JP4829429B2 - 透過率測定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射光束を分割する光束分割系と、当該光束分割系を利用した測定系に関する。本発明の光束分割系は、例えば、光源であるエキシマレーザ等の紫外線パルスレーザの光量を監視するのに好適な光量制御装置に好適である。
【0002】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型及び薄型化の要請から電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求は益々高くなっており、かかる要求を満足するために露光解像度を高める提案が様々なされている。また、ウェハ等に転写されるパターンの像質は照明性能、例えば、マスク面やウェハ面での照度分布に大きく影響する。このため、高品位な半導体ウェハ、LCD、薄膜磁気ヘッドを提供するためには高精度な露光量制御が必要となる。
【0003】
露光量制御装置は、典型的に、光源からの光束をハーフミラーなどで分割させて受光素子を介してこれを受光し、照明領域の光量の変動が所定範囲内になるように光源の光量をフィードバック制御する。ハーフミラーはレチクル又はマスク(本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する)のパターンと等価な位置、例えば、オプティカルインテグレータの後段に設けられる。
【0004】
一方、解像度向上の一手段として露光光源の短波長化が行われており、近年では、露光光源はKrFエキシマレーザ(波長約248nm)からArFエキシマレーザ(波長約193nm)になろうとしており、F2エキシマレーザ(波長約157nm)の実用化も進んでいる。このような露光装置に使用される光学系を構成する光学素子としては、光源の紫外光に対する高い透過特性と長時間の露光に対しても透過率の低下の少ない高い耐紫外線性が要求されている。そのため、光学素子の透過特性及び対紫外線性を十分に吟味する必要があり、これを目的とした光学素子の透過率測定が頻繁に行われている。
【0005】
透過率測定装置は、典型的に、目的のエキシマレーザの紫外レーザ光束をハーフミラーによって反射及び透過することによって分割し、反射光束(参照光束)を一のセンサで受光し、透過光束(被検光束)を被測定物を更に透過させたあとに別のセンサで受光し、被測定物の有無によって検出される光量の比を計算して被測定物の透過率を測定する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の露光量制御装置及び透過率測定装置は、光量検出と、それに伴う露光量の制御と透過率の測定が高精度に行うことができずに高品位なデバイスをスループットなどの露光性能良く提供できないという問題があった。
【0007】
本発明者はかかる問題の原因を鋭意検討した結果、従来の光量検出の誤差がレーザ光の偏光ゆらぎに起因することを発見した。即ち、ハーフミラーの反射率及び透過率は、レーザ光のP偏光成分とS偏光成分に対して異なるため、レーザ光(ハーフミラーへの入射光束)に偏光ゆらぎが生じると、ハーフミラーにより分割した2つの分割光束の偏光状態がそれぞれ変動してしまう。偏光ゆらぎとは、ハーフミラーに入射するレーザ光の偏光成分が発振電圧に応じて変化し、又はパルスごとに変化する場合であるが、この場合には、ハーフミラーへの入射光束とハーフミラーを経た分割光束の偏光状態の変動に伴う入射光束と分割光束の光量比の変動により、センサが正確にレーザ光の光量を検出することができなくなる。
【0008】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は光源の光量を正確な検出や制御を可能にする光束分割装置を提供することを例示的目的とする。
【0012】
本発明の一側面としての透過率測定装置は、入射光束を反射光と透過光に分割する第1光学部材と、前記第1光学部材で反射された反射光を反射光と透過光に分割する第2光学部材と、前記第1光学部材を透過した透過光を反射光と透過光に分割する第3光学部材と、を有する第1光束分割装置と、前記第2光学部材によって反射された反射光または前記第3光学部材を透過した透過光を反射光と透過光に分割する第4光学部材と、前記第4光学部材で反射された反射光を反射光と透過光に分割する第5光学部材と、前記第4光学部材を透過した透過光を反射光と透過光に分割する第6光学部材と、を有する第2光束分割装置と、前記第2光学部材によって反射された光または前記第3光学部材を透過した光の光量を検出する第1検出器と、前記第5光学部材によって反射された光または前記第6光学部材を透過した光