(57)【要約】【課題】  露光装置の光学系に生じるフレアをレジストパターンを実際に露光することなく、容易に測定でき、さらにフレアが生じた際の露光装置の調整部位を特定できるフレア計測装置を提供することを目的とする。【解決手段】  光源１０１から照射された露光光１０９はマスキングブレード１０２、照明光学系ユニット１０４を通ってレチクル１０５上に照射される。マスキングブレード１０２とレチクル１０５との間に、照明光学系ユニット１０４にフレアが発生した場合に照明光学系ユニット１０４から反射される反射光を検出し、その光量を計測する照度センサ１０６および１０７を設け、これら照度センサ１０６および１０７により検出される反射光の有無とその光量によりフレアに関する情報を求める。【選択図】      図１
2007012949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学照明系を通してレチクルに光を照射するための光源と、前記光源と前記光学照明系との間に前記光学照明系への光を制限し露光領域を形成するための遮光部を備える露光装置において、前記光学照明系に生じるフレアを計測するフレア計測装置であって、
前記遮光部と前記レチクルとの間に、前記光源から照射され、前記光学照明系から反射される反射光を検出する光検出装置を少なくとも一つ配置し、
前記光検出装置による前記反射光の検出により前記フレアに関する情報を求めること
を特徴とするフレア計測装置。
【請求項２】
前記光検出装置の一つは、前記光学照明系からの反射光を検出するように前記遮光部の近傍かつ前記露光領域に接するように設置され、
前記光検出装置の一つは、前記光学照明系からの反射光を検出するように前記レチクルの近傍かつ前記露光領域に接するように設置され、
これら光検出装置により検出される前記反射光の光量により、前記フレアの発生量と発生位置を求めること
を特徴とする請求項１に記載のフレア計測装置。
【請求項３】
前記遮光部の近傍かつ前記露光領域に接するように光検出装置が、遮光部の開口部の形状に合わせて複数設置され、
前記レチクルの近傍かつ前記露光領域に接するように光検出装置が、レチクルのレチクル周辺部の形状に合わせて複数設置され、
これら複数の光検出装置により検出される前記反射光の光量により、前記フレアの発生量と発生位置を求めること
を特徴とする請求項２に記載のフレア計測装置。
【請求項４】
光学照明系を通してレチクルに光を照射するための光源と、前記光源と前記光学照明系との間に前記光学照明系への光を制限し露光領域を形成するための遮光部を備える露光装置において、前記光学照明系に生じるフレアを計測するフレア計測方法であって、
前記レチクルの近傍かつ前記露光領域、および前記遮光部の近傍かつ前記露光領域においてそれぞれ、前記光源から照射され、前記光学照明系から反射される反射光の光量を検出し、
これら検出される反射光の光量により、前記フレアの発生量と発生位置を求めること
を特徴とするフレア計測方法。
【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方法に関し、特に露光装置の光学系に生じるフレアを計測するフレア計測装置及びフレア計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程においては、一般的にフォトリソグラフィー技術が半導体回路のパターン形成のために用いられている。フォトリソグラフィー技術は、被処理膜の上にレジスト膜を形成し、これを露光、現像処理してレジストパターンを形成した後、レジストパターンをマスクに使用して被処理膜をエッチングするといった工程を経て行われる。
【０００３】
レジスト上へパターンを露光するための装置は、ガラス基板上へＣｒ膜などで半導体回路パターンを形成した基板（レチクル）に露光光をあて、照明光学系を通してウエハ上へパターンを転写する。
【０００４】
照明光学系は複数のレンズから形成されており、レンズの微細な凹凸、反射防止膜での反射などが原因で生じるフレアが問題になることがある。
このようなフレアが生じると露光領域内の全体の光強度を高めたり光の部分的な不均一を生じるため、パターンの解像度の低下や寸法精度の悪化を引き起こす。近年のパターンの微細化に伴い、このフレアの影響が特に重要視されるようになっている。
【０００５】
フレアの影響を求めるにはフレアの計測が必要となり、このフレアの計測方法が、例えば、特許文献１に開示されている。
