JP2006332517A - 露光装置、レチクルおよび露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 レチクル検査装置を別途用意することなく、レチクルに曇りが発生した時の露光量を適正化する。
【解決手段】 光制御部１３は、ステージ１およびレチクル４の位置を制御しながら、レーザ光源１０から出射された光を、レチクル４の露光エリアＲ１および参照マーク７をそれぞれ介して照度計２に入射させ、レチクル４の露光エリアＲ１を透過した光の照度および参照マーク７を透過した光の照度を照度計２にて計測させ、レチクル４の露光エリアＲ１を透過した光の照度と参照マーク７を透過した光の照度との比較結果に基づいて、フォトレジストＦの露光に用いられるレーザ光源１０の照度を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は露光装置、レチクルおよび露光方法に関し、特に、レチクルに発生する曇りのモニタリング方法に適用して好適なものである。

半導体製造プロセスのフォトリソグラフィー工程では、レチクルに形成された露光パターンをウェハ上のフォトレジストに投影することにより、微細化されたレジストパターンをウェハ上に形成することが行われている。ここで、レチクルに曇りがあると、露光むらなどの原因となるため、露光装置とは別に用意されたレチクル検査装置に通すことにより、レチクルの欠陥検査が行われている。このレチクルの欠陥検査では、レチクルの透過光と反射光とを検出することにより、ガラス面、クロム面およびペリクル面の異物が検査される。そして、レチクル上で発見された異物が大きい場合、レチクルを洗浄することにより、レチクル上の異物が除去される。

レチクルの検査頻度はレチクルの使用回数でほぼ決定され、レチクルの検査頻度を高くすることにより、レチクルの曇りに起因する露光むらなどの問題が起こらないように管理されている。
また、例えば、特許文献１には、スキャン露光中に突発的に発生する照度むらを観測し、製品の良品率を向上させるために、スキャン露光用マスクのスキャン方向に沿って１０μｍ幅の照度むら検出用パターン領域を設ける方法が開示されている。
特開平８−３１４１１８号公報

しかしながら、半導体集積回路の微細化に対応して露光波長が短波長化されると、光エネルギーは増大する。そして、露光用光源としてＫｒＦレーザを使用すると、露光装置のブラインド機構によって製品パターンがあるエリアにのみ光が照射される。そして、このような高エネルギーの光がレチクルに照射されると、レチクルの表面もしくは表面近傍の雰囲気が変質し、レチクルの曇りを引き起こす物質が生成される。そして、レチクルに曇りが発生すると、ウェハ上での露光量や光コントラストの低下を引き起こしたり、レチクル上の曇りがウェハ上に転写されたりするという問題があった。

また、従来の半導体製造プロセスのフォトリソグラフィー工程では、露光装置とは別にレチクル検査装置を用意する必要があるため、検査頻度が高くなると、検査時間が長くなり、製造コストの増大を招いたり、スループットの低下を引き起こしたりするという問題があった。
また、特許文献１に開示された方法では、レチクルによる照度むらのばらつきは判別することができるが、レチクル上に発生した曇りに起因する露光量の低下量の絶対値を判別することができないため、レチクルに曇りが発生した時の露光量を適正化することが難しいという問題があった。

そこで、本発明の目的は、レチクル検査装置を別途用意することなく、レチクルに曇りが発生した時の露光量を適正化することが可能な露光装置、レチクルおよび露光方法を提供することである。

上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る露光装置によれば、ウェハ上に形成されたフォトレジストの露光に用いられる露光用光源と、レチクルを透過した光の照度を計測する照度計と、前記レチクルの露光エリアを透過した光の照度と遮光エリアを透過した光の照度との比較結果に基づいて、前記露光用光源の照度を制御する露光制御部とを備えることを特徴とする。

これにより、レチクルの露光エリアを透過した光の照度と遮光エリアを透過した光の照度とを比較することが可能となり、レチクルの露光エリアに発生した曇りを露光装置上で検出することができる。このため、レチクル検査装置を別途用意することなく、レチクルに曇りが発生した時の露光量を適正化することができ、スループットの低下を抑制しつつ、レチクルの曇りに起因する寸法の変動を抑制することができる。

また、本発明の一態様に係る露光装置によれば、前記遮光エリアには、前記露光エリアを透過する光量と対比させるための参照マークが形成されていることを特徴とする。
これにより、レチクルの露光エリアを透過した光の照度と遮光エリアを透過した光の照度とを比較することが可能となり、レチクルの露光エリアに発生した曇りを検出することができる。

