(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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１記載の方法。
【請求項３】
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１記載の方法。
【請求項４】
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１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【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Ｆ２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（ＣａＦ２）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／ｃｍ２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、Ｎ２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、ＣａＦ２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、ＣａＦ２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／ｃｍ２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ＣａＦ２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／ｃｍ２照射時の初期照度が正しくない為、照度３０ｍＪ／ｃｍ２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／ｃｍ２にて照射した場合、ＣａＦ２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／ｃｍ２）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、Ｎ２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、ＣａＦ２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、ＣａＦ２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／ｃｍ２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／ｃｍ２に設定し、ＮＤ２のときレーザー光の照度を１５ｍＪ／ｃｍ２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／ｃｍ２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／ｃｍ２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、ＣａＦ２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／ｃｍ２、及び、照度３０ｍＪ／ｃｍ２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／ｃｍ２で被検物がＣａＦ２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、Ｆ２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／ｃｍ２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Ｆ２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
【図１】
0004208532.tif 000002
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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