JP4208532B2 - Method for measuring the transmittance of an optical element - Google Patents

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【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、被検物の透過率を測定する装置及び方法に係り、特に、パルスレーザー光に対する被検物の透過率を測定する装置及び方法に関する。本発明は、例えば、エキシマレーザー光に対する被検物の透過率を測定する装置及び方法に好適である。
【0002】
【従来の技術】
半導体素子を製造するためのリソグラフィ工程においては、レチクル上のパターン像を投影光学系を介してウェハ上に露光する露光装置が用いられている。近年、半導体集積回路の線幅の微細化が益々要求され、そのために、露光光源の露光波長を短波長化が進んでいる。例えば、波長248nmのKrFエキシマレーザーを露光装置光源として採用した露光装置がすでに開発され、さらに短い波長である波長193nmのArFエキシマレーザー、波長157nmのFレーザーも用いられている。
【0003】
これら短波長化に伴い、投影系及び照明系に使用可能な光学材料も石英ガラスやフッ化カルシウム(CaF)結晶などに限られるようになった。いずれも各露光波長に対し高い初期透過率を有すると同時に、エキシマレーザー光照射時において透過率劣化がないことが要求される。光学部材の初期透過率は分光器によって測定される。一方、光学部材の透過率はエキシマレーザー光照射により劣化する為、この劣化量は実際にエキシマレーザー光を照射し所定の照度における透過率をもとめ初期透過率からの差を評価している。
特に、露光装置の透過率性能を保証するためには、投影系及び照明系の各部に応じたエキシマレーザーの照度0.1〜30mJ/cm相当にて透過率及び各照度に対する透過率劣化量を評価することが必須となる。
【0004】
従来、エキシマレーザー光に対する光学素子の透過率測定装置として、図2に示す装置がある。かかる装置は、評価する光学素子に露光波長のエキシマレーザー光を照射し、その透過率を直接測定するものである。ArFエキシマレーザー光源1からのレーザー光は、Nパージされたチャンバー2内に導光され、開口絞り3及び均一光学系4を経て所望の均一なビーム径に成形され、照度調整光学系5で所望の照度に調整される。レーザー光は、その後、CaFビームスプリッター6aを通過し、その反射光はND7aを透過した後でレーザー光量をモニターするためフォトダイオードで構成されるディテクター21aに受光される。一方、ビームスプリッター6aを透過したレーザー光はステージ20上に搭載された光学素子サンプル(被検物Φ30厚み30mm)10を透過し、CaFビームスプリッター6bを介してND7bを透過した後、ディテクター21bで受光される。8はストッパーである。ステージ20の制御、ディテクター21a及び21bからの出力はコントローラー22にて処理される。
【0005】
今、ArFエキシマレーザーからのレーザー光を周波数500Hz、エネルギー15mJにて発振し、被検物10上に照度30mJ/cmで照射する。光学素子サンプル10をステージ20にてレーザー光軸から退避させた時のディテクター21a及び21bの出力A0及びB0を測定し、コントローラー22が(B0/A0)を算出する。次に、被検物10をステージ20にてレーザー光軸上に移動し、この時のディテクター21a及び21bの出力As及びBsを測定し、コントローラー22が(Bs/As)を算出する。次いで、コントローラー22が、これらから、(Bs/As)/(B0/A0)を算出することによって、被検物10の透過率を算出する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成によって、光学素子サンプル(被検物)10としてCaF結晶を測定した結果を図3に示す。同図では、横軸を照射パルス数、縦軸に透過率測定値をとっている。
【0007】
ここで、図2に示す測定機から得た初期透過率が、別途分光器にて測定した透過率と一致しないという問題が発生した。即ち、上記測定機から得た初期透過率は90.51%であったのに対し、照射前に分光器にて測定した透過率は91.31%であり、初期における透過率測定値に信頼性がないことが判明した。同時に、所定の照度30mJ/cm照射時の初期照度が正しくない為、照度30mJ/cm照射時の劣化量が正確に評価できなくなる。
【0008】
以下、本発明者がこの原因を鋭意検討した結果を、図5及び図6を参照して説明する。エキシマレーザーのようなパルスレーザー光の場合、1パルスのエネルギー変動は10%程度あるため、平均化が必要である。ここで、数M〜数100Mパルス分のデータを取り込む際、制御系の処理速度の制限から取り込むパルス間隔を間引きしている。ここでは1000パルス中100パルスの出力をモニターし、平均値を1データとしている。
【0009】
図5は、1データ毎の透過率を模式的に示している。初期透過率として算出される量は上記の通り、1000パルス照射時の平均化された透過率Tである。ここで、照度30mJ/cmにて照射した場合、CaFのように初期数100パルス程度で透過率変化が生じる。このため、平均化により初期透過率が低く算出されてしまう。つまり図6に示すように、初期1000パルス照射時の1データ内において照射パルス毎に透過率が劣化する。これを平均化すると1〜100パルスの間は分光器が示す透過率であっても、その後の劣化した透過率との平均をとるため、結果的に分光器が示す透過率より図2に示す装置を使用した初期透過率Tが低く算出してしまう。
【0010】
そこで、初期透過率を正確に測定可能とし、所定の照度(ここでは30mJ/cm)における透過率劣化量を正確に測定可能な透過率測定装置及び方法を提供することを本発明の例示的な目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面としての透過率測定方法は、レーザー光の光軸上から被検物を退避させた状態と前記レーザー光の光軸上に被検物を配置した状態で前記レーザー光の光量を測定し、それぞれの測定結果を利用して、所定の照度の前記レーザー光に対する前記被検物の透過率を測定し、前記所定の照度の前記レーザー光に対する前記被検物の透過率劣化量を評価する方法であって、前記所定の照度よりも小さい照度で前記レーザー光を前記被検物に照射した状態における前記レーザー光の光量測定結果を利用して、前記被検物の前記レーザー光に対する初期透過率を算出する第1透過率算出ステップと、前記第1透過率算出ステップの後に、前記所定の照度で前記レーザー光を前記被検物に照射した状態における前記レーザー光の光量測定結果を利用して、前記被検物の前記レーザー光に対する透過率を算出する第2透過率算出ステップと、前記第1透過率算出ステップで算出した前記初期透過率と前記第2の透過率算出ステップで算出した前記透過率との差に基づいて、前記所定の照度の前記レーザー光に対する前記被検物の透過率劣化量を評価するステップと、を有することを特徴とする
