C2所示的累积曝光量与线宽误差之间的关系、及如光谱带宽-CD曲线C3所示的光谱带宽与线宽误差之间的关系存储在存储器51中，以取代将累积曝光量与光谱带宽之间的关系存储在存储装置51中。此时，可以根据所述已获取的光谱带宽信息及已获取的累积曝光量信息中的至少一者、以及存储在存储器51中的信息，来执行曝光量控制及光谱带宽控制中的至少一者，以使得不会产生图案的线宽的误差。

而且，为求出Dose-CD曲线C2所示的累积曝光量与线宽误差之间的关系、及如光谱带宽-CD曲线C3所示的光谱带宽与线宽误差之间的关系，也可以不使用测试掩膜，而使用制造设备时所使用的形成有设备图案的掩膜。

如上所述，根据本实施形态的曝光装置10，主控制装置50可以根据表示形成在晶圆W上的图案的尺寸误差(例如BIAS或peak BIAS)与从激光装置16射出的激光束LB的光谱特性(例如FWHM或95％能量纯度宽度)之间的关系的图案尺寸误差-光谱特性信息(例如，图3中所示的表示光谱带宽(例如，FWHM)与峰值·偏差之间的关系的函数曲线)、以及与所使用的图案相关的信息(例如图4中所示的与掩膜(光罩)相关的峰值·偏差(Peak BIAS)信息)，并通过激光控制装置16e来执行激光束LB的光谱带宽控制，以使得在曝光时形成在晶圆W上的掩膜的图案的像不会残留有尺寸误差(例如线宽误差)。此处，与所使用的掩膜相关的信息，可以如上所述由操作员通过输入输出装置62而输入，但例如也可以将与该掩膜相关的峰值·偏差(Peak BIAS)信息等制成条形码(或二维码)信息并附在掩膜R上，主控制装置50在装载(load)该掩膜R时利用条形码读取器等来读取条形码信息，以此来获取信息。

而且，根据本实施形态的曝光装置10，主控制装置50例如根据积分传感器46的测量值，而获取从激光装置16射出的激光束LB的累积能量的量(与晶圆面上的dose量相对应)的信息，并根据该所获取的累积能量的量的信息，而确定光谱带宽修正值。此时，以在曝光时形成在晶圆W上的掩膜的图案的像不会产生尺寸误差的方式，来确定激光束LB的光谱带宽修正值。并且，主控制装置50将从激光装置16输出的激光束的光谱带宽调整成该所计算出的光谱带宽。

通过如上所述的光谱带宽的控制或调整来控制激光束LB的光谱带宽，以使得能够获得最佳析象性能。因此，通过利用进行了光谱带宽的控制或调整的激光来进行晶圆W的曝光，可以将形成在掩膜R上的图案转印到晶圆W上，并且使图案的转印像(例如光阻剂像)无尺寸误差地形成在该晶圆W上。

而且，在所述实施形态中，例如主控制装置50一直对光束监控机构16c内部的光束监控器的输出进行监控，并根据激光束LB的光谱带宽的变化而使晶圆W的曝光量控制最佳化，以此，也可以一直以最佳的析象性能来进行曝光，而不受激光束LB的光谱带宽变化的影响。

另外，当由于激光束LB的中心波长的变动，而导致形成在晶圆W上的图案产生线宽误差时，也可以使用光束监控机构16c一直对激光束LB的中心波长进行监控，并根据其结果来调整(控制)光谱带宽及累积曝光量中的至少一者。

另外，在所述第1实施形态中，基于所述已获取的信息(光谱带宽及累积曝光量中的至少一者的信息)而对光谱带宽及累积曝光量中的至少一者所进行的控制(调整)，可以在针对晶圆W上的1个照射区域的曝光期间执行，也可以在晶圆W上的1个照射区域的曝光结束后、下一个照射区域的曝光开始之前进行，并且也可以在1片晶圆的曝光结束后、下一片晶圆的曝光开始之前进行。

