(57)【要約】【課題】    レンズの開口率と絞りの変動を簡易且つ正確に測定できる投影露光装置及び投影露光装置の検査方法を提供する。【解決手段】    フライアイと、絞りと、マスキングブレードと、レンズと、マスクパターンが形成されているレチクルを保持するレチクルステージと、前記レチクル上の前記マスクパターンを縮小して投影する縮小投影レンズと、前記レチクル上の前記マスクパターンが露光されるウェーハステージと、を備えた投影露光装置であって、前記絞りの上下の少なくともいずれかに、遮光板を、前記絞りと平行で且つ光束の一部分のみを遮蔽する位置に設置した状態で露光可能としたことを特徴とする投影露光装置が提供される。【選択図】    図１
2006120661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フライアイと、
絞りと、
マスキングブレードと、
レンズと、
マスクパターンが形成されているレチクルを保持するレチクルステージと、
前記レチクル上の前記マスクパターンを縮小して投影する縮小投影レンズと、
前記レチクル上の前記マスクパターンが露光されるウェーハステージと、
を備えた投影露光装置であって、
前記絞りの上下の少なくともいずれかに、遮光板を、前記絞りと平行で且つ光束の一部分のみを遮蔽する位置に設置した状態で露光可能としたことを特徴とする投影露光装置。
【請求項２】
フライアイと、
絞りと、
マスキングブレードと、
レンズと、
マスクパターンが形成されているレチクルを保持するレチクルステージと、
前記レチクル上の前記マスクパターンを縮小して投影する縮小投影レンズと、
前記レチクル上の前記マスクパターンが露光されるウェーハステージと、
を備えた投影露光装置であって、
前記絞りの上下の少なくともいずれかに、遮光板を、前記絞りと平行で且つ光束の一部分のみを遮蔽する位置に設置した状態でテレセントリックを計測可能としたことを特徴とする投影露光装置。
【請求項３】
前記遮光板として、互いに異なる遮光パターンを有する複数の遮蔽板のいずれかを選択可能としたことを特徴とする請求項１または２に記載の投影露光装置。
【請求項４】
フライアイと、絞りと、マスキングブレードと、レンズと、マスクパターンが形成されているレチクルを保持するステージと、前記レチクル上の前記マスクパターンを縮小して投影する縮小投影レンズと、前記レチクル上の前記マスクパターンが露光されるウェーハステージとを有する投影露光装置の検査方法であって、
前記絞りの上下の少なくともいずれかにおいて、前記絞りと平行で且つ光束の一部分のみを遮蔽する位置に遮光板を設置し、テレセントリック値を測定することによって、光学系の開口率と絞りの変化を算出することを特徴とする投影露光装置の検査方法。
【請求項５】
前記遮光板として、互いに異なる遮光パターンを有する複数の遮蔽板のいずれかを選択可能としたことを特徴とする請求項４記載の投影露光装置の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影露光装置及び投影露光装置の検査方法に関し、特に、レンズの開口率と絞りの変動を簡易且つ正確に測定できる投影露光装置及び投影露光装置の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路装置の製造に際しては、通常、１０数工程のフォトリソグラフィ工程が必要とされる。フォトリソグラフィ工程では投影露光装置が用いられ、近年マスク上の微細なパターンを精度良く安定して形成する要求がますます強くなってきている。
【０００３】
投影露光装置の性能を決めるのに最も重要なのは、１０枚前後のレンズにより構成される投影レンズ系の性能である。特に、投影レンズの開口率（Numerical Aperture：ＮＡ）とレンズの絞りσが重要である。すなわち、微細パターンを精度良く安定して形成するためには、投影露光装置の実効的なＮＡ，σの変動が無いように装置管理を実施することが重要になる。
【０００４】
