JP2004228216A - Aligner, exposure control method, and semiconductor device - Google Patents
Aligner, exposure control method, and semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004228216A JP2004228216A JP2003012346A JP2003012346A JP2004228216A JP 2004228216 A JP2004228216 A JP 2004228216A JP 2003012346 A JP2003012346 A JP 2003012346A JP 2003012346 A JP2003012346 A JP 2003012346A JP 2004228216 A JP2004228216 A JP 2004228216A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exposure
- optical sensor
- stage mechanism
- control method
- stage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Description
【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、特に半導体基板への集積回路のパターンを繰り返し順次露光していく製造ライン中の露光装置及び露光制御方法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、複数のレチクルパターンによって半導体基板上に順次露光される。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、半導体基板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。これにより、半導体基板内に所定個数分の集積回路チップ領域を取得する。
【0003】
微細デバイスを有する露光では、露光条件(露光量(照度×時間)、フォーカス・オフセット量)が厳密に設定され、所望のレジストパターンが得られるようにしていた。
特にゲートパターンやコンタクトパターンなど微細パターンのクリティカルパターンの寸法は、マスク寸法のばらつき、露光装置の精度のばらつき等により制御が困難である。対策として一般的には、先行させるウェハまたはテストウェハで諸変動を検査する条件出しによって本体ロットへの露光条件をフィードバックさせる手法をとっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の露光条件設定では、相当な時間を要し露光装置の稼動効率(スループット)に影響を及ぼす懸念がある。
本発明は、上記のような事情を考慮してなされたもので、生産効率を高く維持すると共に露光時に高い寸法精度が得られるよう適切な露光条件を設定できる露光装置及び露光制御方法及び半導体装置を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る露光装置は、露光光が照射されフォトマスクのパターン像を基板上の感光性被覆層に投影する投影光学系と、前記投影光学系の光軸に垂直な面内で前記感光性被覆層が設けられた基板を移動させるステージ機構と、前記ステージ機構における移動量を計測するステージ位置計測系と、前記ステージ機構の所定部に設けられた少なくとも露光光の強度を検出するための光センサーと、前記光センサーから得られる検出結果に応じて露光条件設定に必要なデータを取得し露光条件設定に反映させる演算制御部と、を具備したことを特徴とする。
【0006】
上記本発明に係る露光装置によれば、ステージ機構の所定部に光センサーを設け、光センサーから得られる検出結果に応じ、演算制御部によって、ウェハを投入することなく予め露光条件設定がなされる。これにより、短時間で露光条件が最適化され、生産効率の向上に寄与する。
なお、上記本発明に係る露光装置において、前記光センサーはデザインルールの最小寸法に関係する光プロファイルに基くデータを取得することを特徴とする。
【0007】
本発明に係る露光制御方法は、露光光が照射されフォトマスクのパターン像を基板上の感光性被覆層に投影する投影光学系と、前記投影光学系の光軸に垂直な面内で前記感光性被覆層が設けられた基板を移動させるステージ機構と、前記ステージ機構における移動量を計測するステージ位置計測系と、前記ステージ機構の所定部に設けられた少なくとも露光光の強度を検出するための光センサーと、前記光センサーから得られる検出結果に応じて露光条件設定に必要なデータを取得し露光条件設定に反映させる演算制御部と、を具備し、前記フォトマスクの所定領域に露光光が照射され、前記光センサーで受光する光強度プロファイルに応じて前記演算制御部を介して以降の露光条件を最適化することを特徴とする。
【0008】
上記本発明に係る露光制御方法によれば、光センサーで得られる光強度プロファイルは露光量、フォーカスに影響して変化する。光強度プロファイルから得られる情報を用いて演算制御部を介することにより、ウェハを投入することなく予め露光条件設定がなされる。これにより、短時間で露光条件が最適化され、生産効率の向上に寄与する。
【0009】
なお、上記本発明に係る露光制御方法において、前記露光光が照射される前記フォトマスクの所定領域には前記基板上へ転写するクリティカルパターンとほぼ同じ寸法が含まれる検査用の基準マークが配されることを特徴とする。これにより、精度を検査し、不良を防止に寄与する。
【0010】
また、上述の本発明に係る露光制御方法において、前記光センサーは前記ステージ機構におけるアライメント位置制御のための機能を備えていることを特徴とする。すなわち、ステージ位置計測系が認識の対象とする。
【0011】
本発明に係る半導体装置は、上述の露光装置、あるいは露光制御方法を用いて形成されたことを特徴とする。露光に関する不良の低減に寄与すると共に生産効率の向上に寄与する。
【0012】