而且，也可以对应于根据所述已获取的信息(光谱带宽及累积曝光量中的至少一者的信息)而求出的线宽误差的控制量(调整量)，来执行光谱带宽的控制(调整)或曝光量的控制(调整)。例如，可以在线宽误差的控制量大于规定的阈值时进行光谱带宽的调整(控制)，而在线宽误差的控制量小于规定的阈值时进行累积曝光量的控制(调整)。

而且，在根据所述已获取的信息(光谱带宽及累积曝光量中的至少一者的信息)来执行光谱带宽的控制(调整)、及累积曝光量的控制(调整)这两者时，也可以利用不同的时序来执行各控制。例如，累积曝光量的控制(调整)也可以在1个照射区域的曝光期间执行，而光谱带宽的控制(调整)则在晶圆W上未照射有激光的期间，例如在2个照射区域的曝光之间所进行的步进移动期间、晶圆更换等期间执行。

因此，主控制装置50也可以并不一直接受光束监控机构16c内部的光束监控器的输出，而是以预定的间隔，具体而言是每当进行晶圆更换时接受所述输出，或者也可以每当规定片数例如1批晶圆的曝光结束时接受所述输出。

而且，在所述实施形态的曝光装置中，光谱带宽与线宽误差之间的关系及累积曝光量与线宽误差之间的关系、或者光谱线宽的变化量与Dose的变化量之间的关系(例如ΔDose/Δ光谱带宽)等，也可以与曝光条件一一对应，例如与光阻剂的种类或形成在晶圆上的图案一一对应，或者与照明条件一一对应而预先设定。

然而，在所述实施形态中，当进行曝光量的调整(变更)时，在曝光范围(所述曝光区域42W)内，也可以不拘于该范围内的部位而使曝光量均匀地增减，也可以仅使该范围内的一部分以与其他部分不同的方式增减。

另外，也可以由激光装置16内部的激光控制装置16e来执行所述实施形态中的主控制装置50的与光谱控制相关联的功能的一部分。而且，当然也可以通过多个硬件例如存储装置、运算装置、控制装置等的组合来执行激光控制装置16e及主控制装置50中的至少一者的至少一部分功能。

另外，在所述第1实施形态中，执行了基于所使用的掩膜的信息(峰值·偏差信息等)而进行的光谱带宽的调整(控制)、以及基于所述所获取的信息(光谱带宽、累积曝光量的信息等)而进行的光谱带宽及累积曝光量中的至少一者的控制这两者，但也可以仅执行其中的某一者。而且，在所述实施形态中，使用了“以使得不会产生线宽误差”的表述，但这并不限定于误差为零的情况，也包括误差处在容许范围内的情况。

第2实施形态

其次，根据图8说明本发明的第2实施形态。该第2实施形态的系统，具备多台分别作为多台曝光装置的曝光用光源的激光装置，但以下考虑到避免复杂化的观点，仅对2台激光装置16A、16B进行说明。而且，对与所述第1实施形态相同或等同的构成部分标注相同的符号，并简化或省略其说明。

图8所示的各激光装置16A、16B，除了未设有基准光源16h、单向透视玻璃16g、及光闸21、23之处以外，以与所述激光装置16相同的方式而构成。在从激光装置16A的激光共振器16a射出的激光束LB1的光路上，配置有透过率为97％左右的光束分裂器72。在该光束分裂器72的反射光路上，依次配置有单向透视玻璃76、77。

在光束分裂器72中的激光束LB1的透过光路的后方，介隔着未图示的送光光学系统而配置有以与所述曝光装置10相同的方式所构成的曝光装置(以下，称为第1曝光装置)的照明光学系统。即，激光装置16A为该第1曝光装置的曝光用光源。

在从所述激光装置16B的激光共振器16a射出的激光束LB2的光路上，配置有透过率为97％左右的光束分裂器74。在该光束分裂器74的反射光路上，配置有可使光路弯曲90°的反射镜78，并且在由该反射镜所弯曲的激光束LB2的光路上，配置有所述单向透视玻璃77。

在光束分裂器74中的激光束LB2的透过光路的后方，介隔着未图示的送光光学系统而配置有以与所述曝光装置10相同的方式所构成的曝光装置(以下，称为第2曝光装置)的照明光学系统。即，激光装置16B为该第2曝光装置的曝光用光源。