の光量を検出する第2検出器と、前記第1光束分割装置と前記第2光束分割装置との間の光路に被測定物を配置した場合と配置しない場合とにおける前記第1検出器および前記第2検出器による検出結果を用いて、前記被測定物の透過率を算出する演算部と、を有し、前記第1光学部材および前記第4光学部材での光の反射においてp偏光成分として反射された光は、前記第2光学部材および前記第5光学部材での光の反射においてs偏光成分として反射し、前記第1光学部材および前記第4光学部材での光の反射においてs偏光成分として反射された光は、前記第2光学部材および前記第5光学部材での光の反射においてp偏光成分として反射し、前記第1光学部材および前記第4光学部材での光の透過においてp偏光成分として透過した光は、前記第3光学部材および前記第6光学部材での光の透過においてs偏光成分として透過し、前記第1光学部材および前記第4光学部材での光の透過においてs偏光成分として透過した光は、前記第3光学部材および前記第6光学部材での光の透過においてp偏光成分として透過することを特徴とする。
【0021】
本発明の他の目的及び更なる特徴は以下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。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての光束分割部10を有する光量検出装置100及び当該光束分割部10を有する露光装置200について説明する。なお、各図において同一の参照符号は同一の部材を表している。また、同一の参照番号に大文字のアルファベットを付したものはアルファベットのない参照番号の変形例であり、特に断らない限り、アルファベットのない参照番号は大文字のアルファベットを付した参照番号を総括するものとする。図1は、本発明の一側面である光束分割部10を有する光量検出装置100を示した概略斜視図である。図6は、本発明の一側面である光束分割部10を有する露光装置200の一部を示す概略側面図である。
【0023】
まず、本発明の一側面としての光束分割部10を有する光量検出装置100を説明する。光量検出装置100は、図1に示すように、光源Lから射出された光量を検出する測定系であって、光束分割部10と、検出器110とを有する。光量検出装置100において、光束分割部10は光源Lより射出される光束L1の光軸上に設けられ、また、検出器110は光束分割部10により分割された光束L2及びL3のうち少なくとも一方を検出可能な位置に設けられる。図1において、光束L1の進行方向をZ軸、光源Lの設置面においてZ軸に対する垂直方向をX軸、光源Lの設置面に対する法線方向をY軸とする。なお、図1において、検出器110は光束L2側に設けられているが、かかる構成は例示的であり、光束L3を検出する構成であっても良い。また、後述するように、本発明の光量検出装置100が透過率測定に供される場合、光源Lは光量検出装置100の構成要素の一つであってもよい。
【0024】
光束分割部10は光源Lから射出される光束L1から光束L1と偏光状態が等しい2つの分割光束L2及びL3を生成する。光束分割部10は3枚の平行平板(第1の平行平板20、第2の平行平板30、第3の平行平板40)を有し、第1の平行平板20は光源Lより射出された光束L1の光軸上に配置される。第2の平行平板30は第1の平行平板20により反射された光束の光軸上に所定の限定をもって配置される。第3の平行平板40は第1の平行平板20により透過された光束の光軸上に、やはり後述する所定の限定をもって配置される。平行平板20乃至40はビームスプッリタ等の光学素子から構成可能であるが、本発明の作用を奏するものであればこれに限定されものではない。同様に、平行平板20乃至40は反射率及び透過率特性が同一の部材より構成されることが好ましいが、後述するような関係を満たすのであればこれに限定されない。
【0025】
第1の平行平板20は光束L1を反射及び透過することで、光束L1を2つの光束に分割する。図1及び図2(a)によく示されるように、第1の平行平板20は光束L1の入射面がX軸と平行し、かつ光束L1の光軸に対し入射面の法線方向が45°となるように配置される。ここで、図2(a)は図1に示す第1の平行平板20をZY平面で示した側面図、(b)は図1に示す第2の平行平板30をXY平面で示した側面図、(c)は図1に示す第3の平行平板40をZX平面で示した側面図である。しかしながら、第1の平行平板20は上述した設置角に限定されるものではなく、光束L1を2つに分割させるに足りる程度に配置されるとよいことに理解されたい。
【0026】
