JP2008066565A - Exposure method and exposure device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、露光方法および露光装置に関し、特に、マスクパターンが形成されたフォトマスクを照明し、その照明によって生ずるマスクパターン像をウエハ上に形成されたフォトレジスト膜に露光する露光方法および露光装置に関する。 The present invention relates to an exposure method and an exposure apparatus, and more particularly, to illuminate a photomask on which a mask pattern is formed and to expose a mask pattern image generated by the illumination onto a photoresist film formed on a wafer. About.
半導体装置を製造する際においては、リソグラフィ技術を用いて、微細なパターンを加工している。 In manufacturing a semiconductor device, a fine pattern is processed using a lithography technique.
ここでは、たとえば、パターン加工を施す面に、感光性材料からなるフォトレジスト膜を形成した後に、設計パターンに基づいてマスクパターンが形成されたフォトマスクを照明し、その照明によって生ずるマスクパターン像をウエハ上に形成されたフォトレジスト膜に露光して転写する。その後、そのマスクパターン像が転写されたフォトレジスト膜を現像し、ウエハの表面にレジストパターンを形成する。そして、そのレジストパターンを、マスクとして、エッチング処理を実施することによってパターン加工する。 Here, for example, after a photoresist film made of a photosensitive material is formed on the surface to be patterned, a photomask having a mask pattern formed on the design pattern is illuminated, and a mask pattern image generated by the illumination is illuminated. The photoresist film formed on the wafer is exposed and transferred. Thereafter, the photoresist film to which the mask pattern image has been transferred is developed to form a resist pattern on the surface of the wafer. Then, patterning is performed by performing an etching process using the resist pattern as a mask.
リソグラフィ技術においては、デバイスの高集積化や、動作速度の高速化の要求に対応するため、より高い解像度でパターンを微細加工することが求められている。この解像度Rは、光源からフォトマスクへ照射する光の波長λと、そのフォトマスクのマスクパターン像をレジスト膜に投影する投影レンズの開口数NAとによって、以下の数式(1)にて示されるように、レイリ−の式によって定められる。ここで、kは、定数であり、プロセスに応じて定められる。 In the lithography technique, it is required to finely process a pattern with higher resolution in order to meet the demand for higher integration of devices and higher operation speed. This resolution R is expressed by the following formula (1) by the wavelength λ of the light irradiated from the light source to the photomask and the numerical aperture NA of the projection lens that projects the mask pattern image of the photomask onto the resist film. Thus, it is determined by the Rayleigh equation. Here, k is a constant and is determined according to the process.
[数1]
R=k・λ/NA ・・・(1)
[Equation 1]
R = k · λ / NA (1)
この数式(1)にて示されるように、解像度Rは、レーザー光源からの光の波長λが短く、また、投影レンズの開口数NAが大きくなるに伴って高くなる。このため、光源からの光の波長λを短波長化すると共に、投影レンズの開口数NAを大きくすることによって、解像度を向上させている。 As shown in this equation (1), the resolution R increases as the wavelength λ of the light from the laser light source becomes shorter and the numerical aperture NA of the projection lens increases. Therefore, the resolution is improved by reducing the wavelength λ of the light from the light source and increasing the numerical aperture NA of the projection lens.
たとえば、光源については、波長が248nmであるKrFエキシマレーザーを、波長が193nmであるArFエキシマレーザーへ移行することで、解像度の向上を実現させている。 For example, with regard to the light source, the KrF excimer laser having a wavelength of 248 nm is shifted to an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm, thereby improving the resolution.
一方で、投影レンズについては、開口数NAが理論限界である1に近づいてきている。このため、投影レンズとフォトレジスト膜との間を、純水などの液体で満たして、実効的な開口数NAを大きくさせる液浸露光方法が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。 On the other hand, the numerical aperture NA of the projection lens is approaching 1 which is the theoretical limit. For this reason, an immersion exposure method has been proposed in which the space between the projection lens and the photoresist film is filled with a liquid such as pure water to increase the effective numerical aperture NA (see, for example, Patent Document 1).
すなわち、開口数NAは、光が通過する媒質の屈折率nと、その光が形成する角度θとによって、以下の数式(2)のように示されるために、液浸露光方法においては、光が通過する投影レンズとレジスト膜との間の空間の媒質を、屈折率nが1である空気から、たとえば、屈折率nが1.44である純水に置換することによって、1.44倍の開口数NAを実現して、解像度Rを向上することができる。 That is, the numerical aperture NA is expressed by the following formula (2) by the refractive index n of the medium through which the light passes and the angle θ formed by the light. 1. The medium in the space between the projection lens through which the lens passes and the resist film is replaced with air having a refractive index n of 1, for example, by pure water having a refractive index n of 1.44, thereby increasing 1.44 times. The numerical aperture NA can be realized and the resolution R can be improved.