所述单向透视玻璃76，位于由光束分裂器72形成的激光束LB1的反射光路上且位于来自基准光源82的光的光路上。作为基准光源82，与基准光源16h同样，使用Ar倍波激光光源(氩离子2倍谐波激光光源)。

在从基准光源82向单向透视玻璃76射出的光的光路上，配置有光闸80。该光闸80通常将光路关闭。在控制装置86根据来自第1曝光装置及第2曝光装置的信息而判定任一曝光装置的光闸16f也处于关闭状态时，根据需要而由控制装置86打开该光闸80。在该光闸打开的状态下，来自基准光源82的光通过单向透视玻璃76、77而入射到分光器84中。此时的分光器84的输出信号作为装置函数而由控制装置86所接收。控制装置86以规定的时间间隔(interval)来执行该装置函数的更新。

而且，控制装置86在与各个曝光装置的主控制装置之间进行通信，且在关闭了光闸80的状态下，将分别来自激光装置16A、16B的激光束LB1、LB2择一性地输入至分光器84中，对该分光器84的输出信号进行所述去卷积处理，获得激光束LB1、LB2的实际光谱信号，根据该已获得的实际光谱信号，而获得准确的光谱带宽(例如FWHM或95％能量纯度宽度)的信息。也定期地或根据需要来执行该激光束LB1、LB2的光谱的测量。

而且，当控制装置86使来自激光装置16A的激光束LB1(或来自激光装置16B的激光束LB2)输入分光器84时，向第1曝光装置(或第2曝光装置)的主控制装置发出向激光装置16A(或激光装置16B)内部的光束监控机构16c输入激光束LB1(或激光束LB2)的指示。并且，控制装置86也可以从第1曝光装置(或第2曝光装置)的主控制装置获得该光束监控机构16c内部的光束监控器的输出，即，光束监控器的光谱带宽测量值，且将该测量值、与根据分光器84的输出信号而计算出的激光束LB1(或激光束LB2)的光谱带宽进行比较，并将用来对光束监控机构16c内的光束监控器的测量值进行校准的系数发送给第1曝光装置(或第2曝光装置)的主控制装置。

另外，图8中图示有，当在激光装置16A、16B的光闸16f打开的状态下，从激光共振器16a振荡产生激光束LB1(或LB2)时，激光束LB1(或LB2)总是入射到分光器84中，但实际上设置有光闸，该光闸分别使由光束分裂器72形成的激光束LB1的反射光路、及由光束分裂器74形成的激光束LB2的反射光路开闭。这些光闸在无须使激光束LB1、LB2入射到分光器84中时，由控制装置86关闭。

根据以上所说明的本第2实施形态的系统，使用基准光源82来进行分光器84的校准，并使用该经过校准的分光器84来进行从多台激光装置16A、16B等输出的激光束LB1、LB2等的光谱带宽测定，由此，可以高精度地测量从各台激光装置输出的激光束的光谱带宽。而且，通过使用各台激光装置16A、16B的光束监控机构16c内的光束监控器(光谱监控器)、及经过校准的分光器84来进行激光束(LB1或LB2)的光谱带宽的同时测量，可以高精度且容易地校准各个光束监控器(光谱监控器)。

而且，在本第2实施形态中，由于激光装置16A、16B分别为各曝光装置的光源，所以在进行使用了这些曝光装置的混合与匹配(mix and match)曝光时，期望曝光装置间的CD匹配率的提高、及共有掩膜时的适应性(flexibility)的提高。

另外，在所述第2实施形态中，当未在曝光中使用激光装置时，也可以在例如用来保持所谓的激光品质的自身振荡(自锁振荡)时实施激光装置16A、16B等的校准。此时，可以利用装置群共有的界面来切换来自各激光装置的Syncout信号等，并实施光谱测量。但是，在这样的情况下，必须变更系统的一部分结构，以使得可以在光闸16f已关闭的状态下使自身振荡时的激光束入射到分光器中。