そのためには、投影露光装置を使用している最中のＮＡ，σの変動を、随時正確に計測することが必要である。これまでは、レチクル裏面にドット、ピンホール、グレーティングピンホールなどのパターンを各ＮＡ，σ毎に作成して、そのレチクルパターンをウェーハ上に焼付けるか、ウェーハステージ上の照度分布計で各位置毎の照度を計測する方法で、投影露光装置の実効的なＮＡ，σを計測していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の、投影露光装置の実効的なＮＡ，σの計測方法では、各ＮＡ，σ毎にレチクルパターンを設計し直してそのレチクルパターンを焼き付ける必要があり、手間がかかり、それゆえ正確さが損なわれる可能性があるという問題があった。
【０００６】
本発明はかかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、レンズの開口率と絞りの変動を簡易且つ正確に測定できる投影露光装置及び投影露光装置の検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、
フライアイと、
絞りと、
マスキングブレードと、
レンズと、
マスクパターンが形成されているレチクルを保持するレチクルステージと、
前記レチクル上の前記マスクパターンを縮小して投影する縮小投影レンズと、
前記レチクル上の前記マスクパターンが露光されるウェーハステージと、
を備えた投影露光装置であって、
前記絞りの上下の少なくともいずれかに、遮光板を、前記絞りと平行で且つ光束の一部分のみを遮蔽する位置に設置した状態で露光可能としたことを特徴とする投影露光装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の他の一態様によれば、
フライアイと、
絞りと、
マスキングブレードと、
レンズと、
マスクパターンが形成されているレチクルを保持するレチクルステージと、
前記レチクル上の前記マスクパターンを縮小して投影する縮小投影レンズと、
前記レチクル上の前記マスクパターンが露光されるウェーハステージと、
を備えた投影露光装置であって、
前記絞りの上下の少なくともいずれかに、遮光板を、前記絞りと平行で且つ光束の一部分のみを遮蔽する位置に設置した状態でテレセントリックを計測可能としたことを特徴とする投影露光装置が提供される。
【０００９】
ここで、前記遮光板として、互いに異なる遮光パターンを有する複数の遮蔽板のいずれかを選択可能とできる。
【００１０】
一方、本発明のさらに他の一態様によれば、
フライアイと、絞りと、マスキングブレードと、レンズと、マスクパターンが形成されているレチクルを保持するステージと、前記レチクル上の前記マスクパターンを縮小して投影する縮小投影レンズと、前記レチクル上の前記マスクパターンが露光されるウェーハステージとを有する投影露光装置の検査方法であって、
前記絞りの上下の少なくともいずれかにおいて、前記絞りと平行で且つ光束の一部分のみを遮蔽する位置に遮光板を設置し、テレセントリック値を測定することによって、光学系の開口率と絞りの変化を算出することを特徴とする投影露光装置の検査方法が提供される。
【００１１】
ここで、前記遮光板として、互いに異なる遮光パターンを有する複数の遮蔽板のいずれかを選択可能とできる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、各ＮＡ，σ毎にレチクルを作成し直すことなく、レンズの開口率と絞りの変動を簡易且つ正確に測定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる投影露光装置の構造を例示する模式図である。  
すなわち図１は、遮蔽板１０を装置内に挿入した、縮小投影露光装置１の光学系の要部構造を表す。同図に表すように、光源から出た光は、フライアイ１１と、絞り１２と、マスキングブレード１３と、レンズ１４と、マスクパターンが形成されたレチクル１５と、マスクパターンを縮小して投影する縮小投影レンズ１６と、をこの順に通過し、ウェーハ１７上に到達する。フォトレジストを塗布したウェーハ１７を投影露光装置１にセットし、実際のパターンの数倍の大きさに作られているレチクル１５上のマスクパターンを通して縮小投影法で１チップの露光を行い、それが終わると次に進むステップ・アンド・リピート方法により、ウェーハ１７の全面を走査する。すなわち、露光は、レチクル１５上のパターンを縮小投影レンズ１６で縮小して、ウェーハ１７上に投影することによって行う。
