JP2005142485A - 光透過状態識別装置、露光装置、光透過状態識別方法及び露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 レチクルステージ、あるいはウエハステージなどの頻繁にパージを破る必要がある系において、迅速な、かつ高精度の露光開始判定を提供することを目的とする。また、照度均一性を向上することを目的とする。また、パターンサイズのばらつきを低減することを目的とする。また、製品の歩留まりを向上することを目的とする。
【解決手段】 露光装置１００の光源から照射される露光光が通過する露光光路上の空間領域のうち、所定の空間領域に対し、上記露光装置１００の光源とは別に所定の光を照射する光源４と、上記光源４により照射され上記所定の空間領域を通過した所定の光を受光し、上記所定の空間領域における光の透過状態を識別するために上記受光された所定の光に関する所定の情報を出力する光強度測定素子５とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光透過状態識別装置或いは光透過状態識別方法に関する。特に、露光装置、および露光方法に適用される発明である。

近年の半導体プロセスにおけるパターンの微細化に伴い、露光波長の短波長化が進んである。現在、露光に用いられている光源は、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーが主力であり、これに引き続き、真空紫外領域の光源である波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーが光源に使用される。さらに、波長１５７ｎｍのＦ_２レーザーの光線、あるいは、波長１３．５ｎｍの極紫外線光（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：ＥＵＶＬ）を、露光光源に用いる研究も行われている。しかし、Ｆ_２レーザーの光線は、大気中を十分に透過せず、露光光路を窒素、あるいはヘリウムなどの不活性気体によりパージする必要がある。さらに、極紫外線は、もはや窒素、あるいはヘリウムなどの不活性気体にも吸収され、露光光路を真空状態にする必要がある。

ここで、Ｆ_２レーザーの光線を露光光に用いた場合を、例にあげて説明する。Ｆ_２レーザーの光線は、酸素や水分子などの活性ガスに吸収され、大気中では十分な透過率が取れない。そのため、前述したように、露光光路を窒素、あるいはヘリウムなどの不活性ガスによるパージを施している。このパージが不十分な場合、露光光が十分にウエハ面上に照射されず、照度均一性が劣化し、パターンのサイズのばらつきなどが引き起こされる。したがって、Ｆ_２レーザー発振装置から、露光光を照射するウエハ面上までの露光光路において、数箇所にわたり酸素濃度を測定し、この測定結果がある閾値以下でなければ、つまり、十分に露光光がウエハ上に照射される状態とならなければ、露光を実施しないようなシステムとなっている。酸素濃度の測定は、以下のように実施される。まず、酸素濃度測定箇所から、配管を用いてパージガスを吸引し、その吸引したガスの酸素濃度を酸素濃度計により測定している。この際、露光光の透過率を劣化しないように、パージガスの過度の吸引を回避するため、配管径は小さくする必要があり、また、吸引も弱いものにする必要がある。

また、露光光の光情報を計測する技術について特許文献１に、真空紫外光を計測する技術について特許文献２に、光学室をパージする技術について特許文献３にそれぞれ記載がある。
特開２００１−３４５２６５号公報 特開２００１−２７２２７３号公報 特開２００１−２９１６６５号公報

以上のシステムにおいて、Ｆ_２レーザー発振装置内部、照明光学系内部、および投影レンズ内部などの、不活性ガスによるパージを破る必要がない系では、酸素濃度は露光光の透過率を示す要因として十分であり、このシステムは有用である。しかし、レチクルステージや、ウエハステージ部分などの頻繁にパージ状態を破る必要がある部分には、露光光の透過率を示す因子としては十分ではない。これは、酸素濃度測定計へのパージガスの吸引が弱く、配管も細いため、十分にレチクルステージ、あるいはウエハステージ部分のガスを吸引できないためである。また、レチクルステージ、あるいはウエハステージから、酸素濃度測定計への配管が細く、吸引も弱いために、レチクルステージ、ウエハステージ部分のパージガスが酸素濃度測定計まで到達するまでに遅延が生じ、リアルタイムでの酸素濃度測定が不可能ということも、欠点としてあげられる。このため、レチクルステージ、あるいはウエハステージ部分に残存していた酸素分子により露光光が吸収され、照度均一性が劣化し、パターンサイズのばらつきが大きくなり、製品の歩留まり減少の原因となる。また、酸素濃度計では酸素以外の露光光吸収物質を検出できないが、この方法なら露光光と同一波長の光の透過率を測定することが可能となる。

