JP2006049730A - 露光装置、露光量制御方法、露光量制御プログラムとその記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 露光量を制御するための光量検出手段の測定精度が低下しても、基板に対する積算露光量を適切に制御できる露光装置を提供する。
【解決手段】 露光光の光量を検出するインテグレータ２１と、基板ステージ１１に照射される露光光の照度を検出する照度センサ１２とを備え、インテグレータ２１の検出結果に基づいて、基板ステージ１１上における積算露光量が予め設定された露光量となるように、シャッター駆動部４５によってシャッター２５の開閉タイミングを制御する。また、誤差算出部４８によって、照度センサ１２の検出結果を基準として、インテグレータ２１の検出誤差を算出し、算出した検出誤差が予め設定した許容範囲を超過している場合、インテグレータ２１の検出結果に基づいて制御した露光量を、所定のレジスト線幅を得るために必要な露光量とするための、露光量の設定値に対する補正値を補正値算出部４９によって算出し、露光量の設定値を補正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体集積回路や液晶表示素子等を製造する際のリソグラフィー工程で用いられる露光装置、および当該露光装置における露光量制御方法、露光量制御プログラムとその記録媒体に関する。

従来より、半導体集積回路や液晶表示素子等の製造工程において、シリコン基板（ウェハ）等の上にレジストを塗布し、塗布したレジストをステッパ等の露光装置でマスクパターンを介して露光し、それを現像して所望のレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして、基板のエッチング、ドーピング、薄膜の成膜等の処理を行う、リソグラフィー技術が用いられている。

リソグラフィー技術で形成されるレジストの線幅は、基板上に照射されるエネルギー量、すなわち積算露光量（積算露光量＝露光パワー×露光時間）によって決まる。

ところが、光源から出力されるエネルギー量は、光源の劣化等の要因によって変化する場合がある。特に、光源として水銀ランプ等を用いる場合には、経年劣化による出力の低下が起こりやすい。

このため、従来の露光装置は、一般に、露光光の露光パワーおよび積算光量を測定するインテグレータ（積算光量計）と、露光光のＯＮ（透過）／ＯＦＦ（遮断）を切り替えるシャッターとを備えている。そして、インテグレータによって光源からの露光パワー（ランプパワー）を常にモニタリングし、基板に対する積算露光量があらかじめ設定された設定値に対して一定になるように、シャッターの切り替えタイミング（シャッタータイム（照射時間））を制御することにより、レジスト線幅の安定化を図っている。

例えば、レジストの最適露光量が４０ｍＪであって、インテグレータによって測定した露光パワー値が８０ｍＷであった場合、積算露光量（４０ｍＪ）＝露光パワー（８０ｍＷ）×照射時間（ｔ秒）を満たすように、照射時間はｔ＝０．５秒に設定される。これにより、シャッターは、０．５秒間開かれた後、閉じられる。

しかしながら、従来の露光装置では、インテグレータによって露光光を常にモニタリングしているため、インテグレータが常に露光光に晒され、インテグレータの感度が劣化し、測定精度が低下する場合がある。特に、露光光として紫外（ＵＶ）光を用いる場合、インテグレータの測定精度が低下しやすい。

また、例えば、露光光の一部を反射し、残りを透過するハーフミラーからの反射光をインテグレータによって計測し、それに基づいて基板上への積算光量を算出する構成では、ハーフミラーの曇りによって反射光量が変化し、インテグレータの計測結果から算出した積算露光量が、実際に基板上に照射される積算露光量と異なってしまう場合がある。

このように、実際の積算露光量とインテグレータの測定結果に基づく積算露光量とが異なる場合、インテグレータの測定結果に基づいてシャッターの切り替えタイミングを制御すると、本来基板上に照射すべき積算露光量と、実際に基板上に照射される積算露光量とにズレが生じてしまう。

例えば、インテグレータの感度が低下し、実際のランプパワーよりも低く認識することにより、シャッターが本来のタイミングよりも遅く閉められてしまう場合がある。また、ハーフミラーの曇りによってインテグレータへの反射光量が増大することにより、インテグレータがランプパワーを実際よりも高く認識してしまい、シャッターが本来のタイミングよりも早く閉められる場合もある。そして、その結果、必要な露光量に対して実際の露光量が増減してしまい、所定のレジスト線幅が得られず、半導体集積回路や液晶表示素子等の製作精度が低下してしまう。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、露光量を制御するためのインテグレータ（光量検出手段）の測定精度が低下しても、基板に対する積算露光量を適切に制御できる露光装置、露光量制御方法、露光量制御プログラムとその記録媒体を提供することにある。

本発明の露光装置は、上記の課題を解決するために、光源から照射された露光光を、マスクを介して基板上に露光させることにより、上記マスクに形成されたパターンを上記基板上に転写する露光装置であって、上記露光光の光量または照度を検出する第１光量検出手段および第２光量検出手段と、上記第１光量検出手段の検出結果に基づいて、上記基板の積算露光量が予め設定された露光量となるように、上記基板に対する露光量を制御する露光量制御手段と、上記第２光量検出手段の検出結果を基準として、上記第１光量検出手段の検出誤差を算出する誤算算出手段と、上記算出した検出誤差が、予め設定した許容範囲を超過している場合に、上記基板に対する露光量を補正する露光量補正手段とを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、誤算算出手段が、上記第２光量検出手段の検出結果を基準として、上記第１光量検出手段の検出誤差を算出する。そして、算出した検出誤差が、予め設定した許容範囲を超過している場合、露光量補正手段が上記基板に対する露光量を補正する。

