JP2010123767A - 露光装置、露光方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】主パターン及び補助パターンを用いて目標パターンからの誤差を低減する。
【解決手段】第１線幅誤差としての原版１上の主パターン１０の線幅誤差および第２線幅誤差としての原版１上の補助パターン１１の線幅誤差と、露光量オフセット値との関係を記憶する記憶部７ａと、入力された第１線幅誤差および第２線幅誤差と、記憶部７ａに記憶された関係とに基づいて、露光量オフセット値を求め、求められた露光量オフセット値にしたがって露光量を設定する制御部７と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は露光装置、露光方法及びプログラムに関する。

露光装置において、ＭＥＦ（Ｍａｓｋ Ｅｒｒｏｒ Ｆａｃｔｏｒ）は原版の欠陥が露光後の実パターンに与える影響を表す係数として知られている。例えば、原版パターンの線幅誤差にＭＥＦ（又はＭＥＦ係数）を乗算した値だけ基板に露光されたパターンの寸法誤差になる。特許文献１は、露光フィールドの複数点でＭＥＦを算出し、ＭＥＦの値に応じて露光フィールドを複数のブロックに分割し、ブロック毎に露光補正量を算出する露光方法を提案している。

また、原版に解像すべき主パターンの他に、解像されない微細な線幅の補助パターンを形成することにより、露光により得られるパターンを目標パターンに近づけたり、ロジック用の孤立パターンなどの焦点深度を改善したりすることが知られている。
特開２００６−２１０８１４号公報

主パターンおよび補助パターンを有する原版を介して基板を露光する場合、主パターンの誤差だけでなく補助パターンの誤差も露光後のパターンの線幅誤差に影響を与えることが分かってきた。このため、特許文献１のように、主パターンに対してＭＥＦを考慮するだけでは不十分な場合がありうる。

本発明は、主パターン及び補助パターンを用いて目標パターンからの誤差を低減することを例示的な目的とする。

本発明の一側面としての露光装置は、予め設定された露光量にしたがって原版を介し基板を露光する露光装置であって、第１線幅誤差としての原版上の主パターンの線幅誤差および第２線幅誤差としての前記原版上の補助パターンの線幅誤差と、露光量オフセット値との関係を記憶する記憶部と、入力された前記第１線幅誤差および前記第２線幅誤差と、前記記憶部に記憶された前記関係とに基づいて、前記露光量オフセット値を求め、求められた前記露光量オフセット値にしたがって前記露光量を設定する制御部と、を有することを特徴とする。

本発明の別の側面としての露光方法は、予め設定された露光量にしたがって原版を介し基板を露光する露光方法であって、第１原版に含まれる主パターンおよび補助パターンのそれぞれの寸法誤差を測定する第１測定ステップと、露光装置を用いて前記第１原版を介し第１基板を露光する露光ステップと、前記主パターンおよび前記補助パターンにより前記露光ステップで得られたパターンの寸法を測定する第２測定ステップと、前記第１測定ステップの測定結果および前記第２測定ステップの測定結果に基づいて、前記主パターンのＭＥＦ係数と前記補助パターンのＭＥＦ係数とを算出する算出ステップと、前記第１原版と同じ目標パターンを有する第２原版に含まれる主パターンおよび補助パターンのそれぞれの寸法誤差を測定する第３測定ステップと、前記算出ステップで得られたそれぞれのＭＥＦ係数と前記第３測定ステップで得られたそれぞれの寸法誤差とに基づいて、露光量オフセット値を求め、求められた前記露光量オフセット値にしたがって前記露光量を設定する設定ステップと、を有することを特徴とする。

上述の露光装置を用いて基板を露光するステップを有するデバイスの製造方法や、上述の露光方法における算出ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラムも本発明の別の側面を構成する。

本発明によれば、例えば、主パターン及び補助パターンを用いて目標パターンからの誤差を低減することができる。

図１は、本実施例の露光装置のブロック図である。本実施例の露光装置は、ステップアンドスキャン方式（走査型）の露光装置である。露光装置は、マスク又はレチクルなどとも呼ばれる原版１を照明装置２で照明して投影光学系４を介してウエハや液晶基板などの基板５を露光する投影露光装置である。

原版１は、図２に示すように、複数（５×５個）のパターンユニット１２を有し、不図示の原版ホルダを介して原版ステージ３に保持されている。図２は、原版１の平面図である。なお、パターンユニット１２は必ずしもマトリックス状に配置されている必要はない。原版ステージ３は、原版ステージ定盤８により支持されている。原版ステージ３は、原版１を保持してＸＹ方向に移動することができる。

