CN112506007A - 快门装置、光量控制方法、光刻装置及物品制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及快门装置、光量控制方法、光刻装置及物品制造方法。为了将快门关闭驱动定时提前并抑制照度变动引起的累计光量控制精度的下降，在快门装置中具有：快门，其遮蔽来自光源的光或者使来自光源的光通过；测量单元，其对通过了所述快门的光的照度进行测量；以及控制单元，其基于在所述快门处于全开状态时由所述测量单元测量出的照度值和预先设定的设定累计光量来计算既定的测量时间，基于所述既定的测量时间的累计光量来计算开始所述快门的关闭驱动时的累计光量。
Description
技术领域
本发明涉及曝光装置等使用的快门装置、光量控制方法等。
背景技术
在步进重复方式的曝光装置中，作为控制曝光光及其量的功能而使用曝光快门。曝光快门例如由旋转体等形成，所述旋转体具有遮断光束的遮光部和使光束通过的开口部。
作为步进重复方式的曝光装置的曝光处理的一个例子，存在如下那样的处理。首先，在成为曝光对象的基板上的曝光区域被定位于用以曝光的位置的状态下，进行用于将快门叶片从关闭状态(遮光状态)设为打开状态(非遮光状态)的打开驱动，并使之静止。然后在既定时间内用曝光光照射曝光区域，在达到期望的曝光量后，进行用于从打开状态设为关闭状态的关闭驱动，并完成曝光。接下来，使保持着基板的载置台移动到用于对接下来的曝光区域进行曝光的位置。在载置台的移动完成后，曝光快门再次进行打开驱动，开始曝光。将所述处理重复与预先设定的曝光区域数相当的量，由此进行曝光处理。
接下来对曝光量控制方式进行说明。在前述那样的曝光量控制中，在快门的关闭驱动中，无法实时地进行曝光量控制。关闭驱动中的曝光量由快门叶片的形状、其驱动动作决定，因此无法一边反馈曝光量一边进行控制。于是，认为从快门叶片的关闭驱动开始到关闭驱动完成为止的曝光量是与从快门叶片的打开驱动开始到固定时间经过为止的曝光量是相等的，来进行控制。即，基于快门打开驱动时的曝光量测量值来计算快门关闭驱动期间的曝光量，基于计算出的关闭驱动中的曝光量来决定快门关闭驱动开始定时的曝光量，并进行驱动。基于从设定曝光量减去所述固定时间相当量的曝光量而得的结果，得到关闭驱动开始定时的曝光量。这种结构由日本特公昭61-34252号公报公开。
另一方面，作为近年来对曝光装置的要求，为了提高装置生产性能，需要缩短曝光处理时间。作为达成该目的的一个手段存在如下情形，使从快门叶片打开动作完成到关闭动作开始为止的时间缩短。
然而，由于对于快门叶片的动作指令而言的执行器响应、动作指令通信的延迟、反馈导致的计算处理的延迟等，曝光量的实时的测量时间比从快门打开动作开始到打开动作完成为止的时间长。即，快门叶片已经完成了打开动作，但快门关闭动作的开始定时需要等待所述测量时间完成，在此之前无法开始快门关闭动作。这成为妨碍使从快门叶片打开动作完成到关闭动作开始为止的时间缩短的原因。
于是，在日本特开平6-120103号公报中，提出了如下的方法：在快门打开驱动中，测量从成为打开状态、照度达到最大起的固定时间相当量的曝光量，根据所述固定时间相当量的曝光量通过比例计算得到规定的时间相当量的曝光量。由此，能够不等待所述曝光量测量时间经过就决定快门关闭驱动开始时的曝光量，因此有助于缩短从快门叶片打开动作完成到关闭动作开始为止的时间。
然而，在日本特开平6-120103号公报的技术中，在曝光期间发生了照度变动的情况下，在固定时间测量用于决定快门关闭驱动定时的曝光量时的照度与实际进行快门关闭驱动时的照度产生差异。其结果是，快门关闭动作时的预测出的曝光量与快门关闭动作时的实际的曝光量产生差异，曝光量控制精度下降。
本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种将曝光装置等的快门关闭驱动定时提前并且抑制照度变动引起的累计光量控制精度的下降的快门装置。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一方面的快门装置的特征在于，具有：
快门，其遮蔽来自光源的光或者使来自所述光源的光通过；
测量单元，其对通过了所述快门的光的照度进行测量；以及