これにより、例えば、第１光量検出手段の感度の劣化、第１光量検出手段の感度の突発的なズレ、レンズやミラー等の光学系の曇りに起因する第１光量検出手段の検出結果と基板に対する実際の露光量とのズレ、などによって、第１光量検出手段の検出精度が低下しても、上記基板に対する露光量を補正することができる。したがって、露光量を制御するための第１光量検出手段の検出精度が低下しても、基板に対する積算露光量を適切に制御できるので、基板上に転写するレジストの線幅を安定させ、基板上に形成する半導体集積回路や液晶表示素子の製作精度を向上させることができる。

上記露光量補正手段は、上記第１光量検出手段の検出結果に基づいて制御する上記基板に対する露光量と、上記第１光量検出手段の検出誤差算出の基準とした上記第２光量検出手段の検出結果に基づいて算出した上記基板に対する露光量との差が、所定の範囲内の値になるように、上記予め設定された露光量を補正する構成であってもよい。

上記の構成によれば、上記露光量補正手段は、上記第１光量検出手段の検出結果に基づいて制御する上記基板に対する露光量を、上記第１光量検出手段の検出誤差を算出するために上記第２光量検出手段の検出結果に基づいて算出した上記基板に対する露光量に対して所定の範囲内まで近づけるように、上記基板に照射すべき積算露光量として予め設定された露光量を補正する。これにより、露光量を制御するための第１光量検出手段の検出精度が低下しても、基板に対する積算露光量を適切に制御できる。

また、上記露光量補正手段は、上記第１光量検出手段の検出誤差を所定の範囲内の値とするように、上記第１光量検出手段の検出感度を調整することによって露光量を補正する構成であってもよい。

上記の構成によれば、上記露光量補正手段は、上記第１光量検出手段の検出誤差を所定の範囲内の値とするように、上記第１光量検出手段の検出感度を調整する。これにより、上記第１光量検出手段の検出結果を、上記第２光量検出手段の検出結果に対して所定の範囲内まで近づけることができる。したがって、露光量を制御するための第１光量検出手段の検出精度が低下しても、基板に対する積算露光量を適切に制御できる。

また、本発明の露光装置は、光源から照射された露光光を、マスクを介して基板上に露光させることにより、上記マスクに形成されたパターンを上記基板上に転写する露光装置であって、上記露光光の光量または照度を検出する第１光量検出手段および第２光量検出手段と、上記第１光量検出手段の検出結果に基づいて、上記基板の積算露光量が予め設定された露光量となるように、上記基板に対する露光量を制御する露光量制御手段と、上記第２光量検出手段の検出結果を基準として、上記第１光量検出手段の検出誤差を算出する誤算算出手段と、上記算出した検出誤差が、予め設定した許容範囲を超過している場合に、そのことを使用者に通知する通知手段とを備えている構成としてもよい。

上記の構成によれば、上記算出した検出誤差が、予め設定した許容範囲を超過していることが通知手段によって使用者に通知される。したがって、使用者は、第１光量検出手段に、予め設定した許容範囲を超過する検出誤差が生じたことを、即座に把握でき、適切な対処をとることができる。

また、上記第２光量検出手段を上記露光光から遮蔽する遮蔽手段と、上記第２誌光量検出手段によって上記露光光の光量を検出する場合に、上記遮蔽手段による遮蔽を解除する遮蔽制御手段とを備えている構成としてもよい。

上記の構成によれば、上記第２光量検出手段は、露光光の光量検出時以外は遮蔽されており、露光光に晒されない。このため、上記第２光量検出手段は、上記第１光量検出手段に比べて検出精度の劣化度合いが非常に小さい。このため、第２光量検出手段による検出結果を基準として、第１光量検出手段の検出誤差を算出することにより、上記基板の実際の露光量に非常に近い値を基準として検出誤差を算出できる。

また、本発明の露光装置は、上記基板を保持する基板保持手段と、上記基板上に上記露光光を所定の倍率で投影する投影レンズとを備えており、上記第２光量検出手段は、上記基板保持手段または上記基板保持手段に隣接する位置に備えられ、上記投影レンズを介して上記基板保持手段上に照射される露光光の光量または照度を検出する構成としてもよい。

上記の構成によれば、上記第２光量検出手段が上記基板保持手段または上記基板保持手段に隣接する位置に備えられ、上記基板保持手段上に照射される露光光の光量または照度を検出する。したがって、例えば、上記第１光量検出手段による露光光のモニタリング地点から上記基板までの露光光の光路中に、レンズやミラーなどの光学系が配置されており、これらの光学系の曇りによって、第１光量検出手段の検出結果に基づく露光量と、基板上に実際に照射される露光量との間にズレが生じた場合でも、上記基板の実際の露光量に近い値を用いて、検出誤差を算出できる。

また、上記第２光量検出手段は、上記投影レンズを介して上記基板上に照射される露光光の照度ムラを測定する照度ムラセンサであってもよい。

上記の構成によれば、上記投影レンズから露光光の照度ムラを測定する照度ムラセンサを、上記第２光量検出手段として用いる。すなわち、上記投影レンズの初期設定やメンテナンスのために備えられている照度ムラセンサを、上記第１光量検出手段の検出誤差を算出するための第２光量検出手段として兼用する。このため、露光装置１の装置構成を簡略化することができる。

本発明の露光量制御方法は、上記の課題を解決するために、光源から照射された露光光を、マスクを介して基板上に露光させることにより、上記マスクに形成されたパターンを上記基板上に転写する露光装置であって、上記基板の積算露光量が予め設定された露光量となるように、上記基板に対する露光量を制御する露光量制御手段を備えた露光装置における露光量制御方法であって、上記露光光の光量または照度を複数の光量検出手段によって検出する露光量検出工程と、上記複数の光量検出手段のうち、特定の光量検出手段の検出結果に基づいて、上記基板の積算露光量が予め設定された露光量となるように、上記基板に対する露光量を制御する露光量制御工程と、上記特定の光量検出手段とは異なる他の光量検出手段の検出結果を基準として、上記特定の光量検出手段の検出誤差を算出する誤差検出工程と、上記算出した検出誤差が、予め設定した許容範囲を超過している場合に、上記基板に対する露光量を補正する露光量補正工程と、を含むことを特徴としている。

