(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体露光装置のレチクルのレベル測定方法において、
メインセル領域と、該メインセル領域の外側のローカル領域とから構成され、複数の格子パターンを有するレチクルを、前記半導体露光装置のステージにローディングする段階と、
前記レチクルのそれぞれのローカル領域に形成された格子パターンに、光源からの光を入射させ、透過された光によって結像された架空イメージの光の強度を測定する段階と、
前記測定された光の強度の値を電気信号に変換する段階と、
それぞれのローカル領域における電気信号の強度を比較し、各電気信号の強度に差がある場合には、その差を用いて前記レチクルの垂直成分のレベルを補償する段階と、を順次行うことを特徴とする半導体露光装置のレチクルのレベル測定方法。
【請求項２】
前記レチクルのレベルを補償した後、それぞれのローカル領域に形成された格子パターンを透過した光の強度を測定する段階、前記測定された光の強度を電気信号に変換する段階及び前記電気信号の強度を比較して前記レチクルのレベルを補償する段階を更に繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の半導体露光装置のレチクルのレベル測定方法。
【請求項３】
前記それぞれの格子パターンは、互いに対称な位置に形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体露光装置のレチクルのレベル測定方法。
【請求項４】
前記格子パターンは、格子パターンが形成される領域と格子パターンが形成されていない領域との幅の割合が１：１を有して繰り返されることを特徴とする請求項１に記載の半導体露光装置のレチクルのレベル測定方法。
【請求項５】
前記架空イメージの光の強度の測定時の光源には、前記半導体露光装置の主光源に用いられるｉ−Ｌｉｎｅ、ＫｒＦ、ＡｒＦのいずれかを用いることを特徴とする請求項１に記載の半導体露光装置のレチクルのレベル測定方法。
【請求項６】
前記架空イメージの光の強度を電気信号に変換する段階において、オシロスコープを用いることを特徴とする請求項１に記載の半導体露光装置のレチクルのレベル測定方法。
【請求項７】
前記格子パターンを、Ｃｒバイナリマスク又は位相反転マスクの形態に形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体露光装置のレチクルのレベル測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体露光装置におけるレチクルの装着時、そのレベルを効率的に測定するようにした半導体露光装置のレチクルのレベル測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体装置の集積度の増加によって、ウェハ上に形成される個々の半導体素子の大きさは次第に縮小されている。このため、マスク上のパターンをウェハに正確に縮小投影することができる半導体露光装置に対して関心が集まっている。
【０００３】
このマスクのパターンをウェハ上に形成させる装置として、代表的には、ステッパー装置がある。このステッパー装置においては、正確なアライメントとパターンの解像能力が大切である。
このステッパー装置では、ウェハを載置するウェハステージを、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に駆動可能とすることで、ステッピング量及び焦点位置を任意に調節することができる。
また、ステッパー装置では、用いる光学系に従って、５：１、１０：１などの縮小投影を行うことができ、この場合、その倍率に応じた円盤状のレチクルを用いれば良い。
また、ステッパー装置では、ステップ＆リピート方式で、１つの半導体素子毎にウェハ上に焼き付けて行くので、処理能力はやや低いが、半導体素子のサイズに依存するため、大きい半導体素子の場合には、特に有効である。
【０００４】
ステッパー装置において、位置を整列させる方式は、その大部分が自動化されているが、光軸を介してチップ毎に整列させる方式と、光軸の外側で整列させる方式とに区分される。当然に、光軸を介した方式の方が、重畳精密度は高まる。
また、縮小投影露光方式では、レチクルを用いるため、もし、レチクルが完全なものであれば、レチクル（マスク）の欠陥に基づく半導体素子の不良は発生しない。
しかしながら、レチクル上の一カ所に欠陥があれば、各半導体素子の同じ位置に、同じ不良が必ず発生することになるので、レチクルの検査には細かい注意が必要となる。
尚、縮小投影露光方式であるので、レチクル上の一定の大きさ以下の欠陥は、ウェハ上には投影されず、その存在を無視することができるという長所がある。
【０００５】
以下、添付の図面を参考にして、従来の半導体露光装置及びレチクル装着時のレベル測定方法について説明する。
図５は、従来の半導体露光装置の概略的な構成図を示す。