【0015】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下の添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の第1の実施形態の透過率測定装置のブロック図である。ArFエキシマレーザー光源1からのレーザー光は、Nパージされたチャンバー2内に導光され、開口絞り3及び均一光学系4を経て所望の均一なビーム径に成形され、照度調整光学系5で所望の照度に調整される。レーザー光は、その後、CaFビームスプリッター6aを通過し、その反射光はND7aを透過した後でレーザー光量をモニターするためフォトダイオードで構成されるディテクター21aに受光される。一方、ビームスプリッター6aを透過したレーザー光はステージ20上に搭載された光学素子サンプル(被検物Φ30厚み30mm)10を透過し、CaFビームスプリッター6bを介してND7bを透過した後、ディテクター21bで受光される。8はストッパーである。ステージ20及び後述するステージ23の制御、ディテクター21a及び21bからの出力はコントローラー22にて処理される。
【0017】
光学素子サンプル10をステージ20にてレーザー光軸から退避させた時のディテクター21a及び21bの出力A0及びB0を測定し、コントローラー22が(B0/A0)を算出する。次に、被検物10をステージ20にてレーザー光軸上に移動し、この時のディテクター21a及び21bの出力As及びBsを測定し、コントローラー22が(Bs/As)を算出する。次いで、コントローラー22が、これらから、(Bs/As)/(B0/A0)を算出することによって、被検物10の透過率を算出する。また、前述のとおり、パルス光の1パルスのエネルギー変動に対応するため、1000パルス中100パルスの出力を平均しそれを1データとしている。
【0018】
今、ArFエキシマレーザーからのレーザー光を周波数500Hz、エネルギー15mJにて発振し、光学素子サンプル(被検物)上に照度30mJ/cmで照射するように設定する。ここで、11に示す中性濃度フィルタND1(透過率10%)と12の中性濃度フィルタND2(透過率50%)がステージ23上に配置される。ステージ23は、例えば、図1に示す紙面の上下方向に移動可能であり、ND1とND2のいずれか一方を光軸上に配置したり、いずれも光軸上に配置しなかったりすることができる。初期照射時にレーザー光軸上に移動し、ND1のときレーザー光の照度を3mJ/cmに設定し、ND2のときレーザー光の照度を15mJ/cmに設定する。更に、ND1とND2をレーザー光軸上から退避させると、レーザー光の照度は30mJ/cmに設定される。このように、ステージ23は、レーザー光の照度を可変的に調節することができる。
【0019】
直線的に移動するステージ23の代わりに回転移動するターレットにND1及びND2を搭載してもよい。この場合、ターレットが回転すると、ある回転位置ではND1のみが光軸上に配置され、別の位置ではND2のみが光軸上に配置され、更に別の位置ではどちらも光軸から退避する。ステージ23に関する説明は図7を参照して後述されるステージ24にも当てはまる。
【0020】
本実施形態による透過率測定結果を図4に示す。照度3mJ/cmの時に得られた初期透過率91.34%は別途分光器にて測定した透過率91.33%とほぼ一致した。これは、上述したように、CaFは初期数100パルス程度で劣化するので照度を十分の一にして1000パルス照射の時の劣化を100パルス照射の時の劣化に一致させたためである。また、照度15mJ/cm、及び、照度30mJ/cmのレーザー光を照射した時の透過率から、それぞれの劣化量を算出することができた。なお、図1に示す構成において、照度調節光学系5は、レーザー光の照度を微調節することはできるが任意の照度に調節することはできない。
【0021】
初期透過率の測定において設定される照度は、本実施形態のように所望の照度の10分の1に限定されない。但し、所望の照度が30mJ/cmで被検物がCaFの場合には、最初の1000パルスを最初の100パルスと同視できる構成が好ましいため、所望の照度の10分の1以下が好ましい。換言すれば、初期透過率の測定において設定される照度は、被検物の種類(例えば、石英ガラスやフッ化カルシウム等)、使用されるレーザーの種類(例えば、ArFエキシマレーザー、Fエキシマレーザー等)、所望の照度(例えば、露光装置で要求される照度)によって変更される。但し、被検物の劣化がない状態で初期透過率を測定するために、初期透過率の測定で設定される照度は所望の照度よりも小さい。
【0022】
照度の調節は、第1の実施形態のようにNDを使用するものに限定されない。例えば、第2の実施形態においては、コントローラー22を使用して、レーザー光源1の出力エネルギーを1〜15mJと可変にすることにより、光学素子サンプルへの照射照度を2〜30mJ/cm2に設定することが可能である。
【0023】
図7に、本発明の第3の実施形態を示す。上述したNDの代わりに開口絞り15及び16をステージ24上に配置してある。開口絞り15及び16の径を変更することにより光学素子サンプル10への照射照度を3及び15mJ/cmに設定することが可能である。
【0024】
以下、図8を参照して、本発明の一側面である露光装置100について説明する。露光装置200は、回路パターンが形成されたマスク又はレチクル(本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する)120を照明する照明装置110と、プレートを支持するステージ145と、照明されたマスクパターンから生じる回折光をプレート140に投影する投影光学系130とを有する。露光装置100は、例えば、ステップアンドリピート方式やステップアンドスキャン方式でマスク320に形成された回路パターンをプレート340に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィ工程に好適である。ここで、「ステップアンドスキャン方式」は、マスクに対してウェハを連続的にスキャンしてマスクパターンをウェハに露光すると共に、1ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次のショットの露光領域に移動する露光方法である。「ステップアンドリピート方式」は、ウェハのショットの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットを露光領域に移動する露光方法である。
【0025】
照明装置110は、転写用の回路パターンが形成されたマスク120を照明し、光源部112と照明光学系114とを有する。
【0026】
光源部112は照明光を発光する光源で、例えば、上述の透過率測定装置で使用されたレーザー光源1と同一の光源であり、例えば、波長約248nmのArFエキシマレーザーや波長約157nmのFエキシマレーザーである。照明光学系114は、マスク120を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。照明光学系114は、軸上光、軸外光を問わず使用することができる。ライトインテグレーターは、ハエの目レンズや2組のシリンドリカルレンズアレイ(又はレンチキュラーレンズ)板を重ねることによって構成されるインテグレーター等を含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。かかる照明光学系114のレンズなどの光学部材に、本発明の透過率測定装置が測定した透過率が所定値以上の被検物から製造された光学素子を使用することができる。
