(57)【要約】      （修正有）【課題】露光装置の表面トポロジー検出精度とステージ駆動精度を把握できる検査デバイスとその利用方法を提供する。【解決手段】検査デバイス１０は、露光領域１２ａと同じ面積を有し、高さがさまざまである複数のパターンおよび位置決めマーク１５ａで構成される。検査デバイス１０の既知の高さデータ（第１表面データ）と検査デバイス１０にレジストを塗布して露光により得られる第２表面データを比較することにより露光装置の状態が判定できる。【選択図】図１
2005244153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光装置の検査デバイスにおいて、
基板と、
露光装置の一回露光領域と同じ面積を有して高さがさまざまである複数のパターン膜とを含むことを特徴とする露光装置の検査デバイス。
【請求項２】
前記検査デバイスは更に、ウエハー位置合わせするために基板の表面に設けられる複数の位置合わせマークを含むことを特徴とする請求項１記載の露光装置の検査デバイス。
【請求項３】
前記基板の材質はシリコン、ガラス、石英の群れから選ぶことを特徴とする請求項１記載の露光装置の検査デバイス。
【請求項４】
前記パターン膜の好ましい相対高度が０．０５−０．５ミクロンであることを特徴とする請求項１記載の露光装置の検査デバイス。
【請求項５】
露光装置の検査方法において、
基板と、露光装置の一回露光領域と同じ面積を有して高さがさまざまである複数のパターン膜とを含む検査デバイスを提供し、
検査デバイスに対応して少なくともパターン膜の実際の相対寸法を含む第一表面データを提供し、
検査デバイスを露光装置に装着して露光を行い、少なくとも露光装置に関連して測定されるパターン膜の相対寸法を含む第二表面データを取得し、
第一表面データと第二表面データを比較するなどのステップを含むことを特徴とする露光装置の検査方法。
【請求項６】
前記露光装置は、表面トポグラフ検知システムと、ウエハーステージとを含み、前記露光工程は、
表面トポグラフ検知システムで検査デバイスの表面を走査して第二表面データを測定し、
ウエハーステージで検査デバイスを第二表面データに対応する基板の位置に移動し、
露光を行って光線を検査デバイスの表面に照射するなどのステップを含むことを特徴とする請求項５記載の露光装置の検査方法。
【請求項７】
前記露光工程の終了後、第二表面データが第一表面データと一致すれば、表面トポグラフ検知システムによる計算は正確であり、第二表面データが第一表面データと相違すれば、表面トポグラフ検知システムによる計算は正確ではないと判断することを特徴とする請求項６記載の露光装置の検査方法。
【請求項８】
前記露光工程において、露光装置に異常が生じる場合に、第二表面データが第一表面データと相違すれば、表面トポグラフ検知システムによる計算は正確ではなく、第二表面データが第一表面データと一致すれば、ウエハーステージによる駆動にエラーが起こっていると判断することを特徴とする請求項６記載の露光装置の検査方法。
【請求項９】
前記検査デバイスは更に、基板の表面に設けられる複数の位置合わせマークを含み、前記方法は更に、位置合わせマークで検査デバイスの位置を合わせるステップを含むことを特徴とする請求項５記載の露光装置の検査方法。
【請求項１０】
露光装置の検査方法において、
基板と、露光装置の一回露光領域と同じ面積を有して高さがさまざまである複数のパターン膜とを含む検査デバイスを提供し、
検査デバイスの表面にフォトレジスト膜を形成し、
露光装置でフォトレジスト膜を露光させ、
露光後のフォトレジスト膜に対して現像を行って、一つ以上のフォトレジストパターンを各パターン膜の表面に形成し、
検査デバイスの表面データでフォトレジストパターンを分析するなどのステップを含むことを特徴とする露光装置の検査方法。
【請求項１１】
前記露光装置は、表面トポグラフ検知システムと、ウエハーステージとを含むことを特徴とする請求項１０記載の露光装置の検査方法。
【請求項１２】