【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観図である。恒温チャンバー10内において、照明系11が併設され、フォトマスクとしてのレチクル12を保持して位置決めするレチクルステージ13が配備されている。さらに、投影光学系14は、露光光が照射されレチクル12のパターン像を半導体基板Waf上の感光性被覆層に投影する。また、アライメント光学系15はレチクル12の位置合わせ処理や露光領域の重ね合わせ処理の精度を得るために利用される。
【0013】
恒温チャンバー10内にはさらに、半導体基板Wafを保持するウェハステージ機構16が配備されている。ステージ位置計測系17はウェハステージ機構16における移動量を計測する。そして、ウェハステージ機構16の所定部には少なくとも露光光の強度を検出するための光センサー18が配備されている。光センサー18は例えばウェハステージ機構16上の四隅にそれぞれ設けられるが、ウェハステージ機構16の性能により一つ設けるだけで済む場合もある。また、演算制御部19は、光センサー18から得られる検出結果に応じて露光条件設定に必要なデータを取得し露光条件設定に反映させる。表示部20はオペレータが操作できる場所に設置され、露光条件を含んだレシピ等様々な入出力業務、各種モニタが可能である。
【0014】
上記実施形態によれば、ウェハステージ機構16の所定部に光センサー18を設け、光センサー18から得られる検出結果に応じ、演算制御部19によって、ウェハを投入することなく予め露光条件設定がなし得る。すなわち、実際にレチクル12を通った露光光を光センサー18が検出し、演算制御部19が分析する。これにより、短時間で露光条件が最適化され、生産効率の向上に寄与する。これにつき、露光制御方法について以下に説明する。
【0015】
レチクル12にはその所定領域において、露光光が照射されるための検査用の基準マークMKが配される。この基準マークMKは、半導体基板Waf上へ転写するクリティカルパターン(最小寸法パターン)とほぼ同じ寸法が含まれている。これにより、光センサー18で受光する光強度プロファイルに応じて演算制御部19を介して以降の露光条件を最適化する。
【0016】
図2は、上記レチクル12における基準マークMKの構成例、図3(a),(b)は光センサー18により受光する像及びそれに対する光プロファイルの特性図である。
図2において、基準マークMKは実際に露光すべきゲート寸法のマスクM1が所定間隔で配されている。例えば、マスクM1の幅寸法Xa及び配置間隔Ybは製品に関係するミニマムデザインルールが採用される。
図3(a)において、光センサー18は、表面に基準マークMKに対する露光光の強度を検出するコントラストとして捉えることができる。これにより、図3(b)のような光プロファイルが得られる。光センサー18は基準マークMKを捉えることでアライメント機能も有することもできる。また、光センサー18の表面に位置合わせのための遮光帯(図示せず)を設け適当な光プロファイルを取得するようにしてもよい。光センサー18で取得した光プロファイルを基にして演算制御部19でシミュレーションし、最適な露光量(照度×時間)、フォーカス・オフセット量を算出し、最適な露光条件として照明系11、ウェハステージ機構16のレベリング制御に反映させる。
【0017】
このような露光制御方法によれば、光センサー18で得られる光強度プロファイルは露光量、フォーカスに影響して変化する。光強度プロファイルから得られる情報を利用して演算制御部19を介することにより、先行ウェハや検査用ウェハを投入することなく予め露光条件設定がなされる。これにより、短時間で露光条件が最適化され、生産効率の向上に寄与する。
【0018】
また、レチクル12における基準マークMKに、クリティカルパターンとほぼ同じ寸法を含ませることによって微細パターニングの精度を検査し、不良を防止に寄与する。なお、上記光センサー18はステージ機構16におけるアライメント位置制御のための機能を備えることもできる。すなわち、ステージ位置計測系17が位置認識の対象とする。非接触のプリアライメント機能となり得る。
【0019】
上記実施形態による露光装置及び露光制御方法を用いて形成される半導体装置は、微細パターンが要求されても、露光に関する不良は大幅に低減される。さらに、露光条件の改善や変更に際し、時間ロスは少なく、比較的自由に実施でき、かつ生産効率の向上に寄与する。
【0020】
以上説明したように、本発明によれば、ステージ機構の所定部に光センサーを設け、光センサーから得られる検出結果に応じ、演算制御部によって、ウェハを投入することなく予め露光条件設定がなされる。これにより、短時間で露光条件が最適化され、生産効率の向上に寄与する。この結果、生産効率を高く維持すると共に露光時に高い寸法精度が得られるよう適切な露光条件を設定できる露光装置及び露光制御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観図。
【図2】図1中のレチクルにおける基準マークの構成例を示す平面図。
【図3】光センサーにより受光する像及び光プロファイルの特性図。
【符号の説明】
10…恒温チャンバー、11…照明系、12…レチクル、13…レチクルステージ、14…投影光学系、15…アライメント光学系、16…ウェハステージ機構、17…ステージ位置計測系、18…光センサー、19…演算制御部、20…表示部、Waf…半導体基板。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to semiconductor device manufacturing, and more particularly, to an exposure apparatus, an exposure control method, and a semiconductor device in a manufacturing line that repeatedly and sequentially exposes a pattern of an integrated circuit on a semiconductor substrate.
