(57)【要約】【課題】光源から照射される露光光の強度を補正し、露光量を露光領域間で一定にし、露光領域で検出する信号のノイズを削減する露光装置を提供する。【解決手段】光検出器１、電荷アンプ２、ＡＤ変換器３、露光量データメモリ５、露光量シーケンスコントローラ６を有し、露光量シーケンスコントローラ６は、露光領域間の積算された電圧信号Ｓ２と、予め設定された所定の積算量との差分を露光量データメモリ５から読み取り、光源１０から照射される露光光３３の強度を予め設定された所定の積算量になるように、光源１０から照射される露光光３３の強度を光源コントローラ８を介して制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光を照射する光源と、前記光源から照射される前記露光光の強度を制御するように前記光源を制御する光源コントローラと、を有し、前記露光光と被露光体とを相対的に移動することにより前記被露光体を走査露光する露光装置において、
前記光源から照射される露光光の一部を受光して前記露光光の強度に比例した電荷信号を出力する光検出器と、
前記電荷信号が入力され積算され、前記積算された電荷信号を積算された電圧信号に変換して出力する電荷アンプと、
前記積算された電圧信号が入力され、前記積算された電圧信号を数値化し、数値化された信号を出力するＡＤ変換器と、
前記数値化された信号が入力され、前記数値化された信号を保存する露光量データメモリと、
露光領域間の前記積算された電圧信号と、予め設定された所定の積算量との差分を前記露光量データメモリから読み取り、前記光源から照射される前記露光光の強度を前記予め設定された所定の積算量になるように、前記光源から照射される前記露光光の強度を前記光源コントローラを介して制御する露光量シーケンスコントローラと、を有する露光制御装置を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記積算された電圧信号は前記露光領域間で前記電荷アンプに保持され、前記露光領域以外の領域のときに前記電荷アンプに保持された前記積算された電荷信号を放電するように前記露光量シーケンスコントローラは前記電荷アンプを構成する放電スイッチを放電スイッチ制御回路を介して制御することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
予め前記露光領域以外の領域で露光しない状態で前記積算された電圧信号をノイズ成分として検出し、前記露光量データメモリに保存し、前記露光量シーケンスコントローラは、前記露光量データメモリから前記ノイズ成分を読み取り、前記露光領域間の前記積算された電圧信号から前記ノイズ成分を減算することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子、液晶表示素子、ＣＣＤ等の撮像素子、薄膜磁気ヘッド等を製造するリソグラフィ工程中で、マスクパターンを基板上に転写する際に、その基板に対する露光量を制御する露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、投影露光装置では、露光量制御を行うために、感光材料が塗布されたウェハ又はガラスプレート等への露光中に露光光から分岐された光束を受光するための積算露光量を検出する光電変換素子より成る光検出器が配置される。
そこで、この積算露光量を検出する光検出器を介して間接的にウェハ上での露光量が検出されていた。
露光制御の精度を上げるために、パルス光源の発光のばらつきをパルス発光ごとに制御する方式が行われている。
そこで、例えば、特開平６−２５２０２２号公報（特許文献１）において、各パルス照明光のエネルギを制御し、パルス毎に露光量を制御する方式が提案されている。
この各パルス照明光のエネルギを制御し、パルス毎に露光量を制御する方式は、ウェハ上で走査方向に対してスリット状の露光領域に含まれる領域に対する積算露光量をパルス照明光毎にリアルタイムで計測する。  
ここで、このスリット状の露光領域は、レチクル上のスリット状の照明領域に共役な領域であって、ウェハはこの領域に対して相対走査される。
