(57)【要約】  露光装置および方法が開示される。前記露光装置は、制御システムと、光源システムと、複数の照明システムと、複数の投影対物レンズ（30）とを備える。前記光源システムは、照明システムに入射する複数の第１の照明ビームを放射するように構成され、各照明システムは、可変減衰器（20）および分岐エネルギー検出器（51）を含む。分岐エネルギー検出器（51）は、対応する照明システム内で生成された第２の照明ビームの照度レベルを検出して制御システムにフィードバックするように構成され、一方で、制御システムは、各可変減衰器（20）を制御することによって、各照明システム内の第２の照明ビームの照度レベルを調整するように構成される。前記露光装置および露光方法は、露光性能を向上させ、より微細かつより高速なエネルギー調整を可能にし、従って、精密な制御およびより高い露光精度を可能にする。【選択図】図１
2020530138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御システムと、光源システムと、複数の照明システムと、複数の投影対物レンズとを備え、
前記光源システムは、前記複数の照明システムに入射する複数の第１の照明ビームを放射するように構成され、
前記照明システムのそれぞれは、可変減衰器と、分岐エネルギー検出器とを備え、
前記分岐エネルギー検出器は、前記照明システムのうちの対応する１つで発生する第２の照明ビームの照度レベルを検出し、検出した照度レベルを前記制御システムにフィードバックするように構成され、
前記制御システムは、前記可変減衰器を制御することにより、対応する照明システムにおける第２の照明ビームの照度レベルを調整するように構成される、露光装置。
【請求項２】
前記光源システムが、光源発生器と、光ビームユニットとを備え、前記光ビームユニットが、前記光源発生器から放射された光ビームを、それぞれが前記照明システムのそれぞれ１つに入射する複数の第１の照明ビームに分割するように構成される、請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記光源システムが、それぞれが前記照明システムのそれぞれ１つに入射する前記第１の照明ビームのうちの１つを放射するように構成された、複数の光源発生器を備える、請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
前記可変減衰器が、それぞれが複数の貫通孔を有する位置調整可能な遮光板を２枚備え、２枚の前記遮光板の間の相対位置を調整することにより、前記第１の照明ビームの対応する１つの透過率を制御する、請求項１に記載の露光装置。
【請求項５】
前記光源発生器のそれぞれが、水銀ランプを含む、請求項２または３に記載の露光装置。
【請求項６】
前記光源システムが、さらに、複数の定光強度検出器を備え、各検出器が、前記光源発生器のそれぞれ１つによって発生する前記第１の照明ビームの光強度を検出するように構成される、請求項３に記載の露光装置。
【請求項７】
前記照明システムのそれぞれが、さらに、光均質化ユニットを備え、前記分岐エネルギー検出器が、前記光均質化ユニットにおいて発生する第２の照明ビームの照度レベルを検出するように構成される、請求項１に記載の露光装置。
【請求項８】
前記光均質化ユニットのそれぞれが、第１の均質化ロッドと、前記第１の均質化ロッドに接続された第２の均質化ロッドとを備え、前記分岐エネルギー検出器が、前記第１の均質化ロッドと、前記第２の均質化ロッドとの間の接合部から出射する第２の照明ビームの照度レベルを検出するように構成される、請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記光均質化ユニットのそれぞれが、さらに、分岐反射ミラーと、絞りとを備え、前記第１の均質化ロッドと、前記第２の均質化ロッドとの間の接合部から出射する前記第２の照明ビームが、前記分岐エネルギー検出器で検出される前に、前記分岐反射ミラーで反射されて、前記絞りを通過する、請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】
さらに、それぞれの前記投影対物レンズの像面における露光光ビームの照度レベルを検出するように構成された較正エネルギー検出器を備え、前記制御システムが、前記露光光ビームの検出された照度レベルに基づいて、前記第２の照明ビームの照度レベルを互いに一致させるように構成される、請求項１に記載の露光装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の露光装置を用いて、前記露光装置の前記投影対物レンズの像面に配置されたワークに対して露光処理を行う露光方法であって、以下の工程を含む露光方法：
ワークの露光処理を行う前に、各投影対物レンズの像面における露光光ビームの照度レベルを検出し、第２の照明ビームの照度レベルを互いに一致させる工程；並びに
ワークを装着して露光処理を行い、リアルタイムで分岐エネルギー検出器によって、各照明システムにおける第２の照明ビームの照度レベルを検出してフィードバックし、リアルタイムで第２の照明ビームのエネルギー変動を測定する工程；
前記エネルギー変動が、エネルギー変動閾値によって規定される範囲内にある場合、調整に必要なエネルギー量をリアルタイムで計算し、調整を行うために、各可変減衰器を制御する工程；
エネルギー変動が、エネルギー変動閾値によって規定される範囲を超えた場合、露光処理を停止して、アラームを発生する工程。
【請求項１２】