[数2]
NA=n×sinθ ・・・(2)
[Equation 2]
NA = n × sin θ (2)
また、開口数NAが高くなるに伴って、偏光状態によるコントラストの劣化の度合いが大きくなることに対応するために、フォトマスクへ照明するレーザー光の偏光状態を調整する方法が提案されている(たとえば、特許文献2参照)。 Also, a method for adjusting the polarization state of the laser light that illuminates the photomask has been proposed in order to cope with an increase in the degree of contrast degradation due to the polarization state as the numerical aperture NA increases ( For example, see Patent Document 2).
また、この他に、OPE(Optical Proximity Effect)によって、設計パターンに対応してパターンを加工することが困難な場合があるために、OPC(Optical Proximity Correction)を、マスクパターンに施している。 In addition, since it may be difficult to process a pattern corresponding to a design pattern by OPE (Optical Proximity Effect), OPC (Optical Proximity Correction) is applied to the mask pattern.
しかしながら、リソグラフィ工程においては、加工されたパターンにおいて寸法のバラツキが発生する場合がある。たとえば、粗(Isolated)なパターンと、密(Dense)なパターンとの間において、CD(Critical Dimension)差が大きくなり、いわゆる、「Iso Dense Bias(IDS)」が生ずる場合がある。 However, in the lithography process, there may be a variation in dimensions in the processed pattern. For example, a CD (Critical Dimension) difference increases between a rough (Isolated) pattern and a dense (Dense) pattern, and so-called “Iso Sense Bias (IDS)” may occur.
これは、レーザー光源から照射されるレーザー光において、半値幅などのスペクトル幅が変動し、色収差が変化することによって、転写されるマスクパターン像の結像位置にバラツキが生ずることに起因する。つまり、OPCが施されたマスクパターンを形成したフォトマスクを用いて露光を実施する場合であっても、OPEが変動するために、このような不具合が発生する場合がある。このため、製品歩留まりが低下して、スループットを向上することが困難な場合がある。 This is because, in the laser light emitted from the laser light source, the spectral width such as the half-value width fluctuates and the chromatic aberration changes, resulting in variations in the image formation position of the transferred mask pattern image. In other words, even when exposure is performed using a photomask on which a mask pattern subjected to OPC is formed, such a problem may occur because the OPE fluctuates. For this reason, the product yield may decrease and it may be difficult to improve the throughput.
よって、加工後のパターン寸法にバラツキが生ずることを効率的に防止し、製品歩留まりおよびスループットを向上することが困難であった。 Therefore, it has been difficult to efficiently prevent variations in pattern dimensions after processing and to improve product yield and throughput.
したがって、本発明は、加工後のパターン寸法にバラツキが生ずることを防止して、製品歩留まりを向上させ、スループットを向上可能な露光方法および露光装置を提供することにある。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide an exposure method and an exposure apparatus that can prevent variations in pattern dimensions after processing, improve product yield, and improve throughput.
上記課題を解決するために、本発明の露光方法は、マスクパターンが形成されたフォトマスクへレーザー光を照明し、前記レーザー光が照明された前記フォトマスクによって生ずるマスクパターン像を、ウエハに形成されたフォトレジスト膜へ投影する露光を実施する露光方法であって、前記マスクパターン像が投影された前記フォトレジスト膜が現像されることによって前記ウエハに形成されるレジストパターンの形状情報を取得するレジストパターン形状情報取得工程を含み、前記露光を実施する際にはレジストパターンの形状が設計パターンに対応して形成されるように、前記レジストパターン形状情報取得工程にて取得されたレジストパターンの形状情報に基づいて、前記フォトマスクを照明するレーザー光の偏光状態を変化させる。 In order to solve the above problems, an exposure method of the present invention irradiates a photomask on which a mask pattern is formed with a laser beam, and forms a mask pattern image generated on the wafer by the photomask illuminated with the laser beam. An exposure method for performing exposure by projecting onto a formed photoresist film, wherein the photoresist film on which the mask pattern image is projected is developed to obtain shape information of a resist pattern formed on the wafer A resist pattern shape information acquisition step, and when performing the exposure, the resist pattern shape acquired in the resist pattern shape information acquisition step so that the shape of the resist pattern is formed corresponding to the design pattern Based on the information, the polarization state of the laser light that illuminates the photomask is changed.