以上に示したとおり、Ｆ_２レーザーを光源に用いた露光装置においては、レチクルステージ、あるいはウエハステージなどの頻繁にパージを破る必要がある系では、酸素濃度の測定による露光開始制御は困難である。

本発明は、レチクルステージ、あるいはウエハステージなどの頻繁にパージを破る必要がある系において、迅速な、かつ高精度の露光開始判定を提供することを目的とする。また、照度均一性を向上することを目的とする。また、パターンサイズのばらつきを低減することを目的とする。また、製品の歩留まりを向上することを目的とする。

この発明に係る光透過状態識別装置は、露光装置の光源から照射される露光光が通過する露光光路上の空間領域のうち、所定の空間領域に対し、上記露光装置の光源とは別に所定の光を照射する照射部と、
上記照射部により照射され上記所定の空間領域を通過した所定の光を受光し、上記所定の空間領域における光の透過状態を識別するために上記受光された所定の光に関する所定の情報を出力する受光部と
を備えたことを特徴とする。

上記受光部により出力された所定の情報を受信し、受信された所定の情報に基づいて、上記受光部により受光された所定の光強度が所定の閾値の範囲内であるかどうかにより上記光の透過状態を識別する光透過状態識別部を加えたことを特徴とする。

上記所定の空間領域は、上記露光装置の外部の空間への開放と不活性ガスを用いたパージとが行なわれる空間領域であることを特徴とする。

上記所定の空間領域は、上記露光装置の外部の空間への開放と上記開放終了後に内部の圧力を所定の圧力の真空状態にする処理とが行なわれる空間領域であることを特徴とする。

上記照射部は、露光処理の際に露光装置の光源から照射された露光光が上記所定の空間領域を通過する方向に対し、略直角の方向に上記所定の光を照射することを特徴とする。

上記所定の空間領域には、レチクル基板が設置され、
上記照射部と上記受光部とは、上記照射部により照射された所定の光が上記所定の空間領域を通過する際、上記レチクル基板で反射され、反射された所定の光が上記受光部により受光されるように設置されたことを特徴とする。

上記所定の空間領域には、レチクル基板が設置され、
上記照射部と上記受光部とは、上記照射部により照射された所定の光が上記所定の空間領域を通過する際、上記所定の空間領域に設置された上記レチクル基板を透過し、透過された所定の光が上記受光部により受光されるように設置されたことを特徴とする。

上記所定の空間領域には、ウエハ面上にレジストが塗布されたウエハが設置され、
上記照射部は、照射した所定の光が、上記ウエハ面上に塗布されたレジストに照射することなく上記所定の空間領域に所定の光を照射するように設置されたことを特徴とする。

上記照射部は、移動しながら所定の光を照射し、
上記受光部は、上記照射部の移動に合わせて移動し、上記照射部により照射された所定の光を受光することを特徴とする。

この発明に係る光透過状態識別方法は、露光装置の光源から照射される露光光が通過する露光光路上の空間領域のうち、所定の空間領域に対し、上記露光装置の光源とは別の光源から所定の光を照射する照射工程と、
上記照射工程により照射され上記所定の空間領域を通過した所定の光を受光する受光工程と、
上記所定の空間領域における光の透過状態を識別するために上記受光工程により受光された所定の光に関する所定の情報を出力する出力工程と
を備えたことを特徴とする。

この発明に係る露光装置は、波長が２００ｎｍ以下の光を露光光に用いる露光装置において、
光源から照射される露光光が通過する、不活性ガスによりパージされた露光光路上の空間領域のうちの所定の空間領域に対し、上記露光装置の光源とは別に上記露光光と同じ波長の光を照射する照射部と、
上記照射部により照射され上記所定の空間領域を通過した所定の光を受光し、上記所定の空間領域における光の透過状態を識別するために上記受光された所定の光に関する所定の情報を出力する受光部と
を備えたことを特徴とする。

