JP2009076688A - 露光装置及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光のスペクトルに基づき、物体が露光されるべきかを判断する新規の技術を提供する。
【解決手段】第１のパルス光のスペクトルと第２のパルス光のスペクトルとをそれぞれ計測し、前記第１のパルス光と前記第２のパルス光とが累積された光の中心波長λ０を導出する計測部と、主制御部とを備え、前記計測部は、前記第１のパルス光のスペクトルと前記第２のパルス光のスペクトルとを合成して合成スペクトルを求め、前記合成スペクトルに含まれる複数のスペクトル要素のそれぞれの中心波長λ０と光強度とを求め、求められた前記複数のスペクトル要素のそれぞれの中心波長と光強度とに基づいて、前記累積された光の中心波長λ０を導出し、前記主制御部は、前記累積された光の中心波長λ０に基づいて、前記基板を露光すべきか否かを判断する。
【選択図】図３

Description

本発明は、露光装置及びデバイスの製造方法に関する。

半導体に所定の回路パターンを形成する方法として、リソグラフィ法がよく知られている。リソグラフィ法は、感光剤（フォトレジスト）が塗布されている基板にレチクルを介して光を照射して該感光剤を感光させて潜像パターンを形成し、その後、該感光剤を現像する工程を含む。現像によってマスクパターンが形成され、これを使ってエッチング等がなされる。

近年、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）などの高集積化に伴って、回路パターンの更なる微細化が要求されている。リソグラフィ法において、加工精度を向上させるためには、露光装置の解像度を向上させる必要がある。

露光装置の解像度（Ｒ）は、数式１に示すように、光源の波長λに比例し、また、投影レンズの開口数ＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）に反比例することが知られている。なお、ｋ１は、比例定数である。

Ｒ＝ｋ１・（λ／ＮＡ） ・・・数式１
したがって、露光装置の解像度を向上させるためには、光源の波長を短くするか、又は、投影レンズの開口数を増加させればよいことになる。

ところで、露光装置に備えられた光学系の特性の１つとして焦点深度（ＤＯＦ：Ｄｅｐｔｈ Ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）がある。この焦点深度は、投影される像のボケが許容される範囲をフォーカス点からの距離によって表したものである。このような焦点深度は、数式２によって表すことができる。なお、ｋ２は比例定数である。

ＤＯＦ＝ｋ２・ （λ／ＮＡ２） ・・・数式２
したがって、露光装置の解像度を向上させるために光源の波長を短くしたり、投影レンズの開口数を増加させたりすると、それに応じて焦点深度の値が著しく小さくなり、正確な加工が可能な光軸方向の距離が短くなってしまう。

特に、回路パターンの微細化と立体化とによって高集積化を図ろうとしている次世代のデバイスにおいては、このような焦点深度の減少は深刻な問題となっている。回路パターンの立体化のためには光軸方向の加工寸法が長くなるため、シャープなフォーカスが広い範囲で必要であることと、回路の微細度に拘らず一定の焦点深度は常に必要であることとがその理由である。

上記課題を解決すべく、複数の波長よりなる露光光を用いてレチクルのパターンを基板上へ投影することにより、同一光軸上の異なる位置に結像させることで、焦点深度の拡大を図る試みがなされている。

特許文献１には、第１波長で発振する光源と、第２波長で発振する光源とを備え、各発振光を合成した光を露光光として用いる手段が提案されている。

特許文献２には、光源とウエハとの間の光路上に、複数の波長帯域の光を選択的に透過させるフィルタを設けることで、複数の波長よりなる露光光で露光を行う方法が提案されている。

特許文献３には、光源の設定波長をウエハ露光工程に変更させることで、積算的に複数波長を合成した露光光で露光を行う方法が提案されている。

ところで、現在の露光装置では、露光時、あるいは露光装置のキャリブレーション時は、光源の光品位を安定させる必要がある。

図１に、光源から射出させる光（単一波長光）のスペクトル形状を示す。横軸は、光の波長λを示し、縦軸は、その波長における光の強度を示している。

現在の露光装置では、図１に示すように、センター波長λ０や、ＦＷＨＭ（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ）、Ｅ９５が光品位の評価指標として用いられている。ＦＷＨＭは、スペクトルのプロファイルにおいてピーク強度の１／２の強度のところで計測したスペクトル幅を意味する。Ｅ９５は、スペクトル中の９５％のエネルギが集中しているスペクトル幅を意味する。

露光装置では、露光直前又は露光中に、λ０、ＦＷＨＭ、Ｅ９５をモニタして、各計測値のばらつき（３σ）、エラー値（指令値との誤差）を算出し、光品位の安定性を確認している。
特許第０２６１９４７３号公報 特開平１１−１６２８２４号公報 特開平６−２５２０２１号公報

複数の波長を含む露光光を使った露光においても、露光時又は露光装置のキャリブレーション時には、光品位を安定させることが必要である。

しかしながら、複数の波長を含む光は、例えば、図２に示すようなスペクトルを有する。したがって、複数の波長を含む光のスペクトルの全体を対象として従来の指標であるλ０、ＦＷＨＭ、Ｅ９５を求めても、それらに基づいて光品位を十分に確認することはできない。

