JP4207240B2

JP4207240B2 - Illuminometer for exposure apparatus, lithography system, illuminometer calibration method, and microdevice manufacturing method

Info

Publication number: JP4207240B2
Application number: JP05611798A
Authority: JP
Inventors: 壽西永; 謙小沢
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1998-02-20
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2018-02-20
Also published as: JPH11238680A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置用照度計、リソグラフィ・システム、照度計の較正方法およびマイクロデバイスの製造方法に係り、さらに詳しくは、複数種類の露光装置で、露光量管理として共用して使用可能な露光装置用照度計、リソグラフィ・システム、照度計の較正方法およびマイクロデバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置や液晶表示装置などの製造に際して、マスクまたはレチクル（以下、総称して「マスク」ともいう）などの原版に描かれたパターンを、レジストが塗布された半導体ウエハや透明基板などの感光性基板上に転写するために、投影露光装置が用いられる。半導体装置や液晶表示装置などの製造ラインでは、単一の投影露光装置のみが使用されるわけではなく、一般に、複数の投影露光装置が併用して使用される。
【０００３】
このような場合において、各露光装置で製造される製品のばらつきなどを低減するために、各露光装置間の露光量をマッチングさせる必要がある。そのために、露光装置内には内部光センサが常設してあり、間接的に像面上の露光量（照度）を計測し、その計測結果に基づき、各露光装置間の露光量をマッチングさせている。
【０００４】
しかしながら、各露光装置毎に設けられた内部光センサが、常に正確な照度を検出しているとは限らず、経時変化などにより誤差が生じることがある。
【０００５】
そこで、これらの内部光センサの較正を行い、各露光装置間の露光量をマッチングさせる方法として、ワーキング照度計を用いる方法がある。このワーキング照度計は、ウエハステージ上に着脱自在に設置し、像面上の照度を直接的に計測するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、照度計では、検出信号電圧と照度との良好な直線性や、照度の絶対値などを確保することが常に要求されることから、照度計の較正には、実使用と同じ波長や周波数を持ち、同程度の入射エネルギーの照明光が使用される。そして、特定の条件における計測に最適化された回路内パラメータおよび較正値を得る。
【０００７】
よって、一つの照度計は、原則として一種類の波長の光を露光用照明光とする露光装置のみに対応したものとなる。たとえば従来のＫｒＦエキシマレーザ用の照度計は、ＫｒＦエキシマレーザを照明光とする露光装置のみに用いることができ、ＡｒＦエキシマレーザなどのその他の種類の露光装置に用いることはできなかった。
【０００８】
また、従来の照度計の較正値は、一度較正すると、この値を定数として扱っており、意図的な書き換えはできないようになっている。
【０００９】
なお、ＡｒＦエキシマレーザ露光装置では、使用するレジストが、ＫｒＦエキシマレーザ露光装置に用いるレジストに比較して、一般に高感度である。また、ＫｒＦエキシマレーザよりエネルギー安定性の良くないＡｒＦエキシマレーザでは、積算露光量制御の精度を向上させるために、積算パルス数が多くなる。そのために、１パルスあたりのエネルギーが、ＫｒＦエキシマレーザ露光装置の場合に比較して小さくなる。典型的には、照度計の入射エネルギーレベルで数倍〜１０倍程度の差異がある。
【００１０】
したがって、ＫｒＦエキシマレーザ露光装置で最適化した照度計を用いて、ＡｒＦエキシマレーザ露光装置の照度を計測しようとしても、センサの出力信号が低下し、直線性を持つ十分に広い計測レンジが得られない可能性が高い。
【００１１】
また、使用波長が異なると、センサの波長依存性によってその感度が多少変化するため、ＫｒＦエキシマレーザの場合と同様な較正値では、正確な照度の絶対値の計測が困難である。
【００１２】
加えて、照度計を、複数の露光装置間の露光量管理ツールとして使用する際に、照度計１台で管理すると、その一台の突然の変化や、使用に伴う経時変動などにより、正確な絶対値基準になり得ない。
【００１３】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、異なる種類の露光用照明光を用いて露光を行う二種類以上の露光装置で、共用して使用可能な露光装置用照度計、リソグラフィ・システム、照度計の較正方法およびマイクロデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
以下、この項に示す説明では、本発明を、実施形態を表す図面に示す部材符号に対応つけて説明するが、本発明の各構成要件は、これら部材符号を付した図面に示す部材に限定されるものではない。
【００１５】
さらに、本発明において、露光装置としては、特に限定されず、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（１５７ｎｍ）、またはＹＡＧレーザなどの高調波を露光用光源として用いる露光装置などを例示することができる。また、露光方式の分類による露光装置のタイプも特に限定されず、いわゆるステップ・アンド・リピート方式の露光装置でも、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の露光装置でも良い。いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、レチクルなどのマスク上のパターンの一部を投影光学系を介して感光性基板上に縮小投影露光した状態で、マスクと感光性基板とを、投影光学系に対して同期移動させることにより、マスク上のパターンの縮小像を逐次感光性基板の各ショット領域に転写する方式の露光装置である。この方式の露光装置は、いわゆるステップ・アンド・リピート方式の露光装置に比較して、投影光学系に対する負担を増大させることなく、転写対象パターンを大面積化することができるという利点がある。
【００１６】
請求項１
本発明の第１の観点に係る露光装置用照度計（請求項１に対応）は、マスク（１１）のパターンを基板（１４）に転写する露光装置（３０ａ〜３０ｄ）で使用される露光装置用照度計において、前記基板（１４）上に入射する露光用照明光を受光してその強度に応じた照度信号を出力する光センサ（５２）と、前記照度信号を増幅する増幅回路（５６）と、前記増幅回路で増幅された前記照度信号のピーク値をホールドするピークホールド回路と、前記ピークホールド回路から出力された前記照度信号を較正する較正回路と（６２）、前記基板（１４）上での光特性が異なる複数の露光用照明光に対応した前記増幅回路（５６）の増幅率と前記較正回路（６２）の較正値とを記憶する記憶装置と（６４、６６）、前記光センサ（５２）が受光する前記露光照明光の種類に応じて、前記記憶装置（６４、６６）から前記増幅率と前記較正値とを読み出し、前記増幅回路（５６）で用いる増幅率と前記較正回路（６２）で用いる較正値とを切り換える切換回路（６８）とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る露光装置用照度計（５０）では、露光用照明光の条件が異なる二種類以上の露光装置（３０ａ〜３０ｄ）でも、増幅回路（５６）で用いる増幅率と、較正回路（６２）で用いる較正値とを選択的に切り換えることで、同一の照度計（５０）を用いて、正確に照度を測定することができる。その結果、将来予想されるＫｒＦ露光装置（３０ａ）とＡｒＦ露光装置（３０ｂ〜３０ｄ）とが併用される製造ラインにおいて、各露光装置の照度の管理が容易になり、製造ラインの負担を軽減することができる。
【００１８】
請求項２
本発明に係る露光装置用照度計（５０）において、前記増幅回路（５６）で用いる増幅率と、前記較正回路（６２）で用いる較正値とは、前記露光用照明光の波長および／または入射エネルギー範囲毎に、前記記憶装置（６４、６６）に記憶してあることが好ましい（請求項２に対応）。
【００１９】
本発明に係る露光装置用照度計（５０）を用いることができる露光装置の露光用照明光の条件としては、照明光の波長が異なるものでも、あるいは波長が同じで入射エネルギー範囲が著しく異なるものでも良い。
【００２０】
請求項３
本発明に係る露光装置用照度計（５０）において、前記記憶装置（６４、６６）は、複数台の露光装置（３０ａ〜３０ｄ）でそれぞれ使用される露光照明光の照度を計測するために、前記露光装置（３０ａ〜３０ｄ）毎の前記増幅率と前記較正値とを記憶することが好ましい（請求項３に対応）。
【００２１】
記憶装置（６４，６６）としては、書き換え可能なものが好ましい。露光装置用照度計（５０）の再較正が可能だからである。
【００２２】
請求項４
本発明に係る露光装置用照度計（５０）において、前記複数台の露光装置（３０ａ〜３０ｄ）は、それぞれ発光強度範囲と波長域との少なくとも一方が異なる光源を有することが好ましい（請求項４に対応）。
【００２３】
本発明では、このような露光装置（３０ａ〜３０ｄ）に対して、一台の照度計を用いて照度の計測が可能である。
【００２４】
請求項５
本発明に係る露光装置用照度計（５０）において、前記光センサ（５２）は、所定の波長帯域にそれぞれ発振スペクトルを有する複数の露光用照明光を検出可能な広帯域光センサであることが好ましい（請求項５に対応）。
【００２５】
たとえばＫｒＦの照度とＡｒＦの照度との双方を検出するようにするためである。
【００２６】
請求項６
本発明に係る露光装置用照度計（５０）において、前記光センサ（５２）は、前記露光用照明光毎に、少なくとも受光部が交換自在に装着してあっても良い（請求項６に対応）。
【００２７】
ＫｒＦで用いる光センサ（５２）と、ＡｒＦで用いる光センサ（５２ｂ）とで、兼用することができない場合には、それぞれのための光センサまたは受光部を別々に準備し、これらを一つの照度計（５０）に交換自在に設けても良い。その場合でも、照度計本体（５４）の兼用を図ることができる。
【００２８】
請求項７
本発明に係る露光装置用照度計（５０）において、前記複数の露光用照明光は、ＫｒＦエキシマレーザ及びＡｒＦエキシマレーザを含むことが好ましい（請求項７に対応）。
請求項８
本発明に係る露光装置用照度計（５０）において、前記較正回路で較正された照度信号のデータを表示する表示装置を備えることが好ましい（請求項８に対応）。
請求項９
本発明に係る露光装置用照度計（５０）において、前記光センサが受光する前記露光用照明の種類を入力する入力装置を備えることが好ましい（請求項９に対応）。
【００２９】
請求項１０
本発明に係るリソグラフィ・システム（請求項１０に対応）は、種類が異なる複数台の露光装置（３０ａ〜３０ｄ）と、前記複数台の露光装置（３０ａ〜３０ｄ）に順次装着される照度計（５０）とを備えたリソグラフィ・システムにおいて、前記照度計（５０）は、露光用照明光を受光してその強度に応じた照度信号を出力する光センサ（５２）と、前記照度信号を増幅する増幅回路（５６）と、前記増幅回路（５６）で増幅された前記照度信号のピーク値をホールドするピークホールド回路（５８）と、前記ピークホールド回路（５８）から出力された前記照度信号を較正する較正回路（６２）と、前記複数台の露光装置（３０ａ〜３０ｄ）でそれぞれ使用される露光用照明光に対応した前記増幅回路（５６）の増幅率と前記較正回路（６２）の較正値とを記憶する記憶装置（６４、６６）と、装着された前記露光装置の種類に応じて、前記記憶装置（６４、６６）から前記増幅率と前記較正値とを読み出し、前記増幅回路（５６）で用いる増幅率と前記較正回路（６２）で用いる較正値とを切り換える切換回路（６８）とを備えたことを特徴とする。
本発明に係るリソグラフィ・システムでは、露光用照明光の条件が異なる二種類以上の露光装置（３０ａ〜３０ｄ）が混在するリソグラフィ・システムでも、増幅回路（５６）で用いる増幅率と、較正回路（６２）で用いる較正値とを選択的に切り換えることで、同一の照度計（５０）を用いて、各露光装置（３０ａ〜３０ｄ）毎に、正確に照度を測定することができる。その結果、将来予想されるＫｒＦ露光装置（３０ａ）とＡｒＦ露光装置（３０ｂ〜３０ｄ）とが併用されるリソグラフィ・システムにおいて、各露光装置（３０ａ〜３０ｄ）の照度の管理が容易になり、製造ラインの負担を軽減することができる。
【００３０】
請求項１１
本発明に係る照度計の較正方法（請求項１１に対応）は、マスク（１１）のパターンが転写される基板（１４）上に入射する露光用照明光を受光する照度計（５０）の較正方法において、前記照度計（５０）は、前述のいずれかの露光用照度計（５０）で構成され、前記光センサ（５２）で受光する露光用照明光毎に設定される前記増幅回路の増幅率と前記較正回路（６２）の較正値とを使ってその照度を決定するために、複数の基準照度計を用いて同一の光源から射出される照明光をそれぞれ検出して得られる基準照度の平均値と、前記照度計（５０）を用いて前記照明光を検出して得られる照度とがほぼ一致するように、前記露光用照明光毎の較正値を変更することを特徴とする。
【００３１】
本発明に係る照度計の較正方法によれば、単一の基準照度計を用いて較正する場合に比較して、照度計の較正が正確になる、即ち絶対値確度が向上することになり、照度計の照度計測精度が向上する。なぜなら、基準照度計自体が、多少なりとも絶対値誤差を持つからである。したがって、較正済みの基準照度計の数が多いほど、照度計（５０）の較正がより正確になり、照度計の照度計測精度がより向上する。
【００３２】
請求項１２
本発明に係るマイクロデバイスの製造方法（請求項１２に対応）は、複数台の露光装置（３０ａ〜３０ｄ）を用いて基板（１４）上に複数のパターンを重ね合わせて転写してマイクロデバイスを製造する方法において、前記複数台の露光装置（３０ａ〜３０ｄ）のうち、前記基板（１４）に入射する露光用照明光の波長と強度との少なくとも一方が異なる少なくとも二台の露光装置でそれぞれ前記露光用照明光の照度を前述のいずれかの露光装置用照度計（５０）を用いて計測し、前記露光装置毎に前記計測された照度を利用して前記パターンの転写時における前記基板の露光量を制御することを特徴とする。
【００３３】
本発明において、マイクロデバイスとは、特に限定されず、半導体装置、液晶回路、磁気ヘッドなどを例示することができる。
【００３４】
本発明に係るマイクロデバイスの製造方法では、露光用照明光の条件が異なる二種類以上の露光装置（３０ａ〜３０ｄ）が混在するマイクロデバイスの製造ラインでも、照度計（５０）に設定される計測パラメータを前記露光装置毎に切り換えることで、同一の照度計（５０）を用いて、各露光装置（３０ａ〜３０ｄ）毎に、正確に照度を測定することができる。その結果、将来予想されるＫｒＦ露光装置（３０ａ）とＡｒＦ露光装置（３０ｂ〜３０ｄ）とが併用されるマイクロデバイスの製造ラインにおいて、各露光装置（３０ａ〜３０ｄ）の露光量制御が容易になり、製造ラインの負担を軽減することができる。
【００３５】
請求項１３
本発明に係るマイクロデバイスの製造方法では、前記少なくとも二台の露光装置は互いに前記露光用照明光の波長が異なることことが好ましい（請求項１３に対応）。
【００３６】
増幅回路（５６）で用いる増幅率と、較正回路（６２）で用いる較正値とを選択的に切り換えることで、同一の照度計（５０）を用いて、露光用照明光の波長が異なる露光装置（３０ａ〜３０ｄ）毎に、正確に照度を測定することができる。
【００３７】
請求項１４
本発明に係るマイクロデバイスの製造方法では、前記少なくとも二台の露光装置は、前記露光用照明光としてＫｒＦエキシマレーザを使用する露光装置（３０ａ）と、ＡｒＦエキシマレーザを使用する露光装置（３０ｂ〜３０ｄ）とを含むことが好ましい（請求項１４に対応）。
【００３８】
将来予想されるＫｒＦ露光装置（３０ａ）とＡｒＦ露光装置（３０ｂ〜３０ｄ）とが併用されるマイクロデバイスの製造ラインにおいて、各露光装置（３０ａ〜３０ｄ）の照度の管理が容易になり、マイクロデバイスの製造ラインの負担を軽減することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は本発明の１実施形態に係る露光装置用照度計の概略ブロック図、図２は図１に示す照度計における主要回路の特性を示す概略図、図３は複数の露光装置と照度計との関係を示す概略図、図４は露光装置の一例を示す概略図、図５は照度計のセンサ部が設置されるウエハステージの概略斜視図、図６は照度計の構成方法の一例を示す概略図、図７はセンサ部の他の例を示す要部断面図である。
【００４０】
図１に示す本発明の１実施形態に係る露光装置用照度計５０は、たとえば図３に示すように、ＫｒＦエキシマレーザを露光用照明光源とする露光装置３０ａと、ＡｒＦエキシマレーザを露光用照明光源とする露光装置３０ｂ〜３０ｄとが混在するリソグラフィ・システムによりマイクロデバイスとしての半導体装置を製造するシステムにおいて、各露光装置３０ａ〜３０ｄの照度を検出し、露光装置間の露光量をマッチングさせるために使用される。なお、本実施形態では、これら二種類の露光装置３０ａ〜３０ｄは、同一のホストコンピュータ７６に接続してあり、それぞれの稼働状況などがモニターされ、生産管理されている。
【００４１】
まず、図４に基づき、一つの露光装置３０ａについて説明する。図３に示す他の露光装置３０ｂ〜３０ｄについての説明は省略するが、基本的な構成は、図４に示すものと同様であり、露光用照明光のための光源の種類が異なるのみである。
【００４２】
図４に示すように、本実施形態に係る露光装置３０ａは、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であり、マスクとしてのレチクル１１上のパターンの一部を投影光学系１３を介して基板としてのレジストが塗布されたウエハ１４上に縮小投影露光した状態で、レチクル１１とウエハ１４とを、投影光学系１３に対して同期移動させることにより、レチクル１１上のパターンの縮小像を逐次ウエハ１４の各ショット領域に転写し、ウエハ１４の上に半導体装置を製造するようになっている。
【００４３】
本実施形態の露光装置３０ａは、露光用光源１としてＫｒＦエキシマレーザ（発振波長２４８ｎｍ）を有する。露光用光源１からパルス発光されたレーザビームＬＢは、ビーム整形・変調光学系２へ入射するようになっている。本実施形態では、ビーム整形・変調光学系２は、ビーム整形光学系２ａと、エネルギー変調器２ｂとから成る。ビーム整形光学系２ａは、シリンダレンズやビームエキスパンダ等で構成してあり、これらにより、後続のフライアイレンズ５に効率よく入射するようにビームの断面形状が整形される。
【００４４】
図４に示すエネルギー変調器２ｂは、エネルギー粗調器およびエネルギー微調器などで構成してあり、エネルギー粗調器は、回転自在なレボルバ上に透過率（＝（１−減光率）×１００（％））の異なる複数個のＮＤフィルタを配置したものであり、そのレボルバを回転することにより、入射するレーザビームＬＢに対する透過率を１００％から複数段階で切り換えることができるようになっている。なお、そのレボルバと同様のレボルバを２段配置し、２組のＮＤフィルタの組み合わせによってより細かく透過率を調整できるようにしてもよい。一方、エネルギー微調器は、ダブル・グレーティング方式、または傾斜角可変の２枚の平行平板ガラスを組み合わせた方式等で、所定範囲内でレーザビームＬＢに対する透過率を連続的に微調整するものである。ただし、このエネルギー微調器を使用する代わりに、エキシマレーザ光源１の出力変調によってレーザビームＬＢのエネルギーを微調整してもよい。
【００４５】
図４において、ビーム整形・変調光学系２から射出されたレーザビームＬＢは、光路折り曲げ用のミラーＭを介してフライアイレンズ５に入射する。
【００４６】
フライアイレンズ５は、後続のレチクル１１を均一な照度分布で照明するために多数の２次光源を形成する。図４に示すように、フライアイレンズ５の射出面には照明系の開口絞り（いわゆるσ絞り）６が配置してあり、その開口絞り６内の２次光源から射出されるレーザビーム（以下、「パルス照明光ＩＬ」と呼ぶ）は、反射率が小さく透過率の大きなビームスプリッタ７に入射し、ビームスプリッタ７を透過した露光用照明光としてのパルス照明光ＩＬは、リレーレンズ８を介してコンデンサレンズ１０へ入射するようになっている。
【００４７】
リレーレンズ８は、第１リレーレンズ８Ａと、第２リレーレンズ８Ｂと、これらレンズ８Ａ，８Ｂ間に配置される固定照明視野絞り（固定レチクルブラインド）９Ａおよび可動照明視野絞り９Ｂとを有する。固定照明視野絞り９Ａは、矩形の開口部を有し、ビームスプリッタ７を透過したパルス照明光ＩＬは、第１リレーレンズ８Ａを経て固定照明視野絞り９Ａの矩形の開口部を通過するようになっている。また、この固定照明視野絞り９Ａは、レチクルのパターン面に対する共役面の近傍に配置してある。可動照明視野絞り９Ｂは、走査方向の位置および幅が可変の開口部を有し、固定照明視野絞り９Ａの近くに配置してあり、走査露光の開始時および終了時にその可動照明視野絞り９Ｂを介して照明視野フィールドをさらに制限することによって、不要な部分（レクチルパターンが転写されるウエハ上のショット領域以外）の露光が防止されるようになっている。
【００４８】
図４に示すように、固定照明視野絞り９Ａおよび可動照明視野絞り９Ｂを通過したパルス照明光ＩＬは、第２リレーレンズ８Ｂおよびコンデンサレンズ１０を経て、レチクルステージ１５上に保持されたレチクル１１上の矩形の照明領域１２Ｒを均一な照度分布で照明する。レチクル１１上の照明領域１２Ｒ内のパターンを投影光学系１３を介して投影倍率α（αは例えば１／４，１／５等）で縮小した像が、フォトレジストが塗布されたウエハ（感光性基板）１４上の照明視野フィールド１２Ｗに投影露光される。以下、投影光学系１３の光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、その光軸ＡＸに垂直な平面内で照明領域１２Ｒに対するレチクル１１の走査方向（即ち、図４の紙面に平行な方向）をＹ方向、その走査方向に垂直な非走査方向をＸ方向として説明する。
【００４９】
このとき、レチクルステージ１５はレチクルステージ駆動部１８によりＹ方向に走査される。外部のレーザ干渉計１６により計測されるレチクルステージ１５のＹ座標がステージコントローラ１７に供給され、ステージコントローラ１７は供給された座標に基づいてレチクルステージ駆動部１８を介して、レチクルステージ１５の位置および速度を制御する。
【００５０】
一方、ウエハ１４は、不図示のウエハホルダを介してウエハステージ２８上に載置される。ウエハステージ２８は、Ｚチルトステージ１９と、Ｚチルトステージ１９が載置されるＸＹステージ２０とを有する。ＸＹステージ２０は、Ｘ方向およびＹ方向にウエハ１４の位置決めを行うと共に、Ｙ方向にウエハ１４を走査する。また、Ｚチルトステージ１９は、ウエハ１４のＺ方向の位置（フォーカス位置）を調整すると共に、ＸＹ平面に対するウエハ１４の傾斜角を調整する機能を有する。Ｚチルトステージ１９上に固定された移動鏡、および外部のレーザ干渉計２２により計測されるＸＹステージ２０（ウエハ１４）のＸ座標、およびＹ座標がステージコントローラ１７に供給され、ステージコントローラ１７は、供給された座標に基づいてウエハステージ駆動部２３を介してＸＹステージ２０の位置および速度を制御する。
【００５１】
また、ステージコントローラ１７の動作は、不図示の装置全体を統轄制御する主制御系によって制御されている。そして、走査露光時には、レチクル１１がレチクルステージ１５を介して＋Ｙ方向（または−Ｙ方向）に速度Ｖ_Rで走査されるのに同期して、ＸＹステージ２０を介してウエハ１４は照明視野フィールド１２Ｗに対して−Ｙ方向（または＋Ｙ方向）に速度α・Ｖ_R（αはレチクル１１からウエハ１４に対する投影倍率）で走査される。
【００５２】
また、Ｚチルトステージ１９上のウエハ１４の近傍に光変換素子からなる照度むらセンサ２１が常設され、照度むらセンサ２１の受光面はウエハ１４の表面と同じ高さに設定されている。照度むらセンサ２１としては、遠紫外で感度があり、且つパルス照明光を検出するために高い応答周波数を有するＰＩＮ型のフォトダイオード等が使用できる。照度むらセンサ２１の検出信号が不図示のピークホールド回路、およびアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を介して露光コントローラ２６に供給されている。
【００５３】