另外，在所述实施形态中，对本发明适用于步进扫描方式的扫描型曝光装置的情况进行了说明，但并不限定于此，本发明也可以较好地适用于步进重复(step and repeat)方式的曝光装置(所谓的步进器)或步进缝合(step and stitch)方式的曝光装置。当将本发明适用于步进器等中时，可以采用下述方法中的任一种来控制针对晶圆的曝光量，即：将从激光装置输出的每一脉冲的能量值设为固定而调整照射到晶圆上的1点的激光脉冲数的方法；将照射脉冲数设为固定值而改变每一脉冲的能量值的方法；或者组合上述两种方法而进行控制的方法。

除此以外，也可以将本发明适用于在投影光学系统PL与晶圆之间充满有液体的液浸式曝光装置等中，该液浸式曝光装置例如在国际公开第2004/053955号手册及与此相对应的美国专利申请案公开第2005/0259234号说明书等中有所揭示。除此以外，本发明也可以适用于在作为曝光对象的晶圆等的整个表面浸渍于液体中的状态下进行曝光的液浸曝光装置中，该液浸曝光装置在日本专利特开平6-124873号公报、日本专利特开平10-303114号公报、及美国专利第5,825,043号说明书等中有所揭示。而且，也可以将本发明适用于例如国际公开第2001/035168号手册中所揭示般，通过在基板上形成干涉条纹而在基板上形成线和空间图案的曝光装置(光刻系统)中。进而，也可以将本发明适用于例如日本专利特表2004-519850号公报(对应美国专利第6,611,316号说明书)中所揭示般，通过投影光学系统而在基板上合成2个掩膜的图案，并且利用1次扫描曝光而使基板上的1个照射区域大致同时地进行两次曝光的曝光装置等中。在本国际申请案所指定的指定国(或所选择的选定国)的国内法令所允许的范围内，引用所述国际公开手册及所述各公报、以及与这些手册及公报相对应的美国专利申请案公开说明书或美国专利说明书中的揭示，来作为本说明书的记载的一部分。

另外，在所述实施形态中，使用了在透光性基板上形成有规定的遮光图案(或相位图案·消光图案)的透光型光罩，但也可以使用例如美国专利第6,778,257号说明书中所揭示般，根据应曝光的图案的电子数据而形成透过图案或反射图案、或者发光图案的电子光罩(也称为可变成形光罩，包括例如作为非发光型图像显示元件(空间光调变器)之一种的DMD(Digital Micro-mirrorDevice，数字微镜元件)等)，以取代所述光罩。在本国际申请案所指定的指定国(或所选择的选定国)的国内法令所允许的范围内，引用所述美国专利说明书中的揭示，来作为本说明书的记载的一部分。

而且，在所述实施形态中，也可以使用如下所述的谐波作为激光，即，例如国际公开第1999/46835号手册(对应美国专利第7,023,610号说明书)中所揭示般，利用例如掺杂有铒(或铒及镱两者)的光纤放大器，将从DFB半导体激光器或纤维激光器振荡产生的红外区域或可视区域的单一波长激光放大，并使用非线性光学结晶且也使用波长已转换为紫外光的高调波。

而且，也可以使用能够产生波长为146nm的Kr₂激光(氪·二聚物激光)、及波长为126nm的Ar₂激光(氩·二聚物激光)等产生真空紫外光的光源，以作为激光光源。

而且，投影光学系统不仅可以是缩小系统，也可以是等倍系统及放大系统中的任一种。投影光学系统不仅可以是折射系统，也可以是反射系统及反射折射系统中的任一种，并且其投影像也可以是倒像及正像中的任一种。

而且，本发明的曝光装置的用途并不限定于半导体制造用曝光装置，例如，也可以广泛地适用于将液晶显示元件图案转印到方形玻璃板上的液晶用曝光装置，或用来制造薄膜磁头、微电机及DNA芯片等的曝光装置中。而且，本发明不仅适用于用来制造半导体元件等微型设备的曝光装置中，也可以适用于为了制造光曝光装置、EUV曝光装置、X射线曝光装置、及电子束曝光装置等中所使用的掩膜或光罩，而将电路图案转印到玻璃基板或硅晶圆等上的曝光装置中。

