JP2011040460A

JP2011040460A - 露光装置、及び半導体装置の製造方法

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Publication number: JP2011040460A
Application number: JP2009184369A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Fukuhara; 原和也福; Masayuki Hatano; 野正之幡; Takuya Kono; 野拓也河
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-08-07
Filing date: 2009-08-07
Publication date: 2011-02-24
Also published as: US20110032501A1

Abstract

【課題】フォトマスクの寿命を延ばすことが可能な露光システムを提供する。
【解決手段】照明光をマスクに照射し、マスクに照射された光をウェーハ上に照射する露光装置１０１であって、当該露光装置は、マスクの使用履歴に関する情報である使用履歴情報を取得する情報取得部１３１と、取得された使用履歴情報と、マスクの使用履歴と露光装置の光学設定条件との対応関係を示す対応関係情報とに基づいて、光学設定条件の設定値又は変更量を導出する条件導出部１３２と、露光装置の光学設定条件を、導出された設定値又は変更量で規定される光学設定条件に設定し、設定された光学設定条件のもと、ウェーハの露光を行う露光部１３３とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、露光装置、及び半導体装置の製造方法に関し、例えば、光リソグラフィ技術を利用した露光用に使用されるものである。

露光に用いられるフォトマスクには、寿命が存在する。特に、露光処理回数が増大すると、フォトマスクは、その像性能が劣化して使用できなくなる。像性能の劣化は例えば、フォトマスクの光学定数の変化によりもたらされる。フォトマスクの光学定数が変化すると、露光時にウェーハ上に投影される像の性能（コントラスト等）が劣化し、レジスト寸法の精度が悪化してしまう。

フォトマスクのマスク寿命が短いと、半導体デバイスを製造する際のマスクコストが増大し、半導体デバイスの利益率が低下してしまう。そのため、マスク寿命を可能な限り延ばすことが必要となる。

特許文献１には、露光装置の動作の制御用に利用される情報が記録されたＩＣチップが取り付けられた露光用部材（マスク）に関する発明が記載されている。ＩＣチップには、マスクの製造履歴等が記録される。また、ＩＣチップには例えば、マスクの使用回数が記録され、マスクの使用回数は、マスクを洗浄するタイミングの判断等に利用される。

特開２００５−３１６０２１号公報

本発明は、フォトマスクの寿命を延ばすことが可能な露光装置、及び半導体装置の製造方法を提供することを課題とする。

本発明の一の態様の露光装置は、照明光をマスクに照射し、前記マスクに照射された光をウェーハ上に照射する露光装置であって、前記マスクの使用履歴に関する情報である使用履歴情報を取得する情報取得部と、前記取得された使用履歴情報と、前記マスクの使用履歴と前記露光装置の光学設定条件との対応関係を示す対応関係情報とに基づいて、前記光学設定条件の設定値又は変更量を導出する条件導出部と、前記露光装置の前記光学設定条件を、前記導出された設定値又は変更量で規定される光学設定条件に設定し、前記設定された光学設定条件のもと、ウェーハの露光を行う露光部とを備える。

本発明の一の態様の半導体装置の製造方法は、照明光をマスクに照射し、前記マスクに照射された光をウェーハ上に照射する露光装置、を使用した半導体装置の製造方法であって、前記マスクの使用履歴に関する情報である使用履歴情報を取得し、前記取得された使用履歴情報と、前記マスクの使用履歴と前記露光装置の光学設定条件との対応関係を示す対応関係情報とに基づいて、前記光学設定条件の設定値又は変更量を導出し、前記露光装置の前記光学設定条件を、前記導出された設定値又は変更量で規定される光学設定条件に設定し、前記設定された光学設定条件のもと、ウェーハの露光を行う。

本発明によれば、フォトマスクの寿命を延ばすことが可能な露光装置、及び半導体装置の製造方法を提供することが可能となる。

第１実施形態の露光システムの構成を示すシステム構成図である。図１に示す露光装置の構成を示す概略的な機器構成図である。図１に示す露光装置及び露光用サーバの構成を示すブロック図である。マスクの劣化について説明するための断面図である。マスクの光学性能の劣化について説明するための断面図である。図２に示す照明光学系を構成する照明部の形状を示した平面図である。照明部の光学設定条件の変更について説明するための平面図である。照明部の形状について説明するための平面図である。照明部の形状について説明するための平面図である。光照射量の変化に伴う酸化膜の厚さの変化を示したグラフである。光照射量と極Ｐ_Yの輝度設定値との対応関係を示したグラフである。露光処理数の変化に伴う露光マージンの変動を示したグラフである。第１実施形態の半導体デバイスの製造方法について説明するためのフローチャートである。第１実施形態の半導体デバイスの製造方法について説明するためのフローチャートである。第２実施形態の露光装置の構成を示す概略的な機器構成図である。第３実施形態の露光装置及び露光用サーバの構成を示すブロック図である。第４実施形態の露光装置の構成を示すブロック図である。ウェーハ上に形成されるレジストパターンの例を示す平面図である。

