JP2006332363A - 露光装置の照明光強度分布測定装置、及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 比レチクルを照明する照明光の分布を、精度よく測定できる露光装置の照明光強度分布測定装置、及びこの装置の検出部を搭載可能な露光装置を提供する。
【解決手段】 検出部１の下側からは、照明光が照射され、ＥＵＶ光検出用光センサアレイ３と光センサアレイ５により検出される。レチクルステージ９を矢印のように走査させることにより、ＥＵＶ光検出用光センサアレイ３と光センサアレイ５により、照射面における図の左右方向の照射領域のＥＵＶ光の照度、及び全光照度を測定することができる。ＥＵＶ光検出用光センサアレイ３と光センサアレイ５の出力は、それぞれプリアンプ４とプリアンプ６とで増幅され、通信装置８によって信号処理装置に無線（電波、赤外線等による）通信されて受信される。必要な電源は充電電池７から供給される。検出部１がこのような構成であるので、検出部１をレチクルステージ９に搭載したとき、配線処理が不要である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、露光装置においてレチクルを照明する照明光の強度分布を測定する照明光強度分布測定装置、及びその検出部が搭載可能とされた露光装置に関するものである。

レチクルに形成されたパターンを、レチクル等の感応基板に露光転写する露光装置は、半導体やマイクロマシン等のマイクロデバイス製造工程におけるリソグラフィ工程に用いられている。これらマイクロデバイスの微小化に伴い、露光に使用される光の波長も短くなっており、ｉ線を使用したｉ線ステッパやエキシマレーザを光源とした露光機が一般的に使用されている。

さらに近年、光の回折限界によって制限される光学系の解像力を向上させるために、従来の紫外線に代えてこれより短い波長（１１〜１４ｎｍ）のＥＵＶ光を使用した投影リソグラフィ技術が開発されている。この技術は、最近ではＥＵＶ（Extreme UltraViolet）リソグラフィと呼ばれており、従来の波長１９０ｎｍ程度の光線を用いた光リソグラフィでは実現不可能な、５０ｎｍ以下の解像力を得られる技術として期待されている。

これら露光装置においては、レチクルを照明する光の強度分布を均一にする必要がある。特にＥＵＶ光を使用したＥＵＶ露光装置においては、通常、レーザプラズマから発生するＥＵＶ光を、照明光学系により均一分布を有する照明光としているため、照明光学系の調整のために、照明光の強度分布を測定することが重要となってきている。

照明光の強度分布を測定するためには、従来は、均一な透過面又は反射面を有するレチクルを使用して投影露光を行い、ウエハが載置される面で光センサによる光量分布を測定したり、実際にウエハを露光して現像し、現像されたウエハの形状から推定する方法が採用されていた。又、このような方法の代わりに、レチクルステージに光センサを取り付け、レチクルステージを走査させて照明光の強度分布を測定する方法も考えられていた。

しかしながら、ウエハ位置で光量を測定したり、実際にウエハを露光する方法では、測定に手間がかかるほか、投影光学系の影響を受けるので、照明光の分布測定としては必ずしも良好と言えるものではなかった。又、レチクルステージに光センサを取り付け、レチクルステージを走査させて照明光の強度分布測定を行う方法では、レチクルステージが大きくなり、かつ、要求されるストロークが大きくなるという問題点があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、比較的簡単に、レチクルを照明する照明光の強度分布を、精度よく測定できる露光装置の照明光強度分布測定装置、及びこの装置の検出部を搭載可能な露光装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための第１の手段は、露光装置のレチクルステージに搭載可能とされ、レチクルを照明する照明光学系よりの照明光の強度を測定する光センサが取り付けられた検出部を有することを特徴とする露光装置の照明光強度分布測定装置である。

本手段においては、検出部を搭載したレチクルステージを駆動することにより、検出部に取り付けられた光センサの位置を変化させて光量測定を行うことができるので、簡単な方法により、レチクルを照明する照明光の分布を正確に測定することができる。検出部をレチクルが配置される面と同じ位置で移動できれば良いため、実際にレチクルが配置されるステージとは別の専用ステージを配置することも可能である。本発明ではこのようなレチクル面で移動可能な専用ステージもレチクルステージという。

前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記光センサが、前記レチクルステージの走査方向と直角な方向に長さ方向を有する光センサアレイであることを特徴とするものである。