上記の方法によれば、上記他の光量検出手段の検出結果を基準として、上記特定の光量検出手段の検出誤差を算出し、上記算出した検出誤差が、予め設定した許容範囲を超過している場合に、上記基板に対する露光量を補正する。

これにより、例えば、上記特定の光量検出手段の感度の劣化、上記特定の光量検出手段の感度の突発的なズレ、レンズやミラー等の光学系の曇りに起因する上記特定の光量検出手段の検出結果と基板に対する実際の露光量とのズレ、などによって、上記特定の光量検出手段の検出精度が低下しても、上記基板に対する露光量を補正することができる。したがって、露光量を制御するための上記特定の光量検出手段の検出精度が低下しても、基板に対する積算露光量を適切に制御できるので、基板上に転写するレジストの線幅を安定させ、基板上に形成する半導体集積回路や液晶表示素子の製作精度を向上させることができる。

なお、上記露光量補正工程において、上記特定の光量検出手段の検出結果に基づいて制御する上記基板に対する露光量と、上記特定の光量検出手段の検出誤差算出の基準とした上記他の光量検出手段の検出結果に基づいて算出した上記基板に対する露光量との差が、所定の範囲内の値になるように、上記予め設定された露光量を補正するようにしてもよい。

上記の方法によれば、上記特定の光量検出手段の検出結果に基づいて制御する上記基板に対する露光量を、上記特定の光量検出手段の検出誤差を算出するために上記他の光量検出手段の検出結果に基づいて算出した上記基板に対する露光量に対して所定の範囲内まで近づけるように、上記基板に照射すべき積算露光量として予め設定された露光量を補正する。これにより、露光量を制御するための上記特定の光量検出手段の検出精度が低下しても、基板に対する積算露光量を適切に制御できる。

あるいは、上記露光量補正工程において、上記特定の光量検出手段の検出誤差を所定の範囲内の値とするように、上記特定の光量検出手段の検出感度を調整することによって露光量を補正するようにしてもよい。

上記の方法によれば、上記特定の光量検出手段の検出誤差を所定の範囲内の値とするように、上記特定の光量検出手段の検出感度を調整する。これにより、上記特定の光量検出手段の検出結果を、上記他の光量検出手段の検出結果に対して所定の範囲内まで近づけることができる。したがって、露光量を制御するための上記特定の光量検出手段の検出精度が低下しても、基板に対する積算露光量を適切に制御できる。

本発明の露光量制御プログラムは、露光装置に備えられたコンピューターに、上記した露光量制御方法におけるおける各工程を実行させるためのものである。

上記のようなコンピューターにこれらのプログラムを読み取らせることで、露光量制御方法における各工程の処理を、そのコンピューターによって実現することが可能となる。

また、これらのプログラムをコンピューターによって読み取り可能な記録媒体に記録させておくことで、プログラムの保存・流通を容易に行えるようになる。さらに、この記録媒体を読み込ませることで、コンピューターによって、露光量制御方法における誤差検出工程および露光量補正工程の処理を実施できる。

本発明の露光装置は、上記第２光量検出手段の検出結果を基準として、上記第１光量検出手段の検出誤差を算出する誤算算出手段と、上記算出した検出誤差が、予め設定した許容範囲を超過している場合に、上記基板に対する露光量を補正する露光量補正手段とを備えている。

また、本発明の露光量制御方法は、上記特定の光量検出手段とは異なる他の光量検出手段の検出結果を基準として、上記特定の光量検出手段の検出誤差を算出する工程と、上記算出した検出誤差が、予め設定した許容範囲を超過している場合に、上記基板に対する露光量を補正する工程と、を含む。

それゆえ、本発明の露光装置または本発明の露光量制御方法によれば、露光量を制御するための光量検出手段の検出精度が低下しても、基板に対する積算露光量を適切に制御できるので、基板上に転写するレジストの線幅を安定させ、基板上に形成する半導体集積回路や液晶表示素子の製作精度を向上させることができる。

本発明の一実施形態について説明する。図２は、本実施形態にかかる露光装置１の概略構成を示す平面図である。

この図に示すように、露光装置１は、基板ステージ１１、照度センサ１２、投影レンズ１３、レチクルテーブル１４、メインコンデンサレンズ１５、ダイクロイックミラー１６、第２リレーレンズ１７、レチクルブラインド１８、第１リレーレンズ１９、ハーフミラー２０、インテグレータ２１、フライアイレンズ２２、干渉フィルター２３、インプットレンズ２４、シャッター２５、ダイクロイックミラー２６、超高圧水銀灯（光源）２７、楕円ミラー２８を備えている。

光源２７から照射された光（ＵＶ（ultraviolet）光、露光光）は、楕円ミラー２８によってダイクロイックミラー２６に集光される。

ダイクロイックミラー２６は光源２７からの光のうち、特定の波長域の光を反射してシャッター２５に入射させる。

シャッター２５は、ダイクロイックミラー２６で反射して入射された光を、透過または遮断する。なお、シャッター２５の動作およびその制御方法については後述する。

シャッター２５を透過した光は、インプットレンズ２４、特定の波長を透過する干渉フィルター２３、入射光の輝度ムラを分散させて照射面の照度分布を一様にするためのフライアイレンズ２２等を介してハーフミラー２０に入射される。

ハーフミラー２０は、入射された光の一部を反射し、残りを透過する。ハーフミラー２０で反射された光は、インテグレータ２１に入射される。

インテグレータ（第１光量検出手段、特定の光量検出手段）２１は、ハーフミラー２０で反射された光の露光パワー値（光量）および積算光量を検出する。なお、積算光量は、露光パワー値と露光時間（照射時間）との積で表される。