前記エネルギー変動が、前記エネルギー変動閾値によって規定される範囲を超える場合、さらに、以下を含む、請求項１１に記載の露光方法：
工程１、前記照明システムの前記可変減衰器をゼロ化して、減衰をゼロにする工程；
工程２、テスト露光を行い、前記較正エネルギー検出器により、各投影対物レンズの像面における露光光ビームの照度レベルを検出し、前記照明システムの分岐エネルギー検出器を較正する工程；
工程３、さらにテスト露光を行い、前記較正エネルギー検出器により、各投影対物レンズの像面における露光光ビームの照度レベルを検出し、検出された照度レベルの最小値に対応する可変減衰器の１つを基準として、残りの可変減衰器の減衰レベルを算出し、前記減衰レベルに基づいて可変減衰器を構成する工程；
工程４、さらにテスト露光を行い、各投影対物レンズの像面における露光光ビームの照度レベルが、照度マッチングの要件を満たすかどうかを判定した後、前記分岐エネルギー検出器を較正するための量を記憶し、前記判定が肯定的である場合には、可変減衰器の減衰レベルを機械定数として取り、照度マッチングを完了し、前記判定が否定的である場合には、工程２に戻る工程。
【請求項１３】
前記光源システムが、それぞれが前記照明システムのそれぞれ１つに入射する前記第１の照明ビームのうちの１つを生成するように構成された、複数の光源発生器を備え、前記光源システムが、さらに、それぞれが前記光源発生器のそれぞれ１つによって提供される前記第１の照明ビームの光強度を検出するように構成された、定光強度検出器を備え、
工程１と工程２との間に、さらに以下を含む、請求項１２に記載の露光方法：
テスト露光を行い、前記較正エネルギー検出器により、各投影対物レンズの像面における露光光ビームの照度レベルを検出し、検出された照度レベルの最小値に対応する定光強度検出器の１つを基準として、残りの定光強度検出器を較正する工程；並びに
較正されたそれぞれの定光強度検出器を用いて、前記光源発生器により発生する第１の照明ビームの光強度を測定し、検出された光強度の最小値に対応する光源発生器の１つを基準として、残りの光源発生器の電力レベルを計算し、計算された電力レベルに基づいて、前記光源発生器を構成する工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の技術分野に関し、より具体的には、露光装置および露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体技術で採用されているフォトリソグラフィは、超微細構造を作製するための既存の加工技術の中で最良で最も一般的なものである。特に、フォトリソグラフィの一部として、露光は、現代の大規模集積体（LSI）、微小電気機械構造（MEMS）、およびパネル表示デバイス（例えば、LCD、OLEDなど）を製造するための重要なプロセスである。
【０００３】
フォトリソグラフィのメカニズムは、カメラ写真(photography)と似ている。光源発生器を使用して、所望のパターンを有するフォトマスク上に所望の非常に均一な照射視野（FOV）を形成し、マスクステージ上に保持することができ、照射されたマスクパターンの収差のない画像（image）を、投影対物レンズによって、ワークステージ上に保持された基板上に投影し、その後、所望の超微細構造を形成するための後続のプロセスを行うことができる。所望の高均一照射FOVに加えて、使用される露光装置はまた、精密な露光量制御の能力を有することが必要とされる。しかし、最終製品の大型化に伴い、より大きな走査幅が常に要求され、そのような露光装置に対する要求はますます厳しくなっている。
【０００４】
したがって、露光精度をどのように向上させるかが当業者の課題となっている。
【０００５】
開示の概要
本発明の目的は、まさしく、露光精度を向上させた露光装置および露光方法を提供することにある。
【０００６】
この目的のために、本発明は、制御システムと、光源システムと、複数の照明（照射）（illumination）システムと、複数の投影対物レンズとを備える、露光装置を提供する。前記光源システムは、複数の照明システムに入射する複数の第１の照明ビームを放射するように構成されており、各照明システムは、可変減衰器と、分岐（branch）エネルギー検出器とを備えている。前記分岐エネルギー検出器は、照明システムのうちの対応する１つで生成される第２の照明ビームの照度レベルを検出し、検出された照度レベルを制御システムにフィードバックするように構成される。前記制御システムは、可変減衰器を制御することによって、対応する照明システムにおける第２の照明ビームの照度レベルを調整するように構成される。
【０００７】
任意に、露光装置において、光源システムは、光源発生器と、光ビームユニットとを含み、光ビームユニットは、光源発生器から放射された光ビームを、それぞれが照明システムのそれぞれ１つに入射する、複数の第１の照明ビームに分割するように構成される。
【０００８】
任意に、露光装置において、光源システムは、それぞれが照明システムのそれぞれ１つに入射する第１の照明ビームのうちの１つを放射するように構成された複数の光源発生器を含む。
【０００９】
任意に、露光装置において、前記可変減衰器は、それぞれが複数の貫通孔(through-hole)を有する２つ（２枚）の位置調整可能な遮光板を備え、前記２つの遮光板間の相対位置を調整することにより、前記第１の照明ビームの対応する１つの透過率を制御してもよい。
【００１０】
任意に、露光装置において、光源発生器の各々は、水銀ランプを含む。
【００１１】