特にＥＵＶ露光装置においては、レチクルステージは一方向（走査方向）には大きく移動し、光センサはこの方向の照射領域全体を測定することができるが、走査方向と直角な方向には移動量が限られている。よって、走査方向と直角な方向に長さ方向を有する光センサアレイを使用することにより、走査方向と直角な方向についても、射領域全体の測定を行うことが可能となる。かつ、光センサアレイを用いることにより、短時間で測定を行うことができる。

前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段であって、前記光センサが、２次元光センサアレイであることを特徴とするものである。

本手段においては、２次元光センサアレイを使用しているので、測定時間を短縮することができる。特に、照射領域全面をカバーするような２次元光センサアレイを使用れば、レチクルステージを走査させなくても、照射領域全面の強度分布を測定することができる。

前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、前記露光装置がＥＵＶ露光装置であり、前記光センサが露光に使用されるＥＵＶ光のみを検出する光センサと、当該ＥＵＶ光を含めた波長域の光を検出するセンサの２種類の光センサであることを特徴とするものである。

本手段においては、ＥＵＶ光のみを検出する光センサの信号に基づいて露光に使用されるＥＵＶ光の強度分布を調整すると共に、ノイズとなるそれ以外の波長域の光を含んだものの強度分布を測定することにより、ノイズ光の調整を行うこともできる。

前記課題を解決するための第５の手段は、前記第１の手段から第４の手段のいずれかであって、前記検出部が、外部との無線信号通信手段を有していることを特徴とするものである。

本手段においては、検出部が、外部との無線信号通信手段を有しているので、その結果を信号処理装置等の外部機器に送信することができる。検出部に電源装置を備えたり、電磁誘導により外部から電源を供給可能とすることが好ましく、こうすることにより配線を用いることなく測定を行うことができる。

前記課題を解決するための第６の手段は、前記第１の手段から第４の手段のいずれかであって、前記検出部が、測定結果を記憶する記憶手段を有していることを特徴とするものである。

本手段においては、測定結果を記憶手段に記憶し、検出部をレチクルステージから取り外した後で、記憶手段に記憶された信号を読み出して処理することができるので、外部との配線を必要としない。

前記課題を解決するための第７の手段は、前記第１の手段から第６の手段のいずれかであって、前記検出部が、前記露光装置に使用されるレチクルと同一形状であることを特徴とするものである。

本手段においては、検出部をレチクルと同様の方法を用いてレチクルステージに搭載することができる。

前記課題を解決するための第８の手段は、前記第１の手段から第７の手段のいずれかの露光装置の照明光強度分布測定装置の検出部が、レチクルステージに搭載可能とされていることを特徴とする露光装置である。

本手段においては、前記検出部をレチクルステージに搭載することにより、簡単にレチクルを照明する照明光の強度分布を測定することができる。

本発明によれば、比較的簡単に、レチクルを照明する照明光の分布を、精度よく測定できる露光装置の照明光強度分布測定装置、及びこの装置の検出部を搭載可能な露光装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の露光装置の照明光強度分布測定装置の検出部の例を示す図である。図１において（ａ）は平面図（下面図）、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。

検出部１においては、枠体２の中に、ＥＵＶ光検出用光センサアレイ３とそのプリアンプ４、通常の光センサアレイ５とそのプリアンプ６、充電電池７、通信装置８がモールドにより埋め込まれている。この検出部は、（ｂ）に示すように、ＥＵＶ光検出用光センサアレイ３と光センサアレイ５の光電検出面を下にして、露光装置のレチクルステージ９の静電チャック１０にその上面をチャッキングされて使用される。充電電池７の代わりに乾電池を使用しても構わない。

検出部１の下側からは、照明光が照射され、ＥＵＶ光検出用光センサアレイ３と光センサアレイ５により検出される。なお、照明光は円弧等のある領域を持っているが、図１（ｂ）においては、そのうち１本の光線のみを図示している。レチクルステージ９を矢印のように走査させることにより、ＥＵＶ光検出用光センサアレイ３と光センサアレイ５により、照射面における図の左右方向の照射領域のＥＵＶ光の強度、及びより広い波長域の光強度をそれぞれ測定することができる。なお、この矢印の方向は露光時の走査方向と同一である。又、ＥＵＶ光検出用光センサアレイ３と光センサアレイ５の長さが、照射面における図の紙面に垂直な方向の照射領域をカバーする長さとなっていれば、紙面に垂直な方向にレチクルステージ９を移動させなくても強度測定が可能である。ＥＵＶ光検出用光センサアレイ３と光センサアレイ５の長さが、照射面における図の紙面に垂直な方向の照射領域をカバーする長さとなっていない場合は、レチクルステージ９を紙面に垂直な方向にも走査させて測定を行う。