なお、図４に示すビームスプリッタ７で反射されたパルス照明光ＩＬは、集光レンズ２４を介して光変換素子よりなるインテグレータセンサ２５で受光され、インテグレータセンサ２５の光電変換信号が、不図示のピークホールド回路およびＡ／Ｄ変換器を介して出力ＤＳとして露光コントローラ２６に供給される。インテグレータセンサ２５の出力ＤＳと、ウエハ１４の表面上でのパルス照明光ＩＬの照度（露光量）との相関係数は予め照度計を用いて求められて露光コントローラ２６内に記憶されている。露光コントローラ２６は、制御情報ＴＳを露光用光源１に供給することによって、露光用光源１の発光タイミング、および発光パワー等を制御する。露光コントローラ２６は、さらにエネルギー変調器２ｂでの減光率を制御し、ステージコントローラ１７はステージ系の動作情報に同期して可動照明視野絞り９Ｂの開閉動作を制御する。
【００５４】
本実施形態では、このようなＫｒＦエキシマレーザを露光用照明光として用いたステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置３０ａと、ＡｒＦエキシマレーザを露光用照明光として用いたステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置３０ｂ〜３０ｄとが混在するリソグラフィ・システムを用いた半導体装置の製造方法において、各露光装置３０ａ〜３０ｄの照度を検出し、露光装置間の露光量をマッチングさせるために、図１に示す露光装置用照度計５０が使用される。
【００５５】
図１に示すように、本実施形態に係る露光装置用照度計５０は、光センサ５０と、照度計本体５４とを有する。光センサ５２には、光変換素子が内蔵してあり、光センサ５２に照射された露光用照明光の入射エネルギーに応じて、電気信号を出力するようになっている。本実施形態において用いることができる光変換素子としては、特に限定されず、光起電力効果、ショットキー効果、光電磁効果、光導電効果、光電子放出効果、焦電効果などを利用した光変換素子が例示されるが、本実施形態では、所定の波長帯域にそれぞれ発振スペクトルを有する複数の露光用照明光を検出可能な広帯域光センサ素子が好ましい。ＫｒＦとＡｒＦとの双方の波長の光を検出するためである。このような観点からは、焦電効果を利用した光変換素子である焦電センサ素子が好ましい。
【００５６】
照度計本体５４は、配線５３を介して光センサ５２からの出力信号（照度信号）が入力する増幅回路（アンプ）５６を有する。増幅回路５６は、増幅率記憶装置６４に接続してあり、増幅率記憶装置６４に記憶してある増幅率で、光センサ５２からの照度信号を増幅するようになっている。
【００５７】
増幅率記憶装置６４には、露光用照明光の種類に応じて予め設定された増幅率が記憶してあり、本実施形態では、ＫｒＦ露光用照明光のためのＫｒＦ用増幅率と、ＡｒＦ露光用照明光のためのＡｒＦ用増幅率とが記憶してある。これら増幅率の設定の仕方については後述する。
【００５８】
増幅回路５６には、ピークホールド（Ｐ／Ｈ）回路５８が接続してあり、増幅回路５６で増幅された照度信号のピーク値をホールドするようになっている。このピークホールド回路５８は、アナログ・デジタル変換（Ａ／Ｄ）回路６０に接続してあり、ピークホールド回路５８でホールドされた照度信号のピーク値（アナログ信号）は、デジタル信号に変換される。
【００５９】
アナログ・デジタル変換回路６０は、較正回路６２に接続してあり、アナログ・デジタル変換回路６０により変換されたデジタル信号（照度信号）は、較正回路６２により較正される。この較正回路６２による較正は、較正回路６２に接続してある較正値記憶装置６６に記憶してある較正値に基づき行われる。較正値記憶装置６６には、露光用照明光の種類に応じて予め設定された較正値が記憶してあり、本実施形態では、ＫｒＦ露光用照明光のためのＫｒＦ用較正値と、ＡｒＦ露光用照明光のためのＡｒＦ用較正値とが記憶してある。これら較正値の設定の仕方については後述する。
【００６０】
較正回路６２による較正が必要な理由を次に示す。すなわち、較正回路６２へ入力される前のデジタル信号は、光センサ５２へ入射された光の照度に対応した量のデジタル信号ではあるが、そのデジタル信号から照度を計算するためには、増幅回路５６での増幅率や、光センサ５２で用いたセンサ素子の波長依存性などを考慮して補正を行う必要があるからである。このような較正を行わない場合には、正確な照度を算出して表示することはできない。なお、本実施形態では、光センサ５２には、ＫｒＦとＡｒＦとの二種類の露光用照明光が照射されるので、較正回路６２で行う較正値としては、ＫｒＦ露光用照明光のためのＫｒＦ用較正値と、ＡｒＦ露光用照明光のためのＡｒＦ用較正値との二種類の較正値が必要となる。
【００６１】
較正回路６２の出力端には、表示装置７４が接続してあり、較正回路６２により較正されて照度（入射エネルギー）に換算されたデータが、表示装置７４に表示されるようになっている。なお、本実施形態では、表示装置７４が、照度計本体５４に装着してあるが、その表示装置７４は、照度計本体５４とは別の外部の表示装置であっても良い。また、較正回路６２により較正されて照度（入射エネルギー）に換算されたデータは、照度計本体５４の外部へ転送可能に構成しても良い。表示装置７４としては、特に限定されず、ブラウン管、液晶表示装置、プラズマ表示装置、ＬＥＤなどを例示することができる。
【００６２】
増幅率記憶装置６４と較正値記憶装置６６とは、別々の記憶装置でも良いが、同一の記憶装置であっても良く、また、照度計本体５４に内蔵された記憶装置でも、外部記憶装置でも良い。記憶装置としては、特に限定されず、ＳＲＡＭやＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリ、磁気ディスク、光磁気ディスク、フロッピーディスクなどを例示することができる。
【００６３】
これら増幅率記憶装置６４および較正値記憶装置６６には、必要に応じて切換回路６８が接続してある。切換回路６８は、増幅回路５６で用いられる増幅率と、較正回路６２で用いられる較正値とを、光センサ５２へ入力される露光用照明光の種類に応じて切り替えるように、記憶装置６４，６６および／または増幅回路５６および較正回路６２へ切換信号を出力する。
【００６４】
切換回路６８からの切換信号は、入力装置７０からマニュアルで入力された選択信号に基づき発生させても良いし、入出力端子７２から入力された選択信号に基づき発生させても良い。入力装置７０としては、特に限定されないが、キーボード、タッチパネル、マウスなどを例示することができる。作業者は、このような入力装置７０からマニュアル式に、光センサ５２が設置されて照度が測定されるべき露光用照明光の種類（本実施形態では、ＫｒＦまたはＡｒＦ）を選択する。入力装置７０を用いて、露光用照明光の種類（本実施形態では、ＫｒＦまたはＡｒＦ）を選択することで、切換回路６８から切換信号が出力し、増幅回路５６で用いる増幅率と、較正回路６２で用いる較正値が決定し、各記憶装置６４および６６から読み出される。
【００６５】
図１に示す入出力端子７２が接続される機器としては、特に限定されないが、たとえば光センサ５２が設置されるべき露光装置３０ａ〜３０ｄの各制御装置でも、図３に示すホストコンピュータ７６であっても良い。入出力端子７２を、このような機器に接続することで、これらの機器から自動的に、光センサ５２が設置されるべき露光装置３０ａ〜３０ｄで用いる露光用照明光の種類（本実施形態では、ＫｒＦまたはＡｒＦ）を示す選択信号が入力される。その結果、切換回路６８から切換信号が出力し、増幅回路５６で用いる増幅率と、較正回路６２で用いる較正値が決定し、各記憶装置６４および６６から読み出される。
【００６６】
なお、図１に示す増幅率記憶装置６４と較正値記憶装置６６とに記憶されるデータ量は、それほど多くない場合などには、増幅率記憶装置６４と較正値記憶装置６６とは、それぞれ単なる可変抵抗や可変コンデンサなどの電子素子であっても良い。その場合には、切換回路６８および入力装置７０は、可変抵抗の抵抗値または可変コンデンサの容量を変えるための単なるつまみなどで構成することもできる。この場合には、可変抵抗の抵抗値または可変コンデンサの容量が、記憶すべき増幅率または較正値に対応する。
【００６７】
本実施形態において、照度計５０の光センサ５２が設置される位置は、特に限定されないが、図５に示すように、各露光装置３０ａ〜３０ｄにおけるウエハステージ２８のＺチルトステージ１９上である。照度の測定に際しては、ウエハステージ２８を、ＸおよびＹ方向に駆動制御し、図４に示す投影光学系１３を通過した露光用照明光を、図５に示す光センサ５２の光変換素子へ入射させる。
【００６８】
なお、照度計５０は光センサ５２がアパーチャ板の直下に近接して設けられており、照度測定時にはそのアパーチャ板の下面、即ち光センサ５２の受光面が投影光学系１３の像面とほぼ一致するように照度計５０の位置が調整される。
【００６９】
次に、図１に示す増幅率記憶装置６４へ記憶すべき増幅率と、較正値記憶装置６６に記憶すべき較正値とを設定する方法について説明する。
ＡｒＦエキシマレーザ露光装置では、使用するレジストが、ＫｒＦエキシマレーザ露光装置に用いるレジストに比較して、一般に高感度である。また、ＫｒＦエキシマレーザよりエネルギー安定性の良くないＡｒＦエキシマレーザでは、積算露光量制御の精度を向上させるために、積算パルス数が多くなる。そのために、１パルスあたりのエネルギーが、ＫｒＦエキシマレーザ露光装置の場合に比較して小さくなる。典型的には、照度計の入射エネルギーレベルで数倍〜１０倍程度の差異がある。
【００７０】
したがって、従来では、ＫｒＦエキシマレーザ露光装置で最適化した照度計を用いて、ＡｒＦエキシマレーザ露光装置の照度を計測しようとしても、センサの出力信号が低下し、直線性を持つ十分に広い計測レンジが得られない可能性が高い。
【００７１】
また、使用波長が異なると、センサの感度が多少変化するため、ＫｒＦエキシマレーザの場合と同様な較正値では、正確な照度の絶対値の計測が困難である。
【００７２】
そこで、本実施形態では、図１に示す増幅率記憶装置６４には、ＫｒＦ用増幅率とＡｒＦ用増幅率との二種類の増幅率を記憶し、露光波長に応じて切り換えて使用している。また、較正値記憶装置６６には、ＫｒＦ用較正値とＡｒＦ用較正値との二種類の増幅率を記憶し、露光波長に応じて切り換えて使用している。
【００７３】
まず、増幅率記憶装置６４に記憶すべきＫｒＦ用増幅率とＡｒＦ用増幅率との設定について説明する。
図２に示すように、ピークホールド回路５８では、その入力信号（入力電圧）と出力信号（出力電圧）との関係において、その入力電圧Ｖ０がＶ１よりも大きくＶ２よりも小さい場合に、良好な直線関係（比例関係）を持つ領域が存在する。別の言い方をすれば、照度計５０による測定の直線性は、ピークホールド回路５８の追随性に依存する。そのため、正確な照度を算出するためには、増幅回路５６において、その出力電圧Ｖ０（ピークホールド回路５８への入力電圧）が、Ｖ１＜Ｖ０＜Ｖ２の関係となるように、増幅率を設定する必要がある。
【００７４】
その際に、ＫｒＦの場合の１パルスあたりの照射エネルギーと、ＡｒＦの場合の１パルスあたりの照射エネルギーとは、異なることから、それぞれについて、出力電圧がＶ０程度になるように、ＫｒＦ用増幅率ｇKrF とＡｒＦ用増幅率ｇArF とを決定する。これらのＫｒＦ用増幅率ｇKrF とＡｒＦ用増幅率ｇArF とが、図１に示す増幅率記憶装置６４に記憶される。記憶させるための操作は、図１に示す入力装置７０をマニュアルで操作することにより行っても良いし、入出力端子７２からデータを送信することにより記憶させても良い。
【００７５】
なお、ＫｒＦの場合の１パルスあたりの照射エネルギーと、ＡｒＦの場合の１パルスあたりの照射エネルギーとは、コンピュータの解析プログラムによるシュミレーションにより求めても良いし、実測により求めても良い。
【００７６】
次に、図１に示す較正値記憶装置６６に記憶すべきＫｒＦ用較正値とＡｒＦ用較正値との設定について説明する。
これらの較正値を求めるための一方法としては、たとえば図６に示すように、まず、ＫｒＦレーザ装置７８を用い、同じレーザ装置７８から出射される光を、同時に、反射率、及び透過率が既知のビームスプリッタ８０を介してＫｒＦ用基準照度計５０ａの光センサ５２ａと、較正すべきワーキング照度計５０の光センサ５２とに照射する。その際には、較正すべきワーキング照度計５０の増幅回路５６で用いる増幅率は、ＫｒＦ用増幅率となるように切換回路６８を用いて設定しておく。次に、較正すべきワーキング照度計５０の照度計本体５４の表示部で示す照度計の値が、ＫｒＦ用基準照度計５０ａの照度計本体５４ａの表示部で示す値と同じ値となるように、ビームスプリッタ８０の反射率、及び透過率も用いてＫｒＦ用較正値を決定し、その決定されたＫｒＦ用較正値を、ワーキング照度計５０中の図１に示す較正値記憶装置６６に記憶させる。ＫｒＦ用較正値の決定および記憶は、マニュアルで行っても良いが、基準照度計５０ａとワーキング照度計５０とを直接または他の機器を介して間接的に接続し、自動的に行うようにしても良い。
【００７７】
ＡｒＦ用較正値の決定および記憶は、図６に示すレーザ装置７８をＡｒＦ用のものとすると共に、基準照度計５０ａもＡｒＦ用のものと交換し、さらに、較正すべきワーキング照度計の増幅回路５６で用いる増幅率を、ＡｒＦ用増幅率となるように切換回路６８を用いて設定しておき、前記と同様な操作を行えば良い。
【００７８】
次に、このように構成されたワーキング照度計５０の使用方法について説明する。
図４に示すように、各露光装置３０には、インテグレータセンサ２５や照度むらセンサ２１などの光センサが装着してあり、正確な照度（露光量）を検出するように、露光装置の出荷前に較正してある。しかしながら、露光装置の長期間の使用と共に、インテグレータセンサ２５や照度むらセンサ２１などの光センサの再較正が必要となる場合がある。また、図３に示すように、製造ラインにおいては、複数の露光装置３０ａ〜３０ｄを用いることが一般的であり、各露光装置３０ａ〜３０ｄ間の露光量をマッチングさせる必要がある。
【００７９】
このような場合において、ＫｒＦ露光装置とＡｒＦ露光装置とが混在する場合には、従来では、ＫｒＦ用ワーキング照度計とＡｒＦ用ワーキング照度計との二種類の照度計が必要であった。本実施形態では、単一のワーキング照度計５０を用い、図１に示す入力装置７０または入出力端子７２からの選択信号に基づき、増幅回路５６で用いる増幅率と、較正回路６２で用いる較正値とを、ＫｒＦ用とＡｒＦ用とに切り換えて照度を計測する。したがって、単一のワーキング照度計５０を用いて、ＫｒＦ露光装置とＡｒＦ露光装置との双方の照度を計測することができる。
【００８０】
ワーキング照度計５０を用いて計測された照度出力信号は、露光装置３０に装着してあるインテグレータセンサ２５や照度むらセンサ２１などの光センサの較正に用いたり、各露光装置３０ａ〜３０ｄ間の露光量をマッチングさせたりすることに用いられる。
【００８１】
なお、ワーキング照度計５０の長期間の使用により、ワーキング照度計５０自体を再較正する必要が生じた場合には、次に示す方法で行うことが好ましい。すなわち、較正済みの複数の基準照度計を用いて、ワーキング照度計５０を再較正することが好ましい。
【００８２】
まず、較正済みの複数（たとえば三つ）の基準照度計を用いて、同一の露光装置の照度を測定する。較正済みの複数の基準照度計といえども、多少のばらつきはあり、測定結果として、たとえばＩａ，Ｉｂ，Ｉｃ（ｍＷ／ｃｍ²）程度にばらつく。その測定結果の算術平均値を求め、基準照度平均値（Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ）／３とする。
【００８３】
また、同一の露光装置の照度を、再較正すべきワーキング照度計５０を用いて測定する。その測定結果をＩｄとする。再較正に際しては、この再較正すべきワーキング照度計５０の照度測定結果Ｉｄが、前記の基準照度平均値（Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ）／３に近づくように、予め設定された較正値Ｃｄを書き換える。すなわち、図１に示す較正値記憶装置６６に記憶してある較正値Ｃｄを書き換える。この操作を、測定すべき露光用照明光の種類に応じて行う。本実施形態では、ＫｒＦとＡｒＦとの二つの露光装置毎に行う。
【００８４】
このように複数の較正済みの基準照度計を用いて、ワーキング照度計５０を再較正することで、単一の基準照度計を用いて再較正する場合に比較して、ワーキング照度計５０の再較正が正確になり、ワーキング照度計５０の照度計測精度が向上する。なぜなら、基準照度計自体が、多少なりとも絶対値誤差を持つからである。したがって、較正済みの基準照度計の数が多いほど、ワーキング照度計５０の再較正がより正確になり、ワーキング照度計５０の照度計測精度がより向上する。
【００８５】
なお、前述したワーキング照度計５０の再較正方法は、ワーキング照度計でない照度計に対しても適用することができると共に、再較正ではない最初の較正にも適用することができる。
【００８６】
また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【００８７】
たとえば、図７に示すように、ＡｒＦエキシマレーザの照度を計測するための光センサ５２ｂとしては、光電変換素子８２をパッケージ８４で覆い、石英ガラスなどで構成してある透明板８６と素子８２との間に密封隙間８８を作り、その密封隙間８８内に流路９０を通して窒素ガスなどの不活性ガスをパージするように構成したものが使用される可能性もある。そのような場合には、ＫｒＦ用光センサ５２とＡｒＦ用光センサ５２ｂとを、共通の照度計本体５４に接続し、前記と同様にして、増幅率と較正値とを切り換えて使用することができる。または、ＫｒＦ用光センサ５２自体またはその受光部のみを交換自在な構造とし、そのセンサまたは受光部のみを、ＡｒＦ用光センサ５２ｂ自体またはその受光部のみと交換し、前記と同様にして、増幅率と較正値とを切り換えて使用することができる。このような場合でも、照度計本体５４は、共通のものを使用することができる。
【００８８】
また、前述した実施形態では、ＫｒＦ用とＡｒＦ用とで切り換えて使用することができる照度計について開示したが、これらの波長の組み合わせのみでなく、その他の波長の組み合わせに対しても、本発明に係る照度計を用いることができる。さらに、異なる波長の組み合わせは、二つのみでなく、三つ以上であっても良い。さらにまた、本発明に係る照度計は、波長が同じでも、異なる入射エネルギー範囲を持つ露光用照明光の照度を高精度で検出するために、入射エネルギー範囲で切り換えて用いることもできる。
【００８９】
また、図１に示す本発明に係る照度計５０の照度計本体５４を構成するブロック図を実現するための各回路または装置は、各機能を実現するためのハードのみで構成されることなく、その一部または全てが、ソフトウェア・プログラムであっても良い。
【００９０】
また、上述した実施形態では、本発明に係る照度計を、各露光装置に付随している光センサ（２１、２５など）の較正を主として行うためのワーキング照度計として用いたが、本発明は、これに限定されず、各露光装置に付随している照度計自体とすることもできる。すなわち、従来の露光装置の製造の段階では、各露光装置に装着すべき照度計は、露光装置の光源の波長毎に別種類の照度計を準備する必要があった。しかし、本発明に係る照度計を用いることで、単一種類の照度計を、切り換えて設定して露光装置に取り付けることで、照度計部品の共用化を図ることができる。
【００９１】
さらにまた、上述した実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影型走査露光装置（スキャニング・ステッパー）についての説明したが、例えばレチクル１１とウエハ１４とを静止させた状態でレチクルパターンの全面に露光用照明光を照射して、そのレチクルパターンが転写されるべきウエハ１４上の１つの区画領域（ショット領域）を一括露光するステップ・アップ・リピート方式の縮小投影型露光装置（ステッパー）、さらにはミラープロジェクション方式やプロキシミティ方式などの露光装置にも同様に、本発明に係る照度計を適用することができる。なお、図４に示した投影光学系１３はその全ての光学素子が屈折素子（レンズ）であるものとしたが、反射素子（ミラーなど）のみからなる光学系であってもよいし、あるいは屈折素子と反射素子（凹面鏡、ミラーなど）とからなるカタディオプトリック光学系であってもよい。また、投影光学系１３は縮小光学系に限られるものではなく、等倍光学系や拡大光学系であってもよい。
【００９２】
さらに、本発明に係る照度計は、光源として軟Ｘ線領域に発振スペクトルを有するＥＵＶ（ＥｘｔｒｅｍｅＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）を発生するＳＯＲ、またはレーザプラズマ光源等を用いた縮小投影型走査露光装置、又はプロキシミティー方式のＸ線走査露光装置にも適用可能である。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明に係る露光装置用照度計、リソグラフィ・システムおよびマイクロデバイスの製造方法によれば、露光用照明光の条件が異なる二種類以上の露光装置でも、同一の照度計を用いて、正確に照度を測定することができる。その結果、将来予想されるＫｒＦ露光装置とＡｒＦ露光装置とが併用されるリソグラフィ・システムやマイクロデバイスの製造ラインにおいて、各露光装置の照度の管理が容易になり、製造ラインの負担を軽減することができる。
【００９４】
また、本発明に係る照度計の較正方法によれば、単一の基準照度計を用いて較正する場合に比較して、照度計の較正が正確になり、照度計の照度計測精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の１実施形態に係る露光装置用照度計の概略ブロック図である。
【図２】図２は図１に示す照度計における主要回路の特性を示す概略図である。
【図３】図３は複数の露光装置と照度計との関係を示す概略図である。
【図４】図４は露光装置の一例を示す概略図である。
【図５】図５は照度計のセンサ部が設置されるウエハステージの概略斜視図である。
【図６】図６は照度計の構成方法の一例を示す概略図である。
【図７】図７はセンサ部の他の例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１… 露光用光源
１１… レチクル（マスク）
１３… 投影光学系
１４… ウエハ（基板）
１７… ステージコントローラ
３０ａ〜３０ｄ… 露光装置
５０… 照度計
５０ａ… 基準照度計
５２，５２ａ，５２ｂ… 光センサ
５４，５４ａ… 照度計本体
５６… 増幅回路
５８… ピークホールド回路
６０… アナログ・デジタル変換回路
６２… 較正回路
６４… 増幅率記憶装置
６６… 較正値記憶装置
６８… 切換回路
７０… 入力装置
７２… 入出力端子
７４… 表示装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an illuminometer for an exposure apparatus, a lithography system, a calibration method for the illuminometer, and a method for manufacturing a microdevice, and more specifically, an exposure that can be shared and used for exposure amount management in a plurality of types of exposure apparatuses. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus illuminometer, a lithography system, a illuminometer calibration method, and a microdevice manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
In the manufacture of semiconductor devices and liquid crystal display devices, a pattern drawn on an original plate such as a mask or a reticle (hereinafter also collectively referred to as a “mask”) is used for photosensitivity of a semiconductor wafer or a transparent substrate coated with a resist. A projection exposure apparatus is used for transferring onto the substrate. In production lines such as semiconductor devices and liquid crystal display devices, not only a single projection exposure apparatus is used, but a plurality of projection exposure apparatuses are generally used in combination.
