JP2010205886A - 露光装置のフレア評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光装置の光学系のフレアをより効率的に管理することが可能な露光装置のフレア評価方法を提供する。
【解決手段】露光装置のフレア評価方法は、単位基準積算露光量を第１の基準積算露光量で除算することにより第１の評価値を算出するとともに、単位基準積算露光量を第２の基準積算露光量で除算することにより第２の評価値を算出する工程と、第１の評価値と第１の管理限界値とを比較し、第１の評価値が第１の管理限界値を超えている場合には、照明光学系および投影光学系の全体としてのフレア量が第１の規定値を超えていると判断する工程と、第２の評価値と第２の管理限界値とを比較し、第２の評価値が第２の管理限界値を超えている場合には、照明光学系のフレア量が第２の規定値を超えていると判断する工程と、を備える。
【選択図】図４Ａ

Description

本発明は、フォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置のフレア評価方法に関する。

近年、半導体デバイスのさらなる微細化が求められている。

フォトリソグラフィ工程では、マスク（レチクル）に形成されたパターンをフォトレジスト等の感光剤が塗布された半導体基板（ウェハ）上に投影露光することが行われる。

この投影露光を行う露光装置には、例えば、レチクル上に形成されたパターンをウェハ上の所定の領域に投影露光した後、ウェハ上を一定距離だけステッピングさせ、次の領域に再び該レチクルのパターンを投影露光するものがある（所謂、ステップ・アンド・リピート方式）。

これまでの微細化は、デバイスパターンを転写するリソグラフィ工程の技術革新により可能になってきた。今後、さらなる微細化を進めるにあたり、リソグラフィ工程における露光装置の管理技術が重要となる。

このような露光装置で露光する際、露光量裕度の大きさおよび焦点深度の大きさの２つで代表される露光マージンを、確保することが重要である。

露光装置は、露光マージンを低下させないよう、適切に管理される必要がある。露光マージンを低下させる要因として、フレアは重要な因子の一つである。そのため、露光装置におけるフレアの管理は、近年ますます重要となっている。

フレアの発生原因は、露光装置の光学系の雲りである。光学系は主に、照明光学系および投影光学系から成る。雲りを生じる主な原因は、ペリクルやレジストに露光光が照射されることにより発生したアウトガスや、レチクルの出し入れによって混入した異物からの昇華物である。このような雲りにより生じるフレア量が大きいと、転写パターンの忠実性が低下し、露光マージンが減少する。

これまでに、フレアの発生を抑制する技術や、フレアを管理するための、照明光学系のフレアおよび投影光学系のフレアを計測する方法が数多く提案されている。

しかし、近年、フレアが原因となって生じる、隣接ショットの転写パターンに有効露光領域の外側のパターンが写り込む現象が問題となりつつある。

しかし、照明光学系のフレアおよび投影光学系のフレアを個別に計測する従来の方法では、有効露光領域の外側に漏れるフレアがどの程度かを直接知ることはできない。従って、フレアが原因となる問題については、明確な管理基準を設けることが難しかった。

有効露光領域の外側に漏れるフレアを管理するためには、有効露光領域の外側に光が漏れて被露光基板上に到達する光量（以降では「ショット外フレア」と呼ぶ）を抑制する技術や、計測する技術が必要である。

ここで、従来技術には、レチクル上の有効露光領域の外側に照射される照明光を遮る遮光機構を設けることにより、有効露光領域の外側に漏れるフレアを抑制するものがある（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、たとえ有効露光領域の外側に漏れるフレアが抑制された状態であっても、実際にどの程度のフレアが生じているのかを計測できていない。
特開平１１−１２１３３０号公報

本発明は、露光装置の光学系のフレアをより効率的に管理することが可能な露光装置のフレア評価方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る露光装置のフレア評価方法は、
照明光学系から出射された照明光を投影光学系へ第１の伝達量で伝達する第１の有効露光領域と、前記第１の有効露光領域の外側に近接して配置される第１の評価パターンとがそれぞれ形成された第１の評価マスクを用いる露光装置のフレア評価方法であって、
光源から出射された照明光を、前記照明光学系を介して前記第１の評価マスクに照射することにより、前記第１の評価マスクから発せられた光を、前記投影光学系を介して、感光性膜が上面に成膜された基板上に投影する工程と、
前記第１の評価パターンが前記感光性膜の現像に要する、前記光源から出射される照明光の第１の基準積算露光量を、計測し、前記第１の有効露光領域が前記感光性膜の現像に要する、前記光源から出射される照明光の単位基準積算露光量を、計測する工程と、
前記単位基準積算露光量を前記第１の基準積算露光量で除算することにより第１の評価値を算出する工程と、
前記第１の評価値を用いて、前記照明光学系および前記投影光学系のフレア量を評価する工程と、を備える
ことを特徴とする。