第2の平行平板30は第1の平行平板20により反射された光束に対し、光束L1と同一の偏光状態を有する光束L2を生成する。図1に示すように、光源Lより射出された光束L1は基本的に第1の平行平板20により反射及び透過させることで光束L1を分割することが可能である。しかしながら、本発明の光束分割部10は第1の平行平板20に対し第2の平行平板30を配置することで光束L1と同一の偏光状態を有する光束L2を生成している。
【0027】
図1及び図2(b)によく示されるように、第1の平行平板20がZ軸に対し45°となるように配置された場合、第2の平行平板30は第1の平行平板20で反射された反射光束の入射面がZ軸と平行し、かつかかる反射光束の光軸に対し入射面の法線方向が45°となるように配置される。但し、本発明はかかる値にのみ限定されるものではなく、第2の平行平板30は光束L2が光束L1と同一の偏光状態となるように配置されるに足りるものである。なお、第1の平行平板より反射された光束の一部は第2の平行平板30を透過するが、かかる透過光束は図示しないダンパーによって吸収される。これにより光束L2の透過成分がフレア光となることを防止することができる。
【0028】
第3の平行平板40は第1の平行平板20により透過された光束に対し、光束L1と同一の偏光状態を有する光束L3を生成する。上述したように、光源Lより射出された光束L1は基本的に第1の平行平板20により反射及び透過させることで光束を分割することが可能である。しかしながら、本発明の光束分割部10は第1の平行平板20に対し第3の平行平板40を配置することで光束L1と同一の偏光状態を有する光束L3を生成している。
【0029】
図1及び図2(c)によく示されるように、第1の平行平板20がZ軸に対し45°となるように配置された場合、第3の平行平板40は第1の平行平板20により透過された透過光束の入射面がY軸と平行し、かつかかる透過光束の光軸に対し入射面の法線方向が45°となるように配置される。但し、本発明はかかる値にのみ限定されるものではなく、第3の平行平板40は光束L3が光束L1と同一の偏光状態となるように配置されるに足りるものである。かかる構成において、第3の平行平板40は第1の平行平板20によって透過された光束を更に透過すると共に、光束L1と同一の偏光状態を有する光束L3とする。なお、第3の平行平板40は光束を反射するが、かかる反射光束は図示しないダンパーによって吸収される。これにより光束L3の反射成分がフレア光となることを防止することができる。
【0030】
検出器110は当該検出器に入射する光束の光量を検出する。検出器110は光束L2及び/又は光束L3の光軸上に配置される。検出器は受光素子及び処理回路を有し、かかる光束の光量を測定する。なお、検出器は当該周知のいかなる技術も適用可能であり、ここでの詳細な説明は省略する。また、検出器110の検出する光束に関しては後述する動作の説明において更に理解されるであろう。
【0031】
次に、本発明の光量検出装置100の動作について説明する。まず、光源Lより光束L1が射出される。ここで、光源Lは、例えば、エキシマレーザ等の紫外線パルスレーザである。光源Lからの光束L1は第1の平行平板20によって反射及び透過され、2つの光束に分割される。図1を参照するに、ここで、光束L1の水平成分及び垂直成分の強度をIH、IVとすると、光束L1の偏光状態は数式1によって表すことができる。
【0032】
【数1】
【0033】
かかる反射光束と透過光束は第2及び第3の平行平板30及び40によって反射及び透過される。第2の平行平板30によって反射された光束は光束L2となり、透過された光束はダンパーによって遮光される。第3の平行平板40によって透過された光束は光束L3となり、反射された光束はダンパーによって遮光される。なお、上述したように第2及び第3の平行平板30及び40は光束L2及び光束L3が光束L1と同一の偏光状態となるように配置されている。
【0034】
より特定的には、光束L2の水平成分及び垂直成分の強度は各々数式2及び数式3で示される。
【0035】
【数2】
【0036】
【数3】
【0037】
ここで、rはフレネル反射係数を示し、添え字p、sは反射の際の偏光成分を示している。かかる数式2及び数式3より光束L2の偏光状態は以下に示す数式4で表される。
【0038】
【数4】
【0039】
数式4より、第1の平行平板20及び第2の平行平板30によって反射された光束L2が光束L1と同一な偏光状態になっていることが理解されるであろう。
【0040】
一方、光束L3の水平成分及び垂直成分の強度は各々数式5及び数式6で示される。
【0041】
【数5】
【0042】
【数6】
【0043】
ここで、tはフレネルの透過係数を示し、添え字p、sは透過の際の偏光成分を示し、添え字rは平行平板の出射面側を示している。かかる数式5及び数式6より光束L3の偏光状態は以下に示す数式7で表される。