[0003]
In such a case, it is necessary to match the exposure amount between the exposure apparatuses in order to reduce variations in products manufactured by the exposure apparatuses. For this purpose, an internal light sensor is permanently installed in the exposure apparatus, and the exposure amount (illuminance) on the image surface is indirectly measured, and the exposure amount between the exposure apparatuses is matched based on the measurement result. Yes.
[0004]
However, the internal light sensor provided for each exposure apparatus does not always detect accurate illuminance, and errors may occur due to changes over time.
[0005]
Accordingly, there is a method of using a working illuminometer as a method of calibrating these internal light sensors and matching the exposure amount between the exposure apparatuses. This working illuminometer is detachably installed on a wafer stage and directly measures the illuminance on the image plane.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the illuminometer always requires good linearity between the detection signal voltage and illuminance, the absolute value of illuminance, etc. And illumination light of the same incident energy is used. Then, in-circuit parameters and calibration values optimized for measurement under specific conditions are obtained.
[0007]
Therefore, one illuminance meter is compatible with only an exposure apparatus that uses light of one kind of wavelength as exposure illumination light in principle. For example, a conventional illuminometer for a KrF excimer laser can be used only for an exposure apparatus that uses a KrF excimer laser as illumination light, and cannot be used for other types of exposure apparatuses such as an ArF excimer laser.
[0008]
In addition, once the calibration value of a conventional illuminometer is calibrated, this value is treated as a constant, so that it cannot be rewritten intentionally.
[0009]
In the ArF excimer laser exposure apparatus, the resist used is generally more sensitive than the resist used in the KrF excimer laser exposure apparatus. In addition, in an ArF excimer laser, which has less energy stability than a KrF excimer laser, the number of integrated pulses increases in order to improve the accuracy of integrated exposure amount control. For this reason, the energy per pulse is smaller than in the case of a KrF excimer laser exposure apparatus. Typically, there is a difference of several to 10 times in the incident energy level of the luminometer.
[0010]
Therefore, even if the illuminance meter optimized by the KrF excimer laser exposure apparatus is used to measure the illuminance of the ArF excimer laser exposure apparatus, the sensor output signal decreases and a sufficiently wide measurement range with linearity is obtained. Most likely not.
[0011]
Also, if the wavelength used is different, the sensitivity varies somewhat depending on the wavelength dependence of the sensor, so it is difficult to accurately measure the absolute value of illuminance with the same calibration value as in the case of the KrF excimer laser.
[0012]
In addition, when the illuminometer is used as an exposure management tool between multiple exposure devices, if one illuminometer is managed, it will not be accurate due to sudden changes in that unit or changes over time associated with use. It cannot be an absolute value standard.
[0013]
The present invention has been made in view of such a situation, and an illuminometer for an exposure apparatus, a lithography system, which can be used in common by two or more types of exposure apparatuses that perform exposure using different types of exposure illumination light, An object of the present invention is to provide a illuminometer calibration method and a microdevice manufacturing method.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
Hereinafter, in the description shown in this section, the present invention will be described in association with the member codes shown in the drawings representing the embodiments, but each constituent element of the present invention is limited to the members shown in the drawings attached with these member codes. Is not to be done.
[0015]
Further, in the present invention, the exposure apparatus is not particularly limited, and g-line (436 nm), i-line (365 nm), KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F₂An exposure apparatus using harmonics such as a laser (157 nm) or a YAG laser as an exposure light source can be exemplified. Also, the type of exposure apparatus according to the classification of the exposure method is not particularly limited, and a so-called step-and-repeat type exposure apparatus or a so-called step-and-scan type exposure apparatus may be used. A so-called step-and-scan exposure apparatus projects a mask and a photosensitive substrate in a state in which a part of the pattern on the mask such as a reticle is subjected to reduced projection exposure onto the photosensitive substrate via a projection optical system. The exposure apparatus employs a method in which a reduced image of a pattern on a mask is sequentially transferred to each shot area of a photosensitive substrate by being moved synchronously with respect to an optical system. This type of exposure apparatus has an advantage that the pattern to be transferred can be enlarged without increasing the burden on the projection optical system, compared to a so-called step-and-repeat type exposure apparatus.
[0016]
  Claim 1
  An illuminometer for an exposure apparatus according to the first aspect of the present invention (corresponding to claim 1) is used in an exposure apparatus (30a to 30d) for transferring a pattern of a mask (11) to a substrate (14).In the illuminometer for exposure equipmentAn optical sensor (52) that receives the illumination light for exposure incident on the substrate (14) and outputs an illuminance signal corresponding to the intensity thereof; an amplifier circuit (56) that amplifies the illuminance signal;A peak hold circuit for holding a peak value of the illuminance signal amplified by the amplifier circuit, and output from the peak hold circuitThe calibration circuit for calibrating the illuminance signal (62) and the optical characteristics on the substrate (14) are different.pluralFor illumination light for exposurecorresponding toThe amplification factor of the amplifier circuit (56) and the calibration value of the calibration circuit (62)According to the type of the exposure illumination light received by the storage device (64, 66) and the optical sensor (52), the amplification factor and the calibration value are read from the storage device (64, 66), An amplification factor used in the amplifier circuit (56) and a calibration value used in the calibration circuit (62).Switching circuit (68) for switchingWhenIt is provided with.
[0017]
In the illuminometer (50) for an exposure apparatus according to the present invention, the amplification factor used in the amplification circuit (56) and the calibration circuit (62) even in two or more types of exposure apparatuses (30a to 30d) having different exposure illumination light conditions. The illuminance can be accurately measured using the same illuminometer (50) by selectively switching between the calibration values used in (1). As a result, in the production line in which the KrF exposure apparatus (30a) and the ArF exposure apparatus (30b to 30d) that are expected in the future are used in combination, the illuminance of each exposure apparatus can be easily managed, and the burden on the production line is reduced. be able to.
[0018]
  Claim 2
  In the illuminometer (50) for an exposure apparatus according to the present invention, the amplification factor used in the amplification circuit (56) and the calibration value used in the calibration circuit (62) are the wavelength and / or incidence of the exposure illumination light. For each energy range,Store in the storage device (64, 66)It is preferable (corresponding to claim 2).
[0019]
The exposure illumination light conditions of the exposure apparatus in which the illuminometer (50) for exposure apparatus according to the present invention can be used, even if the wavelength of the illumination light is different, or the incident light range is significantly different with the same wavelength. But it ’s okay.
[0020]
  Claim 3
  In the illuminometer (50) for an exposure apparatus according to the present invention,Storage device (64, 66)In order to measure the illuminance of exposure illumination light respectively used by a plurality of exposure apparatuses (30a to 30d), the amplification factor and the calibration value for each of the exposure apparatuses (30a to 30d) are calculated.RememberIt is preferable (corresponding to claim 3).
[0021]
The storage device (64, 66) is preferably rewritable. This is because the illuminometer (50) for the exposure apparatus can be recalibrated.
[0022]
Claim 4
In the illuminometer (50) for an exposure apparatus according to the present invention, it is preferable that the plurality of exposure apparatuses (30a to 30d) include light sources having different emission intensity ranges and wavelength ranges, respectively. Corresponding).
[0023]
In the present invention, it is possible to measure the illuminance using a single illuminometer for such exposure apparatuses (30a to 30d).
[0024]
Claim 5
In the illuminometer (50) for an exposure apparatus according to the present invention, the optical sensor (52) is preferably a broadband optical sensor capable of detecting a plurality of exposure illumination lights each having an oscillation spectrum in a predetermined wavelength band. (Corresponding to claim 5).
[0025]
For example, both the illuminance of KrF and the illuminance of ArF are detected.
[0026]
Claim 6
In the illuminometer (50) for an exposure apparatus according to the present invention, the light sensor (52) may be mounted so that at least a light receiving portion is replaceable for each exposure illumination light (corresponding to claim 6). ).
[0027]
When the optical sensor (52) used in KrF and the optical sensor (52b) used in ArF cannot be used together, a photosensor or a light receiving unit for each is separately prepared, and these are used as one illuminance. The meter (50) may be provided interchangeably. Even in that case, the illuminance meter main body (54) can be shared.
[0028]
  Claim 7
  In the illuminometer (50) for an exposure apparatus according to the present invention, the plurality of exposure illumination lights preferably include a KrF excimer laser and an ArF excimer laser (corresponding to claim 7).
  Claim 8
  The exposure apparatus illuminometer (50) according to the present invention preferably includes a display device that displays data of the illuminance signal calibrated by the calibration circuit (corresponding to claim 8).
  Claim 9