例えば、図２に示すように２つのピークを含む光でウエハにレチクルのパターンを投影した場合、像がぼやけるなどの悪影響が生じる。そこで、露光中は、ピーク強度の差分（Ｅｄｉｆｆ）も制御／モニタすべきである。

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、光のスペクトルに基づき、物体が露光されるべきかを判断する新規の技術を提供することを例示的目的とする。

本発明の第１側面に係る露光装置は、基板を露光するための露光装置であって、第１の波長に単一のピークを有する第１のパルス光と、第２の波長に単一のピークを有する第２のパルス光とを発生する光源と、前記第１のパルス光のスペクトルと前記第２のパルス光のスペクトルとをそれぞれ計測し、前記第１のパルス光と前記第２のパルス光とが累積された光の中心波長を導出する計測部と、主制御部とを備え、前記計測部は、前記第１のパルス光のスペクトルと前記第２のパルス光のスペクトルとを合成して合成スペクトルを求め、前記合成スペクトルに含まれる複数のスペクトル要素のそれぞれの中心波長と光強度とを求め、求められた前記複数のスペクトル要素のそれぞれの中心波長と光強度とに基づいて、前記累積された光の中心波長を導出し、前記主制御部は、前記累積された光の中心波長に基づいて、前記基板を露光すべきか否かを判断することを特徴とする。

本発明の第２側面に係る露光装置は、基板を露光するための露光装置であって、第１の波長に単一のピークを有する第１のパルス光と、第２の波長に単一のピークを有する第２のパルス光とを発生する光源と、前記第１のパルス光のスペクトルと前記第２のパルス光のスペクトルとをそれぞれ計測し、前記第１のパルス光と前記第２のパルス光とが累積された光の中心波長を導出する計測部と、主制御部とを備え、前記計測部は、前記第１のパルス光のスペクトルと前記第２のパルス光のスペクトルとを合成して合成スペクトルを求め、前記合成スペクトルに含まれる複数のスペクトル要素をピークの波長の順に累積し、累積値が最大累積値の半分となる波長を、前記累積された光の中心波長として導出し、前記主制御部は、前記累積された光の中心波長に基づいて、前記基板を露光すべきか否かを判断することを特徴とする。

本発明の第３側面に係るデバイス製造方法は、本発明の第１側面又は第２側面に係る露光装置を用いて、感光剤が塗布された基板を露光して前記感光剤に潜像パターンを形成する露光工程と、前記感光剤を現像する現像工程と、前記基板を処理する処理工程とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、それぞれ異なる波長にピークを有する複数のパルス光が合成された光の品位を評価する新規の技術が提供される。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。

図４は、本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成図を示す図である。この実施形態では、露光装置は、走査型露光装置として構成されている。

図４において、光源（レーザ）１は、第１の波長に単一のピークを有する第１のパルス光と、第２の波長に単一のピークを有する第２のパルス光とを発生する。２つのパルス光
すなわち、光源１は、複数回または連続して波長を変えて露光（多重露光）するための複数のパルス光を発生することができる。このとき、複数のパルス光のピーク波長が異なると、投影光学系１５の投影レンズの焦点位置が色収差のため変動する。

例えば、ＫｒＦエキシマレーザは、通常、中心波長（ピーク波長）２４８．３ｎｍ、半値幅３５０ｐｍで発振してパルス光を発生させる。このＫｒＦエキシマレーザにより複数のパルス光発生させた場合に、その複数のパルス光による色収差を抑えるため、各パルス光の半値幅を３ｐｍまで回折格子、エタロン、プリズム等を用いて狭帯域化することができる。例えば、狭帯域化素子を微小回転することにより、ＫｒＦエキシマレーザを用いて、中心波長（ピーク波長）２４８．２ｎｍおよび２４８．３１ｎｍで発振して狭帯域化された複数のパルス光を発生させることができる。

光源（レーザ）１から放射された光は、ビーム整形光学系２を通過して所定の形状に整形され、オプティカルインテグレータ３の入射面に入射する。オプティカルインテグレータ３は、複数の微小なレンズより構成されており、その出射面近傍に多数の２次光源を形成する。

オプティカルインテグレータ３の出射面側には、絞りターレット４が配置されている。絞りターレット４に埋設された絞りによって、オプティカルインテグレータ３により形成される２次光源面の大きさを制限する。絞りターレット４には、照明モード番号が付けられた複数の絞りが埋設されていて、照明光の入射光源の形状を変える際に必要な絞りが選択され、光路に挿入される。そのような絞りには、例えば、コヒーレンスファクタσ値を複数種設定するための円形開口面積が相異なる開口絞りや、輪帯照明用のリング形状絞り、４重極絞り等が含まれうる。

コンデンサレンズ７は、オプティカルインテグレータ３の出射面近傍の２次光源からの光束でブラインド８をケーラー照明する。ブラインド８の近傍にはスリット部材９が配設されていて、ブラインド８を照明するスリット光のプロファイルを矩形または円弧形状に形成する。スリット光は、コンデンサレンズ１０とミラー１１とを介してブラインド８の共役面に配置され素子パターンが形成されたレチクル１３に対して、照度と入射角とが均一化された状態で結像する。ブラインド８の開口域は、レチクル（原版）１３のパターン露光領域に対して光学倍率比で相似形となっている。露光時には、ブラインド８は、レチクル１３の露光域外を遮光しつつレチクルステージ１４に対して光学倍率比で同期走査が行われる。