【0044】
【数7】
【0045】
数式7より、第1の平行平板20及び第3の平行平板40によって透過された光束L3が光束L1と同一な偏光状態になっていることが理解されるであろう。
【0046】
本発明の光量検出装置100は、3枚の平行平板20乃至40から成る光束分割部10により、分割された光束(光束L2及び光束L3)は光束L1と同じ偏光状態を有している。なお、上述した構成の説明では、光束L2及び光束L3が光束L1と同じ偏光状態となるように第2の平行平板30及び第3の平行平板40を配置しなければならないと記載した。しかし、第2の平行平板30及び第3の平行平板40を反射及び透過する光束L2及びL3の偏光状態が数式1を満足するように配置されなければならないと表現することもできる。
【0047】
次に、光束L2及び/又は光束L3の光路上の検出器110によって、光源Lの光量を検出することが可能となることを説明する。本実施例の光量検出装置100において、分割光束L2及びL3は入射光束L1と同一の偏光状態を有し、分割光束L2及びL3の偏光状態も等しい。これにより、光量検出装置100は光束L1にゆらぎが生じた場合であっても、光束L1に対する光束L2及びL3の光束の光量比は変わらないので、光束L2及びL3光束の光量を精度よく検出することができる。
【0048】
なお、光束L2の光軸上に検出器110を設置すると共に、光束L3の光路上に被測定物を設置しかかる被測定物を透過した光路上に検出器を設置してもよい。かかる構成において、被測定物が存在する場合と存在しない場合の光束の光量比を測定することで光量測定装置100は透過率測定装置として機能する。かかる構成は平行平板20及び40を2回透過した光束L3を被検光束としている。これにより、被測定物にハイパワーの光量を照射した時の光源Lの光量を、光源Lの偏光ゆらぎの影響を受けることなく、高精度に検出することが可能となる。更に、かかる構成は、平行平板を2回反射した光束L2を検出光としているため、紫外線パルスレーザ光の強度を調整し所望のエネルギ密度を得るために用いるNDフィルタ等の減光手段の役割も兼ねている。従って、NDフィルタ等の構成部品による測定誤差を減少し、光束L1の光量を高精度にモニタリングすることが可能となる。
また、上述の透過率測定の構成において、光束L2の光路上(第2の平行平板30と検出器110の間)に被測定物を設置した場合、平行平板を2回反射した光束L2を被検光束とするので被測定物にローパワーの光量を照射した時のレーザ光の光量をモニタリングすることが可能となる。
【0049】
更に、上述の光量検出装置100において、検出器110の検出結果に基づき光源Lの光量を制御可能な制御部を設けても良い。これにより、光量検出装置100は、光量制御装置として機能することもできる。
【0050】
以下、図3を参照するに、光量検出装置100の変形例としての光量検出装置100Aについて説明する。ここで、図3は、図1に示す光量検出装置100の変形例としての光量検出装置100Aを示す概略斜視図である。光量検出装置100Aは図1に示す分割手段10を2つ組み合わせることによって、紫外線パルスレーザ光に対する透過率測定等の光量検出装置として用いることができる。図3によく示されるように、光量検出装置100Aは図1に示す光量検出装置100の光束L3の後に光束L3を分解する分割手段10(図3において、分割手段10aで示す)を更に有することを特徴とする。なお、光量検出装置100Aは図1に示す光量検出装置100とその構成要素を同一とする為、ここでの詳細な説明は省略する。
【0051】
光源Lからの光束L1は、上述した光量検出装置100のように、分割手段10によって光束L2と光束L3の2つの光束に分割される。光束L2の光路上に光束L2の光量を検出する検出器110を設置し、光束L3の光路上に被測定物を設置する。被測定物を透過した光束L3は、光束L3の光路上に設置した分割手段10aにより、光束L4と光束L5の2つの光束に分割される。光束L4及び光束L5の光路上にそれぞれ検出器120及び130を設置する。
【0052】
かかる構成において、検出器110及び検出器120で検出された参照光(L2)束及び被検光束(L4)の信号光から、強度比=(被検光電圧平均値/参照光電圧平均値)が算出される。被測定物を被検光束中に設置して測定した強度比Iと、被測定物を取り除いて測定した強度比I0とから、被測定物の紫外線パルスレーザ光に対する透過率T=I/I0が算出される。なお、光束L5に接続される検出器130は光源Lのレーザ光のパワー等を検出するために用いる。
【0053】