上記課題を解決するために、本発明の露光装置は、マスクパターンが形成されたフォトマスクへレーザー光を照明する照明光学系と、前記照明光学系によってレーザー光が照明された前記フォトマスクによって生ずるマスクパターン像を、ウエハに形成されたフォトレジスト膜へ投影する投影光学系と、前記投影光学系によって前記マスクパターン像が投影された前記フォトレジスト膜が現像されることによって前記ウエハに形成されるレジストパターンの形状情報を取得するレジストパターン形状情報取得部とを有する露光装置であって、前記照明光学系は、前記レーザー光の偏光状態を変化させる偏光状態調整部を含み、前記偏光状態調整部は、前記レジストパターンの形状が設計パターンに対応して形成されるように、前記レジストパターン形状情報取得部によって取得された前記レジストパターンの形状情報に基づいて、前記レーザー光の偏光状態を変化させる。 In order to solve the above-described problems, an exposure apparatus of the present invention is generated by an illumination optical system that illuminates laser light onto a photomask on which a mask pattern is formed, and the photomask that is illuminated with laser light by the illumination optical system. A projection optical system that projects a mask pattern image onto a photoresist film formed on a wafer, and the photoresist film on which the mask pattern image is projected by the projection optical system is developed to form the wafer on the wafer. An exposure apparatus having a resist pattern shape information acquisition unit that acquires shape information of a resist pattern, wherein the illumination optical system includes a polarization state adjustment unit that changes a polarization state of the laser light, and the polarization state adjustment unit The resist pattern is formed so that the shape of the resist pattern corresponds to the design pattern. Based on the resist pattern shape information obtained by chromatography emissions shape information acquiring unit, changes the polarization state of the laser light.
本発明によれば、加工後のパターン寸法にバラツキが生ずることを防止して、製品歩留まりを向上させ、スループットを向上させる露光方法および露光装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an exposure method and an exposure apparatus that prevent variations in pattern dimensions after processing, improve product yield, and improve throughput.
本発明にかかる実施形態について説明する。 Embodiments according to the present invention will be described.
図1は、本発明にかかる実施形態1において、露光装置1を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an
図1に示すように、本実施形態の露光装置1は、フォトマスク支持部11と、ウエハ支持部21と、レーザー光源31と、照明光学系40と、投影光学系51と、偏光モニター部61と、制御部71と、レジストパターン形状情報取得部81とを有する。各部について、順次、説明する。
As shown in FIG. 1, the
フォトマスク支持部11は、図1に示すように、ステージを含み、マスクパターンが形成されたフォトマスクPMを支持する。フォトマスク支持部11は、マスク搬送系(図示なし)によって装置外部から搬送されたフォトマスクPMを、たとえば、真空吸着によって固定する。フォトマスク支持部11は、反射鏡(図示なし)が設けられており、その反射鏡に対応するように設置されたレーザー干渉計(図示なし)によって、位置および傾きが検出される。そして、フォトマスク支持部11は、駆動モータ(図示なし)を含み、その支持しているフォトマスクPMの表面に沿ったx方向と、そのフォトマスクPMの表面においてx方向に直交するy方向と、そのフォトマスクPMの表面に垂直なz方向とのそれぞれの方向へ駆動モータによって移動する。そして、そのフォトマスクPMを駆動モータによって回転移動させて、そのフォトマスクPMの表面の傾きが調整される。ここでは、レーザー干渉計によって検出されたフォトマスク支持部11の位置および傾きに基づいて制御部71が駆動モータを制御して、フォトマスク支持部11の位置および傾きが調整される。