レチクル１３は、レチクルステージ（原版ステージ）１４により保持される。レチクル１３を通過したスリット光は投影光学系１５を通り、レチクル１３のパターン面と光学的に共役な面（像面）の露光画角領域にスリット光として再度結像される。フォーカス検出系１６は、ウエハステージ（基板ステージ）１７に保持されたウエハ１８上の露光面の面高さや傾きを検出する。走査露光では、レチクルステージ１４とウエハステージ１７とが同期して走行されながら、ウエハ（基板）１８がスリット光により露光され、ウエハ１８上の感光剤に潜像パターンが形成される。この際に、ウエハ１８の露光面が像面と一致するように、フォーカス検出系１６から提供される情報に基づいて、ウエハステージ１７がウエハを駆動する。

ステージ駆動制御系２０は、レチクルステージ１４及びウエハステージ１７を制御する。ステージ駆動制御系２０は、走査露光時は、露光面（ウエハ面）の位置を制御しながらレチクルステージ１４とウエハステージ１７とを同期して走行させる。

計測部５０は、光源１から発生された第１のパルス光のスペクトルと第２のパルス光のスペクトルとをそれぞれ計測し、第１のパルス光と第２のパルス光とが累積された光の中心波長を導出する。計測部５０は、第１計測器６、第２計測器１９、及び処理部２１を含む。

第１計測器６は、ハーフミラー５によって反射されて光路から取り出された光のスペクトルを計測する。すなわち、第１計測器６は、第１のパルス光のスペクトルと第２のパルス光のスペクトルとをそれぞれ計測する。第１計測器６は、第１のパルス光のスペクトルと第２のパルス光のスペクトルとをそれぞれ処理部２１に提供する。

第２計測器１９は、ウエハステージ１７上に配置されている。第２計測器１９は、露光画角内のスリット光のスペクトルを計測する。第２計測器１９は、第１のパルス光のスペクトルと第２のパルス光のスペクトルとをそれぞれ計測する。第２計測器１９は、第１のパルス光のスペクトルと第２のパルス光のスペクトルとをそれぞれ処理部２１に提供する。

処理部２１は、第１計測器６、第２計測器１９によって計測されたスペクトルに基づいて、第１のパルス光と第２のパルス光とが累積された光の光量及び中心波長を導出する。ここで、第１計測器６は、ウエハの露光中において、第１のパルス光のスペクトルと第２のパルス光のスペクトルとをそれぞれ計測する。第２計測器１９は、露光工程前に、ウエハ１８に照射されている第１のパルス光のスペクトルと第２のパルス光のスペクトルとをそれぞれ計測する。処理部２１は、第１計測器６から受け取った複数のパルス光のスペクトルを合成して、複数のパルス光が累積された光のスペクトルを、第１計測器６によって計測された光の合成スペクトルとして求める。また、処理部２１は、第２計測器１９から受け取った複数のパルス光のスペクトルを合成して、複数のパルス光が合成された光のスペクトルを、第２計測器１９によって計測された光の合成スペクトルとして求める。処理部２１は、露光工程前に、第１計測器６によって計測された光の合成スペクトルから得られる光量と第２計測器１９によって計測された光の合成スペクトルから得られる光量との相関を求める。処理部２１は、この相関を用いて、露光工程中に、第１計測器６によって計測された光の合成スペクトルから得られる光量をウエハ１８上の光量に換算し、露光量制御用のモニタ光量として主制御系２２に提供する。

また、処理部２１は、合成スペクトルに含まれる複数のスペクトル要素（第１スペクトル要素及び第２スペクトル要素）を求め、さらに、複数のスペクトル要素のそれぞれの中心波長と光強度とを求める。そして、処理部２１は、求められた複数のスペクトル要素のそれぞれの中心波長と光強度とに基づいて、複数のパルス光が累積された光の中心波長を導出する。処理部２１は、光の中心波長の情報を主制御系２２に提供する。

レーザ制御系２３は、目標とするパルス光量に応じてトリガ信号、印加電圧信号をそれぞれ出力して光源１の発振周波数と出力エネルギを制御する。レーザ制御系２３は、処理部２１からのパルス光量信号及び主制御系２２からの露光パラメータに基づいて、トリガ信号及び印加電圧信号を生成する。

露光パラメータ（例えば、積算露光量、必要積算露光量精度、絞り形状等）は、マンマシンインターフェース又はメディアインターフェースとしての入力装置２４より主制御系２２に入力され、記憶部２５に記憶される。また、第１計測器６、第２計測器１９によってそれぞれ計測される光の合成スペクトルから得られる光量の相関等は、表示部２６に表示されうる。

主制御系（主制御部）２２は、入力装置２４から与えられたデータ、露光装置固有のパラメータ、及び、第１計測器６、第２計測器１９等の計測器から提供されるデータに基づいて、走査露光に必要なパラメータ群を算出する。算出されたパラメータ群は、レーザ制御系２３やステージ駆動制御系２０に提供される。また、主制御系２２は、処理部２１により導出された光の中心波長（累積された光の中心波長）に基づいて、基板を露光すべきか否かを判断する。