【００１４】
本発明の実施の形態にかかる投影露光装置においては、絞り１２とマスキングブレード１３との間に、遮蔽板１０を設ける。同図に表すように、板状の遮蔽板１０を絞り１２とマスキングブレード１３の両方に対して平行に設置する。また、絞り１２を通過した光の全面ではなく、一部を遮蔽するように設置する。
【００１５】
図２は、本発明の実施の形態にかかる投影露光装置に設けられた遮蔽板の平面構造を例示する模式図である。  
同図に表すように、遮蔽板１０は長方形の板状であり、絞り１２を通過した光束１８の、約右半分を遮蔽している。
【００１６】
このように、縮小投影露光装置１に遮蔽板１０を設けた状態で、テレセントリックをあらかじめ測定する。一般に、遮蔽板１０が挿入されていなければ、主光線は光軸１９に対して平行であるはずである。しかし、本発明の実施の形態では、絞り１２とマスキングブレード１３との間に、遮蔽板１０を設けているので、主光線２０が曲がり、光軸１９に対して平行ではなくなる。つまり、テレセントリック値は、傾きを持った値となる。
【００１７】
続いて、縮小投影露光装置１に同じ遮蔽板１０を設けたまま、レンズの開口率（ＮＡ）と照明系の絞りσとを変化させ、そのテレセントリックを測定する。ＮＡとσとが変化すると、主光線２０はさらに曲がり、テレセントリック値も変化する。
【００１８】
図３は、（ＮＡ×σ）値とテレセントリック値との関係を表すグラフ図である。すなわち、同図の横軸は（ＮＡ×σ）値を表し、縦軸はテレセントリック値を表す。（ＮＡ×σ）値の増加に伴い、テレセントリック値も一定の傾きを持って増加していることから、（ＮＡ×σ）値とテレセントリック値とは比例関係にあることわかる。
【００１９】
すなわち、本発明の実施の形態にかかる投影露光装置においては、モニターしたいＮＡとσとに設定し、遮蔽板１０を挿入した状態で、テレセントリック値を測定する。測定したテレセントリック値を、図３のテレセントリック値と比較することによって、ＮＡとσとの変化をモニターすることが可能となる。このようなテレセントリック値の測定を定期的に行うことによって、ＮＡとσとの変化を簡易的に且つ正確に検知することが可能となる。その結果、投影露光装置の転写性能を安定させることができる。
【００２０】
従来の、レチクルを使用して測定する方法では、各ＮＡ，σの設定毎にレチクルパターンを設計しなおして作成する必要があった。しかし、本発明の実施の形態にかかる投影露光装置では、各ＮＡ，σの設定毎に遮蔽板１０を変更する必要が無い。それゆえ、本発明の実施の形態にかかる投影露光装置は、ＮＡ，σの変化をモニターする簡便な方法として有効である。  
つまり、本発明の投影露光装置によれば、レチクルパターンを設計しなおすことなく、遮蔽板を挿入したまま、ＮＡ，σの変化を簡便に検知することができる。その結果、微細パターンを精度よく安定して形成できる。
【００２１】
次に、本発明の第一の実施例として、遮蔽板１０を変形した例について説明する。  
図４は、本発明の第一の実施例にかかる投影露光装置に設けられた遮蔽板の平面構造を例示する模式図である。同図に表すように、遮蔽板１０は長方形だけではなく、様々な形状をとりうる。また、遮蔽板１０を設ける位置も、様々な位置であってもよい。
【００２２】
図４（ａ）では、遮蔽板１０は長方形の板状であり、絞り１２を通過した光束１８の、約下半分を遮蔽している。このように、遮蔽板１０の位置を変更することによって、光束１８の、様々な位置でのＮＡ，σの変化を知ることができる。  
図４（ｂ）では、遮蔽板１０はＬ字型であり、絞り１２を通過した光束１８のうち、中心角９０度の扇形以外の部分を遮蔽している。  
図４（ｃ）では、長方形の板状の遮蔽板１０が２枚設けられている。これらの遮蔽板は、間隔を置いて平行に設けられていて、絞り１２を通過した光束１８の上側と下側を遮蔽している。  
図４（ｄ）では、遮蔽板１０は長方形の板状であり、絞り１２を通過した光束１８の、約右半分を遮蔽している。
【００２３】
このように、形状の異なる遮蔽板１０をリボルバー式に投影露光装置に取り付けて、それぞれの遮蔽板におけるテレセントリック値を測定することができる。それによって、光束をさまざまに分割して、さまざまな領域のＮＡ，σの変化を知ることができる。
