JPH0332015A - 照射光量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は照射光量検出装置に関し、例えば超高圧水銀灯
やエキシマレーザ−等の光源からの光束を用いて電子回
路パターンが形成されているマスクやレチクル面等の被
照射面を照射する際に被照射面の照射光量を高精度に検
出することのできる半導体製造用の露光装置等に好適な
照射光量検出装置に関するものである。

（従来の技術〉 最近の半導体製造技術には電子回路パターンの高集積化
に伴い、高密度の電子回路パターンが形成可能のりソグ
ラフイ技術が要求されている。

このうちディープＵＶ領域に発振波長を有する超高圧水
銀灯やエキシマレーザ−等がその高輝度性、単色性等の
良さからリングラフィ技術への応用が種々と提案されて
いる。

一般に半導体製造装置の製造工程ではレチクル又はマス
ク（以下「マスク」と総称する。）に設けられたパター
ンをウェハ面上に順次重ねて転写している。この場合、
照明装置によりウェハ面に対して密着若しくは極近接状
態に保持した状態でマスクを照明してマスク面上のパタ
ーンをウェハ面上に転写したり、投影レンズを用いてマ
スク面上のパターンをウェハ面に投影転写している。

この場合、ウェハ面上に転写されるパターンの像質は照
明装置の性能、例えば被照射面上の照射光の量やその変
動等に大きく影響される。

本出願人は被照射面上の照射光量が所定値となるように
制御した、特に半導体製造用の露光装置に好適な光量制
御装置を例えば特開昭６２−１８７８１５号公報や特開
昭６３−１９：ＩＩ：１０号公報で提案している。

これらの公報で提案されている光量制御装置は光路中に
干渉フィルターや偏向素子を配置し、これらの光学素子
で反射又は偏向された光量を検出することにより被照射
面上の照射光量を制御している。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の光量制御装置では照明光学系の光路中に光分割用
のハーフミラ−を配置して露光光の一部を反射分割して
検出手段で検出している。そして検出手段からの信号を
用いて被照射面への照射光量を検出している。一般にハ
ーフミラ−は例えば反射防止膜等のコーテイング膜が施
されており。

反射光又は透過光の所定光量が検出手段に導光されるよ
うにしている。

しかしながら、一般にハーフミラ−からの反射率及び透
過率はＳ偏光とＰ偏光で各々異なる為、入射光の偏光特
性の違いにより、又はハーフミラ−の配置の違いにより
検出手段で検出される光量が変化してくる。従って、例
えば入射光の偏光特性が時間に伴って変動すると検出精
度が低下してくるという問題点があった。

又、長円形の光束′径を有するレーザービームを用いた
照明光学系では、像回転素子を用いて光束の強度分布が
照明光学系の光軸に対称となるようにして被照射面への
照度分布の均一化を図るのが良い。

しかしながらこの場合、ハーフミラ−に入射する光束の
偏光状態は像回転素子の回転に伴い変化する為、ハーフ
ミラ−からの反射光量も時々変化してくる。この為、検
出手段で検出される光量に基づく信号を用いたのでは被
照射面への照射光量を精度良く求めることができないと
いう問題点があった。

本発明は光源から被照射面に至る光路中の適切なる位置
に第１光分割手段を配置し、該第１光分割手段で分割し
た光を第２光分割手段で更に複数に分割し、このように
分割した複数の光束を各々検出手段で検出することによ
り、偏光特性の影響によらず被照射面への照射光量を高
精度に求めることのできる照射光量検出装置の提供を目
的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の照射光量検出装置は、光源からの光束を照明光
学系を介して被照射面に導光する際、該光源と該被照射
面との光路中に第１光分割手段を館斜配置し、該第１光
分割手段で分割した一方の光束を第２光分割手段で２つ
の光束に分割し、該第１．第２光分割手段で分割された
２つの光束を各々第１、第２検出手段で検出し、該第１
．第２検出手段からの出力信号を用いて該被照射面への
照射光量を検出するとき、該第２光分割手段をＳ偏光に
対する反射率と透過率を各々Ｒｓ、Ｔｓ、Ｐ偏光に対す
る反射率と透過率を各々Ｒρ、Ｔｐとしたとき となるように構成したことを特徴としている。

この他本発明では、前記光源は光束径が長円の連続又は
パルス発振するレーザーであり、該レーザーからの光束
を像回転素子を用いて光束の光強度分布が該照明光学系
の光軸に対して時間的に槙分したとき対称となるように
していることを特彷としている。