図５は、主制御系２２によって制御される光品位ロックシーケンス及び発振シーケンスの概略を示す図である。露光によってレチクルのパターンをウエハに転写する場合、又は、光源１に関連して露光装置をキャリブレーションする場合において、露光装置は、光品位ロックシーケンス１０１と発振シーケンス１０２とを繰り返し実行する。

光品位ロックシーケンス１０１では、光源１が発生するパルス光が合成された光の品位（以下、光源の光品位）の状態を確認し、ＢＡＤ状態（光品位の性能を保証できない状態）の場合には、光品位を要求精度に追い込む発振処理を実行する。発振シーケンス１０２は、ウエハの露光又は露光装置のキャリブレーションのためのシーケンスである。

ステップ１０３では、光源の光品位状態を確認して、光品位がＧＯＯＤ（光品位の性能を保証できる状態）の場合には、処理を発振シーケンス１０２へ移行させる。一方、光品位がＢＡＤ（光品位の性能を保証できない状態）の場合には、処理を光品位ロックシーケンス１０１へ移行させる。

ステップ１０４は、光品位のロックシーケンスであり、該ステップでは、ウエハ露光や装置キャリブレーションに寄与しない空発振を実行し、光品位の状態を安定化させる。

ステップ１０５では、光源の光品位状態を確認し、光品位がＧＯＯＤ（光品位の性能を保証できる状態）の場合には、処理を発振シーケンス１０２へ移行させる。一方、光品位がＢＡＤ（光品位の性能を保証できない状態）の場合には、処理をステップ１０６へ移行させる。

ステップ１０６では、光品位ロックシーケンス１０１の実行回数が規定回数を超えたか否かを判断し、越えた場合には、処理をステップ１０８へ移行させる。一方、規定回数に満たない場合には、自動復帰処理１０７の後に光品位ロックシーケンス１０１を再度実行する。

ステップ１０７は、自動復帰処理であり、該ステップでは、光源１の光品位の状態に応じて、光源１のチャンバーガス混合比、チャンバーガス圧、分光素子（グレーティング）を再調整し、悪化した光品位を改善する。例えば、光源１が発生する光の各スペクトル要素の幅（ＦＷＨＭ、Ｅ９５）が仕様から外れた場合には、光源１のチャンバーのＦ２ガス濃度と、光源１のチャンバーのガス圧を調整し、所望のスペクトル幅へ調整することが有効である。

あるいは、光源の中心波長（λ０、（λ０−ｃｅｎｔｅｒ）など）が設定値よりずれた場合には、分光素子（グレーティング）を調整し、波長のずれ量を補正することが有効である。

ステップ１０８は、Ｅｒｒｏｒ終了ステップであり、規定回数にわたって自動復帰処理１０７を試みても、光品位を改善できない場合に実行される。この場合、光品位の復帰には、ハード改修（例えば、光源のチャンバーの交換）が必要となる。よって、本処理では、ハード改修が必要であることをオペレータへ通知し、露光装置は停止（以降の処理は実行しない）状態となる。

ステップ１０９は、発振条件設定シーケンスである。該ステップでは、設定された露光量などに応じて、ステージのスキャン速度、光源の発振周波数、ターゲットエネルギ、発光パルス数等を算出して、ステージ駆動制御系２０やレーザ制御系２３への設定を実行する。

ステップ１１０は、露光制御処理シーケンスであり、該ステップでは、光源１が発生した光の出力を第１計測器６で計測されるスペクトルに基づいて検出し、次の発光パルスに必要なターゲットエネルギの演算処理を実行する。

ステップ１１１では、演算されたターゲットのエネルギ指令値を光源１へ設定し発光させる。

ステップ１１２では、発光したパルス毎に光源の光品位をモニタする。

ステップ１１３では、発振の終了条件（例えば、発光パルス数や発振したエネルギの積算値）を満たしているかどうかを確認する。そして、条件を満たしている場合には、処理をステップ１１４へ移行させ、条件を満たしていない場合には、処理をステップ１１０へ戻して発振処理を継続させる。

ステップ１１４では、光源の光品位状態を確認し、光品位がＧＯＯＤ（光品位の性能を保証できる状態）の場合には正常終了し、光品位がＢＡＤ（光品位の性能を保証できない状態）の場合には、処理をステップ１１５へ移行させる。

ここで、判定ステップ１１４をステップ１１２とステップ１１３との間で実行するように一連のシーケンスを変更してもよい。つまり、判定ステップ１１４は、発光パルス毎に実行されてもよいし、発振が終了した後に実行されてもよい。ステップ１１５は、Ｅｒｒｏｒ終了ステップである。

本発明の好適な実施形態における光源の光品位の評価方法は、図５におけるステップ１０３、１０５、１１４の各処理に好適である。

以下、光源１から射出された光（光源１が発生した第１のパルス光と第２のパルス光とが累積された光）のスペクトル（合成スペクトル）に基づいて当該光の光品位を評価する方法を例示的に説明する。