かかる光量検出装置100Aは平行平板を2回透過した光束L2を被検光束としている。これにより、被測定物にハイパワーの光量を照射した時のレーザ光の光量を検出することが可能となる。また、上述した理由により、図示しない3の検出器で検出される光束(L2、L4、及びL5)の偏光状態は全て光源Lから射出される光束L1の偏光状態と等しい。これにより、レーザ光の光量を光源Lのレーザ光の偏光ゆらぎの影響を受けることなく、高精度に検出することができる。また、光学部材等の紫外線パルスレーザ光に対する透過率を高精度に測定することが可能となる。
【0054】
更に、光量検出装置100Aは平行平板を2回反射した光束を信号光としている。このため、かかる平行平板は紫外線パルスレーザ光の強度を調整し所望のエネルギ密度を得るために用いるNDフィルタ等の減光手段の役割も兼ねている。従って、NDフィルタなどの構成部品による測定誤差を減少することができる。そのため、レーザ光の光量を高精度にモニタリングすることができ、光学部材等の紫外線パルスレーザ光に対する透過率を高精度に測定することが可能となる。
【0055】
図7及び図8を参照するに、光量検出装置100Aは従来の構成と比較して、高い検出精度を維持していることが理解される。ここで、図7は、偏光対策前の透過率ベースラインの測定結果を示した図である。図8は、図3に示す光量検出装置100Aを使用した透過率ベースラインの測定結果を示した図である。図中の横軸はレーザの照射パルス数[Mpls]を表し、縦軸は透過率のベースライン[%]を表している。
図7より偏光対策を行っていない場合のベースラインのばらつきは0.32%である。一方、光量検出装置100Aではベースラインのばらつきは0.09%である。よって、光束分割部10で偏光状態を保存したことで測定精度は0.1%を下回っており、図7と比較して測定精度は3倍向上している。かかる結果より、本発明の光束分割部10の有効性が確認できる。
【0056】
以下、図4を参照するに、光量検出装置100の変形例としての光量検出装置100Bについて説明する。ここで、図4は、図1に示す光量検出装置100の変形例としての光量検出装置100Bを示す概略斜視図である。光量検出装置100Bは図1に示す分割手段10を2つ組み合わせることによって、紫外線パルスレーザ光に対する透過率測定等の光量検出装置として用いることができる。図4によく示されるように、光量検出装置100Bは図1に示す光量検出装置100の光束L2の後に光束L2を分解する分割手段10(図4において、分割手段10bで示す)を更に有することを特徴とする。なお、光量検出装置100Bは図1に示す光量検出装置100とその構成要素を同一とする為、ここでの詳細な説明は省略する。
【0057】
光源Lからの光束L1は、上述した光量検出装置100のように、光束分割部10によって光束L2と光束L3の2つの光束に分割される。光量検出装置100Bは光束L3の光路上に検出器140を設置し、光束L2の光路上に被測定物を設置する。被測定物を透過した光束は、光束L2の光路上に設置した分割手段10bにより光束L6と光束L7の2つの光束に分割される。なお、光束L6及び光束L7の光路上には各々検出器150及び160が設置される。
【0058】
かかる構成において、光量検出装置100Bは検出器140及び検出器150で検出された参照光束及び被検光束の信号光から、強度比=(被検光電圧平均値/参照光電圧平均値)を算出することができる。これにより、被測定物を被検光束(光束L2)中に設置して測定した強度比Iと、被測定物を取り除いて測定した強度比I0とから、被測定物の紫外線パルスレーザ光に対する透過率T=I/I0が算出される。なお、光束L7に接続された検出器160はレーザ光のパワーを検出することができる。
【0059】
かかる光量検出装置100Bは平行平板を2回反射した光束を被検光束としている。これにより、被測定物にローパワーの光量を照射した時のレーザ光の光量を検出することが可能となる。また、光束L3、光束L6、及び光束L7に接続される検出器で検出されるレーザ光の偏光状態が、全て光源Lより射出された光束L1の偏光状態と等しい。その結果、レーザ光の光量を光源Lのレーザ光の偏光ゆらぎの影響を受けることなく高精度にモニタリングすることができる。また、光学部材等の紫外線パルスレーザ光に対する透過率を高精度に測定することが可能となる。
【0060】
以上のように光量検出装置100A及び100Bは分割手段10を2つ組み合わせることにより、被測定物にハイパワー又はローパワーの光量を照射した時のレーザ光の光量をモニタリングすることが可能となる。これによって、レーザ光の光量をレーザ光の偏光ゆらぎの影響を受けることなく、高精度にモニタリングすることができる。また、光学部材等の紫外線パルスレーザ光に対する透過率を高精度に測定することが可能となる。