【0027】
マスク120は、転写されるべき回路パターン(又は像)を形成し、図示しないマスクステージに支持及び駆動される。マスク120から発せられた回折光は投影光学系130を通りプレート140上に投影される。プレート140は、ウェハや液晶基板などの被処理体であり、フォトレジストが塗布されている。スキャナーの場合は、マスク120とプレート140を走査することによりマスク120のパターンをプレート140上に転写する。ステッパーの場合は、マスク120とプレート140を静止させた状態で露光が行われる。
【0028】
投影光学系130は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系(カタディオプトリック光学系)、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値(アッベ値)の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方法の分散が生じるように構成したりする。かかる投影光学系130のレンズなどの光学部材に、本発明の透過率測定装置が測定した透過率が所定値以上の被検体から製造された光学素子を使用することができる。
【0029】
ステージ145は、プレート140を支持する。ステージ145は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ステージ145は、リニアモーターを利用してXY方向にプレート140を移動することができる。
【0030】
露光において、光源部112から発せられた光束は、照明光学系114によりマスク120を、例えば、ケーラー照明する。マスク120を通過してマスクパターンを反映する光は投影光学系130によりプレート140に結像される。露光装置100が使用する照明光学系114及び投影光学系130は、本発明の透過率測定装置によって測定された光学素子を含んで紫外光、遠赤外光及び真空紫外光を高い透過率で透過するので、高いスループットで経済性よくデバイス(半導体素子、LCD素子、撮像素子(CCDなど)、薄膜磁気ヘッドなど)を提供することができる。
【0031】
次に、図9及び図10を参照して、上述の露光装置100を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図9は、デバイス(ICやLSIなどの半導体チップ、LCD、CCD等)の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ1(回路設計)ではデバイスの回路設計を行う。ステップ2(マスク製作)では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ3(ウェハ製造)ではシリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ4(ウェハプロセス)は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作成されたウェ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)等の工程を含む。ステップ6(検査)では、ステップ5で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップ7)される。
【0032】
図10は、ステップ4のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ11(酸化)ではウェハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ14(イオン打ち込み)ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)ではウェハに感光剤を塗布する。ステップ16(露光)では、露光装置100によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ17(現像)では、露光したウェハを現像する。ステップ18(エッチング)では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19(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ェハ上に多重に回路パターンが形成される。
【0033】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明は、エキシマレーザー光に対する光学素子の透過率測定において、レーザー光の初期照射照度を低く設定し透過率を算出し、その後所望の照度に設定し、透過率を算出することにより、各照度における透過率を正確に算出することが可能になった。また、所望のレーザー光照度に対する透過率から透過率劣化量を算出することも可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態の透過率測定装置のブロック図である。
【図2】 従来の透過率測定装置のブロック図である。
【図3】 図2に示す透過率測定装置によって得られた被検物の透過率の測定結果を示すグラフである。
【図4】 図1に示す透過率測定装置によって得られた被検物の透過率の測定結果を示すグラフである。
【図5】 図2に示す透過率測定装置の問題点を模式的に示す図である。
【図6】 図2に示す透過率測定装置の問題点を模式的に示す図である。
【図7】 本発明の第3の実施形態の透過率測定装置のブロック図である。
【図8】 本発明の一側面である分割手段を有する露光装置の一部を示す概略側面図である。
【図9】 デバイス(ICやLSIなどの半導体チップ、LCD、CCD等)の製造を説明するためのフローチャートである。
【図10】 図9に示すステップ4のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
1 ArFエキシマレーザー光源
2 チャンバー
3、15、16 開口絞り
4 均一光学系
5 照度調整光学系
6 ビームスプリッター
7、11、12 ND
8 ストッパー
10 光学素子サンプル(被検物)
21a、21b ディテクター
22 コントローラー
20、23、24 ステージ
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an apparatus and method for measuring the transmittance of a test object, and more particularly to an apparatus and method for measuring the transmittance of a test object with respect to pulsed laser light. The present invention is suitable, for example, for an apparatus and a method for measuring the transmittance of a test object with respect to excimer laser light.