従来の半導体露光装置であるステッパー装置は、図５に示すように、光を照射するランプ１２と、前記ランプ１２の下段部に搭載され、形成しようとする回路パターンが作成されているレチクル１４と、前記レチクル１４の下段部に搭載され、前記レチクル１４に作成されている回路パターンの像をステップ＆リピート方式によりウェハ１８上に転写するために、前記ランプ１２から照射された光を受け入れて、レチクル１４の回路パターンの像を縮小させる縮小投影レンズ１６と、前記縮小投影レンズ１６の下段部に位置され、ウェハ１８がローディングされるステージ２０とから構成されている。
【０００６】
この時、前記縮小投影レンズ１６は、焦点が固定されているので、前記ステージ２０の上下駆動によって焦点を合わせる。このように焦点を合わせるのは、各ウェハ１８の厚さによる撓みやウェハテーブルの平坦度などによって、ステージ２０上にローディングさせたウェハ１８の上面と縮小投影レンズ１６との距離が変化する現象が発生するので、これらの間の距離を一定に保持するためである。
【０００７】
ここで、前記レチクル１４は、ガラス材質の基板上に、不透明の金属薄膜を蒸着した後、前記薄膜の所定部分だけに選択的にＥビームを照射して、Ｅビームが照射されない部分だけ不透明の金属薄膜を残す方式により製造される。通常、前記レチクル１４は、ウェハ１８上に実際に形成しようとする回路パターンの５培又は１０培の大きさを有するように製造される。
そして、前記ステッパー装置では、次のような方法により、ウェハ１８上に回路パターンを形成することになる。
即ち、先ず、感光膜が形成されているウェハ１８をステージ２０上にローディングさせた後、所定の回路パターンが形成されているレチクル１４を、レチクル装着部に搭載させる。
【０００８】
この後、ランプ１２を用いて、前記レチクル１４へ短波長の光を照射する。
このように光が照射されると、前記レチクル１４の回路パターンが、前記縮小投影レンズ１６を介して一定比率(例えば、１／５又は１／１０)に縮小された状態でウェハ１８上に転写される。
この時、前記レチクル１４の不透明の金属薄膜が形成されている部分では光が透過されず、不透明の金属薄膜が除去された部分だけ光が透過されて、ウェハ１８上の感光膜を選択的に露光させる。
【０００９】
この後、選択的に露光された部分の感光膜を食刻処理すれば、ウェハ１８上に所望の回路パターンが形成される。
このような半導体露光装置の使用に際して重要なことは、レチクル１４を正確に装着し、その位置を補償することである。特に、微細化のためには、焦点深度の改善が、何よりも重要である。
また、ウェハ１８上の段差効果を最小化して焦点深度を改善することは勿論、半導体露光装置内のレチクル１４の装着時、垂直成分の整列の程度が微細化技術の開発時の重要な観点となっている。
即ち、レチクル１４のレベル制御と、レベルエラー発生時のレベルに対する補償方法が重要な課題となる。
【００１０】
従来の技術では、レチクル１４の一定部分に直接的に焦点を合わせて、その値の相対的な差によってレベルの程度を確認及び補償する方式であったので、正確度が余り高くなかった。
即ち、従来の方式においては、焦点をどの程度正確に制御するかによって、実際のレベルの正確度が決められる。
しかし、自動焦点値にエラーが発生した時には、そのレベル値を認められず、特に、レチクル１４のステージにレチクル１４をローディングした時に、レベルのための光学的な焦点保持力の限界によって、一般的なレベル値以上となる状態に、レチクル１４がステージに装着される場合には、レベルの正常な測定は不可能である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の半導体露光装置においては、次のような問題があった。
通常、製造工程毎にレチクル１４を交換しなければならないが、従来の技術では、レチクル１４の交換時には、レチクル１４のレベルを制御し、レベルエラーの発生時には、これに対する補償をしなければならない。
特に、レベルの測定及び制御を焦点制御方法によって行う場合には、生産性を低下させる原因となっている。
また、焦点制御方法によってレベルを測定するので、正確度も低下する。
本発明は、上記の従来技術の問題点を解決するためのもので、半導体露光装置におけるレチクル装着時のレベルを効率的に測定することができる半導体露光装置のレチクルのレベル測定方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明による半導体露光装置のレチクルのレベル測定方法は、メインセル領域と、該メインセル領域の外側のローカル領域とから構成され、複数の格子パターンを有するレチクルを、前記半導体露光装置のステージにローディングする段階と、前記レチクルのそれぞれのローカル領域に形成された格子パターンに、光源からの光を入射させ、透過された光によって結像された架空イメージの光の強度を測定する段階と、前記測定された光の強度の値を電気信号に変換する段階と、それぞれのローカル領域における電気信号の強度を比較し、各電気信号の強度に差がある場合には、その差を用いて前記レチクルの垂直成分のレベルを補償する段階と、を順次行うこととする。
また、前記レチクルのレベルを補償した後、それぞれのローカル領域に形成された格子パターンを透過した光の強度を測定する段階、前記測定された光の強度を電気信号に変換する段階及び前記電気信号の強度を比較して前記レチクルのレベルを補償する段階を更に繰り返すこととする。