  The exposure apparatus illuminometer (50) according to the present invention preferably includes an input device for inputting a type of the exposure illumination received by the optical sensor (corresponding to claim 9).
[0029]
  Claim 10
  A lithography system according to the present invention (corresponding to claim 10) includes a plurality of different types of exposure apparatuses (30a to 30d) and an illuminance meter (sequentially mounted on the plurality of exposure apparatuses (30a to 30d)). 50), the illuminometer (50) receives the exposure illumination light and outputs an illuminance signal corresponding to the intensity thereof, and amplifies the illuminance signal. An amplifier circuit (56), a peak hold circuit (58) for holding the peak value of the illuminance signal amplified by the amplifier circuit (56), and the illuminance signal output from the peak hold circuit (58) are calibrated. Calibration circuit (62), the amplification factor of the amplification circuit (56) corresponding to the illumination light for exposure used in each of the plurality of exposure apparatuses (30a to 30d), and the calibration circuit ( 2) reading the amplification factor and the calibration value from the storage device (64, 66) according to the type of the mounted exposure apparatus, and the storage device (64, 66) for storing the calibration value of 2), A switching circuit (68) for switching between an amplification factor used in the amplifier circuit (56) and a calibration value used in the calibration circuit (62) is provided.
  In the lithography system according to the present invention, even in a lithography system in which two or more types of exposure apparatuses (30a to 30d) having different exposure illumination light conditions are mixed, the amplification factor used in the amplification circuit (56) and the calibration circuit ( By selectively switching the calibration value used in 62), the illuminance can be accurately measured for each exposure apparatus (30a to 30d) using the same illuminometer (50). As a result, in a lithography system in which a KrF exposure apparatus (30a) and an ArF exposure apparatus (30b to 30d) that are expected in the future are used in combination, the illuminance of each exposure apparatus (30a to 30d) can be easily managed and manufactured. The burden on the line can be reduced.
[0030]
  Claim 11
  Calibration method of illuminance meter according to the present invention (Claim 11Corresponds to the exposure illumination light incident on the substrate (14) onto which the pattern of the mask (11) is transferred.In the calibration method of the illuminance meter (50) for receiving light, the illuminance meter (50) is constituted by any one of the above-described exposure illuminance meters (50),Set for each exposure illumination light received by the optical sensor (52).The amplification factor of the amplifier circuit andCalibration value of the calibration circuit (62)WhenIn order to determine the illuminance using a reference illuminance, an average value of reference illuminance obtained by detecting illumination light emitted from the same light source using a plurality of reference illuminance meters, and the illuminance meter (50) is used. The calibration value for each exposure illumination light is changed so that the illuminance obtained by detecting the illumination light substantially matches.
[0031]
According to the calibration method of the illuminometer according to the present invention, the calibration of the illuminometer becomes accurate, that is, the absolute value accuracy is improved, as compared with the case of calibrating using a single reference illuminometer. The illuminance measurement accuracy of the illuminometer is improved. This is because the reference illuminometer itself has an absolute value error. Therefore, the greater the number of calibrated reference illuminometers, the more accurate the illuminometer (50) is calibrated, and the illuminance measurement accuracy of the illuminometer is further improved.
[0032]
  Claim 12
  Microdevice manufacturing method according to the present invention (Claim 12Is a method of manufacturing a microdevice by superimposing and transferring a plurality of patterns on a substrate (14) using a plurality of exposure apparatuses (30a to 30d), and the plurality of exposure apparatuses (30a). ˜30d), the illuminance of the exposure illumination light is adjusted by at least two exposure apparatuses in which at least one of the wavelength and intensity of the exposure illumination light incident on the substrate (14) is different.For any of the above exposure equipmentMeasured using illuminometer (50)AndThe exposure amount of the substrate at the time of transferring the pattern is controlled by using the measured illuminance for each exposure apparatus.
[0033]
In the present invention, the micro device is not particularly limited, and examples thereof include a semiconductor device, a liquid crystal circuit, and a magnetic head.
[0034]
In the microdevice manufacturing method according to the present invention, the measurement set in the illuminometer (50) even in a microdevice manufacturing line in which two or more types of exposure apparatuses (30a to 30d) having different exposure illumination light conditions are mixed. By switching the parameter for each exposure apparatus, the illuminance can be accurately measured for each exposure apparatus (30a to 30d) using the same illuminometer (50). As a result, it becomes easy to control the exposure amount of each exposure apparatus (30a to 30d) in a micro device production line in which a KrF exposure apparatus (30a) and an ArF exposure apparatus (30b to 30d) that are expected in the future are used in combination. The burden on the production line can be reduced.
[0035]
  Claim 13
  In the microdevice manufacturing method according to the present invention, the at least two exposure apparatuses have a wavelength of the illumination light for exposure to each other.DifferentIt is preferable (Claim 13Corresponding).
[0036]
By selectively switching between the amplification factor used in the amplifier circuit (56) and the calibration value used in the calibration circuit (62), an exposure apparatus with different wavelengths of illumination light for exposure using the same illuminometer (50) Illuminance can be measured accurately every (30a-30d).
[0037]
  Claim 14
  In the microdevice manufacturing method according to the present invention, the at least two exposure apparatuses include an exposure apparatus (30a) using a KrF excimer laser as the exposure illumination light and an exposure apparatus (30b to 30b) using an ArF excimer laser. 30d)Claim 14Corresponding).
[0038]
In a micro device production line in which a KrF exposure apparatus (30a) and an ArF exposure apparatus (30b to 30d), which are expected in the future, are used in combination, the illumination intensity of each exposure apparatus (30a to 30d) can be easily managed. The burden on the production line can be reduced.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a schematic block diagram of an illuminometer for an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing characteristics of main circuits in the illuminometer shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of an exposure apparatus, FIG. 5 is a schematic perspective view of a wafer stage on which a sensor unit of the illuminometer is installed, and FIG. 6 is an example of a configuration method of the illuminometer. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing another example of the sensor unit.
[0040]
An illuminometer 50 for an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 includes, for example, an exposure apparatus 30a using a KrF excimer laser as an illumination light source for exposure and an ArF excimer laser for exposure illumination as shown in FIG. In a system for manufacturing a semiconductor device as a micro device by a lithography system in which exposure apparatuses 30b to 30d serving as light sources coexist, the illuminance of each of the exposure apparatuses 30a to 30d is detected and the exposure amount between the exposure apparatuses is matched. Used for. In the present embodiment, these two types of exposure apparatuses 30a to 30d are connected to the same host computer 76, and their operation statuses are monitored and production controlled.
[0041]
First, one exposure apparatus 30a will be described with reference to FIG. Although the description of the other exposure apparatuses 30b to 30d shown in FIG. 3 is omitted, the basic configuration is the same as that shown in FIG. 4 and only the type of light source for exposure illumination light is different. .
[0042]
As shown in FIG. 4, the exposure apparatus 30 a according to this embodiment is a so-called step-and-scan exposure apparatus, and a part of a pattern on a reticle 11 as a mask is transferred to a substrate via a projection optical system 13. As the reticle 11 and the wafer 14 are moved synchronously with respect to the projection optical system 13 in a state where the reduced projection exposure is performed on the wafer 14 coated with the resist, a reduced image of the pattern on the reticle 11 is sequentially transferred to the wafer. 14 is transferred to each shot area, and a semiconductor device is manufactured on the wafer 14.
[0043]
The exposure apparatus 30a of this embodiment has a KrF excimer laser (oscillation wavelength 248 nm) as the exposure light source 1. The laser beam LB pulsed from the exposure light source 1 enters the beam shaping / modulation optical system 2. In the present embodiment, the beam shaping / modulating optical system 2 includes a beam shaping optical system 2a and an energy modulator 2b. The beam shaping optical system 2a is configured by a cylinder lens, a beam expander, or the like, and by this, the cross-sectional shape of the beam is shaped so as to efficiently enter the subsequent fly-eye lens 5.
[0044]
The energy modulator 2b shown in FIG. 4 includes an energy coarse adjuster and an energy fine adjuster, and the energy coarse adjuster has a transmittance (= (1−light attenuation rate) × 100 on a rotatable revolver. (%)) Having a plurality of different ND filters are arranged, and by rotating the revolver, the transmittance for the incident laser beam LB can be switched from 100% in a plurality of stages. . Note that two revolvers similar to the revolver may be arranged so that the transmittance can be adjusted more finely by combining two sets of ND filters. On the other hand, the energy fine adjuster continuously finely adjusts the transmittance with respect to the laser beam LB within a predetermined range by a double grating method or a method in which two parallel flat glasses having variable tilt angles are combined. . However, instead of using this energy fine adjuster, the energy of the laser beam LB may be finely adjusted by the output modulation of the excimer laser light source 1.
[0045]
In FIG. 4, the laser beam LB emitted from the beam shaping / modulating optical system 2 enters the fly-eye lens 5 through the mirror M for bending the optical path.
