(57)【要約】【課題】露光処理後の製品異常が出る以前に照明系内部のレンズ等の劣化判定が可能な露光装置及びその管理方法及び半導体装置を提供する。【解決手段】露光装置１０は、照明系１１が併設された恒温チャンバー１２内に、フォトマスクとしてのレチクル１３を保持して位置決めするレチクルステージ１４、その上方にレチクル１３に近接する光検出器１５１が配備されたブラインドユニット１５、投影光学系１６、ウェハステージ１７が配備されている。ここで、光検出機構１５はそのエッジ部分がレチクル１３の遮光帯１３１上部に近接して配されている。レチクル１３への露光光を制御する照明系１１内部の光学系を経た照明系端部近傍に取り付けられ、昇降機構１５２を有する。これにより、昇降制御されてレチクル１３に近接対向される。また、光検出器１５１は遮光帯１３１上方に周囲を有する開口部それぞれのエッジ周辺に設けられている。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトマスクのパターンをレンズで縮小して半導体ウェハに投影する露光装置であって、
前記フォトマスクに近接対向して、露光時のフォトマスクの遮光帯部分への光漏れを検出する光検出機構が設けられていることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記光検出機構は検出位置が可変制御されることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記フォトマスクへの露光光を制御する照明系内部にブラインド機構が配備されており、前記光検出機構はこのブラインド機構の駆動と連動して検出位置が制御されることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項４】
前記光検出機構は前記フォトマスクへの露光光を制御する照明系内部の光学系を経た照明系端部近傍に取り付けられ、昇降機構を有して制御され前記フォトマスクに近接対向することを特徴とする請求項１〜３いずれか一つに記載の露光装置。
【請求項５】
前記光検出機構の検出結果が判定可能なモニタ部を具備したことを特徴とする請求項１〜４いずれか一つに記載の露光装置。
【請求項６】
前記光検出機構の検出結果が判定可能なモニタ部と、この検出結果に応じて警報を発生させる機構を具備したことを特徴とする請求項１〜４いずれか一つに記載の露光装置。
【請求項７】
前記光検出機構は前記フォトマスクの遮光帯上方に周囲を有する開口部それぞれのエッジ周辺に光検出器を設けていることを特徴とする請求項１〜６いずれか一つに記載の露光装置。
【請求項８】
前記請求項１〜７いずれかに記載の露光装置に関し、前記光検出機構の検出結果に応じて前記フォトマスクへの露光光を制御する照明系内部の光学系のメンテナンス時期を決めることを特徴とする露光装置の管理方法。
【請求項９】
前記請求項１〜７いずれかに記載の露光装置または前記請求項８に記載された露光装置の管理方法を用いて製造される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、特に半導体ウェハへの集積回路のパターンを順次重ねて縮小投影露光していく露光装置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、複数のフォトマスク（レチクル）パターンによって半導体ウェハに順次露光される。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、ウェハ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（ステップ・アンド・リピート方式）。または、レチクルとウェハを投影光学系に対して同期走査し、繰り返しパターンを投影露光する（ステップ・アンド・スキャン方式）。これにより、半導体ウェハ内に所定個数分の集積回路チップ領域を取得する。
【０００３】
図４は、従来の露光装置の構成を示す概略図である。照明系４１が併設された恒温チャンバー４２内に、レチクル４３を保持して位置決めするレチクルステージ４４、投影光学系４５、ウェハＷａｆを載置するウェハステージ４６が配備されている。
【０００４】
レチクル４３において、マスクパターン外周辺には数十ミリの遮光帯４３１があり、遮光帯４３１の外側の領域にマスクネーム等の印字パターン、アライメントマークなどのパターンを複数保有する。通常、照明系４１内にブラインド機構４１１が配備され、露光光はブラインド機構４１１を介してマスクパターン領域への均一な照明分布となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
