(57)【要約】      （修正有）【課題】電子シャッタおよびメカニカルシャッタを備えることなく画像に発生するスミアを抑える。【解決手段】ＥＵＶ光またはＸ線用撮像装置は、ＥＵＶ光またはＸ線を撮像して画像を生成する撮像部と、撮像部により第１の露光時間で撮像を行って生成した第１の画像と、撮像部により第１の露光時間と異なる第２の露光時間で撮像を行って生成した第２の画像との差分画像を取得する取得部とを備える。また、本発明のＥＵＶ露光装置は、上述したＥＵＶ光用撮像装置を備える。【選択図】図１
2009032789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＵＶ光またはＸ線を撮像して画像を生成する撮像部と、
前記撮像部により第１の露光時間で撮像を行って生成した第１の画像と、前記撮像部により前記第１の露光時間と異なる第２の露光時間で撮像を行って生成した第２の画像との差分画像を取得する取得部と
を備えることを特徴とするＥＵＶ光またはＸ線用撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＥＵＶ光またはＸ線用撮像装置において、
前記ＥＵＶ光またはＸ線の強度を測定する測定部と、
前記第１の露光時間で撮像を行った際の前記強度と、前記第２の露光時間で撮像を行った際の前記強度との比に基づいて、前記第１の画像と前記第２の画像との少なくとも一方を補正する補正部とをさらに備え、
前記取得部は、前記補正部による補正後に前記差分画像を取得する
ことを特徴とするＥＵＶ光またはＸ線用撮像装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のＥＵＶ光用撮像装置を備えることを特徴とするＥＵＶ露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＵＶ光またはＸ線を撮像するＥＵＶ光またはＸ線用撮像装置およびＥＵＶ光用撮像装置を備えたＥＵＶ露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路のリソグラフィーの分野では、露光の高解像化が求められている。そこで、従来の可視光に代えて、ＥＵＶ光を用いた様々な技術が考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２９４８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＥＵＶ光を用いた技術の一つであるＥＵＶ光用撮像装置では、所定時間露光した後にデータを取り込む間にも各受光素子に露光されてしまう。そのため、得られた画像にスミアが発生し、本来の像が観察できないという問題がある。電子シャッタを備えることによりこの問題を解決することが考えられるが、Ｓ／Ｎ比の低下のおそれがあり好ましくない。また、メカニカルシャッタを備えることも考えられるが、ゴミ発生のおそれがあり、やはり好ましくない。
【０００４】
本発明は、電子シャッタおよびメカニカルシャッタを備えることなく画像に発生するスミアを抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のＥＵＶ光またはＸ線用撮像装置は、ＥＵＶ光またはＸ線を撮像して画像を生成する撮像部と、前記撮像部により第１の露光時間で撮像を行って生成した第１の画像と、前記撮像部により前記第１の露光時間と異なる第２の露光時間で撮像を行って生成した第２の画像との差分画像を取得する取得部とを備える。
【０００６】
なお、好ましくは、前記ＥＵＶ光またはＸ線の強度を測定する測定部と、前記第１の露光時間で撮像を行った際の前記強度と、前記第２の露光時間で撮像を行った際の前記強度との比に基づいて、前記第１の画像と前記第２の画像との少なくとも一方を補正する補正部とをさらに備え、前記取得部は、前記補正部による補正後に前記差分画像を取得しても良い。