控制单元，其基于在所述快门处于全开状态时由所述测量单元测量出的照度值和预先设定的设定累计光量来计算既定的测量时间，基于所述既定的测量时间的累计光量来计算开始所述快门的关闭驱动时的累计光量。
通过以下参考附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得更加明确。
附图说明
图1是包括本发明的实施例的曝光控制装置的曝光装置的结构框图。
图2是示出实施例的曝光时的快门驱动状态与照度的场景的图。
图3是示出基本的曝光量控制方法的图。
图4是示出本发明的实施例1的动作定时的图。
图5是示出本发明的实施例2的动作定时的图。
图6是示出与图3对应的曝光方法的顺序的流程图。
图7是示出本发明的实施例1的动作顺序的流程图。
图8是示出本发明的实施例2的动作顺序的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图，使用实施例对本发明的优选实施方式进行说明。另外，在各图中，针对相同的部件或要素附加相同的附图标记，并省略或简化重复的说明。
[实施例1]
图1示出了包括实施例1的快门装置的曝光装置(光刻装置)的结构框图。曝光装置包括：灯1，其作为光源，发出用于进行曝光的紫外线；椭圆反射镜(mirror)2，其用于将灯1的光引导至标线片(reticle)18上；以及旋转型曝光快门3，其控制来自椭圆反射镜2的光照射到标线片18上的时间。曝光快门3由遮断来自所述光源的光的快门叶片301和使该光通过的开口部302形成。在椭圆反射镜2与曝光快门3之间，设置有用于遮断曝光光的第二快门50。
此外，通过了曝光快门3的曝光光经过透镜(lens)4之后，部分光被半反射镜(halfmirror)5引导至用于测量照度的光检测器(Photo detector)8。另一方面，通过了半反射镜5的光被反射镜MR反射并被引导至标线片(原版)18，经由投影光学系统LS被引导至作为对象物的基板ST并成像，对基板ST上的未图示的感光材料进行曝光。另外，由上述曝光快门3、透镜4、半反射镜5、反射镜MR等构成照明光学系统。
除此之外，具备曝光快门驱动用电机(motor)6、用于对曝光快门的旋转进行检测的编码器7。电流驱动器10驱动曝光快门驱动用电机6。FVC(Frequency VoltageConverter，频率电压转换器)11将来自编码器7的、与快门速度成比例的脉冲列转换为电压。AD转换器12将与来自用于测量累计曝光的光检测器8的光量成比例的模拟电压变换为数字数据。
速度伺服放大器13产生同对应于实际速度的来自FVC 11的值与次级速度指令值24之差成比例的输出，以使曝光快门3的实际速度与次级速度指令值24一致。
乘法器14根据初级速度指令值21和增益控制数据20，生成次级速度指令值24。位置计数器15监视快门的旋转位置。累计曝光量(累计光量)计数器16对来自AD转换器12的输出进行计数，由此来监视在快门打开动作后入射到光检测器8的光的量的按时间的积分量(累计曝光量、累计光量)。
累计曝光量计数器16与光检测器8、AD转换器12共同构成对通过了所述快门的光的照度进行测量的测量单元。
另外，在此，累计曝光量(累计光量)不是瞬间的光量(照度)，而是指在整个照射期间中累计(积分)的光量，在实施例中，累计曝光量(累计光量)与曝光量具有相同的意思。
控制器17用于控制整体的动作，内置有存储器19。在存储器19中保存有快门驱动速度相对于累计曝光量Et的关系式、参数。此外，控制器17内置有作为计算机的CPU，作为基于在所述存储器19存储的关系式、参数、计算机程序来执行装置整体的各种动作的控制单元来发挥功能。
图2是示出曝光时的快门驱动状态与照度的场景的图。首先，曝光快门从遮断光束的关闭位置开始驱动。即使曝光快门3开始旋转也不会立即成为使光束通过的状态(打开状态)，而关闭状态持续。当曝光快门3的端部到达光束的一侧端部时，光束逐渐开始通过，当到达光束的另一侧端部时，成为打开状态。
当打开驱动开始时，从光检测器8输出与入射光量相应的模拟电压。模拟电压经由AD转换器12，被变换为照度数据。通过逐渐累计该照度数据，能够测量累计曝光量(曝光量)。然后在达到期望的曝光量的定时，开始曝光快门的关闭驱动。
关闭驱动是从光束通过的位置开始驱动的，曝光快门3相对于光束再次旋转。当曝光快门3的端部到达光束的一侧端部时，逐渐开始遮蔽光束，当到达光束的另一侧端部时，成为遮光状态(关闭状态)。直至成为关闭状态的位置才进行曝光量的累计，确定最终的累计曝光量。即，用快门叶片301来控制从成为打开状态到开始关闭驱动为止的时间的长短，以获得预先设定的曝光量。