另外，半导体设备是经过下述步骤而制造的，即：进行设备的功能·性能设计的步骤；制作基于该设计步骤的掩膜的步骤；利用硅材料而制作出晶圆的步骤；光刻步骤，该光刻步骤包括将光阻剂等感应材料涂敷到晶圆等物体上的涂敷处理、利用所述实施形态的曝光装置并通过所述液浸曝光而将形成在掩膜上的图案转印到涂敷有感应材料的晶圆等物体上的曝光处理、及使曝光后的晶圆显影的显影处理；设备组装步骤(包括切割步骤、焊接步骤、及封装步骤)；以及检查步骤等。此时，由于在光刻步骤中使用了所述实施形态的曝光装置及曝光方法，所以能够以高良率制作出高集成度的设备。

产业上的可利用性

如上所述，本发明的曝光装置及曝光方法、以及设备制造方法，适用于半导体元件等电子设备的制造。而且，本发明的系统，适用于多个激光装置的光学特性的校准。

Claims (24)

1.一种曝光装置，其利用能量束使物体曝光而在所述物体上形成图案，此曝光装置的特征在于包括：

激光装置，射出激光作为所述能量束；

存储装置，存储有图案尺寸误差-光谱特性信息，该图案尺寸误差-光谱特性信息表示物体上所形成的图案的尺寸误差与从所述激光装置射出的激光的光谱特性之间的关系；以及

光谱控制装置，根据所述图案尺寸误差-光谱特性信息及与所使用的图案相关的信息，来控制所述激光的光谱带宽。

2.如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，

所述光谱控制装置，根据所述图案尺寸误差-光谱特性信息及与所使用的图案相关的信息，而计算出用来抑制所述尺寸误差的所述激光的光谱带宽，并根据该计算结果来控制所述光谱带宽。

3.如权利要求2所述的曝光装置，其特征在于还包括掩膜台，该掩膜台是用来载置形成有所述所使用图案的掩膜，并且，

使用与所述掩膜相关的信息，作为所述与所使用的图案相关的信息。

4.如权利要求3所述的曝光装置，其特征在于，

所述图案尺寸误差-光谱特性信息包括曝光装置所固有的光谱偏差函数，与所述掩膜相关的信息包括掩膜偏差函数；

所述光谱控制装置，根据所述光谱偏差函数与所述掩膜偏差函数的相关系数，而计算出用来抑制所述尺寸误差的所述激光的光谱带宽。

5.如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，

所述光谱控制装置的至少一部分设置在所述激光装置中。

6.如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于还包括曝光量控制装置，该曝光量控制装置根据所述光谱带宽，来控制针对所述物体的累积曝光量。

7.如权利要求6所述的曝光装置，其特征在于，

在所述存储装置中，进而存储有第2信息，该第2信息表示激光的光谱带宽与累积曝光量之间的关系；

所述曝光量控制装置，获取从所述激光装置射出的激光的光谱带宽信息，并根据该所获取的光谱带宽的信息及所述第2信息，来控制针对所述物体的累积曝光量。

8.如权利要求7所述的曝光装置，其特征在于，

所述第2信息包括激光的光谱带宽与图案的尺寸误差之间的关系、及累积曝光量与图案的尺寸误差之间的关系。

9.如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，

所述光谱控制装置，根据针对所述物体的累积曝光量来控制所述激光的光谱带宽。

10.如权利要求9所述的曝光装置，其特征在于，

在所述存储装置中，进而存储有光谱带宽-累积曝光量信息，该光谱带度-累积曝光量信息表示激光的光谱带宽与累积曝光量之间的关系，

所述光谱控制装置，获取从所述激光装置射出的激光的所述累积曝光量的信息，并根据该所获取的累积曝光量的信息及所述光谱带宽-累积曝光量信息，来控制所述激光的光谱带宽。

11.如权利要求10所述的曝光装置，其特征在于，

所述光谱带宽-累积曝光量信息包括激光的光谱带宽与图案的尺寸误差之间的关系、及累积曝光量与图案的尺寸误差之间的关系。

12.一种曝光方法，其利用从激光光源射出的激光使物体曝光而在该物体上形成图案，此曝光方法的特征在于包括下述步骤：

输入与所使用的图案相关的信息；以及

根据所述已输入的信息及图案尺寸误差-光谱特性信息，来控制所述激光的光谱带宽，所述图案尺寸误差-光谱特性信息表示形成在所述物体上的图案的尺寸误差与从所述激光光源射出的激光的光谱特性之间的关系。