この特許文献１には、光源装置から照射された露光光を、照明光学系、ブラインド部、基板（レチクル）、投影光学系と導いて感光基板に照射する露光装置が開示され、この露光装置において、照明光学系−レチクル間に生じるフレアを計測し、レチクル−投影光学系−感光基板間に生じるフレアを計測するフレア計測装置が開示されている。このフレア計測装置は、前記感光基板が設置される基板ステージに光検出装置（照度センサ）を配置し、また感光基板のレジストの形状を計測する形状計測装置を配置しており、計測時にテスト用レチクル（テストマスク）を用いている。
【０００６】
そして、フレア計測装置において、照明光学系−レチクル間に生じるフレアを計測するとき、まずフレアが検知されない条件として、テスト用レチクルの光透過部のみに露光光を導くように前記ブラインド部を調整し、光透過部を通過した露光光の光量を光検出装置において検出し、続いて露光の所定条件として、テスト用レチクル全体に露光光を導き、このときテスト用レチクルの光透過部を通過した露光光の光量を光検出装置において検出し、これら２つの条件において検出した光量を比較することにより、フレアの計測を行っている。
【０００７】
またフレア計測装置において、マスク−投影光学系−感光基板間に生じるフレアを計測するとき、まず光源装置から照射される露光光の光量を除除にあげていき、感光基板のレジストが、テスト用レチクルのパターンで感光したことを形状計測装置により計測したときの前記光源装置から照射される露光光の光量を求め、続いてさらに露光光の光量を上げて、フレアにより感光基板のレジストがテスト用レチクルのパターンからずれて感光したことを形状計測装置により計測したときの前記光源装置から照射される露光光の光量を求め、これら求めた光量を比較することにより、フレアの計測を行っている。
【特許文献１】ＷＯ０２／００９１６３（国際公開番号）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のフレア計測装置では、テスト用レチクルを用いる必要があり、さらに実際にテスト用レチクルのパターンを感光基板のレジストに感光させて確認する必要があり、また光源装置から照射される露光光の光量を変えて計測を行う必要があり、手順が複雑で時間がかかるという課題があった。また照明光学系と投影光学系において、どの部位にフレアが発生しているかを検知できず、露光装置の調整が困難であるという課題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、露光装置の光学系に生じるフレアをレジストパターンを実際に露光することなく、容易に測定でき、さらにフレアが生じた際の露光装置の調整部位を特定できるフレア計測装置およびフレア計測方法を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するため、本発明に係るフレア計測装置は、光学照明系を通してレチクルに光を照射するための光源と、前記光源と前記光学照明系との間に前記光学照明系への光を制限し露光領域を形成するための遮光部を備える露光装置において、前記光学照明系に生じるフレアを計測するフレア計測装置であって、前記遮光部と前記レチクルとの間に、前記光源から照射され、前記光学照明系から反射される反射光の光量を検出する光検出装置を少なくとも一つ配置し、前記光検出装置による前記反射光の検出により前記フレアに関する情報を求めることを特徴とする。
【００１１】
なお、前記光検出装置は前記遮光部の前記光源からくる光に対して反対面に設置してあり、前記遮光部で規定される露光エリアの淵に単体もしくは複数個設置してあっても良い。また、複数の光検出装置を前記光学照明系からの反射光を検出するように前記遮光部の近傍かつ前記露光領域に接するように、そして遮光部の開口部の形状に合わせて設置し、さらに複数の光検出装置を前記光学照明系からの反射光を検出するように前記レチクルの近傍かつ前記露光領域に接するように、そしてレクチル周辺部の形状に合わせて設置し、これら光検出装置により検出される反射光の光量により、前記フレアの発生量と発生位置を求めることを特徴とする。
【００１２】