さらに、その積算露光量に基づいて次のパルス照明光の目標エネルギを個別に算出して、各パルス照明光のエネルギを制御し、パルス毎に露光量を制御する。
積算露光量の読み取りは、露光光の一部をフォトダイオード等の光量センサで受けて、発生する電荷を電荷アンプで読み取る方式が一般的である。
電荷アンプはオペアンプを使用して帰還にコンデンサをもうけて、光量センサで発生した電荷を帰還コンデンサに溜めて、電圧に変換している。
溜めた電荷の放電は帰還に抵抗を入れて放電するものと、スイッチ機能を持つトランジスタで放電するトランジスタリセット方式等がある。
この各パルス照明光のエネルギを制御し、パルス毎に露光量を制御する方式の場合、露光量の読み取りは１パルス毎に帰還コンデンサに充電、放電を繰り返して、発生した電圧のピーク電圧をＡＤ変換器で数値化して読み取っていた。
【特許文献１】特開平６−２５２０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、高精度に積算露光量を制御するには、積算露光量を検出する光検出器の読み取り精度をあげる必要がある。
しかし、積算露光量を検出する光検出器の読み取り精度を高精度化する場合に、電荷センサのアナログ信号に乗るノイズを抑えて、信号のＳ/Ｎを上げないとノイズの影響で高精度な制御を行えないという問題がある。
【０００４】
微細化に伴い、露光装置も新しいタイプの露光装置が開発されているが、露光装置内部で発生するノイズの影響が課題になっているが、以下、その課題について説明する。
最近の微細化に伴い光源にＥＵＶ光を使用したＥＵＶ露光装置が開発されている。
ＥＵＶ露光装置は、光源として、レーザープラズマ（ＬＰＰ）方式の光源（ＬＰＰ光源）や、ディスチャージ（ＤＰＰ）方式の光源（ＤＰＰ光源）を一般的に使用する。
ＬＰＰ光源は、ガスジェット等で真空容器内に供給される金属薄膜、不活性ガス、液滴等のターゲット材に高強度のパルスレーザーを照射し、高温のプラズマを発生させる。
ＬＰＰ光源は、このプラズマから放射される、例えば、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。
一方、ＤＰＰ光源は、電極間に高電圧を印加すると共に、キセノン等のガスを流して放電させることでプラズマを生成し、ＥＵＶ光を発生させる。
プラズマを発生させる際に高電圧をかけるが、放電時は大きなノイズが発生する。
ＥＵＶ光源の露光光量をモニターするにも積算露光量を検出する光検出器が使用できるが、装置から発生するノイズがセンサ信号に乗って正しい露光量が読み取れないという問題点がある。
特に、ＥＵＶ露光装置では高電圧の放電を行うので、露光時にはノイズの発生し、ＥＵＶ露光装置では高真空チャンバーを使用する。
このため、真空引きのためのポンプから発生するノイズ、真空ゲージから発生するノイズが露光光源の発光周期に近い数ＫＨｚから数１０ＫＨｚにあるために信号との分離が困難になるという問題点がある。
そこで、本発明は、光源から照射される露光光の強度を補正し、露光量を露光領域間で一定にし、露光領域で検出する信号のノイズを削減する露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために本発明に係る露光装置は、露光光を照射する光源と、前記光源から照射される前記露光光の強度を制御するように前記光源を制御する光源コントローラと、を有し、前記露光光と被露光体とを相対的に移動することにより前記被露光体を走査露光する露光装置において、
前記光源から照射される露光光の一部を受光して前記露光光の強度に比例した電荷信号を出力する光検出器と、
前記電荷信号が入力され積算され、前記積算された電荷信号を積算された電圧信号に変換して出力する電荷アンプと、
前記積算された電圧信号が入力され、前記積算された電圧信号を数値化し、数値化された信号を出力するＡＤ変換器と、
前記数値化された信号が入力され、前記数値化された信号を保存する露光量データメモリと、
