(57)【要約】      （修正有）【課題】生産効率を高く維持し、かつ露光時に高い寸法精度が得られるよう適切な露光条件を設定できる露光装置及び露光制御方法及び半導体装置を提供する。【解決手段】恒温チャンバー１０内において、照明系１１、フォトマスクとしてのレチクル１２を保持するレチクルステージ１３が配備され、さらに、投影光学系１４、アライメント光学系１５、ウェハステージ機構１６、ステージ位置計測系１７が配備されている。ウェハステージ機構１６の所定部には少なくともレチクル１２における所定の検査用の基準マークＭＫを通した露光光の強度を検出するための光センサー１８が配備されている。また、演算制御部１９は、光センサー１８から得られる検出結果に応じて露光条件設定に必要なデータを取得し露光条件設定に反映させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光が照射されフォトマスクのパターン像を基板上の感光性被覆層に投影する投影光学系と、
前記投影光学系の光軸に垂直な面内で前記感光性被覆層が設けられた基板を移動させるステージ機構と、
前記ステージ機構における移動量を計測するステージ位置計測系と、
前記ステージ機構の所定部に設けられた少なくとも露光光の強度を検出するための光センサーと、
前記光センサーから得られる検出結果に応じて露光条件設定に必要なデータを取得し露光条件設定に反映させる演算制御部と、
を具備したことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記光センサーはデザインルールの最小寸法に関係する光プロファイルに基くデータを取得することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
露光光が照射されフォトマスクのパターン像を基板上の感光性被覆層に投影する投影光学系と、
前記投影光学系の光軸に垂直な面内で前記感光性被覆層が設けられた基板を移動させるステージ機構と、
前記ステージ機構における移動量を計測するステージ位置計測系と、
前記ステージ機構の所定部に設けられた少なくとも露光光の強度を検出するための光センサーと、
前記光センサーから得られる検出結果に応じて露光条件設定に必要なデータを取得し露光条件設定に反映させる演算制御部と、
を具備し、
前記フォトマスクの所定領域に露光光が照射され、前記光センサーで受光する光強度プロファイルに応じて前記演算制御部を介して以降の露光条件を最適化することを特徴とする露光制御方法。
【請求項４】
前記露光光が照射される前記フォトマスクの所定領域には前記基板上へ転写するクリティカルパターンとほぼ同じ寸法が含まれる検査用の基準マークが配されることを特徴とする請求項３記載の露光制御方法。
【請求項５】
前記光センサーは前記ステージ機構におけるアライメント位置制御のための機能を備えていることを特徴とする請求項３または４記載の露光制御方法。
【請求項６】
前記請求項１または２に記載の露光装置を用いて形成されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
前記請求項３〜５いずれか一つに記載の露光制御方法を用いて形成されたことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置製造に係り、特に半導体基板への集積回路のパターンを繰り返し順次露光していく製造ライン中の露光装置及び露光制御方法及び半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩ製造に必要な回路パターンは、複数のレチクルパターンによって半導体基板上に順次露光される。例えば、所定のレチクルがセットされた縮小投影露光装置（図示せず）は、半導体基板上の被投影領域を次々とずらしながら繰り返しパターンを投影露光する。これにより、半導体基板内に所定個数分の集積回路チップ領域を取得する。
【０００３】
微細デバイスを有する露光では、露光条件（露光量（照度×時間）、フォーカス・オフセット量）が厳密に設定され、所望のレジストパターンが得られるようにしていた。
特にゲートパターンやコンタクトパターンなど微細パターンのクリティカルパターンの寸法は、マスク寸法のばらつき、露光装置の精度のばらつき等により制御が困難である。対策として一般的には、先行させるウェハまたはテストウェハで諸変動を検査する条件出しによって本体ロットへの露光条件をフィードバックさせる手法をとっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の露光条件設定では、相当な時間を要し露光装置の稼動効率（スループット）に影響を及ぼす懸念がある。
