JP2006186028A

JP2006186028A - 露光装置

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Publication number: JP2006186028A
Application number: JP2004376546A
Authority: JP
Inventors: Hajime Yamamoto; 一山本; Noriyuki Hirayanagi; 徳行平柳; Hideki Komatsuda; 秀基小松田; Hiroyuki Kondo; 洋行近藤; Kazuaki Suzuki; 一明鈴木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2024-12-27
Also published as: JP4765313B2

Abstract

【課題】本発明は、半導体集積回路等のリソグラフィーに使用される露光装置に関し、照明光を分岐するためのハーフミラーを設置することなく露光量制御の為の光強度検出を行うことを目的とする。
【解決手段】ウエハ等の感応基板上に照射される露光光の露光領域を規定する露光領域規定部材を備え、レチクルに形成されたパターンを前記感応基板上に転写する露光装置において、前記露光領域規定部材に光を検出する受光素子を配置したことを特徴とする。また、前記露光領域規定部材は前記露光領域を任意に変更する可動ブラインドを有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体集積回路等のリソグラフィーに使用される露光装置に関する。

従来、パルス光源を使用した走査型露光装置では、照明光学系とレチクルとの間に半透過型のミラーを設置して照明光の一部を分岐し、レチクル面と共約な位置に配置される受光素子によりパルス毎の光量をモニターすることが行われている。そして、このモニターされた値に基づいてパルス光源のパルス強度を制御し、ウエハ等の感応基板に照射される露光光の強度が安定に保たれるように露光量制御することが行われている。
特開平６−１８１１６０号公報

しかしながら、ＥＵＶ光（極端紫外線）を用いるリソグラフィーでは、ＥＵＶ光を半透過する光学素子が存在しないため、照明光を分岐することが困難である。従って、レチクル面と共役な位置に受光素子を設置することが困難であり、リアルタイムでパルス強度をモニターすることが困難であるという問題があった。
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、照明光を分岐するためのハーフミラーを設置することなく露光量制御の為の光強度検出を行うことができる露光装置を提供することを目的とする。

請求項１の露光装置は、ウエハ等の感応基板上に照射される露光光の露光領域を規定する露光領域規定部材を備え、レチクルに形成されたパターンを前記感応基板上に転写する露光装置において、前記露光領域規定部材に光を検出する受光素子を配置したことを特徴とする。
請求項２の露光装置は、請求項１に記載の露光装置において、前記露光領域規定部材は前記露光領域を任意に変更する可動ブラインドを有することを特徴とする。

請求項３の露光装置は、請求項２記載の露光装置において、前記可動ブラインドは前記感応基板の非走査方向の前記露光領域を制限する非走査方向遮光部材と、走査方向の前記露光領域を制限する走査方向遮光部材とを有し、前記非走査方向遮光部材に前記受光素子を配置したことを特徴とする。
請求項４の露光装置は、請求項３記載の露光装置において、前記露光領域が円弧形状をしており、前記非走査方向遮光部材が前記円弧形状の露光領域内を移動することを特徴とする。

請求項５の露光装置は、請求項４記載の露光装置において、前記非走査方向遮光部材は、前記円弧形状の露光領域内を直線上に移動することを特徴とする。
請求項６の露光装置は、請求項３ないし５のいずれか１項記載の露光装置において、前記非走査方向遮光部材は、前記レチクルに対して前記走査方向遮光部材より遠い位置に配置されていることを特徴とする。

請求項７の露光装置は、請求項１ないし６のいずれか１項記載の露光装置において、前記検出器は前記レチクルに入射する光を検出することを特徴とする。
請求項８の露光装置は、請求項１ないし７のいずれか１項記載の露光装置において、感応基板ステージ上に配置される第２の受光素子と、レチクルステージ上に配置される基準反射面と、前記露光領域規定部材に配置される前記受光素子と、前記第２の受光素子間の校正を行う校正手段とを有することを特徴とする。