[0046]
The fly-eye lens 5 forms a number of secondary light sources in order to illuminate the subsequent reticle 11 with a uniform illuminance distribution. As shown in FIG. 4, an aperture stop (so-called σ stop) 6 of an illumination system is disposed on the exit surface of the fly-eye lens 5, and a laser beam (hereinafter referred to as a secondary light source) emitted from the secondary light source in the aperture stop 6. , Referred to as “pulse illumination light IL”) is incident on the beam splitter 7 having a small reflectance and a large transmittance, and the pulse illumination light IL as the exposure illumination light transmitted through the beam splitter 7 passes through the relay lens 8. Then, the light enters the condenser lens 10.
[0047]
The relay lens 8 includes a first relay lens 8A, a second relay lens 8B, a fixed illumination field stop (fixed reticle blind) 9A and a movable illumination field stop 9B disposed between the lenses 8A and 8B. The fixed illumination field stop 9A has a rectangular opening, and the pulse illumination light IL transmitted through the beam splitter 7 passes through the rectangular opening of the fixed illumination field stop 9A via the first relay lens 8A. ing. The fixed illumination field stop 9A is disposed in the vicinity of the conjugate plane with respect to the pattern surface of the reticle. The movable illumination field stop 9B has an opening having a variable position and width in the scanning direction, and is disposed near the fixed illumination field stop 9A. The movable illumination field stop 9B is provided at the start and end of scanning exposure. By further limiting the illumination field of view, exposure of unnecessary portions (other than the shot area on the wafer onto which the reticle pattern is transferred) is prevented.
[0048]
As shown in FIG. 4, the pulse illumination light IL that has passed through the fixed illumination field stop 9A and the movable illumination field stop 9B passes through the second relay lens 8B and the condenser lens 10 and then on the reticle 11 held on the reticle stage 15. The rectangular illumination area 12R is illuminated with a uniform illuminance distribution. An image obtained by reducing the pattern in the illumination area 12R on the reticle 11 through the projection optical system 13 at a projection magnification α (α is, for example, 1/4, 1/5, etc.) is a wafer coated with a photoresist (photosensitive). Projection exposure is performed on the illumination field field 12W on the substrate 14. Hereinafter, the Z-axis is taken in parallel to the optical axis AX of the projection optical system 13, and the scanning direction of the reticle 11 with respect to the illumination region 12R in a plane perpendicular to the optical axis AX (ie, the direction parallel to the paper surface of FIG. 4). The Y direction and the non-scanning direction perpendicular to the scanning direction will be described as the X direction.
[0049]
At this time, the reticle stage 15 is scanned in the Y direction by the reticle stage drive unit 18. The Y coordinate of the reticle stage 15 measured by the external laser interferometer 16 is supplied to the stage controller 17, and the stage controller 17 determines the position of the reticle stage 15 and the position of the reticle stage 15 via the reticle stage driving unit 18 based on the supplied coordinates. Control the speed.
[0050]
On the other hand, the wafer 14 is placed on the wafer stage 28 via a wafer holder (not shown). The wafer stage 28 includes a Z tilt stage 19 and an XY stage 20 on which the Z tilt stage 19 is placed. The XY stage 20 positions the wafer 14 in the X direction and the Y direction, and scans the wafer 14 in the Y direction. The Z tilt stage 19 has a function of adjusting the position (focus position) of the wafer 14 in the Z direction and adjusting the tilt angle of the wafer 14 with respect to the XY plane. The X coordinate and Y coordinate of the XY stage 20 (wafer 14) measured by the movable mirror fixed on the Z tilt stage 19 and the external laser interferometer 22 are supplied to the stage controller 17, and the stage controller 17 Based on the supplied coordinates, the position and speed of the XY stage 20 are controlled via the wafer stage drive unit 23.
[0051]
The operation of the stage controller 17 is controlled by a main control system that controls the entire apparatus (not shown). At the time of scanning exposure, the reticle 11 moves in the + Y direction (or -Y direction) through the reticle stage 15 at a speed V._RIn synchronization with the scanning, the wafer 14 moves through the XY stage 20 at a velocity α · V in the −Y direction (or + Y direction) with respect to the illumination field field 12W._R(Α is a projection magnification from the reticle 11 to the wafer 14).
[0052]
Further, an illuminance unevenness sensor 21 composed of a light conversion element is provided in the vicinity of the wafer 14 on the Z tilt stage 19, and the light receiving surface of the illuminance unevenness sensor 21 is set at the same height as the surface of the wafer 14. As the illuminance unevenness sensor 21, a PIN photodiode or the like that has sensitivity in the far ultraviolet and has a high response frequency for detecting pulsed illumination light can be used. A detection signal of the uneven illuminance sensor 21 is supplied to the exposure controller 26 via a peak hold circuit (not shown) and an analog / digital (A / D) converter.
[0053]
Note that the pulse illumination light IL reflected by the beam splitter 7 shown in FIG. 4 is received by the integrator sensor 25 including a light conversion element via the condenser lens 24, and the photoelectric conversion signal of the integrator sensor 25 is not shown. The output DS is supplied to the exposure controller 26 through the peak hold circuit and the A / D converter. The correlation coefficient between the output DS of the integrator sensor 25 and the illuminance (exposure amount) of the pulse illumination light IL on the surface of the wafer 14 is obtained in advance using an illuminometer and stored in the exposure controller 26. The exposure controller 26 controls the light emission timing, light emission power, and the like of the exposure light source 1 by supplying the control information TS to the exposure light source 1. The exposure controller 26 further controls the dimming rate in the energy modulator 2b, and the stage controller 17 controls the opening / closing operation of the movable illumination field stop 9B in synchronization with the operation information of the stage system.
[0054]
In the present embodiment, a step-and-scan projection exposure apparatus 30a using such a KrF excimer laser as exposure illumination light and a step-and-scan method using an ArF excimer laser as exposure illumination light are used. In a method of manufacturing a semiconductor device using a lithography system in which projection exposure apparatuses 30b to 30d are mixed, in order to detect the illuminance of each exposure apparatus 30a to 30d and match the exposure amount between the exposure apparatuses, FIG. The exposure apparatus illuminometer 50 shown is used.
[0055]
As shown in FIG. 1, the illuminometer 50 for an exposure apparatus according to this embodiment includes an optical sensor 50 and an illuminometer main body 54. The optical sensor 52 has a built-in light conversion element, and outputs an electrical signal in accordance with the incident energy of the exposure illumination light applied to the optical sensor 52. The light conversion element that can be used in the present embodiment is not particularly limited, and a light conversion element using a photovoltaic effect, a Schottky effect, a photoelectromagnetic effect, a photoconductive effect, a photoelectron emission effect, a pyroelectric effect, or the like. In this embodiment, a broadband optical sensor element capable of detecting a plurality of exposure illumination lights each having an oscillation spectrum in a predetermined wavelength band is preferable. This is to detect light having both wavelengths of KrF and ArF. From such a viewpoint, a pyroelectric sensor element which is a light conversion element utilizing the pyroelectric effect is preferable.
[0056]
The illuminometer main body 54 includes an amplifier circuit (amplifier) 56 to which an output signal (illuminance signal) from the optical sensor 52 is input via the wiring 53. The amplification circuit 56 is connected to the amplification factor storage device 64 and amplifies the illuminance signal from the optical sensor 52 with the amplification factor stored in the amplification factor storage device 64.
[0057]
The amplification factor storage device 64 stores a preset amplification factor according to the type of illumination light for exposure. In this embodiment, the amplification factor for KrF for illumination light for KrF exposure and ArF exposure are used. The ArF amplification factor for the illumination light is stored. How to set these amplification factors will be described later.
[0058]
A peak hold (P / H) circuit 58 is connected to the amplification circuit 56 so as to hold the peak value of the illuminance signal amplified by the amplification circuit 56. The peak hold circuit 58 is connected to an analog / digital conversion (A / D) circuit 60, and the peak value (analog signal) of the illuminance signal held by the peak hold circuit 58 is converted into a digital signal.
[0059]
The analog / digital conversion circuit 60 is connected to the calibration circuit 62, and the digital signal (illuminance signal) converted by the analog / digital conversion circuit 60 is calibrated by the calibration circuit 62. The calibration by the calibration circuit 62 is performed based on the calibration value stored in the calibration value storage device 66 connected to the calibration circuit 62. The calibration value storage device 66 stores a preset calibration value according to the type of illumination light for exposure, and in this embodiment, a calibration value for KrF for illumination light for KrF exposure and ArF exposure. The calibration value for ArF for the illumination light for use is stored. How to set these calibration values will be described later.
[0060]
The reason why calibration by the calibration circuit 62 is necessary is as follows. That is, the digital signal before being input to the calibration circuit 62 is a digital signal having an amount corresponding to the illuminance of the light incident on the optical sensor 52, but in order to calculate the illuminance from the digital signal, an amplifier circuit is used. This is because the correction needs to be performed in consideration of the amplification factor at 56 and the wavelength dependence of the sensor element used in the optical sensor 52. If such calibration is not performed, accurate illuminance cannot be calculated and displayed. In the present embodiment, the optical sensor 52 is irradiated with two types of exposure illumination light, KrF and ArF. Therefore, the calibration value performed by the calibration circuit 62 is KrF for the KrF exposure illumination light. Two types of calibration values are required: a calibration value for ArF and a calibration value for ArF for illumination light for ArF exposure.