As shown in FIG. 1, the photomask support 11 includes a stage and supports a photomask PM on which a mask pattern is formed. The photomask support unit 11 fixes the photomask PM transported from the outside of the apparatus by a mask transport system (not shown), for example, by vacuum suction. The photomask support 11 is provided with a reflecting mirror (not shown), and its position and inclination are detected by a laser interferometer (not shown) installed so as to correspond to the reflecting mirror. The photomask support unit 11 includes a drive motor (not shown), and the x direction along the surface of the photomask PM that supports the photomask PM, and the y direction orthogonal to the x direction on the surface of the photomask PM. Then, it is moved by a drive motor in each of the z direction perpendicular to the surface of the photomask PM. Then, the photomask PM is rotated by a drive motor, and the inclination of the surface of the photomask PM is adjusted. Here, the
ウエハ支持部21は、図1に示すように、ステージを含み、フォトレジスト膜PRが形成されたウエハWを、そのステージで支持する。具体的には、ウエハ支持部21は、レジスト塗布装置(図示なし)にてフォトレジスト液が塗布され、加熱処理装置(図示なし)にてプリベーク処理されることによってフォトレジスト膜PRが形成されたウエハWがウエハ搬送系(図示なし)によって外部から搬送される。そして、そのフォトレジスト膜PRが形成されたウエハWを、たとえば、真空吸着によって固定する。また、ウエハ支持部21は、反射鏡(図示なし)が設けられており、その反射鏡に対応するように設置されたレーザー干渉計(図示なし)によって、位置および傾きが検出される。そして、ウエハ支持部21は、駆動モータ(図示なし)を含み、その支持しているウエハWの表面に沿ったx方向と、そのウエハWの表面においてx方向に直交するy方向と、そのウエハWの表面に垂直なz方向とのそれぞれの方向へ駆動モータによって移動する。そして、駆動モータによって、x方向,y方向,z方向の各軸の回転方向へ、そのウエハWを回転移動させて、そのウエハWの表面の傾きが調整される。ここでは、前述のレーザー干渉計によって検出されたウエハ支持部21の位置および傾きに基づいて制御部71が駆動モータを制御して、ウエハ支持部21の位置および傾きが調整される。
As shown in FIG. 1, the
レーザー光源31は、図1に示すように、レーザー光を照射する。レーザー光源31は、たとえば、ArFエキシマレーザー光源を含み、波長が193nmであるレーザー光を照明光学系40へ出射する。ここでは、ほぼ直線偏光であって、半値幅が1pm以下になるように狭幅化されたレーザー光を出射する。なお、レーザー光源31は、この他に、KrFレーザー,F2レーザーなどの光源にて構成されていてもよい。
As shown in FIG. 1, the
照明光学系40は、図1に示すように、リレー光学系141と、偏光状態調整部142と、ビーム形状整形部143と、オプティカルインテグレータ144と、ビームスプリッタ145と、コンデンサレンズ146と、開口絞り147と、結像レンズ148と、ミラー149とを有している。照明光学系40においては、各部が駆動系を含み、制御部71からの指令に基づいて、その駆動系が各部を駆動して、レーザー光源31から照射されたレーザー光を、フォトマスク支持部11によって支持されたフォトマスクPMへ照明する。
As shown in FIG. 1, the illumination
具体的には、照明光学系40においては、レーザー光源31から照射されたレーザー光を、リレー光学系141が偏光状態調整部142へリレーする。
Specifically, in the illumination
そして、そのレーザー光の偏光状態を偏光状態調整部142が調整し、ビーム整形部143へ射出する。ここでは、偏光状態調整部142は、図1に示すように、1/4波長板142aと、1/2波長板142bとを有している。この1/4波長板142aと1/2波長板142bとのそれぞれは、入射するレーザー光の光軸を中心にして回転されるように配置されており、偏光状態調整部41は、この1/4波長板142aと1/2波長板142bとを回転駆動することによって偏光状態を調整する。つまり、1/4波長板142aを回転駆動することによってレーザー光の楕円率を調整すると共に、1/2波長板142bを回転駆動することによってレーザー光の主軸方位角を調整する。また、詳細については後述するが、本実施形態においては、偏光状態調整部142は、露光を実施する際には、レジストパターンの形状が設計パターンに対応して形成されるように、先の露光後にレジストパターン形状情報取得部81によって取得されたレジストパターンの形状情報に基づいて、このレーザー光の偏光状態を調整する。