[0002]
[Prior art]
In a lithography process for manufacturing a semiconductor element, an exposure apparatus that exposes a pattern image on a reticle onto a wafer via a projection optical system is used. In recent years, miniaturization of the line width of semiconductor integrated circuits has been increasingly demanded. For this reason, the exposure wavelength of the exposure light source has been shortened. For example, an exposure apparatus that employs a KrF excimer laser with a wavelength of 248 nm as an exposure apparatus light source has already been developed, and an ArF excimer laser with a wavelength of 193 nm and an F 2 laser with a wavelength of 157 nm are also used.
[0003]
With these shorter wavelengths, optical materials that can be used for projection systems and illumination systems are limited to quartz glass and calcium fluoride (CaF 2 ) crystals. Both are required to have a high initial transmittance for each exposure wavelength, and at the same time, there is no deterioration in transmittance upon irradiation with excimer laser light. The initial transmittance of the optical member is measured by a spectroscope. On the other hand, since the transmittance of the optical member is deteriorated by the excimer laser light irradiation, this deterioration amount is actually irradiated with the excimer laser light to obtain the transmittance at a predetermined illuminance, and the difference from the initial transmittance is evaluated.
In particular, in order to guarantee the transmittance performance of the exposure apparatus, the transmittance and the transmittance deterioration amount for each illuminance are equivalent to the illuminance of 0.1 to 30 mJ / cm 2 of the excimer laser corresponding to each part of the projection system and the illumination system. It is essential to evaluate
[0004]
Conventionally, there is an apparatus shown in FIG. 2 as an optical element transmittance measuring apparatus for excimer laser light. Such an apparatus irradiates an optical element to be evaluated with an excimer laser beam having an exposure wavelength and directly measures the transmittance. The laser light from the ArF excimer laser light source 1 is guided into the N 2 purged chamber 2, is shaped into a desired uniform beam diameter through the aperture stop 3 and the uniform optical system 4, and is adjusted by the illuminance adjusting optical system 5. The desired illuminance is adjusted. The laser light then passes through the CaF 2 beam splitter 6a, and the reflected light is received by the detector 21a composed of a photodiode for monitoring the laser light quantity after passing through the ND 7a. On the other hand, the laser beam that has passed through the beam splitter 6a passes through the optical element sample (test object Φ30 thickness 30 mm) 10 mounted on the stage 20, passes through the ND 7b through the CaF 2 beam splitter 6b, and then the detector 21b. Is received. 8 is a stopper. Control of the stage 20 and outputs from the detectors 21 a and 21 b are processed by the controller 22.