図２において、Ｘ軸方向は走査方向に直交する方向であり、露光スリット２７の長手方向である。Ｙ軸方向が露光スリット２７の走査方向（原版ステージ３の走査方向）である。各パターンユニット１２は、図３に示すような、解像されるべき主パターン１０と解像されない微細な線幅の補助パターン１１との繰り返しパターンを有する。なお、図２は、照明装置２に設けられているスリット部材２６を重ねて示している。

照明装置２は、光束を射出する光源２０と、光源２０からの光束により原版１を均一に照明する照明光学系２５と、を有する。照明装置２には、主パターン１０が基板５上で解像し、補助パターン１１が基板５上で解像しないように原版１を照明する照明条件を設定している。

本実施例の光源２０はエキシマレーザーであるが、水銀ランプやＥＵＶ光発生手段であってもよい。光源２０には、光源２０からの光束のエネルギーを調節する調節部（第１調節部）２１が設けられている。

照明光学系（照明部）２５はスリット部材２６を含む。スリット部材２６は、原版１上での照明領域を規定する部材である。スリット部材２６は、図２に示すように、矩形状の露光スリット（開口）を有する開口部材２７を有する。また、露光スリット２７のＹ方向の幅（スリット光のＹ方向の幅）をＹ方向と直交するＸ方向の位置に応じて（少なくとも部分的に）調節する可動部（第２調節部）２８を有する。

調節部２１とスリット部材２６の可動部２８はそれぞれ露光量を調節する露光量調節部を構成する。

投影光学系４は、原版１のパターンを基板５に縮小投影する。原版１と基板５とは、光学的に共役の関係に維持されるべきものである。

一回の露光で原版１のパターンが転写される基板５上の領域をショットと呼ぶ。基板５は、基板ホルダ５ａを介して基板ステージ６に保持されている。基板ステージ６は、基板ステージ定盤９により支持されている。基板ステージ６は、基板５を保持して移動することができる。基板ステージ６は、たとえば、Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸それぞれの方向の移動および各軸の周り回転が可能である。

露光量制御装置（制御部）７は、原版１に含まれる主パターン１０と補助パターン１１との線幅誤差が基板５に転写される主パターン１０の線幅誤差に与える影響を相殺するようにメモリ７ａに格納された情報に基づいて上述した露光量調節部を制御する。本実施例では、露光量制御装置７は、Ｘ軸方向とＹ軸方向の直交する二方向における露光量分布を独立に制御する。具体的には、露光量制御装置７は、Ｘ軸方向の露光量分布の制御を、スリット部材２６の可動部（第２調節部）２８により露光スリット２７の幅を調整（走査方向におけるスリット光の幅を走査方向と直交する方向の位置に応じて制御）することによって行う。また、露光量制御装置７は、Ｙ軸方向の露光量分布の制御を、調節部２１（第１調節部）により光源２０の発光エネルギーを調整（スリット光の強度を制御）することによって行う。露光量分布制御情報はメモリ７ａに格納されている。メモリ７ａは露光量制御装置７に接続されているか露光量制御装置７に含まれている。露光量制御装置７はメモリ７ａに格納されている情報に基づいて露光量の制御を行う。例えば、メモリ７ａ（記憶部）は、露光に使用される原版１に含まれる主パターン１０および補助パターン１１のそれぞれの寸法を格納（記憶）する。

以下、図４を参照して、メモリ７ａに格納されている露光量分布制御情報（補正露光量テーブル）の生成方法と露光方法とについて説明する。図４において、「Ｓ」はステップを表す。ここで、図４のＳ１０２〜Ｓ１１２までが、露光量制御情報の生成方法を例示するフローチャート（手順）である。Ｓ１０２〜Ｓ１２０は露光方法を例示するフローチャート（手順）である。

まず、第１原版に含まれる主パターン１０および補助パターン１１のそれぞれの寸法を、測定部（第１測定部）１５によって測定する（第１測定ステップＳ１０２）。第１原版は実際の露光に使用される原版（以下、「第２原版」と呼ぶ）と同じパターンを有する原版である。

Ｓ１０２（第１測定ステップ）は、各パターンユニット１２について、主パターン１０および補助パターン１１のそれぞれについて測定する。本実施例では、測定は露光装置の外部にある測定部１５で行い、測定結果は露光量制御装置７のメモリ７ａに供給される。なお、測定部１５による測定結果は、露光装置の露光量制御装置７以外の制御装置に供給されて当該制御装置からメモリ７ａに供給されてもよいし、外部装置に供給されてから外部装置から露光量制御装置７のメモリ７ａに供給されてもよい。測定部１５には、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）や光波散乱測定装置（Ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｅｒ）を使用することができる。