Then, the polarization
そして、この偏光状態調整部142が射出したレーザー光を、ビーム整形部143が整形し、オプティカルインテグレータ144へ射出する。
The laser beam emitted by the polarization
そして、このレーザー光をオプティカルインテグレータ144が変換する。ここでは、オプティカルインテグレータ144は、フライアレイレンズを含み、その入射したレーザー光をフライアレイレンズが2次光源化して、ビームスプリッタ145へ射出する。
Then, the
そして、そのレーザー光を、ビームスプリッタ145が、コンデンサレンズ146の側と偏光モニター部61の側とのそれぞれに分割する。ここでは、ビームスプリッタ145は、ハーフミラーとして構成されており、レーザー光源31から照射されたレーザー光を透過して、コンデンサレンズ146の側へ射出すると共に、レーザー光源31から照射されたレーザー光を反射して偏光モニター部61の側へ射出する。
Then, the
そして、そのビームスプリッタ145から射出されたレーザー光については、コンデンサレンズ146が集光し、開口絞り147へ射出する。
The laser light emitted from the
そして、そのレーザー光を開口絞り147が一部を遮光して成形し、結像レンズ148へ射出する。
The laser beam is shaped by the
そして、ミラー149を介して、そのレーザー光を、フォトマスク支持部11によって支持されたフォトマスクPMへ、結像レンズ148が結像する。
Then, the
投影光学系51は、図1に示すように、投影レンズ群52と、開口絞り53とを有しており、照明光学系40によりレーザー光が照明されたフォトマスクPMによって生ずるマスクパターン像を、ウエハ支持部21によって支持されたウエハWに形成されたフォトレジスト膜PRへ投影する。
As shown in FIG. 1, the projection optical system 51 includes a projection lens group 52 and an aperture stop 53, and a mask pattern image generated by the photomask PM illuminated with the laser light by the illumination
偏光モニター部61は、照明光学系40においてビームスプリッタ145が反射したレーザー光についての偏光状態をモニターする。偏光モニター部61は、たとえば、照明光学系40から反射されたレーザー光を分割するビームスプリッタ(図示なし)と、そのビームスプリッタを透過したレーザー光を検出する第1光検出器(図示なし)と、そのビームスプリッタが反射したレーザー光を検出する第2光検出器(図示なし)とを含み、第1光検出器と第2光検出器とのそれぞれが検出したレーザー光のデータを用いて、偏光度などの偏光状態をモニターする。なお、第1光検出器と第2光検出器とのそれぞれは、たとえば、CCDなどの光センサにて構成されている。
The
制御部71は、コンピュータと、このコンピュータを所定手段として機能させるプログラムを記憶しているメモリとを有しており、各部を制御する。本実施形態においては、制御部71は、レジストパターンの形状が設計パターンに対応して形成されるように、レジストパターン形状情報取得部81によって取得されたレジストパターンの形状情報に基づいて、照明光学系40の偏光状態調整部142にレーザー光の偏光状態を調整させる。ここでは、制御部71は、レーザー光源31が正常な状態の際に示す偏光状態の値と、その偏光状態にて形成されるレジストパターンの形状情報を示す値とが関連付けられたルックアップテーブルを記憶しており、このルックアップテーブルを用いて、レジストパターン形状情報取得部81によって取得されたレジストパターンの形状情報の値に対応する偏光状態の値を、その露光時における現実の偏光状態の値として求める。そして、その求めた現実の偏光状態の値が設計条件の偏光状態の値と異なる場合には、その現実の偏光状態の値が設計条件の偏光状態の値になるように、偏光状態調整部142を制御する制御信号を生成して、偏光状態調整部142にレーザー光の偏光状態を調整させる。
The
レジストパターン形状情報取得部81は、投影光学系51によってマスクパターン像が投影されたフォトレジスト膜PRが現像処理装置(図示なし)にて現像されることにより、ウエハWに形成されたレジストパターンの形状情報を取得する。たとえば、レジストパターン形状情報取得部81は、レジストパターンにおいて、ライン・アンド・スペース・パターンのように、ウエハWの面から凸状に突き出たラインパターンがスペースを挟んで所定の周期で繰り返された繰り返しパターンや、そのレジストパターンにおいて孤立するように形成されたラインパターンの線幅を、レジストパターンの形状情報として測定する。つまり、レジストパターン形状情報取得部81は、パターンのCDを測定する。ここでは、レジストパターン形状情報取得部91は、たとえば、CCDなどのイメージセンサ(図示なし)を有しており、ウエハWに形成されたレジストパターンをイメージセンサで撮像し、その撮像結果に基づいて、上記のように、レジストパターンの形状情報を取得する。
The resist pattern shape
(動作)
以下より、本実施形態の露光装置1が露光条件を設定する際の動作について説明する。
(Operation)
Hereinafter, an operation when the
図2は、本発明にかかる実施形態1において、露光装置1の動作の要部を示すフロー図である。
FIG. 2 is a flowchart showing the main parts of the operation of the
まず、図2に示すように、露光を実施する(S11)。 First, as shown in FIG. 2, exposure is performed (S11).