露光領域間の前記積算された電圧信号と、予め設定された所定の積算量との差分を前記露光量データメモリから読み取り、前記光源から照射される前記露光光の強度を前記予め設定された所定の積算量になるように、前記光源から照射される前記露光光の強度を前記光源コントローラを介して制御する露光量シーケンスコントローラと、を有する露光制御装置を有することを特徴とする。
【０００６】
さらに、本発明の露光装置は、前記積算された電圧信号は前記露光領域間で前記電荷アンプに保持され、前記露光領域以外の領域のときに前記電荷アンプに保持された前記積算された電荷信号を放電するように前記露光量シーケンスコントローラは前記電荷アンプを構成する放電スイッチを放電スイッチ制御回路を介して制御することを特徴とする。
さらに、本発明の露光装置は、予め前記露光領域以外の領域で露光しない状態で前記積算された電圧信号をノイズ成分として検出し、前記露光量データメモリに保存し、前記露光量シーケンスコントローラは、前記露光量データメモリから前記ノイズ成分を読み取り、前記露光領域間の前記積算された電圧信号から前記ノイズ成分を減算することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る露光装置によれば、光源から照射される露光光の一部を受光して前記露光光の強度に比例した電荷信号を出力する光検出器と、
前記電荷信号が入力され積算され、前記積算された電荷信号を積算された電圧信号に変換して出力する電荷アンプと、
前記積算された電圧信号が入力され、前記積算された電圧信号を数値化し、数値化された信号を出力するＡＤ変換器と、
前記数値化された信号が入力され、前記数値化された信号を保存する露光量データメモリと、
露光領域間の前記積算された電圧信号と、予め設定された所定の積算量との差分を前記露光量データメモリから読み取り、前記光源から照射される前記露光光の強度を前記予め設定された所定の積算量になるように、前記光源から照射される前記露光光の強度を前記光源コントローラを介して制御する露光量シーケンスコントローラと、を有する露光制御装置を有する。
このため、露光量シーケンスコントローラは、光源が照射する所定発光パルス数毎に積算した電荷アンプの積算出力電圧を、所定の目標電圧とリアルタイムに比較する。
さらに、所定のパルス数を発光した発光強度の目標設定に対する誤差を算出し、この誤差量を補正し、次の発光パルスの強度を制御し、光源から照射される発光パルスの強度を補正し、露光量を露光領域間で一定にする。
【０００８】
さらに、本発明によれば、積算された電圧信号は前記露光領域間で前記電荷アンプに保持され、前記露光領域以外の領域のときに前記電荷アンプに保持された前記積算された電荷信号を放電するように前記露光量シーケンスコントローラは前記電荷アンプを構成する放電スイッチを放電スイッチ制御回路を介して制御する。
このため、電荷アンプから出力される積算電圧は露光領域間で連続して積算され、露光領域の範囲外で電荷アンプに蓄積された電荷を放電する。
ＥＵＶ等プラズマ光源を有するノイズ発生が多い光源を有する露光装置において、露光領域間を連続してアナログ信号として積算する。
このため、センサ信号に乗るノイズ信号が平均化されて、ノイズ成分を除去し、必要な露光領域間で検出する信号のノイズを効果的に削減する。
【０００９】
さらに、本発明によれば、予め前記露光領域以外の領域で露光しない状態で前記積算された電圧信号をノイズ成分として検出し、前記露光量データメモリに保存し、前記露光量シーケンスコントローラは、前記露光量データメモリから前記ノイズ成分を読み取り、前記露光領域間の前記積算された電圧信号から前記ノイズ成分を減算する。
このため、露光領域以外の領域で、予め露光前に積算された電圧信号をノイズ成分として検出し、露光量データメモリに格納し、露光装置の系統的なノイズ成分として露光領域間での積算露光量から減算することで、露光領域間での正確な積算露光量を得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を、その実施例に基づいて、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１および図２を参照して、露光制御装置５０を有する本発明の実施例１の露光装置を説明する。
