(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルのパターンをウェハ上に投影し、前記ウェハ上に所定のパターンを得る投影露光装置におけるサンプリングを用いたレチクル透過率測定方法であって、
前記サンプリングにおいては、前記レチクルの対角状に斜めに透過率測定を行い、前記レチクルに設けられた繰り返されるパターンに対して同じパターンに重ならずに異なるパターンに重なるようにピッチが設定されていることを特徴とするレチクル透過率測定方法。
【請求項２】
レチクルのパターンをウェハ上に投影し、前記ウェハ上に所定のパターンを得る投影露光装置におけるサンプリングを用いたレチクル透過率測定方法であって、
前記サンプリングは、ＸおよびＹ方向のピッチが固定された値を有さず、予め定められた範囲の値をランダムにとることにより、前記レチクルに設けられた繰り返されるパターンに対して同じパターンに重ならずに異なるパターンに重なるように動作が設定されている特徴とするレチクル透過率測定方法。
【請求項３】
レチクルのパターンをウェハ上に投影し、前記ウェハ上に所定のパターンを得る投影露光装置におけるサンプリングを用いたレチクル透過率測定方法であって、
計測スポットのサイズを可変とし、可変可能な範囲の中において、前記計測スポットのサイズが小さい場合、真横から見た前記レチクル表面からの傾斜角度θ1は１０度から３０度の間の緩い傾斜にて透過率を測定し、前記計測スポットのサイズが大きい場合、真横から見た前記レチクル表面からの傾斜角度θ2は７０度から９０度の間の急勾配となる傾斜で、異なる計測スポットのサイズを用いた前記サンプリングによりレチクル透過率を測定することを特徴とするレチクル透過率測定方法。
【請求項４】
レチクルのパターンをウェハ上に投影し、前記ウェハ上に所定のパターンを得る投影露光装置におけるサンプリングを用いたレチクル透過率測定方法であって、
前記サンプリングにおいては、複数の同一のチップが多面付けされたレチクルの少なくとも一つのチップ領域の透過率を測定し、レチクル透過率を算出することを特徴とするレチクル透過率測定方法。
【請求項５】
前記一つのチップ領域は、半導体デバイスの動作領域およびその外側が周囲のスクライブラインの中央までの領域により囲まれた単位領域であることを特徴とする請求項４記載のレチクル透過率測定方法。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか1項記載のレチクル透過率測定方法により得られたレチクル透過率を基に、露光負荷補正を行う工程を有する投影露光方法。
【請求項７】
前記露光負荷補正はフォーカス補正、レンズディストーション補正、もしくは倍率補正のうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項６記載の投影露光方法。
【請求項８】
サンプリングを用いたレチクル透過率測定が可能であり、レチクルのパターンをウェハ上に投影し、前記ウェハ上に所定のパターンを得る投影露光装置であって、
前記サンプリングにおいては、前記レチクルの対角状に斜めに透過率測定を行い、前記レチクルに設けられた繰り返されるパターンに対して重ならずに異なるパターンとなるようにピッチが設定できることを特徴とする投影露光装置。
【請求項９】
サンプリングを用いたレチクル透過率測定が可能であり、レチクルのパターンをウェハ上に投影し、前記ウェハ上に所定のパターンを得る投影露光装置であって、
前記サンプリングは、ＸおよびＹ方向のピッチが固定された値を有さず、予め定められた範囲の値をランダムにとることにより、前記レチクルに設けられた繰り返されるパターンに対して重ならずに異なるパターンとなるように設定できることを特徴とする投影露光装置。
【請求項１０】
サンプリングを用いたレチクル透過率測定が可能であり、レチクルのパターンをウェハ上に投影し、前記ウェハ上に所定のパターンを得る投影露光装置であって、
前記サンプリングにおいては、計測スポットのサイズを可変とし、可変可能な範囲の中において、前記計測スポットのサイズが小さい場合、真横から見た前記レチクル表面からの傾斜角度θ1は０度に近い緩い傾斜にてレチクル透過率を測定し、前記計測スポットのサイズが大きい場合、真横から見た前記レチクル表面からの傾斜角度θ2は９０度に近い急勾配となる傾斜にてレチクル透過率を測定し、前記計測スポットのサイズを変化させた前記サンプリングによりレチクル透過率を測定することを特徴とする投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置の製造に用いられるレチクルの透過率測定方法およびその測定に用いる投影露光装置と投影露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
