JP2001284222A - 投影露光装置及び方法 - Google Patents
投影露光装置及び方法Info
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- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 投影露光時に生じるバイアスすなわち繰り返
し部の線幅と孤立部の線幅の差を、投影露光装置の個々
のばらつきに関係なく所望の範囲内に押さえる。 【解決手段】 絞り制御装置１１は、開口絞り９、虹彩
絞り１３、リレーレンズ系３のうちの少なくとも一方を
制御する。線幅予測手段１２は、マスクのパターンの情
報、レンズ８の波面収差情報、照明系の有効光源の大き
さや形状の情報、レーザ１の波長スペクトルの半値幅情
報、露光による投影レンズ８の温度変化情報などに基づ
いて、繰り返しパターンと孤立パターンの間のバイアス
値を計算し、このバイアスの値が許容値をはずれた場合
には、補正すべきバイアスに相当する投影光学系８の開
口絞り９の補正量か、照明光学系の有効光源の補正値を
計算し、この計算結果に基づいて、絞り制御装置１１を
駆動する。
し部の線幅と孤立部の線幅の差を、投影露光装置の個々
のばらつきに関係なく所望の範囲内に押さえる。 【解決手段】 絞り制御装置１１は、開口絞り９、虹彩
絞り１３、リレーレンズ系３のうちの少なくとも一方を
制御する。線幅予測手段１２は、マスクのパターンの情
報、レンズ８の波面収差情報、照明系の有効光源の大き
さや形状の情報、レーザ１の波長スペクトルの半値幅情
報、露光による投影レンズ８の温度変化情報などに基づ
いて、繰り返しパターンと孤立パターンの間のバイアス
値を計算し、このバイアスの値が許容値をはずれた場合
には、補正すべきバイアスに相当する投影光学系８の開
口絞り９の補正量か、照明光学系の有効光源の補正値を
計算し、この計算結果に基づいて、絞り制御装置１１を
駆動する。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、投影露光装置及び
方法に関し、特に、一つのマスク内の孤立パターンの線
幅と繰り返しパターンの線幅とを同時に正確に制御する
ことができる投影露光装置及び方法に関する。
方法に関し、特に、一つのマスク内の孤立パターンの線
幅と繰り返しパターンの線幅とを同時に正確に制御する
ことができる投影露光装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】線幅の微細化に伴って、リソグラフィー
工程で基板上に形成される線幅の均一性にも高い精度が
要求されてきているが、線幅が一定のパターンの線幅制
御であれば、露光量を調整することで容易に制御するこ
とが可能である。
工程で基板上に形成される線幅の均一性にも高い精度が
要求されてきているが、線幅が一定のパターンの線幅制
御であれば、露光量を調整することで容易に制御するこ
とが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マスク
上に繰り返し線のパターンと孤立線のパターンとがある
場合には、両方のパターンの線幅を同時に制御しようと
しても、両方のパターンの線幅を同時にある所望の許容
範囲内に入れることが難しくなってくる。
上に繰り返し線のパターンと孤立線のパターンとがある
場合には、両方のパターンの線幅を同時に制御しようと
しても、両方のパターンの線幅を同時にある所望の許容
範囲内に入れることが難しくなってくる。
【０００４】図９は、繰り返し線（ＤＥＮＳＥ部）と孤
立線（ＩＳＯ部）を含むマスクパターンを例示したもの
である。Ｄｅｎｓｅ部の線幅もＩＳＯ部の線幅もマスク
上では等しいが、投影露光の結果として半導体ウエハ等
の基板上で得られる線幅は異なる。すなわち、露光装置
の投影光学系のベストフォーカス位置に基板表面（レジ
スト面）がある状態においても、基板のレジストを現像
後のＤＥＮＳＥ部の線幅ＬｄとＩＳＯ部の線幅Ｌｉは異
なるため、本願でＢ＝（Ｌｄ−Ｌｉ）で定義するバイア
スＣＤ”Ｂ”の値を制御することが必要である。
立線（ＩＳＯ部）を含むマスクパターンを例示したもの
である。Ｄｅｎｓｅ部の線幅もＩＳＯ部の線幅もマスク
上では等しいが、投影露光の結果として半導体ウエハ等
の基板上で得られる線幅は異なる。すなわち、露光装置
の投影光学系のベストフォーカス位置に基板表面（レジ
スト面）がある状態においても、基板のレジストを現像
後のＤＥＮＳＥ部の線幅ＬｄとＩＳＯ部の線幅Ｌｉは異
なるため、本願でＢ＝（Ｌｄ−Ｌｉ）で定義するバイア
スＣＤ”Ｂ”の値を制御することが必要である。
【０００５】又、同一の設計値に基づく複数の投影レン
ズであっても各レンズ固有の波面収差に依存するバイア
スＣＤ”Ｂ”の値の変化の他に、色収差に影響する露光
用のレーザ光の半値幅の変化や、同露光装置の履歴に依
存するレンズの温度変化に伴うその波面収差の変化もバ
イアスＣＤ”Ｂ”が変化する要因となることがわかっ
た。
ズであっても各レンズ固有の波面収差に依存するバイア
スＣＤ”Ｂ”の値の変化の他に、色収差に影響する露光
用のレーザ光の半値幅の変化や、同露光装置の履歴に依
存するレンズの温度変化に伴うその波面収差の変化もバ
イアスＣＤ”Ｂ”が変化する要因となることがわかっ
た。
【０００６】又、ステージ振動の影響によってもバイア
スＣＤ”Ｂ”の値の変化は生じることもわかった。
スＣＤ”Ｂ”の値の変化は生じることもわかった。
【０００７】又、このバイアスＣＤ値は、着目する線
幅、パターンの種類によっても異なり、マスクの種類
（バイナリーマスク、ハーフトーンマスク等）、照明条
件（輪帯照明、４重極照明、通常（円）照明）によって
も異なる。
幅、パターンの種類によっても異なり、マスクの種類
（バイナリーマスク、ハーフトーンマスク等）、照明条
件（輪帯照明、４重極照明、通常（円）照明）によって
も異なる。
【０００８】そこで、本発明の目的は、バイアスＣＤ”
Ｂ”の値を制御することが可能な投影露光装置を提供す
ることにある。
Ｂ”の値を制御することが可能な投影露光装置を提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１の発明では、マスクを照明する照明光学系
と、該照明されたマスクのパターンを感光基板上に投影
する投影光学系とを有する投影露光装置において、前記
マスク上のパターンが前記投影光学系によって前記感光
基板上に投影された像の線幅情報を予測する線幅予測手
段と、前記予測結果に基づいて、前記投影光学系の開口
絞り、又は、前記照明光学系の有効光源の大きさのう
ち、少なくとも一方を変更する制御手段とを備える。
め、請求項１の発明では、マスクを照明する照明光学系
と、該照明されたマスクのパターンを感光基板上に投影
する投影光学系とを有する投影露光装置において、前記
マスク上のパターンが前記投影光学系によって前記感光
基板上に投影された像の線幅情報を予測する線幅予測手
段と、前記予測結果に基づいて、前記投影光学系の開口
絞り、又は、前記照明光学系の有効光源の大きさのう
ち、少なくとも一方を変更する制御手段とを備える。
【００１０】請求項２の発明では、前記線幅予測手段で
予測する線幅情報は、透過部と遮光部が交互に繰り返さ
れた繰り返し線と、透過部または遮光部が単独で存在す
る孤立線の、それぞれの投影像の線幅の差である。
予測する線幅情報は、透過部と遮光部が交互に繰り返さ
れた繰り返し線と、透過部または遮光部が単独で存在す
る孤立線の、それぞれの投影像の線幅の差である。
【００１１】請求項３の発明では、前記線幅予測手段
は、前記投影光学系の波面収差情報に基づいて線幅情報
を予測する。
は、前記投影光学系の波面収差情報に基づいて線幅情報
を予測する。
【００１２】請求項４の発明では、前記線幅予測手段
は、あらかじめ露光作業を行って得られた線幅の情報に
基づいて線幅情報を予測する。
は、あらかじめ露光作業を行って得られた線幅の情報に
基づいて線幅情報を予測する。
【００１３】請求項５の発明では、前記投影光学系は更
に、単位時間内に入射する光エネルギー量をモニターす
るモニター手段を有し、前記線幅予測手段は、前記モニ
ター手段のモニター結果に基づいて線幅情報を予測す
る。
に、単位時間内に入射する光エネルギー量をモニターす
るモニター手段を有し、前記線幅予測手段は、前記モニ
ター手段のモニター結果に基づいて線幅情報を予測す
る。
【００１４】請求項６の発明では、前記線幅予測手段
は、前記光源の波長情報に基づいて線幅情報を予測す
る。
は、前記光源の波長情報に基づいて線幅情報を予測す
る。
【００１５】請求項７の発明では、前記波長情報は、前
記光源の中心波長である。
記光源の中心波長である。
【００１６】請求項８の発明では、前記波長情報は、前
記光源の波長の半値幅である。
記光源の波長の半値幅である。
【００１７】請求項９の発明では、マスクを照明する照
明光学系と、該照明されたマスクのパターンを感光基板
上に投影する投影光学系とを有する投影露光装置におい
て、露光複数種のレジスト像の線幅の測定結果、もしく
は、これより得られるバイアスＣＤの値を入力する手段
と、該入力した結果に応じて、前記投影光学系の開口絞
りと、前記照明光学系の有効光源の大きさのうち少なく
とも一方を変更する手段を有する。
明光学系と、該照明されたマスクのパターンを感光基板
上に投影する投影光学系とを有する投影露光装置におい
て、露光複数種のレジスト像の線幅の測定結果、もしく
は、これより得られるバイアスＣＤの値を入力する手段
と、該入力した結果に応じて、前記投影光学系の開口絞
りと、前記照明光学系の有効光源の大きさのうち少なく
とも一方を変更する手段を有する。
【００１８】又、請求項１０の発明は、上述した投影露
光装置を使用する投影露光方法であって、前記マスク上
のパターンが前記投影光学系によって前記感光基板上に
投影された像の線幅情報を予測するステップと、前記予
測の結果に基づいて、前記投影光学系の開口絞りと、前
記照明光学系の有効光源の大きさのうち少なくとも一方
を変更するステップとを含む。
光装置を使用する投影露光方法であって、前記マスク上
のパターンが前記投影光学系によって前記感光基板上に
投影された像の線幅情報を予測するステップと、前記予
測の結果に基づいて、前記投影光学系の開口絞りと、前
記照明光学系の有効光源の大きさのうち少なくとも一方
を変更するステップとを含む。
【００１９】請求項１１の発明は、デバイス製造方法で
あり、上述した投影露光装置によりデバイスパターンで
ウエハを露光する段階と、該露光したウエハを現像する
段階とを含む。
あり、上述した投影露光装置によりデバイスパターンで
ウエハを露光する段階と、該露光したウエハを現像する
段階とを含む。
【００２０】請求項１２の発明の露光装置では、繰り返
しパターンと孤立パターンを有するマスクに関する現状
のバイアスＣＤ値が許容範囲内であるか否か判別し、否
の場合には装置の状態（照明光学系の開口数ＮＡ、投影
光学系の開口数ＮＡ、投影光学系の波面収差、コヒーレ
ンスファクタσ、露光波長、露光光の波長スペクトルの
半値幅、露光量等の複数のパラメータのうちの少なくと
も一つ）を変更する。
しパターンと孤立パターンを有するマスクに関する現状
のバイアスＣＤ値が許容範囲内であるか否か判別し、否
の場合には装置の状態（照明光学系の開口数ＮＡ、投影
光学系の開口数ＮＡ、投影光学系の波面収差、コヒーレ
ンスファクタσ、露光波長、露光光の波長スペクトルの
半値幅、露光量等の複数のパラメータのうちの少なくと
も一つ）を変更する。
【００２１】請求項１３の発明の露光装置では、露光に
よりウエハ上に得られるパターン像の線幅が許容範囲内
であるか否か判別し、否の場合には装置の状態（照明光
学系の開口数ＮＡ、投影光学系の開口数ＮＡ、投影光学
系の波面収差、コヒーレンスファクタσ、露光波長、露
光光の波長スペクトルの半値幅、露光量等の複数のパラ
メータのうちの少なくとも一つ）を変更する。
よりウエハ上に得られるパターン像の線幅が許容範囲内
であるか否か判別し、否の場合には装置の状態（照明光
学系の開口数ＮＡ、投影光学系の開口数ＮＡ、投影光学
系の波面収差、コヒーレンスファクタσ、露光波長、露
光光の波長スペクトルの半値幅、露光量等の複数のパラ
メータのうちの少なくとも一つ）を変更する。
【００２２】請求項１４の発明の露光装置では、露光条
件とマスク繰り返しパターンと孤立パターンの線幅の情
報とに基づいて、前記マスクに関するバイアスＣＤ値を