[0061]
A display device 74 is connected to the output terminal of the calibration circuit 62, and data calibrated by the calibration circuit 62 and converted into illuminance (incident energy) is displayed on the display device 74. In this embodiment, the display device 74 is mounted on the illuminometer main body 54, but the display device 74 may be an external display device different from the illuminometer main body 54. The data calibrated by the calibration circuit 62 and converted into illuminance (incident energy) may be configured to be transferred to the outside of the illuminometer main body 54. The display device 74 is not particularly limited, and examples thereof include a cathode ray tube, a liquid crystal display device, a plasma display device, and an LED.
[0062]
The amplification factor storage device 64 and the calibration value storage device 66 may be separate storage devices, or may be the same storage device, and may be a storage device built in the illuminometer main body 54 or an external storage device. good. The storage device is not particularly limited, and examples thereof include nonvolatile memories such as SRAM and EEPROM, magnetic disks, magneto-optical disks, floppy disks, and the like.
[0063]
A switching circuit 68 is connected to the gain storage device 64 and the calibration value storage device 66 as necessary. The switching circuit 68 switches between the storage device 64, the amplification factor used in the amplification circuit 56 and the calibration value used in the calibration circuit 62 according to the type of illumination light for exposure input to the optical sensor 52. 66 and / or a switching signal is output to the amplifier circuit 56 and the calibration circuit 62.
[0064]
The switching signal from the switching circuit 68 may be generated based on a selection signal manually input from the input device 70, or may be generated based on a selection signal input from the input / output terminal 72. Although it does not specifically limit as the input device 70, A keyboard, a touch panel, a mouse | mouth etc. can be illustrated. The operator manually selects the type of illumination light for exposure (KrF or ArF in the present embodiment) on which the optical sensor 52 is installed and the illuminance is to be measured from such an input device 70. By selecting the type of illumination light for exposure (in this embodiment, KrF or ArF) using the input device 70, a switching signal is output from the switching circuit 68, and the amplification factor used in the amplifier circuit 56 and the calibration circuit The calibration value used at 62 is determined and read from each storage device 64 and 66.
[0065]
A device to which the input / output terminal 72 shown in FIG. 1 is connected is not particularly limited. For example, each of the control devices of the exposure apparatuses 30a to 30d in which the optical sensor 52 is to be installed is the host computer 76 shown in FIG. May be. By connecting the input / output terminal 72 to such devices, the type of illumination light for exposure used in the exposure apparatuses 30a to 30d in which the optical sensor 52 should be installed automatically from these devices (in the present embodiment). , KrF or ArF) is input. As a result, a switching signal is output from the switching circuit 68, the amplification factor used in the amplification circuit 56 and the calibration value used in the calibration circuit 62 are determined, and are read from the storage devices 64 and 66.
[0066]
In addition, when the amount of data stored in the gain storage device 64 and the calibration value storage device 66 shown in FIG. 1 is not so large, the gain storage device 64 and the calibration value storage device 66 are respectively simple. Electronic elements such as variable resistors and variable capacitors may be used. In that case, the switching circuit 68 and the input device 70 can be configured by a simple knob or the like for changing the resistance value of the variable resistor or the capacitance of the variable capacitor. In this case, the resistance value of the variable resistor or the capacitance of the variable capacitor corresponds to the amplification factor or calibration value to be stored.
[0067]
In the present embodiment, the position where the light sensor 52 of the illuminometer 50 is installed is not particularly limited, but as shown in FIG. 5, it is on the Z tilt stage 19 of the wafer stage 28 in each of the exposure apparatuses 30 a to 30 d. When measuring the illuminance, the wafer stage 28 is driven and controlled in the X and Y directions, and the illumination light for exposure that has passed through the projection optical system 13 shown in FIG. 4 enters the light conversion element of the optical sensor 52 shown in FIG. Let
[0068]
The illuminance meter 50 is provided with a light sensor 52 close to the aperture plate, and when measuring the illuminance, the lower surface of the aperture plate, that is, the light receiving surface of the light sensor 52 substantially coincides with the image plane of the projection optical system 13. Thus, the position of the illuminometer 50 is adjusted.
[0069]
Next, a method for setting the amplification factor to be stored in the amplification factor storage device 64 shown in FIG. 1 and the calibration value to be stored in the calibration value storage device 66 will be described.
In the ArF excimer laser exposure apparatus, the resist used is generally higher in sensitivity than the resist used in the KrF excimer laser exposure apparatus. In addition, in an ArF excimer laser, which has less energy stability than a KrF excimer laser, the number of integrated pulses increases in order to improve the accuracy of integrated exposure amount control. For this reason, the energy per pulse is smaller than in the case of a KrF excimer laser exposure apparatus. Typically, there is a difference of several to 10 times in the incident energy level of the luminometer.
[0070]
Therefore, in the past, even when trying to measure the illuminance of the ArF excimer laser exposure apparatus using the illuminance meter optimized with the KrF excimer laser exposure apparatus, the output signal of the sensor is lowered and a sufficiently wide measurement range having linearity Is likely not to be obtained.
[0071]
Further, since the sensitivity of the sensor changes somewhat when the wavelength used is different, it is difficult to accurately measure the absolute value of the illuminance with the same calibration value as in the case of the KrF excimer laser.
[0072]
Therefore, in the present embodiment, the amplification factor storage device 64 shown in FIG. 1 stores two types of amplification factors, the KrF amplification factor and the ArF amplification factor, and is used by switching according to the exposure wavelength. . The calibration value storage device 66 stores two types of amplification factors, a KrF calibration value and an ArF calibration value, which are switched according to the exposure wavelength.
[0073]
First, the setting of the KrF gain and the ArF gain to be stored in the gain storage device 64 will be described.
As shown in FIG. 2, the peak hold circuit 58 is good when the input voltage V0 is larger than V1 and smaller than V2 in the relationship between the input signal (input voltage) and the output signal (output voltage). There is a region having a linear relationship (proportional relationship). In other words, the linearity of the measurement by the illuminometer 50 depends on the followability of the peak hold circuit 58. Therefore, in order to calculate accurate illuminance, the amplification factor is set in the amplifier circuit 56 so that the output voltage V0 (input voltage to the peak hold circuit 58) has a relationship of V1 <V0 <V2. There is a need.
[0074]
At this time, since the irradiation energy per pulse in the case of KrF and the irradiation energy per pulse in the case of ArF are different, the amplification factor for KrF is set so that the output voltage is about V0 for each. gKrF and ArF gain gArF are determined. These KrF gain gKrF and ArF gain gArF are stored in the gain storage device 64 shown in FIG. The operation for storing may be performed by manually operating the input device 70 illustrated in FIG. 1, or may be stored by transmitting data from the input / output terminal 72.
[0075]
The irradiation energy per pulse in the case of KrF and the irradiation energy per pulse in the case of ArF may be obtained by simulation by a computer analysis program or may be obtained by actual measurement.
[0076]
Next, the setting of the KrF calibration value and the ArF calibration value to be stored in the calibration value storage device 66 shown in FIG. 1 will be described.
As a method for obtaining these calibration values, for example, as shown in FIG. 6, first, a KrF laser device 78 is used, and light emitted from the same laser device 78 is simultaneously reflected and transmitted. The light is irradiated to the optical sensor 52a of the KrF reference illuminometer 50a and the optical sensor 52 of the working illuminometer 50 to be calibrated through a known beam splitter 80. At that time, the amplification factor used in the amplification circuit 56 of the working illuminometer 50 to be calibrated is set using the switching circuit 68 so as to be the amplification factor for KrF. Next, the value of the illuminometer indicated by the display unit of the illuminance meter main body 54 of the working illuminance meter 50 to be calibrated is the same value as the value indicated by the display unit of the illuminance meter main body 54a of the reference illuminance meter 50a for KrF. The KrF calibration value is determined using the reflectance and transmittance of the beam splitter 80, and the determined KrF calibration value is stored in the calibration value storage device 66 shown in FIG. . The determination and storage of the KrF calibration value may be performed manually, but the reference illuminometer 50a and the working illuminometer 50 may be directly or indirectly connected to each other and automatically performed. Also good.
[0077]
The determination and storage of the calibration value for ArF is performed by replacing the laser device 78 shown in FIG. 6 for ArF, replacing the reference illuminometer 50a with that for ArF, and further amplifying circuit of the working illuminometer to be calibrated The gain used in 56 is set using the switching circuit 68 so as to be the ArF gain, and the same operation as described above may be performed.
[0078]
Next, a method of using the working illuminometer 50 configured as described above will be described.