[0002]
[Prior art]
Circuit patterns required for LSI manufacture are sequentially exposed on a semiconductor substrate by a plurality of reticle patterns. For example, a reduction projection exposure apparatus (not shown) in which a predetermined reticle is set repeatedly projects and exposes a pattern while sequentially shifting a region to be projected on a semiconductor substrate. Thus, a predetermined number of integrated circuit chip areas are obtained in the semiconductor substrate.
[0003]
In the exposure using a fine device, exposure conditions (exposure amount (illuminance × time), focus / offset amount) are strictly set so that a desired resist pattern can be obtained.
In particular, it is difficult to control the dimension of a critical pattern of a fine pattern such as a gate pattern or a contact pattern due to variations in mask dimensions, variations in accuracy of an exposure apparatus, and the like. In general, as a countermeasure, a method of feeding back exposure conditions to a main body lot by setting conditions for inspecting various fluctuations on a preceding wafer or a test wafer is adopted.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described conventional exposure condition setting requires a considerable amount of time and may affect the operation efficiency (throughput) of the exposure apparatus.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has an exposure apparatus, an exposure control method, and a semiconductor device capable of setting appropriate exposure conditions so as to obtain high dimensional accuracy during exposure while maintaining high production efficiency. It is intended to provide.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
An exposure apparatus according to the present invention includes a projection optical system that irradiates exposure light and projects a pattern image of a photomask onto a photosensitive coating layer on a substrate, and the photosensitive optical system in a plane perpendicular to an optical axis of the projection optical system. A stage mechanism for moving a substrate provided with a coating layer, a stage position measuring system for measuring a movement amount of the stage mechanism, and a light for detecting at least the intensity of exposure light provided at a predetermined portion of the stage mechanism A sensor, and an arithmetic control unit that acquires data necessary for setting the exposure condition in accordance with the detection result obtained from the optical sensor and reflects the data on the setting of the exposure condition.
[0006]
According to the exposure apparatus of the present invention, an optical sensor is provided at a predetermined portion of the stage mechanism, and the exposure condition is set in advance by the arithmetic and control unit without loading a wafer in accordance with a detection result obtained from the optical sensor. . Thereby, the exposure condition is optimized in a short time, which contributes to the improvement of the production efficiency.
In the exposure apparatus according to the present invention, the optical sensor acquires data based on an optical profile related to a minimum dimension of a design rule.
[0007]
An exposure control method according to the present invention includes a projection optical system that irradiates exposure light and projects a pattern image of a photomask onto a photosensitive coating layer on a substrate, and the photosensitive optical system in a plane perpendicular to an optical axis of the projection optical system. A stage mechanism for moving the substrate provided with the conductive coating layer, a stage position measuring system for measuring the amount of movement in the stage mechanism, and at least an exposure light provided at a predetermined portion of the stage mechanism for detecting the intensity of exposure light. An optical sensor, and an arithmetic control unit that acquires data necessary for exposure condition setting in accordance with a detection result obtained from the optical sensor and reflects the data on the exposure condition setting, and the exposure light is applied to a predetermined region of the photomask. A subsequent exposure condition is optimized via the arithmetic and control unit according to a light intensity profile which is irradiated and received by the optical sensor.
[0008]
According to the exposure control method of the present invention, the light intensity profile obtained by the optical sensor changes by affecting the exposure amount and the focus. By using information obtained from the light intensity profile via the arithmetic and control unit, exposure conditions are set in advance without loading a wafer. Thereby, the exposure condition is optimized in a short time, which contributes to the improvement of the production efficiency.
[0009]
In the exposure control method according to the present invention, a reference mark for inspection including substantially the same size as a critical pattern to be transferred onto the substrate is provided in a predetermined region of the photomask to which the exposure light is applied. It is characterized by that. This contributes to inspecting the accuracy and preventing defects.
