(57)【要約】【課題】それぞれ異なる波長にピークを有する複数のスペクトル要素を含む光の品位を評価する。【解決手段】露光装置は、計測器６によって計測されたスペクトルに基づいて露光光の中心波長を導出する処理部２１と、露光光の中心波長に基づいて露光光の品位を評価する主制御系（評価部）２１とを備える。処理部２１は、計測器６によって計測された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に基づいて露光光の中心波長を導出する。【選択図】図３
2007329432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる波長にピークを有する複数のスペクトル要素を含む光を用いて露光を行う露光装置であって、
前記光のスペクトルを計測する計測器と、
前記計測器によって計測されたスペクトルに基づいて前記光の中心波長を導出する処理部と、
前記光の中心波長に基づいて前記光の品位を評価する評価部とを備え、
前記処理部は、前記計測器によって計測された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に基づいて前記光の中心波長を導出する、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記光のスペクトルは、第１、第２スペクトル要素を含み、
前記処理部は、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強度をＥｎｅｒｇｙ−１、前記第２スペクトル要素のピーク強度をＥｎｅｒｇｙ−２、Δλ＝  λ０−２  ―  λ０−１、前記光の中心波長を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。
【請求項３】
前記光のスペクトルは、第１、第２スペクトル要素を含み、
前記処理部は、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スペクトル要素のエネルギの総和をΣｅｎｅｒｇｙ−１、前記第２スペクトル要素のエネルギの総和をΣｅｎｅｒｇｙ−２、Δλ＝  λ０−２  ―  λ０−１、前記光の中心波長を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。
【請求項４】
それぞれ異なる波長にピークを有する複数のスペクトル要素を含む光を用いて露光を行う露光装置であって、
前記光のスペクトルを計測する計測器と、
前記計測器によって計測されたスペクトルに基づいて前記光の中心波長を導出する処理部と、
前記光の中心波長に基づいて前記光の品位を評価する評価部とを備え、
前記処理部は、前記計測器によって計測されたスペクトルを短波長側又は長波長側から積算し、積算値が最大積算値の１／２となる波長を前記光の中心波長λ０とする、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項５】
それぞれ異なる波長にピークを有する複数のスペクトル要素を含む光を用いて露光を行う露光装置であって、
前記光のスペクトルを計測する計測器と、
前記計測器によって計測された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ピーク強度の間の相関を示す値を導出する処理部と、
前記値に基づいて前記光の品位を評価する評価部とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項６】
前記処理部は、前記計測器によって計測された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ピーク強度の間の差分を導出することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記処理部は、前記計測器によって計測された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ピーク強度の比を導出することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項８】
それぞれ異なる波長にピークを有する複数のスペクトル要素を含む光を用いて露光を行う露光装置であって、
前記光のスペクトルを計測する計測器と、
前記計測器によって計測された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を導出する処理部と、
前記複数のスペクトル要素のそれぞれの中心波長に基づいて前記光の品位を評価する評価部とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項９】
それぞれ異なる波長にピークを有する複数のスペクトル要素を含む光を用いて露光を行う露光装置であって、
前記光のスペクトルを計測する計測器と、
前記計測器によって計測された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を導出する処理部と、
前記差分に基づいて前記光の品位を評価する評価部とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
それぞれ異なる波長にピークを有する複数のスペクトル要素を含む光を用いて露光を行う露光装置であって、
前記光のスペクトルを計測する計測器と、
前記計測器によって計測された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平均位置を導出する処理部と、
前記平均位置に基づいて前記光の品位を評価する評価部とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
それぞれ異なる波長にピークを有する複数のスペクトル要素を含む光を用いて露光を行う露光装置であって、
前記光のスペクトルを計測する計測器と、
前記計測器によって計測された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を導出する処理部と、
前記複数のスペクトル要素のそれぞれのＦＷＨＭに基づいて前記光の品位を評価する評価部とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１２】
それぞれ異なる波長にピークを有する複数のスペクトル要素を含む光を用いて露光を行う露光装置であって、
前記光のスペクトルを計測する計測器と、
前記計測器によって計測された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を導出する処理部と、
前記複数のスペクトル要素のそれぞれのＥ９５に基づいて前記光の品位を評価する評価部とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１３】
それぞれ異なる波長にピークを有する複数のスペクトル要素を含む光を用いて露光を行う露光装置であって、
前記光のスペクトルを計測する計測器と、
前記計測器によって計測された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についてエネルギの総和を導出する処理部と、
前記複数のスペクトル要素のそれぞれについてのエネルギの総和に基づいて前記光の品位を評価する評価部とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１４】