【０００７】
本発明のＥＵＶ露光装置は、上述したＥＵＶ光用撮像装置を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電子シャッタおよびメカニカルシャッタを備えることなく画像に発生するスミアを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
＜第１実施形態＞  
以下、図面を用いて本発明の第１実施形態について説明する。第１実施形態では、ＥＵＶ光用撮像装置を例に挙げて説明する。
【００１０】
図１は、第１実施形態のＥＵＶ光用撮像装置１の機能ブロック図である。ＥＵＶ光用撮像装置１は、図１に示すように、撮像素子１１、Ａ／Ｄ変換器１２、画像処理部１３、記録部１４、通信部１５、操作部１６、撮像装置制御部１７の各部を備える。
【００１１】
操作部１６を介して撮像指示が行われると、撮像素子１１により得られた画像データは、Ａ／Ｄ変換器１２でディジタル信号に変換され、画像処理部１３において、画像処理が行われる。そして、画像処理が完了すると、画像処理後の画像データは、記録部１４へ出力される。通信部１５は、撮像装置１と外部機器とを相互に接続可能である。撮像装置制御部１７は、上述した各部を制御する。また、撮像装置制御部１７には、各部の動作内容を示すプログラムが予め記録されている。プログラムは、記録媒体に記録されたものでも良いし、インターネットを介して伝送波としてダウンロードされたものでも良い。
【００１２】
以上説明した構成の撮像装置１は、電子シャッタ手段およびメカニカルシャッタ手段を備えない。そのため、撮像素子１１に対して所定時間露光した後に、撮像素子１１からデータを出力する間にも撮像素子１１の各受光素子に対する露光が行われてしまう。その結果、得られた画像にスミアが発生してしまう。
【００１３】
ある露光時間Ｔａの撮像で得られる本来の画像をＦ（Ｔａ）と表す。一方、撮像素子１１からデータを出力する間に発生する各受光素子に対する露光は、撮像における露光時間に関係なく一定であり、この露光により得られる画像をΔＦで表す。露光時間Ｔａの撮像で得られる画像を示すＦ（Ｔａｄ）は以下の式で表すことができる。
【００１４】
Ｆ（Ｔａｄ）＝Ｆ（Ｔａ）＋ΔＦ  ・・・（式１）
次に、露光時間Ｔａより短いある露光時間Ｔｂの撮像で得られる画像をＦ（Ｔｂ）と表す。ΔＦは上述した露光時間Ｔａの場合と同様である。したがって、露光時間Ｔｂの撮像で得られる画像を示すＦ（Ｔｂｄ）は以下の式で表すことができる。
【００１５】
Ｆ（Ｔｂｄ）＝Ｆ（Ｔｂ）＋ΔＦ  ・・・（式２）
式１から式２を引くと、以下の式が得られる。
【００１６】
Ｆ（Ｔａｄ）−Ｆ（Ｔｂｄ）＝Ｆ（Ｔａ）−Ｆ（Ｔｂ）  ・・・（式３）
式３において、“Ｆ（Ｔａ）−Ｆ（Ｔｂ）”は、露光時間（Ｔａ−Ｔｂ）の撮像で得られる本来の画像を示す。すなわち、式３は、以下の式４で示すことができる。
【００１７】
Ｆ（Ｔａ−Ｔｂ）＝Ｆ（Ｔａｄ）−Ｆ（Ｔｂｄ）  ・・・（式４）
式４において、Ｆ（Ｔａ−Ｔｂ）は、露光時間（Ｔａ−Ｔｂ）の撮像で得られる本来の画像を示す。この計算により、撮像素子１１からデータを出力する間に発生するΔＦは相殺される。すなわち、スミアは発生しない。以上説明した流れを図２に示す。
【００１８】
本実施形態では、以上説明した考えにしたがい、上述した露光時間Ｔａと露光時間Ｔｂとを適宜調整して撮像を行う。図３は、ＥＵＶ光用撮像装置１における撮像時の撮像装置制御部１７の動作を示すフローチャートである。
【００１９】
ステップＳ１において、撮像装置制御部１７は、操作部１６を介して撮像指示が行われたか否かを判定する。そして、撮像装置制御部１７は、撮像指示が行われたと判定すると、ステップＳ２に進む。