請求項９の露光装置は、請求項８記載の露光装置において、前記校正手設は、照明条件または前記露光領域の設定が変更された時に前記受光素子間の校正を行うことを特徴とする。

本発明の露光装置では、ウエハ等の感応基板に照射される露光光の露光領域を定める露光領域規定部材に、光を検出する受光素子を配置したので、照明光を分岐することなく露光量制御の為の光の強度検出を行うことができる。

図１は本発明の露光装置の第１の実施形態を示している。
この露光装置は、光源部１１、照明光学系１３、レチクルステージ１５、投影光学系１７およびウエハステージ１９を有している。
光源部１１はターゲット材料をプラズマ化しＥＵＶ光からなるパルス光を発生させる。
この光源部１１では、ノズル２１の先端から、ガスあるいは液体状のターゲット材料が間歇的に噴出される。レーザ装置２５から射出したレーザ光２７は、レンズ２９を介してターゲット材料上に集光し、ターゲット材料をプラズマ化する。これにより、パルス光からなるＥＵＶ光３１が発生する。

照明光学系１３は、レチクルステージ１５の下側に配置されるレチクル３３の下面に照明光を導く。
この照明光学系１３では、光源部１１からのＥＵＶ光３１が、コリメータミラーとして作用する凹面反射鏡３５を介して略平行光束となり、第１のフライアイミラー３７および第２のフライアイミラー３９からなるオプティカルインテグレータ４１に入射する。これにより、第２のフライアイミラー３９の反射面の近傍に、所定の形状(本例では円弧状であるがこの形状に限られるものではない)を有する実質的な面光源が形成される。実質的な面光源からのＥＵＶ光３１は、反射鏡４３，４５により反射された後、平面反射鏡４７により偏向される。

レチクルステージ１５は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に移動可能とされている。レチクルステージ１５の下側には静電チャック４９が固定され、静電チャック４９の下面にレチクル３３が吸着保持されている。レチクル３３の下方には、固定ブラインド(固定遮光羽)５１および可動ブラインド(可動遮光羽)５３が配置されている。そして、平面反射鏡４７により偏向されたＥＵＶ光３１は、可動ブラインド５３および固定ブラインド５１の開口部を通り、レチクル３３の下面に細長い円弧状の照明領域を形成する。尚、説明の便宜上、固定ブラインド５１及び可動ブラインド５３はレチクル３３に入射する照明光を遮光しているが、レチクル３３から反射してきた光束を遮光する構成としても良いし、入射側、反射側の両方で光束を遮光する構成にしても良い。つまり、最終的にウエハ上における露光領域の形状が規定できるように配置されていれば良い。固定ブラインド５１は図２に示す円弧形状の上下方向の形状を定め、可動ブラインド５３の非走査方向遮光部材６３は円弧形状の横方向の幅を定めている。レチクル３３は、ＥＵＶ光３１を反射する多層膜とパターンを形成するための吸収体パターン層を有しており、レチクル３３でＥＵＶ光３１が反射されることによりＥＵＶ光３１はパターン化される。

投影光学系１７は、４つの反射ミラーを有しており、各ミラー１７ａ〜１７ｄにはＥＵＶ光３１を反射する多層膜が備えられている。レチクル３３により反射されパターン化されたＥＵＶ光３１は第１ミラー１７ａから第４ミラー１７ｄまで順次反射されて、レチクルパターンの縮小された像をウエハ５５上に形成する。
ウエハステージ１９は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に移動可能とされている。ウエハステージ１９の上側には静電チャック５７が固定され、静電チャック５７の上面にウエハ５５が吸着保持されている。ウエハ５５上のダイを露光するときには、ＥＵＶ光３１がレチクル３３の所定の領域に照射され、レチクル３３とウエハ５５は投影光学系１７に対して投影光学系１７の縮小率に従った所定の速度で動く。このようにして、レチクルパターンはウエハ５５上の所定の露光範囲（ダイに対して）に露光される。