（実施例） 第１図は本発明を半導体製造用の露光装置に運用したと
きの一実施例の概略ブロック図である。

同図において１０は光源であり、例えばインジェクショ
ンロッキングタイプのエキシマレーザ−より成っている
。１工は光量制御手段で後述するように光ｆＸｌｏの出
力を制御、又は照明光学系の縁り径等を制御している。

１２はレチクルやマスク等と共役の面のマスキングブレ
ード等の被照射面１４を照明する為の照明光学系、１３
は透明ガラス、又はハーフミラ−等の第１光分割手段で
あり、光源１０からの光束を反射光と透過光に分割して
いる。本実施例の第１光分割手段１３の各偏光成分に対
する反射率と透過率は予め測定され求められている。１
５ａは照明系であり、被照射面１４上からの光束をレチ
クル面２２に導光している。１５ｂはレチクル面２２の
回路パターンをウニ爪面である被＋２影面１６に投影す
る為の投影光学系である。

１９は第２光分割手段であり、偏光光に対する反射率と
透過率が予め測定され求められている。

そしてかつ後述する光学特性を有しており、第１光分割
手段Ｉ３からの光束を反射光と透過光の２つの光束に分
割している。１７は被照射面１４への照射光量を検出す
る為の検出手段であり、第１検出手段１７ａと第２検出
手段１７ｂとを有している。１８は演算手段であり、検
出手段！７からの出力信号を用いて被照射面１４への照
射光量を後述する演算方法に基づいて求めている。そし
てこのときの演算結果を光量制御手段１１に送出してい
る。

本実施例では光ＷＩＯからの光束で照明光学系１２によ
り被照射面１４を照射する。このとき光路中に配置した
有効光束を含む大きさの透過率と反射率の既知の第１光
分割手段より照射光量の一部を反射分割して第２光分割
手段１９に導光している。そして第２光分割手段１９で
２つの光束に分割し、該２つの光束を各々第１．第２検
出手段１７ａ、１７ｂにより検出している。

そして第１．第２検出手段１７ａ、１７ｂで検出される
光量に基づいて後述する演算手段１８により被照射面１
４に入射する照射光量を求めている。そして演算手段１
８からの出力信号に基づいて、例えば光量制御手段！１
により被照射面１４への照射光量を制御している。この
とき光量制御手段１１は光＄２１０からの出力強度を調
整したり、又は照明光学系１２の絞り径を変えることに
より被照射面１４への照射光量が予め設定した値となる
ようにしている。

次に第２図を用いて被照射面１４への照射光量の検出方
法について説明する。

第２図は第１図の一部分を具体的な光学要素で構成した
ときの要部概略図である。同図において第１図で示した
要素と同一要素には同符番な付している。

同図において光源１０からの光束２をビームエキスパン
ダー３で所定の大きさの光束径に変換し、複数の２次光
源面を形成する為の所謂オプティカルインチグレーター
等の２次光源形成手段４に入射させている。そして２次
光源形成手段４からの光束を集光レンズ５により集光し
、第１光分割手段１３を透過した光でマスキングブレー
ドより成る被照射面１４を照射している。

又、第１光分割手段１３で反射した光束を第２光分割手
段１９で反射光と透過光の２つの光束に分割し、被照射
面１４と光学的に共役な位置に配置した開口部８ａ、８
ｂに導光している。

第２光分割手段１９は各偏光光に対する反射率と透過率
が既知のものを用いている。又、第２光分割手段１９は
Ｓ偏光とＰ偏光を分割する割合が異っているものを用い
ている。そして開口部８ａ、８ｂを通過した光束を各々
第１．第２受光素子９ａ、９ｂで検出している。

今、第１光分割手段１３がないときの被照射面１４での
Ｓ偏光とＰ偏光の各偏光成分の強度を各々ｓ、、ｐｏと
する。

第１光分割手段１３のＳ偏光に対する反射率と透過率を
各々ＲＩＳ、ＴＩＳ、第１光分割手段１３のＰ偏光に対
する反射率と透過率を各々ＲＩ　Ｐ、ＴＩ　Ｐ、第２光
分割手段１９のＳ偏光に対する反射率と透過率を各々Ｒ
２５ｏＴ２Ｓ、第２光分割手段１９のＰ偏光に対する反
射率と透過率を各々Ｒ２Ｐ、７２Ｐとし、被照射面１４
と光学的に共役な位置にある開口部８ａ、ａｂ上の照度
を各々Ｉ、、１．、被照射面の照度を１０とすると １ｏ−ＴＩＳＸ　Ｓ、◆ＴＩＰＸ　Ｐｏ　　　　　　　
　”　”　（１）１＋−ＲＩＳＸＴ２Ｓ　ｘｓ０＋　Ｒ
ＩＰＸＴ２Ｐ　ｘＰｏ　　＊＋＋＊　（２）１、−ＲＩ
ＳＸ　Ｒ２Ｓ　　Ｘ　Ｓｏ　＋　　旧ｐｘ　Ｒ２Ｐ　　
Ｘ　Ｐａ　　　”　”　　（３）となる。