[0010]
In the above-described exposure control method according to the present invention, the optical sensor has a function for controlling an alignment position in the stage mechanism. That is, the stage position measurement system is set as a recognition target.
[0011]
A semiconductor device according to the present invention is formed using the above-described exposure apparatus or exposure control method. This contributes to the reduction of defects related to exposure and the improvement of production efficiency.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic view showing a main configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. An illumination system 11 is provided in the
[0013]
A wafer stage mechanism 16 for holding the semiconductor substrate Waf is further provided in the
[0014]
According to the above embodiment, the optical sensor 18 is provided at a predetermined portion of the wafer stage mechanism 16, and according to the detection result obtained from the optical sensor 18, the exposure control is not set in advance by the arithmetic and control unit 19 without loading the wafer. obtain. That is, the optical sensor 18 detects the exposure light that has actually passed through the reticle 12, and the arithmetic control unit 19 analyzes the light. Thereby, the exposure condition is optimized in a short time, which contributes to the improvement of the production efficiency. The exposure control method will be described below.
[0015]
In a predetermined area of the reticle 12, an inspection reference mark MK for irradiating exposure light is arranged. The reference mark MK includes substantially the same size as a critical pattern (minimum size pattern) to be transferred onto the semiconductor substrate Waf. Thereby, the subsequent exposure conditions are optimized via the arithmetic and control unit 19 according to the light intensity profile received by the optical sensor 18.
[0016]
FIG. 2 is a configuration example of the reference mark MK on the reticle 12, and FIGS. 3A and 3B are characteristic diagrams of an image received by the optical sensor 18 and an optical profile thereof.
In FIG. 2, a mask M1 having a gate size to be actually exposed is arranged at predetermined intervals in a reference mark MK. For example, for the width dimension Xa and the arrangement interval Yb of the mask M1, the minimum design rule related to the product is adopted.
In FIG. 3A, the optical sensor 18 can be regarded as a contrast for detecting the intensity of exposure light with respect to the reference mark MK on the surface. Thus, an optical profile as shown in FIG. 3B is obtained. The optical sensor 18 can also have an alignment function by capturing the reference mark MK. Further, a light-shielding band (not shown) for alignment may be provided on the surface of the optical sensor 18 to obtain an appropriate optical profile. Simulation is performed by the arithmetic and control unit 19 based on the optical profile acquired by the optical sensor 18 to calculate an optimal exposure amount (illuminance × time) and a focus / offset amount. This is reflected in the 16 leveling controls.
[0017]
According to such an exposure control method, the light intensity profile obtained by the optical sensor 18 changes depending on the exposure amount and the focus. By using the information obtained from the light intensity profile via the arithmetic and control unit 19, exposure conditions are set in advance without loading a preceding wafer or an inspection wafer. Thereby, the exposure condition is optimized in a short time, which contributes to the improvement of the production efficiency.
[0018]
In addition, the reference mark MK on the reticle 12 includes substantially the same dimensions as the critical pattern, thereby inspecting the precision of the fine patterning and contributing to preventing defects. Note that the optical sensor 18 may have a function for controlling the alignment position in the stage mechanism 16. That is, the stage
[0019]
In the semiconductor device formed by using the exposure apparatus and the exposure control method according to the above-described embodiment, even if a fine pattern is required, defects related to exposure are significantly reduced. Further, when improving or changing the exposure conditions, time loss is small, the exposure can be performed relatively freely, and the production efficiency is improved.
[0020]
As described above, according to the present invention, an optical sensor is provided at a predetermined portion of the stage mechanism, and the exposure condition is set in advance by the arithmetic and control unit without loading a wafer according to the detection result obtained from the optical sensor. You. Thereby, the exposure condition is optimized in a short time, which contributes to the improvement of the production efficiency. As a result, it is possible to provide an exposure apparatus, an exposure control method, and a semiconductor device capable of setting appropriate exposure conditions so as to obtain high dimensional accuracy during exposure while maintaining high production efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a main configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a configuration example of a reference mark on the reticle in FIG. 1;
FIG. 3 is a characteristic diagram of an image and an optical profile received by an optical sensor.