本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の露光システムの構成を示すシステム構成図である。

図１の露光システムは、複数台の露光装置１０１と、これらの露光装置１０１のサーバとして機能する１台の露光用サーバ２０１により構成されている。露光装置１０１は例えば、ＡｒＦ露光装置であり、露光用サーバ２０１は例えば、パーソナルコンピュータやワークステーション等の情報処理装置である。これらの露光装置１０１及び露光用サーバ２０１は、ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワーク３０１により互いに接続されている。

なお、図１の露光システムを構成する露光装置１０１や露光用サーバ２０１の台数は、何台でも構わない。以下、図１に示す各露光装置１０１及び露光用サーバ２０１の構成について説明する。

図２は、図１に示す露光装置１０１の構成を示す概略的な機器構成図である。

図２に示すように、露光装置１０１は、照明光学系１１１と、投影光学系１１２とを備える。照明光学系１１１は、照明光をフォトマスク１２１に照射する光学系である。投影光学系１１２は、フォトマスク１２１に照射された照明光から得られた露光光をウェーハ１２２上に照射する光学系である。露光装置１０１は、照明光学系１１１及び投影光学系１１２により、照明光をフォトマスク１２１に照射し、フォトマスク１２１に照射された光をウェーハ１２２上に照射する。なお、フォトマスク１２１は、本実施形態では透過型マスクとなっているが、反射型マスクとしても構わない。

図３は、図１に示す露光装置１０１及び露光用サーバ２０１の構成を示すブロック図である。

本実施形態の露光システムでは、像性能を長期間維持し、マスク１２１の寿命を延ばすべく、マスク１２１の使用履歴に応じて、露光装置１０１の光学設定条件を調整する。図３には、このような処理の実行に関与する種々のブロックが示されている。

図３に示すように、露光装置１０１は、情報取得部１３１と、条件導出部１３２と、露光部１３３と、通信インタフェース１３４とを備え、露光用サーバ２０１は、計算部２１１と、ストレージ部２１２と、通信インタフェース２１３とを備える。

露光部１３３は、図２に示す照明光学系１１１及び投影光学系１１２を備え、図２に示すように、マスク１２１を使用してウェーハ１２２の露光を行う。これらのマスク１２１及びウェーハ１２２は、図３にも示されている。

ストレージ部２１２には、マスク１２１の使用履歴と露光装置１０１の光学設定条件との対応関係を示す対応関係情報が保存されている。対応関係情報は例えば、「マスク１２１の使用履歴がＸのときには、露光装置１０１の光学設定条件をＹに設定する」というような内容を示す情報となっている。

本実施形態では、対応関係情報は、マスク１２１の使用履歴が変化しても、得られる像のコントラストが一定に保たれるような光学設定条件を示している。よって、本実施形態では例えば、マスク１２１の使用履歴がＸからＸ’に変化したときには、対応関係情報に基づいて、露光装置１０１の光学設定条件をＹからＹ’に変更することで、得られる像のコントラストを一定に保つことができる。これにより、本実施形態では、像性能を長期間維持し、マスク１２１の寿命を延ばすことができる。

なお、本実施形態では、対応関係情報は、ゲート加工用のマスク用の対応関係情報、コンタクト加工用のマスク用の対応関係情報、配線加工用のマスク用の対応関係情報というように、個々のマスク１２１ごとに用意される。

また、個々のマスク１２１用の対応関係情報は、当該マスク１２１と同一のマスクを使用して実際に露光処理を行うことで収集される。当該マスク１２１用の対応関係情報を利用した露光処理を行う際には、当該マスク１２１用の対応関係情報を予め収集しておき、収集された対応関係情報を予めストレージ部２１２に保存しておく。