As shown in FIG. 4, each exposure apparatus 30 is equipped with an optical sensor such as an integrator sensor 25 or an illuminance unevenness sensor 21, and before the exposure apparatus is shipped so as to detect an accurate illuminance (exposure amount). Is calibrated. However, along with long-term use of the exposure apparatus, recalibration of optical sensors such as the integrator sensor 25 and the uneven illuminance sensor 21 may be required. In addition, as shown in FIG. 3, it is common to use a plurality of exposure apparatuses 30a to 30d in the production line, and it is necessary to match the exposure amounts between the exposure apparatuses 30a to 30d.
[0079]
In such a case, when a KrF exposure apparatus and an ArF exposure apparatus coexist, conventionally, two types of illuminance meters, that is, a KrF working illuminance meter and an ArF working illuminance meter are required. In the present embodiment, a single working illuminometer 50 is used, and the amplification factor used in the amplifier circuit 56 and the calibration value used in the calibration circuit 62 based on the selection signal from the input device 70 or the input / output terminal 72 shown in FIG. Are switched between KrF and ArF, and the illuminance is measured. Therefore, the illuminance of both the KrF exposure apparatus and the ArF exposure apparatus can be measured using a single working illuminance meter 50.
[0080]
The illuminance output signal measured using the working illuminometer 50 is used for calibration of optical sensors such as the integrator sensor 25 and the illuminance unevenness sensor 21 mounted on the exposure apparatus 30, or exposure between the exposure apparatuses 30a to 30d. Used to match quantities.
[0081]
In addition, when it becomes necessary to recalibrate the working illuminance meter 50 itself due to the long-term use of the working illuminance meter 50, it is preferable to carry out by the following method. That is, it is preferable to recalibrate the working illuminometer 50 using a plurality of calibrated reference illuminometers.
[0082]
First, the illuminance of the same exposure apparatus is measured using a plurality of (for example, three) calibrated reference illuminance meters. Even with a plurality of calibrated reference illuminometers, there is some variation, and as a measurement result, for example, Ia, Ib, Ic (mW / cm²) Vary to some extent. An arithmetic average value of the measurement results is obtained and set as a reference illuminance average value (Ia + Ib + Ic) / 3.
[0083]
Further, the illuminance of the same exposure apparatus is measured using a working illuminometer 50 to be recalibrated. The measurement result is Id. At the time of recalibration, the preset calibration value Cd is rewritten so that the illuminance measurement result Id of the working illuminometer 50 to be recalibrated approaches the reference illuminance average value (Ia + Ib + Ic) / 3. That is, the calibration value Cd stored in the calibration value storage device 66 shown in FIG. 1 is rewritten. This operation is performed according to the type of exposure illumination light to be measured. In this embodiment, it is performed for each of two exposure apparatuses, KrF and ArF.
[0084]
In this way, by recalibrating the working illuminometer 50 using a plurality of calibrated reference luminometers, the working illuminometer 50 can be recalibrated compared to the case of recalibration using a single reference illuminometer. Calibration becomes accurate and the illuminance measurement accuracy of the working illuminometer 50 is improved. This is because the reference illuminometer itself has an absolute value error. Accordingly, as the number of calibrated reference illuminometers increases, the recalibration of the working illuminometer 50 becomes more accurate, and the illuminance measurement accuracy of the working illuminometer 50 is further improved.
[0085]
The above-described recalibration method of the working illuminometer 50 can be applied to an illuminometer that is not a working illuminometer, and can also be applied to an initial calibration that is not recalibration.
[0086]
Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
[0087]
For example, as shown in FIG. 7, as an optical sensor 52b for measuring the illuminance of an ArF excimer laser, a photoelectric conversion element 82 is covered with a package 84, and a transparent plate 86 and an element 82 made of quartz glass or the like are used. There is a possibility that a sealing gap 88 is formed between them and an inert gas such as nitrogen gas is purged through the flow path 90 in the sealing gap 88. In such a case, the KrF optical sensor 52 and the ArF optical sensor 52b may be connected to the common illuminometer main body 54 and used by switching between the amplification factor and the calibration value in the same manner as described above. it can. Alternatively, the KrF optical sensor 52 itself or only the light receiving part thereof is replaceable, and only the sensor or the light receiving part is replaced with the ArF optical sensor 52b itself or only the light receiving part, and amplification is performed in the same manner as described above. The rate and the calibration value can be switched and used. Even in such a case, a common illuminometer main body 54 can be used.
[0088]
In the above-described embodiment, the illuminance meter that can be used by switching between KrF and ArF has been disclosed. However, the present invention is applicable not only to the combination of these wavelengths but also to other wavelength combinations. The illuminance meter concerning can be used. Furthermore, the combination of different wavelengths is not limited to two, but may be three or more. Furthermore, the illuminance meter according to the present invention can be switched between the incident energy ranges in order to detect the illuminance of the illumination light for exposure having the same wavelength but different incident energy ranges with high accuracy.
[0089]
In addition, each circuit or device for realizing the block diagram constituting the illuminance meter main body 54 of the illuminance meter 50 according to the present invention shown in FIG. 1 does not include only hardware for realizing each function, Some or all of them may be software programs.
[0090]
In the above-described embodiment, the illuminance meter according to the present invention is used as a working illuminance meter for mainly calibrating optical sensors (21, 25, etc.) attached to each exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this, and the illuminance meter attached to each exposure apparatus can be used. That is, at the stage of manufacturing a conventional exposure apparatus, it is necessary to prepare a different type of illuminance meter for each wavelength of the light source of the exposure apparatus as the illuminance meter to be attached to each exposure apparatus. However, by using the illuminometer according to the present invention, a single type of illuminometer can be switched and set and attached to the exposure apparatus, so that the illuminometer parts can be shared.
[0091]
Furthermore, in the above-described embodiment, the reduction projection type scanning exposure apparatus (scanning stepper) of the step-and-scan method has been described. For example, the reticle 11 and the wafer 14 are kept stationary while the reticle 11 and the wafer 14 are stationary. A step-up-repeat reduction projection exposure apparatus (stepper) that irradiates exposure illumination light and collectively exposes one partitioned area (shot area) on the wafer 14 onto which the reticle pattern is to be transferred; Similarly, the illuminance meter according to the present invention can be applied to an exposure apparatus such as a mirror projection system or a proximity system. In the projection optical system 13 shown in FIG. 4, all of the optical elements are refracting elements (lenses), but may be an optical system consisting of only a reflecting element (mirror or the like), or refracted. It may be a catadioptric optical system composed of an element and a reflective element (concave mirror, mirror, etc.). Further, the projection optical system 13 is not limited to the reduction optical system, and may be an equal magnification optical system or an enlargement optical system.
[0092]
Further, the illuminometer according to the present invention includes a reduction projection scanning exposure apparatus or proximity using a SOR that generates EUV (Extreme Ultra Violet) having an oscillation spectrum in a soft X-ray region as a light source, or a laser plasma light source. The present invention can also be applied to an X-ray scanning exposure apparatus of the type.
[0093]
【The invention's effect】
As described above, according to the illuminometer for an exposure apparatus, the lithography system, and the method for manufacturing a microdevice according to the present invention, the same illuminometer can be used even in two or more types of exposure apparatuses having different exposure illumination light conditions. Can be used to accurately measure the illuminance. As a result, in a lithography system and a micro device production line in which a KrF exposure apparatus and an ArF exposure apparatus that are expected in the future will be used together, it becomes easy to manage the illuminance of each exposure apparatus and reduce the burden on the production line. Can do.
[0094]
Moreover, according to the calibration method of the illuminometer according to the present invention, the illuminometer is more accurately calibrated and the illuminance measurement accuracy of the illuminometer is improved as compared with the case of calibrating using a single reference illuminometer. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram of an illuminometer for an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing characteristics of main circuits in the illuminometer shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic view showing a relationship between a plurality of exposure apparatuses and an illuminometer.
FIG. 4 is a schematic view showing an example of an exposure apparatus.
FIG. 5 is a schematic perspective view of a wafer stage on which a sensor unit of an illuminance meter is installed.
FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a method for configuring an illuminometer.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part showing another example of a sensor unit.
[Explanation of symbols]
1 ... Light source for exposure
11 ... Reticle (mask)
13. Projection optical system
14 ... Wafer (substrate)
17 ... Stage controller
30a-30d ... Exposure apparatus
50 ... Illuminance meter
50a ... Standard illuminometer
52, 52a, 52b ... Optical sensor
54, 54a ... Illuminance meter body
56 ... Amplifier circuit
58 ... Peak hold circuit
60 ... Analog-digital conversion circuit
62 ... Calibration circuit
64 ... Amplification rate storage device
66 ... Calibration value storage device
68 ... Switching circuit
70 ... Input device
72 ... Input / output terminals
74 ... Display device