計算する計算手段を有する。
件とマスク繰り返しパターンと孤立パターンの線幅の情
報とに基づいて、前記マスクに関するバイアスＣＤ値を
計算する計算手段を有する。
【００２３】請求項１５の発明の露光装置では、露光条
件とマスクのパターンの線幅に関する情報とに基づい
て、露光によりウエハ上に得られるパターン像の線幅情
報を計算する計算手段を有する。
件とマスクのパターンの線幅に関する情報とに基づい
て、露光によりウエハ上に得られるパターン像の線幅情
報を計算する計算手段を有する。
【００２４】請求項１６の発明の露光装置は、装置の露
光条件（照明光学系の開口数ＮＡ、投影光学系の開口数
ＮＡ、投影光学系の波面収差、コヒーレンスファクタ
σ、露光波長、露光光の波長スペクトルの半値幅、露光
量等の複数のパラメータのうちの少なくとも一つ）とマ
スクの繰り返しパターンと孤立パターンの線幅の情報と
に基づいて前記マスクに関するバイアスＣＤ値を求め、
該求めたバイアスＣＤ値が許容範囲内であるか否か判別
し、否の場合には装置の状態（照明光学系の開口数Ｎ
Ａ、投影光学系の開口数ＮＡ、投影光学系の波面収差、
コヒーレンスファクタσ、露光波長、露光光の波長スペ
クトルの半値幅、露光量等の複数のパラメータのうちの
少なくとも一つ）を変更することにより前記許容範囲内
のバイアスＣＤ値を得る制御手段を有する。
光条件（照明光学系の開口数ＮＡ、投影光学系の開口数
ＮＡ、投影光学系の波面収差、コヒーレンスファクタ
σ、露光波長、露光光の波長スペクトルの半値幅、露光
量等の複数のパラメータのうちの少なくとも一つ）とマ
スクの繰り返しパターンと孤立パターンの線幅の情報と
に基づいて前記マスクに関するバイアスＣＤ値を求め、
該求めたバイアスＣＤ値が許容範囲内であるか否か判別
し、否の場合には装置の状態（照明光学系の開口数Ｎ
Ａ、投影光学系の開口数ＮＡ、投影光学系の波面収差、
コヒーレンスファクタσ、露光波長、露光光の波長スペ
クトルの半値幅、露光量等の複数のパラメータのうちの
少なくとも一つ）を変更することにより前記許容範囲内
のバイアスＣＤ値を得る制御手段を有する。
【００２５】請求項１７の発明の投影露光装置は、繰り
返しパターンと孤立パターンを有するマスクを用いて露
光を行う際に露光光の波長スペクトルの半値幅の変化に
基づく前記マスクに関するバイアスＣＤ値の変化を補正
する手段を有する。
返しパターンと孤立パターンを有するマスクを用いて露
光を行う際に露光光の波長スペクトルの半値幅の変化に
基づく前記マスクに関するバイアスＣＤ値の変化を補正
する手段を有する。
【００２６】請求項１８の発明の投影露光装置は、繰り
返しパターンと孤立パターンを有するマスクを用いて露
光を行う際に投影光学系の波面収差の変化（劣化）に基
づく前記マスクに関するバイアスＣＤ値の変化を補正す
る手段を有する。
返しパターンと孤立パターンを有するマスクを用いて露
光を行う際に投影光学系の波面収差の変化（劣化）に基
づく前記マスクに関するバイアスＣＤ値の変化を補正す
る手段を有する。
【００２７】請求項１９の発明の投影露光装置は、繰り
返しパターンと孤立パターンを有するマスクを用いて露
光を行う際に露光を繰り返すことによる温度変化に起因
する投影光学系の波面収差の変化（劣化）に基づく前記
マスクに関するバイアスＣＤ値の変化を補正する手段を
有する。
返しパターンと孤立パターンを有するマスクを用いて露
光を行う際に露光を繰り返すことによる温度変化に起因
する投影光学系の波面収差の変化（劣化）に基づく前記
マスクに関するバイアスＣＤ値の変化を補正する手段を
有する。
【００２８】請求項２０の発明の投影露光装置は、露光
光の波長スペクトルの半値幅の変化に応じて照明光学系
の開口数及び又は投影光学系の開口数を替える手段を有
する。
光の波長スペクトルの半値幅の変化に応じて照明光学系
の開口数及び又は投影光学系の開口数を替える手段を有
する。
【００２９】請求項２１の発明の投影露光装置は、露光
の履歴に応じて照明光学系の開口数及び又は投影光学系
の開口数を替える手段を有する。
の履歴に応じて照明光学系の開口数及び又は投影光学系
の開口数を替える手段を有する。
【００３０】請求項２２の発明の投影露光装置は、投影
光学系の波面収差の変化に応じて照明光学系の開口数及
び又は投影光学系の開口数を替える手段を有する。
光学系の波面収差の変化に応じて照明光学系の開口数及
び又は投影光学系の開口数を替える手段を有する。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して種々の本発
明の実施の形態について説明する。
明の実施の形態について説明する。
【００３２】本実施形態の投影露光装置においては、予
め投影光学系の種々の開口数や照明光学系の二次光源
（有効光源）の大きさや形状に対するバイアスＣＤ”
Ｂ”を収集して記憶しておく。
め投影光学系の種々の開口数や照明光学系の二次光源
（有効光源）の大きさや形状に対するバイアスＣＤ”
Ｂ”を収集して記憶しておく。
【００３３】一方、線幅情報予測手段は、投影光学系の
波面収差の情報とマスク（レチクル）の繰り返しパター
ンと孤立パターンについての情報と、これらのパターン
をウエハ上に露光する照明系の有効光源（二次光源）の
情報等のパラメータに基づいて、投影光学系の有効画面
内の複数の位置における現状のバイアスＣＤ”Ｂ”の値
を計算する。
波面収差の情報とマスク（レチクル）の繰り返しパター
ンと孤立パターンについての情報と、これらのパターン
をウエハ上に露光する照明系の有効光源（二次光源）の
情報等のパラメータに基づいて、投影光学系の有効画面
内の複数の位置における現状のバイアスＣＤ”Ｂ”の値
を計算する。
【００３４】そして、計算したバイアスＣＤ”Ｂ”の値
が許容範囲から外れているときは、許容範囲内の所望の
値のバイアスＣＤ”Ｂ”が得られるように、投影光学系
の開口数（ＮＡ）を変えたり、照明条件σ（シグマ）１
の値を変えるように開口絞りや照明絞りを制御する手段
を制御する。
が許容範囲から外れているときは、許容範囲内の所望の
値のバイアスＣＤ”Ｂ”が得られるように、投影光学系
の開口数（ＮＡ）を変えたり、照明条件σ（シグマ）１
の値を変えるように開口絞りや照明絞りを制御する手段
を制御する。
【００３５】上述した計算に替えて、線幅情報予測手段
に実際に露光して得られた複数種類のパターンの線幅を
入力し、その入力結果が所望の値からはずれている場合
には、修正すべきバイアスＣＤを計算し、その結果に基
づいて前記投影光学系の開口絞りと、前記照明光学系の
絞りとの少なくとも一方を制御することにより投影光学
系の開口数（ＮＡ）と照明条件σ（シグマ）の値の少な
くとも一方を変え、所望のバイアスＣＤ値を得る。
に実際に露光して得られた複数種類のパターンの線幅を
入力し、その入力結果が所望の値からはずれている場合
には、修正すべきバイアスＣＤを計算し、その結果に基
づいて前記投影光学系の開口絞りと、前記照明光学系の
絞りとの少なくとも一方を制御することにより投影光学
系の開口数（ＮＡ）と照明条件σ（シグマ）の値の少な
くとも一方を変え、所望のバイアスＣＤ値を得る。
【００３６】また、これに加えて、光源の半値幅や露光
光の波長スペクトルの半値幅の変化や投影光学系に与え
られた露光エネルギーの履歴から、投影光学系の収差の
変化を予測し、変化後の収差に対応する露光工程中の線
幅差を求めてもよい。この予測結果が、許容値を超えた
場合には、投影光学系の開口数（ＮＡ）か照明光学系の
有効光源の大きさつまりはσ（シグマ）の値を変更する
ことでバイアスＣＤを修正する。
光の波長スペクトルの半値幅の変化や投影光学系に与え
られた露光エネルギーの履歴から、投影光学系の収差の
変化を予測し、変化後の収差に対応する露光工程中の線
幅差を求めてもよい。この予測結果が、許容値を超えた
場合には、投影光学系の開口数（ＮＡ）か照明光学系の
有効光源の大きさつまりはσ（シグマ）の値を変更する
ことでバイアスＣＤを修正する。
【００３７】なお、σは投影光学系の開口絞りの開口径
で、この開口に投影される有効光源像の径を割った値で
ある。
で、この開口に投影される有効光源像の径を割った値で
ある。
【００３８】図１は、本発明の投影露光装置の概略図
で、この露光装置はステップ＆リピート方式、又はステ
ップ＆スキャン方式でウエハ上の複数個の領域にデバイ
スパターンを露光する。図１において、ＫｒＦエキシマ
レーザーやＡｒＦエキシマレーザーからなる光源１から
放射された波長２４８ｎｍや波長１９３ｎｍの光束はレ
ンズにより一旦集光し、光パイプとかロッド型インテグ
レータとか、内面反射型インテグレータと呼ばれる内面
反射部材２に入射させる。
で、この露光装置はステップ＆リピート方式、又はステ
ップ＆スキャン方式でウエハ上の複数個の領域にデバイ
スパターンを露光する。図１において、ＫｒＦエキシマ
レーザーやＡｒＦエキシマレーザーからなる光源１から
放射された波長２４８ｎｍや波長１９３ｎｍの光束はレ
ンズにより一旦集光し、光パイプとかロッド型インテグ
レータとか、内面反射型インテグレータと呼ばれる内面
反射部材２に入射させる。
【００３９】内面反射部材２は、入射した光線が内面反
射部材２の側面で複数回反射することによって、内面反
射部材の一方の端面の光入射面で不均一であった光強度
分布を内面反射部材の他方の端面の光出射面で均一化す
る働きがある。内面反射部材２としては、例えば、複数
の長い鏡を向かい合せて配置したカレイドスコープでで
有っても良いし、単に光軸に直交する断面が多角形であ
るロッド状のガラス（ここでは石英）であっても良い。
ロッド状のガラスの場合には、光線がロッドの側面に当
った際に、硝材と空気の屈折率の違いにより全反射する
ように設計する。
射部材２の側面で複数回反射することによって、内面反
射部材の一方の端面の光入射面で不均一であった光強度
分布を内面反射部材の他方の端面の光出射面で均一化す
る働きがある。内面反射部材２としては、例えば、複数
の長い鏡を向かい合せて配置したカレイドスコープでで
有っても良いし、単に光軸に直交する断面が多角形であ
るロッド状のガラス（ここでは石英）であっても良い。
ロッド状のガラスの場合には、光線がロッドの側面に当
った際に、硝材と空気の屈折率の違いにより全反射する
ように設計する。
【００４０】内面反射部材２の光出射面に形成された均
一な光強度分布の光束を、レンズ系３によってハエノ目
レンズ４の光入射面に投影する。ハエノ目レンズ４は光
入射面と光出射面が互いの面のパワーの焦点となってい
るロッドレンズを束ねたものであり、ハエノ目レンズ４
の各ロッドレンズに入射した光束はロッドレンズ毎にそ
れらの光に集光されて、全体としてハエノ目レンズ４の
光出射面に多数の集光点を形成する。
一な光強度分布の光束を、レンズ系３によってハエノ目
レンズ４の光入射面に投影する。ハエノ目レンズ４は光
入射面と光出射面が互いの面のパワーの焦点となってい
るロッドレンズを束ねたものであり、ハエノ目レンズ４
の各ロッドレンズに入射した光束はロッドレンズ毎にそ
れらの光に集光されて、全体としてハエノ目レンズ４の
光出射面に多数の集光点を形成する。
【００４１】光学系５は、ハエノ目レンズ４の光出射面
に形成された集光点群を２次光源として利用することに
よって照明領域を均一に照明するための光学系である。
投影露光装置の場合にはマスク７上の照明領域を制御す
る必要があるので、一度マスクと共役な位置で均一な光
強度分布を作る。すなわち、絞り６の位置がマスク７と
共役な位置であるので、この絞り６の位置に前述の集光
点群からの多数の光束を重ねて、この位置に均一な光強
度分布を形成し、絞り６の位置での均一な光強度分布を
リレー光学系によりマスク７の大きさと形状に投影し、
マスク７を照明する。絞り６を構成する４枚の遮光板が
光軸と直交する方向に可動であり、マスク７の照明領域
にあわせて絞り６の各遮光板を移動させる。
に形成された集光点群を２次光源として利用することに
よって照明領域を均一に照明するための光学系である。
投影露光装置の場合にはマスク７上の照明領域を制御す
る必要があるので、一度マスクと共役な位置で均一な光
強度分布を作る。すなわち、絞り６の位置がマスク７と
共役な位置であるので、この絞り６の位置に前述の集光
点群からの多数の光束を重ねて、この位置に均一な光強
度分布を形成し、絞り６の位置での均一な光強度分布を
リレー光学系によりマスク７の大きさと形状に投影し、
マスク７を照明する。絞り６を構成する４枚の遮光板が
光軸と直交する方向に可動であり、マスク７の照明領域