また本発明に係るフレア計測方法は、光学照明系を通してレチクルに光を照射するための光源と、前記光源と前記光学照明系との間に前記光学照明系への光を制限し露光領域を形成するための遮光部を備える露光装置において、前記光学照明系に生じるフレアを計測するフレア計測方法であって、前記レチクルの近傍かつ前記露光領域、および前記遮光部の近傍かつ前記露光領域においてそれぞれ、前記光源から照射され、前記光学照明系から反射される反射光の光量を検出し、これら検出される反射光の光量により、前記フレアの発生量と発生位置を求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のフレア計測装置およびフレア計測方法は、光学照明系に生じるフレアを直接計測することができるため、フレアの量を容易に計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施の形態におけるフレア計測装置の概略構成図である。
光源１０１より発せられた露光光１０９は、露光装置内のマスキングブレード（遮光部の一例）１０２に導かれ、露光装置内の照明光学系ユニット（光学照明系）１０４内を通過しレチクル１０５上に光を投影している。
【００１５】
前記マスキングブレード１０２は、露光光１０９が通過する範囲を限定する部材であり、例えば２枚のＬ字型平板によって構成され、この２枚の平板の組み合わせにより自由に照明光学系ユニット１０４への光を制限し露光領域１０３を形成する（露光範囲を限定する）ことが可能となっている。このマスキングブレード１０２の開口部を通過した光が、照明光学系ユニット１０４を通してレチクル１０５上の特定の範囲に光が投影されることになる。
【００１６】
前記照明光学系ユニット１０４は、複数の光学部材から構成されている。
また前記レチクル１０５には一般的に所望のパターンが形成されており、これを通過した光は投影光学系ユニット（図示せず）を通じてシリコン等の基板に投影される。このシリコン基板にレジスト材料等を形成しておけば、現像処理を施すことにより投影されたパターンがレジストパターンを形成し、所望のパターンが形成できることになる。
【００１７】
そして、フレア計測装置として、マスキングブレード１０２とレチクル１０５との間で、通常の露光光１０９の経路（露光領域１０３）以外の部分に、フレアが発生した場合に照明光学系ユニット１０４から反射される反射光を検出し、その光量を計測する照度センサ１０６，１０７を配置している。フレア計測装置は、これら照度センサ１０６，１０７および後述する制御装置１０８から構成される。
【００１８】
図２はマスキングブレードの平面図である。図１でいうと下方から見た図となっている。マスキングブレード１０２の遮光帯部により露光光は遮光され開口部２０１に光が通過する。この場合、照度センサ１０６は遮光帯部２０２側の淵に設置している。開口部２０１は矩形形状であり４つの辺から構成されているためそれぞれの辺の中央付近に照度センサ１０６を設置している。また、この照度センサ１０６はマスキングブレード１０２の下に位置しているがマスキングブレード１０２に固定されているわけではなく、また、マスキングブレード１０２の位置に関係なく任意の位置で設置することが可能である。このように、複数（４つ）の照度センサ１０６が、照明光学系ユニット１０４からの反射光を検出するように、マスキングブレード１０２の近傍かつ露光領域１０３に接し、そして開口部２０１の形状に合わせて設置されている。
【００１９】
図３はレチクル３０２上の照度センサ配置を示している。図１でいうと上方から見た平面図となっている。レチクル１０５は回路パターン部３０１とレチクル周辺部３０２からなっている。レチクル１０５上に露光光が投影されるときには、図１と図２のマスキングブレード１０２により照射範囲を制限された光が回路パターン部３０１の大きさと等しくなるように設定されている。レチクル１０５上に設けられた照度センサ１０７はこの回路パターン部３０１とレチクル周辺部３０２の境界部かつ光が照射されない部分に設置されている。回路パターン部３０１は矩形形状であり４つの辺から構成されているためそれぞれの辺の中央付近に照度センサ１０７を設置している。このように、複数（４つ）の照度センサ１０７が、照明光学系ユニット１０４からの反射光を検出するように、レチクル１０５の近傍かつ露光領域１０３に接し、そしてレチクル周辺部３０２の形状に合わせて設置されている。
【００２０】
上記４つの照度センサ１０６と４つの照度センサ１０７は、コンピュータからなる制御装置１０８に接続され、それぞれの反射光の検出信号およびその光量のデータが制御装置１０８に入力されている。この制御装置１０８におけるフレアの計測方法について図４を用いて説明する。
【００２１】