この発明に係る露光装置は、波長が１５０ｎｍ以下の光を露光光に用いる露光装置において、
光源から照射される露光光が通過する、所定の圧力の真空状態に保たれた露光光路上の空間領域のうちの所定の空間領域に対し、上記露光装置の光源とは別に上記露光光と同じ波長の光を照射する照射部と、
上記照射部により照射され上記所定の空間領域を通過した所定の光を受光し、上記所定の空間領域における光の透過状態を識別するために上記受光された所定の光に関する所定の情報を出力する受光部と
を備えたことを特徴とする。

この発明に係る露光方法は、光源から照射される露光光が通過する露光光路上の空間領域のうち、所定の空間領域に対し、上記露光装置の光源とは別の光源から所定の光を照射する照射工程と、
上記所定の空間領域における光の透過状態を識別するために上記照射工程により照射された所定の光を受光する受光工程と、
上記受光工程により受光された所定の光強度が所定の閾値の範囲内である場合に、上記露光装置の光源から露光光を試料に照射する露光工程と
を備えたことを特徴とする。

本発明の露光装置、あるいは露光方法により、迅速な、かつ精度の高い露光開始制御を提供し、照度均一性を向上し、パターンサイズのばらつきを低減し、製品の歩留まりの向上が可能となる。

以下の実施の形態における露光装置、および露光方法は、レジストを塗布したウエハ面に露光光を照射する前に、露光光と同一の波長を持つ光強度測定装置により、露光波長の光の透過強度を測定し、その透過強度がある閾値の範囲内となった際、露光光をウエハ上に照射することによって、迅速な、かつ精度の高い開始制御を提供し、照度均一性を向上させ、パターンサイズのばらつきを低減させる。結果として、製品の歩留まりの向上が可能となる。

そのために、以下の実施の形態では、露光光と同一波長を選択的に出射する光源と、その強度を測定する光強度測定素子とを有し、光源から照射された光強度を測定することのできる光強度測定装置を、露光装置のレチクルステージ、あるいはウエハステージなどの頻繁にパージを破る必要がある系に設置した露光装置を説明する。また、ウエハ面上にレジストパターンを転写する際、露光光をウエハ面上に照射する前に、光強度測定装置によって測定された光強度を測定し、その光強度がある閾値の範囲内に達した後、露光光をウエハに照射する露光方法を説明する。吸収されやすいＦ_２露光光の露光光路における透過率を測定し、ウエハ上に十分に均一に露光光が照射されるように制御する露光装置を説明する。

実施の形態１．
以下、実施の形態１を具体的に説明するが、本発明は下記実施の形態に制限されるものではない。

図１は、実施の形態１におけるＦ_２レーザーを光源に用いた露光装置の構造について説明する図である。

図１において、露光装置１００は、光強度測定装置１（光透過状態識別装置の一例である）、レチクルステージ２、ウエハステージ３、レチクル基板７、ウエハ８、ペリクルスタンド１０、ペリクル１１、照明光学系１３、投影レンズ１４を備えている。光強度測定装置１は、光源４（照射部の一例である）、光強度測定素子５（受光部の一例である）、光路６，９、光強度測定部５１、光強度判定部５２（光透過状態識別部の一例である）、制御部５３を有している。その他の構成は、省略している。

実施の形態１における露光装置１００は、波長が２００ｎｍ以下の光を露光光に用いる。また、露光装置１００の光源（図示せず、例えば、Ｆ_２レーザー発振器）から照射される露光光が通過する、露光光路上の空間領域は、不活性ガスによりパージされている。また。光源４の光路６と光強度測定素子５の光路９は、不活性ガスによりパージされている空間領域に配置されている。

光強度測定装置１における光源４と光強度測定素子５とが、レチクルステージ２の不活性ガスパージ部分（所定の空間領域の一例である）、およびウエハステージ３の不活性ガスパージ部分（所定の空間領域の一例である）に取り付けられている。レチクルステージ２、あるいはウエハステージ３の不活性ガスパージ部分は、露光装置１００の外部の空間への開放と不活性ガスを用いたパージとが行なわれる空間領域である。ウエハステージ３の部分においては、ウエハ８上に塗布されたレジスト１２が感光しないように、光源４から出射した光がレジスト１２に照射しないように、光源４と光強度測定素子５とを配置する。