（評価方法１）
評価方法１では、光源１が発生した複数のパルス光が合成された光の中心波長に基づいて該光の品位を評価する。光の中心波長は、例えば、光源１が発生した複数のパルス光の合成スペクトルに含まれる複数のスペクトル要素の光強度の重心を考慮して算出されるパラメータとして定義することができる。

図６に示す２つのスペクトル要素の例を参照して説明する。短波長側のスペクトル要素において、中心波長を（λ０−１）、ピーク光強度を（Ｅｎｅｒｇｙ−１）、エネルギの総和を（Σｅｎｅｒｇｙ−１）とする。長波長側のスペクトル要素において、中心波長を（λ０−２）、ピーク光強度を（Ｅｎｅｒｇｙ−２）、エネルギの総和を（Σｅｎｅｒｇｙ−２）とする。

Δλは、２つのスペクトル要素の中心波長の差分（（λ０−２） ― （λ０−１））で表され、Δλ＿Ａ、Δλ＿Ｂは、数式３に示すように、２つのスペクトル要素のピーク光強度の比、あるいは、２つのスペクトル要素のエネルギ総和の比により決定される。

Δλ＿Ａ ： Δλ＿Ｂ ＝ （Ｅｎｅｒｇｙ−２） ： （Ｅｎｅｒｇｙ−１） （又は （Σｅｎｅｒｇｙ−２） ： （Σｅｎｅｒｇｙ−１）） ・・・数式３
この場合、光源１が発生した光の中心波長λ０は数式４で定義されうる。

λ０ ＝ （λ０−１） ＋ Δλ × （Δλ＿Ａ／（Δλ＿Ａ ＋ Δλ＿Ｂ）） ・・・数式４
あるいは、図７に示すように、２つのスペクトル要素を含む合成スペクトルについて短波長側（もしくは、長波長側）のスペクトル要素から光強度を積算し、光強度積算値が最大値の１／２となる波長を中心波長λ０として定義してもよい。

処理部２１は、第１計測器６及び第２計測器１９の少なくとも一方から提供される複数のパルス光のスペクトルを合成して合成スペクトルを求める。処理部２１は、合成スペクトルに含まれる複数のスペクトル要素のそれぞれの中心波長と光強度とを求め、求められた複数のスペクトル要素のそれぞれの中心波長と光強度とに基づいて、累積された光の中心波長λ０を導出して主制御系２２に提供する。

主制御系（主制御部）２２は、例えば、λ０、複数のスペクトル要素におけるλ０のばらつき（例えば、３σ）、及び、エラー値（指令値に対するλ０の誤差）の少なくとも１つに基づいて光源の光品位状態を確認することができる。

パラメータ（λ０）を判定するための閾値は、露光装置の記憶部２５に予め記録しておくことができる。主制御系（主制御部）２２は、判定ステップ１０３、１０５、１１３において、パラメータ（λ０、λ０のばらつき、指定値に対する誤差）を該判定閾値と比較する。光品位のモニタ結果が、露光装置に記録された要求精度を満たさない場合には、Ｅｒｒｏｒ終了（図５中の１０８、１１５）又は自動復帰処理（図５中の１０７）、光品位のロックシーケンス（図５中の１０４）が実行される。

（評価方法２）
評価方法２では、光源１が発生した光の合成スペクトルに含まれる複数のスペクトル要素それぞれのピーク強度の間の相関を示す値に基づいて該光の品位を評価する。

図３に例示されるように２つのパルス光が合成された光のスペクトルにおいては、短波長側のスペクトル要素のピーク光強度（最大値）を（Ｅｎｅｒｇｙ−１）、長波長側のスペクトル要素のピーク光強度（最大値）を（Ｅｎｅｒｇｙ−２）とする。

処理部２１は、第１計測器６及び第２計測器１９の少なくとも一方から提供される複数のパルス光の合成スペクトルにおける複数のスペクトル要素のピーク光強度（光量或いはエネルギ）の間の差分Ｅｄｉｆｆを導出して主制御系２２に提供する。差分Ｅｄｉｆｆは、数式５で与えられる。

Ｅｄｉｆｆ ＝ ｜ （Ｅｎｅｒｇｙ−１） ― （Ｅｎｅｒｇｙ−２） ｜ ・・・数式５
処理部２１は、第１計測器６及び第２計測器１９の少なくとも一方から提供される複数のパルス光の合成スペクトルにおける２つのスペクトル要素のピーク光強度の比ＲＥを導出して主制御系２２に提供してもよい。比ＲＥは、数式６で与えられる。

ＲＥ ＝ （Ｅｎｅｒｇｙ−１） ／ （Ｅｎｅｒｇｙ−２） ・・・数式６
主制御系２２は、例えば、Ｅｄｉｆｆ、複数のスペクトル要素におけるＥｄｉｆｆのばらつき（例えば、３σ）、及び、エラー値（指令値に対するＥｄｉｆｆの誤差）の少なくとも１つに基づいて光源の光品位状態を確認することができる。あるいは、主制御系２２は、例えば、ＥＲ、複数のスペクトル要素におけるＥＲのばらつき（例えば、３σ）、及び、エラー値（指令値に対するＥＲの誤差）の少なくとも１つに基づいて光源の光品位状態を確認することができる。