一方、ハーフミラー２０を透過した光は、第１リレーレンズ１９、レチクルブラインド１８、第２リレーレンズ１７を通過してダイクロイックミラー１６に入射され、ダイクロイックミラー１６によって特定の波長域の光が反射される。

ダイクロイックミラー１６によって反射された光は、メインコンデンサレンズ１５によって平行光とされ、レチクルテーブル１４に保持されたレチクル１０１を透過して投影レンズ１３に入射し、投影レンズ１３によって所定の投影倍率で基板ステージ１１（または基板１００上に保持された基板１００）上に照射される。

これにより、光源２７からの光で照明されたレチクル１０１のパターンが、投影レンズ１３によって基板１００の表面に結像され、転写される。

また、基板ステージ１１の一部には、投影レンズ１３から基板ステージ１１上に投影される光の照度を検出する照度センサ（第２光量検出手段、他の光量検出手段）１２が埋め込まれている。また、照度センサ１２上には、照度センサ１２を露光光から遮蔽する蓋（遮蔽手段、図示せず）が備えられている。また、露光装置１は、この蓋を開閉動させる開閉手段（遮蔽制御手段、図示せず）を備えており、この開閉手段の動作は、後述する主制御部４１によって制御されるようになっている。これにより、照度センサ１２は、使用時以外は蓋をされ、露光光に晒されないようになっている。また、詳細は後述するが、露光装置１では、この照度センサ１２による照度の検出結果に基づいて、インテグレータ２１の検出結果の精度確認および補正を行うようになっている。

図１は、露光装置１の機能構成を示すブロック図である。この図に示すように、露光装置１は、図２に示した構成に加えて、入力部３１、記憶部３２、ステージ位置センサ３３、レチクルテーブル位置センサ３４、気圧センサ３５、温度センサ３６、警報手段（通知手段）３７、制御部４０などを備えている。

入力部３１は、露光装置１に対するオペレーター（使用者）からの指示を受け付け、制御部４０に伝達するものである。なお、入力部３１は複数の操作キーからなるが、これに限らず、例えば、パソコンなどの外部機器と接続可能なインターフェースを備え、接続された外部機器を介してオペレーターからの指示を受け付ける構成としてもよい。

記憶部３２は、制御部４０が露光装置１における各部を制御するための各種情報やプログラム、入力部３１を介して入力された設定情報などを記憶する。

ステージ位置センサ３３およびレチクルテーブル位置センサ３４は、基板ステージ１１およびレチクルテーブル１４の位置を検出して制御部４０に伝達する。

気圧センサ３５および温度センサ３６は、露光装置１が備えられるチャンバー内の気圧および温度をそれぞれ測定し、制御部４０に伝達する。

警報手段（通知手段）３７は、後述するインテグレータ２１の精度確認の結果、インテグレータ２１の検出誤差が所定値以上（例えば±３％以上）の場合にエラーを発報して、その旨をオペレーターに知らせる。なお、警報手段３７の構成は特に限定されるものではなく、例えばブザーやスピーカー等の音響装置によって警報音や音声を発報する構成としてもよく、ランプを点灯または点滅させる構成であってもよく、液晶ディスプレイなどの表示装置に警報を表示させる構成であってもよい。

制御部４０は、主制御部４１、基板ステージ駆動部４２、投影レンズ駆動部４３、レチクルテーブル駆動部４４、シャッター駆動部４５、光源駆動部４６、警報駆動部４７を備えた制御部４０を備えている。

主制御部４１は、露光装置１における全ての動作を制御する露光装置１の中枢部である。また、主制御部４１は、各部を制御するための情報やプログラム、入力部３１を介して入力される設定情報などを記憶部３２に記憶させ、また、記憶させた情報やプログラム等を適時読み出すことが可能になっている。

また、主制御部４１は、シャッター駆動部（露光量制御手段）４５に、インテグレータ２１の検出結果に基づいて、投影レンズ１３を介して基板１００に照射される露光光の積算光量が所定の光量となるように、シャッター（露光量制御手段）２５の開閉状態（透過／遮断状態）を切り替えさせる。

また、主制御部４１は、誤差算出部４８に、基板１００に対する露光処理を実施する前に、インテグレータ２１によって検出した露光パワー値（ランプパワーモニター値）と、照度センサ１２によって検出した照度とを比較させて、インテグレータ２１の検出誤差を算出させ、インテグレータ２１の検出結果の精度確認を行う。さらに、この精度確認の結果、検出誤差が予め定めた許容範囲（例えば±３％）を超過（逸脱）している場合、主制御部４１は、警報駆動部４７を制御して警報手段３７に警報を発報させる（エラーを発報させる）。また、この場合、主制御部４１は、補正値算出部４９に、インテグレータ２１の検出結果に基づく積算露光量を、照度センサ１２の検出結果に基づく積算露光量に一致させる（または許容範囲内まで近づける）ための補正量を算出させる。そして、算出した補正量をシャッター２５の開閉タイミングを制御するために設定されている露光量（積算光量）にフィードバックして、露光量の設定を補正し、補正した露光量に基づいて露光処理を行う。これにより、露光装置１では、基板１００に転写するレジストパターンのレジスト線幅を安定させるようになっている。なお、これらの処理の詳細については後述する。

基板ステージ駆動部４２は、主制御部４１からの指示に応じて、基板ステージ１１を移動させる。より詳細には、基板ステージ１１は、投影レンズ１３の光軸方向（Ｚ方向）に直交する２方向（Ｘ方向およびＹ方向）に沿って移動可能となっている。これにより、露光装置１では、レチクルに形成されたパターンを、基板１００上に存在する複数の領域に順次転写するようになっている。なお、Ｘ方向およびＹ方向を軸とする移動座標系内における基板ステージ１１の位置は、ステージ位置センサ３３によって常時計測されており、基板ステージ駆動部４２は、主制御部４１からの指示とステージ位置センサ３３による計測値とに基づいて基板ステージ１１を駆動制御する。