[0005]
Now, laser light from an ArF excimer laser oscillates at a frequency of 500 Hz and energy of 15 mJ, and irradiates the object 10 with an illuminance of 30 mJ / cm 2 . The outputs A0 and B0 of the detectors 21a and 21b when the optical element sample 10 is retracted from the laser optical axis by the stage 20 are measured, and the controller 22 calculates (B0 / A0). Next, the test object 10 is moved on the laser optical axis by the stage 20, the outputs As and Bs of the detectors 21a and 21b at this time are measured, and the controller 22 calculates (Bs / As). Next, the controller 22 calculates the transmittance of the test object 10 by calculating (Bs / As) / (B0 / A0) from these.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 3 shows the result of measuring the CaF 2 crystal as the optical element sample (test object) 10 with such a configuration. In the figure, the horizontal axis represents the number of irradiation pulses, and the vertical axis represents the measured transmittance value.
[0007]
Here, there was a problem that the initial transmittance obtained from the measuring device shown in FIG. 2 did not match the transmittance measured by a separate spectrometer. That is, the initial transmittance obtained from the above measuring instrument was 90.51%, whereas the transmittance measured with a spectroscope before irradiation was 91.31%, and the initial measured transmittance was reliable. It turns out that there is no sex. At the same time, since the initial illuminance at the time of irradiation with a predetermined illuminance of 30 mJ / cm 2 is not correct, the deterioration amount at the time of irradiation of illuminance of 30 mJ / cm 2 cannot be accurately evaluated.
[0008]
Hereinafter, the result of the present inventors diligently examining this cause will be described with reference to FIGS. 5 and 6. In the case of a pulsed laser beam such as an excimer laser, the energy fluctuation of one pulse is about 10%, so that averaging is necessary. Here, when data of several M to several hundred M pulses is captured, the pulse interval to be captured is thinned out due to the limitation of the processing speed of the control system. Here, the output of 100 pulses out of 1000 pulses is monitored, and the average value is 1 data.
[0009]
FIG. 5 schematically shows the transmittance for each data. As described above, the amount calculated as the initial transmittance is the averaged transmittance T at the time of 1000 pulse irradiation. Here, when irradiation is performed at an illuminance of 30 mJ / cm 2 , the transmittance change occurs at an initial number of about 100 pulses like CaF 2 . For this reason, the initial transmittance is calculated to be low due to averaging. That is, as shown in FIG. 6, the transmittance deteriorates for each irradiation pulse within one data at the time of initial 1000 pulse irradiation. If this is averaged, even if it is the transmittance | permeability which a spectroscope will show between 1-100 pulses, in order to take the average with the transmittance | permeability which deteriorated after that, it shows in FIG. The initial transmittance T using the apparatus is calculated to be low.
[0010]
Therefore, an exemplary embodiment of the present invention is to provide a transmittance measuring apparatus and method capable of accurately measuring an initial transmittance and accurately measuring a transmittance deterioration amount at a predetermined illuminance (here, 30 mJ / cm 2 ). With a purpose.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The transmittance measuring method according to one aspect of the present invention includes a state in which the test object is retracted from the optical axis of the laser beam and a test object is disposed on the optical axis of the laser beam. And measuring the transmittance of the test object with respect to the laser beam with a predetermined illuminance using each measurement result, and the transmittance deterioration amount of the test object with respect to the laser beam with the predetermined illuminance The laser light of the test object is obtained by using a light quantity measurement result of the laser light in a state where the laser light is irradiated on the test object with an illuminance smaller than the predetermined illuminance. the initial transmission and the first transmittance calculating step of calculating, after the first transmittance calculating step, the light amount measurement result of the laser beam in a state in which the laser beam is irradiated to the test object at the predetermined illuminance for Using, the second transmittance calculating step of calculating a transparently rate against the laser beam of the test object, the initial transmission and the second transmission rate calculated by the first transmittance calculating step And evaluating a transmittance deterioration amount of the test object with respect to the laser light having the predetermined illuminance based on a difference from the transmittance calculated in the calculating step .