图3示出了基本的曝光量控制方法。101～109表示各个定时，并且表示出该定时的快门的状态。首先，从曝光光被快门叶片301关闭并且快门停止的状态101起，快门叶片301的打开驱动开始。当快门叶片旋转时，在状态102，曝光光开始通过，照度开始上升。在从状态101到状态102的期间，叶片旋转驱动，但光没有通过。从状态102起打开。
然后，成为打开状态103，快门叶片在104的状态下停止，打开驱动完成。之后，持续既定期间的曝光，然后成为快门关闭驱动开始的状态106。之后，转移成开始遮断曝光光的状态107和将曝光光遮断的状态108，快门叶片在109的状态下停止。
使用图6的流程图说明上述图3的顺序。
首先，控制器17将累计曝光量Et重置为0，由光检测器8开始测量累计曝光量Et(步骤S401)。接下来，控制器17开始快门的打开驱动(步骤S402)，开始进行曝光。接下来，控制器17待机，直到预先设定的固定的测量时间Tcmd经过为止(步骤S403)。
然后，在测量时间Tcmd经过后，控制器17存储直到该时间点为止的曝光量(图3的S1+S2)(步骤S404)。接下来，控制器17在快门打开状态下待机，直到累计曝光量Et成为“设定曝光量A-在上述步骤S404中存储的曝光量(S1+S2)”(步骤S405)为止。在累计曝光量达到上述曝光量后，控制器17开始快门的关闭驱动(步骤S406)。
在该例子中，以使从图3的状态106到状态109的快门关闭驱动时的曝光量S4+S5与从状态101到状态105的从自开始快门打开驱动到规定时间经过为止的曝光量S1+S2相等的方式确定测量时间Tcmd。另外，与快门打开动作完成的状态104相比，测量时间Tcmd更耗费时间，快门关闭动作需要等待测量时间Tcmd经过。
因此，在从状态104(快门叶片停止状态)到状态105的期间，尽管快门叶片为能够驱动的状态，但测量会耗费时间，因此无法缩短该时间。
于是，考虑如下的方法：在从快门叶片成为打开状态的定时的状态103到状态104的期间，测定固定时间相当量的曝光量，用原本想要获取的时间相当量对该曝光量进行比例计算，来决定快门关闭驱动的曝光量。
通过采用该方法，无需等待固定的测量时间Tcmd经过，就能够决定在快门关闭驱动开始定时的曝光量，因此有助于缩短曝光处理时间。但是，在从对所述固定时间相当量的曝光量进行测量的定时到快门关闭驱动开始为止的期间发生了照度变动的情况下，该照度变动相当量的曝光量作为误差而产生，可能导致曝光量控制精度的下降。
图4示出改善了上述点的实施例1的动作。201～209表示各个定时，并且表示出该定时的快门的状态。首先，从快门停止且曝光光被快门叶片301遮断的状态201起，快门叶片301的打开驱动开始。当快门叶片301驱动时在状态202下曝光光开始通过，照度开始上升。然后，快门叶片成为打开的状态203，快门叶片在204的状态下停止，打开驱动完成。
当在状态206下快门接收到关闭驱动开始指令时，快门叶片的关闭动作(旋转)开始。之后，从状态207起快门叶片开始曝光光的关闭动作，在状态208下遮断光束，在状态209下快门叶片的旋转停止并且关闭驱动完成。从状态206到状态208为止的时间Tcls与从作为快门打开驱动开始的状态201到照度达到最大的状态203为止的时间Topn是相等的。
从快门叶片中的状态202到状态203为止的时间与从状态207到状态208为止的时间是相等的，此外，从状态201到状态202为止的时间与从状态206到状态207为止的时间是相等的。
此外，在实施例1中，在Tcls期间累积的曝光量Acls示意性地左右、上下翻转，与在Topn期间蓄积的曝光量Aopn配合，形成由底边为Topn、高度为在状态203的时间点测量的照度值B形成的长方形的区域。
这是因为如果开口部302的形状关于既定的半径方向的线成为对称形状，则从状态202到状态203为止的曝光量变化的曲线与当从状态207到状态208为止的曝光量变化的曲线被翻转后是一致的。
并且，能够期待在关闭驱动以后获得曝光量Acls。因此，能够使用设定曝光量(设定累计光量)A、在状态203时间点(处于快门全开状态时)测量的照度值B以及下式(1)来计算预测曝光时间(既定的测量时间)Texp。