【0061】
以下、図5を参照するに、光量検出装置100の変形例としての光量検出装置100Cについて説明する。ここで、図5は、図1に示す光量検出装置100の変形例としての光量検出装置100Cを示す概略斜視図である。光量検出装置100Cは図1に示す分割手段10を3つ以上組み合わせることによって、光センサ等のリニアリティ評価等の光量検出装置として用いることができる。図5によく示されるように、光量検出装置100Cは図1に示す光量検出装置100の光束L3の後に光束L3を分解する複数の分割手段10(図5では、例示的に2の分割手段10c及び10dで示す)を直列に有することを特徴とする。なお、光量検出装置100Cは図1に示す光量検出装置100とその構成要素を同一とする為、ここでの詳細な説明は省略する。
【0062】
かかる構成において、光源Lからの光束L1は図1に示す分割手段10を直列に接続することによって、光束L2、光束L4、光束L8・・・と使用する分割手段10の数量分の光束を得ることができる。光束L2、光束L4、光束L8・・・の光路上に、例えば図示しない検出器を各々設置し、かかる検出器の検出する光束の光量をモニタする。この光量測定装置100Cでは、上述した光量検出装置100のように、各検出器で検出されるレーザ光の偏光状態が、全て光源Lより射出された光束L1の偏光状態と等しい。このため、レーザ光の光量を光源Lのレーザ光の偏光ゆらぎの影響を受けることなく、高精度にモニタリングすることができる。また、光センサ等の紫外線パルスレーザ光に対するリニアリティ評価等を高精度に行うことが可能となる。
【0063】
更に、光量検出装置100Cは平行平板を2回反射した光束を信号光として検出している。よって、かかる平行平板は紫外線パルスレーザ光の強度を調整し、所望のエネルギ密度を得るために用いるNDフィルタ等の減光手段の役割も兼ねている。その結果、構成部品による測定誤差要因の減少することが可能であり、レーザ光の光量を高精度にモニタリングすることができる。また、光センサ等の紫外線パルスレーザ光に対するリニアリティ評価等を高精度に測定することが可能となる。
【0064】
以下、図6を参照するに、本発明の一側面である光束分割部10を有する露光装置200について説明する。露光装置200は、図6に示すように、照明光学系を含む照明装置210と、図示しないマスクと、図示しない投影光学系と、図示しない制御部を有する。露光装置200は、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式でマスクに形成されたパターンをウェハW上に露光する投影露光装置である。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させてマスクの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させて、次のショットの露光領域に移動させる投影露光法をいう。
【0065】
照明装置210は、典型的に、光源としてのレーザ220と照明光学系とを有し、転写用パターンが形成された図示しないマスクを照明する。
【0066】
レーザ220は照明光を発光する光源で、例えば、波長約157nmのF2エキシマレーザである。しかし、レーザ220は波長約193nmのArFエキシマレーザ等に置換されても良い。
【0067】
照明光学系は、図示しないマスクへ光束を照射する光学系であり、光学系230、オプティカルインテグレータ(又は、ライトインテグレータ)240、集光レンズ250、光束分割部260、ブレード(絞り)270、図示しない結像レンズとを有する。かかる照明光学系のレンズなどの光学素子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測定物から製造された光学素子を使用することが出来る。
【0068】
光学系230は複数のレンズからなり、例えば、入射側および射出側でテレセントリックとなるアフォーカル系を構成している。かかる光学系よりアフォーカル系(光学系230)を構成することで、レーザ220から射出された光束(コヒーレント光のビーム断面)を光軸において直交する2方向に連続的に光束を拡大及び縮小することができる。
【0069】
オプティカルインテグレータ240は、例えば、ハエの目レンズであって、図示しないマスクを効率的に均一に照明する作用を有する。
【0070】
集光レンズ250は、例えば、コンデンサーレンズであって、オプティカルインテグレータ240から出た光束をできるだけ多く集めて絞り270上で重畳的に重ね合わせ、光束分割部260を介し絞り270をケーラー照明する。
【0071】