遮光帯４３１への光の漏れはブラインド機構４１１を介した照明により、ほとんど影響のない状態となるはずである。しかしながら、実際には露光装置の使用時間が累積すると、化学反応でレンズにくもりが生じるなど光学系に劣化が起こる。これにより、遮光帯４３１を越えてくる光の漏れが大きくなる場合があり、不要なパターンが転写されてしまう懸念がある。すなわち、照明系４１内部のレンズ等の劣化は、結局、製品の異常により発見される。製品歩留りに大きく影響し、問題である。
【０００６】
本発明は、上記のような事情を考慮してなされたもので、露光処理後の製品異常が出る以前に照明系内部のレンズ等の劣化判定が可能な露光装置及びその管理方法及び半導体装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の［請求項１］に係る露光装置は、
フォトマスクのパターンをレンズで縮小して半導体ウェハに投影する露光装置であって、
前記フォトマスクに近接対向して、露光時のフォトマスクの遮光帯部分への光漏れを検出する光検出機構が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
上記本発明に係る露光装置によれば、光検出機構により、遮光されるべき領域にどれだけの光漏れがあるか確認可能にすることができる。これにより、フォトマスクの遮光帯を越える露光光漏れがあった場合などの異常製品を作らせない管理が期待できる。
【０００９】
本発明の［請求項２］に係る露光装置は、［請求項１］に従属し、
前記光検出機構は検出位置が制御されることを特徴とする。
また、本発明の［請求項３］に係る露光装置は、［請求項１］に従属し、
前記フォトマスクへの露光光を制御する照明系内部にブラインド機構が配備されており、前記光検出機構はこのブラインド機構の駆動と連動して検出位置が制御されることを特徴とする。
上記各発明に係る特徴によれば、露光光の大きさの変更、許容範囲の調整、フォトマスクのパターンサイズの変更など、露光環境の整備に寄与する。
【００１０】
本発明の［請求項４］に係る露光装置は、［請求項１］〜［請求項３］いずれか一つに従属し、
前記光検出機構は前記フォトマスクへの露光光を制御する照明系内部の光学系を経た照明系端部近傍に取り付けられ、昇降機構を有して制御され前記フォトマスクに近接対向することを特徴とする。
すなわち、上記光検出機構はフォトマスクに近接させることにより機能させる。よって、フォトマスクのロード／アンロード時には移動させ、フォトマスクのスムーズな着脱に寄与する。
【００１１】
本発明の［請求項５］に係る露光装置は、［請求項１］〜［請求項４］いずれか一つに従属し、
前記光検出機構の検出結果が判定可能なモニタ部を具備したことを特徴とする。
また、本発明の［請求項６］に係る露光装置は、［請求項１］〜［請求項４］いずれか一つに従属し、
前記光検出機構の検出結果が判定可能なモニタ部と、この検出結果に応じて警報を発生させる機構を具備したことを特徴とする。
上記各発明に係る特徴によれば、露光光のモニタによって製品歩留りの管理に寄与する。
【００１２】
本発明の［請求項７］に係る露光装置は、［請求項１］〜［請求項６］いずれか一つに従属され、
前記光検出機構は前記フォトマスクの遮光帯上方に周囲を有する開口部それぞれのエッジ周辺に光検出器を設けていることを特徴とする。これにより、検出精度向上に寄与する。
【００１３】
本発明の［請求項８］に係る半導体装置の管理方法は、上記の［請求項１］〜［請求項７］いずれかに記載の露光装置に関し、前記光検出機構の検出結果に応じて前記フォトマスクへの露光光を制御する照明系内部の光学系のメンテナンス時期を決めることを特徴とする。露光環境の精度は向上し、パターンの誤転写が防止される。これにより、歩留りのよい高信頼性の半導体装置の製造に寄与する。
【００１４】
本発明の［請求項９］に係る半導体装置は、上記の［請求項１］〜［請求項７］いずれかに記載の露光装置または［請求項８］に記載された露光装置の管理方法を用いて製造されることを特徴とする。これにより、露光環境の精度は向上し、パターンの誤転写が防止され、歩留りのよい高信頼性の半導体装置の製造に寄与する。
【００１５】
【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略図である。露光装置１０は、照明系１１が併設された恒温チャンバー１２内に、フォトマスクとしてのレチクル１３を保持して位置決めするレチクルステージ１４、レチクルステージ１４上方にレチクル１３に近接する光検出器１５１が配備された光検出機構１５、投影光学系１６、半導体ウェハＷａｆを載置するウェハステージ１７が配備されている。
【００１６】
ここでの光検出機構１５は、レチクル１３への露光光を制御する照明系１１内部の光学系を経た照明系端部近傍に取り付けられ、昇降機構１５２を有する。これにより、昇降制御されてレチクル１３への近接対向の程度を調整することができる。また、光検出器１５１は遮光帯１３１上方に周囲を有する開口部それぞれのエッジ周辺に設けられている。光検出器１５１は例えばＣＣＤセンサで構成される。
【００１７】