図４に示すように、通常の露光状態では光源１０１から発せられた露光光１０９はマスキングブレード１０２により露光範囲を制限され照明光学系ユニット１０４を通ってレチクル１０５上に照射される。マスキングブレード１０２による制限範囲はレチクル１０５上に設けられた回路パターンと同じ大きさになるように設定される。フレアが発生していない状態では照度センサ１０６，１０７は露光経路上にないので露光光を検出することはない。しかし、照明光学系ユニット１０４を形成する各部材間で露光光１０９が散乱しフレアが生じる場合がある。露光装置内のコンタミの影響により照明光学系が曇ることがあり、これによりフレアが発生するケースがあることが知られている。このとき、光源１０１から発せられた露光光１０９は通常の経路以外の部分を通過してしまう。図４の４０１および４０２は照明光学系に曇りが発生した場合の露光光の散乱した反射光路を示している。
【００２２】
反射光路４０１は、照明光学系ユニット１０４で散乱および反射が発生し、さらにマスキングブレード１０２で反射してしまった場合の経路を示している。マスキングブレード１０２で反射した光はさらにレチクル１０５を照射することになるが、このときレチクル１０５上に照射される光は、マスキングブレード１０２で制限した露光領域１０３以外の領域を照射してしまう。これを通過した光はそのまま露光装置の投影光学系を通じて基板上へ照射されてしまい、フレアとして検出される。この反射経路４０１の場合、マスキングブレード１０２が反射面となっているため、照度センサ１０６に露光光が検知される。また、マスキングブレード１０２で反射した光がレチクル１０５上を通過した際に、照度センサ１０７に露光光が検知される。
【００２３】
前記反射光路４０２は、前記反射経路４０１と違い、レチクル１０５上面での反射と照明光学系ユニット１０４で反射した経路を示している。レチクル１０５は構成する材料の種類により値は異なるが、露光光１０９に対してある程度の反射率を有するため、レチクル１０５に照射された光の一部は照明光学系ユニット１０４へ再照射されることになる。照明光学系ユニット１０４に曇りがなければそのまま照明光学系ユニット１０４を通過するため、基板上への影響はないが、照明光学系ユニット１０４に曇りが生じた場合、レチクル１０５上面で反射した露光光は照明光学系ユニット１０４で再反射し、さらにレチクル１０５を照射することになるが、このときレチクル１０５上に照射される光は、マスキングブレード１０２で制限した露光領域１０３以外の領域を照射してしまう。これを通過した光はそのまま露光装置の投影光学系を通じて感光基板上へ照射されてしまい、フレア光として検出される。この反射光路４０２の場合、レチクル１０５上に設けた照度センサ１０７に露光光が検知されることになる。
【００２４】
以上のように、フレアが生じていない場合は照度センサ１０６および１０７に露光光が検出されないが、フレアが生じている場合、照度センサ１０６，１０７に露光光が検知されることになる。よって制御装置１０８は、これら照度センサ１０６，１０７の検出信号をモニターすることにより、露光装置にフレアが生じているかどうか（フレアに関する情報の一例）を判定することができ、その結果（フレアの有無）を出力する。
【００２５】
このとき、制御装置１０８は、各照度センサ１０６，１０７に光が検知されるかどうかを判定するとともに照射量（光量）を確認することにより、照明光学系ユニット１４の劣化量を計測することができる。通常、露光装置では若干のフレアが生じていることがあり、また経時的に照明光学系ユニット１０４が劣化してきたときに照度系の計測値が徐々に劣化していることになる。どの程度の劣化量で半導体デバイスへの影響が生じるかを把握し、制御装置１０８に設定しておけば、照度センサ１０６，１０７により計測する光量をモニターすることにより露光装置の状態を適正に管理することが可能で、計測する光量が設定値を超えることで警報（半導体デバイスへの影響が生じる恐れがあることを報知する警報）を出力できる。
【００２６】
このように、照度センサ１０６，１０７により照明光学系ユニット１０４に生じるフレアを直接計測することができるため、フレアの量を容易に計測することができ、露光装置の照明光学系ユニット１０４に生じるフレアをレジストパターンを実際に露光することなく、容易に測定できる。
【００２７】
さらに制御装置１０８は、照度センサ１０６と照度センサ１０７に検知される光量の比率をモニターすることにより、どの反射光路４０１または４０２でフレアが生じているかどうか（フレアに関する情報の一例）を検出することができる。
【００２８】