投影露光装置、例えばステッパにおいて、初回レチクルを使用する場合は、実際にレチクルを装置に入れて、光源の水銀ランプで露光、透過/入射エネルギーを演算して、レチクル透過率として返す。このとき、レチクルパターン全面を等間隔で露光してサンプリングする。レチクル全体を母集団と見たときに、特性を推定する必要があるが、どのようなパターンなのか認識するのが現実的に困難であるため、往々にして偏ったサンプリングになる恐れがある。例えば、サンプリングと同じピッチで繰り返されるパターンでは、レチクル透過率として返した結果は実際と乖離する。投影露光装置では、透過する光量が増加すると、露光負荷が大きくなった場合の発熱に伴うレンズ膨張の影響をキャンセルするために補正機能が働くが、正しくフィードバックされない場合、フォーカスずれに至り、線幅のバラツキ増加やレジストプロファイルが矩形を維持できなくなり、所望のパターンを形成することが困難となり、配線パターンではショート・オープンが発生して、品質を損なう問題があった。
【０００３】
このため、サンプリング数を増やすことで、母集団であるレチクル全体を捉えようとする。しかし、等間隔に測定する場合は、偏ったサンプリングの危険性が残る。仮に正確に計測できたとしても、測定に膨大な時間が掛かり、投影露光装置の生産性を損なってしまう問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２９７９６１号公報
【特許文献２】特開平６−２３６８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
背景技術にも述べたように、サンプリングと同じピッチで繰り返されるパターンがある場合は、レチクル透過率として返した結果は実際と乖離する問題が発生することがあった。例えば、パターンの特徴を考慮したレチクル透過率を求める場合、特許文献１のように、ショット毎に領域が異なる場合において、レチクル全面の全光量測定を行い、投影像に対するデータを記憶して、このデータとマスキングブレードの開閉から実際のレチクルの露光部分を算出して、レチクル透過率を求める方法がある。実際のレチクルの露光部分を算出するためには、初めにレチクル全面の全光量測定が正確に行えることが前提条件となる。マスキングブレードの開閉で実際に露光部分を算出しようとしても、サンプリングと同じピッチで繰り返されるパターンがある場合は、レチクル透過率として返した結果は実際と乖離してしまい、実際のレチクルの露光部分を算出することが困難になってしまう。
【０００６】
また、レチクル透過率を正確に測定しようとすると、サンプリング数を増やすことで、母集団であるレチクル全体を捉えようとする。また、特許文献２のように、実際にレチクルを装置に入れて、光源の水銀ランプで露光して、形成されたレチクルパターンの転写像の画像データを取り込み、これによって得られた画像データに基づいてレチクル透過率を求める方法があるが、いずれにしても、膨大なサンプリング数が増えるために測定に膨大な時間が掛かり、投影露光装置の生産性を損なってしまう問題があった。
【０００７】
本発明はこのような問題点を鑑みてなされたものであって、その課題は、投影露光装置における露光負荷の増加に伴うレンズ膨張に起因するフォーカスずれの対策として、露光負荷補正に用いる負荷算出のためのレチクル透過率測定の新しい測定方法及び投影露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置の露光方法においては、以下のような手段を用いた。
初回レチクルを使用する時に、実際にレチクルを装置に入れて、斜め測定・ランダム測定を行うことによって、サンプリング数を増やさずとも、偏ったサンプリングの危険性が回避でき、母集団であるレチクル全体を捉えることが可能となる。これによって、レチクル透過率として返した結果は、実際と比べて精度が高いものが得られる。また、固定となっている計測スポットのサイズを可変とし、この計測スポットのサイズに応じた入射角度の変更を行うことによって、同様の効果を得ることを可能にした。
【０００９】
また、サンプリングにおいては、複数の同一のチップが多面付けされたレチクルの少なくとも一つのチップ領域の透過率を測定することにより、レチクル全体のレチクル透過率を求めることとした。
【００１０】
また、レチクルパターンの設計データを転用することによって、実際にレチクル透過率測定を行わずとも、短時間でレチクル透過率を求めるために、標準的なＣＡＤツールを用いてレチクルパターンの設計データを作成する工程と、この設計データを標準的なファイル形式のストリーム形式（ＧＤＳIIと呼ばれる）およびｃｉｆ形式など、マスクＣＡＤで書かれたデータの通りにデータ変換を行う工程と、変換された設計データからレチクル透過率を求める工程と、求めたレチクル透過率を保存する工程と、からなることを特徴とした。また、実際のレチクルを用いてレチクル透過率を測定せずに、データから直接レチクル透過率を求めることを特徴とする半導体露光装置または露光の方法とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、投影露光装置における露光負荷の増加に伴うレンズ膨張に起因するフォーカスずれの対策として、いかなる特徴をもつパターンであっても、高精度かつ短時間でレチクル透過率を求める方法、すなわち、生産性を損なわずに、正確なレチクル透過率を求める方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係るステッパの構成図である。