本発明の一態様に係る露光装置のフレア評価方法によれば、露光装置の光学系のフレアをより効率的に管理することができる。

以下、本発明を適用した各実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一態様である実施例１に係る露光装置１０００の基本構成を示す図である。

図１に示すように、露光装置１０００は、光源１と、照明光学系２と、マスク（レチクル）１００と、マスクステージ３と、投影光学系４と、基板ステージ５と、を備える。

光源１からの光は、例えば、楕円反射鏡やコリメーションレンズ等からなる照明光学系２により集光され、照明光として評価マスク１００に照射される。この照明光は、照明光学系２に設けられたスリット２ａにより、評価マスク１００上のある所定の領域（有効露光領域）を照射するように設定される。また、この評価マスク１００には、後述のように評価パターンが形成されている。なお、該有効露光領域は、回路パターンの露光を行う露光装置１０００の通常の使用において、１ショットで露光される領域を下回らない大きさであるものとする。実用上は、１ショットで露光することのできる原理上可能な最大の大きさであってもよい。

そして、評価マスク１００に照明光を照射することにより生じる回折光（すなわち、評価マスク１００を通過した光）が、投影光学系４を介して、基板ステージ５上に配置されたウェハ（基板）６に塗布された感光性膜６ａに、投影露光されるものとなっている。

露光装置１０００による露光は、ステップ・アンド・リピート方式もしくは、ステップ・アンド・スキャン方式により、ショットを単位とする１回の露光をウェハ上に複数回行い、なるべく多くの回路パターンがウェハ上に形成されるものとする。

図２は、図１に示す露光装置１０００のフレアを評価するために用いられる評価マスク１００の構成の一例を示す平面図である。

図２に示すように、感光性膜に所定のパターンを露光するために照明光が照射される有効露光領域には、第１の有効露光領域１０１と、この第１の有効露光領域１０１に隣接する第２の有効露光領域１０２とが含まれる。

第１の有効露光領域１０１は、評価マスク１００に形成され、照明光学系から出射された照明光を投影光学系４へ第１の伝達量で伝達（ここでは透過）するようになっている。

第２の有効露光領域１０２は、照明光を投影光学系４へ該第１の伝達量よりも小さい第２の伝達量で伝達するようになっている。

該第１の伝達量である第１の有効露光領域１０１の透過率は、該第２の伝達量である第２の有効露光領域１０２の透過率よりも、高くなるように設定されている。例えば、第２の有効露光領域１０２には、パターンを形成せずに、透過率を約０％に設定することができる。このように、投影光学系に達する照明光の透過率に２つの水準が設けられる。

評価マスク１００において、第１、第２の有効露光領域１０１、１０２の外側には、周辺領域１０５が配置されている。この周辺領域１０５は、第１の有効露光領域よりも透過率が低く設定される。

この周辺領域１０５のうち第１の有効露光領域１０１に近接する領域には、第１の評価パターン１０３ａが配置されている。この第１の評価パターン１０３ａは、照明光を投影光学系４に伝達（透過）するようになっている。

また、周辺領域１０５のうち第２の有効露光領域１０２に近接する領域には、第２の評価パターン１０３ｂが配置されている。この第２の評価パターン１０３ｂは、照明光を投影光学系４に伝達（透過）するようになっている。

特に、第１、第２の評価パターン１０３ａ、１０３ｂは、評価マスク１００中の周辺領域１０５において、レチクルアライメント用のパターン等の通常有効露光領域の外側に配置されるパターンよりも内側に配置される。なお、第１、第２の評価パターン１０３ａ、１０３ｂの透過率は、第１の有効露光領域１０１の透過率と同じである。

このように、これらの第１、第２の評価パターン１０３ａ、１０３ｂは、有効露光領域の外側に漏れた照明光を投影光学系４に伝える役割を果たす。

すなわち、これらの第１、第２の評価パターン１０３ａ、１０３ｂは、照明光学系２に曇りが無い場合、理想的には、照明光学系２から出射された照明光が当たらない領域に形成されている。