投影レンズ駆動部４３は、主制御部４１からの指示に応じて、投影レンズ１３を駆動し、基板１００に対する照射光の投影倍率を制御する。より詳細には、投影レンズ１３は、投影レンズ駆動部４３によって制御される倍率調整機構によって投影倍率を調整（補正）することができるようになっている。倍率調整機構の構成は特に限定されるものではないが、例えば、投影レンズ１３を複数のレンズエレメントで構成し、投影レンズ１３を構成する各レンズエレメント間に封入されている気体の圧力を変えてその空間の屈折率を変えることで投影倍率を変化させる機構、あるいは投影レンズ１３を構成する特定のレンズエレメントを光軸方向に移動させることで投影倍率を変化させる機構等を用いることができる。また、主制御部４１は、基板１００の伸縮量や、気圧センサ３５，温度センサ３６の検出結果に基づいて、投影倍率を制御するようになっている。

レチクルテーブル駆動部４４は、主制御部４１からの指示に応じて、レチクルテーブル１４の位置を調整（補正）する。より詳細には、レチクルテーブル１４は、投影レンズ１３の光軸方向（Ｚ方向）に直交する２方向（Ｘ方向およびＹ方向）および光軸方向を軸とする回転方向（θ方向）に移動可能となっている。また、基板ステージ１１上には、基板１００の表面と同じ高さに、レチクル１０１に形成されたアライメントマーク（図示せず）を計測するための、光源を備えた基準マークが設けられている（いずれも図示せず）。レチクルテーブル１４にレチクル１０１を搭載する際、主制御部４１は、基板ステージ駆動部４２に、基準マークからの光線が、投影レンズ１３を介してレチクル１０１上に形成されたアライメントマークを走査するように、基板ステージ１１の移動を制御させる。そして、主制御部４１は、図示しないアライメントセンサで受光する、レチクル１０１を透過した透過光量と、基板ステージ１１の位置を計測するステージ位置センサ３３の出力とに基づいて、基板ステージ１１の移動座標系におけるアライメントマークの位置を算出する。さらに、主制御部４１は、算出した基板ステージ１１の移動座標系におけるアライメントマークの位置に基づいて、レチクルテーブル駆動部４４を制御し、レチクルテーブル１４をＸ，Ｙ，θ方向に駆動させ、レチクル１０１のアライメントを行う。

光源駆動部４６は、主制御部４１からの指示に応じて、光源２７のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。

シャッター駆動部４５は、主制御部４１の指示に応じて、シャッター２５を開閉する。なお、主制御部４１は、インテグレータ２１の検出結果に基づいて、所定のレジスト線幅を得るためのシャッタータイム（露光時間）を算出し、算出したシャッタータイムに基づいてシャッター駆動部４５にシャッター２５を開閉させる。例えば、レジストの最適露光量が４０ｍＪであって、インテグレータ２１によって検出した露光パワー値が８０ｍＷであった場合、積算露光量（４０ｍＪ）＝露光パワー（８０ｍＷ）×露光時間（ｔ秒）を満たすように、露光時間をｔ＝０．５秒に設定する。すなわち、この場合、シャッター２５を、０．５秒開いた後、閉じさせる。

ここで、露光装置１における、インテグレータ２１の精度確認および露光量を補正してシャッター２５の駆動タイミングを制御する方法について説明する。図３は、露光装置１における処理の流れを示すフロー図である。

まず、主制御部４１は、入力部３１を介してオペレーターから入力される露光処理の設定（レシピデータ）を受け付けて読み込む（Ｓ１）。ここで、レシピデータには、レチクル１０１に形成されたパターンを基板１００上に露光処理によって転写する際の最適露光量（基板１００上の各位置に照射する露光量の設定値）、投影レンズ１３の露光倍率、ショット間隔（基板１００上の複数の領域にパターンを順次転写するための基板１００の移動量）、などが含まれる。

次に、主制御部４１は、チャンバー内の気圧、温度などの環境チェックを行う。（Ｓ２）。すなわち、主制御部４１は、気圧センサ３５にチャンバー内の気圧を測定させ、温度センサ３６にチャンバー内の温度を測定させる。

次に、主制御部４１は、インテグレータ２１にハーフミラー２０によって反射された光の露光パワーおよび積算光量を検出させる（Ｓ３）。

次に、主制御部４１は、照度センサ１２に、投影レンズ１３から基板ステージ１１上に照射される露光光の照度を検出させる（Ｓ４）。より詳細には、主制御部４１は、基板ステージ駆動部４２を制御し、基板ステージ１１を照度センサ１２による照度検出に適した位置に移動させる。そして、主制御部４１は、照度センサ１２の蓋を開操作して照度センサ１２を露出させ、照度センサ１２を照度の検出が可能な状態とし、投影レンズ１３を介して基板ステージ１１に照射される露光光の照度を検出させる。

さらに、主制御部４１は、誤差算出部４８に、インテグレータ２１によって検出した露光パワーと、照度センサ１２によって検出した照度との比較によってインテグレータ２１の検出誤差を算出させる、インテグレータ２１の精度確認を行わせる（Ｓ５）。すなわち、照度センサ１２の検出結果から算出した露光パワーを基準値とし、この基準値とインテグレータ２１の検出した露光パワーとの差を算出することにより、インテグレータ２１の検出精度を確認する。

ここで、照度センサ１２は、上記したように使用時以外は蓋をされ、露光光に晒されていないので、インテグレータ２１に比べて検出精度の劣化度合いが非常に小さい。また、照度センサ１２は、基板ステージ１１に備えられているので、ハーフミラー２０や第１リレーレンズ１９，第２リレーレンズ１７，ダイクロイックミラー１６，メインコンデンサレンズ１５，投影レンズ１３等の光学系の曇りによって、インテグレータ２１が検出する積算光量と、実際の基板１００の積算露光量とに誤差が生じた場合でも、その誤差を正確に算出することができる。このため、照度センサ１２による照度検出結果を基準としてインテグレータ２１の検出精度の確認を行うことにより、実際の基板１００の露光量に非常に近い露光量を基準とする、正確な精度確認を行うことができる。