Texp＝A/B……(1)
此外，如下式(2)那样，将从Texp减去Topn而得的时间设为从快门叶片成为打开状态(全开状态)的定时起测量的可变的曝光测量时间Tmeas。另外，在此，全开状态是指快门叶片不会与来自光源的光束通过的、期望的直径的通过区域(例如图3～图5的实线的白圈区域)交叠的状态。
Tmeas＝Texp-Topn……(2)
在此能够将图3中的测量时间设为Tcmd，将从状态201到状态203为止蓄积的曝光量(既定的测量时间的累计光量)设为Aopn，将在所述曝光测量时间Tmeas内蓄积的曝光量设为Ameas。在该情况下，曝光量Acls能够用下式(3)表示。
Acls＝Aopn+Ameas×(Tcmd-Topn)/(Texp-Topn)……(3)
将测量照度值B的定时设为从开始快门叶片的打开驱动的定时的状态201起既定时间Topn经过的时间点。在此，既定时间Topn设为通过预先测定或仿真来决定从开始快门打开驱动到达到全开状态为止的时间而得的固定的时间。
或者，也可以从快门打开驱动起测定照度变化，设为照度达到最大的时间点。或者也可以设为照度成为最大后照度变化成为既定值以下的时间点。不论在哪个情况下，都能够视为成为快门全开状态的时间点。另外，在超过测量时间Tcmd的情况下，使预测曝光时间Texp＝测量时间Tcmd即可。即，将预测曝光时间Texp的上限设为测量时间Tcmd即可。
图7的流程图示出了上述动作顺序。
首先，控制器17将累计曝光量重置为0，并进行测量准备(步骤S501)。接下来，控制器17开始快门的打开驱动(步骤S502)，曝光开始。
在快门打开驱动开始后，控制器17待机到Topn经过为止(步骤S503)，然后控制器17将该时间点的累计曝光量计数器16的计数值，即累计曝光量A1，存储为Aopn(步骤S504)。
在步骤S505，控制器17用与到步骤S504为止测量出的累计曝光量A1不同的累计曝光量A2开始进行累计。然后，控制器17待机到基于式(1)及式(2)计算出的曝光测量时间Tmeas经过为止(步骤S506)，控制器17将Tmeas经过时间点的累计曝光量A2存储为Ameas(步骤S507)。
接下来，控制器17根据分别在步骤S504和步骤S507中存储的累计曝光量A1(Aopn)和A2(Ameas)，使用式(3)计算到快门成为关闭状态为止的曝光量Acls(步骤S508)。
接下来，在步骤S509，控制器17基于所述设定曝光量A和在步骤S508计算出的曝光量Acls，用下式(4)来计算快门关闭驱动开始时的累计曝光量Et。
Et＝A-Acls……(4)
然后，控制器17待机到累计曝光量Et达到上述式(4)为止。在步骤S509为“是”之后，控制器17开始进行快门的关闭驱动(步骤S510)。
通过这样的结构，能够获得将快门关闭驱动的开始定时缩短为比所述固定的测量时间Tcmd短的时间，并且抑制曝光期间的照度变动引起的曝光量(累计光量)控制精度的下降的快门装置。
[实施例2]
接下来，在图5中示出了实施例2的动作定时。301～309分别表示定时，并且表示出该定时的快门的状态，与实施例1的差异如下。
当照度从快门叶片成为打开状态并且照度达到最大的状态303改变到之后快门叶片停止的状态304时，存在于状态303的时间点决定的预测曝光时间Texp与实际的曝光时间偏离的可能性。
例如，在从状态303到状态304为止的期间照度增加的状态下，当以所述规定时间相当量进行曝光量的测量时，可能会超过应当开始快门关闭驱动的定时的曝光量。因此，将从快门叶片成为打开状态(全开)的状态303起测量的曝光测量时间Tmeas设为如下式(5)那样，从Texp减去Topn而得的时间再减去既定的时间相当量的偏移量(offset)Tofs而得到的时间。
偏移量Tofs例如是根据照度变动的范围或者预先测定出的快门的驱动定时的偏差来决定的。
Tmeas＝Texp-Topn-Tofs……(5)
通过进行上述式(5)的计算，即使在从状态303到状态305为止的期间发生了照度变动，也能够设定考虑了该变动相当量而得的快门关闭驱动定时的曝光量。
因此，能够抑制曝光量控制精度的下降，并且实现曝光量时间的短缩化、提高装置的生产性能。
图8是示出实施例2的动作顺序的流程图。与图7相同的编号的步骤表示相同的动作。与图7的不同之处在于，用式(5)计算步骤S606的曝光测量时间Tmeas，以及追加了减去偏移量Tofs的处理。