また、本発明の一態様に係るレチクルによれば、露光エリアの周囲に形成された遮光帯と、前記露光エリアに形成された露光パターンと、前記遮光帯の外側の遮光エリアに配置され、前記露光エリアを透過する光量と対比させるための参照マークとを備えることを特徴とする。
これにより、露光エリアに高エネルギーの光が照射された場合においても、参照マークには高エネルギーの光が照射されないようにすることができ、参照マークに曇りが発生することを防止しつつ、露光エリアを透過した光の照度と遮光エリアを透過した光の照度とを比較することが可能となる。このため、レチクル検査装置を別途用意することなく、レチクルの露光エリアに曇りが発生したかどうかを判断することが可能となり、検査時間の短縮化を図りつつ、レチクルの検査頻度を高めることができる。

また、本発明の一態様に係るレチクルによれば、前記参照マークには、前記露光パターンに対応した遮光パターンが形成されていることを特徴とする。
これにより、レチクルに曇りが発生していない時の露光エリアを透過した光の照度と遮光エリアを透過した光の照度とを等しくすることができ、レチクルの露光エリアに曇りが発生したかどうかを精度よく検出することができる。

また、本発明の一態様に係るレチクルによれば、圧電体が外部に露出するようにして露光エリアに配置された第１発振器と、圧電体が外部に露出するようにして遮光エリアに配置された第２発振器とを備えることを特徴とする。
これにより、第１発振器に高エネルギーの光が照射された場合においても、第２発振器には高エネルギーの光が照射されないようにすることができ、第２発振器に曇りが発生することを防止しつつ、光照射に起因する曇りを第１発振器にのみ発生させることができる。このため、第２発振器の発振周波数を変動させることなく、第１発振器の発振周波数を変動させることが可能となり、第１発振器の発振周波数と第２発振器の発振周波数とを比較することで、レチクルの露光エリアに曇りが発生したかどうかを判断することが可能となることから、検査時間の短縮化を図りつつ、レチクルの検査頻度を高めることができる。

また、本発明の一態様に係る露光方法によれば、レチクルの露光エリアを透過した光の照度を計測するステップと、前記レチクルの遮光エリアを透過した光の照度を計測するステップと、前記レチクルの露光エリアを透過した光の照度と遮光エリアを透過した光の照度との比較結果に基づいて、フォトレジストの露光に用いられる露光用光源の照度を制御するステップとを備えることを特徴とする。

これにより、レチクル検査装置を別途用意することなく、レチクルに曇りが発生した時の露光量を適正化することができ、スループットの低下を抑制しつつ、レチクルの曇りに起因する寸法の変動を抑制することができる。
また、本発明の一態様に係る露光方法によれば、前記レチクルの露光エリアを透過した光の照度が遮光エリアを透過した光の照度に対して所定値以上低下した場合、レチクル検査装置にて前記レチクルの検査を行うステップをさらに備えることを特徴とする。

これにより、レチクル検査装置にて検査対象となるレチクルを絞り込むことが可能となり、検査時間の増大を抑制しつつ、レチクルの検査精度を向上させることができる。
また、本発明の一態様に係る露光方法によれば、レチクルの露光エリアに配置された発振器の発振周波数と遮光エリアに配置された発振器の発振周波数とを計測するステップと、前記レチクルの露光エリアに配置された発振器の発振周波数と遮光エリアに配置された発振器の発振周波数との比較結果に基づいて、フォトレジストの露光に用いられる露光用光源の照度を制御するステップとを備えることを特徴とする。

これにより、露光エリアに曇りが発生した場合においても、遮光エリアに配置された発振器の発振周波数を変動させることなく、露光エリアに配置された発振器の発振周波数を変動させることが可能となる。このため、遮光エリアに配置された発振器の発振周波数と露光エリアに配置された発振器の発振周波数とを比較することで、レチクルの露光エリアに曇りが発生したかどうかを判断することが可能となり、検査時間の短縮化を図りつつ、レチクルの検査頻度を高めることができる。

以下、本発明の実施形態に係る露光装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る露光装置の概略構成を示す断面図である。
図１において、露光装置には、フォトレジストＦが塗布されたウェハＷを載置するステージ１が設けられるとともに、露光用の光を出射するレーザ光源１０が配置されている。なお、レーザ光源１０としては、例えば、１９３ｎｍの波長の光を出射するＡｒＦレーザや２４８ｎｍの波長の光を出射するＫｒＦレーザなどを用いることができる。ステージ１上には、レーザ光源１０から出射されたレーザ光をウェハＷの方向に反射する反射ミラー１２が配置されている。また、反射ミラー１２とステージ１との間には、ウェハＷ上に投影パターンを生成するためのレチクル４が配置されるとともに、反射ミラー１２とレチクル４との間には、レーザ光源１０から出射された光を平行にするコンデンサレンズ９が設けられ、レチクル４とステージ１との間には、レチクル４を透過した光をウェハＷ上に投影する投影レンズ３が設けられている。ここで、レチクル４には、露光パターン６が形成された露光エリアＲ１が設けられるとともに、露光エリアＲ１の周囲には遮光帯５が設けられている。そして、遮光帯５の外側の遮光エリアには、露光エリアＲ１を透過する光量と対比させるための参照マーク７が形成されている。