本実施例では第２光分割手段１９の光学特性を となるように構成している。

そしてこれより（１）　、　（２）　、　（３）式の連
立方程式を解いて被照射面１４の照度■。を求めている
。

このように本実施例では被照射面１４と光学的に共役な
複数の面の照度を検出し、該複数の面の照度より演算手
段により所定の演算を行うことにより、照射光の偏光特
性の変化にかかわらず被照射面の照度を高鯖度に求める
ことを可能としている。

第３図は本発明の第２実施例の一部分の要部概略図であ
る。

本実施例では照明光学系１２と被照射面１４との間にＳ
偏光、Ｐ偏光の透過率、反射率が既知の第１．第２光分
割手段３１．３２を配置し、第１．第２光分割手段３１
．３２で分割された反射光を各々第１．第２検出手段１
７ａ、１７ｂで検出している。そして第２光分割手段３
２を通過した光を被照射面１４に導光している。

このような構成において第１．第２検出手段１７ａ、１
７ｂからの出力信号を用いて第１実施例と同様な方法に
より被照射面１４の照射光量を求めている。

第４図は本発明の第３実施例の一部分の要部概略図であ
る。同図に・おいて第２図で示した要素と同一要素には
同符番を付している。

本実施例では光源４０として光束断面が長円でパルス発
振するエキシマレーザ−や連続発振するレーザー等を用
いた場合に九Ｗ４０と照明光学系１２（２次光源形成手
段２）との間にイメージローテータ等の像回転素子４１
を配置して、照射光束の強度分布が照明光学系の光軸に
対して時間的に積分したとき対称となるようにしている
。

これにより被照射面１４への照射光量の検出と共に被照
射面を時間的に積分したときの照度分布の均一化を図っ
ている。

この他の構成は第２図の第１実施例と同様である。

（発明の効果） 本発明によれば光源と被照射面との間に所定の光学特性
を有するように配置した２つの光分割手段により分割さ
れた複数の光束を複数の検出手段で検出し、該検出手段
からの出力信号を利用することにより、被照射面への照
射光量を照射光の偏光特性に影響されずに精度良く求め
ることのできる照射光量検出装置を達成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を半導体製造用の露光装置に通用したと
きの第１実施例の要部概略図、第２図は第１図の一部分
の具体的構成の説明図、第３゜第４図は各々本発明の第
２．第３実施例の一部分の要部概略図である。 図中、１０は光源、１１は光量制御手段、１２は照明光
学系、１３．３１は第１光分割手段、１４は被照射面、
１５ａは照明系、１５ｂは投影光学系、１６は被投影面
、１７は検出手段、１７ａ、１７ｂは第１．第２検出手
段、１８は演算手段、１９．３２は第２光分割手段、２
は光束、３はビームエクスパンダ−１４は２次光源形成
手段、５は集光レンズ、８ａ、８ｂは開口部。 ９ａ、９ｂは受光素子である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源からの光束を照明光学系を介して被照射面に
   導光する際、該光源と該被照射面との光路中に第１光分
   割手段を傾斜配置し、該第１光分割手段で分割した一方
   の光束を第２光分割手段で２つの光束に分割し、該第１
   、第２光分割手段で分割された２つの光束を各々第１、
   第２検出手段で検出し、該第１、第２検出手段からの出
   力信号を用いて該被照射面への照射光量を検出するとき
   、該第２光分割手段をＳ偏光に対する反射率と透過率を
   各々Ｒｓ、Ｔｓ、Ｐ偏光に対する反射率と透過率を各々
   Ｒｐ、Ｔｐとしたとき Ｔｐ／Ｔｓ≠Ｒｐ／Ｒｓ となるように構成したことを特徴とする照射光量検出装
   置。
2. （２）前記光源は光束径が長円の連続又はパルス発振す
   るレーザーであり、該レーザーからの光束を像回転素子
   を用いて光束の光強度分布が該照明光学系の光軸に対し
   て時間的に積分したとき対称となるようにしていること
   を特徴とする請求項１記載の照射光量検出装置。