前記光を発生する光源を前記評価部による評価結果に基づいて制御する光源制御部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１５】
デバイス製造方法であって、
請求項１乃至１４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工程と、
前記感光剤を現像する工程と、
前記基板を処理する工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
露光装置の解像度（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）は、（１）式に示すように、光源の波長λに比例し、また、レンズ（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。
【０００５】
Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ＝ｋ１・（λ／ＮＡ）  ・・・（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、レンズの開口数を増加させればよいことになる。
【０００６】
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、（２）式によって表すことができる。なお、ｋ２は比例定数である。
【０００７】
ＤＯＦ＝ｋ２・  （λ／ＮＡ２）  ・・・（２）
したがって、露光装置の加工精度を向上させるために光源の波長を短くしたり、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。
【０００８】
特に、回路パターンの微細化と立体化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。すなわち、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がその理由である。
【０００９】
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マスク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。
【００１０】
例えば、特許文献１には、第１波長を発振する光源と、第２波長を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。
【００１１】
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の露光方法を提案されている。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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、スペクトル幅をピーク強度の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。
【００１５】
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。
【特許文献１】特許第０２６１９４７３号公報
【特許文献２】特開平１１−１６２８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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、例えば、それぞれ異なる波長にピークを有する複数のスペクトル要素を含む光の品位を評価する新規の技術を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の第１の側面は、それぞれ異なる波長にピークを有する複数のスペクトル要素を含む光を用いて露光を行う露光装置に係り、前記露光装置は、前記光のスペクトルを計測する計測器と、前記計測器によって計測されたスペクトルに基づいて前記光の中心波長を導出する処理部と、前記光の中心波長に基づいて前記光の品位を評価する評価部とを備え、前記処理部は、前記計測器によって計測された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に基づいて前記光の中心波長を導出する。
【００２１】
本発明の第２の側面は、それぞれ異なる波長にピークを有する複数のスペクトル要素を含む光を用いて露光を行う露光装置に係り、前記露光装置は、前記光のスペクトルを計測する計測器と、前記計測器によって計測されたスペクトルに基づいて前記光の中心波長を導出する処理部と、前記光の中心波長に基づいて前記光の品位を評価する評価部とを備え、前記処理部は、前記計測器によって計測されたスペクトルを短波長側又は長波長側から積算し、積算値が最大積算値の１／２となる波長を前記光の中心波長λ０とする。
【００２２】
本発明の第３の側面は、それぞれ異なる波長にピークを有する複数のスペクトル要素を含む光を用いて露光を行う露光装置に係り、前記露光装置は、前記光のスペクトルを計測する計測器と、前記計測器によって計測された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ピーク強度の間の相関を示す値を導出する処理部と、前記値に基づいて前記光の品位を評価する評価部とを備える。
【００２３】
本発明の第４の側面は、それぞれ異なる波長にピークを有する複数のスペクトル要素を含む光を用いて露光を行う露光装置に係り、前記露光装置は、前記光のスペクトルを計測する計測器と、前記計測器によって計測された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を導出する処理部と、前記複数のスペクトル要素のそれぞれの中心波長に基づいて前記光の品位を評価する評価部とを備える。
【００２４】
本発明の第５の側面は、それぞれ異なる波長にピークを有する複数のスペクトル要素を含む光を用いて露光を行う露光装置に係り、前記露光装置は、前記光のスペクトルを計測する計測器と、前記計測器によって計測された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を導出する処理部と、前記差分に基づいて前記光の品位を評価する評価部とを備える。
【００２５】
本発明の第６の側面は、それぞれ異なる波長にピークを有する複数のスペクトル要素を含む光を用いて露光を行う露光装置に係り、前記露光装置は、前記光のスペクトルを計測する計測器と、前記計測器によって計測された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平均位置を導出する処理部と、前記平均位置に基づいて前記光の品位を評価する評価部とを備える。
【００２６】
本発明の第７の側面は、それぞれ異なる波長にピークを有する複数のスペクトル要素を含む光を用いて露光を行う露光装置に係り、前記露光装置は、前記光のスペクトルを計測する計測器と、前記計測器によって計測された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を導出する処理部と、前記複数のスペクトル要素のそれぞれのＦＷＨＭに基づいて前記光の品位を評価する評価部とを備える。
【００２７】