なお、ここでは、第１、第２の有効露光領域１０１、１０２、および、第１、第２の評価パターン１０３ａ、１０３ｂは、１つの評価マスク１００に形成されているが、第１の有効露光領域１０１と第１の評価パターン１０３ａの組と、第２の有効露光領域１０２と第２の評価パターン１０３ｂの組とは、別の評価マスクに形成されていてもよい。

次に、上記のような構成を有するフレア評価マスク１００を用いたフレア評価方法について述べる。なお、以下では、感光性膜を、ポジ型レジスト膜とした場合について説明するが、感光性膜を、ネガ型レジスト膜としても露光量を算出する点では同様である。

ここで、図３Ａは、評価マスク１００のパターンが感光性膜に転写されたウェハにおける、感光性膜の残膜量の測定位置の一例を示す図である。

図３Ａに示すように、ウェハ６上面の領域のうち、評価マスク１００の第１の有効露光領域１０１が投影される部分が、第１の基準領域６ａ１である。また、ウェハ６上面の領域のうち、評価マスク１００の第２の有効露光領域１０２が投影された部分が、第２の基準領域６ａ２である。また、ウェハ６上面の領域のうち、第１の有効露光領域１０１に近接する第１の評価パターン１０３ａが投影される部分が、第１の評価領域Ｘ１である。また、ウェハ６上面の領域のうち、第２の有効露光領域１０２に近接する第２の評価パターン１０３ｂが投影される部分が、第２の評価領域Ｘ２である。

また、図３Ｂは、図３Ａの第１の評価領域Ｘ１および第２の評価領域Ｘ２で測定された感光性膜の残膜量と積算露光量との関係を示す図である。なお、ここでは、第１の評価パターン１０３ａが投影される第１の評価領域Ｘ１および第２の評価パターン１０３ｂが投影される第２の評価領域Ｘ２について、レジスト膜の膜厚を測定している。ここで、積算露光量とは、照射される光の単位面積あたりの露光量の時間積分値である（以下同じ）。図３Ｂに示すように、レジスト膜の膜厚がゼロになるとき（現像されるとき）の積算露光量を、基準積算露光量とする。

ここで、図４Ａは、本発明の実施例１に係る露光装置のフレア評価方法の一例を示すフローチャートである。

図４Ａに示すように、まず、図２に示すマスク１００を配置した露光装置１０００を用いて、光源１から出射された照明光を、照明光学系２を介してマスクステージ３に配置された評価マスク１００に照射する。これにより、評価マスク１００から発せられた光を、投影光学系４を介して、感光性膜６ａが上面に成膜されたウェハ６を配置した基板ステージ５上に投影する（ステップＳ１）。

次に、第１の有効露光領域１０１の外側の第１の評価パターン１０３ａが第１の評価領域Ｘ１の感光性膜６ａに現像される（レジスト残膜の膜厚がゼロになる）、光源１から出射される照明光の第１の基準積算露光量Ｅｔｈ１を、計測する。さらに、第２の有効露光領域１０２の外側の第２の評価パターン１０３ｂが第２の評価領域Ｘ２の感光性膜６ａに現像される（レジスト残膜の膜厚がゼロになる）、光源１から出射される照明光の第２の基準積算露光量Ｅｔｈ２を、計測する。さらに、第１の有効露光領域１０１が第１の基準領域６ａ１の感光性膜６ａに現像される（レジスト残膜の膜厚がゼロになる）、光源１から出射される照明光の単位基準積算露光量Ｅｔｈ０を、計測する（ステップＳ２）。

なお、ここでは、単位基準積算露光量Ｅｔｈ０が、第１の基準領域６ａ１の領域Ｙ１について計測されるが、第１の基準領域６ａ１の他の領域であってもよい。

次に、第１の評価値Ｆｉｐおよび第２の評価値Ｆｉを算出する。まず、出射される積算露光量がある適当な値となるように光源１から照明光を第１の有効露光領域１０１に対して出射し、ウェハ６の第１の基準領域６ａ１を照射する場合を考える。このような照射を行う一定の時間を、以下では「期間」と呼ぶことにする。するとここで、ウェハ６の第１の評価領域Ｘ１に到達した第１の積算露光量Ｅ１は、同じ期間中、ウェハ６の第１の基準領域６ａ１に到達した単位積算露光量Ｅ０を用いて、式（１）のように見積もることが可能である。なお、式（１）は、ウェハ上の領域に到達する積算露光量は、一般にその領域のレジスト残膜の膜厚をゼロにする照明光の最小の積算露光量の逆数に比例するものと見なしてよいことに基づいている。