任意に、露光装置において、光源システムは、さらに、複数の定光強度検出器（constant light intensity detector）を含み、各検出器は、光源発生器のそれぞれ１つによって生成される第１の照明ビームの光強度を検出するように構成される。
【００１２】
任意に、露光装置において、照明システムの各々は、さらに、光均質化（homogenizing）ユニットを含み、分岐エネルギー検出器は、該光均質化ユニットにおいて生成される第２の照明ビームの照度レベルを検出するように構成される。
【００１３】
任意に、露光装置において、各光均質化ユニットは、第１の均質化ロッド（rod）と、第１の均質化ロッドに接続される第２の均質化ロッドとを含み、分岐エネルギー検出器は、第１の均質化ロッドと第２の均質化ロッドとの間の接合部（joint）から出る（come out）第２の照明ビームの照度レベルを検出するように構成される。
【００１４】
任意に、露光装置において、各光均質化ユニットは、さらに、分岐反射ミラーと、絞り（diaphragm）とを含み、第１の均質化ロッドと第２の均質化ロッドとの間の接合部から出る第２の照明ビームは、分岐エネルギー検出器によって検出される前に、該分岐反射ミラーによって反射され、絞りを通過する。
【００１５】
任意に、露光装置は、さらに、それぞれの投影対物レンズの像面（image plane）における露光光ビームの照度レベルを検出するように構成された較正エネルギー検出器を含み、制御システムは、検出された露光光ビームの照度レベルに基づいて、第２の照明ビームの照度レベルを互いに一致させるように構成される。
【００１６】
本発明はまた、請求項１０に記載の露光装置を用いて、該露光装置の投影対物レンズの像面に配置されたワークに対して露光処理を行う、露光方法を提供し、当該方法は、以下の工程を含む：
ワークの露光処理を行う前に、それぞれの投影対物レンズの像面における露光光ビームの照度レベルを検出し、第２の照明ビームの照度レベルを互いに一致させる工程；並びに
ワークを装着（load）して露光処理を実行し、リアルタイムで分岐エネルギー検出器によって、それぞれの照明システムにおける第２の照明ビームの照度レベルを検出してフィードバックし、リアルタイムで第２の照明ビームのエネルギー変動を測定する工程；エネルギー変動がエネルギー変動閾値で規定される範囲内にある場合、調整に必要なエネルギー量をリアルタイムで計算し、調整を行うためにそれぞれの可変減衰器を制御する工程；エネルギー変動がエネルギー変動閾値で規定される範囲を超える場合、露光処理を停止して、アラームを発生する工程。
【００１７】
任意に、前記露光方法において、エネルギー変動がエネルギー変動閾値によって規定される範囲を超える場合、さらに、以下を含む：
工程１、照明システムの可変減衰器をゼロ化して（zeroing）、減衰をゼロにする工程；
工程２、テスト露光を行い、較正エネルギー検出器により、それぞれの投影対物レンズの像面における露光光ビームの照度レベルを検出し、照明システムの分岐エネルギー検出器を較正する工程；
工程３、さらにテスト露光を行い、較正エネルギー検出器により、それぞれの投影対物レンズの像面における露光光ビームの照度レベルを検出し、検出された照度レベルの最小値に対応する可変減衰器の１つを基準（reference）として、残りの可変減衰器の減衰レベルを算出し、該減衰レベルに基づいて可変減衰器を構成する工程；
工程４、さらにテスト露光を行い、それぞれの投影対物レンズの像面における露光光ビームの照度レベルが、照度マッチングの要件を満たすかどうかを判定（determine）した後、分岐エネルギー検出器を較正するための量を記憶し、前記判定が肯定的である場合には可変減衰器の減衰レベルを機械定数として取り照度マッチングを完了し、前記判定が否定的である場合には工程２に戻る（loop back）工程。
【００１８】
任意に、前記露光方法において、光源システムは、照明システムのそれぞれ１つに入射する第１の照明ビームのうちの１つを生成するようにそれぞれが構成された複数の光源発生器を含み、該光源システムは、さらに、光源発生器のそれぞれの１つによって提供される第１の照明ビームの光強度を検出するようにそれぞれ構成された定光強度検出器を含み、該露光方法は、工程１と工程２との間に、さらに以下を含む：
テスト露光を行い、較正エネルギー検出器により、それぞれの投影対物レンズの像面における露光光ビームの照度レベルを検出し、検出された照度レベルの最小値に対応する定光強度検出器の１つを基準として、残りの定光強度検出器を較正する工程；並びに
それぞれの較正された定光強度検出器を用いて、光源発生器によって発生する第１の照明ビームの光強度を測定し、検出された光強度の最小値に対応する光源発生器の１つを基準として、残りの光源発生器の電力レベルを計算し、計算された電力レベルに基づいて光源発生器を構成する工程。
【００１９】
要約すると、本発明で提供される露光装置および方法によれば、露光装置は、可変減衰器および分岐エネルギー検出器をそれぞれ有する複数の照明システムを有し、該分岐エネルギー検出器は、それぞれの分岐（ブランチ）における照明ビームの照度レベルを検出して、それを制御システムにフィードバックし、次に、該制御システムは、それぞれの照明システムにおける可変減衰器を制御して、それぞれの分岐における照明ビームの照度レベルを調整する。その結果、露光装置のエネルギー制御戦略が最適化され、フォトリソグラフィ装置の他の性能面にわずかな影響を与える一方で、露光性能が向上し、より微細でより高速なエネルギー調整が可能となり、全体的なエネルギー損失が低減される。その結果、精密な制御と露光精度の向上を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る露光装置における単一照明システムおよび単一光源システムの構造概略図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る露光装置における可変減衰器の概略断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る露光装置における光均質化ユニットの構造概略図である。