前記検査デバイスは更に、基板の表面に設けられる複数の位置合わせマークを含み、前記方法は更に、位置合わせマークで検査デバイスの位置を合わせるステップを含むことを特徴とする請求項１０記載の露光装置の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は半導体製造装置の検査デバイス及びその関連方法に関し、特に露光装置の検査デバイス及びその関連方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路は、半導体基板に形成される能動素子と受動素子及び基板に堆積される誘電膜と金属配線からなるものである。それぞれの膜に形成される金属配線はプラグによって接続され、特定の機能を働かせる。集積回路の製作においてフォトリソグラフィーとは、マスクにある回路パターンをフォトレジスト膜に転写することによって、半導体チップにパターンを定める技術である。このようなフォトレジストパターンは、後続工程でエッチングマスクまたはイオン注入マスクとされている。
ステップ・アンド・スキャン型露光装置はフォトリソグラフィー用露光装置の一つである。ステップ・アンド・スキャン型露光装置は光線を発する光源と、特定パターンを有するマスクを載せるマスクステージと、半導体チップを載せるウエハーステージと、半導体チップの表面を検知する表面トポグラフ検知システムとを含む。
ウエハーステージに載せられる半導体チップに露光を行う前に、表面トポグラフ検知システムが半導体チップの表面の状態を検知する。したがって、ウエハーステージは、その表面状態によって半導体チップの位置と傾斜角を調整することによって、半導体チップの表面を露光装置の焦点面と一致させる。続いて、ｉライン、ＫｒＦレーザーまたはＡｒＦレーザーなどの露光装置の光源で光を発する。光線を、マスク、投射レンズなどを通して半導体チップのフォトレジスト膜に照射すると、マスクにあるパターンが半導体チップの予定領域に転写される。続いてウエハーステージとマスクステージを移動しながら露光工程を繰り返せば、マスクにあるパターンの転写を完成できる。
マスクにあるパターンを基板に正確に転写するためには、基板の表面が焦点面と一致しなければならないので、表面トポグラフ検知システムの検知精度とウエハーステージの駆動精度が重要である。したがって、露光装置の選択を容易にする露光装置の検査デバイスが必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明は前述の問題を解決するための露光装置の検査デバイス及びその関連方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明による露光装置の検査デバイスは、基板と、露光装置の一回露光領域と同じ面積を有して高さがさまざまである複数のパターン膜とを含む。
この発明は、更に露光装置の検査方法を提供する。当方法は、基板と、露光装置の一回露光領域と同じ面積を有して高さがさまざまである複数のパターン膜とを含む検査デバイスを提供し、検査デバイスに対応して少なくともパターン膜の実際の相対寸法を含む第一表面データを提供し、検査デバイスを露光装置に装着して露光を行って、少なくとも露光装置に関連して測定されるパターン膜の相対寸法を含む第二表面データを取得し、第一表面データと第二表面データを比較するなどのステップを含む。
この発明は更に露光装置の検査方法を提供する。当方法は、基板と、露光装置の一回露光領域と同じ面積を有して高さがさまざまである複数のパターン膜とを含む検査デバイスを提供し、検査デバイスの表面にフォトレジスト膜を形成し、露光装置でフォトレジスト膜を露光させ、露光後のフォトレジスト膜に対して現像を行って一つ以上のフォトレジストパターンを各パターン膜の表面に形成し、検査デバイスの表面データでフォトレジストパターンを分析するなどのステップを含む。
【発明の効果】
【０００５】
この発明はステップ・アンド・スキャン型露光装置を検査するための検査デバイスと関連方法を提供する。検査デバイスに対応する第一表面データは既知のものであり、それを表面トポグラフ検知システムによる第二表面データと比較すれば、表面トポグラフ検知システムによる検知の正確性と計算の精度を確認できる。なお、この発明では、検査デバイスのパターンの高度を調整することによって、ウエハーステージが駆動できる最大角度と高度を検査できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