ここでは、予め設定された露光の設定条件に対応するように、制御部71が各部を制御して露光を実施する。
Here, the
具体的には、レーザー光源31がレーザー光を照射し、そのレーザー光源31から照射されたレーザー光を、フォトマスク支持部11によって支持されたフォトマスクPMへ、照明光学系40が照明する。ここでは、完全な直線偏光状態にならないように、照明光学系40が照明する。つまり、レーザー光の楕円率が0を超えるように、制御部71が偏光状態調整部142を制御して、フォトマスクPMへの照明を実施する。これは、後述する偏光状態の調整の際に、楕円率を正負の両方向に調整可能にするためである。
Specifically, the
そして、この照明光学系40によりレーザー光が照明されたフォトマスクPMによって生ずるマスクパターン像を、ウエハ支持部21によって支持されたウエハWに形成されたフォトレジスト膜PMへ投影光学系51が投影する。
Then, the projection optical system 51 projects a mask pattern image generated by the photomask PM illuminated by the illumination
つぎに、図2に示すように、レジストパターンの形状情報の取得を実施する(S21)。 Next, as shown in FIG. 2, acquisition of resist pattern shape information is performed (S21).
ここでは、投影光学系51によってマスクパターン像が投影されたフォトレジスト膜PRを現像した後に、ウエハWに形成されたレジストパターンの形状情報をレジストパターン形状情報取得部81が取得する。本実施形態においては、レジストパターンの形状情報として、その形成されたレジストパターンのCDの値を、パターンのピッチに関連付けるように、レジストパターン形状情報取得部81が測定する。
Here, after developing the photoresist film PR on which the mask pattern image is projected by the projection optical system 51, the resist pattern shape
つぎに、露光の実施時における偏光状態が、設定条件に対応しているか否かを判定する(S31)。 Next, it is determined whether the polarization state at the time of performing exposure corresponds to the set condition (S31).
ここでは、本動作を、制御部71が実施する。
Here, the
本実施形態においては、まず、上記のように、実際に露光が実施されて形成されたレジストパターンの形状情報を、制御部71がレジストパターン形状情報取得部81から取得する。
In the present embodiment, first, as described above, the
そして、レーザー光源31が正常な状態の際の偏光状態と、その偏光状態にて形成されるレジストパターンの形状情報とが関連付けられたルックアップテーブルから、レジストパターン形状情報取得部81が取得したレジストパターンの形状情報に対応する偏光状態を、制御部71が抽出する。
Then, the resist acquired by the resist pattern shape
その後、この露光を実施した際に設定条件に対応して取得されるべき偏光状態と、そのルックアップテーブルから抽出した偏光状態とを比較する。 Thereafter, the polarization state to be acquired in accordance with the set condition when this exposure is performed is compared with the polarization state extracted from the lookup table.
ここでは、設定条件に対応して取得されるべき偏光状態と、そのルックアップテーブルから抽出した偏光状態とが、同様である場合には、露光の実施時における偏光状態が設定条件に対応している(Yes)と判定する。たとえば、その差が所定の範囲内である場合には、各偏光状態が同様であると判定する。そして、図2に示すように、本露光条件設定処理を終了する。そして、前述のように予め設定された設定条件に従って、次の露光を実施するように、制御部71が各部を制御する。
Here, when the polarization state to be acquired corresponding to the setting condition is the same as the polarization state extracted from the lookup table, the polarization state at the time of performing the exposure corresponds to the setting condition. Yes (Yes). For example, when the difference is within a predetermined range, it is determined that the polarization states are the same. Then, as shown in FIG. 2, the exposure condition setting process is terminated. Then, the
図3は、本発明にかかる実施形態において、レーザー光源31が正常な状態の場合の偏光状態にて、パターンのピッチPに対応して形成されたレジストパターンに関するCDのシミュレーション結果を示す図である。ここでは、65nmのライン・アンド・スペース・パターンを、偏光度DoP=1,開口数NA=0.85の照明条件で形成する場合について示しており、図3(A)が、照明光であるレーザー光の偏光についての楕円率χを、0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0のように、順次、変化させた結果であり、図3(B)が、その主軸方位角ψを、0°,20°,45°,90°のように、順次、変化させた結果である。
FIG. 3 is a diagram showing a CD simulation result regarding a resist pattern formed corresponding to the pattern pitch P in the polarization state when the
たとえば、上記にて露光を実施した際の偏光状態の設定条件が、楕円率χが0.6であって主軸方位角ψが45°である場合に、レジストパターン形状情報取得部81が取得したレジストパターンの形状情報が、図3(A)と図3(B)とに示すように、たとえば、楕円率χ=0.6と主軸方位角ψ=45°との場合に取得されるCDに対応している場合には、設定条件と同様な偏光状態で露光が実施された(Yes)と判断する。
For example, the resist pattern shape
一方で、設定条件に対応して取得されるべき偏光状態と、そのルックアップテーブルから抽出した偏光状態とが異なる場合には、露光の実施時における偏光状態が設定条件に対応しない(No)と判定する。 On the other hand, when the polarization state to be acquired corresponding to the setting condition is different from the polarization state extracted from the lookup table, the polarization state at the time of performing the exposure does not correspond to the setting condition (No). judge.