以下、主パターン１０の寸法誤差をΔＣＤＭａｉｎ（第１線幅誤差）、補助パターン１１の寸法誤差をΔＣＤＡｓｓｉｓｔ（第２線幅誤差）と呼ぶ。例えば、図３においては、主パターン１０について、Ｙ軸方向の複数の点Ｍ１〜ＭｎにおけるＸ軸方向の幅（寸法）を測定する。これを全ての主パターン１０について行い、その平均値を取得する。同様に、補助パターン１１について、Ｙ軸方向の複数の点Ｊ１〜ＪｎにおけるＸ軸方向の線幅（寸法）を測定する。これを全ての補助パターン１１について行い、その平均値を取得する。これを、図２に示す全てのパターンユニット１２について行う。この結果、各パターンユニット１２について、主パターン１０の測定値と補助パターン１１の測定値とが得られる。測定結果はメモリ７ａに格納される。

例えば、主パターン１０の線幅が５２ｎｍに設計されている場合に、図２に示すパターンユニット１２内の主パターン１０の線幅の平均値が５４ｎｍであった場合、ΔＣＤＭａｉｎは２ｎｍとなる。ΔＣＤＡｓｓｉｓｔについても同様である。

次に、第１原版を図１に示す露光装置に搭載し、第１原版の主パターン１０が基板５上で解像されて補助パターンが基板５上で解像されない露光条件で第１原版１を介して基板５を露光する（Ｓ１０４）。基板５は、図５に示すような、例えば５×５のショット１３を含むショットレイアウトを有する。この基板５を、以下、「第１基板」と呼ぶ。第１基板は本実施例では実際に露光で使用される基板（以下、「第２基板」と呼ぶ。）と同様の構成である。

次に、第１原版と第１基板の間の相対的な一方向の走査を介して第１基板の全ショット１３に露光された主パターンの寸法を測定部（第２測定部）１６によって測定する（第２測定ステップＳ１０６）。なお、ショット内の線幅測定箇所は、上述した原版における各パターンユニット（１乃至２５）に対応する箇所とする。また、各測定箇所での線幅誤差は、５×５ショットにわたって平均化されるのが好ましい。本実施例では、測定は露光装置の外部にある測定部１６で行い、測定結果は露光量制御装置７のメモリ７ａに供給される。なお、測定部１６による測定結果は、露光装置の露光量制御装置７以外の制御装置に供給されて当該制御装置からメモリ７ａに供給されてもよいし、外部装置に供給されてから外部装置から露光量制御装置７のメモリ７ａに供給されてもよい。測定部１６は、走査電子顕微鏡や光波散乱測定装置を使用することができ、測定部１５と同一であってもよいし、別であってもよい。

測定部１６が測定したパターンの寸法誤差をΔＣＤとする。例えば、投影光学系４の縮小倍率が１／４である場合、［第１原版の主パターン１０の設計線幅５２ｎｍ］×［投影光学系４の縮小倍率１／４］は１３ｎｍとなる。このため、例えば、ショット１３内のある測定箇所においてＸ方向の線幅（寸法）が１２ｎｍである場合、その測定箇所でのΔＣＤは１ｎｍとなる。

次に、露光量制御装置７は、寸法誤差ΔＣＤを目的変数、寸法誤差ΔＣＤＭａｉｎ及びΔＣＤＡｓｓｉｓｔを説明変数として、次式によりＭＥＦ＿ＭａｉｎとＭＥＦ＿Ａｓｓｉｓｔを取得する（第１取得ステップＳ１０８）。ＭＥＦ＿Ｍａｉｎは主パターン１０のＭＥＦ係数、ＭＥＦ＿Ａｓｓｉｓｔは補助パターンのＭＥＦ係数を表す。これらＭＥＦ係数を算出するために、本実施例では重回帰解析を行う。当該重回帰解析を用いた算出ステップは、コンピュータプログラムによりコンピュータに実行させることができる。当該コンピュータは、露光量制御装置７に含まれるものであってもよい。なお、当該ＭＥＦ係数は、露光装置の内部または外部のコンピュータで表計算ソフトなどにより算出することもできる。このように、Ｓ１０８では、Ｓ１０２（第１測定ステップ）およびＳ１０６（第２の測定ステップ）の測定結果に基づいて主パターン１０のＭＥＦ係数と補助パターン１１のＭＥＦ係数とを取得する。