【００２０】
ステップＳ２において、撮像装置制御部１７は、露光時間Ｔｘを決定する。露光時間Ｔｘは、撮像装置制御部１７により自動で決定しても良いし、操作部１６を介して指定されたものでも良い。
【００２１】
ステップＳ３において、撮像装置制御部１７は、１回目の撮像時の露光時間を決定する。撮像装置制御部１７は、１回目の撮像時の露光時間を上述した露光時間Ｔａとし、２回目の撮像時の露光時間を上述した露光時間Ｔｂとし、それぞれを以下の式に示す関係に調整する。
【００２２】
Ｔａ−Ｔｂ＝Ｔｘ  ・・・（式５）
ここで、撮像装置制御部１７は、式５おいて、Ｔａ＝Ｔｂ＊２とする。その結果、１回目の撮像時の露光時間Ｔａ＝Ｔｘ＊２と決定することができる。
【００２３】
ステップＳ４において、撮像装置制御部１７は、２回目の撮像時の露光時間を決定する。ステップＳ３で説明したように、式５おいて、Ｔａ＝Ｔｂ＊２とすることにより、撮像装置制御部１７は、２回目の撮像時の露光時間Ｔｂ＝Ｔｘと決定することができる。
【００２４】
ステップＳ５において、撮像装置制御部１７は、各部を制御して、ステップＳ３で決定した露光時間Ｔａで１回目の撮像を行う。この撮像により得られる画像は、上述した画像Ｆ（Ｔａｄ）に相当し、ΔＦを含む。
【００２５】
ステップＳ６において、撮像装置制御部１７は、各部を制御して、ステップＳ４で決定した露光時間Ｔｂで２回目の撮像を行う。この撮像により得られる画像は、上述した画像Ｆ（Ｔｂｄ）に相当し、ΔＦを含む。
【００２６】
ステップＳ７において、撮像装置制御部１７は、画像処理部１３を制御し、ステップＳ５の１回目の撮像で得られた画像とステップＳ６の２回目の撮像で得られた画像との差分画像を生成する。
【００２７】
式４と式５とから以下の式を得ることができる。
【００２８】
Ｆ（Ｔｘ）＝Ｆ（Ｔａｄ）−Ｆ（Ｔｂｄ）＝Ｆ（（Ｔｘ＊２）ｄ）−Ｆ（Ｔｘｄ）  ・・・（式６）
式６により、露光時間（Ｔｘ＊２）である１回目の撮像で得られる画像Ｆ（Ｔ（Ｔｘ＊２）ｄ）と、露光時間Ｔｘである２回目の撮像で得られる画像Ｆ（Ｔｘｄ）との差分画像を求めることにより、露光時間Ｔｘの撮像で得られる本来の画像Ｆ（Ｔｘ）を得ることができる。
【００２９】
ステップＳ８において、撮像装置制御部１７は、ステップＳ７で生成した差分画像を記録部１４に記録し、一連の処理を終了する。
【００３０】
なお、ステップＳ３およびステップＳ４において、Ｔａ＝Ｔｂ＊２とする例を示したが、Ｔａ＝Ｔｂ＊ｍとしても良い。この場合、式６は、以下のように表すことができる。
【００３１】
Ｆ（Ｔｘ）＝｛Ｆ（Ｔａｄ）−Ｆ（Ｔｂｄ）｝／（ｍ−１）＝Ｆ｛（（Ｔｘ＊ｍ）ｄ）−Ｆ（Ｔｘｄ）｝／（ｍ−１）  ・・・（式７）
すなわち、露光時間Ｔｘの撮像で得られる本来の画像Ｆ（Ｔｘｄ）は、露光時間（Ｔｘ＊ｍ）である１回目の撮像で得られる画像と、露光時間Ｔｘである２回目の撮像で得られる画像との差分画像に基づいて得ることができる。
【００３２】
また、ステップＳ３およびステップＳ４において、式５に基づきＴａ＝Ｔｂ＋Ｔｘとし、ステップＳ５およびステップＳ６において、露光時間の長さの差がＴｘである２回の撮像を行い、ステップＳ７において、それぞれの撮像で得られた像の差分画像を求めても良い。
【００３３】
以上説明したように、第１実施形態によれば、第１の露光時間で撮像を行って生成した第１の画像と、第１の露光時間と異なる第２の露光時間で撮像を行って生成した第２の画像との差分画像を取得する。したがって、電子シャッタおよびメカニカルシャッタを備えることなく像に発生するスミアを抑えることができる。
【００３４】
なお、第１実施形態では、１回目の撮像時の露光時間を２回目の撮像時の露光時間よりも長く設定する例を示したが、１回目の撮像時の露光時間を２回目の撮像時の露光時間よりも短く設定しても良い。
【００３５】