Claims

The exposure apparatus for luminometer that are used in exposure apparatus for transferring a pattern of a mask onto a substrate,
An optical sensor that receives exposure illumination light incident on the substrate and outputs an illuminance signal according to the intensity thereof;
An amplifier circuit for amplifying the illuminance signal;
A peak hold circuit for holding a peak value of the illuminance signal amplified by the amplifier circuit;
A calibration circuit for calibrating the illuminance signal output from the peak hold circuit ;
A storage device for storing the amplification factor of the amplification circuit and the calibration value of the calibration circuit corresponding to a plurality of exposure illumination lights having different light characteristics on the substrate;
Switching that switches the amplification factor used in the amplification circuit and the calibration value used in the calibration circuit by reading the amplification factor and the calibration value from the storage device according to the type of the exposure illumination light received by the optical sensor an exposure apparatus for luminometer, characterized in that a circuit.

The amplification factor used in the amplifier circuit and the calibration value used in the calibration circuit are stored in the storage device for each wavelength and / or incident energy range of the exposure illumination light. 1. An illuminometer for an exposure apparatus according to 1.

The storage device stores the amplification factor and the calibration value for each exposure device in order to measure the illuminance of exposure illumination light respectively used by a plurality of exposure devices. An illuminometer for the exposure apparatus according to 1.

The illuminometer for an exposure apparatus according to claim 3, wherein each of the plurality of exposure apparatuses includes a light source having at least one of a light emission intensity range and a wavelength range different from each other.

5. The illuminance for an exposure apparatus according to claim 1, wherein the optical sensor is a broadband optical sensor capable of detecting a plurality of exposure illumination lights each having an oscillation spectrum in a predetermined wavelength band. Total.

The illuminometer for an exposure apparatus according to claim 1, wherein at least a light receiving portion is replaceably attached to the optical sensor for each exposure illumination light.

The illuminometer for an exposure apparatus according to claim 1, wherein the plurality of exposure illumination lights include a KrF excimer laser and an ArF excimer laser.

The illuminometer for an exposure apparatus according to claim 1, further comprising a display device that displays illuminance signal data calibrated by the calibration circuit.

The illuminometer for exposure apparatus according to claim 1, further comprising an input device that inputs a type of the illumination for exposure received by the optical sensor.

A plurality of exposure apparatus types are different, in a lithography system that includes a sequential mounted Ru luminometer said plurality of exposure apparatus,
The illuminance meter is
An optical sensor that receives the illumination light for exposure and outputs an illuminance signal according to its intensity;
An amplifier circuit for amplifying the illuminance signal;
A peak hold circuit for holding a peak value of the illuminance signal amplified by the amplifier circuit;
A calibration circuit for calibrating the illuminance signal output from the peak hold circuit ;
A storage device for storing the amplification factor of the amplification circuit corresponding to the illumination light for exposure used in each of the plurality of exposure apparatuses and the calibration value of the calibration circuit ;
Depending on the type of the mounted exposure apparatus, it reads out the said calibration value and the amplification factor from the storage device, and a switching circuit for switching a calibration value to be used in the calibration circuit and an amplification factor used in the amplifier circuit A lithography system characterized by that.

In a calibration method of an illuminometer that receives exposure illumination light incident on a substrate onto which a mask pattern is transferred ,
The illuminometer is composed of the illuminometer for exposure according to any one of claims 1 to 9,
To determine the illuminance by using the calibration value of the calibration circuit and the amplification factor of the amplifier circuit is set for each exposure illumination light received by the light sensor, the same using a plurality of reference illumination meter The exposure illumination light so that the average value of the reference illuminance obtained by detecting the illumination light emitted from the light source and the illuminance obtained by detecting the illumination light using the illuminometer substantially coincide with each other. A calibration method for an illuminometer, wherein a calibration value for each is changed.

In a method of manufacturing a microdevice by transferring a plurality of patterns superimposed on a substrate using a plurality of exposure apparatuses,
Wherein among the plurality of exposure apparatus, according to claim illuminance of each of the exposure illumination light, at least one of different at least two sets of exposure apparatus between the wavelength and intensity of the exposure illumination light from claim 1 incident on the substrate 9 was measured by using an exposure apparatus for luminometer according to any one of, said using the measured intensity for each of the exposure apparatus to control an exposure amount of the substrate during transfer of the pattern A method of manufacturing a microdevice, which is characterized.

Method of manufacturing a micro device according to claim 12 wherein the wavelength of each other at least two units of an exposure apparatus wherein the exposure illumination light, characterized in that that Do different.

Wherein at least two sets of exposure apparatus, micro according to claim 12 or 13, characterized in that it comprises an exposure apparatus using a KrF excimer laser as the exposure illumination light, an exposure apparatus using an ArF excimer laser Device manufacturing method.