【００２１】
詳細な説明
次に、本発明の目的、特徴および利点をより良く理解するために、添付の図面を参照する。図中の構造的、比例的、寸法的およびその他の詳細は、本明細書の開示と併せて、本発明を実施することができる条件を制限することを意図するのではなく、当業者の理解および読解を容易にする目的でのみ提示されることに留意されたい。したがって、それらは技術的に実質的な意味を持たず、本発明の利点および目的に影響を及ぼさないあらゆる全ての構造的修正、比例的変化または寸法変化は、本明細書の教示の範囲内にあるとみなされる。
【００２２】
本発明は、制御システム、光源システム、複数の照明システムおよび複数の投影対物レンズを含む、露光装置を提供する。前記光源システムは、複数の照明システムに入射する複数の第１の照明ビームを放射するように構成される。照明システムの各々は、可変減衰器と、分岐エネルギー検出器とを含む。各照明システムの分岐エネルギー検出器は、それぞれの照明システムで生成される第２の照明ビームの照度レベルを検出し、それを制御システムにフィードバックするように構成される。前記制御システムは、それぞれの照明システムの可変減衰器を制御することによって、第２の照明ビームの照度レベルを調整するように構成される。
【００２３】
光源発生器および光ビームユニットを含む、１つの光源システムのみを含んでいてもよい。前記光ビームユニットは、光源発生器から放射される光ビームを、複数の第１の照明ビームに分割するように構成される。第１の照明ビームの各々は、照明システムのそれぞれ１つに入射する。このように、１つの光源システムは、複数の照明システムに対応して、光源システムと照明システムとの間の１対多（one-to-many）の対応関係を実現することができる。
【００２４】
あるいは、それぞれが照明システムのそれぞれ１つに対応する、複数の光源システムを含んでいてもよく、複数の光源システムと、複数の照明システムとの間の１対１の対応関係を実現することにより、様々な種類の製品における要件を満たしてもよい。
【００２５】
図１に示すように、例えば、露光装置では、１つの光源システムが、複数の照明システムに対応している。前記露光装置は、１つの光源システムと、複数の照明システムと、複数の投影対物レンズ３０と、制御システムとを含むことができる。簡単にするために、照明システムの１つおよび投影対物レンズ３０の１つのみを図１に示す。光源システムは、光源発生器１０を含み、照明システムは、可変減衰器２０を含む。光源発生器１０は、照明ビームを放射するように構成され、可変減衰器２０は、エネルギー制御用の照明ビームの一部を除去するように構成され、そのようなエネルギー制御を受けた照明ビームは、投影対物レンズ３０から放射される。一対多の対応関係の場合、光源システムは、さらに、光源発生器１０によって発生される照明ビームを、複数の第１の照明ビームに分割するように構成される光ビームユニット６０を含む。これらの第１の照明ビームの各々は、同じ光源発生器１０から生じる複数の第１の照明ビームが異なる分岐を形成するように、パラメータの同じ組み合わせを有することができる。
【００２６】
図２に示すように、可変減衰器２０は、２つの遮光板を含む。２つの遮光板２１は、それぞれ複数の貫通孔を有している。この貫通孔のおかげで、遮光板２１は、エネルギー制御のためのそれぞれの第１の照明ビームの供給（feed）量を制御することができ、各光分岐における第１の照明ビームのエネルギーを、遮光板２１により別々に調整することができる。本実施形態では、第１の照明ビームは、貫通孔を通過するだけでなく、２つの遮光板２１の間の遮光されていない中間領域を通過してもよい。２つの遮光板２１を相対的に移動させることにより、中間領域のサイズを調整することで、第１の照明ビームの供給量を制御することができる。貫通孔は、照明ビームの良好な均一性を維持するのに役立ち、したがって、照明ビームが、シェーディングおよび回折に起因する悪い不均一性を示すことを防ぐ。図は、図示のように上下に配置された２つの矩形の遮光板で達成される供給量制御を示しているが、そのような供給量制御は、例えば、円形状などの様々な形状またはそれらの組み合わせの遮光板によって達成されてもよいし、あるいは、図示のように、左から右などに配置された遮光板によって達成されてもよいことが理解されよう。
【００２７】
本実施形態では、光源発生器１０は、反射面を有する椀状体（bowl shaped body）１１と、該椀状体１１の内部に両方配置された、水銀ランプ１２および反射ミラー１３とを含むことができる。水銀ランプ１２により発生する照明ビームは、椀状体１１および反射ミラー１３により反射され、それによって焦点面の位置、すなわち、光ビームユニット６０の入射位置に収束する（converge）。水銀ランプは、発光効率が高く、長寿命であり、好ましい発光色であることから、好ましい光源として用いることができる。
【００２８】