また、第１実施形態では、２回の撮像を行って差分画像を生成する例を示したが、３回以上の撮像を行って差分画像を生成しても良い。
【００３６】
＜第２実施形態＞
以下、図面を用いて本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、ＥＵＶ光用撮像装置を備えたＥＵＶ露光装置を例に挙げて説明する。
【００３７】
図４は、第２実施形態のＥＵＶ露光装置３０の機能ブロック図である。ＥＵＶ露光装置３０は、図４に示すように、ＥＵＶ光源ユニット３１と、露光部３２と、コントローラ３３とを有している。
【００３８】
露光部３２は、照明光学系３４と、反射型マスク３５を支持するマスクステージ３６と、投影光学系３７と、ウェハ３８が載置されるウェハステージ３９と、これらを収容する真空チャンバ４０とを有している。
【００３９】
ここで、照明光学系３４はフライアイ光学系の反射鏡などを含み、ＥＵＶ光源ユニット３１からのＥＵＶ光を成形して反射型マスク３５に導く。反射型マスク３５の反射面には、多層膜からなる反射膜が形成されている。この反射膜には、ウェハ３８に転写するパターンに応じたマスクパターンが形成されている。投影光学系３７は複数の反射鏡を含み、反射型マスク３５で反射されたＥＵＶ光を所定の縮小倍率（例えば１／４）に縮小してウェハ３８に投影する。なお、ＥＵＶ光は大気に対する透過性が低いため、ＥＵＶ光が通過する光経路はいずれも真空に保たれる。
【００４０】
露光動作の際には、ＥＵＶ光源ユニット３１からのＥＵＶ光は、照明光学系３４を介して反射型マスク３５に入射する。そして、反射型マスク３５からの反射光は、投影光学系３７を介してウェハ３８上に投影される。これにより、レジストが塗布されたウェハ３８上には微細化されたマスクパターンが結像することとなる。そして、マスクステージ３６およびウェハステージ３９は、上記の縮小倍率に従った所定の速度比で、投影光学系３７に対して反射型マスク３５およびウェハ３８をそれぞれ移動させる。これにより、反射型マスク３５の回路パターンの全体が、ウェハ３８上における複数のショット領域の各々にステップアンドスキャン方式で転写される。なお、ＥＵＶ光源ユニット３１、マスクステージ３６およびウェハステージ３９の動作は、いずれもコントローラ３３により制御される。
【００４１】
以上説明した構成のＥＵＶ露光装置３０は、第１実施形態で説明したＥＵＶ光用撮像装置１を備える。ＥＵＶ光用撮像装置１は、コントローラ３３により制御される。以下では、ＥＵＶ光用撮像装置１に関して、第１実施形態と同様の符号を用いて説明する。
【００４２】
図５は、第２実施形態のＥＵＶ露光装置３０の別の機能ブロック図である。ＥＵＶ露光装置３０は、図５に示すように、ウェハステージ３９に代えてＥＵＶ光用撮像装置１を配置するとともに、反射型マスク３５のマスク面に対応する位置に格子パターン４１を配置し、ウェハ２８のウェハ面より所定距離ｄだけ下方の位置に回折格子状パターン４２を配置するための不図示の機構を有する。
【００４３】
図５に示す構成において、コントローラ３３は、ＥＵＶ光用撮像装置１を制御して、第１実施形態の図３で説明したフローチャートと同様の処理を行い、干渉縞を表す画像（差分画像）を生成する。そして、この画像をＥＵＶ光用撮像装置１の通信部１５を介して取得し、取得した画像に基づいて、投影光学系３７の配置ずれを推定することができる。
【００４４】
また、ＥＵＶ露光装置１の他の部分にＥＵＶ光用撮像装置１を配置しても良い。例えば、ＥＵＶ露光装置１がマスクステージ３６の近傍に遮光部材を備える場合に、遮光部材近傍を撮像可能な位置にＥＵＶ光用撮像装置を配置し、第１実施形態の図３で説明したフローチャートと同様の処理により差分画像を生成して遮光部材の配置ずれを推定しても良い。
【００４５】