Ｅ１＝（Ｅｔｈ０／Ｅｔｈ１）×Ｅ０・・・（１）

そして、式（１）において、単位基準積算露光量Ｅｔｈ０を第１の基準積算露光量Ｅｔｈ１で除算した量を以下の式（２）のようにＦｉｐと定義し、これを第１の評価値と呼ぶことにする。
Ｆｉｐ＝Ｅｔｈ０／Ｅｔｈ１・・・（２）

第１の評価値Ｆｉｐは、限りなくゼロに近い値をとるのが理想的であるが、通常は第１の基準積算露光量Ｅｔｈ１が計測可能範囲を超えない程度の有限の値をとることにより、ゼロでない値をとる。これに対し、露光装置の光学系に曇りが生じていると、露光光の一部が光学系の内部で乱反射を繰り返し、ウェハ６の第１の基準領域６ａ１の外に漏れて到達する光の量が増加する。つまり、ウェハ６の第１の評価領域Ｘ１に到達する光の量は増加する。この場合、前述の第１の基準積算露光量Ｅｔｈ１の値は小さくなる。すると、第１の評価値Ｆｉｐの値は大きくなる。すると、式（１）により、ウェハ６の第１の評価領域Ｘ１に到達した第１の積算露光量Ｅ１は大きくことが期待される。このような理由で、第１の評価値Ｆｉｐは露光装置の光学系の曇り量の指標とすることができる。

また、同様に、ウェハ６の第２の評価領域Ｘ２に到達した第２の積算露光量Ｅ２は、同じ期間中、ウェハ６の第１の基準領域６ａ１に到達した単位積算露光量Ｅ０を用いて、式（３）のように見積もることが可能である。式（３）では、式（１）と同様に、ウェハ上の領域に到達する積算露光量は、一般にレジスト残膜の膜厚をゼロにする照明光の最小の積算露光量の逆数に比例するものと見なしてよいことに基づいている。

Ｅ２＝（Ｅｔｈ０／Ｅｔｈ２）×Ｅ０・・・（３）

そして、式（３）において、単位基準積算露光量Ｅｔｈ０を第２の基準積算露光量Ｅｔｈ２で除算した量を以下の式（４）のようにＦｉと定義し、これを第２の評価値と呼ぶことにする。

Ｆｉ＝Ｅｔｈ０／Ｅｔｈ２・・・（４）

第２の評価値Ｆｉは第１の評価値Ｆｉｐと同様、露光装置の光学系の曇り量の指標とすることができるが、第１の評価値Ｆｉｐよりも照明光学系の曇りに対する感度が高い。これは、前述の第２の有効露光領域１０２の光の伝達量は、前述の第１の有効露光領域１０１の光の伝達量よりも小さくなるように設計を行っているためである。つまり、第１の有効露光領域１０１よりも第２の有効露光領域１０２を用いた場合の方が、照明光学系から投影光学系に伝達される露光光の量が小さくなり、従って、ウェハ６の第１の基準領域６ａ１の外に漏れて到達する光の量に関して、投影光学系の内部での乱反射の寄与が抑えられる。なお、一般に、前述の第１の基準積算露光量Ｅｔｈ１よりも第２の基準積算露光量Ｅｔｈ２の方が大きな値をとり、第１の評価値Ｆｉｐよりも第２の評価値Ｆｉの方が小さな値をとる。

理想的な実施形態においては、第２の評価領域の光の伝達量をゼロにすることで、第２の評価値Ｆｉは照明光学系の曇りの指標とすることができる。露光装置の光学系のうち、特に照明光学系に曇りが生じた場合、ウェハ６の第１の評価領域Ｘ２に到達した第２の積算露光量Ｅ２は式（４）に表される通り、大きくなることが期待される。第２の評価値Ｆｉは実用上は、第１の評価値Ｆｉｐよりも照明光学系の曇りに対する感度の高い指標として、照明光学系の曇りを管理するのに有効である。