任意に、各光源システムは、さらに、それぞれの光源発生器１０によって発生する照明ビームの光強度を検出するように構成される定光強度検出器１４を含むことができる。光源発生器１０のサービス時間の増加によって、照明ビームが影響を受けるのを防ぐために、定光強度検出器１４を使用して照明ビームの光強度を検出し、照明ビームが要件を満たしているかどうかを判定することが望ましい。水銀ランプ１２の光強度をリアルタイムでモニタすることにより、その電力をリアルタイムで調整し、常に照明ビームの照度レベルを良好に保つことができる。
【００２９】
本実施形態において、露光装置は、さらに、エネルギー制御されたそれぞれの照明ビームにそれぞれが結合作用を与えるように構成された結合ユニット４０を含むことができる。照明ビームの融合性能および開口数（NA）パラメータは、結合ユニット４０によって加えられる結合作用の下で調整することができ、したがって、所望の照明ビームを形成することができ、改善された利用が達成される。加えて、結合作用は、光ビームの断面形状を、円形から、それぞれの分岐によって所望される矩形または正多角形に変化させることができる。
【００３０】
本実施形態において、各照明システムは、さらに、光均質化ユニット５０を含むことができる。光均質化ユニット５０における分岐エネルギー検出器５１は、それぞれの分岐における光均質化ユニット５０によって生成される第２の照明ビームを検出するように構成される。光均質化ユニット５０は、照明ビームが所望の均質性を有するように、結合作用を受けた照明ビームを均質化することができる。均質化レベルが不十分であると、露光精度が低下することがある。光均質化ユニット５０において十分に均質化した後、照明ビームは、放射端面において均質な光スポットを放射する。
【００３１】
また、図３に示すように、光均質化ユニット５０は、第１の均質化ロッド５２と、第１の均質化ロッド５２に接続された第２の均質化ロッド５３とを含むことができ、分岐エネルギー検出器５１は、第１の均質化ロッド５２と、第２の均質化ロッド５３との間の接合部から放射される第２の照明ビームを検出し、照明ビームの一部は、接合部から放射され、分岐エネルギー検出器５１によって検出され、照明ビームのほんの一部のみが迂回される可能性があり（パーセンテージは0.1%未満であるため、第１の照明ビームのエネルギーバランスに対するその影響を無視することができる）、照明ビームの迂回された部分は、分岐エネルギー検出器５１に入る第２の照明ビームを形成し、光均質化ユニット５０における全体の照明ビームのパラメータを反射するために使用される。このようにして、露光装置における照明ビームのエネルギー変化をリアルタイムでフィードバックすることができる。第１の均質化ロッド５２および／または第２の均質化ロッド５３は、石英で構成されてもよく、それを通過する照明ビームをより均質にすることができる。溶融石英などの石英は、均質化ロッドに好ましい材料である。
【００３２】
本実施形態では、光均質化ユニット５０は、分岐反射ミラー５１１と、絞り５１２とを含むことができ、第１の均質化ロッド５２と第２の均質化ロッド５３との間の接合部から出射する第２の照明ビームは、分岐反射ミラー５１１で反射され、絞り５１２を通過して、分岐エネルギー検出器５１に到達する。
【００３３】
任意に、照明システムのそれぞれ１つにそれぞれ対応する、複数の投影対物レンズ３０を含むことができる。露光装置は、さらに、投影対物レンズの像面上の露光光ビームの照度レベルを検出するように構成された較正エネルギー検出器７０を備えることができる。制御システムは、像面上の露光光ビームの検出された照度レベルに基づいて、投影対物レンズ３０に入射する照明ビームの照度レベルを互いに一致させることができる。露光光ビームは、投影対物レンズ３０から較正エネルギー検出器７０に放射され、較正エネルギー検出器７０は、基板の平面に配置することができる。較正エネルギー検出器７０は、動作状態の較正が必要な場合にのみ、光路内に配置することができ、通常の製造プロセスのために取り外すことができる。較正エネルギー検出器７０を用いて、露光光ビームの照度レベルを検出することにより、水銀ランプ１２のための定光強度制御器１４または分岐エネルギー検出器５１に対して、補正あるいは較正を行うことができる。
【００３４】
複数のサブシステムが含まれる場合、露光サブシステムからの露光光ビームのエネルギーが互いに一致せず、エネルギーの差がフォトリソグラフィ装置全体の性能を低下させる可能性がある。本発明によれば、照度マッチングをサブシステムに対して実行することで、異なるサブシステムによって生成される露光光ビームを等しい照度レベルにすることを達成でき、その結果、露光サブシステムからの露光光ビームのエネルギーの差を回避することができ、それによって、フォトリソグラフィ装置の他の性能面にわずかな影響を与える一方で、極めて正確なエネルギー調整、迅速なマッチング収束、および全体的なエネルギー損失の低減を達成することができる。その結果、例えば、TFTを作製するためのフォトリソグラフィ装置における露光システムの露光精度を向上させることができる。
【００３５】
本実施形態によれば、単一の光源システムが複数の照明システムに対応するため、それぞれの照明システムに入射する第１の照明ビームは、同一の光源発生器１０から発せられ、したがって、実質的に同一の照明パラメータを有し、これにより、それぞれの照明システムで受光される第１の照明ビームは、良好な固有の整合性（intrinsic consistency）を有する。したがって、定光強度制御器１４を省略することができる。
【００３６】