【図２】従来のステッパの構成図である。
【図３】レチクル透過率を斜め測定する方法を説明するための説明図である。
【図４】レチクル透過率をランダム測定する方法を説明するための説明図である。
【図５】計測スポットサイズ小に応じた傾斜測定する方法を説明するための説明図である。
【図６】計測スポットサイズ大に応じた傾斜測定する方法を説明するための説明図である。
【図７】一つのチップ領域の透過率測定方法を説明するための説明図である。
【図８】四つのチップ領域の透過率測定方法を説明するための説明図である。
【図９】任意の領域だけに絞った領域を透過率測定する方法を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は本発明の実施の形態に係るステッパの構成図であり、設計データから露光負荷補正を行う機能を有している。ステッパは、投影露光装置の照明光学系１、実際にレチクル透過率を測定するための原版であるレチクル２、レチクルパターンを例えば５分の１に縮小して被露光体である所望のパターンをウェハ上に転写するための投影光学系３、ウェハおよびレチクル透過率を測定する所定の計測スポットに移動するためのステージ４、ウェハを支持するチャック５、投影光学系を通過する光量を測定するフォトディテクタ６、測定したレチクル透過率から露光負荷補正を行ったり、設計データからレチクル透過率を算出して露光負荷補正を行ったり、照明光学系１やステージ４の駆動を制御するＣＰＵ７を有している。
【００１４】
レチクル透過率記憶装置８は、実際に測定したレチクル透過率のデータや、設計データ９から算出したレチクル透過率のデータを保存しておくための記憶装置である。設計データ９を用いる方法に関しては後述する。
【００１５】
参考までに、従来のステッパの構成図を図２に示す。明瞭な違いは、従来のステッパにおいては、設計データとの連係が無いことであり、レチクル透過率記憶装置８は設計データから算出したレチクル透過率のデータを有効に活用していない点である。
【００１６】
上記構成を用いて、サンプリングと同じピッチで繰り返されるパターンがある場合に、レチクル透過率として返した結果が実際の値と乖離するという従来の問題を解決することが可能である。以下ではレチクル透過率を測定する方法を具体的に説明する。
【００１７】
第一の方法は、図３に示すように、例えば、従来Ｘ，Ｙ方向に０．２ｍｍピッチで測定していたものを、例えば、光量計測スポット１０をレチクルの対角状に斜めにとり、０．２ｍｍピッチで測定を行うものである。ここで対角状に斜めとは、レチクルの４辺に対して斜めの直線であって、対角線とは通常一致してしない直線に沿うことを意味するものとする。この際、ＸおよびＹ方向のサンプリングがレチクルの繰り返されるパターンに対して異なる間隔を持つ様に設定する。また、計測スポット１０をレチクルの対角状に斜めにとり、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍというように異なるピッチで透過率測定を行っても良い。この場合もＸおよびＹ方向のサンプリングがレチクルの繰り返されるパターンに対して、同じパターンに重ならずに異なるパターンに重なる様に設定する。
【００１８】
上記のサンプリングからレチクル全体の特性であるレチクル透過率を求め、レチクル透過率記憶装置８に保管する。求めたレチクル透過率に基づいて、図１のＣＰＵ（露光負荷補正装置）７にてフォーカス、レンズディストーション、倍率において露光負荷補正を必要に応じ組み合わせて行い、図１の投影光学系３にフィードバックし、投影露光を行う。
【００１９】
第二の方法は、図４に示すように、例えば、従来Ｘ，Ｙ方向に０．２ｍｍピッチで順番に測定していたものを、例えば、計測スポット１０のピッチを０．２〜１．０ｍｍと幅を持たせ、Ｘ，Ｙ方向個別に順番移動していたものを組み合わせてランダムに移動し、規則性がない測定を行い、レチクルの繰り返されるパターンに対して、同じパターンに重ならずに異なるパターンに重なる様にサンプリングの動作を設定するものである。
【００２０】
第三の方法は、図５に示すように、従来計測スポットが、例えば、０．３ｍｍφで固定であったものを、０．３ｍｍφ〜１．０ｍｍφに可変とし、計測スポットのサイズに応じて、傾斜角度を変化させるものである。正面から見た計測スポット１１のサイズが小さく、例えば０．３ｍｍφの場合、真横から見た場合のレチクル２の表面からの傾斜角度θ1（１２）は１０〜３０度の間の小さい傾斜をつけて、レチクル透過率を測定する。このようにして、計測スポットのサイズが小さい場合においても実効的な測定領域が大きく確保できるようにする。一方、図６に示すように正面から見た計測スポット１３のサイズが大きく、例えば１．０ｍｍφの場合、真横から見た場合のレチクル２の表面からの傾斜角度θ2（１４）は７０〜９０度の間の大きい傾斜でレチクル透過率を測定してよい。計測スポットのサイズが大きい場合には、大きな測定領域が確保できるからである。このように計測スポットのサイズを変化させることで、同一のパターンによるサンプリングを防止することが可能である。