以上のように、第１、第２の評価値Ｆｉｐ、Ｆｉは、有効露光領域の外側に漏れる光量を評価する上で、より有用な指標となる。

このように、単位基準積算露光量Ｅｔｈ０を第１の基準積算露光量Ｅｔｈ１で除算することにより第１の評価値Ｆｉｐを算出するとともに、単位基準積算露光量Ｅｔｈ０を第２の基準積算露光量Ｅｔｈ２で除算することにより第２の評価値Ｆｉを算出する（ステップＳ３）。

ここで、フレアを管理するために、例えば、第１の評価値Ｆｉｐに対して、第１の管理限界値を設定するとともに、第２の評価値Ｆｉに対して第２の管理限界値を設定する。該第１の管理限界値は、例えば、照明光学系２および投影光学系４の全体の曇り量が管理限界（例えば、露光マージンが所定値以下）となる場合に相当する第１の評価値Ｆｉｐの値である。また、該第２の管理限界値は、例えば、照明光学系２の曇りが管理限界（例えば、露光マージンが所定値以下）となる場合に相当する第２の評価値Ｆｉの値である。

そこで、第１の評価値Ｆｉｐと該第１の管理限界値とを比較し、第１の評価値Ｆｉｐが該第１の管理限界値を超えている場合には、照明光学系２および投影光学系４の全体としてのフレア量が第１の規定値を超えていると判断する。さらに、第２の評価値Ｆｉと該第２の管理限界値とを比較し、第２の評価値Ｆｉが該第２の管理限界値を超えている場合には、照明光学系４のフレア量が第２の規定値を超えていると判断する。或いは、第１の評価値Ｆｉｐが該第１の管理限界値を超えており、且つ、第２の評価値Ｆｉが該第２の管理限界値を超えていない場合には、投影光学系４のフレア量が第２の規定値を超えていると判断する（ステップＳ４）。

一方、第１の評価値Ｆｉｐが該第１の管理限界値以下であり、且つ、第２の評価値Ｆｉが該第２の管理限界値以下である場合には、各光学系の曇りが管理限界ではないとして、フローを終了する。

次に、ステップＳ４において、第１の評価値Ｆｉｐが該第１の管理限界値を超えている場合には、該当する光学系である投影光学系および照明光学系の全体としての曇り量が管理限界を超えているものとして判断される。この場合、投影光学系および投影光学系の少なくとも何れか一方について、曇りを除去するためのメンテナンスをする（ステップＳ５）。これにより、第１の評価値Ｆｉｐを第１の管理限界値以下に復帰させる。

また、第２の評価値Ｆｉが該第２の管理限界値を超えている場合には、該当する光学系である照明光学系２の曇り量が管理限界を超えているものとして判断される。この場合、照明光学系２の曇りを除去するためのメンテナンスを行う。これにより、第２の評価値Ｆｉを第２の管理限界値以下に復帰させる。

特に、第１の評価値Ｆｉｐが該第１の管理限界値を超えており、且つ、第２の評価値Ｆｉが該第２の管理限界値を超えていない場合には、管理限界を超える要因が照明光学系２の曇りではないと考えられるため、投影光学系４をメンテナンスする。

そして、このステップＳ５のメンテナンス後、ステップＳ１に戻り、既述のように、評価マスク１００から発せられた光を、基板ステージ５上のウェハ６に投影する。このステップＳ１の後、既述のステップＳ２、ステップＳ３を経て、再度、第１の評価値Ｆｉｐおよび第２の評価値Ｆｉを算出する。

そして、ステップＳ４において、再度算出した第１の評価値Ｆｉｐと該第１の管理限界値とを比較し、再度算出した第１の評価値Ｆｉｐが第１の管理限界値を超えている場合には、既述のように、照明光学系２および投影光学系４の全体としてのフレア量が第１の規定値を超えていると判断する。さらに、再度算出した第２の評価値Ｆｉと該第２の管理限界値とを比較し、再度算出した第２の評価値Ｆｉが該第２の管理限界値を超えている場合には、既述のように、照明光学系のフレア量が第２の規定値を超えていると判断する。

以降は、ステップＳ５に進んで、同様の処理が実施される。

一方、第１の評価値Ｆｉｐが該第１の管理限界値以下であり、且つ、第２の評価値Ｆｉが該第２の管理限界値以下である場合には、各光学系の曇りが管理限界ではないとして、フローを終了する。