また、対応関係情報の収集用に使用する露光装置１０１と、収集された対応関係情報を利用して露光処理を行う露光装置１０１は、同じ露光装置でも異なる露光装置でも構わない。図１に示すようなシステム構成には、１台の露光装置１０１で収集した対応関係情報を、複数台の露光装置１０１で共用できるという利点がある。そのため、図１の露光システムは、同一機種の露光装置１０１同士、又は光学設定条件を共用可能な露光装置１０１同士で構成することが望ましい。

情報取得部１３１及び条件導出部１３２は、マスク１２１の使用履歴の変化に応じて、露光装置１０１の光学設定条件を変更するためのブロックとなっている。

情報取得部１３１は、マスク１２１の使用履歴に関する情報である使用履歴情報を取得するブロックである。情報取得部１３１により取得された使用履歴情報は、条件導出部１３２に提供される。

使用履歴情報の例としては、マスク１２１への光照射量、マスク１２１の処理ウェーハ枚数、マスク１２１への光照射時間などが挙げられる。例えば、マスク１２１への光照射量は、マスク１２１の使用開始からマスク１２１に照射された光の総量を表し、その値は露光量単位mJ/cm²で表現される。光照射量は、露光部１３３に設けられた照度計で計測された照度に、露光時間を掛けることで算出可能である。

条件導出部１３２は、情報取得部１３１から提供された使用履歴情報と、ストレージ部２１２から読み出した対応関係情報とに基づいて、露光装置１０１の光学設定条件の変更用に、光学設定条件の設定値又は変更量を導出するブロックである。対応関係情報は、通信インタフェース１３４，２１３及びネットワーク３０１を介して、ストレージ部２１２から読み出される。また、条件導出部１３２により導出された設定値又は変更量は、露光部１３３に提供される。

光学設定条件の例としては、照明光の輝度分布、波長分布、形状（σ）、及び偏光状態、露光光をウェーハ１２２上に照射するための投影レンズの開口数（ＮＡ）及び収差、ウェーハ１２２の主面の結像面に対する傾き量などが挙げられる。本実施形態では、これらの光学設定条件のうちの少なくとも１つを変更することで、ウェーハ１２２上に投影される像のコントラストや焦点深度を変化させることができる。

条件導出部１３２は、あるマスク１２１を使用した露光処理に関し光学設定条件を変更する際には、そのマスク１２１についての使用履歴情報及び対応関係情報に基づいて、光学設定条件の設定値又は変更量を計算する。例えば、使用履歴情報が、マスク１２１への光照射量がＸであることを示し、対応関係情報が、当該マスク１２１への光照射量の値Ｘと投影レンズの開口数ＮＡの設定値Ｙとが対応することを示している場合、条件導出部１３２は、投影レンズの開口数ＮＡの設定値としてＹを導出する。

なお、対応関係情報は、光照射量の値Ｘが、開口数の初期設定値からの変更量ΔＹ（＝設定値Ｙ−初期設定値Ｙ₀）と対応することを示していてもよい。この場合、条件導出部１３２は、開口数の初期設定値からの変更量としてΔＹを導出する。

そして、露光部１３３は、露光装置１０１の光学設定条件を、条件導出部１３２から提供された設定値又は変更量で規定される光学設定条件に変更し、変更された光学設定条件のもと、マスク１２１を使用してウェーハ１２２の露光を行う。例えば、設定値Ｙ又は初期設定値からの変更量ΔＹ（＝Ｙ−Ｙ₀）が提供された場合には、投影レンズの開口数ＮＡはＹに変更される。

このようにして、本実施形態では、マスク１２１の使用履歴が変化しても、得られる像のコントラストを一定に保つことができる。これにより、本実施形態では、像性能を長期間維持し、マスク１２１の寿命を延ばすことができる。

なお、本実施形態における対応関係情報の収集は、情報取得部１３１が、使用履歴情報を取得し、当該使用履歴情報を計算部２１１に提供し、計算部２１１が、露光装置１０１の光学設定条件の調整用に、光学設定条件の設定値又は変更値を計算し、提供された使用履歴情報が示す使用履歴と計算された光学設定条件とを対応付けることで行われる。情報取得部１３１から計算部２１１への使用履歴情報の提供は、通信インタフェース１３４，２１３及びネットワーク３０１を介して行われる。そして、計算部２１１は、上記の使用履歴と光学設定条件との対応関係を示す対応関係情報を作成し、作成された対応関係情報をストレージ部２１２に保存する。なお、これらの処理の詳細については、後述する。