にあわせて絞り６の各遮光板を移動させる。
【００４２】マスク７上のパターンは、投影光学系８に
よって半導体ウエハ等のレジストが塗布された基板１０
上に結像される。投影光学系８はマスク７の位置や基板
１０の位置が光軸方向にずれても、投影倍率が変化しな
いマスク７側と基板１０側の双方がテレセントリックな
系である。
よって半導体ウエハ等のレジストが塗布された基板１０
上に結像される。投影光学系８はマスク７の位置や基板
１０の位置が光軸方向にずれても、投影倍率が変化しな
いマスク７側と基板１０側の双方がテレセントリックな
系である。
【００４３】走査型投影露光装置の場合には、マスク７
と半導体ウエハ等の基板１０は同期して走査される。ま
た、マスク７が移動することから、それにともない照明
領域も変わるため、照明領域を制御する絞り６も同期し
て走査される。
と半導体ウエハ等の基板１０は同期して走査される。ま
た、マスク７が移動することから、それにともない照明
領域も変わるため、照明領域を制御する絞り６も同期し
て走査される。
【００４４】投影光学系８には開口径が可変な開口絞り
９が設けられ、絞りの開口径を調整することで開口数
（ＮＡ）を調整して、明るさ、解像度、焦点深度を制御
する。投影光学系８は、公知のものであり、その系とし
ては、基本的に多数枚のレンズのみからより成る系や、
レンズと凹面鏡より成るカタジオプトリック系や、多数
のミラーよりなる系がある。
９が設けられ、絞りの開口径を調整することで開口数
（ＮＡ）を調整して、明るさ、解像度、焦点深度を制御
する。投影光学系８は、公知のものであり、その系とし
ては、基本的に多数枚のレンズのみからより成る系や、
レンズと凹面鏡より成るカタジオプトリック系や、多数
のミラーよりなる系がある。
【００４５】更に、円形、四重極、輪帯形状など複数種
の開口を円周方向並べて成るターレット式の絞り１３
は、照明光学系の開口数を制御するもので、ハエノ目レ
ンズ４の光出射面の近傍における照明光束の大きさと
形、つまり２時光源の形と大きさを制御する。絞り１３
の開口の一つは径が可変な円形開口である。リレーレン
ズ系３は、変倍機能（ズーム）を有しており、照明光学
系の開口数が制御可能であって、ハエノ目レンズ４の光
入射側像面において照明光束を制御する。
の開口を円周方向並べて成るターレット式の絞り１３
は、照明光学系の開口数を制御するもので、ハエノ目レ
ンズ４の光出射面の近傍における照明光束の大きさと
形、つまり２時光源の形と大きさを制御する。絞り１３
の開口の一つは径が可変な円形開口である。リレーレン
ズ系３は、変倍機能（ズーム）を有しており、照明光学
系の開口数が制御可能であって、ハエノ目レンズ４の光
入射側像面において照明光束を制御する。
【００４６】絞り制御装置１１は、投影光学系８のＮＡ
を決める可変開口絞り９、又は照明系の２次光源の大き
さと形状を決める可変絞り１３と、ズームレンズである
リレーレンズ系３を制御するものであり、必要に応じて
これらの一つ又は複数を制御する。本装置の有効光源の
大きさや形は、虹彩絞り１３と、リレーレンズ系３の内
少なくとも一つによって制御することができる。
を決める可変開口絞り９、又は照明系の２次光源の大き
さと形状を決める可変絞り１３と、ズームレンズである
リレーレンズ系３を制御するものであり、必要に応じて
これらの一つ又は複数を制御する。本装置の有効光源の
大きさや形は、虹彩絞り１３と、リレーレンズ系３の内
少なくとも一つによって制御することができる。
【００４７】線幅予測手段１２は、マスク７のパターン
の情報、投影光学系８の波面収差の情報と照明系の２次
光源の形や大きさの情報、そして必要に応じてレーザ１
の半値幅や露光による投影光学系８の温度変化などの情
報に基づいて、マスク７における繰り返しパターンと孤
立パターンの着目するパターン間のバイアスＣＤ”Ｂ”
の値を計算する。なお、マスク７のパターン情報は予測
手段１２にマニュアルで入力してもいいし、読取装置７
０により、マスク７のバーコードなどを読み取って予測
手段１２に入力してもよい。
の情報、投影光学系８の波面収差の情報と照明系の２次
光源の形や大きさの情報、そして必要に応じてレーザ１
の半値幅や露光による投影光学系８の温度変化などの情
報に基づいて、マスク７における繰り返しパターンと孤
立パターンの着目するパターン間のバイアスＣＤ”Ｂ”
の値を計算する。なお、マスク７のパターン情報は予測
手段１２にマニュアルで入力してもいいし、読取装置７
０により、マスク７のバーコードなどを読み取って予測
手段１２に入力してもよい。
【００４８】そして、バイアスＣＤ”Ｂ”の値が許容値
をはずれた場合には、補正すべきバイアスに相当する投
影光学系８の開口絞り９の補正量か、照明光学系の二次
光源（有効光源）の補正量を計算し、この計算結果に基
づいて、絞り制御装置１１を駆動する。
をはずれた場合には、補正すべきバイアスに相当する投
影光学系８の開口絞り９の補正量か、照明光学系の二次
光源（有効光源）の補正量を計算し、この計算結果に基
づいて、絞り制御装置１１を駆動する。
【００４９】線幅予測手段１２は、予め対象となる繰り
返しパターンと孤立パターンの組一種又は複数種に関し
て当該号機で露光を行い、各組に対して実験的にある条
件下でのバイアスＣＤ”Ｂ”の値を測定し、その測定結
果が入力されており、測定結果を基準として別の条件下
でのＣＤ”Ｂ”の最適値や基準値に対する補正量を計算
しても良い。
返しパターンと孤立パターンの組一種又は複数種に関し
て当該号機で露光を行い、各組に対して実験的にある条
件下でのバイアスＣＤ”Ｂ”の値を測定し、その測定結
果が入力されており、測定結果を基準として別の条件下
でのＣＤ”Ｂ”の最適値や基準値に対する補正量を計算
しても良い。
【００５０】以下、線幅予測手段による計算結果の一例
を示す。
を示す。
【００５１】図２は、図９のレチクルパターン像のＤｅ
ｎｓｅ部の線幅のノミナル値を２００ｎｍとし、投影レ
ンズ８のＮＡ０．６５、露光光の波長２４８ｎｍ、照明
条件は、２／３輪帯（外σ＝０．８０）として、バイア
スＣＤ”Ｂ”の値をデフォーカス量（ウエハ面位置）に
対して示したグラフである。このグラフから、バイアス
ＣＤ”Ｂ”の値は、ベストフォーカスの時に最小値Ｂｍ
ｉｎとなり、デフォーカス量が大きくなるのに伴ってバ
イアスＣＤ”Ｂ”が増大していることがわかる。すなわ
ち、投影レンズ８の収差の影響により、Ｄｅｎｓｅ部の
線幅をノミナル線幅すなわちマスク上の線幅に投影レン
ズ８の投影倍率（１／４とか１／５）を掛けた値になる
ように露光量を調整すると、孤立線が目標の線幅（たと
えばノミナル線幅の２００ｎｍ）からずれる。
ｎｓｅ部の線幅のノミナル値を２００ｎｍとし、投影レ
ンズ８のＮＡ０．６５、露光光の波長２４８ｎｍ、照明
条件は、２／３輪帯（外σ＝０．８０）として、バイア
スＣＤ”Ｂ”の値をデフォーカス量（ウエハ面位置）に
対して示したグラフである。このグラフから、バイアス
ＣＤ”Ｂ”の値は、ベストフォーカスの時に最小値Ｂｍ
ｉｎとなり、デフォーカス量が大きくなるのに伴ってバ
イアスＣＤ”Ｂ”が増大していることがわかる。すなわ
ち、投影レンズ８の収差の影響により、Ｄｅｎｓｅ部の
線幅をノミナル線幅すなわちマスク上の線幅に投影レン
ズ８の投影倍率（１／４とか１／５）を掛けた値になる
ように露光量を調整すると、孤立線が目標の線幅（たと
えばノミナル線幅の２００ｎｍ）からずれる。
【００５２】図３は、図９のレチクルパターン像のＤｅ
ｎｓｅ部の線幅のノミナル値を２００ｎｍとし、投影レ
ンズ８のＮＡ０．６５、露光光の波長２４８ｎｍ、照明
条件は内σ＝０．５３３の輪帯照明として、外径（外
σ）を変化させたときのバイアスＣＤ”Ｂ”の変化を示
したグラフである。このグラフでは、バイアスＣＤ”
Ｂ”の値は、外σが０．７５でバイアスがほぼゼロとな
っている。伴って、線幅予測手段１２によれば、図２の
状態から露光量は変えずに、外σが０．７５となるよう
に、絞り制御装置１１によって絞り１３やリレーレンズ
系３を制御する。
ｎｓｅ部の線幅のノミナル値を２００ｎｍとし、投影レ
ンズ８のＮＡ０．６５、露光光の波長２４８ｎｍ、照明
条件は内σ＝０．５３３の輪帯照明として、外径（外
σ）を変化させたときのバイアスＣＤ”Ｂ”の変化を示
したグラフである。このグラフでは、バイアスＣＤ”
Ｂ”の値は、外σが０．７５でバイアスがほぼゼロとな
っている。伴って、線幅予測手段１２によれば、図２の
状態から露光量は変えずに、外σが０．７５となるよう
に、絞り制御装置１１によって絞り１３やリレーレンズ
系３を制御する。
【００５３】図４に、輪帯照明の差異の内σ、外σを表
す説明図を示しておく。
す説明図を示しておく。
【００５４】図５は、図９のレチクルパターンのＤｅｎ
ｓｅ部の線幅のノミナル値を２００ｎｍとし、露光光の
波長２４８ｎｍとし、照明条件を外σ＝０．８の輪帯照
明として、投影レンズＮＡを０．６５近傍で変化させた
ときの、バイアスＣＤ”Ｂ”の値の変化を示したグラフ
である。このグラフによって、与えられたバイアス許容
範囲に対して投影レンズ８の開口数ＮＡが決まる。そこ
で、本発明によれば、図２の状態から露光量は変えず
に、絞り制御装置１１荷より開口絞り９を制御して投影
レンズ８のＮＡをこうして決まった大きさのＮＡにす
る。
ｓｅ部の線幅のノミナル値を２００ｎｍとし、露光光の
波長２４８ｎｍとし、照明条件を外σ＝０．８の輪帯照
明として、投影レンズＮＡを０．６５近傍で変化させた
ときの、バイアスＣＤ”Ｂ”の値の変化を示したグラフ
である。このグラフによって、与えられたバイアス許容
範囲に対して投影レンズ８の開口数ＮＡが決まる。そこ
で、本発明によれば、図２の状態から露光量は変えず
に、絞り制御装置１１荷より開口絞り９を制御して投影
レンズ８のＮＡをこうして決まった大きさのＮＡにす
る。
【００５５】図６は、図９のレチクルパターン像のＤｅ
ｎｓｅ部の線幅のノミナル値を２００ｎｍとし、投影レ
ンズ８の開口数ＮＡ０．６５、露光波長２４８ｎｍ、照
明条件を外σ０．８の２／３輪帯照明としたときの、露
光光源であるエキシマレーザ光の半値幅変化に対するバ
イアスＣＤ”Ｂ”の変化を示したグラフである。このグ
ラフから、図示しない公知手段、たとえばレーザー１に
内蔵された波長計で、レーザー１の波長の半値幅を検出
し、検出した半値幅のときのバイアス値ＣＤ”Ｂ”の値
が許容範囲にあるか否かを判別し、否のときには、たと
えば、図３にあるように、照明光学系の外σ又は図５に
示した投影光学系の開口数に対するバイアスＣＤの関係
から半値幅変動によるバイアスＣＤの変化を修正する為
のσ又は投影光学系の開口数値を計算し、その結果に基
づいて、絞り制御装置１１を作動させる。
ｎｓｅ部の線幅のノミナル値を２００ｎｍとし、投影レ
ンズ８の開口数ＮＡ０．６５、露光波長２４８ｎｍ、照
明条件を外σ０．８の２／３輪帯照明としたときの、露
光光源であるエキシマレーザ光の半値幅変化に対するバ
イアスＣＤ”Ｂ”の変化を示したグラフである。このグ
ラフから、図示しない公知手段、たとえばレーザー１に
内蔵された波長計で、レーザー１の波長の半値幅を検出
し、検出した半値幅のときのバイアス値ＣＤ”Ｂ”の値
が許容範囲にあるか否かを判別し、否のときには、たと
えば、図３にあるように、照明光学系の外σ又は図５に
示した投影光学系の開口数に対するバイアスＣＤの関係
から半値幅変動によるバイアスＣＤの変化を修正する為
のσ又は投影光学系の開口数値を計算し、その結果に基
づいて、絞り制御装置１１を作動させる。
【００５６】次に、上記説明した露光装置を利用した半
導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。
導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。
【００５７】図７は、半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等
の半導体チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の製
造を説明するためのフローチャートである。ステップ１
（回路設計）では、半導体デバイスの回路設計を行う。
ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターン
を形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエ
ハ製造）では、シリコン等の材料を用いてウエハを製造
する。ステップ４（ウエハプロセス）は、前工程と呼ば
れ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフ
ィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次の
ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４
によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する
工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディ
ング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を
含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作製され
た半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の
検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これが出荷（ステップ７）される。
の半導体チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の製
造を説明するためのフローチャートである。ステップ１
（回路設計）では、半導体デバイスの回路設計を行う。
ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターン
を形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエ
ハ製造）では、シリコン等の材料を用いてウエハを製造
する。ステップ４（ウエハプロセス）は、前工程と呼ば
れ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフ
ィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次の
ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４
によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する
工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディ
ング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を
含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作製され
た半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の
検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これが出荷（ステップ７）される。
【００５８】図８は、ステップ４のウエハプロセスの詳
細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）で
は、ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶ
Ｄ）では、ウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１
３（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着等によって
形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウエハ
にイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）で
はウエハに感光材を塗布する。ステップ１６（露光）で
は、上記説明した露光装置によってマスクの回路パター
ンをウエハに露光する。ステップ１７（現像）では露光
したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）で
は、現像したレジスト像以外の部部を削り取る。ステッ
プ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要
となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り
返し行うことによって、上はに多重に回路パターンが形
成される。
細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）で
は、ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶ
Ｄ）では、ウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１
３（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着等によって
形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウエハ
にイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）で
はウエハに感光材を塗布する。ステップ１６（露光）で
は、上記説明した露光装置によってマスクの回路パター
ンをウエハに露光する。ステップ１７（現像）では露光
したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）で
は、現像したレジスト像以外の部部を削り取る。ステッ
プ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要
となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り
返し行うことによって、上はに多重に回路パターンが形
成される。
【００５９】本実施例の製造方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高精度の半導体デバイスを製造すること
ができる。
造が難しかった高精度の半導体デバイスを製造すること
ができる。
【００６０】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、繰り返し
部の線幅と孤立部の線幅との差を、投影露光装置の個々
のばらつきに関係なく所望の範囲内に押さえることがで
きる。
部の線幅と孤立部の線幅との差を、投影露光装置の個々
のばらつきに関係なく所望の範囲内に押さえることがで
きる。
【図１】図１は、本発明の投影露光装置の概略図
【図２】バイアスＣＤ”Ｂ”の値をデフォーカス量に対
して示したグラフ
して示したグラフ
【図３】外σの大きさを変化させたときのバイアスＣ
Ｄ”Ｂ”の値の変化を示したグラフ
Ｄ”Ｂ”の値の変化を示したグラフ
【図４】輪帯照明の内σ、外σを説明する図
【図５】Ｄｅｎｓｅ部線幅のノミナル値を２００ｎｍと
し、露光波長２４８ｎｍとし、外σが０．８の２／３輪
帯照明として、投影レンズのＮＡを０．６５近傍で変化
させたときの、バイアスＣＤの値の変化を示したグラフ
し、露光波長２４８ｎｍとし、外σが０．８の２／３輪
帯照明として、投影レンズのＮＡを０．６５近傍で変化
させたときの、バイアスＣＤの値の変化を示したグラフ
【図６】Ｄｅｎｓｅ部線幅のノミナル値を２００ｎｍと
し、投影レンズのＮＡ０．６５、露光波長２４８ｎｍで
外σが０．８の２／３輪帯照明に対して、露光に用いる
レーザ光の波長の半値幅変化に対するバイアスＣＤの値
の変化を示したグラフ
し、投影レンズのＮＡ０．６５、露光波長２４８ｎｍで
外σが０．８の２／３輪帯照明に対して、露光に用いる
レーザ光の波長の半値幅変化に対するバイアスＣＤの値
の変化を示したグラフ
【図７】デバイス製造工程のフローチャート
【図８】ウエハプロセスのフローチャート
【図９】繰り返しパターンと孤立パターンを含むマスク
パターンの一例を示す図
パターンの一例を示す図
１ 光源 ２ 内面反射部材 ３ リレー光学系 ４ ハエノ目レンズ ５ ２次光源を用いて均一照明を実現する光学系 ６ 遮光板を持つ可動絞り ７ マスク ８ 投影光学系 ９ 可変開口絞り １０ ウエハ １１ 絞り制御装置 １２ 線幅予測手段 １３ ターレット型可変絞り
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年３月７日（２００１．３．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 投影露光装置及び方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、投影露光装置及び
方法に関し、特に、一つのマスク内の孤立パターンの線
幅と繰り返しパターンの線幅とを同時に正確に制御する
ことができる投影露光装置及び方法に関する。
方法に関し、特に、一つのマスク内の孤立パターンの線
幅と繰り返しパターンの線幅とを同時に正確に制御する
ことができる投影露光装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】線幅の微細化に伴って、リソグラフィー
工程で基板上に形成される線幅の均一性にも高い精度が
要求されてきているが、線幅が一定のパターンの線幅制
御であれば、露光量を調整することで容易に制御するこ
とが可能である。
工程で基板上に形成される線幅の均一性にも高い精度が
要求されてきているが、線幅が一定のパターンの線幅制
御であれば、露光量を調整することで容易に制御するこ
とが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マスク
上に繰り返し線のパターンと孤立線のパターンとがある
場合には、両方のパターンの線幅を同時に制御しようと
しても、両方のパターンの線幅を同時にある所望の許容
範囲内に入れることが難しくなってくる。
上に繰り返し線のパターンと孤立線のパターンとがある
場合には、両方のパターンの線幅を同時に制御しようと
しても、両方のパターンの線幅を同時にある所望の許容
範囲内に入れることが難しくなってくる。
【０００４】図９は、繰り返し線（ＤＥＮＳＥ部）と孤
立線（ＩＳＯ部）を含むマスクパターンを例示したもの
である。Ｄｅｎｓｅ部の線幅もＩＳＯ部の線幅もマスク
上では等しいが、投影露光の結果として半導体ウエハ等
の基板上で得られる線幅は異なる。すなわち、露光装置
の投影光学系のベストフォーカス位置に基板表面（レジ
スト面）がある状態においても、基板のレジストを現像
後のＤＥＮＳＥ部の線幅ＬｄとＩＳＯ部の線幅Ｌｉは異
なるため、本願でＢ＝（Ｌｄ−Ｌｉ）で定義するバイア
スＣＤ”Ｂ”の値を制御することが必要である。
立線（ＩＳＯ部）を含むマスクパターンを例示したもの
である。Ｄｅｎｓｅ部の線幅もＩＳＯ部の線幅もマスク
上では等しいが、投影露光の結果として半導体ウエハ等
の基板上で得られる線幅は異なる。すなわち、露光装置
の投影光学系のベストフォーカス位置に基板表面（レジ
スト面）がある状態においても、基板のレジストを現像
後のＤＥＮＳＥ部の線幅ＬｄとＩＳＯ部の線幅Ｌｉは異
なるため、本願でＢ＝（Ｌｄ−Ｌｉ）で定義するバイア
スＣＤ”Ｂ”の値を制御することが必要である。
【０００５】又、同一の設計値に基づく複数の投影レン
ズであっても各レンズ固有の波面収差に依存するバイア
スＣＤ”Ｂ”の値の変化の他に、色収差に影響する露光
用のレーザ光の半値幅の変化や、同露光装置の履歴に依
存するレンズの温度変化に伴うその波面収差の変化もバ
イアスＣＤ”Ｂ”が変化する要因となることがわかっ
た。
ズであっても各レンズ固有の波面収差に依存するバイア
スＣＤ”Ｂ”の値の変化の他に、色収差に影響する露光
用のレーザ光の半値幅の変化や、同露光装置の履歴に依
存するレンズの温度変化に伴うその波面収差の変化もバ
イアスＣＤ”Ｂ”が変化する要因となることがわかっ
た。
【０００６】又、ステージ振動の影響によってもバイア
スＣＤ”Ｂ”の値の変化は生じることもわかった。
スＣＤ”Ｂ”の値の変化は生じることもわかった。
【０００７】又、このバイアスＣＤ値は、着目する線
幅、パターンの種類によっても異なり、マスクの種類