以上のようにして、露光装置１０００の各光学系の曇りが、適切に管理される。

なお、基板ステージ５に露光量を測定するセンサ装置（図示せず）を設置して、ウェハ６の上面が位置する高さ近傍（基板表面位置）において、該センサ装置により既述の第１、第２、単位積算露光量Ｅ１、Ｅ２、Ｅ０を直接測定するようにしてもよい。この場合、ウェハ６の上面が位置する高さ近傍（基板表面位置）において測定された第１、第２、単位積算露光量Ｅ１、Ｅ２、Ｅ０に基づいて、式（２）、（４）から第１の評価値Ｆｉｐ、第２の評価値Ｆｉが算出されることとなる。以下、この場合のフローについて説明する。

ここで、図４Ｂは、本発明の実施例１に係る露光装置のフレア評価方法の他の例を示すフローチャートである。この図４Ｂにおいて、ステップＳ４、ステップＳ５は、図４Ａと同じである。

図４Ｂに示すように、まず、図２に示すマスク１００を配置した露光装置１０００を用いて、光源１から出射された照明光を、照明光学系２を介してマスクステージ３に配置された評価マスク１００に照射する。これにより、評価マスク１００から発せられた光を、投影光学系４を介して、ウェハ６を配置するための基板ステージ５上に投影する（ステップＳ１ａ）。

次に、該センサ装置により、それぞれ同じ時間だけ（好ましくは同じ期間中）、第１の評価パターン１０３ａが投影された基板ステージ５上の第１の基板表面位置における第１の積算露光量Ｅ１を計測し、第２の評価パターン１０３ｂが投影された基板ステージ５上の第２の基板表面位置における第２の積算露光量Ｅ２を計測し、第１の有効露光領域が投影された基板ステージ上の基準基板表面位置における単位積算露光量Ｅ０を計測する（ステップＳ２ａ）。

なお、第１、第２、単位積算露光量を異なる期間で計測する場合には、光源１から出射される照明光の光量は、同じである必要がある。

次に、式（５）に示すように、第１の積算露光量Ｅ１を単位積算露光量Ｅ０で除算することにより第１の評価値Ｆｉｐを算出する。

Ｆｉｐ＝Ｅ１／ Ｅ０・・・（５）

さらに、式（６）に示すように、第２の積算露光量Ｅ２を単位積算露光量Ｅ０で除算することにより第２の評価値Ｆｉを算出する（ステップＳ３ａ）。

Ｆｉ＝Ｅ２／Ｅ０・・・（６）

以降のフローは、既述のように、図４Ａに示すフローと同様に処理される。この図４Ｂに示す方法によっても、露光装置１０００の各光学系の曇りを、適切に管理することはできる。

ここで、図５Ａは、評価マスク１００の第１の評価パターン１０３ａが投影された第１の評価領域Ｘ１のレジスト膜厚と光源１が出射した照明光の積算露光量との関係を示す図である。また、図５Ｂは、評価マスク１００の第２の評価パターン１０３ｂが投影された第２の評価領域Ｘ２のレジスト膜厚と光源１が出射した照明光の積算露光量との関係を示す図である。なお、図５Ａ、図５Ｂにおいて、光学系のメンテナンス後にレジストを露光した場合と、その３ヶ月後にレジストを露光した場合とについて、データをプロットしている。

図５Ａに示すように、第１の有効露光領域１０１に近接する第１の評価パターン１０３ａが投影される位置のレジスト膜の膜厚には経時変化が見られる。

一方、図５Ｂに示すように、第２の有効露光領域１０２に近接する第２の評価パターン１０３ｂの位置のレジスト膜の膜厚には経時変化が見られない。

これにより、露光装置１０００の照明光学系２には雲りが生じていないが、投影光学系４には雲りが生じていると判断できる。したがって、必要な箇所（投影光学系４）に対して適切にメンテナンスを施すことができる。

以上のように、本実施例に係る露光装置のフレア評価方法によれば、露光装置の光学系のフレアをより効率的に管理することができる。

特に、有効露光領域の外側に漏れるフレアの発生箇所が照明光学系なのか投影光学系を特定することができ、必要箇所のメンテナンスを効率的に行うことができる。

実施例１に述べられた評価マスクは、ＡｒＦ光露光装置、ＫｒＦ光露光装置、ｉ線露光装置などに適用される、照明光を透過する形式のマスクである。

しかし、照明光を反射するＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ−Ｖｉｏｌｅｔ）露光装置についても同様に適用可能である。