ＥＵＶ光検出用光センサアレイ３と光センサアレイ５の出力は、それぞれプリアンプ４とプリアンプ６とで増幅され、通信装置８によって信号処理装置に無線（電波、赤外線等による）通信されて受信される。必要な電源は充電電池７から供給される。検出部１がこのような構成であるので、検出部１をレチクルステージ９に搭載したとき、配線処理が不要であり、通常のレチクルをチャッキングする場合と同じような手順により、検出部１をレチクルステージ９に装着できる。なお、検出部１には、アライメントマークＡＭが設けられており、通常のレチクルを装着してアライメントを行う場合と同じように、このアライメントマークＡＭを使用して、検出部１のアライメントを行う。

図１に示す実施の形態では、電源装置として充電電池７を使用しているが、これをコイルに代え、レチクルステージ９に設けられたコイルから、電磁誘導により電源を供給するようにしてもよい。特に、ＥＵＶ露光装置の場合、高度の真空中で使用されるので、充電電池７（又は乾電池）を使用すると充電電池７（又は乾電池）からアウトガスが発生し、光学系を汚損する可能性があるが、電磁誘導により電源を供給するようにしておけば、このような恐れが無くなり、かつ、検出部１に外部配線を行うことなく電源を供給することができる。

又、図１に示す実施の形態では、通信装置８により、検出された信号を信号処理装置等の外部装置に送信していたが、これを記憶装置に代えて、測定結果を記憶しておき、測定完了後に、検出部１をレチクルステージ９から取り外した状態で記憶装置の内容を読み出すようにしてもよい。

又、図１に示す実施の形態では、ＥＵＶ光検出用光センサアレイ３と光センサアレイ５の双方を有している。この場合、光センサアレイとしては同一のものを使用し、ＥＵＶ光検出用光センサアレイ３にＥＵＶ光のみを通過させるフィルタを被せて使用するようにしてもよい。さらには、露光に使用する照射光のみを測定するのみでよい場合は、１種類の光センサアレイを使用すればよい。レチクルステージが２次元的に広い範囲を走査できる場合は、光センサアレイを使用する必要はなく、極端な場合は、１個の光センサを設けるだけでもよいが、光センサアレイを使用して、一度に広範囲の照射面の測定を行った方が、測定時間を短縮できる。従って、図１に示すような１次元光センサアレイの代わりに、２次元光センサアレイを使用すると、特に効率良く測定ができる。特に、照射面全域をカバーするような２次元光センサアレイを使用可能な場合は、レチクルステージ９を走査させずに１度に測定を完了させることができる。この場合、プリアンプ４、プリアンプ６、充電電池７、通信装置８等が邪魔になる場合は、これらをモールド中に埋め込んで、表面に２次元光センサアレイを配置するようにすればよい。

検出部１は、通常のレチクルと同一形状としておいた方が、通常レチクルを露光装置に装着する場合と同じハンドリングで露光装置に装着することができ、ハンドリング上都合がよい。なお、図１では照明光が図面の下側から入射してくるため光電検出面を下側に配置したが、照明光が上側から入射してくる場合は光電検出面を上側にして測定を行うことになる。この場合でも、検出部１の作用は以上の説明と変わるところはない。

図２は、本発明の露光装置の照明光強度分布測定装置の全体構成の例を示す概要図である。以下の図においては、前出の図に示された構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付してその説明を省略することがある。