本発明は、上記のような事情を考慮してなされたもので、生産効率を高く維持すると共に露光時に高い寸法精度が得られるよう適切な露光条件を設定できる露光装置及び露光制御方法及び半導体装置を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る露光装置は、露光光が照射されフォトマスクのパターン像を基板上の感光性被覆層に投影する投影光学系と、前記投影光学系の光軸に垂直な面内で前記感光性被覆層が設けられた基板を移動させるステージ機構と、前記ステージ機構における移動量を計測するステージ位置計測系と、前記ステージ機構の所定部に設けられた少なくとも露光光の強度を検出するための光センサーと、前記光センサーから得られる検出結果に応じて露光条件設定に必要なデータを取得し露光条件設定に反映させる演算制御部と、を具備したことを特徴とする。
【０００６】
上記本発明に係る露光装置によれば、ステージ機構の所定部に光センサーを設け、光センサーから得られる検出結果に応じ、演算制御部によって、ウェハを投入することなく予め露光条件設定がなされる。これにより、短時間で露光条件が最適化され、生産効率の向上に寄与する。
なお、上記本発明に係る露光装置において、前記光センサーはデザインルールの最小寸法に関係する光プロファイルに基くデータを取得することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る露光制御方法は、露光光が照射されフォトマスクのパターン像を基板上の感光性被覆層に投影する投影光学系と、前記投影光学系の光軸に垂直な面内で前記感光性被覆層が設けられた基板を移動させるステージ機構と、前記ステージ機構における移動量を計測するステージ位置計測系と、前記ステージ機構の所定部に設けられた少なくとも露光光の強度を検出するための光センサーと、前記光センサーから得られる検出結果に応じて露光条件設定に必要なデータを取得し露光条件設定に反映させる演算制御部と、を具備し、前記フォトマスクの所定領域に露光光が照射され、前記光センサーで受光する光強度プロファイルに応じて前記演算制御部を介して以降の露光条件を最適化することを特徴とする。
【０００８】
上記本発明に係る露光制御方法によれば、光センサーで得られる光強度プロファイルは露光量、フォーカスに影響して変化する。光強度プロファイルから得られる情報を用いて演算制御部を介することにより、ウェハを投入することなく予め露光条件設定がなされる。これにより、短時間で露光条件が最適化され、生産効率の向上に寄与する。
【０００９】
なお、上記本発明に係る露光制御方法において、前記露光光が照射される前記フォトマスクの所定領域には前記基板上へ転写するクリティカルパターンとほぼ同じ寸法が含まれる検査用の基準マークが配されることを特徴とする。これにより、精度を検査し、不良を防止に寄与する。
【００１０】
また、上述の本発明に係る露光制御方法において、前記光センサーは前記ステージ機構におけるアライメント位置制御のための機能を備えていることを特徴とする。すなわち、ステージ位置計測系が認識の対象とする。
【００１１】
本発明に係る半導体装置は、上述の露光装置、あるいは露光制御方法を用いて形成されたことを特徴とする。露光に関する不良の低減に寄与すると共に生産効率の向上に寄与する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係る露光装置の要部構成を示す概観図である。恒温チャンバー１０内において、照明系１１が併設され、フォトマスクとしてのレチクル１２を保持して位置決めするレチクルステージ１３が配備されている。さらに、投影光学系１４は、露光光が照射されレチクル１２のパターン像を半導体基板Ｗａｆ上の感光性被覆層に投影する。また、アライメント光学系１５はレチクル１２の位置合わせ処理や露光領域の重ね合わせ処理の精度を得るために利用される。
【００１３】
恒温チャンバー１０内にはさらに、半導体基板Ｗａｆを保持するウェハステージ機構１６が配備されている。ステージ位置計測系１７はウェハステージ機構１６における移動量を計測する。そして、ウェハステージ機構１６の所定部には少なくとも露光光の強度を検出するための光センサー１８が配備されている。光センサー１８は例えばウェハステージ機構１６上の四隅にそれぞれ設けられるが、ウェハステージ機構１６の性能により一つ設けるだけで済む場合もある。また、演算制御部１９は、光センサー１８から得られる検出結果に応じて露光条件設定に必要なデータを取得し露光条件設定に反映させる。表示部２０はオペレータが操作できる場所に設置され、露光条件を含んだレシピ等様々な入出力業務、各種モニタが可能である。