なお、ＥＵＶ光源ユニット３１からのＥＵＶ光の強度が、上述した２回の撮像時において変動するおそれがある。このような場合には、ＥＵＶ光源ユニット３１と撮像素子１１との間にＳｉフォトダイオードなどのリファレンスセンサを設ける。そして、２回の撮像時におけるＥＵＶ光の強度を測定し、それぞれＩａ，Ｉｂとする。そして、これらの強度の比Ｉａ／Ｉｂに基づいて、１回目の撮像により得られた画像（Ｆ（Ｔａｄ）に相当）と、２回目の撮像により得られた画像（Ｆ（Ｔｂｄ）に相当）との少なくとも一方を補正する。最後に、補正後の２つの画像について差分画像を生成することにより、１回目の撮像時と２回目の撮像時とでＥＵＶ光の強度が変動していても、過不足無くスミアを抑えることができる。また、上述した強度の比Ｉａ／Ｉｂを求める代わりに、予め測定して決定した基準的な強度Ｉ０（例えば、１回目の撮像開始時の強度）と上述したＩａおよびＩｂとの比であるＩａ／Ｉ０，Ｉｂ／Ｉ０を利用して、１回目の撮像により得られた画像（Ｆ（Ｔａｄ）に相当）と、２回目の撮像により得られた画像（Ｆ（Ｔｂｄ）に相当）との少なくとも一方を補正しても良い。
【００４６】
以上説明したように、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、電子シャッタおよびメカニカルシャッタを備えることなく像に発生するスミアを抑えることができる。そのため、ＥＵＶ露光装置において行われる様々な検査や調整時の精度を向上させることができる。
【００４７】
また、第２実施形態によれば、ＥＵＶ光の強度を測定し、第１の露光時間で撮像を行った際の強度と、第２の露光時間で撮像を行った際の強度との比に基づいて、第１の画像と第２の画像との少なくとも一方を補正する。そして、補正後に差分画像を取得する。したがって、１回目の撮像時と２回目の撮像時とでＥＵＶ光の強度が変動していても、過不足無くスミアを抑えることができる。
【００４８】
なお、第１実施形態で説明したＥＵＶ光用撮像装置に、本実施形態で説明したＥＵＶ光の強度に基づく補正を適用しても良い。
【００４９】
また、上記各実施形態では、ＥＵＶ光用撮像装置について説明したが、Ｘ線撮像装置についても本発明を同様に適用することができるとともに、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１実施形態のＥＵＶ光用撮像装置１の機能ブロック図である。
【図２】露光時間（Ｔａ−Ｔｂ）の撮像で得られる本来の画像Ｆ（Ｔａ−Ｔｂ）を生成する流れを示す図である。
【図３】ＥＵＶ光用撮像装置１における撮像時の撮像装置制御部１７の動作を示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態のＥＵＶ露光装置３０の機能ブロック図である。
【図５】第２実施形態のＥＵＶ露光装置３０の別の機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…ＥＵＶ光用撮像装置，１１…撮像素子，１２…Ａ／Ｄ変換器，１３…画像処理部，１４…記録部，１５…通信部，１６…操作部，１７…撮像装置制御部，３０…ＥＵＶ露光装置，３１…ＥＵＶ光源ユニット３１，３２…露光部，３３…コントローラ，３４…照明光学系，３５…反射型マスク，３６…マスクステージ，３７…投影光学系，３８…ウェハ，３９…ウェハステージ，４０…真空チャンバ，４１…格子パターン，４２…回折格子状パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009032789.tif 000005
【図４】
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【図５】
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