次に、この露光装置を用いての露光方法について説明する。

図２は、実施の形態１における露光方法のフローチャートを示す図である。

まず、レチクルステージ２にレチクル基板７をロードした後、レチクルステージ２部分の光強度測定装置１を用いて、光強度判定部が露光可能かどうかを判定する。この露光可能かどうかの判定は、光源４から照射された光強度の測定値が、ある閾値の範囲内にあるかどうかで判定する。例えば、光強度の測定値が、所定の値以上であるかどうかで判定する。或いは、上限値と下限値との２つの値の範囲内にあるかで判定する。上限値と下限値とを用いた方が、１つの値で判定することよりも望ましい。例えば、光強度測定装置１の異常時に適切な判定が可能となる。例えば、光源４から照射される光が故障、或いは操作ミス等により設定値より大きい光強度の値の光を照射してしまった場合に、上限値を設けることである程度、故障、或いは操作ミス等の異常時に誤判定をさせないようにすることができる。

以下、各ステップを追って説明する。

Ｓ（ステップ）２０１において、照射工程として、光源４は、露光装置１００の光源（図示せず、例えば、Ｆ_２レーザー発振器）から照射される露光光が通過する露光光路上の空間領域のうち、所定の空間領域に対し、上記露光装置１００の光源とは別に所定の光を照射する。光源４は、Ｆ_２レーザーと同じ波長１５７．６ｎｍの光を選択的に出射する光源であり、例えば、重水素ランプの光を回折格子とスリットを用いて、１５７．６ｎｍの光を抽出して出射するシステムである。あるいは、小型のＦ_２レーザー発振器でもよい。光源４は、露光処理の際に露光装置１００の光源（図示せず）から照射された露光光が上記所定の空間領域を通過する方向に対し、略直角の方向に上記所定の光を照射する。

Ｓ２０２において、受光工程として、光強度測定素子５は、上記光源４により照射され上記所定の空間領域を通過した所定の光を受光する。光源４から出射された光は、不活性ガスによってパージされた光路６を通過し、レチクルステージ２、あるいはウエハステージ３の不活性ガスパージ部分を、レチクルステージ２上のレチクル基板７、あるいはウエハステージ３上のウエハ８と平行に近い角度で通過し、不活性ガスによってパージされた光路９を通過し、光強度測定素子５に入射する。

Ｓ２０３において、出力工程として、光強度測定素子５は、上記所定の空間領域における光の透過状態を識別するために上記受光された所定の光に関する所定の情報を出力する。光強度測定素子５は、例えば、光電子倍増管（Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）などを用いる。

Ｓ２０４において、測定工程として、光強度測定部５１は、上記光強度測定素子５により出力された所定の情報を受信し、受信された所定の情報に基づいて、上記光強度測定素子５により受光された所定の光強度を測定する。図１では、光強度測定部５１或いは光強度判定部５２が、光強度測定素子５と別の位置に配置されているが同じ筐体内にあっても構わない。

Ｓ２０５において、判定工程として、光強度判定部５２は、光強度測定部５１により測定された所定の光強度が所定の閾値の範囲内であるかどうかにより上記光の透過状態を識別する。

制御部５３は、光源４、光強度測定素子５、光強度測定部５１、光強度判定部５２を制御する。制御部５３は、光源４から照射される光を設定し、光源４に照射させる。

以上のように、光強度測定装置１は、光強度測定素子５から出力される情報により光源４から照射された光強度を測定することができる。

ここで、測定された所定の光強度が所定の閾値の範囲内であり、露光可能と判定された時点で、レジストを塗布したウエハ８を、ウエハステージ３にロードし、ウエハステージ３部分について、上記Ｓ２０１〜Ｓ２０５を繰り返す。この露光判定基準は、レチクル基板７をロードした際と同様であるが、閾値が同値である必要はない
Ｓ２０６において、露光工程として、露光装置１００の光源（図示せず、例えば、Ｆ_２レーザー発振器）は、上記受光工程により受光された所定の光の光強度が所定の閾値の範囲内である場合に、上記露光装置１００の光源から露光光をレジストが塗布されたウエハ８（試料の一例である）に照射することで、ウエハ８上のレジストを感光させ、露光する。言いかえれば、レチクルステージ２部分とウエハステージ３部分とで露光可能と判定された時点で、ウエハ８上に露光光を照射する。なお、露光開始に際して、レチクルステージ２部分での判定と、ウエハステージ３部分での判定とを同時に実施しても良いが、両部分で露光開始可能とされなければ、露光開始しないシステムとなる。