本発明の実施例１の露光装置は、露光光３３と被露光体であるウェハ３２とを相対的に移動することにより被露光体であるウェハ３２を走査露光する装置である。
光源１０は、露光光３３を照射する装置である。
光源コントローラ８は、光源１０から照射される露光光３３の強度、つまり、発光パルスの強度を制御するように光源１０を制御する装置である。
レチクルステージ２０は、レチクル２１を保持する装置である。
投影光学系３０は、レチクル２１で反射した光源１０からの露光光３３をウェハ３２に投影する光学系である。
ウェハステージ３１は、露光されるウェハ３２を保持する装置である。
光源コントローラ８で発光パルス強度を指定し、光源１０に発光指令を出力し、光源１０から露光光３３を照射する。
照射された露光光３３は、レチクル２１で反射され、投影光学系３０を介してウェハステージ３１上のウェハ３２にレチクル２１の露光像を転写する。
転写するウェハ３２上の位置は、レーザー干渉計等から構成されるステージ位置検出回路１１で位置を検出し、ウェハステージ３１を移動させて露光領域を変える。
【００１２】
次に、本発明の実施例１の露光装置を構成する露光制御装置５０について説明する。
光検出器１は、光源１０から照射される露光光３３の一部３３ａを受光して、露光光３３の強度に比例した電荷信号Ｓ１を出力する装置である。
電荷アンプ２は、電荷信号Ｓ１が入力され積算され、積算された電荷信号Ｓ１を積算された電圧信号Ｓ２に変換して出力する装置である。
電荷アンプ２は、オペアンプ２ａと、検出された電荷信号Ｓ１を蓄積するコンデンサ２ｂと、蓄積された電荷信号Ｓ１を放電してリセットするトランジスタから成る放電スイッチ２ｃを有する。放電スイッチ２ｃは、放電スイッチ制御回路７により制御される。
ＡＤ変換器３は、積算された電圧信号Ｓ２が入力され、積算された電圧信号Ｓ２を数値化し、数値化された信号Ｓ３を出力する装置である。
露光量データメモリ５は、数値化された信号Ｓ３が入力され、数値化された信号Ｓ３を保存する。
露光量データメモリ５は、ＡＤ変換器３で数値化された積算光量の信号Ｓ３をリアルタイムに蓄積し、露光領域間において積算した露光領域間の露光量の数値化されたデータを格納するメモリである。
露光量シーケンスコントローラ６は、露光領域間の積算された電圧信号Ｓ２と、予め設定された所定の積算量との差分を露光量データメモリ５から読み取り、光源１０から照射される露光光３３の強度を予め設定された所定の積算量になるように、光源１０から照射される露光光３３の強度を光源コントローラ８を介して制御する装置である。
放電スイッチ制御回路７は、トランジスタから成る放電スイッチ２ｃを制御することによりコンデンサ２ｂに蓄積された電荷を放電する回路である。
【００１３】
次に、図５のシーケンスフロー図を参照して、露光量シーケンスコントローラ６の動作を中心に説明する。
露光量シーケンスコントローラ６は、露光領域で積算露光量をノイズの影響うけずに露光領域での露光量を目標設定に近づけ、露光範囲で露光量を一定に保つ露光シーケンス動作を有する。
ステップ１１０は電荷アンプ２によりオフセット計測を行うステップである。
ウェハ３２の露光領域以外で露光制御装置５０により、露光装置が受けるノイズ信号を積算したオフセット信号を計測する。
この動作は露光領域間を露光光を発光しないで、露光領域間で積算して計測し、得られた数値を露光量データメモリ５にオフセット電圧として保存することで測定することが可能である。
その際に電荷アンプ２に積算する信号Ｓ１の範囲を露光領域間にして、露光量領域以外の範囲では放電スイッチ制御回路７により電荷アンプ２の帰還に入力したトランジスタから成る放電スイッチ２ｃを閉じて放電動作をさせることで，露光領域間でのノイズ電圧を計測することが可能である。
また、露光シーケンスを行っていないときに一定時間、電荷アンプ２を積算することでノイズ電圧を測定するようにしても良い。