また、図１において、コンデンサレンズ９とレチクル４との間には、レーザ光源１０から出射された光を露光エリアＲ１にのみ到達するように制限するブラインド８が設けられている。また、ステージ１上には、レチクル４を透過した光の照度を検出する照度計２が搭載されている。ここで、レチクル４は、レーザ光源１０から出射された光が露光エリアＲ１および参照マーク７に入射できるように水平方向に移動させることができる。また、ステージ１は、レチクル４の露光エリアＲ１および参照マーク７を透過した光が照度計２に入射できるように水平方向に移動させることができる。

そして、露光制御部１３は、ステージ１およびレチクル４の位置を制御しながら、レーザ光源１０から出射された光を、レチクル４の露光エリアＲ１および参照マーク７をそれぞれ介して照度計２に入射させる。そして、露光制御部１３は、レチクル４の露光エリアＲ１を透過した光の照度および参照マーク７を透過した光の照度を照度計２にて計測させ、レチクル４の露光エリアＲ１を透過した光の照度と参照マーク７を透過した光の照度との比較結果に基づいて、フォトレジストＦの露光に用いられるレーザ光源１０の照度を制御することができる。

図２は、図１の露光装置の動作を示す断面図である。
図２（ａ）において、露光制御部１３は、レーザ光源１０から出射された光がレチクル４の露光エリアＲ１を透過して照度計２に入射するように、ステージ１およびレチクル４の位置を制御する。そして、レーザ光源１０から光を出射させ、レチクル４の露光エリアＲ１を透過した光の照度を照度計２にて計測させる。

次に、図２（ｂ）に示すように、露光制御部１３は、レーザ光源１０から出射された光がレチクル４の参照マーク７を透過して照度計２に入射するように、レチクル４の位置を制御する。そして、レーザ光源１０から光を出射させ、レチクル４の参照マーク７を透過した光の照度を照度計２にて計測させる。
次に、図２（ｃ）に示すように、露光制御部１３は、レチクル４の露光エリアＲ１を透過した光の照度と参照マーク７を透過した光の照度との比較結果に基づいて、レーザ光源１０の照度を制御しながら、レーザ光源１０から出射された光をレチクル４を介してウェハＷ上に投影させることができる。

ここで、参照マーク７を遮光エリアに配置することにより、露光エリアＲ１に高エネルギーの光が照射された場合においても、参照マーク７には高エネルギーの光が照射されないようにすることができる。このため、高エネルギー光の照射に起因して露光エリアＲ１に曇りが発生した場合においても、参照マーク７に曇りが発生することを防止することができ、露光エリアＲ１を透過した光の照度と参照マーク７を透過した光の照度とを比較することで、露光エリアＲ１に発生した曇りを検出することが可能となる。この結果、レチクル検査装置を別途用意することなく、レチクル４に曇りが発生した時の露光量を適正化することができ、スループットの低下を抑制しつつ、レチクル４の曇りに起因する寸法の変動を抑制することができる。

なお、上述した実施形態では、レーザ光源１０から出射される光を用いてレチクル４の露光エリアＲ１に発生した曇りを検出する方法について説明したが、レチクル４の露光エリアＲ１に発生した曇りを検出するために、レーザ光源１０とは別に測定用光源を設けるようにしてもよい。
図３は、本発明の一実施形態に係るレチクルの構成例を示す平面図である。

図３（ａ）において、レチクル２１には、露光エリア２２が設けられるとともに、露光エリア２２の周囲には遮光帯２３が設けられている。そして、遮光帯２３の外側の遮光エリアには、露光エリア２２を透過する光量と対比させるための参照マーク２４を形成することができる。
また、図３（ｂ）において、レチクル３１には、露光エリア３２が設けられるとともに、露光エリア３２の周囲には遮光帯２３が設けられている。そして、遮光帯３３の内側の露光エリア３には、露光エリア３２を透過する光量を互いに対比するための複数の参照マーク３４が形成されている。

なお、参照マーク２４、３４としては、露光エリア３２に形成される露光パターンと同じサイズおよび形状を有する遮光パターンを用いることができる。
図４は、本発明の一実施形態に係る参照マークの構成例を示す平面図である。
図４（ａ）において、レチクルがコンタクトホール形成用である場合、開口部が形成された遮光パターン４２を参照マーク４１として用いることができる。また、図４（ｂ）において、レチクルが配線形成用である場合、配線が形成された遮光パターン５２を参照マーク５１として用いることができる。また、露光エリアのパターンがない部分と対比する場合、図４（ｃ）に示すように、遮光パターンがない参照マーク６１を用いるようにしてもよい。