（バイナリーマスク、ハーフトーンマスク等）、照明条
件（輪帯照明、４重極照明、通常（円）照明）によって
も異なる。
幅、パターンの種類によっても異なり、マスクの種類
（バイナリーマスク、ハーフトーンマスク等）、照明条
件（輪帯照明、４重極照明、通常（円）照明）によって
も異なる。
【０００８】そこで、本発明の目的は、バイアスＣＤ”
Ｂ”の値を制御することが可能な投影露光装置を提供す
ることにある。
Ｂ”の値を制御することが可能な投影露光装置を提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１の発明では、マスクを照明する照明光学系
と、該照明されたマスクのパターンを感光基板上に投影
する投影光学系とを有する投影露光装置において、前記
マスク上のパターンが前記投影光学系によって前記感光
基板上に投影された像の線幅情報を予測する線幅予測手
段と、前記予測結果に基づいて、前記投影光学系の開口
径と前記照明光学系の有効光源の大きさのうちの少なく
とも一方を変更する制御手段とを備える。
め、請求項１の発明では、マスクを照明する照明光学系
と、該照明されたマスクのパターンを感光基板上に投影
する投影光学系とを有する投影露光装置において、前記
マスク上のパターンが前記投影光学系によって前記感光
基板上に投影された像の線幅情報を予測する線幅予測手
段と、前記予測結果に基づいて、前記投影光学系の開口
径と前記照明光学系の有効光源の大きさのうちの少なく
とも一方を変更する制御手段とを備える。
【００１０】請求項２の発明では、前記線幅予測手段で
予測する線幅情報は、透過部と遮光部が交互に繰り返さ
れた繰り返し線と、透過部または遮光部が単独で存在す
る孤立線の、それぞれの投影像の線幅の差である。
予測する線幅情報は、透過部と遮光部が交互に繰り返さ
れた繰り返し線と、透過部または遮光部が単独で存在す
る孤立線の、それぞれの投影像の線幅の差である。
【００１１】請求項３の発明では、前記線幅予測手段
は、前記投影光学系の波面収差情報に基づいて線幅情報
を予測する。
は、前記投影光学系の波面収差情報に基づいて線幅情報
を予測する。
【００１２】請求項４の発明では、前記線幅予測手段
は、あらかじめ露光作業を行って得られた線幅の情報に
基づいて線幅情報を予測する。
は、あらかじめ露光作業を行って得られた線幅の情報に
基づいて線幅情報を予測する。
【００１３】請求項５の発明では、前記投影光学系は更
に、単位時間内に入射する光エネルギー量をモニターす
るモニター手段を有し、前記線幅予測手段は、前記モニ
ター手段のモニター結果に基づいて線幅情報を予測す
る。
に、単位時間内に入射する光エネルギー量をモニターす
るモニター手段を有し、前記線幅予測手段は、前記モニ
ター手段のモニター結果に基づいて線幅情報を予測す
る。
【００１４】請求項６の発明では、前記線幅予測手段
は、前記光源の波長情報に基づいて線幅情報を予測す
る。
は、前記光源の波長情報に基づいて線幅情報を予測す
る。
【００１５】請求項７の発明では、前記波長情報は、前
記光源の中心波長である。
記光源の中心波長である。
【００１６】請求項８の発明では、前記波長情報は、前
記光源の波長の半値幅である。
記光源の波長の半値幅である。
【００１７】請求項９の発明では、マスクを照明する照
明光学系と、該照明されたマスクのパターンを感光基板
上に投影する投影光学系とを有する投影露光装置におい
て、複数種のレジスト像の線幅の測定結果、もしくは、
これより得られるバイアスＣＤの値を入力する手段と、
該入力した値に応じて、前記投影光学系の開口径と前記
照明光学系の有効光源の大きさのうちの少なくとも一方
を変更する手段を有する。
明光学系と、該照明されたマスクのパターンを感光基板
上に投影する投影光学系とを有する投影露光装置におい
て、複数種のレジスト像の線幅の測定結果、もしくは、
これより得られるバイアスＣＤの値を入力する手段と、
該入力した値に応じて、前記投影光学系の開口径と前記
照明光学系の有効光源の大きさのうちの少なくとも一方
を変更する手段を有する。
【００１８】又、請求項１０の発明は、上述した投影露
光装置を使用する投影露光方法であって、前記マスク上
のパターンが前記投影光学系によって前記感光基板上に
投影された像の線幅情報を予測するステップと、前記予
測の結果に基づいて、前記投影光学系の開口絞りと、前
記照明光学系の有効光源の大きさのうち少なくとも一方
を変更するステップとを含む。
光装置を使用する投影露光方法であって、前記マスク上
のパターンが前記投影光学系によって前記感光基板上に
投影された像の線幅情報を予測するステップと、前記予
測の結果に基づいて、前記投影光学系の開口絞りと、前
記照明光学系の有効光源の大きさのうち少なくとも一方
を変更するステップとを含む。
【００１９】請求項１１の発明は、デバイス製造方法で
あり、上述した投影露光装置によりデバイスパターンで
ウエハを露光する段階と、該露光したウエハを現像する
段階とを含む。
あり、上述した投影露光装置によりデバイスパターンで
ウエハを露光する段階と、該露光したウエハを現像する
段階とを含む。
【００２０】請求項１２の発明の露光装置では、繰り返
しパターンと孤立パターンを有するマスクに関する現状
のバイアスＣＤ値が許容範囲内であるか否か判別し、否
の場合には装置の状態（照明光学系の開口数ＮＡ、投影
光学系の開口数ＮＡ、投影光学系の波面収差、コヒーレ
ンスファクタσ、露光波長、露光光の波長スペクトルの
半値幅、露光量等の複数のパラメータのうちの少なくと
も一つ）を変更する。
しパターンと孤立パターンを有するマスクに関する現状
のバイアスＣＤ値が許容範囲内であるか否か判別し、否
の場合には装置の状態（照明光学系の開口数ＮＡ、投影
光学系の開口数ＮＡ、投影光学系の波面収差、コヒーレ
ンスファクタσ、露光波長、露光光の波長スペクトルの
半値幅、露光量等の複数のパラメータのうちの少なくと
も一つ）を変更する。
【００２１】請求項１３の発明の露光装置では、露光に
よりウエハ上に得られるパターン像の線幅が許容範囲内
であるか否か判別し、否の場合には装置の状態（照明光
学系の開口数ＮＡ、投影光学系の開口数ＮＡ、投影光学
系の波面収差、コヒーレンスファクタσ、露光波長、露
光光の波長スペクトルの半値幅、露光量等の複数のパラ
メータのうちの少なくとも一つ）を変更する。
よりウエハ上に得られるパターン像の線幅が許容範囲内
であるか否か判別し、否の場合には装置の状態（照明光
学系の開口数ＮＡ、投影光学系の開口数ＮＡ、投影光学
系の波面収差、コヒーレンスファクタσ、露光波長、露
光光の波長スペクトルの半値幅、露光量等の複数のパラ
メータのうちの少なくとも一つ）を変更する。
【００２２】請求項１４の発明の露光装置では、露光条
件とマスクの繰り返しパターンと孤立パターンの線幅の
情報とに基づいて、前記マスクに関するバイアスＣＤ値
を計算する計算手段を有する。
件とマスクの繰り返しパターンと孤立パターンの線幅の
情報とに基づいて、前記マスクに関するバイアスＣＤ値
を計算する計算手段を有する。
【００２３】請求項１５の発明の露光装置では、露光条
件とマスクのパターンの線幅に関する情報とに基づい
て、露光によりウエハ上に得られるパターン像の線幅情
報を計算する計算手段を有する。
件とマスクのパターンの線幅に関する情報とに基づい
て、露光によりウエハ上に得られるパターン像の線幅情
報を計算する計算手段を有する。
【００２４】請求項１６の発明の露光装置は、装置の露
光条件（照明光学系の開口数ＮＡ、投影光学系の開口数
ＮＡ、投影光学系の波面収差、コヒーレンスファクタ
σ、露光波長、露光光の波長スペクトルの半値幅、露光
量等の複数のパラメータのうちの少なくとも一つ）とマ
スクの繰り返しパターンと孤立パターンの線幅の情報と
に基づいて前記マスクに関するバイアスＣＤ値を求め、
該求めたバイアスＣＤ値が許容範囲内であるか否か判別
し、否の場合には装置の状態（照明光学系の開口数Ｎ
Ａ、投影光学系の開口数ＮＡ、投影光学系の波面収差、
コヒーレンスファクタσ、露光波長、露光光の波長スペ
クトルの半値幅、露光量等の複数のパラメータのうちの
少なくとも一つ）を変更することにより前記許容範囲内
のバイアスＣＤ値を得る制御手段を有する。
光条件（照明光学系の開口数ＮＡ、投影光学系の開口数
ＮＡ、投影光学系の波面収差、コヒーレンスファクタ
σ、露光波長、露光光の波長スペクトルの半値幅、露光
量等の複数のパラメータのうちの少なくとも一つ）とマ
スクの繰り返しパターンと孤立パターンの線幅の情報と
に基づいて前記マスクに関するバイアスＣＤ値を求め、
該求めたバイアスＣＤ値が許容範囲内であるか否か判別
し、否の場合には装置の状態（照明光学系の開口数Ｎ
Ａ、投影光学系の開口数ＮＡ、投影光学系の波面収差、
コヒーレンスファクタσ、露光波長、露光光の波長スペ
クトルの半値幅、露光量等の複数のパラメータのうちの
少なくとも一つ）を変更することにより前記許容範囲内
のバイアスＣＤ値を得る制御手段を有する。
【００２５】請求項１７の発明の投影露光装置は、繰り
返しパターンと孤立パターンを有するマスクを用いて露
光を行う際に露光光の波長スペクトルの半値幅の変化に
基づく前記マスクに関するバイアスＣＤ値の変化を補正
する手段を有する。
返しパターンと孤立パターンを有するマスクを用いて露
光を行う際に露光光の波長スペクトルの半値幅の変化に
基づく前記マスクに関するバイアスＣＤ値の変化を補正
する手段を有する。
【００２６】請求項１８の発明の投影露光装置は、繰り
返しパターンと孤立パターンを有するマスクを用いて露
光を行う際に投影光学系の波面収差の変化（劣化）に基
づく前記マスクに関するバイアスＣＤ値の変化を補正す
る手段を有する。
返しパターンと孤立パターンを有するマスクを用いて露
光を行う際に投影光学系の波面収差の変化（劣化）に基
づく前記マスクに関するバイアスＣＤ値の変化を補正す
る手段を有する。
【００２７】請求項１９の発明の投影露光装置は、繰り
返しパターンと孤立パターンを有するマスクを用いて露
光を行う際に露光を繰り返すことによる温度変化に起因
する投影光学系の波面収差の変化（劣化）に基づく前記
マスクに関するバイアスＣＤ値の変化を補正する手段を
有する。
返しパターンと孤立パターンを有するマスクを用いて露
光を行う際に露光を繰り返すことによる温度変化に起因
する投影光学系の波面収差の変化（劣化）に基づく前記
マスクに関するバイアスＣＤ値の変化を補正する手段を
有する。
【００２８】請求項２０の発明の投影露光装置は、露光
光の波長スペクトルの半値幅の変化に応じて照明光学系
の開口数と投影光学系の開口数の少なくとも一方を変え
る手段を有する。
光の波長スペクトルの半値幅の変化に応じて照明光学系
の開口数と投影光学系の開口数の少なくとも一方を変え
る手段を有する。
【００２９】請求項２１の発明の投影露光装置は、露光
の履歴に応じて照明光学系の開口数と投影光学系の開口
数の少なくとも一方を変える手段を有する。
の履歴に応じて照明光学系の開口数と投影光学系の開口
数の少なくとも一方を変える手段を有する。
【００３０】請求項２２の発明の投影露光装置は、投影
光学系の波面収差の変化に応じて照明光学系の開口数と
投影光学系の開口数の少なくとも一方を変える手段を有
する。
光学系の波面収差の変化に応じて照明光学系の開口数と
投影光学系の開口数の少なくとも一方を変える手段を有
する。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して種々の本発
明の実施の形態について説明する。
明の実施の形態について説明する。
【００３２】本実施形態の投影露光装置においては、予
め投影光学系の種々の開口数や照明光学系の二次光源
（有効光源）の大きさや形状に対するバイアスＣＤ”
Ｂ”を収集して記憶しておく。
め投影光学系の種々の開口数や照明光学系の二次光源
（有効光源）の大きさや形状に対するバイアスＣＤ”
Ｂ”を収集して記憶しておく。
【００３３】一方、線幅情報予測手段は、投影光学系の
波面収差の情報とマスク（レチクル）の繰り返しパター
ンと孤立パターンについての情報と、これらのパターン
をウエハ上に露光する照明系の有効光源（二次光源）の
情報等のパラメータに基づいて、投影光学系の有効画面
内の複数の位置における現状のバイアスＣＤ”Ｂ”の値
を計算する。
波面収差の情報とマスク（レチクル）の繰り返しパター
ンと孤立パターンについての情報と、これらのパターン
をウエハ上に露光する照明系の有効光源（二次光源）の