次に、露光量を有効な範囲で変化させながら各露光量に対して第１基板に転写される主パターンの寸法を測定部１６によって測定する（第３測定ステップＳ１１０）。Ｓ１１０の結果を図６に示す。

次に、露光量制御装置７は、Ｓ１１０（第３測定ステップ）の測定結果に基づいて次式を利用してＥＬを取得する（第２取得ステップＳ１１２）。ここで、ＥＬとは、露光量の変化量ΔＤｏｓｅ（露光量オフセット値）と第１基板に転写される主パターンの寸法の変化量ΔＣＤとの間の比例定数（係数）のことである。また、ＥＬはＥｘｐｏｓｕｒｅ Ｌａｔｔｉｔｕｄｅの略である。

次に、ＭＥＦによるＣＤ誤差を補正するための露光量の変化量ΔＤｏｓｅを第１原版上の２５点それぞれについて数式２より算出し、補正露光量テーブルとして保持する（Ｓ１１４）。例えば、第１基板上でパターン線幅が１ｎｍだけ増加するようにする場合は、数式２においてΔＣＤを１ｎｍとおいて露光量の変化量ΔＤｏｓｅを求める。そして、このΔＤｏｓｅから、ΔＤｏｓｅを得るための光源２０の照射エネルギー又は露光スリット２７の幅を決定することができる。この補正露光量テーブルが露光量制御情報となる。例えば、補正露光量テーブルは、ΔＣＤＭａｉｎ及びΔＣＤＡｓｓｉｓｔとΔＤｏｓｅとの関係を保持すればよい。なお、この時、主パターン１０が第１基板上で解像し、補助パターン１１が第１基板上で解像しないような照明条件を維持することはいうまでもない。

露光の前に、Ｓ１０２で上述した第１原版と同様の主パターン１０と補助パターン１１とを有し、第１原版とは別個の第２原版に含まれる主パターン１０および補助パターン１１のそれぞれの寸法を測定部１５によって測定する（第４測定ステップＳ１１６）。第２原版は、第１原版と同様の構成を有するので、ＭＥＦ＿Ｍａｉｎ、ＭＥＦ＿Ａｓｓｉｓｔ、ＥＬは第１原版と同一の値であるとみなすことができる。

次に、露光量制御装置７は、Ｓ１１６の測定結果とＳ１０８及びＳ１１２それぞれで得た関係（関数）を参照する。そして、それらに基づいて、第１原版と同じ目標パターンを有する第２原版の主パターン１０および補助パターン１１の線幅誤差が第２基板に転写されるパターン１０の線幅誤差に与える影響を相殺する露光量を算出する（Ｓ１１８）。即ち、Ｓ１１６で得られた（入力された）ΔＣＤＭａｉｎ及びΔＣＤＡｓｓｉｓｔを用いて第２基板におけるΔＣＤを数式１から予測することができ、これを数式２に代入することによってΔＣＤを補正する露光量の変化量ΔＤｏｓｅを算出することができる。

露光量制御装置７は、Ｓ１１８の算出した露光量で第２原版を介して第２基板を露光する（Ｓ１１４）。露光においては、照明装置２からの光で第２原版を照明して投影光学系４を介して第２基板を露光する。露光量制御装置７は、原版上の補助パターン１１の線幅誤差による基板上の線幅変動の影響をも考慮しているので、基板上の線幅ばらつきを抑えることができる。即ち、補助パターン１１によってパターン形状の精度向上や焦点深度の増加の効果が適切に得られることになる。

なお、図３においては、補助パターン１１が主パターン１０の両隣に一本ずつ配置されているが、図７に示すように、補助パターンが二本又は三本以上ずつ配置されていてもよい。ｎ（ｎは１以上の自然数）本ずつとすると、数式１は、以下のように一般化される。

ここで、ＭＥＦ＿Ａｓｓｉｓｔ＿ｉはｉ（１以上ｎ以下の自然数）番目の補助パターン１１のＭＥＦ、ΔＣＤＡｓｓｉｓｔ＿ｉはｉ番目の補助パターン１１の線幅誤差であり、Σｉは、ｉについて１からｎまで足し合わせることを意味する。

そして、数２および数３から、露光量制御装置７は、露光量の変化量ΔＤｏｓｅを以下のように設定する。

なお、原版パターンは、ラインパターンに限らず、図８に示すコンタクトホールパターンにも適用可能である。図８において、主パターンは１０Ａ、補助パターンは１１Ａになる。図８では、ハッチング部分は遮光部で、空白部が光透過部である。
［デバイス製造方法の実施形態］
つぎに、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。