本発明の別の実施形態では、複数の光源システムが使用され、複数の光源システムのそれぞれは、複数の照明システムのそれぞれ１つに対応する。この場合、図１の光ビームユニット６０を省略することができ、それぞれの光源発生器１０で生成された第１の照明ビームを、それぞれの照明システムにおけるそれぞれの可変減衰器２０に直接導くことができる。しかしながら、それぞれの光源発生器１０からの第１の照明ビームの間の整合性を良好にするために、光源発生器１０は、それぞれの固定された光強度制御器１４の検出値に基づいて光源発生器１０を調整できるように、それぞれの定光強度制御器１４を備えることが好ましい。本実施形態のその他の構成は、図１に示す実施形態と同じであることができる。本発明はまた、上述したような露光装置を用いて、投影対物レンズ３０の像面に配置されたワークに対して露光処理を行う、露光方法を提供する。当該方法は、以下に詳述する工程を含む。
【００３７】
ワークへの露光処理を行う前に、それぞれの投影対物レンズ３０の像面に入射する露光光ビームの照度レベルを検出する。この検出結果に基づいて、投影対物レンズ３０に入射する照明ビームの照度レベルを互いに一致させる。投影対物レンズの像面の位置は、続いて装着されるワークの表面の位置に対応する。
【００３８】
ワークの装着に続く露光処理の間、分岐エネルギー検出器５１は、それぞれの照明システムにおける第２の照明ビームの照度レベルをリアルタイムで検出してフィードバックし、制御システムは、第２の照明ビームにおけるエネルギー変動をリアルタイムで測定し、エネルギー変動がエネルギー変動閾値によって規定される範囲内にある場合、調整に必要なエネルギーをリアルタイムで計算し、それぞれの可変減衰器２０を制御して調整を行う；エネルギー変動がエネルギー変動閾値によって規定される範囲を超える場合には、露光処理は停止され、続いて、アラームを発するか、またはそれぞれの投影対物レンズ３０に互いに入射する照明ビームの照度マッチングを誘発する。
【００３９】
この露光方法において、投影対物レンズ３０に互いに入射する照明ビームの照度マッチングは、以下の工程を含む：
工程１：照明システムにおける可変減衰器２０をゼロ化して、減衰をゼロにする工程；
工程２：テスト露光を行い、較正エネルギー検出器７０により、それぞれの投影対物レンズ３０の像面上の露光光ビームの照度レベルを検出し、照明システムにおける分岐エネルギー検出器５１を較正する工程；
工程３：別のテスト露光を行い、較正エネルギー検出器７０により、それぞれの投影対物レンズ３０の像面上の露光光ビームの照度レベルを検出し、検出した照度レベルの最小値に対応する可変減衰器２０の１つを基準として、残りの全ての可変減衰器２０の減衰レベルを算出し、算出した減衰レベルに基づいて可変減衰器２０を構成する工程；
工程４：さらに別のテスト露光を行い、それぞれの投影対物レンズ３０の像面上の露光光ビームの照度レベルが互いに一致しているか否かを判定する工程。そうである場合、分岐エネルギー検出器５１を較正するための量および可変減衰器２０のための減衰レベルは、機械定数として記憶され、したがって、処理全体が終了する。それ以外の場合は、処理が工程２に戻る。
【００４０】
任意に、露光装置が複数の光源システムを含む場合、それぞれが光源システムのそれぞれ１つに対応し、それぞれの光源システムにおいて光源発生器１０によって発生された照明ビームの光強度を検出するように構成された、定光強度検出器１４をさらに含むことができる。この場合、前記方法は、工程１と工程２との間に、さらに以下を含むことができる：
テスト露光を行い、較正エネルギー検出器７０により、それぞれの投影対物レンズ３０の像面上の露光光ビームの照度レベルを検出し、その検出された照度レベルの最小値に対応する定光強度検出器１４の１つを基準として、残りの全ての定光強度検出器１４を較正する工程；並びに
較正されたそれぞれの定光強度検出器１４を用いて、光源発生器１０で発生する第１の照明ビームの光強度を測定し、検出された光強度の最小値に対応する光源発生器１０の１つを基準として、残りの全ての光源発生器１０の電力レベルを算出し、算出した電力レベルに基づいて、光源発生器１０を構成する工程。
【００４１】
露光処理の前に前記露光装置で行われる露光較正（キャリブレーション）は、以下の工程を含むことができる。
【００４２】
１．較正モードが起動され、露光装置は照度マッチングプログラムを開始する。
【００４３】
２．それぞれの分岐における可変減衰器はゼロ化され、それらの減衰レベルは、調光器を構成することによってゼロ化することができる。
【００４４】
３．第１のテスト露光を行い、それぞれの分岐の投影対物レンズの像面における露光光ビームの照度レベルを得る。特に、それぞれの分岐の露光光ビームの照度レベルは、較正エネルギー検出器によって得ることができる。
【００４５】
４．光源発生器は、それぞれの分岐の照度レベルの最小値で較正され、最小値が較正基準としてフィードバックされ、それに基づいて、光源発生器の電力レベルが計算され、光源発生器が構成される。特に、光源発生器として、水銀ランプ１２を用いることができ、それぞれの光源発生器１０で発生した第１の照明ビームの光強度を定光強度検出器１４で検出することができる。全ての定光強度検出器の最小値を基準として、残りの光源発生器の電力レベルを、定光強度検出器で検出された光強度が互いに等しくなるように調整することができる。
【００４６】
５．第２の露光テストを行い、較正エネルギー検出器は、再び、それぞれの分岐の投影対物レンズの像面上の露光光ビームの照度レベルを得る。
【００４７】