次に、主制御部４１は、インテグレータ２１の検出精度があらかじめ設定された許容範囲（例えば±３％）内であるか否かを判断する（Ｓ６）。なお、許容範囲の設定は、例えば入力部３１を介してオペレーターがあらかじめ設定し、主制御部４１が設定された情報を記憶部３２に記憶させるようにすればよい。

そして、検出精度が許容範囲を逸脱していると判断した場合、主制御部４１は、警報駆動部４７を制御し、警報手段３７を発報させる（Ｓ７）。

さらに、この場合、主制御部４１は、補正値算出部４９に、インテグレータ２１の検出結果に対する補正値の算出を行わせる（Ｓ８）。ここで、補正値算出部４９は、インテグレータ２１の検出結果に基づいて制御する場合の基板１００に対する露光量と、インテグレータ２１の検出誤差を算出するために照度センサ１２の検出結果に基づいて算出した基板１００に対する露光量（Ｓ５で算出した基準値）との差を、所定の範囲内の値にするよう、露光量の設定値（レシピデータの露光量（最適露光量））についての補正値を算出する。

その後、主制御部４１は、補正値算出部４９が算出した補正値を、Ｓ１で読み込んだレシピデータにフィードバックしてレシピデータの露光量を補正し（Ｓ９）、Ｓ３以降の処理を再度行う。

一方、Ｓ６において、主制御部４１が、インテグレータ２１の検出精度が許容範囲内であると判断した場合（あるいは、Ｓ９の補正の後、Ｓ６においてインテグレータ２１の測定精度が許容範囲内になった場合）、主制御部４１は、レチクル１０１のアライメントを行う（Ｓ１０）。すなわち、主制御部４１は、レチクルテーブル駆動部４４を制御し、上記した方法で、レチクルテーブル１４の位置を調整させる。

次に、主制御部４１は、基板１００を、図示しない搬送手段によって露光装置１の外部から受け入れ、基板ステージ１１上に載置（ロード）する（Ｓ１１）。

次に、主制御部４１は、基板ステージ駆動部４２を制御して基板ステージ１１の位置を露光処理を行う位置に調整する、基板アライメントを行う（Ｓ１２）とともに、基板ステージ１１を適切な位置に移動させる（Ｓ１３）。

その後、主制御部４１は、シャッター駆動部４５に、シャッター２５を開かせる（Ｓ１４）とともに、インテグレータ２１によって露光パワーをモニタリングする（Ｓ１５）。

そして、転写するレチクル１０１についての基板１００の積算露光量が設定値（レシピデータの露光量）に達したか否かを判断する（Ｓ１６）。そして、積算露光量が設定値に達していない場合には、引き続きシャッター２５を開いた状態で露光パワーのモニタリングを継続し、積算露光量が設定値に達することを監視する。

Ｓ１６において積算露光量が設定値に達したと判断した場合、主制御部４１は、シャッター駆動部４５に、シャッター２５を閉じさせる（Ｓ１７）。

次に、主制御部４１は、基板１００上の各ショット領域（レシピデータで設定された各転写領域）に対する露光処理（転写）を行ったか否かを判断する（Ｓ１８）。

そして、転写していないショット領域が残っている場合、Ｓ１２以降の処理を行い、次のショット領域への露光処理を行う。

一方、Ｓ１８において、全てのショット領域に対する露光処理が完了したと判断した場合、主制御部４１は、次に露光処理を行うレチクルがあるか否かを判断する（Ｓ１９）。すなわち、基板１００上に複数のレチクルに形成されたパターンを転写（露光処理）する設定がなされているか、および、複数のレチクルの露光処理を行う場合には、設定されている全てのレチクルについての露光処理が完了したか否かを判断する。

そして、次に露光処理を行うレチクルがある場合には、レチクルテーブル１４に保持させるレチクルを交換し（Ｓ２０）、Ｓ１２以降の処理を再び行う。

一方、Ｓ１９において、次のレチクルがないと判断した場合、すなわち、設定されている全てのレチクルについての露光処理が完了した場合、主制御部４１は、基板１００を、図示しない搬送手段によって基板ステージ１１上から露光装置１の外部に搬出（アンロード）し（Ｓ２１）、処理を終了する。

以上のように、本実施形態にかかる露光装置１は、照度センサ１２による投影レンズ１３からの露光光の照度検出結果と、インテグレータ２１による露光パワー検出結果とを比較し、インテグレータ２１の検出精度の確認を行う。

これにより、インテグレータ２１の感度の劣化、インテグレータ２１の突発的な感度のズレ、ハーフミラー２０の曇り等に起因するインテグレータ２１の検出結果に基づく積算光量と基板１００に対する実際の露光量とのズレ、などによる測定精度の低下を、露光処理前に検出することができる。

また、露光装置１では、インテグレータ２１の検出精度があらかじめ定めた設定範囲を超えている場合に、警報手段３７によってエラーを発報させる。これにより、インテグレータ２１の検出精度の低下を、オペレーターが即座に把握することができ、オペレーターが適切な対処をすることができる。

また、露光装置１では、インテグレータ２１の測定精度があらかじめ定めた設定範囲を超えている場合に、インテグレータ２１の検出結果に基づいて制御する場合の基板１００に対する露光量と、インテグレータ２１の検出誤差を算出するために照度センサ１２の検出結果に基づいて算出した基板１００に対する露光量との差を、所定の範囲内の値にするように、露光量の設定値（レシピデータの露光量）を補正する。これにより、インテグレータ２１の検出精度の低下によって、レジストの線幅が不安定になることを防止できる。したがって、基板１００上に形成する半導体集積回路や液晶表示素子の製作精度を向上させることができる。