図５は、本発明の一実施形態に係るレチクルのその他の構成例を示す平面図である。
図５において、レチクル７１には、露光エリア７２が設けられるとともに、露光エリア７２の周囲には遮光帯２３が設けられている。そして、露光エリア７２には、発振器７４ａが設けられるとともに、遮光帯７３の外側の遮光エリアには、発振器７４ｂが設けられている。ここで、発振器７４ａ、７４ｂを構成する圧電体は外部に露出するとともに、発振器７４ａ、７４ｂには、発振器７４ａ、７４ｂの発振周波数を計測するためのパッド電極を設けることができる。なお、発振器７４ａ、７４ｂは、発振周波数、サイズおよび材質が互いに同一のものを使用することが好ましい。また、発振器７４ａ、７４ｂとしては、例えば、水晶発振器などを用いることができる。

そして、発振器７４ｂを遮光エリアに配置することにより、露光エリア７２に高エネルギーの光が照射された場合においても、発振器７４ｂには高エネルギーの光が照射されないようにすることができる。このため、高エネルギー光の照射に起因して露光エリア７２に曇りが発生した場合においても、発振器７４ｂに曇りを発生させることなく、発振器７４ａに曇りを発生させることができる。この結果、発振器７４ｂを構成する圧電体の重量を変化させることなく、発振器７４ａを構成する圧電体の重量を増加させることができ、発振器７４ｂの発振周波数を変動させることなく、発振器７４ａの発振周波数を変動させることが可能となる。従って、発振器７４ａ、７４ｂ第の発振周波数とを比較することで、レチクル７１の露光エリア７２に曇りが発生したかどうかを判断することが可能となり、検査時間の短縮化を図りつつ、レチクル７１の検査頻度を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る露光装置の概略構成を示す断面図。 図１の露光装置の動作を示す断面図。 本発明の一実施形態に係るレチクルの構成例を示す平面図。 本発明の一実施形態に係る参照マークの構成例を示す平面図。 本発明の一実施形態に係るレチクルのその他の構成例を示す平面図。

符号の説明

１ ステージ、２ 照度計、３ 投影レンズ３ コンデンサレンズ、４、２１、３１、７１ レチクル、５、２３、３３、７３ 遮光帯、６ 露光パターン、７、２４、３４、４１、５１、６１ 参照マーク、８ ブラインド、１０ レーザ光源、１２ ミラー、１３ 露光制御部、Ｒ１、２２、３２、７２ 露光エリア、Ｗ ウェハ、Ｆ フォトレジスト、４２、５２ 遮光パターン、７４ａ、７４ｂ 発振器

Claims (8)

1. ウェハ上に形成されたフォトレジストの露光に用いられる露光用光源と、
   レチクルを透過した光の照度を計測する照度計と、
   前記レチクルの露光エリアを透過した光の照度と遮光エリアを透過した光の照度との比較結果に基づいて、前記露光用光源の照度を制御する露光制御部とを備えることを特徴とする露光装置。
2. 前記遮光エリアには、前記露光エリアを透過する光量と対比させるための参照マークが形成されていることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 露光エリアの周囲に形成された遮光帯と、
   前記露光エリアに形成された露光パターンと、
   前記遮光帯の外側の遮光エリアに配置され、前記露光エリアを透過する光量と対比させるための参照マークとを備えることを特徴とするレチクル。
4. 前記参照マークには、前記露光パターンに対応した遮光パターンが形成されていることを特徴とする請求項３記載のレチクル。
5. 圧電体が外部に露出するようにして露光エリアに配置された第１発振器と、
   圧電体が外部に露出するようにして遮光エリアに配置された第２発振器とを備えることを特徴とするレチクル。
6. レチクルの露光エリアを透過した光の照度を計測するステップと、
   前記レチクルの遮光エリアを透過した光の照度を計測するステップと、
   前記レチクルの露光エリアを透過した光の照度と遮光エリアを透過した光の照度との比較結果に基づいて、フォトレジストの露光に用いられる露光用光源の照度を制御するステップとを備えることを特徴とする露光方法。
7. 前記レチクルの露光エリアを透過した光の照度が遮光エリアを透過した光の照度に対して所定値以上低下した場合、レチクル検査装置にて前記レチクルの検査を行うステップをさらに備えることを特徴とする請求項６記載の露光方法。
8. レチクルの露光エリアに配置された発振器の発振周波数と遮光エリアに配置された発振器の発振周波数とを計測するステップと、
   前記レチクルの露光エリアに配置された発振器の発振周波数と遮光エリアに配置された発振器の発振周波数との比較結果に基づいて、フォトレジストの露光に用いられる露光用光源の照度を制御するステップとを備えることを特徴とする露光方法。
   
   

Images