本発明の第８の側面は、それぞれ異なる波長にピークを有する複数のスペクトル要素を含む光を用いて露光を行う露光装置に係り、前記露光装置は、前記光のスペクトルを計測する計測器と、前記計測器によって計測された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を導出する処理部と、前記複数のスペクトル要素のそれぞれのＥ９５に基づいて前記光の品位を評価する評価部とを備える。
【００２８】
本発明の第９の側面は、それぞれ異なる波長にピークを有する複数のスペクトル要素を含む光を用いて露光を行う露光装置に係り、前記露光装置は、前記光のスペクトルを計測する計測器と、前記計測器によって計測された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についてエネルギの総和を導出する処理部と、前記複数のスペクトル要素のそれぞれについてのエネルギの総和に基づいて前記光の品位を評価する評価部とを備える。
【発明の効果】
【００２９】
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スペクトル要素を含む光の品位を評価する新規の技術が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
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。
【００３１】
図４は、本発明に係る露光装置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。
【００３２】
図４において、光源（レーザ）１は、それぞれ異なる波長にピークを有する複数のスペクトル要素を含む光を発生する。この明細書において、スペクトル要素とは、スペクトルを構成する個々の山形部分を意味するものとする。例えば、２つの波長にピークを有する光のスペクトルは、２つのスペクトル要素を含む。光源１は、典型的には、パルス光を発生する。
【００３３】
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の光入射面に入射する。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、その光出射面近傍に多数の２次光源を形成する。
【００３４】
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、番号付け（照明モード番号）さ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。
【００３５】
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して、そのスペクトルを処理部２１に提供する。
【００３６】
コンデンサレンズ７は、オプティカルレンズ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を介してブラインド８の共役面であり、素子パターンが形成されたレチクル１３対して、照度と入射角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と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。
【００３７】
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共役面（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。走査露光は、レチクルステージ１７とウエハステージ１７が同期して走行しながら、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の情報に基づいてウエハステージ１７がウエハを駆動する。
【００３８】
ウエハステージ１７上には、第２計測器１９が配置されている。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して、そのスペクトルを処理部２１に提供する。
【００３９】
ステージ制御系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。
【００４０】
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光量を導出する。ここで、第１計測器６は、ウエハの露光中においてスペクトルを計測することができる。第２計測器１９は、露光工程前にウエハ１８を照射されているスリット光のスペクトルを計測する。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。
【００４１】
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がトリガ信号、印加電圧信号を生成する際には、処理部２１からのパルス光量信号、主制御系２２からの露光パラメータを用いている。
【００４２】
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。
【００４３】
主制御系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。
【００４４】
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、光品位のロックシーケンス１０１と発振シーケンス１０２とを繰り返し実行する。
【００４５】
シーケンス１０１は、光品位のロックシーケンスであり、光源１が発生する光の品位（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。シーケンス１０２は、発振シーケンスであり、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発振シーケンスである。
【００４６】
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、処理を光品位のロックシーケンス１０４へ移行させる。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
ステップ１０６では、光品位ロックシーケンス１０４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の後に光品位のロックシーケンス１０４を再度実行する。
【００５０】
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）を最調整し、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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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や露光量制御部２１への設定を実行する。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
以下、光源１から射出された光（それぞれ異なる波長にピークを有する複数のスペクトル要素を含む光）の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。
【００６２】