図２は、可動ブラインド５３を下側から見た時の詳細を示している。
可動ブラインド５３は、一対の走査方向遮光部材６１(走査方向遮光羽)と一対の非走査方向遮光部材６３(非走査方向遮光羽)とを有している。なお、図２では、走査方向遮光部材６１と非走査方向遮光部材６３の一部のみを示している。
図２において太い実線Ｌ１で囲まれた部分は、レチクル３３のパターン面に照射される円弧状の照明領域Ａ１を示している。この円弧状の照明領域Ａ１の中心を径方向に通る直線の方向(図２の上下方向)がレチクル３３の走査方向とされている。そして、照明領域Ａ１の走査方向の両側となる位置にレチクル３３の走査方向を制限する一対の走査方向遮光部材６１が配置されている。この走査方向遮光部材６１は、走査方向に移動可能とされ、走査前後での露光エリアのはみ出しを防止するものであり、マスクブラインド、同期ブラインドと呼ばれることもある。

また、円弧状の照明領域Ａ１の走査方向に垂直な方向(照明領域Ａ１の両端が位置する方向)の両側に、レチクル３３の非走査方向を制限する一対の非走査方向遮光部材６３が配置されている。この非走査方向遮光部材６３は、走査幅を決定する。
そして、一対の非走査方向遮光部材６３の内側(対向側)の端部の下面には、照明領域Ａ１に入射する照明光の強度をパルス毎に検出する受光素子６５が配置されている。この受光素子６５は、非走査方向遮光部材６３の高さ位置における照明範囲Ａ２において、照明光のボケが少ない円弧状の検出領域Ａ３内に位置するように配置されている。

すなわち、図１に示したように、レチクル３３のパターン面の下方に間隔を置いて可動ブラインド５３が配置されるため、非走査方向遮光部材６３の高さ位置では円弧状の照明範囲Ａ２の径方向の幅Ｒ２が、照明領域Ａ１の径方向の幅Ｒ１より大きくなっており幅Ｒ２方向の両側及びＲ２に垂直な方向がボケている。従って、この実施形態では、ボケの少ない中央領域を検出領域Ａ３とし、この検出領域Ａ３の位置に受光素子６５が配置される。また、照明光の照明範囲Ａ２が、本来露光に必要な照明領域Ａ１よりも拡大されている。

図２は、フルフィールド露光時の非走査方向遮光部材６３の位置を示しており、フィールドが小さくなるに従って、例えば図３に示すように、一対の非走査方向遮光部材６３の間隔が小さくなる。従って、一対の非走査方向遮光部材６３を単に走査方向に垂直な方向に移動すると、移動により受光素子６５の位置が検出領域Ａ３から外れることになる。
そこで、この実施形態では、図３に示すように、非走査方向遮光部材６３を、走査方向に垂直な方向に対して所定の角度θで、直線的に、直線Ｌ２と直線Ｌ３との間を移動させる。これにより、検出領域Ａ３内に受光素子６５を位置させた状態で非走査方向遮光部材６３を移動することが可能になる。そして、非走査方向遮光部材６３を直線的に移動するため、２次元的に移動させる場合に比較して非走査方向遮光部材６３の駆動機構を簡易なものにすることができる。もちろん、照明領域Ａ３に入れば遮光部材６３を曲線的に動かすことも可能である。

この実施形態では、図３に示すように、非走査方向遮光部材６３は、レチクル３３に対して走査方向遮光部材６１より遠い位置(図３において走査方向遮光部材６１を隠す位置)に配置されている。すなわち、走査方向遮光部材６１の下方に非走査方向遮光部材６３が配置されている。これにより、走査方向遮光部材６１により非走査方向遮光部材６３の受光素子６５の下方が遮られることを確実に回避することができる。

上述した露光装置では、レチクル３３に照射される照明光の照明範囲Ａ２を定める非走査方向遮光部材６３に、照明光を検出する受光素子６５を配置したので、照明光を分岐することなく照明光の強度をモニターすることができる。
(第２の実施形態)
図４は本発明の露光装置の第２の実施形態を示している。