ここで、処理部２１において、Ｅｄｉｆｆ及びＥＲの双方を導出し、主制御系２２がＥｄｉｆｆ及びＥＲの双方に基づいて光源の光品位状態を確認してもよい。

パラメータ（Ｅｄｉｆｆ、ＥＲ）を判定するための閾値は、露光装置の記憶部２５に予め記録しておくことができる。主制御系（主制御部）２２は、判定ステップ１０３、１０５、１１３において、該パラメータを該判定閾値と比較する。光品位のモニタ結果が、露光装置に記録された要求精度を満たさない場合には、Ｅｒｒｏｒ終了（図５中の１０８、１１５）又は自動復帰処理（図５中の１０７）、光品位のロックシーケンス（図５中の１０４）が実行される。

（評価方法３）
評価方法３では、光源１が発生した光の合成スペクトルに含まれる複数のスペクトル要素のそれぞれの中心波長の間の差分又は平均に基づいて該光の品位を評価する。

図３に示す２つのスペクトル要素を例として参照して説明する。図３に示す例では、短波長側のスペクトル要素の中心波長は（λ０−１）であり、長波長側のスペクトル要素の中心波長は（λ０−２）である。

ここで、各スペクトル要素の中心波長は、例えば、各スペクトル要素において最大光強度を示す波長と定義することができる。あるいは、各スペクトル要素の中心波長は、各スペクトル要素の光強度を短波長側又は長波長側から順に累積し、累積値が光強度積算値の最大値（最大累積値）の半分となる波長であると定義してもよい。

処理部２１は、第１計測器６及び第２計測器１９の少なくとも一方から提供される複数のパルス光の合成スペクトルにおける複数のスペクトル要素の中心波長の差分Δλ（＝ ｜（λ０−２） ―（λ０−１） ｜）を導出して主制御系２２に提供する。処理部２１は、該複数のパルス光の合成スペクトルにおける複数のスペクトル要素の２つの中心波長の間の中心位置（λ０−ｃｅｎｔｅｒ）（＝（λ０−１） ＋ （ Δλ ／ ２））を導出して主制御系２２に提供してもよい。

主制御系２２は、例えば、Δλ、複数のスペクトル要素におけるΔλのばらつき（例えば、３σ）、及び、エラー値（指令値に対するΔλの誤差）の少なくとも１つに基づいて光源の光品位状態を確認することができる。あるいは、主制御系２２は、例えば、（λ０−ｃｅｎｔｅｒ）、複数のスペクトル要素におけるそれのばらつき（例えば、３σ）、及び、エラー値（指令値に対するの誤差）の少なくとも１つに基づいて光源の光品位状態を確認することができる。

ここで、処理部２１において、Δλ及び（λ０−ｃｅｎｔｅｒ）の双方を導出し、主制御系２２がΔλ及び（λ０−ｃｅｎｔｅｒ）の双方に基づいて光源の光品位状態を確認してもよい。

パラメータ（Δλ、（λ０−ｃｅｎｔｅｒ））を判定するための閾値は、露光装置の記憶部２５に予め記録しておくことができる。主制御系（主制御部）２２は、判定ステップ１０３、１０５、１１３において、該パラメータを該判定閾値と比較する。光品位のモニタ結果が、露光装置に記録された要求精度を満たさない場合には、Ｅｒｒｏｒ終了（図５中の１０８、１１５）又は自動復帰処理（図５中の１０７）、光品位のロックシーケンス（図５中の１０４）が実行される。

（評価方法４）
評価方法４では、光源１が発生した光の合成スペクトルに含まれる複数のスペクトル要素のそれぞれのＦＷＨＭに基づいて該光の品位を評価する。ここで、各スペクトル要素のＦＷＨＭとは、各スペクトル要素のピーク光強度の１／２の光強度における当該パルス光の幅（スペクトル幅）として定義される。

図３に例示されるような２つのスペクトル要素においては、短波長側のスペクトル要素のＦＷＨＭがＦＷＨＭ−１であり、長波長側のスペクトル要素のＦＷＨＭがＦＷＨＭ−２である。

処理部２１は、第１計測器６及び第２計測器１９の少なくとも一方から提供される複数のパルス光の合成スペクトルにおける複数のスペクトル要素のＦＷＨＭを導出して主制御系２２に提供する。

主制御系２２は、各スペクトル要素について、ＦＷＨＭ、複数のスペクトル要素におけるＦＷＨＭのばらつき（３σ）、及び、エラー値（指令値に対するＦＷＨＭの誤差）の少なくとも１つを評価することにより、光源の光品位状態を確認することができる。

パラメータ（ＦＷＨＭ）を判定するための閾値は、露光装置の記憶部２５に予め記録しておくことができる。主制御系（主制御部）２２は、判定ステップ１０３、１０５、１１３において、該パラメータを該判定閾値と比較する。光品位のモニタ結果が、露光装置に記録された要求精度を満たさない場合には、Ｅｒｒｏｒ終了（図５中の１０８、１１５）又は自動復帰処理（図５中の１０７）、光品位のロックシーケンス（図５中の１０４）が実行される。

（評価方法５）
評価方法５では、光源１が発生した光の合成スペクトルに含まれる複数のスペクトル要素のそれぞれのＥ９５に基づいて該光の品位を評価する。各スペクトル要素のＥ９５とは、スペクトル要素のプロファイルにおいて９５％のエネルギが集中しているスペクトル幅として定義される。