たとえば、上記と同様に露光を実施する際の偏光状態の設定条件にて楕円率χが0.6であって主軸方位角ψが45°である場合に、レーザー光源31が照射したレーザー光にて半値幅などのスペクトル幅が変動する異常が発生したことによって、レジストパターン形状情報取得部81が取得したレジストパターンの形状情報が、図3(A)と図3(B)とに示すように、たとえば、楕円率χ=0.4と主軸方位角ψ=20°との場合に取得されるCDである場合には、設定条件と異なる偏光状態で露光が実施された判断されるため、露光の実施時における偏光状態が設定条件に対応しない(No)と判定する。
For example, when the ellipticity χ is 0.6 and the principal axis azimuth angle ψ is 45 ° under the polarization state setting conditions when performing exposure in the same manner as described above, the laser light emitted from the
そして、図2に示すように、レーザー光の偏光状態を調整する(S41)。 Then, as shown in FIG. 2, the polarization state of the laser light is adjusted (S41).
ここでは、レジストパターンの形状が設計パターンに対応して形成されるように、制御部81が、照明光学系40の偏光状態調整部142を制御して、レーザー光の偏光状態を調整させる。
Here, the
本実施形態においては、レーザー光源31が正常な状態の際の偏光状態と、その偏光状態にて形成されるレジストパターンの形状情報とが関連付けられたルックアップテーブルを用いて、レジストパターン形状情報取得部81によって取得されたレジストパターンの形状情報から、偏光状態調整部142を制御する制御信号を制御部71が算出し、偏光状態調整部142にレーザー光の偏光状態を調整させる。
In the present embodiment, resist pattern shape information acquisition is performed using a lookup table in which the polarization state when the
具体的には、設定条件に対応して取得されるべき偏光状態と、ルックアップテーブルから抽出した偏光状態との差に基づいて、その露光を実施した際の設定条件を補正する。 Specifically, based on the difference between the polarization state to be acquired corresponding to the setting condition and the polarization state extracted from the lookup table, the setting condition when the exposure is performed is corrected.
つまり、前述したように露光を実施する際の偏光状態の設定条件が楕円率χ=0.6と主軸方位角ψ=45°とである場合に、レーザー光源31にて異常が発生したことによって、レジストパターン形状情報取得部81が取得したレジストパターンの形状情報が、たとえば、楕円率χ=0.4と主軸方位角ψ=20°との場合に取得されるCDである場合には、その楕円率χと主軸方位角ψとのそれぞれの差分値に対応するように、元の設計条件をシフトさせて、設計条件を補正する。たとえば、この場合には、楕円率χの設定条件を0.6から差分値である0.2をシフトさせて0.8に設定すると共に、主軸方位角ψの設定条件を45°から差分値である25°をシフトさせて70°に設定する。そして、このようにして補正した設定条件で、次の露光を実施するように各部を制御する。
In other words, as described above, when the setting condition of the polarization state at the time of performing the exposure is the ellipticity χ = 0.6 and the principal axis azimuth angle ψ = 45 °, an abnormality has occurred in the
以上のように、本実施形態は、マスクパターン像が投影されたフォトレジスト膜PRが現像されることによってウエハWに形成されるレジストパターンの形状情報を取得する。そして、露光を実施する際には、そのレジストパターンの形状が設計パターンに対応して形成されるように、その取得されたレジストパターンの形状情報に基づいて、フォトマスクPMを照明するレーザー光の偏光状態を調整する。したがって、本実施形態は、レーザー光源31から照射されるレーザー光において、半値幅などのスペクトル幅が変動し、色収差が変化する場合であっても、加工後のパターン寸法にバラツキが生ずることを効率的に防止し、製品歩留まりおよびスループットを向上することができる。
As described above, in the present embodiment, the shape information of the resist pattern formed on the wafer W is acquired by developing the photoresist film PR on which the mask pattern image is projected. And when performing exposure, based on the acquired resist pattern shape information, the laser beam that illuminates the photomask PM is formed so that the shape of the resist pattern is formed corresponding to the design pattern. Adjust the polarization state. Therefore, in the present embodiment, in the laser light emitted from the
なお、本発明の実施に際しては、上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。 In implementing the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be employed.