情報等のパラメータに基づいて、投影光学系の有効画面
内の複数の位置における現状のバイアスＣＤ”Ｂ”の値
を計算する。
【００３４】そして、計算したバイアスＣＤ”Ｂ”の値
が許容範囲から外れているときは、許容範囲内の所望の
値のバイアスＣＤ”Ｂ”が得られるように、投影光学系
の開口数（ＮＡ）を変えたり、照明条件σ（シグマ）の
値を変えるように開口絞りや照明絞りを制御する手段を
制御する。
が許容範囲から外れているときは、許容範囲内の所望の
値のバイアスＣＤ”Ｂ”が得られるように、投影光学系
の開口数（ＮＡ）を変えたり、照明条件σ（シグマ）の
値を変えるように開口絞りや照明絞りを制御する手段を
制御する。
【００３５】上述した計算に替えて、線幅情報予測手段
に実際に露光して得られた複数種類のパターンの線幅を
入力し、その入力結果が所望の値からはずれている場合
には、修正すべきバイアスＣＤを計算し、その結果に基
づいて前記投影光学系の開口絞りと、前記照明光学系の
絞りとの少なくとも一方を制御することにより投影光学
系の開口数（ＮＡ）と照明条件σ（シグマ）の値の少な
くとも一方を変え、所望のバイアスＣＤ値を得る。
に実際に露光して得られた複数種類のパターンの線幅を
入力し、その入力結果が所望の値からはずれている場合
には、修正すべきバイアスＣＤを計算し、その結果に基
づいて前記投影光学系の開口絞りと、前記照明光学系の
絞りとの少なくとも一方を制御することにより投影光学
系の開口数（ＮＡ）と照明条件σ（シグマ）の値の少な
くとも一方を変え、所望のバイアスＣＤ値を得る。
【００３６】また、これに加えて、光源の半値幅や露光
光の波長スペクトルの半値幅の変化や投影光学系に与え
られた露光エネルギーの履歴から、投影光学系の収差の
変化を予測し、変化後の収差に対応する露光工程中の線
幅差を求めてもよい。この結果が、許容値を超えた場合
には、投影光学系の開口数（ＮＡ）か照明光学系の有効
光源の大きさつまりはσ（シグマ）の値を変更すること
でバイアスＣＤを修正する。
光の波長スペクトルの半値幅の変化や投影光学系に与え
られた露光エネルギーの履歴から、投影光学系の収差の
変化を予測し、変化後の収差に対応する露光工程中の線
幅差を求めてもよい。この結果が、許容値を超えた場合
には、投影光学系の開口数（ＮＡ）か照明光学系の有効
光源の大きさつまりはσ（シグマ）の値を変更すること
でバイアスＣＤを修正する。
【００３７】なお、σは投影光学系の開口絞りの開口径
で、この開口に投影される有効光源像の径を割った値で
ある。
で、この開口に投影される有効光源像の径を割った値で
ある。
【００３８】図１は、本発明の投影露光装置の概略図
で、この露光装置はステップ＆リピート方式、又はステ
ップ＆スキャン方式でウエハ上の複数個の領域にデバイ
スパターンを露光する。図１において、ＫｒＦエキシマ
レーザーやＡｒＦエキシマレーザーからなる光源１から
放射された波長２４８ｎｍや波長１９３ｎｍの光束はレ
ンズにより一旦集光し、光パイプとかロッド型インテグ
レータとか、内面反射型インテグレータと呼ばれる内面
反射部材２に入射させる。
で、この露光装置はステップ＆リピート方式、又はステ
ップ＆スキャン方式でウエハ上の複数個の領域にデバイ
スパターンを露光する。図１において、ＫｒＦエキシマ
レーザーやＡｒＦエキシマレーザーからなる光源１から
放射された波長２４８ｎｍや波長１９３ｎｍの光束はレ
ンズにより一旦集光し、光パイプとかロッド型インテグ
レータとか、内面反射型インテグレータと呼ばれる内面
反射部材２に入射させる。
【００３９】内面反射部材２は、入射した光線が内面反
射部材２の側面で複数回反射することによって、内面反
射部材の一方の端面の光入射面で不均一であった光強度
分布を内面反射部材の他方の端面の光出射面で均一化す
る働きがある。内面反射部材２としては、例えば、複数
の長い鏡を向かい合せて配置したカレイドスコープでで
有っても良いし、単に光軸に直交する断面が多角形であ
るロッド状のガラス（ここでは石英）であっても良い。
ロッド状のガラスの場合には、光線がロッドの側面に当
った際に、硝材と空気の屈折率の違いにより全反射する
ように設計する。
射部材２の側面で複数回反射することによって、内面反
射部材の一方の端面の光入射面で不均一であった光強度
分布を内面反射部材の他方の端面の光出射面で均一化す
る働きがある。内面反射部材２としては、例えば、複数
の長い鏡を向かい合せて配置したカレイドスコープでで
有っても良いし、単に光軸に直交する断面が多角形であ
るロッド状のガラス（ここでは石英）であっても良い。
ロッド状のガラスの場合には、光線がロッドの側面に当
った際に、硝材と空気の屈折率の違いにより全反射する
ように設計する。
【００４０】内面反射部材２の光出射面に形成された均
一な光強度分布の光束を、レンズ系３によってハエノ目
レンズ４の光入射面に投影する。ハエノ目レンズ４は光
入射面と光出射面が互いの面のパワーの焦点となってい
るロッドレンズを束ねたものであり、ハエノ目レンズ４
の各ロッドレンズに入射した光束はロッドレンズ毎にそ
れらの光に集光されて、全体としてハエノ目レンズ４の
光出射面に多数の集光点を形成する。
一な光強度分布の光束を、レンズ系３によってハエノ目
レンズ４の光入射面に投影する。ハエノ目レンズ４は光
入射面と光出射面が互いの面のパワーの焦点となってい
るロッドレンズを束ねたものであり、ハエノ目レンズ４
の各ロッドレンズに入射した光束はロッドレンズ毎にそ
れらの光に集光されて、全体としてハエノ目レンズ４の
光出射面に多数の集光点を形成する。
【００４１】光学系５は、ハエノ目レンズ４の光出射面
に形成された集光点群を２次光源として利用することに
よって照明領域を均一に照明するための光学系である。
投影露光装置の場合にはマスク７上の照明領域を制御す
る必要があるので、一度マスクと共役な位置で均一な光
強度分布を作る。すなわち、絞り６の位置がマスク７と
共役な位置であるので、この絞り６の位置に前述の集光
点群からの多数の光束を重ねて、この位置に均一な光強
度分布を形成し、絞り６の位置での均一な光強度分布を
リレー光学系によりマスク７の大きさと形状に投影し、
マスク７を照明する。絞り６を構成する４枚の遮光板が
光軸と直交する方向に可動であり、マスク７の照明領域
にあわせて絞り６の各遮光板を移動させる。
に形成された集光点群を２次光源として利用することに
よって照明領域を均一に照明するための光学系である。
投影露光装置の場合にはマスク７上の照明領域を制御す
る必要があるので、一度マスクと共役な位置で均一な光
強度分布を作る。すなわち、絞り６の位置がマスク７と
共役な位置であるので、この絞り６の位置に前述の集光
点群からの多数の光束を重ねて、この位置に均一な光強
度分布を形成し、絞り６の位置での均一な光強度分布を
リレー光学系によりマスク７の大きさと形状に投影し、
マスク７を照明する。絞り６を構成する４枚の遮光板が
光軸と直交する方向に可動であり、マスク７の照明領域
にあわせて絞り６の各遮光板を移動させる。
【００４２】マスク７上のパターンは、投影光学系８に
よって半導体ウエハ等のレジストが塗布された基板１０
上に結像される。投影光学系８はマスク７の位置や基板
１０の位置が光軸方向にずれても、投影倍率が変化しな
いマスク７側と基板１０側の双方がテレセントリックな
系である。
よって半導体ウエハ等のレジストが塗布された基板１０
上に結像される。投影光学系８はマスク７の位置や基板
１０の位置が光軸方向にずれても、投影倍率が変化しな
いマスク７側と基板１０側の双方がテレセントリックな
系である。
【００４３】走査型投影露光装置の場合には、マスク７
と半導体ウエハ等の基板１０は同期して走査される。
と半導体ウエハ等の基板１０は同期して走査される。
【００４４】投影光学系８には開口径が可変な開口絞り
９が設けられ、絞りの開口径を調整することで開口数
（ＮＡ）を調整して、明るさ、解像度、焦点深度を制御
する。投影光学系８は、公知のものであり、その系とし
ては、基本的に多数枚のレンズのみからより成る系や、
レンズと凹面鏡より成るカタジオプトリック系や、多数
のミラーよりなる系がある。
９が設けられ、絞りの開口径を調整することで開口数
（ＮＡ）を調整して、明るさ、解像度、焦点深度を制御
する。投影光学系８は、公知のものであり、その系とし
ては、基本的に多数枚のレンズのみからより成る系や、
レンズと凹面鏡より成るカタジオプトリック系や、多数
のミラーよりなる系がある。
【００４５】更に、円形、四重極、輪帯形状など複数種
の開口を円周方向並べて成るターレット式の絞り１３
は、照明光学系の開口数を制御するもので、ハエノ目レ
ンズ４の光出射面の近傍における照明光束の大きさと
形、つまり２次光源の形と大きさを制御する。絞り１３
の開口の一つは径が可変な円形開口である。リレーレン
ズ系３は、変倍機能（ズーム）を有しており、ハエの目
レンズ４の光入射側である像面において照明光束を制御
することにより、照明光学系の開口数が制御可能であ
る。
の開口を円周方向並べて成るターレット式の絞り１３
は、照明光学系の開口数を制御するもので、ハエノ目レ
ンズ４の光出射面の近傍における照明光束の大きさと
形、つまり２次光源の形と大きさを制御する。絞り１３
の開口の一つは径が可変な円形開口である。リレーレン
ズ系３は、変倍機能（ズーム）を有しており、ハエの目
レンズ４の光入射側である像面において照明光束を制御
することにより、照明光学系の開口数が制御可能であ
る。
【００４６】絞り制御装置１１は、投影光学系８のＮＡ
を決める可変開口絞り９、又は照明系の２次光源の大き
さと形状を決める可変絞り１３と、ズームレンズである
リレーレンズ系３を制御するものであり、必要に応じて
これらの一つ又は複数を制御する。本装置の有効光源の
大きさや形は、虹彩絞り１３と、リレーレンズ系３の内
少なくとも一つによって制御することができる。
を決める可変開口絞り９、又は照明系の２次光源の大き
さと形状を決める可変絞り１３と、ズームレンズである
リレーレンズ系３を制御するものであり、必要に応じて
これらの一つ又は複数を制御する。本装置の有効光源の
大きさや形は、虹彩絞り１３と、リレーレンズ系３の内
少なくとも一つによって制御することができる。
【００４７】線幅予測手段１２は、マスク７のパターン
の情報、投影光学系８の波面収差の情報と照明系の２次
光源の形や大きさの情報、そして必要に応じてレーザ１
の半値幅や露光による投影光学系８の温度変化などの情
報に基づいて、マスク７における繰り返しパターンと孤
立パターンの着目するパターン間のバイアスＣＤ”Ｂ”
の値を計算する。なお、マスク７のパターン情報は予測
手段１２にマニュアルで入力してもいいし、読取装置７
０により、マスク７のバーコードなどを読み取って予測
手段１２に入力してもよい。
の情報、投影光学系８の波面収差の情報と照明系の２次
光源の形や大きさの情報、そして必要に応じてレーザ１
の半値幅や露光による投影光学系８の温度変化などの情
報に基づいて、マスク７における繰り返しパターンと孤
立パターンの着目するパターン間のバイアスＣＤ”Ｂ”
の値を計算する。なお、マスク７のパターン情報は予測
手段１２にマニュアルで入力してもいいし、読取装置７
０により、マスク７のバーコードなどを読み取って予測
手段１２に入力してもよい。
【００４８】そして、バイアスＣＤ”Ｂ”の値が許容値
をはずれた場合には、補正すべきバイアスに相当する投
影光学系８の開口絞り９の補正量か、照明光学系の二次
光源（有効光源）の補正量を計算し、この計算結果に基
づいて、絞り制御装置１１を駆動する。
をはずれた場合には、補正すべきバイアスに相当する投
影光学系８の開口絞り９の補正量か、照明光学系の二次
光源（有効光源）の補正量を計算し、この計算結果に基
づいて、絞り制御装置１１を駆動する。
【００４９】線幅予測手段１２は、予め対象となる繰り
返しパターンと孤立パターンの組一種又は複数種に関し
て当該号機で露光を行い、各組に対して実験的にある条
件下でのバイアスＣＤ”Ｂ”の値を測定し、その測定結
果が入力されており、測定結果を基準として別の条件下
でのＣＤ”Ｂ”の最適値や基準値に対する補正量を計算
しても良い。
返しパターンと孤立パターンの組一種又は複数種に関し
て当該号機で露光を行い、各組に対して実験的にある条
件下でのバイアスＣＤ”Ｂ”の値を測定し、その測定結
果が入力されており、測定結果を基準として別の条件下
でのＣＤ”Ｂ”の最適値や基準値に対する補正量を計算
しても良い。
【００５０】以下、線幅予測手段による計算結果の一例