[0015]
Further objects or other features of the present invention will become apparent from the preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram of a transmittance measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. The laser light from the ArF excimer laser light source 1 is guided into the N 2 purged chamber 2, is shaped into a desired uniform beam diameter through the aperture stop 3 and the uniform optical system 4, and is adjusted by the illuminance adjusting optical system 5. The desired illuminance is adjusted. The laser light then passes through the CaF 2 beam splitter 6a, and the reflected light is received by the detector 21a composed of a photodiode for monitoring the laser light quantity after passing through the ND 7a. On the other hand, the laser beam that has passed through the beam splitter 6a passes through the optical element sample (test object Φ30 thickness 30 mm) 10 mounted on the stage 20, passes through the ND 7b through the CaF 2 beam splitter 6b, and then the detector 21b. Is received. 8 is a stopper. Control of the stage 20 and the stage 23 described later and outputs from the detectors 21a and 21b are processed by the controller 22.
[0017]
The outputs A0 and B0 of the detectors 21a and 21b when the optical element sample 10 is retracted from the laser optical axis by the stage 20 are measured, and the controller 22 calculates (B0 / A0). Next, the test object 10 is moved on the laser optical axis by the stage 20, the outputs As and Bs of the detectors 21a and 21b at this time are measured, and the controller 22 calculates (Bs / As). Next, the controller 22 calculates the transmittance of the test object 10 by calculating (Bs / As) / (B0 / A0) from these. Further, as described above, in order to cope with the energy fluctuation of one pulse of pulsed light, the output of 100 pulses out of 1000 pulses is averaged and used as one data.
[0018]
Now, laser light from an ArF excimer laser is oscillated at a frequency of 500 Hz and energy of 15 mJ, and set to irradiate an optical element sample (test object) with an illuminance of 30 mJ / cm 2 . Here, a neutral density filter ND1 (transmittance 10%) and 12 neutral density filter ND2 (transmittance 50%) shown in 11 are arranged on the stage 23. The stage 23 can move, for example, in the vertical direction of the paper surface shown in FIG. 1, and either one of ND1 and ND2 can be arranged on the optical axis, or neither can be arranged on the optical axis. . Go on the laser optical axis during initial irradiation, and sets the illuminance of the laser light when the ND1 to 3 mJ / cm 2, to set the illuminance of the laser light when the ND2 to 15 mJ / cm 2. Furthermore, when ND1 and ND2 are retracted from the laser optical axis, the illuminance of the laser light is set to 30 mJ / cm 2 . Thus, the stage 23 can variably adjust the illuminance of the laser light.
[0019]
ND1 and ND2 may be mounted on a turret that moves in place of the stage 23 that moves linearly. In this case, when the turret rotates, only ND1 is arranged on the optical axis at a certain rotational position, only ND2 is arranged on the optical axis at another position, and both retreat from the optical axis at another position. The description regarding the stage 23 also applies to the stage 24 described later with reference to FIG.
[0020]
The transmittance measurement results according to this embodiment are shown in FIG. The initial transmittance of 91.34% obtained when the illuminance was 3 mJ / cm 2 substantially coincided with the transmittance of 91.33% measured with a spectroscope. This is because, as described above, CaF 2 deteriorates at an initial number of about 100 pulses, so that the illuminance is reduced to one and the deterioration at the time of 1000 pulse irradiation matches the deterioration at the time of 100 pulse irradiation. Further, illuminance 15 mJ / cm 2, and, from the transmittance when irradiated with laser light intensity 30 mJ / cm 2, it was possible to calculate the respective deterioration amount. In the configuration shown in FIG. 1, the illuminance adjusting optical system 5 can finely adjust the illuminance of the laser light, but cannot adjust it to an arbitrary illuminance.
[0021]
The illuminance set in the measurement of the initial transmittance is not limited to 1/10 of the desired illuminance as in this embodiment. However, in the case where the desired illuminance is 30 mJ / cm 2 and the test object is CaF 2, a configuration in which the first 1000 pulses can be equated with the first 100 pulses is preferable. . In other words, the illuminance set in the measurement of the initial transmittance depends on the type of test object (for example, quartz glass or calcium fluoride) and the type of laser used (for example, ArF excimer laser, F 2 excimer laser). Etc.) and desired illuminance (for example, illuminance required by the exposure apparatus). However, the illuminance set in the measurement of the initial transmittance is smaller than the desired illuminance in order to measure the initial transmittance without any deterioration of the test object.
[0022]
The adjustment of illuminance is not limited to that using ND as in the first embodiment. For example, in the second embodiment, by using the controller 22 and changing the output energy of the laser light source 1 to 1 to 15 mJ, the illumination intensity to the optical element sample is set to 2 to 30 mJ / cm 2. It is possible.
[0023]
FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention. Aperture stops 15 and 16 are arranged on the stage 24 instead of the above-described ND. By changing the diameters of the aperture stops 15 and 16, it is possible to set the illumination intensity to the optical element sample 10 to 3 and 15 mJ / cm 2 .