いま、反射光路４０１が原因で照度センサが検知した反射光について照度センサ１０６がＡの光量、照度センサ１０７がＢの光量を検知したとする。また、反射光路４０２が原因で照度センサが検知した反射光について照度センサ１０６がＣの光量、照度センサ１０７がＤの光量を検知したとする。このときＣは０である。以下の３通りの場合が考えられる。
【００２９】
（１）反射光路４０１のみが生じている場合、
（２）反射光路４０２のみが生じている場合、
（３）反射光路４０１と４０２が同時に生じている場合、
である。
【００３０】
それぞれの場合で各照度センサに検知される光量は以下の通りになる。
（１）の場合、照度センサ１０６の光量＝Ａ、照度センサ１０７の光量＝Ｂ
（２）の場合、照度センサ１０６の光量＝Ｃ＝０、照度センサ１０７の光量＝Ｄ
（３）の場合、照度センサ１０６の光量＝Ａ、照度センサ１０７の光量＝Ｂ＋Ｄ
以上より、制御装置１０８は、各照度センサ１０６，１０７に検知される光量をモニターし、検出結果の比率を計算することにより、照明光学系ユニット１０４の反射経路４０１または４０２を検知することができる。フレアが発生した場合、劣化した光学部材を交換することで対策をとる場合が多いが、反射光路４０１または４０２により光学部材の交換部位が変わるので、反射経路４０１または４０２の検知により光学部位（フレアの発生位置）が特定される。制御装置１０８に、反射経路４０１または４０２の検知により特定される光学部位（交換する光学部材；露光装置の調整部位）を設定することにより、光学部位を特定するデータを出力することができる。
【００３１】
このように制御装置１０８において、フレアに関する情報の一例として、照度センサ１０６，１０７により光量（フレアの発生量）を計測し、この計測する光量（フレアの発生量）が、半導体デバイスへの影響が生じる恐れがある光量となったとき、どの反射経路４０１または４０２でフレアが発生しているかを検知し、フレアが発生している反射経路４０１または４０２の検知により、フレアに関する情報の一例として、光学部位（フレアの発生位置）を特定し、この光学部位を特定するデータを出力することにより、この光学部位を速やかに交換でき、露光装置の稼動停止時間を短縮でき、交換部材を削減することができる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、照度センサの設置箇所を照度センサ１０６はマスキングブレード１０２の境界、照度センサ１０７はレチクル１０５のパターン領域との境界に設置しているがこれはフレアの影響が遮光部分の境界が最も大きく、距離が離れると影響が小さくなるため照度センサによる反射光の検知を最も効率よくする観点から選択しているが、本発明の目的とする計測を達成できるのであればこの場所に限定するものではない。また、照度センサの数に関しても同様であり、単数でもよく、このときはフレアの有無だけを検出可能である。
【００３３】
また本実施の形態では、照度センサはマスキングブレード１０２とレチクル１０５の間に設置しているが、マスキングブレード１０２やレチクル１０５自身に埋め込む等して設置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明にかかるフレア計測装置およびフレア計測方法は、フレアの計測が必要な半導体製造分野等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態におけるフレア計測装置を備えた露光装置の一部構成を示す概略図である。
【図２】同フレア計測装置のマスキングブレード上の照度センサの位置を示す平面図である。
【図３】同フレア計測装置のレチクル上の照度センサの位置を示す平面図である。
【図４】同フレア計測装置を備えた露光装置の反射光路を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０１  光源
１０２  マスキングブレード
１０３  露光領域
１０４  照明光学系ユニット
１０５  レチクル
１０６，１０７  照度センサ
１０８  制御装置
１０９  露光光
２０１  開口部
２０２  遮光帯部
３０１  回路パターン部
３０２  レチクル周辺部
４０１，４０２  反射光路
【図１】
2007012949.tif 000003
【図２】
2007012949.tif 000004
【図３】
2007012949.tif 000005
【図４】
2007012949.tif 000006