図３に例示するように２つのスペクトル要素においては、短波長側のスペクトル要素のＥ９５をＥ９５−１、長波長側のスペクトル要素のＥ９５をＥ９５−２とする。

処理部２１は、第１計測器６及び第２計測器１９の少なくとも一方から提供される複数のパルス光の合成スペクトルにおける複数のスペクトル要素のそれぞれのＥ９５を導出して主制御系２２に提供する。

主制御系２２は、各スペクトル要素について、Ｅ９５、複数のスペクトル要素におけるＥ９５のばらつき（３σ）、及び、エラー値（指令値に対するＥ９５の誤差）の少なくとも１つを評価することにより、光源の光品位状態を確認することができる。

パラメータ（Ｅ９５）を判定するための閾値は、露光装置の記憶部２５に予め記録しておくことができる。主制御系（主制御部）２２は、判定ステップ１０３、１０５、１１３において、該パラメータを該判定閾値と比較する。光品位のモニタ結果が、露光装置に記録された要求精度を満たさない場合には、Ｅｒｒｏｒ終了（図５中の１０８、１１５）又は自動復帰処理（図５中の１０７）、光品位のロックシーケンス（図５中の１０４）が実行される。

（評価方法６）
評価方法６では、光源１が発生した光の合成スペクトルに含まれる複数のスペクトル要素のそれぞれのエネルギの総和に基づいて、該光の品位を評価する。ここで、スペクトル要素のエネルギの総和とは、スペクトル要素のプロファイルの光強度を積算した値である。

図３に例示されるような２つのスペクトル要素においては、短波長側のスペクトル要素のエネルギの総和Σｅｎｅｒｇｙを（Σｅｎｅｒｇｙ−１）、長波長側のスペクトル要素のエネルギの総和を（Σｅｎｅｒｇｙ−２）とする。

処理部２１は、第１計測器６及び第２計測器１９の少なくとも一方から提供される複数のパルス光の合成スペクトルにおける複数のスペクトル要素のΣｅｎｅｒｇｙを導出して主制御系２２に提供する。

主制御系２２は、各スペクトル要素について、Σｅｎｅｒｇｙ、複数のスペクトル要素におけるΣｅｎｅｒｇｙのばらつき（３σ）、及び、エラー値（指令値に対するΣｅｎｅｒｇｙの誤差）の少なくとも１つを評価する。これにより、光源の光品位状態を確認することができる。

パラメータ（Σｅｎｅｒｇｙ）を判定するための閾値は、露光装置の記憶部２５に予め記録しておくことができる。主制御系（主制御部）２２は、判定ステップ１０３、１０５、１１３において、該パラメータを該判定閾値と比較する。光品位のモニタ結果が、露光装置に記録された要求精度を満たさない場合には、Ｅｒｒｏｒ終了（図５中の１０８、１１５）又は自動復帰処理（図５中の１０７）、光品位のロックシーケンス（図５中の１０４）が実行される。

なお、実際の露光条件に合わせたＷｉｎｄｏｗサイズで、移動平均処理を実施して、その結果からばらつき（３σ）とエラー値（指令値との誤差成分）とを演算してもよい。

走査露光時のＷｉｎｄｏｗサイズは、光源の発振周波数Ｆとステージのスキャン速度Ｖより求められ（数式７参照）、ウエハの一点当たりに照射される露光光のパルス数を意味する。

Ｗｉｎｄｏｗサイズ ＝ Ｆ ／ Ｖ ［ｐｕｌｓｅ／ｍｍ］ ・・・数式７
上記の評価方法１〜６のうちの少なくとも２つを併用して光源の光品位を確認してもよい。

本発明の好適な実施形態によれば、複数のパルス光が合成された光である場合においても、基板露光又は装置キャリブレーションに必要な光品位を確認してから、露光又はキャリブレーションを実行することができる。

更に、基板露光中又は装置キャリブレーション中に、光品位が悪化した場合であっても、露光／キャリブレーションに失敗したことを直ちに検知できるため、速やかに自動復帰処理を実行することが可能となる。よって、露光装置のダウンタイムを最小に抑えることが可能となる。

次に上記の露光装置を利用したデバイスの製造プロセスを説明する。図８は、半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル製作）では設計した回路パターンに基づいてレチクル（原版またはマスクともいう）を製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハ（基板ともいう）を製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のレチクルとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ７）する。

図９は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（ＣＭＰ）では、ＣＭＰ法を用いて所定の膜を平坦化する。ステップ１６（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１７（露光）では上記の露光装置を用いて、回路パターンが形成されたマスクを介し感光剤が塗布されたウエハを露光してレジストに潜像パターンを形成する。ステップ１８（現像）ではウエハに転写されたレジストを現像してレジストパターンを形成する。ステップ１９（エッチング）ではレジストパターンが開口した部分を通してレジストパターンの下にある層又は基板をエッチングする。ステップ２０（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。