を示す。
を示す。
【００５１】図２は、図９のレチクルパターン像のＤｅ
ｎｓｅ部の線幅のノミナル値を２００ｎｍとし、投影レ
ンズ８のＮＡ０．６５、露光光の波長２４８ｎｍ、照明
条件は、２／３輪帯（外σ＝０．８０）として、バイア
スＣＤ”Ｂ”の値をデフォーカス量（ウエハ面位置）に
対して示したグラフである。このグラフから、バイアス
ＣＤ”Ｂ”の値は、ベストフォーカスの時に最小値Ｂｍ
ｉｎとなり、デフォーカス量が大きくなるのに伴ってバ
イアスＣＤ”Ｂ”が増大していることがわかる。すなわ
ち、投影レンズ８の収差の影響により、Ｄｅｎｓｅ部の
線幅をノミナル線幅すなわちマスク上の線幅に投影レン
ズ８の投影倍率（１／４とか１／５）を掛けた値になる
ように露光量を調整すると、孤立線が目標の線幅（たと
えばノミナル線幅の２００ｎｍ）からずれる。
ｎｓｅ部の線幅のノミナル値を２００ｎｍとし、投影レ
ンズ８のＮＡ０．６５、露光光の波長２４８ｎｍ、照明
条件は、２／３輪帯（外σ＝０．８０）として、バイア
スＣＤ”Ｂ”の値をデフォーカス量（ウエハ面位置）に
対して示したグラフである。このグラフから、バイアス
ＣＤ”Ｂ”の値は、ベストフォーカスの時に最小値Ｂｍ
ｉｎとなり、デフォーカス量が大きくなるのに伴ってバ
イアスＣＤ”Ｂ”が増大していることがわかる。すなわ
ち、投影レンズ８の収差の影響により、Ｄｅｎｓｅ部の
線幅をノミナル線幅すなわちマスク上の線幅に投影レン
ズ８の投影倍率（１／４とか１／５）を掛けた値になる
ように露光量を調整すると、孤立線が目標の線幅（たと
えばノミナル線幅の２００ｎｍ）からずれる。
【００５２】図３は、図９のレチクルパターン像のＤｅ
ｎｓｅ部の線幅のノミナル値を２００ｎｍとし、投影レ
ンズ８のＮＡ０．６５、露光光の波長２４８ｎｍ、照明
条件は内σ＝０．５３３の輪帯照明として、外径（外
σ）を変化させたときのバイアスＣＤ”Ｂ”の変化を示
したグラフである。このグラフでは、バイアスＣＤ”
Ｂ”の値は、外σが０．７５でバイアスがほぼゼロとな
っている。伴って、線幅予測手段１２によれば、図２の
状態から露光量は変えずに、外σが０．７５となるよう
に、絞り制御装置１１によって絞り１３やリレーレンズ
系３を制御する。
ｎｓｅ部の線幅のノミナル値を２００ｎｍとし、投影レ
ンズ８のＮＡ０．６５、露光光の波長２４８ｎｍ、照明
条件は内σ＝０．５３３の輪帯照明として、外径（外
σ）を変化させたときのバイアスＣＤ”Ｂ”の変化を示
したグラフである。このグラフでは、バイアスＣＤ”
Ｂ”の値は、外σが０．７５でバイアスがほぼゼロとな
っている。伴って、線幅予測手段１２によれば、図２の
状態から露光量は変えずに、外σが０．７５となるよう
に、絞り制御装置１１によって絞り１３やリレーレンズ
系３を制御する。
【００５３】図４に、輪帯照明の差異の内σ、外σを表
す説明図を示しておく。
す説明図を示しておく。
【００５４】図５は、図９のレチクルパターンのＤｅｎ
ｓｅ部の線幅のノミナル値を２００ｎｍとし、露光光の
波長２４８ｎｍとし、照明条件を外σ＝０．８の輪帯照
明として、投影レンズＮＡを０．６５近傍で変化させた
ときの、バイアスＣＤ”Ｂ”の値の変化を示したグラフ
である。このグラフによって、与えられたバイアス許容
範囲に対して投影レンズ８の開口数ＮＡが決まる。そこ
で、本発明によれば、図２の状態から露光量は変えず
に、絞り制御装置１１により開口絞り９を制御して投影
レンズ８のＮＡをこうして決まった大きさのＮＡにす
る。
ｓｅ部の線幅のノミナル値を２００ｎｍとし、露光光の
波長２４８ｎｍとし、照明条件を外σ＝０．８の輪帯照
明として、投影レンズＮＡを０．６５近傍で変化させた
ときの、バイアスＣＤ”Ｂ”の値の変化を示したグラフ
である。このグラフによって、与えられたバイアス許容
範囲に対して投影レンズ８の開口数ＮＡが決まる。そこ
で、本発明によれば、図２の状態から露光量は変えず
に、絞り制御装置１１により開口絞り９を制御して投影
レンズ８のＮＡをこうして決まった大きさのＮＡにす
る。
【００５５】図６は、図９のレチクルパターン像のＤｅ
ｎｓｅ部の線幅のノミナル値を２００ｎｍとし、投影レ
ンズ８の開口数ＮＡ０．６５、露光波長２４８ｎｍ、照
明条件を外σ０．８の２／３輪帯照明としたときの、露
光光源であるエキシマレーザ光の半値幅変化に対するバ
イアスＣＤ”Ｂ”の変化を示したグラフである。このグ
ラフから、図示しない公知手段、たとえばレーザー１に
内蔵された波長計で、レーザー１の波長の半値幅を検出
し、検出した半値幅のときのバイアス値ＣＤ”Ｂ”の値
が許容範囲にあるか否かを判別し、否のときには、たと
えば、図３にあるように、照明光学系の外σ又は図５に
示した投影光学系の開口数に対するバイアスＣＤの関係
から半値幅変動によるバイアスＣＤの変化を修正する為
のσ又は投影光学系の開口数値を計算し、その結果に基
づいて、絞り制御装置１１を作動させる。
ｎｓｅ部の線幅のノミナル値を２００ｎｍとし、投影レ
ンズ８の開口数ＮＡ０．６５、露光波長２４８ｎｍ、照
明条件を外σ０．８の２／３輪帯照明としたときの、露
光光源であるエキシマレーザ光の半値幅変化に対するバ
イアスＣＤ”Ｂ”の変化を示したグラフである。このグ
ラフから、図示しない公知手段、たとえばレーザー１に
内蔵された波長計で、レーザー１の波長の半値幅を検出
し、検出した半値幅のときのバイアス値ＣＤ”Ｂ”の値
が許容範囲にあるか否かを判別し、否のときには、たと
えば、図３にあるように、照明光学系の外σ又は図５に
示した投影光学系の開口数に対するバイアスＣＤの関係
から半値幅変動によるバイアスＣＤの変化を修正する為
のσ又は投影光学系の開口数値を計算し、その結果に基
づいて、絞り制御装置１１を作動させる。
【００５６】次に、上記説明した露光装置を利用した半
導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。
導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。
【００５７】図７は、半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等
の半導体チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の製
造を説明するためのフローチャートである。ステップ１
（回路設計）では、半導体デバイスの回路設計を行う。
ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターン
を形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエ
ハ製造）では、シリコン等の材料を用いてウエハを製造
する。ステップ４（ウエハプロセス）は、前工程と呼ば
れ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフ
ィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次の
ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４
によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する
工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディ
ング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を
含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作製され
た半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の
検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これが出荷（ステップ７）される。
の半導体チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の製
造を説明するためのフローチャートである。ステップ１
（回路設計）では、半導体デバイスの回路設計を行う。
ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターン
を形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエ
ハ製造）では、シリコン等の材料を用いてウエハを製造
する。ステップ４（ウエハプロセス）は、前工程と呼ば
れ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフ
ィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次の
ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４
によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する
工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディ
ング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を
含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作製され
た半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の
検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これが出荷（ステップ７）される。
【００５８】図８は、ステップ４のウエハプロセスの詳
細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）で
は、ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶ
Ｄ）では、ウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１
３（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着等によって
形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウエハ
にイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）で
はウエハに感光材を塗布する。ステップ１６（露光）で
は、上記説明した露光装置によってマスクの回路パター
ンをウエハに露光する。ステップ１７（現像）では露光
したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）で
は、現像したレジスト像以外の部部を削り取る。ステッ
プ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要
となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り
返し行うことによって、上はに多重に回路パターンが形
成される。
細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）で
は、ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶ
Ｄ）では、ウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１
３（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着等によって
形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウエハ
にイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）で
はウエハに感光材を塗布する。ステップ１６（露光）で
は、上記説明した露光装置によってマスクの回路パター
ンをウエハに露光する。ステップ１７（現像）では露光
したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）で