【００１４】
上記実施形態によれば、ウェハステージ機構１６の所定部に光センサー１８を設け、光センサー１８から得られる検出結果に応じ、演算制御部１９によって、ウェハを投入することなく予め露光条件設定がなし得る。すなわち、実際にレチクル１２を通った露光光を光センサー１８が検出し、演算制御部１９が分析する。これにより、短時間で露光条件が最適化され、生産効率の向上に寄与する。これにつき、露光制御方法について以下に説明する。
【００１５】
レチクル１２にはその所定領域において、露光光が照射されるための検査用の基準マークＭＫが配される。この基準マークＭＫは、半導体基板Ｗａｆ上へ転写するクリティカルパターン（最小寸法パターン）とほぼ同じ寸法が含まれている。これにより、光センサー１８で受光する光強度プロファイルに応じて演算制御部１９を介して以降の露光条件を最適化する。
【００１６】
図２は、上記レチクル１２における基準マークＭＫの構成例、図３（ａ），（ｂ）は光センサー１８により受光する像及びそれに対する光プロファイルの特性図である。
図２において、基準マークＭＫは実際に露光すべきゲート寸法のマスクＭ１が所定間隔で配されている。例えば、マスクＭ１の幅寸法Ｘａ及び配置間隔Ｙｂは製品に関係するミニマムデザインルールが採用される。
図３（ａ）において、光センサー１８は、表面に基準マークＭＫに対する露光光の強度を検出するコントラストとして捉えることができる。これにより、図３（ｂ）のような光プロファイルが得られる。光センサー１８は基準マークＭＫを捉えることでアライメント機能も有することもできる。また、光センサー１８の表面に位置合わせのための遮光帯（図示せず）を設け適当な光プロファイルを取得するようにしてもよい。光センサー１８で取得した光プロファイルを基にして演算制御部１９でシミュレーションし、最適な露光量（照度×時間）、フォーカス・オフセット量を算出し、最適な露光条件として照明系１１、ウェハステージ機構１６のレベリング制御に反映させる。
【００１７】
このような露光制御方法によれば、光センサー１８で得られる光強度プロファイルは露光量、フォーカスに影響して変化する。光強度プロファイルから得られる情報を利用して演算制御部１９を介することにより、先行ウェハや検査用ウェハを投入することなく予め露光条件設定がなされる。これにより、短時間で露光条件が最適化され、生産効率の向上に寄与する。
【００１８】
また、レチクル１２における基準マークＭＫに、クリティカルパターンとほぼ同じ寸法を含ませることによって微細パターニングの精度を検査し、不良を防止に寄与する。なお、上記光センサー１８はステージ機構１６におけるアライメント位置制御のための機能を備えることもできる。すなわち、ステージ位置計測系１７が位置認識の対象とする。非接触のプリアライメント機能となり得る。
【００１９】
上記実施形態による露光装置及び露光制御方法を用いて形成される半導体装置は、微細パターンが要求されても、露光に関する不良は大幅に低減される。さらに、露光条件の改善や変更に際し、時間ロスは少なく、比較的自由に実施でき、かつ生産効率の向上に寄与する。
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、ステージ機構の所定部に光センサーを設け、光センサーから得られる検出結果に応じ、演算制御部によって、ウェハを投入することなく予め露光条件設定がなされる。これにより、短時間で露光条件が最適化され、生産効率の向上に寄与する。この結果、生産効率を高く維持すると共に露光時に高い寸法精度が得られるよう適切な露光条件を設定できる露光装置及び露光制御方法及び半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置の要部構成を示す概観図。
【図２】図１中のレチクルにおける基準マークの構成例を示す平面図。
【図３】光センサーにより受光する像及び光プロファイルの特性図。
【符号の説明】
１０…恒温チャンバー、１１…照明系、１２…レチクル、１３…レチクルステージ、１４…投影光学系、１５…アライメント光学系、１６…ウェハステージ機構、１７…ステージ位置計測系、１８…光センサー、１９…演算制御部、２０…表示部、Ｗａｆ…半導体基板。
【図１】
2004228216.tif 000003
【図２】
2004228216.tif 000004
【図３】
2004228216.tif 000005