【００２４】
次に、本発明の第二の実施例について説明する。
【００２５】
図５は、本発明の第二の実施例にかかる投影露光装置の断面構造を例示する模式図である。  
同図に表したように、本実施例においては、遮蔽板１０が、絞り１２とフライアイ１１との間に設けられている。このように、遮蔽板１０を絞り１２の前に設置しても、主光線２０は光軸に対して平行ではなく曲がるので、そのテレセントリック値からＮＡ，σの変化を知ることができる。すなわち、遮蔽板１０を、絞り１２とフライアイ１１との間に設けても、本発明の実施の形態にかかる投影露光装置と同様の効果が得られる。
【００２６】
次に、本発明の第三の実施例について説明する。すなわち、本発明の実施の形態にかかる投影露光装置におけるテレセントリックの測定方法について説明する。  
図６は、本発明の第三の実施例にかかる、投影露光装置におけるテレセントリックの測定方法を説明するための模式図である。
【００２７】
本発明の実施の形態にかかる投影露光装置のテレセントリック値を測定するために、まず、レチクルステージに、ライン形状などの位置測定が可能なパターンを設置して、ウェーハステージ上でその投影像のＸ−Ｙ方向位置を計測できる機構を持たせる。そして、ウェーハステージの照度計を用いて、Focus方向（Z方向）へステージを動かした時の、レチクル上パターン投影像２１の位置(X,Y方向)シフト量から、テレセントリックを算出する。
このような方法でテレセントリック値を測定すると、テレセントリック値の算出用合せ測定パターンのウェーハへの焼付け、現像作業と合せ測定器による合せ測定を行わずに、測定とテレセントリック値の算出を投影露光装置内で処理することが可能になる。この機能によりモニターが簡便でモニター時間がさらに短縮される。
【００２８】
また、本発明の実施の形態にかかる投影露光装置のテレセントリック値を測定するために、たとえば、ウェーハ１７上にBox in Boxなどの合せ測定ができる形状のマークのレジストパターンをFocus変化させて２重露光を行い、その際のFocus変化量とパターンシフト量の比率から、テレセントリックを算出する方法を用いることもできる。
【００２９】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。  
しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、本発明の投影露光装置が有するフライアイ、絞り、マスキングブレード、縮小レンズや遮蔽板などの具体的な構造については、当業者が公知の範囲から適宜選択したものも本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態にかかる投影露光装置の構造を例示する模式図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる投影露光装置に設けられた遮蔽板の平面構造を例示する模式図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる投影露光装置における、ＮＡ×σ値とテレセントリック値との関係を表すグラフ図である。
【図４】本発明の第一の実施例にかかる投影露光装置に設けられた遮蔽板の平面構造を例示する模式図である。
【図５】本発明の第二の実施例にかかる投影露光装置の断面構造を例示する模式図である。
【図６】本発明の第三の実施例にかかる、投影露光装置におけるテレセントリックの測定方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 投影露光装置
１０ 遮蔽板
１１ フライアイ
１２ 絞り
１３ マスキングブレード
１４ レンズ
１５ レチクル
１６ 縮小投影レンズ
１７ ウェーハ
１８ 光束
１９ 光軸
２０ 主光線
２１ レチクル上パターン投影像
【図１】
2006120661.tif 000003
【図２】
2006120661.tif 000004
【図３】
2006120661.tif 000005
【図４】
2006120661.tif 000006
【図５】
2006120661.tif 000007
【図６】
2006120661.tif 000008