[Explanation of symbols]
Claims (7)
前記投影光学系の光軸に垂直な面内で前記感光性被覆層が設けられた基板を移動させるステージ機構と、
前記ステージ機構における移動量を計測するステージ位置計測系と、
前記ステージ機構の所定部に設けられた少なくとも露光光の強度を検出するための光センサーと、
前記光センサーから得られる検出結果に応じて露光条件設定に必要なデータを取得し露光条件設定に反映させる演算制御部と、
を具備したことを特徴とする露光装置。A projection optical system for projecting a pattern image of a photomask onto a photosensitive coating layer on a substrate, which is irradiated with exposure light,
A stage mechanism for moving the substrate provided with the photosensitive coating layer in a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system,
A stage position measuring system for measuring a movement amount in the stage mechanism,
An optical sensor provided at a predetermined portion of the stage mechanism for detecting at least the intensity of the exposure light,
An arithmetic control unit that acquires data necessary for exposure condition setting according to the detection result obtained from the optical sensor and reflects the data on the exposure condition setting,
An exposure apparatus comprising:
前記投影光学系の光軸に垂直な面内で前記感光性被覆層が設けられた基板を移動させるステージ機構と、
前記ステージ機構における移動量を計測するステージ位置計測系と、
前記ステージ機構の所定部に設けられた少なくとも露光光の強度を検出するための光センサーと、
前記光センサーから得られる検出結果に応じて露光条件設定に必要なデータを取得し露光条件設定に反映させる演算制御部と、
を具備し、
前記フォトマスクの所定領域に露光光が照射され、前記光センサーで受光する光強度プロファイルに応じて前記演算制御部を介して以降の露光条件を最適化することを特徴とする露光制御方法。A projection optical system for projecting a pattern image of a photomask onto a photosensitive coating layer on a substrate, which is irradiated with exposure light,
A stage mechanism for moving the substrate provided with the photosensitive coating layer in a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system,
A stage position measuring system for measuring a movement amount in the stage mechanism,
An optical sensor provided at a predetermined portion of the stage mechanism for detecting at least the intensity of the exposure light,
An arithmetic control unit that acquires data necessary for exposure condition setting according to the detection result obtained from the optical sensor and reflects the data on the exposure condition setting,
With
An exposure control method, wherein a predetermined area of the photomask is irradiated with exposure light, and subsequent exposure conditions are optimized via the arithmetic and control unit according to a light intensity profile received by the optical sensor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003012346A JP2004228216A (en) | 2003-01-21 | 2003-01-21 | Aligner, exposure control method, and semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003012346A JP2004228216A (en) | 2003-01-21 | 2003-01-21 | Aligner, exposure control method, and semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004228216A true JP2004228216A (en) | 2004-08-12 |
Family
ID=32900987
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003012346A Withdrawn JP2004228216A (en) | 2003-01-21 | 2003-01-21 | Aligner, exposure control method, and semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004228216A (en) |
-
2003
- 2003-01-21 JP JP2003012346A patent/JP2004228216A/en not_active Withdrawn
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI603163B (en) | Exposure apparatus, method of forming resist pattern, and storage medium | |
JP2005510058A (en) | Process-sensitive lithographic feature manufacturing method and apparatus | |
US20160033879A1 (en) | Methods and controllers for controlling focus of ultraviolet light from a lithographic imaging system, and apparatuses for forming an integrated circuit employing the same | |
TWI734973B (en) | Lithography device, pattern forming method, and article manufacturing method | |
US7352451B2 (en) | System method and structure for determining focus accuracy | |
US20080233661A1 (en) | Methods and Systems For Lithography Alignment | |
JP4846510B2 (en) | Surface position measurement system and exposure method | |
JP2010103437A (en) | Scanning exposure apparatus and device manufacturing method | |
JPS60177623A (en) | Exposure device | |
JP6828107B2 (en) | Lithography equipment, pattern formation method and article manufacturing method | |
JP2004228216A (en) | Aligner, exposure control method, and semiconductor device | |
JP6788559B2 (en) | Pattern formation method, lithography equipment, and article manufacturing method | |
JP2010251363A (en) | Exposure method, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
JP2005303043A (en) | Position detection method and device, alignment method and device, exposure method and device, and position detection program | |
JP7022807B2 (en) | Pattern forming method, lithography equipment, and article manufacturing method | |
KR100436055B1 (en) | Reticle stage | |
JP7071483B2 (en) | Lithography equipment, pattern forming method and article manufacturing method | |
JP5006711B2 (en) | Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method | |
JP2001235320A (en) | Measuring method, exposure method, and exposure apparatus | |
JP2004228215A (en) | Aligner, alignment method, and semiconductor device | |
JPH104045A (en) | Semiconductor integrated circuit device and method and apparatus for manufacturing the same | |
JPH08191045A (en) | Alignment device and manufacturing method of semiconductor device using the same | |
JPH088161A (en) | Transfer simulator device | |
JP2009266904A (en) | Position detecting apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
JP2001338858A (en) | Alignment method, exposure method and device manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060404 |