なお、この実施形態において第１の実施形態と同一の部材には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この実施形態では、レチクルステージ１５にパターンの形成されない基準反射面７１が形成されている。また、ウエハステージ１９に第２の受光素子７３が配置されている。そして、非走査方向遮光部材６３に配置される受光素子６５と、ウエハステージ１９に配置される第２の受光素子７３との校正(キャリブレーション)を行う校正手段７５が配置されている。露光量の制御はウエハ５５上における露光量を制御して行われるが露光時にウエハ５５上で光量を検出できないので、露光時は受光素子６５の検出結果を用いて制御が行われる。従って、受光素子６５の検出値とその時の実際のウエハステージ１９上における光量値の関係を測定してキャリブレーションを行う必要がある。

この校正手段７５は、レチクルステージ１５に配置される基準反射面７１に照明光学系１３からの照明光を照射し、この時の照明光の強度を非走査方向遮光部材６３に配置される受光素子６５により検出する。また、基準反射面７１で反射した照明光の強度を第２の受光素子７３により検出する。そして、受光素子６５で検出される照明光の強度と第２の受光素子７３で検出される照明光の強度を比較することにより受光素子６５の校正を行う。この校正は、例えば照明条件(露光量や照明光学系のＮＡ絞りを変更した時等)または露光領域の設定が変更された時に行われる。

また、この実施形態では、照明光学系１３の凹面反射鏡３５と第１のフライアイミラー３７との間には、減光フィルタ７７が配置されている。この減光フィルタ７７は、図５に示すように、中心軸７９の周りに回転可能な円板８１を有している。円板８１には、４つの円形穴８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄが形成されている。１つの円形穴８１ａは空洞になっており、他の３つの円形穴８１ｂ，８１ｃ，８１ｄには、厚さの異なるＳｉＮｘ等からなる薄膜８３，８４，８５が配置されている。これにより、それぞれの円形穴８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄを透過するＥＵＶ光３１の減衰率が異なっている。従って、円板８１を回転させて、どの円形穴８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄをＥＵＶ光３１の通過する部分に位置させるかにより、レチクル３３を照射するＥＵＶ光３１の強さを４段階に切り換えることができる。

そして、図４に示すように、減光フィルタ７７を回転駆動して露光量の制御を行う露光量制御手段８７が配置されている。この露光量制御手段８７は、非走査方向遮光部材６３に配置される受光素子６５の信号から照明光の強度を検出し、強度に対応する円形穴８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄをＥＵＶ光３１の通過する部分に位置させ露光量の制御を行う。

この実施形態では、校正手段７５により、非走査方向遮光部材６３に配置される受光素子６５と、ウエハステージ１９に配置される第２の受光素子７３との校正を容易，確実に行うことができる。
また、露光量制御手段８７により、照明光学系１３内に設置された減光フィルタ７７を制御して照明光の強度の安定化を行うことができる。
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。

(１)上述した第２の実施形態では、減光フィルタ７７を制御して照明光の強度の安定化を行った例について述べたが、例えば受光素子６５の信号から照明光強度のパルス毎の揺らぎを検出し照明光強度の安定化を行うようにしても良い。また、照明光の光源出力を制御して照明光強度の安定化を行うようにしても良い。さらに、ウエハステージ１９の走査速度を制御して照明光の強度の安定化を行うようにしても良い。

(２)上述した実施形態では、ＥＵＶ光３１の光源にレーザ生成プラズマ光源を用いた例について説明したが、例えば、間歇的にターゲット材料を電極間に供給し、それに合わせて放電を行ってＥＵＶ光を発生する放電プラズマエックス線源であっても良い。
(３)上述した実施形態では、ＥＵＶ光３１を用いた露光装置に本発明を適用した例について説明したが、本発明は、レチクルに照射される照明光の照明範囲を定めるブラインドを備えた露光装置に広く適用することができる。例えば、透過型のレチクル(マスク)を用いた場合にも適用可能である。