かかる装置及び方法の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図を参照して以下に説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１と図２を参照する。図１はこの発明による検査デバイスの平面図であり、図２は図１における検査デバイスの線２−２’に沿った断面図である。図１によれば、検査デバイス１０は基板１２を含む。基板１２の表面は複数のパターン膜１４ａ−１４ｐからなり、各パターン膜の表面積は一回露光領域の１２ａと同じである。したがって一回露光領域１２ａとは、露光装置の光源による光線を基板１２に一回照射すれば感光する領域を指す。なお、図１によれば、検査デバイス１０は更に基板１２の表面に設けられる位置合わせマーク１５ａを含む。パターン膜１４ａ−１４ｐの高さはさまざまであり、例えば、図２によれば、パターン膜１４ａ、１４ｂの高さはパターン膜１４ｃ、１４ｄの高さと異なる。注意すべき点は、図２は例示のみであり、パターン膜の高度分布は図２に限らないことである。例えば、同じ行にあるパターン膜が同じ高さをもつことも可能である。例をあげると、例えば図１におけるパターン膜１４ａ−１４ｄ、パターン膜１４ｅ−１４ｈ、パターン膜１４ｉ−１４ｌ、パターン膜１４ｍ−１４ｐはそれぞれ異なる高さを有するのも可能である。
この発明によれば、まず楕円偏光計で検査デバイス１０の各パターン膜１４ａ−１４ｐの相対高度（例えば図２におけるｈ１、ｈ２、ｈ３）を測定する。測定された相対高度は第一表面データとしてデータベースに保存される。この発明による基板１２はシリコンウエハーなどの半導体基板、またはガラス基板、石英基板などの絶縁基板である。各パターン膜１４ａ−１４ｐは二酸化シリコン、窒化シリコンまたは金属からなり、薄膜堆積、フォトリソグラフィーとエッチングによって製作される。各パターン膜１４ａ−１４ｐの最適相対高度は０．０５−０．５ミクロンである。
【０００８】
図３を参照する。図３はこの発明による検査方法のフローチャートである。
ステップ２０：開始。
ステップ２２：検査デバイス１０と第一表面データを提供する。第一表面データは例えば、各パターン膜１４ａ−１４ｐの実際相対高度である。
ステップ２４：検査デバイス１０をステップ・アンド・スキャン型露光装置に装着する。この場合、位置合わせマーク１５ａで検査デバイス１０を最適位置に合わせる。
ステップ２６：露光を行う。露光は下記のステップを含む。
ステップ２６０：露光装置の表面トポグラフ検知システムで検査デバイス１０の表面を検知して、検査デバイス１０の第二表面データを取得する。第二表面データは例えば、各パターン膜１４ａ−１４ｐの測定相対高度である。
ステップ２６２：露光装置のウエハーステージで検査デバイス１０を第二表面データに対応する基板領域に移動する。
ステップ２６４：露光装置の光源で検査デバイス１０を照射して露光を行う。
ステップ２８：第一表面データと第二表面データを比較する。
ステップ３０：終了。
ステップ２８において第一表面データと第二表面データを比較し、第二表面データが第一表面データと相違すれば、表面トポグラフ検知システムによる計算に間違いがあるとわかる。それに対して、第二表面データが第一表面データと一致すれば、表面トポグラフ検知システムによる計算は正しいである。一方、ステップ２８を行って第一表面データと第二表面データを比較し、第二表面データが第一表面データと相違すれば、表面トポグラフ検知システムによる計算に間違いがあるとわかる。それに対して、第二表面データが第一表面データと一致しても、ステップ２６において露光工程に異常が生ずれば、ウエハーステージの駆動にエラーがあるとわかる。
注意すべき点は、この発明は各パターン膜１４の実際相対高度を測定するので、露光装置の表面トポグラフ検知システムによる検知値を各パターン膜１４の実際相対高度と比較すれば、その検知値が正しいかどうかがわかる。よって、露光装置の性能が速やかに確認できる。なお、検査デバイス１０は、高さがさまざまであるパターン膜１４を有し、露光装置のウエハーステージは、検査デバイス１０の表面状態によって検査デバイス１０の位置を調整するので、検査デバイス１０を使用すれば、ウエハーステージが駆動できる最大角度と高度を検査できる。