（評価方法１）
評価方法１では、光源１が発生し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が発生したパルス光のスペクトルにおける各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。
【００６３】
図６に示す２つのスペクトル要素（ピーク）を含むスペクトル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。
【００６４】
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、（３）式に示すように、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。
【００６５】
Δλ＿Ａ  ：  Δλ＿Ｂ  ＝  Ｅｎｅｒｇｙ−２    ：    Ｅｎｅｒｇｙ−１  （又は  Σｅｎｅｒｇｙ−２    ：    Σｅｎｅｒｇｙ−１）  ・・・（３）
この場合、光源１が発生した光の中心波長λ０は（４）式で定義されうる。
【００６６】
λ０  ＝  λ０−１  ＋  Δλ  ×  （Δλ＿Ａ／（Δλ＿Ａ  ＋  Δλ＿Ｂ））  ・・・（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光スペクトルを短波長側（もしくは、長波長側）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。
【００６７】
処理部２１は、第１計測器６及び／又は第２計測器１９から提供されるスペクトルに基づいてλ０を導出して主制御系２２に提供する。ここで、処理部２１は、λ０を発光パルス毎に導出することができる。
【００６８】
主制御系（評価部）２２は、例えば、λ０、及び／又は、複数パルスにおけるλ０のばらつき（例えば、３σ）、及び／又は、エラー値（指令値に対するλ０の誤差）に基づいて光源の光品位状態を確認することができる。
【００６９】
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。主制御器（評価部）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。
【００７０】
（評価方法２）
評価方法２では、光源１が発生した光の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つのスペクトル要素（ピーク）を含む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。
【００７１】
処理部２１は、第１計測器６及び／又は第２計測器１９から提供される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、（５）式で与えられる。
【００７２】
Ｅｄｉｆｆ  ＝  ｜  Ｅｎｅｒｇｙ−１  ―  Ｅｎｅｒｇｙ−２  ｜  ・・・（５）
処理部２１は、第１計測器６及び／又は第２計測器１９から提供される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、（６）式で与えられる。
【００７３】
ＲＥ  ＝  Ｅｎｅｒｇｙ−１  ／  Ｅｎｅｒｇｙ−２  ・・・（６）
ここで、処理部２１は、Ｅｄｉｆｆ又はＲＥを発光パルス毎に導出することができる。
【００７４】
主制御系２２は、例えば、Ｅｄｉｆｆ、及び／又は、複数パルスにおけるＥｄｉｆｆのばらつき（例えば、３σ）、及び／又は、エラー値（指令値に対するＥｄｉｆｆの誤差）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、及び／又は、複数パルスにおけるＥＲのばらつき（例えば、３σ）、及び／又は、エラー値（指令値に対するＥＲの誤差）に基づいて光源の光品位状態を確認することができる。
【００７５】
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。
【００７６】
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。主制御器（評価部）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。
【００７７】
（評価方法３）
評価方法３では、光源１が発生した光の複数のスペクトル要素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。
【００７８】
図３に示す２つのスペクトル要素を含むスペクトル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。
【００７９】
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積算し、積算値が光強度積算値の最大値の１／２に達する波長であると定義してもよい。
【００８０】
処理部２１は、第１計測器６及び／又は第２計測器１９から提供される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、該スペクトルにおける２つの中心波長の間の中心位置λ０―ｃｎｅｔｅｒ（＝λ０−１  ＋  （  Δλ  ／  ２））とを導出して主制御系２２に提供してもよい。ここで、処理部２１は、Δλ又はλ０―ｃｎｅｔｅｒを発光パルス毎に導出することができる。
【００８１】
主制御系２２は、例えば、Δλ、及び／又は、複数パルスにおけるΔλのばらつき（例えば、３σ）、及び／又は、エラー値（指令値に対するΔλの誤差）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―ｃｎｅｔｅｒ、及び／又は、複数パルスにおけるそれのばらつき（例えば、３σ）、及び／又は、エラー値（指令値に対するの誤差）に基づいて光源の光品位状態を確認することができる。
【００８２】
ここで、処理部２１において、Δλ及びλ０―ｃｎｅｔｅｒの双方を導出し、主制御系２２がΔλ及びλ０―ｃｎｅｔｅｒの双方に基づいて光源の光品位状態を確認してもよい。
【００８３】
パラメータ（Δλ、λ０―ｃｎｅｔｅｒ）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。主制御器（評価部）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。
【００８４】
（評価方法４）
評価方法４では、光源１が発生した光の各スペクトル要素の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スペクトル要素の幅（スペクトル幅）として定義される。
【００８５】
図３に例示されるような２つのスペクトル要素を含む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。
【００８６】
処理部２１は、第１計測器６及び／又は第２計測器１９から提供される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。ここで、処理部２１は、各スペクトル要素のＦＷＨＭを発光パルス毎に導出することができる。
【００８７】