なお、本実施形態では、インテグレータ２１の検出誤差が所定の範囲外であった場合に、露光量の設定値（レシピデータの露光量）を補正する構成について説明したが、これに限るものではない。例えば、インテグレータ２１の検出感度を調整する感度調整機構（露光量補正手段、図示せず）を備え、主制御部４１がこの感度調整機構を制御してインテグレータ２１の検出誤差を所定範囲内の値にするように、照度センサ１２の検出結果に基づいてインテグレータ２１の検出感度の調整を行うようにしてもよい。

また、本実施形態では、露光処理を行う基板毎に（レシピデータを読み込む毎に）インテグレータ２１の精度確認および露光量の補正を行っているが、インテグレータ２１の精度確認および露光量の補正を行うタイミングはこれに限るものではない。例えば、所定枚数の基板に対する露光処理を完了する毎に行ってもよい。また、インテグレータ２１が光源２７からの露光光にさらされた時間（前回の精度確認時からの通算露光時間）に応じて行ってもよい。また、レシピデータの設定が変更される毎に行うようにしてもよい。また、露光装置１の電源（図示せず）がＯＦＦからＯＮにされる毎に行うようにしてもよい。また、オペレーターからの指示があった場合に行うようにしてもよい。

また、本実施形態では、基板１００に照射される積算露光量を制御するために、主制御部４１が、シャッター２５の開閉タイミングを制御するものとしたが、露光量を制御するための構成（露光量制御手段）はこれに限るものではない。例えば、露光パワーを任意に変化させられる光源２７を用い、主制御部４１が光源２７から照射される露光光の露光パワーを制御することによって、基板１００に対する積算露光量を制御するようにしてもよい。また、主制御部４１が、光源２７からの露光パワー、および、シャッター２５の開閉タイミングの両方を制御する構成としてもよい。

また、露光装置１では、基板ステージ１１に備えた照度センサ１２の検出結果を用いて、インテグレータ２１の精度確認、および、露光量の補正を行っている。ここで、精度確認および露光量の補正の基準とする照度を検出する手段は、例えば、従来の露光装置に投影レンズの初期設定やメンテナンス用に備えられている照度ムラセンサを用いてもよい。また、照度センサに限らず、露光パワー（光量）または積算光量（光量）などを検出できる構成であれば。例えば、インテグレータ２１とは異なる他のインテグレータ（積算光量計）を備え、その検出結果に基づいてインテグレータ２１の精度確認、および、露光量の補正を行うようにしてもよい。

ただし、インテグレータ２１の精度確認および露光量の補正の基準とする光量検出手段（第２光量検出手段、他の光量検出手段）は、露光光による測定精度の劣化を防止するために、使用時以外は露光光に晒されない構成であることが好ましい。

また、インテグレータ２１の精度確認および露光量の補正の基準とする光量検出手段は、基板ステージ１１またはその近傍に備えられていることが好ましい。すなわち、投影レンズ１３を介して基板１００上に照射される露光光から検出した結果を基準としてインテグレータ２１の精度確認および露光量の補正を行うことが好ましい。これにより、インテグレータ２１の感度劣化や感度のズレによる検出精度の低下だけでなく、インテグレータ２１による露光光のモニタリング位置から基板１００（基板ステージ１１）上の露光位置までの間に配置されている、レンズ、ミラー等の光学系の曇りなどによって生じる、インテグレータ２１の検出誤差を検出することができ、またその検出誤差を考慮した露光量の補正を行うことができる。

また、露光処理時における露光光の光量をモニタリングするための光量検出手段（第１光量検出手段、特定の光量検出手段）は、インテグレータ２１に限るものではなく、露光光の照度または光量（または積算光量）を検出できる構成であればよい。

また、本実施形態では、露光装置１における全ての処理を、制御部４０の制御により行うとしている。しかしながら、これに限らず、これらの処理を行うためのプログラムを記録媒体に記録し、このプログラムを読み出すことのできる情報処理装置を、制御部４０に代えて用いるようにしてもよい。

この構成では、情報処理装置の演算装置（ＣＰＵやＭＰＵ）が、記録媒体に記録されているプログラムを読み出して処理を実行する。従って、このプログラム自体が処理を実現するといえる。

ここで、上記の情報処理装置としては、一般的なコンピューター（ワークステーションやパソコン）の他に、コンピューターに装着される、機能拡張ボードや機能拡張ユニットを用いることができる。

また、上記のプログラムとは、処理を実現するソフトウェアのプログラムコード（実行形式プログラム，中間コードプログラム，ソースプログラム等）のことである。このプログラムは、単体で使用されるものでも、他のプログラム（ＯＳ等）と組み合わせて用いられるものでもよい。また、このプログラムは、記録媒体から読み出された後、装置内のメモリー（ＲＡＭ等）にいったん記憶され、その後再び読み出されて実行されるようなものでもよい。

また、プログラムを記録させる記録媒体は、情報処理装置と容易に分離できるものでもよいし、装置に固定（装着）されるものでもよい。さらに、外部記憶機器として装置に接続するものでもよい。

このような記録媒体としては、ビデオテープやカセットテープ等の磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ，ＭＯ，ＭＤ，ＤＶＤ，ＣＤ−Ｒ等の光ディスク（光磁気ディスク）、ＩＣカード，光カード等のメモリカード、マスクＲＯＭ，ＥＰＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ，フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリーなどを適用できる。