以上のように、実施の形態１によれば、上記所定の空間領域における光の透過状態を識別してから試料に露光することで、迅速な、かつ精度の高い露光開始制御を提供し、照度均一性を向上し、パターンサイズのばらつきを低減し、製品の歩留まりの向上が可能となる。

以上のように、光強度測定装置１は、光源４と、光強度測定素子５を有し、光源４から出射された光が十分に透過するように、光源４、および光強度測定素子５間を、不活性ガスにてパージされた光路と、前記パージが開放された部分を持ち、光源から照射された光強度を測定することができる。

また、本実施の形態における露光装置１００は、２００ｎｍ以下の波長で、通常の大気では吸収される光を露光光に用いる露光装置１００において、露光光が十分に透過するように、不活性ガスによって露光光路をパージし、かつ、上記光源４と光強度測定素子５を数箇所に配置した。

また、上記露光装置１００は、レチクルステージ２、あるいはウエハステージ３など、特にパージを開放する必要がある部分に、前記レチクルステージ２上のレチクル基板７、あるいは前記ウエハステージ３上のウエハ８と平行に近い角度で、光源４と光強度測定素子５を配置した。

以上のように、上記露光装置１００は、露光光の光軸と垂直に近い角度で、露光光と同じ波長の新たな光源と光強度測定装置を設置し、その光強度を測定する。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２におけるレチクルステージ２部分に取り付けた光強度測定装置１を示す図である。

図３において、光源４、光強度測定素子５は、レチクルステージ２と照明光学系１３との間の空間領域、レチクルステージ２と投影レンズ１４との間の空間領域にそれぞれ設置されている。図３では、レチクル基板７と平行に近い角度で光が通過するように光源４と光強度測定素子５とが配置されている。その他の構成は、図１と同様である。

露光方法は、実施の形態１と同様である。上記２つの空間領域は、レチクルの交換に基づき、露光装置１００の外部の空間への開放が行なわれる領域である。よって、ここに、光強度測定装置１を設置することで、必要な光強度が得られるような光の透過ができるまでに不活性ガスでのパージが十分であるかどうかを確認することができる。

実施の形態３．
図４は、実施の形態３におけるレチクルステージ２部分に取り付けた光強度測定装置１を示す図である。

図４に示すように、光源４から出射した光が、レチクル基板７に一度反射しても良い。例えば、現在最もよく用いられるレチクル基板７は６ｉｎｃｈのサイズであり、また、これに高さ６．３５ｍｍのペリクルスタンド１０、およびペリクル１１が設置されている。ペリクルスタンド１０に、光源４から出射した光が遮られないように、また、レチクル基板７の中心付近に照射するように光源４と光強度測定素子５とを配置する。言いかえれば、上記光源４と上記光強度測定素子５とは、上記光源４により照射された所定の光が上記所定の空間領域を通過する際、上記所定の空間領域に設置された上記レチクル基板７で反射され、反射された所定の光が上記光強度測定素子５により受光されるように設置される。この際、Ｆ_２用合成石英硝子の屈折率は、約１．７であるため、全反射の入射角は３６°となる。ペリクルスタンド１０の淵を光源４から出射した光が、レチクル基板７の中心に入射した場合の入射角は、８５°となるため、十分に全反射し、パージ完了確認の困難なレチクル基板７、ペリクルスタンド１０と、ペリクルスタンド１０に設置されたペリクル１１とに閉鎖された空間のパージ完了確認が、広範囲にわたって可能となる。