６．較正計算を行い、照明ビームを較正する。分岐の照度レベルの最小値を基準として、それぞれの分岐の可変減衰器２０の減衰レベルを算出して適用する。特に、較正エネルギー検出器は、分岐エネルギー検出器５１によって検出された第２の照明ビームに対して較正を行うことができる。
【００４８】
７．第３のテスト露光を行い、較正エネルギー検出器は、それぞれの分岐の投影対物レンズの像面上の露光光ビームの照度レベルを得る。
【００４９】
８．照度レベルが所定の（predefined）基準を満たしているか否かを判定する。そうである場合、処理は工程９に進む。そうでない場合、処理は較正計算を行う工程に戻る。
【００５０】
９．可変減衰器の減衰レベルおよび較正エネルギー検出器の較正結果は、機械定数として記憶され、それによって照度マッチング処理が完了する。可変減衰器の減衰レベルおよび較正エネルギー検出器の較正結果を含む、得られた機械定数は、その後、製造プロセスにおける構成のためのパラメータとして使用される。
【００５１】
保証された露光精度を得るために、本発明の露光装置は、以下の工程を含む露光モニタリング方法で設計することができる。
【００５２】
１．分岐エネルギー検出器が、それぞれの分岐における照明ビームの照度レベルをリアルタイムでフィードバックする工程。
【００５３】
２．分岐エネルギー検出器からフィードバックされた照度レベルに基づいて、それぞれの分岐における照明ビームのエネルギー変動が、一致した照度レベルを判定するための所定の基準を満たしているかどうかをリアルタイムで判定する工程。判定が肯定的である場合、処理は前の工程に戻る。それ以外の場合、処理は次の工程に進む。
【００５４】
３．照明ビームのエネルギー変動が所定の範囲を超えているかどうかを判定する工程。そうである場合、露光処理は停止され、同時にアラームが発生し、露光較正方法が誘発される。そうでない場合、処理は次の工程に進む。
【００５５】
４．リアルタイムで調整する必要のあるエネルギー量を計算する工程。
【００５６】
５．調整方法を、手動介入または可変減衰器による自動エネルギー制御などの所定の範囲に従って選択する工程。
【００５７】
６．処理が、リアルタイムモニタリングのために最初に戻る工程。
【００５８】
上記実施形態の理解を容易にするために、上記説明は、光ビームの経路に基づいて行っている。なお、上記説明および添付図面において、光学レンズ等の他の構成要素の説明および図示を省略しているが、これらの構成要素の特性値および入出力関係は、較正によって得ることができ、光路に応じて、それらの相対位置を調整することができる。
【００５９】
要約すると、本発明で提供される露光装置および方法によれば、露光装置は、可変減衰器および分岐エネルギー検出器をそれぞれ有する複数の照明システムを有し、前記分岐エネルギー検出器は、各分岐における照明ビームの照度レベルを検出し、それを制御システムにフィードバックする。そして、前記制御システムは、各照明システムにおける可変減衰器を制御して、各分岐における照明ビームの照度レベルを調整する。その結果、露光装置のエネルギー制御戦略が最適化され、フォトリソグラフィ装置の他の性能面にわずかな影響を与える一方で、露光性能が向上し、より微細でより高速なエネルギー調整が可能となり、全体的なエネルギー損失が低減される。その結果、精密な制御と露光精度の向上を達成することができる。
【００６０】
以上の説明は、本発明のいくつかの好ましい実施形態の説明に過ぎず、いかなる意味でもその範囲を限定するものではない。上記の教示に基づいて当業者によってなされるありとあらゆる全ての変更および修正は、添付の特許請求の範囲で定義される範囲内に含まれるものである。
【図１】
2020530138.tif 000003
【図２】
2020530138.tif 000004
【図３】
2020530138.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月1日(2020.4.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御システムと、光源システムと、複数の照明システムと、複数の投影対物レンズとを備え、
前記光源システムは、前記複数の照明システムに入射する複数の第１の照明ビームを放射するように構成され、
前記照明システムのそれぞれは、可変減衰器と、分岐エネルギー検出器とを備え、
前記分岐エネルギー検出器は、前記照明システムのうちの対応する１つで発生する第２の照明ビームの照度レベルを検出し、検出した照度レベルを前記制御システムにフィードバックするように構成され、
前記制御システムは、前記可変減衰器を制御することにより、対応する照明システムにおける第２の照明ビームの照度レベルを調整するように構成され、
前記複数の投影対物レンズのそれぞれは、前記複数の投影対物レンズのそれぞれの像面における画像をそれぞれ形成するために、前記照明システムのそれぞれ１つに対応する、露光装置。
【請求項２】
前記光源システムが、光源発生器と、光ビームユニットとを備え、前記光ビームユニットが、前記光源発生器から放射された光ビームを、それぞれが前記照明システムのそれぞれ１つに入射する複数の第１の照明ビームに分割するように構成される、請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記光源システムが、それぞれが前記照明システムのそれぞれ１つに入射する前記第１の照明ビームのうちの１つを放射するように構成された、複数の光源発生器を備える、請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