[0024]
Hereinafter, with reference to FIG. 8, an exposure apparatus 100 according to one aspect of the present invention will be described. The exposure apparatus 200 includes an illuminating device 110 that illuminates a mask or a reticle (a term used interchangeably in the present application) 120 on which a circuit pattern is formed, a stage 145 that supports a plate, and an illuminated mask pattern. A projection optical system 130 that projects the diffracted light generated by The exposure apparatus 100 is a projection exposure apparatus that exposes a circuit pattern formed on the mask 320 to the plate 340 by, for example, a step-and-repeat method or a step-and-scan method. Such an exposure apparatus is suitable for a lithography process of submicron or quarter micron or less. Here, in the “step and scan method”, the wafer is continuously scanned with respect to the mask to expose the mask pattern onto the wafer, and after the exposure of one shot is completed, the wafer is stepped to expose the next shot. This is an exposure method for moving to an area. The “step-and-repeat method” is an exposure method in which the wafer is moved stepwise for each batch exposure of shots of the wafer and the next shot is moved to the exposure region.
[0025]
The illumination device 110 illuminates the mask 120 on which a transfer circuit pattern is formed, and includes a light source unit 112 and an illumination optical system 114.
[0026]
The light source unit 112 is a light source that emits illumination light, and is, for example, the same light source as the laser light source 1 used in the above-described transmittance measuring device. For example, an ArF excimer laser with a wavelength of about 248 nm or F 2 with a wavelength of about 157 nm. Excimer laser. The illumination optical system 114 is an optical system that illuminates the mask 120 and includes a lens, a mirror, a light integrator, a stop, and the like. For example, a condenser lens, a fly-eye lens, an aperture stop, a condenser lens, a slit, and an imaging optical system are arranged in this order. The illumination optical system 114 can be used regardless of on-axis light or off-axis light. The light integrator includes an integrator configured by stacking a fly-eye lens and two sets of cylindrical lens array (or lenticular lens) plates, but may be replaced with an optical rod or a diffractive element. As an optical member such as a lens of the illumination optical system 114, an optical element manufactured from a test object whose transmittance measured by the transmittance measuring device of the present invention is a predetermined value or more can be used.
[0027]
The mask 120 forms a circuit pattern (or image) to be transferred, and is supported and driven by a mask stage (not shown). The diffracted light emitted from the mask 120 passes through the projection optical system 130 and is projected onto the plate 140. The plate 140 is an object to be processed such as a wafer or a liquid crystal substrate, and is coated with a photoresist. In the case of a scanner, the pattern of the mask 120 is transferred onto the plate 140 by scanning the mask 120 and the plate 140. In the case of a stepper, exposure is performed with the mask 120 and the plate 140 being stationary.
[0028]
The projection optical system 130 includes an optical system composed only of a plurality of lens elements, an optical system (catadioptric optical system) having a plurality of lens elements and at least one concave mirror, a plurality of lens elements, and at least one kinoform. An optical system having a diffractive optical element such as an all-mirror optical system can be used. When correction of chromatic aberration is required, a plurality of lens elements made of glass materials having different dispersion values (Abbe values) can be used, or the diffractive optical element can be configured to generate dispersion in the opposite manner to the lens element. To do. As an optical member such as a lens of the projection optical system 130, an optical element manufactured from a subject whose transmittance measured by the transmittance measuring device of the present invention is a predetermined value or more can be used.
[0029]
The stage 145 supports the plate 140. Since any structure known in the art can be applied to the stage 145, detailed description of the structure and operation is omitted here. For example, the stage 145 can move the plate 140 in the XY directions using a linear motor.
[0030]
In the exposure, the light beam emitted from the light source unit 112 irradiates the mask 120 with, for example, Kohler illumination by the illumination optical system 114. The light that passes through the mask 120 and reflects the mask pattern is imaged on the plate 140 by the projection optical system 130. The illumination optical system 114 and the projection optical system 130 used by the exposure apparatus 100 include the optical elements measured by the transmittance measuring device of the present invention and transmit ultraviolet light, far infrared light, and vacuum ultraviolet light with high transmittance. Therefore, it is possible to provide a device (semiconductor element, LCD element, imaging element (CCD, etc.), thin film magnetic head, etc.) with high throughput and high economic efficiency.
[0031]
Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus 100 will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a flowchart for explaining how to fabricate devices (ie, semiconductor chips such as IC and LSI, LCDs, CCDs, and the like). Here, the manufacture of a semiconductor chip will be described as an example. In step 1 (circuit design), the device circuit is designed. In step 2 (mask production), a mask on which the designed circuit pattern is formed is produced. In step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the mask and wafer. Step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer created in step 4, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). . In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device created in step 5 are performed. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).