13.如权利要求12所述的曝光方法，其特征在于，

在控制所述光谱带宽的步骤中，根据所述图案尺寸误差-光谱特性信息及与所使用的图案相关的信息，而计算出用来抑制所述尺寸误差的所述激光的光谱带宽，并根据该计算结果来控制所述光谱带宽。

14.如权利要求13所述的曝光方法，其特征在于，

所述所使用的图案是形成在掩膜上，

使用与所述掩膜相关的信息，作为与所述所使用的图案相关的信息。

15.如权利要求14所述的曝光方法，其特征在于，

所述图案尺寸误差-光谱特性信息包括曝光装置固有的光谱偏差函数，与所述掩膜相关的信息包括掩膜偏差函数，

在所述控制步骤中，根据所述光谱偏差函数与所述掩膜偏差函数的相关系数，而计算出用来抑制所述尺寸误差的所述激光的光谱带宽。

16.如权利要求12所述的曝光方法，其特征在于还包括以下步骤：

根据所述光谱带宽，来控制针对所述物体的累积曝光量。

17.如权利要求16所述的曝光方法，其特征在于还包括获取表示激光的光谱带宽与累积曝光量之间的关系的光谱带宽-累积曝光量信息的步骤，并且

在控制所述累积曝光量的步骤中，获取从所述激光光源射出的激光的光谱带宽信息，并根据该所获取的光谱带宽的信息及所述光谱带宽-累积曝光量信息，来控制针对所述物体的累积曝光量。

18.如权利要求17所述的曝光方法，其特征在于，

所述光谱带宽-累积曝光量信息包括激光的光谱带宽与图案的尺寸误差之间的关系、及累积曝光量与图案的尺寸误差之间的关系。

19.如权利要求12所述的曝光方法，其特征在于还包括获取表示激光的光谱带宽与累积曝光量之间的关系的光谱带宽-累积曝光量信息的步骤，并且

在控制所述光谱带宽的步骤中，获取从所述激光光源射出的激光的所述累积曝光量的信息，并根据该所获取的累积曝光量的信息及所述光谱带宽-累积曝光量信息，来控制所述激光的光谱带宽。

20.如权利要求19所述的曝光方法，其特征在于，

所述光谱带宽-累积曝光量信息包括激光的光谱带宽与图案的尺寸误差之间的关系、及累积曝光量与图案的尺寸误差之间的关系。

21.一种曝光方法，其利用从激光光源射出的激光使物体曝光而在所述物体上形成图案，此曝光方法的特征在于包括下述步骤：

获取从激光光源射出的激光的累积曝光量的信息；以及

根据所获取的累积曝光量的信息，来确定光谱带宽修正值。

22.一种曝光方法，其特征在于，在所述获取步骤之前还包括下述步骤：

进行测试曝光，并根据该测试曝光结果而求出所述激光的光谱带宽与累积曝光量之间的关系，所述测试曝光是一面以规定步进间距来改变所述累积曝光量及所述光谱带宽，一面使用测试掩膜并利用所述曝光装置，而将所述测试掩膜的图案分别转印到同一测试基板上。

23.一种设备制造方法，其包括光刻步骤，此设备制造方法的特征在于，

在所述光刻步骤中，使用如权利要求12至22中任一项所述的曝光方法而在感应物体上形成图案。

24.一种包括多台激光装置的系统，此系统的特征在于包括：

从所述多台激光装置输出的激光的光谱带宽测定时所共同使用的分光器；以及

所述分光器的校准用基准光源。

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