照明系１１からの露光光ＥＸＬは、照明系１１内部のブラインド機構１１１及び光学系を介し、レチクル１３のパターン領域へ均一に分布される。光検出機構１５は、ブラインド機構１１１の制御に同期してその光検出器１５１の検出位置を制御するようにしている。
【００１８】
例えば、レチクル１３のロード／アンロード時に妨げにならないよう、昇降機構１５２が上昇し、レチクル１３のセット完了後、光検出機構１５は下降し位置決めがなされる。光検出機構１５の光検出器１５１は開口部エッジ周辺に２重以上設けられ、検出位置の設定が可能である。これにより、例えばブラインド機構１１１の制御に同期して検出位置、検出範囲を調整する。光検出器１５１で検出される光量に応じて、照明系１１における光学系の基準の規格化、劣化判定がなされる。
【００１９】
このような構成により、照明系１１の光学系が劣化して露光光ＥＸＬに遮光帯１３１を越えるような散乱した光の量に応じて、最終的に製品異常が出る前に、照明系１１の光学系への劣化の度合いを判定させることができる。表示部に繋がるモニタ制御部１８を設けリアルタイムにモニタできるようにすれば、レチクル１３のパターン領域へのみ均一な露光光ＥＸＬが与えられるよう、常に監視できる。また、許容範囲を越える光量の検出に対し、警報を発生させるようにすれば、より管理し易い。
【００２０】
上記構成によれば、光検出機構１５の設置によって、遮光されるべき領域にどれだけの光漏れがあるか確認可能にすることができる。すなわち、照明系１１の光学系が劣化してレチクル１３の遮光帯を越える光漏れがある場合、迅速に状況を把握でき、メンテナンス等の必要性を実際に確認できる。これにより、異常製品を作らせない管理が期待できる。また、歩留りのよい高信頼性の半導体装置の製造に寄与する。
【００２１】
また、応用例として、光検出機構１５の検出結果に応じて露光光を制御する照明系１１内部の光学系のメンテナンス時期を決めるようにする管理も期待できる。すなわち、メンテナンス等の必要性を実際に確認し、クリーニング、レンズ交換等、適切な対処が可能となる。これにより、異常製品を作らせないメンテナンス管理が期待できる。
【００２２】
図２は、上記光検出機構１５の第１構成例を示す概略図である。開口部周辺に３重構成の光検出器１５１として、ＣＣＤセンサユニット１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃが配されている。
【００２３】
また、図３は、上記光検出機構１５の第２構成例を示す概略図である。光検出器１５１として、ＣＣＤセンサユニット１５１ａ，１５１ｂが配される構成に加え、駆動制御機構３１により、先端にベアリング等を有するネジ駆動を伴いガイドレール３２に沿って各辺を構成するエレメント２５１がＸ，Ｙ方向に移動制御される。すなわち、開口を構成する辺の相互で一辺の端部が隣接する辺に沿って接触しながらスライドさせ、開口を構成する辺をスライドさせて長さ変更される。これにより、レチクル１３のパターンサイズあるいはマスク領域が変更になっても開口サイズが可変制御され、汎用性が増す。エレメント２５１はブラインド機構１１１の制御に同期して露光光を制御するようにしてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フォトマスクに近接対向して、露光時のフォトマスクの遮光帯部分への光漏れを検出する光検出機構が設けられている。光検出機構により、遮光されるべき領域にどれだけの光漏れがあるか確認可能にすることができる。これにより、フォトマスクの遮光帯を越える露光光漏れがあった場合などの異常製品を作らせない管理が期待できる。よって、半導体装置の製造に関し歩留りのよい高信頼性の半導体装置の製造に寄与する。この結果、露光処理後の製品異常が出る以前に照明系内部のレンズ等の劣化判定が可能な露光装置及びその管理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略図である。
【図２】光検出機構の第１構成例を示す概略図である。
【図３】光検出機構の第２構成例を示す概略図である。
【図４】従来の露光装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１０，２０…露光装置
１１，４１…照明系
１１１，４１１…ブラインド機構
１２，４２…恒温チャンバー
１３，４３…レチクル
１３１，４３１…遮光帯
１４，４４…レチクルステージ
１５…光検出機構
１５１，１５１ａ〜ｃ…光検出器
１５２…昇降機構
１６，４５…投影光学系
１７，４６…ウェハステージ
１８…モニタ制御部
２５１…エレメント
２６…移動制御機構
２７…サイズ可変機構
３１…駆動制御機構
３２…ガイドレール
ＥＸＬ…露光光
Ｗａｆ…半導体ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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