また、上記照射部と上記受光部とは、上記照射部により照射された所定の光が上記所定の空間領域を通過する際、上記所定の空間領域に設置された上記レチクル基板を透過し、透過された所定の光が上記受光部により受光されるように設置されてもよい。言いかえれば、光源４から出射した光を、レチクル基板に入射角３６°以下の角度で入射させ、レチクル基板７を透過させ、また、ペリクルスタンド１０に遮られないように、さらに、光強度測定素子５に入射するように、光源４と光強度測定素子５とを配置しても、レチクル基板７、ペリクルスタンド１０、およびペリクル１１に閉鎖された空間のパージ完了確認が可能となる。

以上のように、本実施の形態における露光装置１００は、上記光強度測定装置１をレチクルステージ２部分に設置する際、前記光強度測定装置１の光源４から出射された光が、レチクル基板７に一度反射し、光強度測定素子５に入射する光路をとるように光源４と光強度測定素子５を設置した。

或いは、本実施の形態における露光装置１００は、上記光強度測定装置１をレチクルステージ２部分に設置する際、前記光強度測定装置１の光源４から出射された光が、レチクル基板７を透過し、光強度測定素子５に入射する光路をとるように光源４と光強度測定素子５を設置した。

実施の形態４．
図５は、実施の形態４におけるウエハステージ３部分に取り付けた光強度測定装置１を示す図である。

各構成は、実施の形態１と同様である。

ウエハステージ３の部分においては、ウエハ８上に塗布されたレジスト１２が感光しないように、光源４から出射した光がレジスト１２に照射しないように、光源４と光強度測定素子５とを配置する必要がある。

実施の形態４では、図５に示すように、上記光源４は、移動しながら所定の光を照射する。そして、上記光強度測定素子５は、上記光源４の移動に合わせて移動し、上記光源４により照射された所定の光を受光する。光源４と光強度測定素子５とが、ウエハ８と平行（図５における紙面と垂直方向）に、あるいは図５のように垂直に移動しながら、光強度を測定するシステムとすれば、より精度の高いパージ完了確認が可能となる。

ここで、図５では、ウエハステージ３部分に取り付けた光強度測定装置１を示しているが、同様に、光源４と光強度測定素子５とが、レチクル基板７と平行に、あるいは垂直に移動しながら、光強度を測定するシステムとすれば、より精度の高いパージ完了確認が可能となる。

以上のように、本実施の形態における露光装置１００は、レチクル、あるいはウエハと平行に近い角度を保ち、かつ移動しながら光強度を測定するようにした。

実施の形態５．
上記実施の形態では、露光装置１００は、波長が２００ｎｍ以下の光を露光光に用いていたが、実施の形態５では、波長が１５０ｎｍ以下の光を露光光に用いる露光装置の場合を説明する。特にここでは、例えば、波長１３．５ｎｍの極紫外線光（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：ＥＵＶＬ）を光源に用いた露光装置の構造について説明する。

光源４と光強度測定素子５とが（光強度測定装置１が）、レチクルステージ２の真空状態部分、およびウエハステージ３の真空状態部分に取り付けられている。光源４は、露光装置１００の光源から照射される露光光が通過する、所定の圧力の真空状態に保たれた露光光路上の空間領域のうちの所定の空間領域に対し、上記露光装置の光源とは別に上記露光光と同じ波長の光を照射する。上記所定の空間領域は、露光装置の外部の空間への開放と上記開放終了後に内部の圧力を所定の圧力の真空状態にする処理とが行なわれる空間領域である。特に、光源４は、極紫外線光と同じ波長１３．５ｎｍの光を選択的に出射する光源であり、さらに、光源４から出射された光は、真空状態の光路６を通過し、レチクルステージ２、あるいはウエハステージ３の真空状態部分を、レチクルステージ２上のレチクル基板７、あるいはウエハステージ３上のウエハ８と平行に近い角度で通過し、真空状態の光路９を通過し、光強度測定素子５に入射する。その他の構成は、上記実施の形態１と同様である。

なお、露光方法については、実施の形態１の露光方法と同様である。

また、実施の形態１に限らず、その他の上記実施の形態の構成を備えていても構わない。

実施の形態５によれば、露光装置の外部の空間への開放と上記開放終了後に内部の圧力を所定の圧力の真空状態にする処理とが行なわれる空間領域においても上記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。