単一波長からなる光のスペクトルの一例を示す図。 複数波長からなる光のスペクトルの一例を示す図。 複数波長からなる光の光品位パラメータを説明する図。 本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成を示す図。 光品位ロックシーケンス及び発振シーケンスを示す図。 複数波長からなる光の中心波長の定義例を示す図。 複数波長からなる光の中心波長の定義例を示す図。 デバイス製造方法を示す図。 デバイス製造方法を示す図。

符号の説明

１：レーザ
２：ビーム整形光学系
３：インテグレータ
４：絞りターレット
５：ハーフミラー
６：第１光電変換装置
７：コンデンサレンズ
８：ブラインド
９：スリット
１０，１２：コンデンサレンズ
１１：ミラー
１３：レチクル
１４：レチクルステージ
１５：投影光学系
１６：フォーカス検出系
１７：ウエハステージ
１８：ウエハ
１９：第２光電変換装置
２０：ステージ駆動制御
２１：露光量演算部
２２：主制御系
２３：レーザ制御系
２４：入力装置
２５：記憶部
２６：表示部
１００：露光装置

Claims (7)

1. 基板を露光するための露光装置であって、
   第１の波長に単一のピークを有する第１のパルス光と、第２の波長に単一のピークを有する第２のパルス光とを発生する光源と、
   前記第１のパルス光のスペクトルと前記第２のパルス光のスペクトルとをそれぞれ計測し、前記第１のパルス光と前記第２のパルス光とが累積された光の中心波長を導出する計測部と、
   主制御部と、
   を備え、
   前記計測部は、前記第１のパルス光のスペクトルと前記第２のパルス光のスペクトルとを合成して合成スペクトルを求め、前記合成スペクトルに含まれる複数のスペクトル要素のそれぞれの中心波長と光強度とを求め、求められた前記複数のスペクトル要素のそれぞれの中心波長と光強度とに基づいて、前記累積された光の中心波長を導出し、
   前記主制御部は、前記累積された光の中心波長に基づいて、前記基板を露光すべきか否かを判断する
   ことを特徴とする露光装置。
2. 前記合成スペクトルは、第１スペクトル要素と第２スペクトル要素とを含み、
   前記計測部は、前記第１スペクトル要素の中心波長を（λ０−１）、前記第２スペクトル要素の中心波長を（λ０−２）（（λ０−２） ＞ （λ０−１））、前記第１スペクトル要素のピーク光強度を（Ｅｎｅｒｇｙ−１）、前記第２スペクトル要素のピーク光強度を（Ｅｎｅｒｇｙ−２）、Δλ＝ （λ０−２） ― （λ０−１）、前記累積された光の中心波長をλ０としたときに、
   λ０ ＝ （λ０−１） ＋ Δλ × （Δλ＿Ａ／（Δλ＿Ａ ＋ Δλ＿Ｂ））、
   Δλ＿Ａ ： Δλ＿Ｂ ＝ （Ｅｎｅｒｇｙ−２） ： （Ｅｎｅｒｇｙ−１）、
   にしたがってλ０を導出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記合成スペクトルは、第１スペクトル要素と第２スペクトル要素とを含み、
   前記計測部は、前記第１スペクトル要素の中心波長を（λ０−１）、前記第２スペクトル要素の中心波長を（λ０−２）（（λ０−２） ＞ （λ０−１））、前記第１スペクトル要素の光強度の総和を（Σｅｎｅｒｇｙ−１）、前記第２スペクトル要素の光強度の総和を（Σｅｎｅｒｇｙ−２）、Δλ＝ （λ０−２） ― （λ０−１）、前記累積された光の中心波長をλ０としたときに、
   λ０ ＝ （λ０−１） ＋ Δλ × （Δλ＿Ａ／（Δλ＿Ａ ＋ Δλ＿Ｂ））、
   Δλ＿Ａ ： Δλ＿Ｂ ＝ （Σｅｎｅｒｇｙ−２） ： （Σｅｎｅｒｇｙ−１））、
   にしたがってλ０を導出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
4. 基板を露光するための露光装置であって、
   第１の波長に単一のピークを有する第１のパルス光と、第２の波長に単一のピークを有する第２のパルス光とを発生する光源と、
   前記第１のパルス光のスペクトルと前記第２のパルス光のスペクトルとをそれぞれ計測し、前記第１のパルス光と前記第２のパルス光とが累積された光の中心波長を導出する計測部と、
   主制御部と、
   を備え、
   前記計測部は、前記第１のパルス光のスペクトルと前記第２のパルス光のスペクトルとを合成して合成スペクトルを求め、前記合成スペクトルに含まれる複数のスペクトル要素をピークの波長の順に累積し、累積値が最大累積値の半分となる波長を、前記累積された光の中心波長として導出し、
   前記主制御部は、前記累積された光の中心波長に基づいて、前記基板を露光すべきか否かを判断する
   ことを特徴とする露光装置。
5. 前記主制御部は、前記累積された光の中心波長に基づいて、前記光源の状態を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
6. 前記主制御部は、前記累積された光の中心波長に基づいて、前記光源の状態を制御する
   ことを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、感光剤が塗布された基板を露光して前記感光剤に潜像パターンを形成する露光工程と、
   前記感光剤を現像する現像工程と、
   前記基板を処理する処理工程と、
   を備えたことを特徴とするデバイスの製造方法。

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