は、現像したレジスト像以外の部部を削り取る。ステッ
プ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要
となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り
返し行うことによって、上はに多重に回路パターンが形
成される。
【００５９】本実施例の製造方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高精度の半導体デバイスを製造すること
ができる。
造が難しかった高精度の半導体デバイスを製造すること
ができる。
【００６０】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、繰り返し
部の線幅と孤立部の線幅との差を、投影露光装置の個々
のばらつきに関係なく所望の範囲内に押さえることがで
きる。
部の線幅と孤立部の線幅との差を、投影露光装置の個々
のばらつきに関係なく所望の範囲内に押さえることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の投影露光装置の概略図
【図２】バイアスＣＤ”Ｂ”の値をデフォーカス量に対
して示したグラフ
して示したグラフ
【図３】外σの大きさを変化させたときのバイアスＣ
Ｄ”Ｂ”の値の変化を示したグラフ
Ｄ”Ｂ”の値の変化を示したグラフ
【図４】輪帯照明の内σ、外σを説明する図
【図５】Ｄｅｎｓｅ部線幅のノミナル値を２００ｎｍと
し、露光波長２４８ｎｍとし、外σが０．８の２／３輪
帯照明として、投影レンズのＮＡを０．６５近傍で変化
させたときの、バイアスＣＤの値の変化を示したグラフ
し、露光波長２４８ｎｍとし、外σが０．８の２／３輪
帯照明として、投影レンズのＮＡを０．６５近傍で変化
させたときの、バイアスＣＤの値の変化を示したグラフ
【図６】Ｄｅｎｓｅ部線幅のノミナル値を２００ｎｍと
し、投影レンズのＮＡ０．６５、露光波長２４８ｎｍで
外σが０．８の２／３輪帯照明に対して、露光に用いる
レーザ光の波長の半値幅変化に対するバイアスＣＤの値
の変化を示したグラフ
し、投影レンズのＮＡ０．６５、露光波長２４８ｎｍで
外σが０．８の２／３輪帯照明に対して、露光に用いる
レーザ光の波長の半値幅変化に対するバイアスＣＤの値
の変化を示したグラフ
【図７】デバイス製造工程のフローチャート
【図８】ウエハプロセスのフローチャート
【図９】繰り返しパターンと孤立パターンを含むマスク
パターンの一例を示す図
パターンの一例を示す図
【符号の説明】 １ 光源 ２ 内面反射部材 ３ リレー光学系 ４ ハエノ目レンズ ５ ２次光源を用いて均一照明を実現する光学系 ６ 遮光板を持つ可動絞り ７ マスク ８ 投影光学系 ９ 可変開口絞り １０ ウエハ １１ 絞り制御装置 １２ 線幅予測手段 １３ ターレット型可変絞り
Claims (22)
- 【請求項１】 マスクを照明する照明光学系と、該照明
されたマスクのパターンを感光基板上に投影する投影光
学系とを有する投影露光装置において、 前記マスク上のパターンが前記投影光学系によって前記
感光基板上に投影された像の線幅情報を予測する線幅予
測手段と、 前記予測結果に基づいて、前記投影光学系の開口絞り、
又は、前記照明光学系の有効光源の大きさのうち、少な
くとも一方を変更する制御手段とを備えることを特徴と
する投影露光装置。 - 【請求項２】 前記線幅予測手段で予測する線幅情報
は、透過部と遮光部が交互に繰り返された繰り返し線
と、透過部または遮光部が単独で存在する孤立線の、そ
れぞれの投影像の線幅の差であることを特徴とする請求
項１記載の投影露光装置。 - 【請求項３】 前記線幅予測手段は、前記投影光学系の
波面収差情報に基づいて線幅情報を予測することを特徴
とする請求項１又は２記載の投影露光装置。 - 【請求項４】 前記線幅予測手段は、あらかじめ露光作
業を行って得られた線幅の情報に基づいて線幅情報を予
測することを特徴とする請求項１又は２記載の投影露光
装置。 - 【請求項５】 前記投影光学系は更に、単位時間内に入
射する光エネルギー量をモニターするモニター手段を有
し、 前記線幅予測手段は、前記モニター手段のモニター結果
に基づいて線幅情報を予測することを特徴とする請求項
１又は２記載の投影露光装置。 - 【請求項６】 前記線幅予測手段は、前記光源の波長情
報に基づいて線幅情報を予測することを特徴とする請求
項１又は２記載の投影露光装置。 - 【請求項７】 前記波長情報は、前記光源の中心波長で
あることを特徴とする請求項６記載の投影露光装置。 - 【請求項８】 前記波長情報は、前記光源の波長の半値
幅であることを特徴とする請求項６記載の投影露光装
置。 - 【請求項９】 マスクを照明する照明光学系と、該照明
されたマスクのパターンを感光基板上に投影する投影光
学系とを有する投影露光装置において、露光複数種のレ
ジスト像の線幅の測定結果、もしくは、これより得られ
るバイアスＣＤの値を入力する手段と、該入力した結果
に応じて、前記投影光学系の開口絞りと、前記照明光学
系の有効光源の大きさのうち少なくとも一方を変更する
手段を有することを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項１０】 請求項１乃至９のいずれか一つに記載
された投影露光装置を使用する投影露光方法であって、 前記マスク上のパターンが前記投影光学系によって前記
感光基板上に投影された像の線幅情報を予測するステッ
プと、 前記予測の結果に基づいて、前記投影光学系の開口絞り
と、前記照明光学系の有効光源の大きさのうち少なくと
も一方を変更するステップとを含むことを特徴とする投
影露光方法。 - 【請求項１１】 請求項１乃至９のいずれか一つに記載
された投影露光装置によりデバイスパターンでウエハを
露光する段階と、該露光したウエハを現像する段階とを
含む事を特徴とするデバイス製造方法。 - 【請求項１２】 繰り返しパターンと孤立パターンを有
するマスクに関する現状のバイアスＣＤ値が許容範囲内
であるか否か判別し、否の場合には装置の状態（照明光
学系の開口数ＮＡ、投影光学系の開口数ＮＡ、投影光学
系の波面収差、コヒーレンスファクタσ、露光波長、露
光光の波長スペクトルの半値幅、露光量等の複数のパラ
メータのうちの少なくとも一つ）を変更することを特徴
とする露光装置。 - 【請求項１３】 露光によりウエハ上に得られるパター
ン像の線幅が許容範囲内であるか否か判別し、否の場合
には装置の状態（照明光学系の開口数ＮＡ、投影光学系
の開口数ＮＡ、投影光学系の波面収差、コヒーレンスフ
ァクタσ、露光波長、露光光の波長スペクトルの半値
幅、露光量等の複数のパラメータのうちの少なくとも一
つ）を変更することを特徴とする露光装置。 - 【請求項１４】 露光条件とマスク繰り返しパターンと
孤立パターンの線幅の情報とに基づいて、前記マスクに
関するバイアスＣＤ値を計算する計算手段を有すること
を特徴とする露光装置。 - 【請求項１５】 露光条件とマスクのパターンの線幅に
関する情報とに基づいて、露光によりウエハ上に得られ
るパターン像の線幅情報を計算する計算手段を有するこ
とを特徴とする露光装置。 - 【請求項１６】 装置の露光条件（照明光学系の開口数
ＮＡ、投影光学系の開口数ＮＡ、投影光学系の波面収
差、コヒーレンスファクタσ、露光波長、露光光の波長
スペクトルの半値幅、露光量等の複数のパラメータのう
ちの少なくとも一つ）とマスクの繰り返しパターンと孤
立パターンの線幅の情報とに基づいて前記マスクに関す
るバイアスＣＤ値を求め、該求めたバイアスＣＤ値が許
容範囲内であるか否か判別し、否の場合には装置の状態
（照明光学系の開口数ＮＡ、投影光学系の開口数ＮＡ、
投影光学系の波面収差、コヒーレンスファクタσ、露光
波長、露光光の波長スペクトルの半値幅、露光量等の複
数のパラメータのうちの少なくとも一つ）を変更するこ
とにより前記許容範囲内のバイアスＣＤ値を得る制御手
段を有することを特徴とする露光装置。 - 【請求項１７】 繰り返しパターンと孤立パターンを有
するマスクを用いて露光を行う際に露光光の波長スペク
トルの半値幅の変化に基づく前記マスクに関するバイア
スＣＤ値の変化を補正する手段を有することを特徴とす
る投影露光装置。 - 【請求項１８】 繰り返しパターンと孤立パターンを有
するマスクを用いて露光を行う際に投影光学系の波面収
差の変化（劣化）に基づく前記マスクに関するバイアス
ＣＤ値の変化を補正する手段を有することを特徴とする
投影露光装置。 - 【請求項１９】 繰り返しパターンと孤立パターンを有
するマスクを用いて露光を行う際に露光を繰り返すこと
による温度変化に起因する投影光学系の波面収差の変化
（劣化）に基づく前記マスクに関するバイアスＣＤ値の
変化を補正する手段を有することを特徴とする投影露光
装置。 - 【請求項２０】 露光光の波長スペクトルの半値幅の変
化に応じて照明光学系の開口数及び又は投影光学系の開
口数を替える手段を有することを特徴とする投影露光装
置。 - 【請求項２１】 露光の履歴に応じて照明光学系の開口
数及び又は投影光学系の開口数を替える手段を有するこ
とを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項２２】 投影光学系の波面収差の変化に応じて
照明光学系の開口数及び又は投影光学系の開口数を替え
る手段を有することを特徴とする投影露光装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000094954A JP3631094B2 (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 投影露光装置及びデバイス製造方法 |
| US09/817,041 US7073924B2 (en) | 2000-03-30 | 2001-03-27 | Projection exposure apparatus with line width calculator controlled diaphragm unit |
| US10/847,318 US7123346B2 (en) | 2000-03-30 | 2004-05-18 | Projection exposure apparatus with line width calculator controlled diaphragm unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000094954A JP3631094B2 (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 投影露光装置及びデバイス製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001284222A true JP2001284222A (ja) | 2001-10-12 |
| JP3631094B2 JP3631094B2 (ja) | 2005-03-23 |
Family
ID=18609915
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000094954A Expired - Fee Related JP3631094B2 (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 投影露光装置及びデバイス製造方法 |
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|---|---|
| US (2) | US7073924B2 (ja) |
| JP (1) | JP3631094B2 (ja) |
Cited By (9)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2005228846A (ja) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Canon Inc | 露光装置及び方法 |
| JP2005243953A (ja) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Canon Inc | 露光装置及び方法 |
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