(４)上述した実施形態では、レチクルに入射する照明光を検出するように露光領域規定部材であるブラインド上に検出器を配置しているが、レチクルから反射或いはレチクルを透過してきた光束の強度を検出するようにブラインド上に配置することも可能である。例えば、上述の実施形態ではブラインドの下面に検出器６５を配置しているが、ブラインドの上面に配置すればよい。

(５)上述した実施形態では可動ブラインドに検出器を配置したが、固定ブラインドに配置することも可能である。この場合、可動ブラインドによって遮光されない領域に検出器を配置する必要がある。例えば、図２で示す円弧形状の上下方向（紙面の上下方向）に検出器を配置すれば良い。特に、円弧の中央付近に検出器を配置すると、可動ブラインドによって円弧の横方向の幅が変更されても検出可能である。また、検出器を一つではなく複数個アレイ状に配置し、用いる検出器を可動ブラインドの位置に応じて選択することも可能である。

(６)上述した実施形態では、可動ブラインドが固定ブラインドよりもレチクルから遠い位置に配置されているが、逆に配置することも可能である。

本発明の露光装置の第１の実施形態を示す説明図である。図１の可動ブラインドの詳細を示す説明図である。図２の非走査方向遮光部材を移動した状態を示す説明図である。本発明の露光装置の第２の実施形態を示す説明図である。図４の減光フィルタの詳細を示す説明図である。

符号の説明

１１光源部
１３照明光学系
１５レチクルステージ
１７投影光学系
１９ウエハステージ
３３レチクル
５３可動ブラインド
５５ウエハ
６１走査方向遮光部材
６３非走査方向遮光部材
６５受光素子
７１基準反射面
７３第２の受光素子
７５校正手段
７７減光フィルタ
８７露光量制御手段
Ａ１照明領域
Ａ２照明範囲
Ａ３検出領域

Claims

ウエハ等の感応基板上に照射される露光光の露光領域を規定する露光領域規定部材を備え、レチクルに形成されたパターンを前記感応基板上に転写する露光装置において、
前記露光領域規定部材に光を検出する受光素子を配置したことを特徴とする露光装置。
請求項１に記載の露光装置において、
前記露光領域規定部材は前記露光領域を任意に変更する可動ブラインドを有することを特徴とする露光装置。
請求項２記載の露光装置において、
前記可動ブラインドは前記感応基板の非走査方向の前記露光領域を制限する非走査方向遮光部材と、走査方向の前記露光領域を制限する走査方向遮光部材とを有し、前記非走査方向遮光部材に前記受光素子を配置したことを特徴とする露光装置。
請求項３記載の露光装置において、
前記露光領域が円弧形状をしており、前記非走査方向遮光部材が前記円弧形状の露光領域内を移動することを特徴とする露光装置。
請求項４記載の露光装置において、
前記非走査方向遮光部材は、前記円弧形状の露光領域内を直線上に移動することを特徴とする露光装置。
請求項３ないし５のいずれか１項記載の露光装置において、
前記非走査方向遮光部材は、前記レチクルに対して前記走査方向遮光部材より遠い位置に配置されていることを特徴とする露光装置。
請求項１ないし６のいずれか１項記載の露光装置において、
前記検出器は前記レチクルに入射する光を検出することを特徴とする露光装置。
請求項１ないし７のいずれか１項記載の露光装置において、
感応基板ステージ上に配置される第２の受光素子と、
レチクルステージ上に配置される基準反射面と、
前記露光領域規定部材に配置される前記受光素子と、前記第２の受光素子間の校正を行う校正手段と、
を有することを特徴とする露光装置。
請求項８記載の露光装置において、
前記校正手設は、照明条件または前記露光領域の設定が変更された時に前記受光素子間の校正を行うことを特徴とする露光装置。