以下、図４及び図５を参照して、マスク１２１の劣化について説明する。

図４は、マスク１２１の劣化について説明するための断面図である。

図４(Ａ)に示すように、マスク１２１は例えば、マスク基板１４１と、マスク基板１４１上に形成された遮光膜１４２により構成される。遮光膜１４２は例えば、ＭｏＳｉ（モリブデンシリサイド）膜である。

本発明者らによる研究の結果、マスク１２１の遮光膜１４２は、光照射量の増加に伴いその表面が酸化していくことが解った。図４(Ｂ)には、遮光膜１４２の表面の酸化により生じた酸化膜１４３が示されている。

また、本発明者らによる研究によれば、遮光膜１４２の表面の酸化は、マスク１２１の寿命を決定する要因の１つであることが解った。このことを、図５を参照して説明する。図５は、マスク１２１の光学性能の劣化について説明するための断面図である。

図５(Ａ)は、酸化が生じる前のマスク１２１を示す。このマスク１２１に照明光Ｉを照射すると、０次回折光Ｔ₀，１次回折光Ｔ₁等を含む露光光が得られる。この露光光は、レンズ１５１等を介して、ウェーハ１２２（図２等参照）上に照射される。図５(Ａ)では、ウェーハ１２２上に投影された像のコントラストが、模式的に、Ｘで示す波形により示されている。

一方、図５(Ｂ)は、酸化が生じた後のマスク１２１を示す。遮光膜１４２の表面の酸化は、マスク１２１の光学定数の変化をもたらす。そして、マスク１２１の光学定数の変化は、マスク１２１に照射された照明光Ｉから得られる露光光の変化をもたらす。図５(Ｂ)には、露光光を構成する１次回折光Ｔ₁の強度が低下した様子が示されている。

そして、このような露光光の変化は、ウェーハ１２２上に投影される像の性能を変化させる。この像性能の変化は、一般的には劣化であり、この像性能の劣化は、レジスト寸法の精度を悪化させてしまう。図５(Ｂ)には、ウェーハ１２２上に投影された像のコントラストが、図５(Ａ)に比べ劣化した様子が示されている。

なお、上記のような露光光の変化は、得られる像のコントラストの変化の他、レジストパターンにおける密集パターンと孤立パターンとの間の寸法のずれ（疎密寸法差）をもたらす。密集パターンは例えば、Ｌ／Ｓ（ライン・アンド・スペース）パターンのような周期的パターンに相当し、孤立パターンは例えば、Ｌ／Ｓパターンの外部に位置するような非周期的パターンに相当する。

なお、本発明者らによる研究によれば、マスク１２１の寿命は、遮光膜１４２の表面の酸化の他、環境中の窒素化合物や硫黄酸化物に由来する硫化アンモニウムの付着や、有機シリコンガス及び活性酸素に由来するシリコン酸化物の付着等の要因により決定されることが解った。硫化アンモニウムの付着は、洗浄で回復できる汚染であるのに対し、遮光膜１４２の表面の酸化やシリコン酸化物の付着は、洗浄では回復できない汚染であるという特徴がある。マスクの遮光膜の酸化については、例えば、論文「Thomas Faure et al., Proc. of SPIE Vol. 7122 712209, Photomask Technology 2008」の「4. Radiation Damage」に記載されている。

以上のように、マスク１２１の長期間の使用は、得られる像のコントラストの劣化や、レジストパターンの疎密寸法差をもたらす。そして、コントラストの劣化や疎密寸法差の悪化は、欠陥の発生やパターン倒れ等による半導体デバイスの歩留りの悪化をもたらす。そのため、コントラストの劣化量や疎密寸法差の大きさが所定の閾値を越えると、マスク１２１は使用できなくなる。

そこで、本実施形態では、マスク１２１の劣化に起因する像の変化を、露光装置１０１の光学設定条件の変更により補償することで、像の特性がマスク１２１の劣化前と変わらないようにする。これにより、本実施形態では、マスク１２１の寿命を実効的に拡大することができる。

以下、図６から図９を参照して、露光装置１０１の光学設定条件の変更方法の具体例について説明する。

図６は、図２に示す照明光学系１１１を構成する照明部１６１の形状を示した平面図である。図６に示すように、照明部１６１は、４つの極を有しており、照明部１６１から発せられる照明は、四重極クロスポール照明となる。図６では、Ｘ方向の２つの極がＰ_Xで示され、Ｙ方向の２つの極がＰ_Yで示されている。