【００２１】
第四の方法は、図７に示すように、複数の同一チップで構成された、多面付けのレチクルにおいて、一つのチップ領域だけをサンプリングして透過率測定を行い、その結果からレチクル透過率を算出する方法である。ここでいう一つのチップ領域１５とは、例えば半導体デバイスの動作領域およびその外側の、ダイシングで研削するスクライブラインの中央（中間）までの領域により囲まれた単位となる領域を指す。また、多面付けの全領域としては、これら単位領域が全て含まれるレチクル全面を指す。これらは、予めサンプリングする領域および多面付けの全領域として、装置にパラメータを入力しておく。一つのチップ領域１５と多面付けの全領域との面積比から算出して、レチクル全面のレチクル透過率を求め、レチクル透過率記憶装置８に保管する。求めたレチクル透過率に基づいて、図１のＣＰＵ（露光負荷補正装置）７にてフォーカス、レンズディストーション、倍率において露光負荷補正を必要に応じ組み合わせて行い、図１の投影光学系３にフィードバックし、投影露光を行う。
【００２２】
第五の方法は、図８に示すように、複数の同一チップで構成された、多面付けのレチクルにおいて、四つのチップ領域１６だけをサンプリングして透過率測定を行い、その結果からレチクル透過率を算出する方法である。四つのチップ領域１６と多面付けの全領域の面積比から算出して、レチクル全面の透過率を求めることによって、同様の露光負荷補正が可能になる。
【００２３】
第六の方法は、図９に示すように、複数の同一チップで構成された、多面付けのレチクルにおいて、レチクル全体の１／４に絞った領域１７だけをサンプリングして透過率測定を行い、その結果からレチクル透過率を算出する方法である。レチクル全体の１／４に絞った領域１７と多面付けの全領域の面積比から算出して、レチクル全面のレチクル透過率を求めることによって、通常の１／４の所要時間に短縮して、同様の露光負荷補正が可能になる。
【００２４】
第七の方法は、上記方法とは異なり、実際に透過率測定を行わずに、レチクル透過率を求める方法である。図１の設計データ９を得るために、まずレチクルの設計データを全レイヤー分についてＣＡＤ作成する。次にその設計データを標準的なファイル形式のストリーム形式（ＧＤＳIIと呼ばれる）およびｃｉｆ形式にデータ変換する。そして、変換さ
れたデータからレチクル透過率をレチクル上の遮光膜の占有面積から求め、ＬＡＮネットワークを経由して、図１のレチクル透過率記憶装置８に、レチクル透過率としてデータ保管する。データ保管されたレチクル透過率を基にして図１のＣＰＵ（露光負荷補正装置）７にてフォーカス、レンズディストーション、倍率において露光負荷補正を必要に応じ組み合わせて行い、図１の投影光学系３にフィードバックする。こうすることで実際のレチクルにて透過率測定を行わずに短時間でレチクル透過率を求めることが可能である。こうして測定を行わずに求めたレチクル透過率を上記第１ないし第６の方法により測定して求めたレチクル透過率と比較検討することで、ＣＡＤデータからレチクル透過率を求める精度を上げたり、測定におけるサンプリングの適正化を図ったりすることが可能となり、さらに精度を向上させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
半導体基板およびＭＥＭＳなど投影露光装置でレチクルを用いたフォトリソグラフィー技術を用いる工程を有する微細加工が必要な装置の製造に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１    照明光学系
２    レチクル（原版）
３    投影光学系
４    移動ステージ
５    チャック
６    フォトディテクタ
７    ＣＰＵ（露光負荷補正装置）
８    レチクル透過率記憶装置
９    設計データ
１０  光量計測スポット（光量を測定するポイント）
１１  正面から見た、計測スポット（サイズ小、例えば０．３ｍｍφの場合）
１２  レチクル表面からの傾斜角度θ1
１３  正面から見た、計測スポット（サイズ大、例えば１．０ｍｍφの場合）
１４  レチクル表面からの傾斜角度θ2
１５  透過率測定を行う一つのチップ領域
１６  透過率測定を行う四つのチップ領域
１７  透過率測定を行うレチクル全体の１／４に絞った領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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