以上のように、光強度測定装置１は、光源４と、光強度測定素子５を有し、光源４から出射された光が十分に透過するように、光源４、および光強度測定素子５間を真空状態に保ち、光源４から照射された光強度を測定することができる。

また、本実施の形態における露光装置１００は、１５０ｎｍ以下の波長で、気体分子に吸収される光を露光光に用いる露光装置において、露光光が十分に透過するように、露光光路が真空状態に保たれ、かつ、上記光源４と光強度測定素子５を数箇所に配置した。

また、上記露光装置１００は、レチクルステージ２、あるいはウエハステージ３など、特に真空状態を開放する必要がある部分に、前記レチクルステージ２上のレチクル基板７、あるいは前記ウエハステージ３上のウエハ８と平行に近い角度で、光源４と光強度測定素子５を配置した。

以上のように、上記実施の形態では、露光光と同一波長を選択的に出射する光源と、その強度を測定する光強度測定素子を有し、光源から照射された光強度を測定することのできる光強度測定装置を、露光装置のレチクルステージ、あるいはウエハステージなどの頻繁にパージを破る必要がある系に設置した露光装置を提供する。また、ウエハ面にレジストパターンを転写する際、露光光をウエハ面上に照射する前に、光強度測定装置によって光源から照射された光強度を測定し、その光強度がある閾値の範囲内に達した後、露光光をウエハに照射する露光方法を提供する。これにより、２００ｎｍ以下の活性気体分子に吸収される波長を、露光光源に用いた露光装置において、レチクルステージ、あるいはウエハステージなどの頻繁にパージを破る必要がある系では、酸素濃度の測定による露光開始判定は困難であったが、本発明により、レチクルステージ、あるいはウエハステージなどの頻繁にパージを破る必要がある系において、迅速な、かつ高精度の露光開始判定を提供し、照度均一性を向上し、パターンサイズのばらつきを低減し、製品の歩留まりを向上するものである。

以上のように、本実施の形態における露光装置１００は、上記光強度測定装置１をウエハステージ３部分に設置する際、前記光強度測定装置１の光源４から出射された光が、ウエハ８面上に塗布されたレジストを感光しない光路をとるように設置した。

以上のように、本実施の形態における露光方法は、ウエハ面上にレジストパターンを転写する際、露光光をウエハ面上に照射する前に、光強度測定装置によって光強度を測定し、前記光強度がある閾値の範囲内になければ、露光光をウエハに照射しないようにした。また、この露光方法により、ウエハ８を半導体装置に加工するようにした。

実施の形態１におけるＦ_２レーザーを光源に用いた露光装置の構造について説明する図である。 実施の形態１における露光方法のフローチャートを示す図である。 実施の形態２におけるレチクルステージ２部分に取り付けた光強度測定装置１を示す図である。 実施の形態３におけるレチクルステージ２部分に取り付けた光強度測定装置１を示す図である。 実施の形態４におけるウエハステージ３部分に取り付けた光強度測定装置１を示す図である。

符号の説明

１ 光強度測定装置、２ レチクルステージ、３ ウエハステージ、４ 光源、５ 光強度測定素子、６ 光路、７ レチクル基板、８ ウエハ、９ 光路、１０ ペリクルスタンド、１１ ペリクル、１２ レジスト、１３ 照明光学系、１４ 投影レンズ、５１ 光強度測定部、５２ 光強度判定部、５３ 制御部、１００ 露光装置。

Claims (13)