そこで、実施例２では、照明光を反射する形式の評価マスクを適用した場合について説明する。

図６は、本発明の一態様である実施例２に係る露光装置２０００の基本構成を示す図である。

図６に示すように、露光装置２０００は、光源２００１と、照明光学系２００２と、マスク（レチクル）２００と、マスクステージ２００３と、投影光学系２００４と、基板ステージ２００５と、を備える。

光源２００１からの光は、例えば、楕円反射鏡やコリメーションレンズ等からなる照明光学系２により集光され、照明光として評価マスク２００に照射される。この照明光は、照明光学系２に設けられたスリット２ａにより、評価マスク１００上に形成された回路パターン１単位分を含む露光領域（有効露光領域）を照射するように設定される。また、この評価マスク２００には、実施例１の評価マスクと同様に評価パターンが形成されている。

そして、評価マスク１００に照明光を照射することにより生じる反射光（すなわち、評価マスク１００を反射した光）が、投影光学系２００４を介して、基板ステージ２００５上に配置されたウェハ（基板）６に塗布された感光性膜６ａに、投影露光されるものとなっている。

評価マスク２００には、図２に示す評価マスク１００と同様に、感光性膜に所定のパターンを露光するために照明光が照射される有効露光領域には、第１の有効露光領域１０１と、この第１の有効露光領域１０１に隣接する第２の有効露光領域１０２とが含まれる。

第１の有効露光領域１０１は、照明光学系から出射された照明光を投影光学系へ第１の伝達量で伝達（ここでは反射）するようになっている。

第２の有効露光領域１０２は、照明光を投影光学系４へ該第１の伝達量よりも小さい第２の伝達量で伝達するようになっている。

該第１の伝達量である第１の有効露光領域１０１の反射率は、該第２の伝達量である第２の有効露光領域１０２の反射率よりも、高くなるように設定されている。例えば、第２の有効露光領域１０２の反射率は、約０％に設定される。このように、投影光学系に達する照明光の反射率に２つの水準が設けられる。

また、実施例１と同様に、評価マスク２００において、第１、第２の有効露光領域１０１、１０２の外側には、周辺領域１０５が配置されている。この周辺領域１０５は、第１の有効露光領域よりも反射率が低く設定される。

この周辺領域１０５のうち第１の有効露光領域１０１に近接する領域には、第１の評価パターン１０３ａが配置されている。この第１の評価パターン１０３ａは、照明光を投影光学系４に伝達（反射）するようになっている。

また、周辺領域１０５のうち第２の有効露光領域１０２に近接する領域には、第２の評価パターン１０３ｂが配置されている。この第２の評価パターン１０３ｂは、照明光を投影光学系４に伝達（反射）するようになっている。

特に、第１、第２の評価パターン１０３ａ、１０３ｂは、評価マスク１００中の周辺領域１０５において、レチクルアライメント用のパターン等の通常有効露光領域の外側に配置されるパターンよりも内側に配置される。なお、第１、第２の評価パターン１０３ａ、１０３ｂの反射率は、第１の有効露光領域１０１の反射率と同じである。

実施例１と同様に、これらの第１、第２の評価パターン１０３ａ、１０３ｂは、有効露光領域の外側に漏れた照明光を投影光学系４に伝える役割を果たす。

すなわち、これらの第１、第２の評価パターン１０３ａ、１０３ｂは、照明光学系２に曇りが無い場合、理想的には、照明光学系２から出射された照明光が当たらない領域に形成されている。

なお、ここでは、第１、第２の有効露光領域１０１、１０２、および、第１、第２の評価パターン１０３ａ、１０３ｂは、１つの評価マスク１００に形成されているが、第１の有効露光領域１０１と第１の評価パターン１０３ａの組と、第２の有効露光領域１０２と第２の評価パターン１０３ｂの組とは、別の評価マスクに形成されていてもよい。

このように、実施例１における評価マスク１００に対して、有効露光領域１０１および１０２の、投影光学系に達する照明光の透過率ではなく、反射率に対して２つの水準を設ける評価マスク２００により本発明の適用が可能である。

また、各有効露光領域の外側に設けられる評価パターンは、有効露光領域の外側に漏れた照明光を投影光学系に伝えるよう、十分に反射率を高くなるような材料で形成させておくことで本発明の適用が可能である。