また、ネットワーク（イントラネット・インターネット等）を介して情報処理装置と接続されている記録媒体を用いてもよい。この場合、情報処理装置は、ネットワークを介するダウンロードによりプログラムを取得する。すなわち、上記のプログラムを、ネットワーク（有線回線あるいは無線回線に接続されたもの）等の伝送媒体（流動的にプログラムを保持する媒体）を介して取得するようにしてもよい。なお、ダウンロードを行うためのプログラムは、装置内（あるいは送信側装置・受信側装置内）にあらかじめ記憶されていることが好ましい。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、基板上に照射する露光光の積算光量を制御可能な露光装置に適用できる。

本発明の一実施形態にかかる露光装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態にかかる露光装置の概略構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態にかかる露光装置における処理の流れを示すフロー図である。

符号の説明

１ 露光装置
１１ 基板ステージ
１２ 照度センサ（第２光量検出手段、他の光量検出手段）
１３ 投影レンズ
２０ ハーフミラー
２１ インテグレータ（第１光量検出手段、特定の光量検出手段）
２５ シャッター（露光量制御手段）
２７ 光源（露光量制御手段）
３７ 警報手段（通知手段）
４０ 制御部
４１ 主制御部
４５ シャッター駆動部（露光量制御手段）
４６ 光源駆動部（露光量制御手段）
４７ 警報駆動部（通知手段）
４８ 誤差算出部（誤差算出手段）
４９ 補正値算出部（補正値算出手段）
１００ 基板
１０１ レチクル（マスク）

Claims (12)

1. 光源から照射された露光光を、マスクを介して基板上に露光させることにより、上記マスクに形成されたパターンを上記基板上に転写する露光装置であって、
   上記露光光の光量または照度を検出する第１光量検出手段および第２光量検出手段と、
   上記第１光量検出手段の検出結果に基づいて、上記基板の積算露光量が予め設定された露光量となるように、上記基板に対する露光量を制御する露光量制御手段と、
   上記第２光量検出手段の検出結果を基準として、上記第１光量検出手段の検出誤差を算出する誤算算出手段と、
   上記算出した検出誤差が、予め設定した許容範囲を超過している場合に、上記基板に対する露光量を補正する露光量補正手段とを備えていることを特徴とする露光装置。
2. 上記露光量補正手段は、
   上記第１光量検出手段の検出結果に基づいて制御する上記基板に対する露光量と、上記第１光量検出手段の検出誤差算出の基準とした上記第２光量検出手段の検出結果に基づいて算出した上記基板に対する露光量との差が、所定の範囲内の値になるように、上記予め設定された露光量を補正することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 上記露光量補正手段は、
   上記第１光量検出手段の検出誤差を所定の範囲内の値とするように、上記第１光量検出手段の検出感度を調整することによって露光量を補正することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
4. 光源から照射された露光光を、マスクを介して基板上に露光させることにより、上記マスクに形成されたパターンを上記基板上に転写する露光装置であって、
   上記露光光の光量または照度を検出する第１光量検出手段および第２光量検出手段と、
   上記第１光量検出手段の検出結果に基づいて、上記基板の積算露光量が予め設定された露光量となるように、上記基板に対する露光量を制御する露光量制御手段と、
   上記第２光量検出手段の検出結果を基準として、上記第１光量検出手段の検出誤差を算出する誤算算出手段と、
   上記算出した検出誤差が、予め設定した許容範囲を超過している場合に、そのことを使用者に通知する通知手段とを備えていることを特徴とする露光装置。
5. 上記第２光量検出手段を上記露光光から遮蔽する遮蔽手段と、
   上記第２誌光量検出手段によって上記露光光の光量を検出する場合に、上記遮蔽手段による遮蔽を解除する遮蔽制御手段とを備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の露光装置。
6. 上記基板を保持する基板保持手段と、上記基板上に上記露光光を所定の倍率で投影する投影レンズとを備えており、
   上記第２光量検出手段は、上記基板保持手段または上記基板保持手段に隣接する位置に備えられ、上記投影レンズを介して上記基板保持手段上に照射される露光光の光量または照度を検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の露光装置。
7. 上記第２光量検出手段は、上記投影レンズを介して上記基板上に照射される露光光の照度ムラを測定する照度ムラセンサであることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
8. 光源から照射された露光光を、マスクを介して基板上に露光させることにより、上記マスクに形成されたパターンを上記基板上に転写する露光装置であって、上記基板の積算露光量が予め設定された露光量となるように、上記基板に対する露光量を制御する露光量制御手段を備えた露光装置における露光量制御方法であって、
   上記露光光の光量または照度を複数の光量検出手段によって検出する露光量検出工程と、
   上記複数の光量検出手段のうち、特定の光量検出手段の検出結果に基づいて、上記基板の積算露光量が予め設定された露光量となるように、上記基板に対する露光量を制御する露光量制御工程と、
   上記特定の光量検出手段とは異なる他の光量検出手段の検出結果を基準として、上記特定の光量検出手段の検出誤差を算出する誤差検出工程と、
   上記算出した検出誤差が、予め設定した許容範囲を超過している場合に、上記基板に対する露光量を補正する露光量補正工程と、を含むことを特徴とする露光量制御方法。
9. 上記露光量補正工程において、
   上記特定の光量検出手段の検出結果に基づいて制御する上記基板に対する露光量と、上記特定の光量検出手段の検出誤差算出の基準とした上記他の光量検出手段の検出結果に基づいて算出した上記基板に対する露光量との差が、所定の範囲内の値になるように、上記予め設定された露光量を補正することを特徴とする請求項８に記載の露光量制御方法。
10. 上記露光量補正工程において、
    上記特定の光量検出手段の検出誤差を所定の範囲内の値とするように、上記特定の光量検出手段の検出感度を調整することによって露光量を補正することを特徴とする請求項８に記載の露光量制御方法。
11. 露光装置に備えられたコンピューターに、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の露光量制御方法における各工程を実行させるための露光量制御プログラム。
12. 請求項１１に記載の露光量制御プログラムを記録したコンピューターによって読み取り可能な記録媒体。

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