半導体デバイスは、ウエハ（半導体基板）に集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程とを経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程とを含みうる。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）とを含みうる。また、液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して、感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程とを含みうる。

本実施形態のデバイス製造方法は、デバイスの生産性および品質の少なくとも一方において従来よりも有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

本実施例の露光装置のブロック図である。 図１に示す露光装置の原版の平面図である。 図２に示す原版の各パターンユニットの部分拡大平面図である。 露光量制御情報を取得する方法のフローチャートである。 図４に示すＳ１０４で使用される基板の平面図である。 図４に示すＳ１１０の関係式を取得するためのグラフである。 図３の変形例の部分拡大平面図である。 図３の変形例の部分拡大平面図である。

符号の説明

１ 原版（第１原版、第２原版）
２ 照明装置
５ 基板（第１基板、第２基板）
７ 露光量制御装置（制御部）
７ａ メモリ
１０、１０Ａ 主パターン
１１、１１Ａ 補助パターン
１２ パターンユニット
１５ 測定部（第１測定部）
１６ 測定部（第２測定部）
２０ 光源
２１ 調節部（第１調節部）
２６ スリット部材
２７ 露光スリット
２８ 可動部（第２調節部）

Claims (6)

1. 予め設定された露光量にしたがって原版を介し基板を露光する露光装置であって、
   第１線幅誤差としての原版上の主パターンの線幅誤差および第２線幅誤差としての前記原版上の補助パターンの線幅誤差と、露光量オフセット値との関係を記憶する記憶部と、
   入力された前記第１線幅誤差および前記第２線幅誤差と、前記記憶部に記憶された前記関係とに基づいて、前記露光量オフセット値を求め、求められた前記露光量オフセット値にしたがって前記露光量を設定する制御部と、
   を有することを特徴とする露光装置。
2. 前記原版にｎ（１以上の自然数）個の補助パターンが含まれる場合、前記露光量オフセット値をΔＤｏｓｅ、前記第１線幅誤差をΔＣＤＭａｉｎ、ｉ（１以上ｎ以下の自然数）番目の補助パターンについての前記第２線幅誤差をΔＣＤＡｓｓｉｓｔ＿ｉ、前記主パターンのＭＥＦ係数をＭＥＦ＿Ｍａｉｎ、前記ｉ番目の補助パターンについてのＭＥＦ係数をＭＥＦ＿Ａｓｓｉｓｔ＿ｉ、露光量の変化量に対する基板上の線幅の変化量の比をＥＬとしたとき、
   
   
   なる式にしたがって前記制御部は前記露光量オフセット値を求める、
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記原版をスリット光で照明する照明部を有し、
   前記照明部により照明された前記原版と前記基板との間の相対的な一方向の走査を介して前記基板上のショットを露光し、
   前記制御部は、前記ショット内の複数の位置それぞれに関して前記露光量を設定し、そのように設定された前記露光量に基づいて、前記スリット光の強度を制御して前記ショット内における前記走査の方向の露光量分布を調整し、前記走査の方向における前記スリット光の幅を前記走査の方向とは直交する方向の位置に応じて制御して前記ショット内における前記直交する方向における露光量分布を調整する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
   前記工程で露光された基板を現像する工程と、
   を有することを特徴とするデバイスの製造方法。
5. 予め設定された露光量にしたがって原版を介し基板を露光する露光方法であって、
   第１原版に含まれる主パターンおよび補助パターンのそれぞれの寸法誤差を測定する第１測定ステップと、
   露光装置を用いて前記第１原版を介し第１基板を露光する露光ステップと、
   前記主パターンおよび前記補助パターンにより前記露光ステップで得られたパターンの寸法を測定する第２測定ステップと、
   前記第１測定ステップの測定結果および前記第２測定ステップの測定結果に基づいて、前記主パターンのＭＥＦ係数と前記補助パターンのＭＥＦ係数とを算出する算出ステップと、
   前記第１原版と同じ目標パターンを有する第２原版に含まれる主パターンおよび補助パターンのそれぞれの寸法誤差を測定する第３測定ステップと、
   前記算出ステップで得られたそれぞれのＭＥＦ係数と前記第３測定ステップで得られたそれぞれの寸法誤差とに基づいて、露光量オフセット値を求め、求められた前記露光量オフセット値にしたがって前記露光量を設定する設定ステップと、
   を有することを特徴とする露光方法。
6. 前記第１測定ステップの測定結果および前記第２測定ステップの測定結果に基づいて、前記主パターンのＭＥＦ係数と前記補助パターンのＭＥＦ係数とを算出する、請求項５に記載の露光方法における前記算出ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。