光束分割部260は集光された光束を、図1に示すような3枚の平行平板より構成され、かかる光束を透過光束と反射光束に分割する。なお、光束の偏光状態を保存した分割方法は上述した通りであってここでの詳細な説明は省略する。本実施例では、光束分割部260によって分割された透過光束は絞り270を照明する。また、光束分割部260によって分割された反射光束は光量を検出する検出器262に入射する。
【0072】
図示しない結像レンズは絞り270を通過した光束をマスク面上に結像する。なお、露光装置200の照明光学系210にはその他当業界で既知のいかなる技術をも適用可能であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【0073】
マスク上には所望のパターンが形成されており、マスクから発せられた回折光は図示しない投影光学系を通りウェハ上にパターン像を形成する。ウェハはウェハや液晶基板などの被処理体でありレジストが塗布されているものである。
【0074】
図示しない投影光学系は、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、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を使用することができる。かかる投影光学系のレンズなどの光学素子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測定物から製造された光学素子を使用することが出来る。
【0075】
図示しない制御部は典型的にCPU、図示しないメモリとを有し、検出器262に接続されている。CPUはMPUなど名前の如何を問わずいかなるプロセッサも含み、各部の動作を制御する。メモリはROM及びRAMより構成され、露光装置を動作するファームウェア及び最適な露光量(又は照度)のデータを格納する。本実施例において、制御部は検出器262により検出される光量の変動が所定範囲内になるようにレーザ220の光量をフィードバック制御する。
【0076】
かかる構成において、露光装置200は以下のような動作を示す。露光装置200はマスクを照明装置210によって照明し、図示しない投影光学系を介しウェハ面上に所望のマスクのパターンを露光する。また、このとき露光装置200の図示しない制御部は検出器262で検出される光量、即ちマスクを照明する照度をもとに、かかる光量の変動が所定範囲内になるようにレーザ220の光量をフィードバック制御する。
【0077】
上述したように本発明の光束分割部260は、分割手段に入射する光束と分割後の光束の偏光状態が同じである。従って、露光装置200はレーザ220の偏光ゆらぎに基づく照明光学系の偏光特性の変化に関わらず、正確に露光量を制御することができる。また、露光装置の光学系のレンズなどの光学素子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測定物から製造された光学素子を使用することで、紫外光、遠紫外光及び真空紫外光における光学特性の信頼度が高い光学素子であるため高精度(高解像度)な露光を実現する。この結果、均一な光強度で照明を行えるためスループットが向上し、レジストへのパターン転写を高精度に行って高品位なデバイス(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。
【0078】
次に、図9及び図10を参照して、上述の露光装置200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。
【0079】
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1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。本実施例の製造方法によれば従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、かかる露光装置200を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面として機能するものである。
【0080】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【0081】
【発明の効果】