信号処理装置１２は、検出部１から無線送信された光センサアレイの検出信号と、露光装置のレチクルステージ制御装置１３から入力されるレチクルステージ位置とを結合して、露光装置の照明領域における照射光の強度分布を作成し、表示装置１４に表示する。その際、信号処理装置１２からレチクルステージ制御装置１３に指令を与え、レチクルステージ９を駆動するようにしてもよいが、測定時のレチクルステージ９の動きを、予めレチクルステージ制御装置１３中に記憶しておいてそのとおりにレチクルステージ９を駆動し、レチクルステージ制御装置１３は単にレチクルステージ９の位置信号を受け取るのみとするようにしてもよい。一般的には、露光装置はステージの位置を測定する測長干渉計を有するため、この測長干渉計の出力地と光センサアレイの検出信号とを用いて強度分布測定をすることも可能である。調整者は、表示装置１４に表示された強度分布を見て、それが許容範囲となるように照明光学系の調整を行う。

図３は、本発明の光装置の照明光強度分布測定装置を使用する露光装置の一種であるＥＵＶ露光装置の概要を示す図である。レチクルステージ９には、静電チャック１０によりレチクル１１が保持されている。一方、ウエハステージ１５には、静電チャック１６によりウエハ１７が保持されている。図示しない照明光学系から放出されたＥＵＶ照明光１８は、レチクル１１を照明し、その表面に形成されたパターンの像が、投影光学系１９によりウエハ１７に投影される。レチクルステージ９とウエハステージ１５を同期して走査することにより、レチクル１１に形成されたパターンの全てを、ウエハ１７に投影することができる。

このようなＥＵＶ露光装置において、レチクル１１を照明する照明光の強度分布を測定する場合には、レチクル１１の代わりに照明光強度分布測定装置の検出部を、前述のようにレチクルステージ９に搭載して測定を行う。レチクルステージ９には、必要に応じて照明光強度分布測定装置の検出部に電源を供給するためのコイル、照明光強度分布測定装置の検出部の通信装置からの電波や赤外線を受信する受信装置等が設けられる。なお、図３において、２０はレチクルアライメントマーク位置測定装置、２１はウエハ用アライメントマーク位置測定装置である。照明光強度分布測定装置の検出部の使用に際しては、図１に示すアライメントマークＡＭを、レチクルアライメントマーク位置測定装置２０で検出して、レチクルステージ９を駆動し、検出部の位置合わせを行う。

本発明の露光装置の照明光強度分布測定装置の検出部の例を示す図である。 本発明の露光装置の照明光強度分布測定装置の全体構成の例を示す概要図である。 本発明の光装置の照明光強度分布測定装置を使用する露光装置の一種であるＥＵＶ露光装置の概要を示す図である。

符号の説明

１…検出部、２…枠体、３…ＥＵＶ光検出用光センサアレイ、４…プリアンプ、５…光センサアレイ、６…プリアンプ、７…充電電池、８…通信装置、９…レチクルステージ、１０…静電チャック、１１…レチクル、１２…信号処理装置、１３…レチクルステージ制御装置、１４…表示装置、１５…ウエハステージ、１６…静電チャック、１７…ウエハ、１８…ＥＵＶ照明光、１９…投影光学系、２０…レチクルアライメントマーク位置測定装置、２１…ウエハアライメントマーク位置測定装置

Claims (8)

1. 露光装置のレチクルステージに搭載可能とされ、レチクルを照明する照明光学系よりの照明光の強度を測定する光センサが取り付けられた検出部を有することを特徴とする露光装置の照明光強度分布測定装置。
2. 前記光センサが、前記レチクルステージの走査方向と直角な方向に長さ方向を有する光センサアレイであることを特徴とする請求項１に記載の露光装置の照明光強度分布測定装置。
3. 前記光センサが、２次元光センサアレイであることを特徴とする請求項１に記載の露光装置の照明光強度分布測定装置。
4. 前記露光装置がＥＵＶ露光装置であり、前記光センサが露光に使用されるＥＵＶ光のみを検出する光センサと、当該ＥＵＶ光を含めた波長域の光を検出するセンサの２種類の光センサであることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の露光装置の照明光強度分布測定装置。
5. 前記検出部が、外部との無線信号通信手段を有していることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の照明光強度分布測定装置。
6. 前記検出部が、測定結果を記憶する記憶手段を有していることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の露光装置の照明光強度分布測定装置。
7. 前記検出部が、前記露光装置に使用されるレチクルと同一形状であることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載の露光装置の照明光強度分布測定装置。
8. 請求項１から請求項７のうちいずれか１項に記載の露光装置の照明光強度分布測定装置の検出部が、レチクルステージに搭載可能とされていることを特徴とする露光装置。
   
   

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