以上のように、本実施例に係る露光装置のフレア評価方法によれば、実施例１と同様に、露光装置の光学系のフレアをより効率的に管理することができる。

本発明の一態様である実施例１に係る露光装置１０００の基本構成を示す図である。 図１に示す露光装置１０００のフレアを評価するために用いられる評価マスク１００の構成の一例を示す平面図である。 評価マスク１００のパターンが感光性膜に転写されたウェハにおける、感光性膜の残膜量の測定位置の一例を示す図である。 図３Ａの第１の評価領域Ｘ１および第２の評価領域Ｘ２で測定された感光性膜の残膜量と積算露光量との関係を示す図である。 本発明の実施例１に係る露光装置のフレア評価方法の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例１に係る露光装置のフレア評価方法の他の例を示すフローチャートである。 評価マスク１００の第１の評価パターン１０３ａが投影された第１の評価領域Ｘ１のレジスト膜厚と光源１が出射した照明光の積算露光量との関係を示す図である。 評価マスク１００の第２の評価パターン１０３ｂが投影された第２の評価領域Ｘ２のレジスト膜厚と光源１が出射した照明光の積算露光量との関係を示す図である。 本発明の一態様である実施例２に係る露光装置２０００の基本構成を示す図である。

１、２００１ 光源
２、２００２ 照明光学系
２ａ スリット
３、２００３ マスクステージ
４、２００４ 投影光学系
５、２００５ 基板ステージ
６ ウェハ（基板）
６ａ 感光性膜
６ａ１ 第１の基準領域
６ａ２ 第２の基準領域
１００、２００ 評価マスク
１０１ 第１の有効露光領域
１０２ 第２の有効露光領域
１０３ａ 第１の評価パターン
１０３ｂ 第２の評価パターン
１０００、２０００ 露光装置
Ｘ１ 第１の評価領域
Ｘ２ 第２の評価領域
Ｙ１ 領域

Claims (5)

1. 照明光学系から出射された照明光を投影光学系へ第１の伝達量で伝達する第１の有効露光領域と、前記第１の有効露光領域の外側に近接して配置される第１の評価パターンとがそれぞれ形成された第１の評価マスクを用いる露光装置のフレア評価方法であって、
   光源から出射された照明光を、前記照明光学系を介して前記第１の評価マスクに照射することにより、前記第１の評価マスクから発せられた光を、前記投影光学系を介して、感光性膜が上面に成膜された基板上に投影する工程と、
   前記第１の評価パターンが前記感光性膜の現像に要する、前記光源から出射される照明光の第１の基準積算露光量を、計測し、前記第１の有効露光領域が前記感光性膜の現像に要する、前記光源から出射される照明光の単位基準積算露光量を、計測する工程と、
   前記単位基準積算露光量を前記第１の基準積算露光量で除算することにより第１の評価値を算出する工程と、
   前記第１の評価値を用いて、前記照明光学系および前記投影光学系のフレア量を評価する工程と、を備える
   ことを特徴とする露光装置のフレア評価方法。
2. 照明光を投影光学系へ前記第１の伝達量よりも小さい第２の伝達量で伝達する第２の有効露光領域と、前記第２の有効露光領域の外側に近接して配置される第２の評価パターンとがそれぞれ形成された前記第１の評価マスク又は前記第１の評価マスクとは異なる第２の評価マスクを用いる前記露光装置のフレア評価方法であって、
   前記光源から出射された照明光を、前記照明光学系を介して、前記第２の有効露光領域および前記第２の評価パターンが形成された前記第１の評価マスク、または前記第２の評価マスクに照射することにより、前記第１の評価マスクまたは前記第２の評価マスクから発せられた光を、前記投影光学系を介して、前記感光性膜が上面に成膜された前記基板上に投影する工程と、
   前記第２の評価パターンが前記感光性膜の現像に要する、前記光源から出射される照明光の第２の基準積算露光量を、計測する工程と、
   前記単位基準積算露光量を前記第２の基準積算露光量で除算することにより第２の評価値を算出する工程と、
   前記第２の評価値を用いて、前記照明光学系のフレア量を評価する工程と、をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置のフレア評価方法。
3. 前記第２の伝達量は、約０％であることを特徴とする請求項２に記載の露光装置のフレア評価方法。
4. 前記第２の有効露光領域には、パターンが形成されていないことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の露光装置のフレア評価方法。
5. 前記第１の評価値が前記第１の管理限界値を超えている場合には、前記照明光学系および前記投影光学系の少なくとも何れか一方をメンテナンスすることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の露光装置のフレア評価方法。

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