前記可変減衰器が、それぞれが複数の貫通孔を有する位置調整可能な遮光板を２枚備え、２枚の前記遮光板の間の相対位置を調整することにより、前記第１の照明ビームの対応する１つの透過率を制御する、請求項１に記載の露光装置。
【請求項５】
前記光源発生器のそれぞれが、水銀ランプを含む、請求項２または３に記載の露光装置。
【請求項６】
前記光源システムが、さらに、複数の定光強度検出器を備え、各検出器が、前記光源発生器のそれぞれ１つによって発生する前記第１の照明ビームの光強度を検出するように構成される、請求項３に記載の露光装置。
【請求項７】
前記照明システムのそれぞれが、さらに、光均質化ユニットを備え、前記分岐エネルギー検出器が、前記光均質化ユニットにおいて発生する第２の照明ビームの照度レベルを検出するように構成される、請求項１に記載の露光装置。
【請求項８】
前記光均質化ユニットのそれぞれが、第１の均質化ロッドと、前記第１の均質化ロッドに接続された第２の均質化ロッドとを備え、前記分岐エネルギー検出器が、前記第１の均質化ロッドと、前記第２の均質化ロッドとの間の接合部から出射する第２の照明ビームの照度レベルを検出するように構成される、請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記光均質化ユニットのそれぞれが、さらに、分岐反射ミラーと、絞りとを備え、前記第１の均質化ロッドと、前記第２の均質化ロッドとの間の接合部から出射する前記第２の照明ビームが、前記分岐エネルギー検出器で検出される前に、前記分岐反射ミラーで反射されて、前記絞りを通過する、請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】
さらに、それぞれの前記投影対物レンズの像面における露光光ビームの照度レベルを検出するように構成された較正エネルギー検出器を備え、前記制御システムが、前記露光光ビームの検出された照度レベルに基づいて、前記第２の照明ビームの照度レベルを互いに一致させるように構成される、請求項１に記載の露光装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の露光装置を用いて、前記露光装置の前記投影対物レンズの像面に配置されたワークに対して露光処理を行う露光方法であって、以下の工程を含む露光方法：
ワークの露光処理を行う前に、各投影対物レンズの像面における露光光ビームの照度レベルを検出し、第２の照明ビームの照度レベルを互いに一致させる工程；並びに
ワークを装着して露光処理を行い、リアルタイムで分岐エネルギー検出器によって、各照明システムにおける第２の照明ビームの照度レベルを検出してフィードバックし、リアルタイムで第２の照明ビームのエネルギー変動を測定する工程；
前記エネルギー変動が、エネルギー変動閾値によって規定される範囲内にある場合、調整に必要なエネルギー量をリアルタイムで計算し、調整を行うために、各可変減衰器を制御する工程；
エネルギー変動が、エネルギー変動閾値によって規定される範囲を超えた場合、露光処理を停止して、アラームを発生する工程。
【請求項１２】
前記エネルギー変動が、前記エネルギー変動閾値によって規定される範囲を超える場合、さらに、以下を含む、請求項１１に記載の露光方法：
工程１、前記照明システムの前記可変減衰器をゼロ化して、減衰をゼロにする工程；
工程２、テスト露光を行い、前記較正エネルギー検出器により、各投影対物レンズの像面における露光光ビームの照度レベルを検出し、前記照明システムの分岐エネルギー検出器を較正する工程；
工程３、さらにテスト露光を行い、前記較正エネルギー検出器により、各投影対物レンズの像面における露光光ビームの照度レベルを検出し、検出された照度レベルの最小値に対応する可変減衰器の１つを基準として、残りの可変減衰器の減衰レベルを算出し、前記減衰レベルに基づいて可変減衰器を構成する工程；
工程４、さらにテスト露光を行い、各投影対物レンズの像面における露光光ビームの照度レベルが、照度マッチングの要件を満たすかどうかを判定した後、前記分岐エネルギー検出器を較正するための量を記憶し、前記判定が肯定的である場合には、可変減衰器の減衰レベルを機械定数として取り、照度マッチングを完了し、前記判定が否定的である場合には、工程２に戻る工程。
【請求項１３】
前記光源システムが、それぞれが前記照明システムのそれぞれ１つに入射する前記第１の照明ビームのうちの１つを生成するように構成された、複数の光源発生器を備え、前記光源システムが、さらに、それぞれが前記光源発生器のそれぞれ１つによって提供される前記第１の照明ビームの光強度を検出するように構成された、定光強度検出器を備え、
工程１と工程２との間に、さらに以下を含む、請求項１２に記載の露光方法：
テスト露光を行い、前記較正エネルギー検出器により、各投影対物レンズの像面における露光光ビームの照度レベルを検出し、検出された照度レベルの最小値に対応する定光強度検出器の１つを基準として、残りの定光強度検出器を較正する工程；並びに
較正されたそれぞれの定光強度検出器を用いて、前記光源発生器により発生する第１の照明ビームの光強度を測定し、検出された光強度の最小値に対応する光源発生器の１つを基準として、残りの光源発生器の電力レベルを計算し、計算された電力レベルに基づいて、前記光源発生器を構成する工程。
【国際調査報告】
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