(物品的制造方法)
接下来，对前述曝光装置(光刻装置)的物品(半导体IC元件、液晶显示元件、MEMS等)的制造方法进行说明。通过使用前述曝光装置，用将涂覆有光敏剂的基板(晶圆、玻璃基板等)ST经由所述标线片(原版)18进行曝光来将原版的图案形成于基板的工序、将形成有所述图案的基板(光敏剂)进行显影的工序、用其他公知的工序来处理进行了显影的基板，来制造物品。其他公知的工序包括蚀刻、剥离抗蚀剂、切割、键合、封装等。根据本物品制造方法，能够制造与以往相比更高质量的物品。
尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附的权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释，以涵盖所有这样的修改以及等同的结构和功能。
例如在实施例中对曝光装置中的快门装置进行了说明，但毫无疑问，本发明的快门装置也能应用于曝光装置以外的其他装置。
此外，可以经由网络或各种存储介质将实现上述实施例中的控制的部分或者全部功能的计算机程序供给至快门装置等。然后，由该快门装置等的计算机(或CPU、MPU等)读出程序并执行程序。在该情况下，该程序及存储有该程序的存储介质构成本发明。
本申请要求2019年9月13日提交的日本专利申请第2019-167470号的权益，其全部内容通过引用并入于此。
Claims (8)
1.一种快门装置，其特征在于，具有：
快门，其遮蔽来自光源的光或者使来自光源的光通过；
测量单元，其对通过了所述快门的光的照度进行测量；以及
控制单元，其基于在所述快门处于全开状态时由所述测量单元测量出的照度值和预先设定的设定累计光量来计算既定的测量时间，基于所述既定的测量时间的累计光量来计算开始所述快门的关闭驱动时的累计光量。
2.根据权利要求1所述的快门装置，其特征在于，
所述照度值是在从所述快门的打开驱动开始起经过既定时间的时间点，由所述测量单元测量出的照度值。
3.根据权利要求1所述的快门装置，其特征在于，
所述照度值是从所述快门的打开驱动开始起，由所述测量单元测量出的照度达到最大时的照度值。
4.根据权利要求1所述的快门装置，其特征在于，
所述既定的测量时间设定为，相对于基于所述照度值和所述设定累计光量计算出的测量时间而言，缩短既定的时间。
5.根据权利要求1所述的快门装置，其特征在于，
所述既定的测量时间设定为，相对于基于所述照度值和所述设定累计光量计算出的测量时间而言，缩短既定的时间，并且根据照度变动的范围或预先测定的所述快门的驱动定时的偏差，来决定所述既定的时间。
6.一种光量控制方法，是使用快门和测量单元的曝光控制方法，所述快门遮蔽来自光源的光或者使来自光源的光通过，所述测量单元对通过了所述快门的光的照度进行测量，所述光量控制方法的特征在于，
包括控制步骤，在该控制步骤中，基于在所述快门处于全开状态时由所述测量单元测量出的照度值和预先设定的设定累计光量来计算既定的测量时间，基于所述既定的测量时间的累计光量来计算开始所述快门的关闭驱动时的累计光量。
7.一种光刻装置，其在基板上形成原版的图案，所述光刻装置的特征在于，具有：
照明光学系统，其具有用于对所述原版进行照明的光源；
快门，其遮蔽来自所述光源的光或者使来自所述光源的光通过；
测量单元，其对通过了所述快门的光的照度进行测量；以及
控制单元，其基于在所述快门处于全开状态时由所述测量单元测量出的照度值和预先设定的设定累计光量来计算既定的测量时间，基于所述既定的测量时间的累计光量来计算开始所述快门的关闭驱动时的累计光量。
8.一种使用光刻装置的物品制造方法，所述物品制造方法的特征在于，
所述光刻装置具有快门和测量单元，所述快门遮蔽来自光源的光或者使来自光源的光通过，所述测量单元对通过了所述快门的光的照度进行测量，
所述物品的制造方法包括：
控制步骤，基于在所述快门处于全开状态时由所述测量单元测量出的照度值和预先设定的设定累计光量来计算既定的测量时间，基于所述既定的测量时间的累计光量来计算开始所述快门的关闭驱动时的累计光量；
利用所述控制步骤在基板上形成图案的工序；
对形成有所述图案的所述基板进行显影的工序；以及
用进行了显影的所述基板制造物品的工序。
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