[0032]
FIG. 10 is a detailed flowchart of the wafer process in Step 4. In step 11 (oxidation), the wafer surface is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the surface of the wafer. In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition or the like. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the exposure apparatus 100 to expose a circuit pattern on the mask onto the wafer. In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after the etching is removed. By repeatedly performing these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, the present invention calculates the transmittance by setting the initial irradiation illuminance of the laser light to a low value in the measurement of the transmittance of the optical element with respect to the excimer laser light, and then setting the desired illuminance to calculate the transmittance. Thus, the transmittance at each illuminance can be accurately calculated. It is also possible to calculate the transmittance deterioration amount from the transmittance with respect to the desired laser light illuminance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a transmittance measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a conventional transmittance measuring device.
3 is a graph showing a measurement result of transmittance of a test object obtained by the transmittance measuring apparatus shown in FIG. 2;
4 is a graph showing a measurement result of transmittance of a test object obtained by the transmittance measuring apparatus shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a diagram schematically showing a problem of the transmittance measuring apparatus shown in FIG.
6 is a diagram schematically showing a problem of the transmittance measuring apparatus shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 7 is a block diagram of a transmittance measuring apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic side view showing a part of an exposure apparatus having a dividing means according to one aspect of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart for explaining how to fabricate devices (ie, semiconductor chips such as IC and LSI, LCDs, CCDs, and the like).
FIG. 10 is a detailed flowchart of the wafer process in Step 4 shown in FIG. 9;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ArF excimer laser light source 2 Chamber 3, 15, 16 Aperture stop 4 Uniform optical system 5 Illuminance adjustment optical system 6 Beam splitter 7, 11, 12 ND
8 Stopper 10 Optical element sample (test object)
21a, 21b Detector 22 Controller 20, 23, 24 Stage

Claims (4)

レーザー光の光軸上から被検物を退避させた状態と前記レーザー光の光軸上に被検物を配置した状態で前記レーザー光の光量を測定し、それぞれの測定結果を利用して、所定の照度の前記レーザー光に対する前記被検物の透過率を測定し、前記所定の照度の前記レーザー光に対する前記被検物の透過率劣化量を評価する方法であって、
前記所定の照度よりも小さい照度で前記レーザー光を前記被検物に照射した状態における前記レーザー光の光量測定結果を利用して、前記被検物の前記レーザー光に対する初期透過率を算出する第1透過率算出ステップと、
前記第1透過率算出ステップの後に、前記所定の照度で前記レーザー光を前記被検物に照射した状態における前記レーザー光の光量測定結果を利用して、前記被検物の前記レーザー光に対する透過率を算出する第2透過率算出ステップと
前記第1透過率算出ステップで算出した前記初期透過率と前記第2の透過率算出ステップで算出した前記透過率との差に基づいて、前記所定の照度の前記レーザー光に対する前記被検物の透過率劣化量を評価するステップと、を有することを特徴とする方法。
Measure the light amount of the laser light in a state where the test object is retracted from the optical axis of the laser light and the test object is disposed on the optical axis of the laser light, and using each measurement result, A method for measuring the transmittance of the test object with respect to the laser light with a predetermined illuminance, and evaluating the transmittance deterioration amount of the test object with respect to the laser light with the predetermined illuminance ,
First, the initial transmittance of the test object with respect to the laser light is calculated using a light amount measurement result of the laser light in a state where the test object is irradiated with the laser light with an illuminance smaller than the predetermined illuminance . 1 transmittance calculation step;
After the first transmittance calculation step, using the measurement result of the laser light in a state where the laser light is irradiated on the test object at the predetermined illuminance, the laser light of the test object is measured. a second transmittance calculating step of calculating a that transparently rate,
Based on the difference between the initial transmittance calculated in the first transmittance calculation step and the transmittance calculated in the second transmittance calculation step, the test object with respect to the laser light with the predetermined illuminance And a step of evaluating the transmittance deterioration amount .
前記第1透過率算出ステップは、前記レーザー光の照度を前記所定の照度よりも小さい照度に調節するのに中性濃度フィルタを使用することを特徴とする請求項記載の方法。It said first transmittance calculation step The method of claim 1, wherein the use of neutral density filters to regulate the intensity of the laser beam to a smaller illumination intensity than the predetermined illuminance. 前記第1透過率算出ステップは、前記レーザー光の照度を前記所定の照度よりも小さい照度に調節するのに前記レーザー光の出力を制御することを特徴とする請求項記載の方法。It said first transmittance calculation step The method of claim 1, wherein the controlling the output of the laser light intensity of the laser beam to adjust to a smaller illumination intensity than the predetermined illuminance. 前記第1透過率算出ステップは、前記レーザー光の照度を前記所定の照度よりも小さい照度に調節するのに開口絞りの径を調節することを特徴とする請求項記載の方法。It said first transmittance calculation step The method of claim 1, wherein adjusting the diameter of the aperture stop to adjust the illuminance of the laser light to a smaller illumination intensity than the predetermined illuminance.
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