主制御系２２は、各スペクトル要素について、ＦＷＨＭ、複数パルスにおけるＦＷＨＭのばらつき（３σ）、及び／又は、エラー値（指令値に対するＦＷＨＭの誤差）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。
【００８８】
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。主制御器（評価部）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。
【００８９】
（評価方法５）
評価方法５では、光源１が発生した光のスペクトルにおける各スペクトル要素の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、スペクトル要素中の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。
【００９０】
図３に例示するように２つのスペクトル要素（ピーク）を含む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Ｅ９５をＥ９５−１、長波長側のスペクトル要素のＥ９５をＥ９５−２とする。
【００９１】
処理部２１は、第１計測器６及び／又は第２計測器１９から提供されるスペクトルにおける複数のスペクトル要素のＥ９５を導出して主制御系２２に提供する。ここで、処理部２１は、各スペクトル要素のＥ９５を発光パルス毎に導出することができる。
【００９２】
主制御系２２は、各スペクトル要素について、Ｅ９５、複数パルスにおけるＥ９５のばらつき（３σ）、及び／又は、エラー値（指令値に対するＥ９５の誤差）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。
【００９３】
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。主制御器（評価部）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。
【００９４】
（評価方法６）
評価方法６では、光源１が発生した光のスペクトルにおける各スペクトル要素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、スペクトル要素の光強度を積算した値である。
【００９５】
図３に例示されるような２つのスペクトル要素を含む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。
【００９６】
処理部２１は、第１計測器６及び／又は第２計測器１９から提供される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。ここで、処理部２１は、各スペクトル要素のΣｅｎｅｒｇｙを発光パルス毎に導出することができる。
【００９７】
主制御系２２は、各スペクトル要素について、Σｅｎｅｒｇｙ、複数パルスにおけるΣｅｎｅｒｇｙのばらつき（３σ）、及び／又は、エラー値（指令値に対するΣｅｎｅｒｇｙの誤差）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。
【００９８】
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。主制御器（評価部）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。
【００９９】
上記の各パラメータのばらつき（３σ）とエラー値（指令値との誤差成分）の演算は、発光パルス毎（Ｗｉｎｄｏｗサイズ＝１）に処理することができる。或いは、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）を演算してもよい。
【０１００】
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、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。
【０１０１】
Ｗｉｎｄｏｗサイズ  ＝  Ｆ  ／  Ｖ  ［ｐｕｌｓｅ／ｍｍ］  ・・・（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。
【０１０２】
評価方法１〜６において挙げたパラメータ（評価指標）は、光のパルス毎に算出してもよいし、複数パルス分のスペクトルを積算してから算出してもよい。
【０１０３】
本発明の好適な実施形態によれば、複数のスペクトル要素を含む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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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（レチクル作製）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）を作製する。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。
【０１０６】
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（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（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１７（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１８（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、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】単一波長からなる光のスペクトルの一例を示す図である。
【図２】複数波長からなる光のスペクトルの一例を示す図である。
【図３】複数波長からなる光の光品位パラメータを説明する図である。
【図４】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である。
【図５】光品位ロックシーケンス及び発振シーケンスを示す図である。
【図６】複数波長からなる光の中心波長の定義例を示す図である。
【図７】複数波長からなる光の中心波長の定義例を示す図である。
【図８】デバイス製造方法を示す図である。
【図９】デバイス製造方法を示す図である。
【符号の説明】
【０１０８】
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計測器、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計測器、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、１０１：光品位のロックシーケンス、１０２：発振シーケンス
【図１】
2007329432.tif 000003
【図２】
2007329432.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007329432.tif 000009
【図８】
2007329432.tif 000010
【図９】
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