1. 露光装置の光源から照射される露光光が通過する露光光路上の空間領域のうち、所定の空間領域に対し、上記露光装置の光源とは別に所定の光を照射する照射部と、
   上記照射部により照射され上記所定の空間領域を通過した所定の光を受光し、上記所定の空間領域における光の透過状態を識別するために上記受光された所定の光に関する所定の情報を出力する受光部と
   を備えたことを特徴とする光透過状態識別装置。
2. 上記受光部により出力された所定の情報を受信し、受信された所定の情報に基づいて、上記受光部により受光された所定の光強度が所定の閾値の範囲内であるかどうかにより上記光の透過状態を識別する光透過状態識別部を加えたことを特徴とする請求項１記載の光透過状態識別装置。
3. 上記所定の空間領域は、上記露光装置の外部の空間への開放と不活性ガスを用いたパージとが行なわれる空間領域であることを特徴とする請求項１記載の光透過状態識別装置。
4. 上記所定の空間領域は、上記露光装置の外部の空間への開放と上記開放終了後に内部の圧力を所定の圧力の真空状態にする処理とが行なわれる空間領域であることを特徴とする請求項１記載の光透過状態識別装置。
5. 上記照射部は、露光処理の際に露光装置の光源から照射された露光光が上記所定の空間領域を通過する方向に対し、略直角の方向に上記所定の光を照射することを特徴とする請求項１記載の光透過状態識別装置。
6. 上記所定の空間領域には、レチクル基板が設置され、
   上記照射部と上記受光部とは、上記照射部により照射された所定の光が上記所定の空間領域を通過する際、上記レチクル基板で反射され、反射された所定の光が上記受光部により受光されるように設置されたことを特徴とする請求項１記載の光透過状態識別装置。
7. 上記所定の空間領域には、レチクル基板が設置され、
   上記照射部と上記受光部とは、上記照射部により照射された所定の光が上記所定の空間領域を通過する際、上記所定の空間領域に設置された上記レチクル基板を透過し、透過された所定の光が上記受光部により受光されるように設置されたことを特徴とする請求項１記載の光透過状態識別装置。
8. 上記所定の空間領域には、ウエハ面上にレジストが塗布されたウエハが設置され、
   上記照射部は、照射した所定の光が、上記ウエハ面上に塗布されたレジストを感光することなく上記所定の空間領域に所定の光を照射するように設置されたことを特徴とする請求項１記載の光透過状態識別装置。
9. 上記照射部は、移動しながら所定の光を照射し、
   上記受光部は、上記照射部の移動に合わせて移動し、上記照射部により照射された所定の光を受光することを特徴とする請求項１記載の光透過状態識別装置。
10. 露光装置の光源から照射される露光光が通過する露光光路上の空間領域のうち、所定の空間領域に対し、上記露光装置の光源とは別の光源から所定の光を照射する照射工程と、
    上記照射工程により照射され上記所定の空間領域を通過した所定の光を受光する受光工程と、
    上記所定の空間領域における光の透過状態を識別するために上記受光工程により受光された所定の光に関する所定の情報を出力する出力工程と
    を備えたことを特徴とする光透過状態識別方法。
11. 波長が２００ｎｍ以下の光を露光光に用いる露光装置において、
    光源から照射される露光光が通過する、不活性ガスによりパージされた露光光路上の空間領域のうちの所定の空間領域に対し、上記露光装置の光源とは別に上記露光光と同じ波長の光を照射する照射部と、
    上記照射部により照射され上記所定の空間領域を通過した所定の光を受光し、上記所定の空間領域における光の透過状態を識別するために上記受光された所定の光に関する所定の情報を出力する受光部と
    を備えたことを特徴とする露光装置。
12. 波長が１５０ｎｍ以下の光を露光光に用いる露光装置において、
    光源から照射される露光光が通過する、所定の圧力の真空状態に保たれた露光光路上の空間領域のうちの所定の空間領域に対し、上記露光装置の光源とは別に上記露光光と同じ波長の光を照射する照射部と、
    上記照射部により照射され上記所定の空間領域を通過した所定の光を受光し、上記所定の空間領域における光の透過状態を識別するために上記受光された所定の光に関する所定の情報を出力する受光部と
    を備えたことを特徴とする露光装置。
13. 光源から照射される露光光が通過する露光光路上の空間領域のうち、所定の空間領域に対し、上記露光装置の光源とは別の光源から所定の光を照射する照射工程と、
    上記所定の空間領域における光の透過状態を識別するために上記照射工程により照射された所定の光を受光する受光工程と、
    上記受光工程により受光された所定の光強度が所定の閾値の範囲内である場合に、上記露光装置の光源から露光光を試料に照射する露光工程と
    を備えたことを特徴とする露光方法。

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