1…露光装置、
11…フォトマスク支持部、21…ウエハ支持部、31…レーザー光源、40…照明光学系、51…投影光学系、61…偏光モニター部、71…制御部、81…レジストパターン形状情報取得部
1 ... exposure device,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Photomask support part, 21 ... Wafer support part, 31 ... Laser light source, 40 ... Illumination optical system, 51 ... Projection optical system, 61 ... Polarization monitor part, 71 ... Control part, 81 ... Resist pattern shape information acquisition part
Claims (4)
前記マスクパターン像が投影された前記フォトレジスト膜が現像されることによって前記ウエハに形成されるレジストパターンの形状情報を取得するレジストパターン形状情報取得工程
を含み、
前記露光を実施する際には、前記レジストパターンの形状が設計パターンに対応して形成されるように、前記レジストパターン形状情報取得工程にて取得されたレジストパターンの形状情報に基づいて、前記フォトマスクを照明するレーザー光の偏光状態を調整する
露光方法。 An exposure method for performing exposure by irradiating a photomask on which a mask pattern is formed with laser light and projecting a mask pattern image generated by the photomask irradiated with the laser light onto a photoresist film formed on a wafer. There,
A resist pattern shape information obtaining step of obtaining shape information of a resist pattern formed on the wafer by developing the photoresist film on which the mask pattern image is projected,
When performing the exposure, based on the resist pattern shape information acquired in the resist pattern shape information acquisition step, the photo pattern is formed so that the shape of the resist pattern is formed corresponding to a design pattern. An exposure method that adjusts the polarization state of the laser light that illuminates the mask.
請求項1に記載の露光方法。 The exposure method according to claim 1, wherein a main axis azimuth angle and an ellipticity are adjusted as a polarization state of the laser light.
前記照明光学系によってレーザー光が照明された前記フォトマスクによって生ずるマスクパターン像を、ウエハに形成されたフォトレジスト膜へ投影する投影光学系と
前記投影光学系によって前記マスクパターン像が投影された前記フォトレジスト膜が現像されることによって前記ウエハに形成されるレジストパターンの形状情報を取得するレジストパターン形状情報取得部と
を有する露光装置であって、
前記照明光学系は、前記レーザー光の偏光状態を調整する偏光状態調整部
を含み、
前記露光を実施する際には、前記偏光状態調整部は、前記レジストパターンの形状が設計パターンに対応して形成されるように、前記レジストパターン形状情報取得部によって取得された前記レジストパターンの形状情報に基づいて、前記レーザー光の偏光状態を調整する
露光装置。 An illumination optical system for illuminating the photomask on which the mask pattern is formed with laser light;
A projection optical system for projecting a mask pattern image generated by the photomask illuminated with laser light by the illumination optical system onto a photoresist film formed on a wafer, and the mask pattern image projected by the projection optical system A resist pattern shape information acquiring unit that acquires shape information of a resist pattern formed on the wafer by developing a photoresist film,
The illumination optical system includes a polarization state adjustment unit that adjusts the polarization state of the laser light,
When performing the exposure, the polarization state adjustment unit is configured such that the resist pattern shape acquired by the resist pattern shape information acquisition unit is formed so that the shape of the resist pattern corresponds to a design pattern. An exposure apparatus that adjusts a polarization state of the laser beam based on information.
請求項3に記載の露光装置。 The polarization state adjusting unit includes a quarter-wave plate and a half-wave plate, and each of the quarter-wave plate and the half-wave plate has an optical axis of the laser beam to be illuminated. The polarization state is changed by changing the principal axis azimuth and ellipticity by rotationally driving the quarter wavelength plate and the half wavelength plate. The exposure apparatus according to claim 3 to be adjusted.
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JP2011528856A (en) * | 2008-07-22 | 2011-11-24 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | Method for correcting polarization distribution in microlithography projection exposure apparatus and microlithography projection exposure apparatus |
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