本発明の光束分割装置によれば、エキシマレーザ等を光源とする紫外線パルスレーザ光の光量を、レーザ光の偏光ゆらぎによる影響を受けることなく入射光束と同じ偏光状態を有する光束に分割することができる。よって、かかる光束分割装置を有する光量検出装置は分割された光束を用いて高精度に光量の検出をすることができる。また、かかる光量検出装置を透過率測定に供した場合、レーザ光の光量及び光学素子の透過率を高精度に検出することができ、高品質な光学素子を提供することができる。また、本発明による光束分割装置を複数連結することにより構成される光量検出装置は常に入射光束と等しい偏光状態を有する複数の光束をモニタリングすることができるので、光源(レーザ等)に対する光センサ等のリニアリティ評価を高精度に行うことができる。
【0082】
また、かかる光束分割装置を有する露光装置によれば、照明光学系の偏光特性の変化に関わらず正確な露光量の検出を行うことができので、露光光量を高精度にフィードバック制御できる。従って、かかる露光装置を使用することは、スループットを向上させるだけでなく、高品位なデバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一側面である分割手段を有する光量検出装置を示した概略斜視図である。
【図2】 (a)は図1に示す第1の平行平板をZY平面で示した側面図であり、(b)は図1に示す第2の平行平板30をXY平面で示した側面図であり、(c)は図1に示す第3の平行平板40をZX平面で示した側面図である。
【図3】 図1に示す光量検出装置の変形例としての光量検出装置を示す概略斜視図である。
【図4】 図1に示す光量検出装置の変形例としての光量検出装置を示す概略斜視図である。
【図5】 図1に示す光量検出装置の変形例としての光量検出装置を示す概略斜視図である。
【図6】 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7】 偏光対策前の透過率ベースラインの測定結果を示した図である。
【図8】 図3に示す光量検出装置を使用した透過率ベースラインの測定結果を示した図である。
【図9】 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。
【図10】 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。
【符号の説明】
10 分割手段
20 第1の平行平板
30 第2の平行平板
40 第3の平行平板
100 光量検出装置
110 検出器
200 露光装置
Claims (4)
- 入射光束を反射光と透過光に分割する第1光学部材と、
前記第1光学部材で反射された反射光を反射光と透過光に分割する第2光学部材と、
前記第1光学部材を透過した透過光を反射光と透過光に分割する第3光学部材と、
を有する第1光束分割装置と、
前記第2光学部材によって反射された反射光または前記第3光学部材を透過した透過光を反射光と透過光に分割する第4光学部材と、
前記第4光学部材で反射された反射光を反射光と透過光に分割する第5光学部材と、
前記第4光学部材を透過した透過光を反射光と透過光に分割する第6光学部材と、
を有する第2光束分割装置と、
前記第2光学部材によって反射された光または前記第3光学部材を透過した光の光量を検出する第1検出器と、
前記第5光学部材によって反射された光または前記第6光学部材を透過した光の光量を検出する第2検出器と、
前記第1光束分割装置と前記第2光束分割装置との間の光路に被測定物を配置した場合と配置しない場合とにおける前記第1検出器および前記第2検出器による検出結果を用いて、前記被測定物の透過率を算出する演算部と、を有し、
前記第1光学部材および前記第4光学部材での光の反射においてp偏光成分として反射された光は、前記第2光学部材および前記第5光学部材での光の反射においてs偏光成分として反射し、
前記第1光学部材および前記第4光学部材での光の反射においてs偏光成分として反射された光は、前記第2光学部材および前記第5光学部材での光の反射においてp偏光成分として反射し、
前記第1光学部材および前記第4光学部材での光の透過においてp偏光成分として透過した光は、前記第3光学部材および前記第6光学部材での光の透過においてs偏光成分として透過し、
前記第1光学部材および前記第4光学部材での光の透過においてs偏光成分として透過した光は、前記第3光学部材および前記第6光学部材での光の透過においてp偏光成分として透過することを特徴とする透過率測定装置。 - 前記第1光学部材ないし前記第6光学部材は、等しい反射率特性および等しい透過率特性を有することを特徴とする請求項1に記載の透過率測定装置。
- 前記第1光学部材ないし前記第6光学部材は平行平板であることを特徴とする請求項1に記載の透過率測定装置。
- 前記第1光学部材ないし前記第6光学部材は入射角が45°となるように配置されていることを特徴とする請求項3に記載の透過率測定装置。
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