【実施例２】
【０００９】
図４、図５及び図６を参照する。図４はこの発明の実施例２による検査方法のフローチャートであり、図５はフォトレジスト膜を有する検査デバイスの断面図であり、図６は複数のフォトレジストパターンを有する検査デバイスの断面図である。この発明の実施例２による方法は以下の通りである。
ステップ４０：開始。
ステップ４２：検査デバイス１０を提供してその表面にフォトレジスト膜１６を形成する。フォトレジスト膜１６を有する検査デバイス１０の構造は図５を参照する。
ステップ４４：検査デバイス１０をステップ・アンド・スキャン型露光装置に装着して露光を行う。この場合、位置合わせマーク１５ａで検査デバイス１０を最適位置に合わせる。なお、露光は実施例１と同じくステップ２６０、ステップ２６２、ステップ２６４を含む。
ステップ４６：図６の通りに現像を行って複数のフォトレジストパターン１８を検査デバイス１０の表面に形成する。
ステップ４８：検査器械でフォトレジストパターン１８を分析する。
ステップ５０：終了。
ステップ４８における検査器械は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの表面分析器械である。検査器械で検査デバイス１０の表面にあるフォトレジストパターン１８を検査することによって、フォトレジストパターン１８の状態が良好であるかどうかを確認する。それを第一表面データ（検査デバイスの実際高度または相対高度）と合わせて、露光装置の性能を確認する。例えば、線幅が同じマスクパターンをフォトレジスト膜１６に転写して線幅が相違するフォトレジストパターン１８を生じさせれば、露光装置の性能に問題があるとわかる。
【００１０】
この発明の実施例２において、検査デバイス１０は高さがさまざまな複数のパターン膜１４ａ―１４ｐを有するので、パターン膜１４ａ―１４ｐのフォトレジストパターン１８に焦点ずれが生じたかどうか、またはパターンにひずみが生じたかどうかを観察することによって、露光装置の精度を検査して露光装置の焦点または水平制御能力の良否を判別できる。
前述の検査方法と検査デバイス１０は製造元が異なる複数の露光装置を比較する場合に適用する。そのほか、露光装置の焦点または水平制御に問題が起こる場合での検査にも適用する。
なお、以上はステップ・アンド・スキャン型露光装置を例にしたが、それに限らない。その他の露光装置、例えばステッパー型露光装置もこの発明の範囲に属する。
【００１１】
以上はこの発明に好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
この発明による検査デバイスに対応する第一表面データは既知のものであり、それを表面トポグラフ検知システムによる第二表面データと比較すれば、表面トポグラフ検知システムによる検知の正確性と計算の精度を確認できる。なお、この発明では、検査デバイスのパターンの高度を調整することによって、ウエハーステージが駆動できる最大角度と高度を検査できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明による検査デバイスの平面図である。
【図２】図１における検査デバイスの線２−２’に沿った断面図である。
【図３】この発明の実施例１による検査方法のフローチャートである。
【図４】この発明の実施例２による検査方法のフローチャートである。
【図５】フォトレジスト膜を有する検査デバイスの断面図である。
【図６】複数のフォトレジストパターンを有する検査デバイスの断面図である。
【符号の説明】
【００１４】
１０            検査デバイス
１２            基板
１２ａ          一回露光領域
１４ａ―１４ｐ  パターン膜
１５ａ          位置合わせマーク
１６            フォトレジスト膜
１８            フォトレジストパターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005244153.tif 000006
【図５】
2005244153.tif 000007
【図６】
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