また、前記それぞれの格子パターンは、互いに対称な位置に形成されることとする。
また、前記格子パターンは、格子パターンが形成される領域と格子パターンが形成されていない領域との幅の割合が１：１を有して繰り返されることとする。
また、前記架空イメージの光の強度の測定時の光源には、前記半導体露光装置の主光源に用いられるｉ−Ｌｉｎｅ、ＫｒＦ、ＡｒＦのいずれかを用いることとする。
また、前記架空イメージの光の強度を電気信号に変換する段階において、オシロスコープを用いることとする。
また、前記格子パターンを、Ｃｒバイナリマスク又は位相反転マスクの形態に形成することとする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の半導体露光装置のレチクルのレベル測定方法によるレチクルのレベル測定のための整列マークの位置を示す構成図であり、図２は、整列マークを詳細に示す平面図及び断面図である。
また、図３は、光の強度及びこれを変換して得られる電気信号の強度を示すプロファイルであり、図４は、レチクルのレベル測定の一例を示すもので、異なるローカル領域におけるオフセット値を示すプロファイルである。
【００１４】
本発明では、半導体素子の製造工程に用いられる半導体露光装置の内部に装着されるレチクルのレベル測定及び補償のために、特殊パターンを挿入し、これを活用する。
このためには、図１に示すように、メインセル領域２１を有するレチクル３１の各角部に、レベル測定のためのラインとスペースとからなる格子パターンをそれぞれ形成する。
即ち、メインセル領域２１に基づいて、それぞれ対称に位置する第１，第２，第３，第４ローカル領域２２，２３，２４，２５上に、図２に示すような格子パターン層３２が形成される。
【００１５】
具体的には、前記格子パターン層３２は、レチクル３１のメインセル領域２１の各角部の第１，第２，第３，第４ローカル領域２２，２３，２４，２５上に、図２（Ａ）に示すように、パターンが形成される領域ａとパターンが形成されない領域ｂとの幅の割合が１：１を有するように形成される。
即ち、１：１のデューティ比を有する格子パターンサイズを、棒状の形態に描画し、Ｃｒバイナリマスク又は位相反転マスクの形態に形成する。
【００１６】
この時、格子パターン層３２が構成される各角部の上部には、光を入射させる光源が配置されるように、半導体露光装置を設計する。
そして、この時、光源としては、半導体露光装置の主光源、例えば、i-Line、ＫｒＦ、ＡｒＦなどを用い、これらの光源からの光が、直接入射するように取り付ける。
また、レチクル３１のステージの下部は、格子パターンを透過して結像された架空イメージの光の強度を測定し、これを電気的な強度に変換できるように構成する。
このようにレチクル３１を構成し、該レチクル３１をステージに装着した後、レチクル３１の各角部に形成されている格子パターン層３２への入射光及びこれを電気的に変換した信号を相対比較して、レチクル３１のレベルに対する情報を得ることができる。
【００１７】
即ち、図３（Ａ）に示すように、格子パターンを透過した光は、第１，第２，第３，第４ローカル領域２２，２３，２４、２５に構成されている格子パターン層３２からそれぞれ得られて、オシロスコープ等の機器を用いて、図３（Ｂ）に示すような電気信号に変換される。
このように、各々の第１，第２，第３，第４ローカル領域２２，２３，２４，２５から得られた電気信号は、図４に示すように、相互に比較されて、抽出された相対的な値の差により、レチクル３１のレベルの程度が示される。
また、測定された電気的な強度の差を検出した後、これを用いて、レチクル３１のレベルを補償することができる。
【００１８】
【発明の効果】
このような本発明の半導体露光装置のレチクルのレベル測定方法には、次のような効果がある。
即ち、本発明を用いれば、極限臨界寸法及び高分解能のデザインルールを要求する半導体素子の微細化露光技術のための半導体露光装置において、レチクル装着時の垂直成分のレベルの正確度を高めることができる。
【００１９】
また、本発明では、光の強度を電気的な強度として測定して、ローカル領域間のレベルの程度を確認する機能を有しているので、レチクルのレベルの制御能力に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体露光装置のレチクルのレベル測定方法における整列マークの位置を示す構成図。
【図２】図１の整列マークを示す平面図及び断面図。
【図３】図１の整列マークを透過した光の強度及び電気信号の強度を示すプロファイル。
【図４】異なるローカル領域におけるオフセット値を示すプロファイル。
【図５】従来の半導体露光装置を概略的に示す構成図。
【符号の説明】
２１：メインセル領域
２２、２３、２４、２５：第１，第２，第３，第４ローカル領域
３１：レチクル
３２：格子パターン層
【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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