一定時間は露光領域間を走査する時間にすることで実際の露光動作時のノイズ電圧測定に近づけることが可能である。
ステップ１１１は、積算露光スタートし、ウェハ３２の露光シーケンスを行う。
【００１４】
図４はウェハ３２上の露光シーケンスのステップ動作を表す図である。
Ａ点は露光開始点を示す。Ａ点では図１で示される電荷アンプ２の放電用のトランジスタから成る放電スイッチ２ｃは閉じている。
露光量は積算されないＢ点の露光領域に入る手前の一定位置から放電スイッチ２ｃをオープンして帰還コンデンサ２ｂに電荷を蓄積する準備を行う。
露光範囲であるＢ点にステージ位置が到達すると光源１０がパルス発光する。  
【００１５】
図３は発光パルス数と電荷アンプ２の電圧出力を表す図である。
発光パルス毎に電圧が階段状にステップして増えていく。
パルス数がＰｎ番目の出力電圧をＶｎ，一定間隔の整数値ｍ後のパルス数Ｐｎ＋ｍ番目の積算光量電圧をＶｎ+ｍとすると、ｍを、例えば、４とし、最初のパルス発光から４番目までの積算光量はＶ４−Ｖ１で表される。
１パルス強度が理想状態Ｖ０とすると（Ｖ４−Ｖ１−４Ｖ０）／４での露光量との差の電圧を補正するようにＰ５のパルスを制御するように動作する。
【００１６】
その動作を図６に示す。
４区間ずつ１パルスステップで実際の積算光量を読み取り順次パルス発光強度を補正していくことで露光領域を一定に保つ図４のＣ区間ではそのようにリアルタイムに積算光量を加算し、リアルタイム１パルス毎に露光量を補正する。
補正は露光シーケンスコントローラ６で得られた所定パルス区間ごとの理想発光パルス強度からのデータとの誤差量を光源コントローラ８に出力することで光源１０の光量を制御する。
目標露光量は予め、テスト露光を行って管理することで行える。
露光領域を過ぎた領域である図４のＤに到達した時点で放電スイッチ制御回路７から電荷アンプ２の放電スイッチ２ｃを閉じて積算露光量の電荷を放電させる。
図５に示されるステップ１１２においては露光範囲にあるかをチェックする。
露光範囲にあるかは図２に示されるステージ位置検出回路１１により、ウェハ３２の位置のデータを得て判定する。
露光範囲にあればステップ１１３にて露光量の制御を行う。
ステップ１１５において、全ての露光範囲の走査が終了する。
ステップ１１５において、全ての露光範囲の走査が終了しない場合は、再度、ステップ１１２にて露光領域かを確認する。
ここで、露光範囲を超えた場合、ステップ１１４において、放電スイッチ制御回路７により電荷アンプ２の放電スイッチ２ｃを閉じて蓄積された電荷を放電して露光範囲を目標値に近づけて露光量を一定に制御する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１の露光装置の構成図である。
【図２】本発明の実施例１の露光装置の構成図である。
【図３】本発明の実施例１の露光装置における露光領域で露光量を測定して発光パルス毎に発光パルスを制御の説明図である。
【図４】本発明の実施例１の露光装置におけるウェハ上の露光範囲での露光制御のシーケンスの説明図である。
【図５】本発明の実施例１の露光装置におけるウェハ上の露光範囲での露光制御のシーケンスを説明するためのフロー図である。
【図６】本発明の実施例１の露光装置における露光範囲での発光パルスに対する制御する発光パルス関係の説明図である。
【符号の説明】
【００１８】
１：光検出器  ２：電荷アンプ  
２ａ：オペアンプ  ２ｂ：コンデンサ  ２ｃ：放電スイッチ  
３：ＡＤ変換器  ５：露光量データメモリ  ６：コントローラ
７：放電スイッチ制御回路  ８：光源コントローラ  １０：光源
１１：ステージ位置検出回路  ２０：レチクルステージ
２１：レチクル  ３０：投影光学系  ３１：ウェハステージ
３２：ウェハ  ３３：露光光  ３３ａ：一部  ５０：露光制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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