図７は、照明部１６１の光学設定条件の変更について説明するための平面図である。本実施形態では、図７(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、照明部１６１の光学設定条件を変更することで、露光装置１０１の光学設定条件を変更することができる。図７(Ａ)〜(Ｃ)には、得られる像のコントラストの劣化を補償すべく、照明のＸＹ輝度バランスを変えることで、照明部１６１の光学設定条件を変更する様子が示されている。図７において、αは、極Ｐ_Yの輝度を下げた様子を示しており、βは、極Ｐ_Yの輝度を更に下げた様子を示している。

図８は、照明部１６１の形状について説明するための平面図である。図８では、照明部１６１の発光領域が１７１で示され、非発光領域が１７２で示されている。

図８には、照明光の形状に関するパラメータであるσ値として、σinner及びσouterが示されている。σinner及びσouterはそれぞれ、四重極クロスポール照明の内径及び外径に比例したパラメータである。図８には更に、照明光の形状に関するパラメータである開き角θが示されている。本実施形態では、σinner，σouter，θのうちのいずれか１つ以上を変えることで、照明部１６１の光学設定条件を変更してもよい。なお、図８に示すＣは、σ＝１の円を表す。

なお、露光装置１０１の光学設定条件の例として、図７では照明光の輝度分布について説明し、図８では照明光の形状について説明したが、露光装置１０１の光学設定条件の例は、これらに限定されるものではない。露光装置１０１の光学設定条件のその他の例としては、照明光の偏光状態（Ｓ偏光、Ｐ偏光等）が挙げられる。なお、図９には、図７と同様に、照明光の輝度分布のバランスを変えることで、露光装置１０１の光学設定条件を変更する様子が示されている。図９は、図８と同様、照明部１６１の形状について説明するための平面図である。

なお、図８のような場合、露光装置１０１の光学設定条件は、例えば、「ＮＡ＝１．３、四重極クロスポール照明、σinner＝０．７０、σouter＝０．９５、接線偏光照明」のように表すことができる。また、図９のように光学設定条件を変更する場合には、上述の対応関係情報は、例えば、光照射量と極Ｐ_Yの輝度との対応関係を示す関数（又はテーブル）として表すことができる。

以上、図４及び図５を参照して、マスク１２１の劣化について説明し、図６から図９を参照して、露光装置１０１の光学設定条件の変更方法の具体例について説明した。次に、これらの内容の更なる詳細を、図１０から図１２のグラフを参照して説明する。

図１０は、光照射量の変化に伴う酸化膜１４３の厚さの変化を示したグラフである。

上述のように、本発明者らによる研究によれば、マスク１２１の遮光膜１４２は、光照射量の増加に伴いその表面が酸化してゆき、遮光膜１４２の表面には、酸化膜１４３が生じる（図４参照）。図１０のグラフには、光照射量の増加に応じて、酸化膜１４３の厚さが増大していく様子が示されている。本発明者らによる研究によれば、遮光膜１４２の表面の酸化は、マスク１２１の寿命を決定する要因の１つとなっている。なお、遮光膜１４２の表面酸化の速度は、マスク１２１の使用環境や保管環境に依存する量であり、露光装置１０１ごとに異なると考えられる。

図１１は、光照射量と極Ｐ_Yの輝度設定値との対応関係を示したグラフである。

上述のように、露光装置１０１の光学設定条件の一例として、照明部１６１の極Ｐ_Yの輝度が挙げられる（図７参照）。この場合、光照射量と極Ｐ_Yの輝度設定値との対応関係を示す対応関係情報は、例えば、図１１のグラフのように与えられる。図１１には、光照射量の増加に応じて、極Ｐ_Yの輝度設定値を低下させていく様子が示されている。本実施形態では、図１１に示すように、光照射量の増加に応じて極Ｐ_Yの輝度設定値を低下させていくことで、得られる像のコントラストの劣化を補償することができる。

図１２は、露光処理数の変化に伴う露光マージンの変動を示したグラフである。

従来の露光システムにより露光処理を行う場合、露光マージンは、図１２(Ａ)に示すように、マスク１枚当たりの露光処理数の増加に伴い低下していく。図１２(Ａ)では、露光マージンの許容値の下限を例えば１％とする場合には、２５００程度の露光処理数が、各マスクの寿命となる。

一方、本実施形態の露光システムで露光処理を行う場合には、マスク１２１の使用履歴に応じて、露光装置１０１の光学設定条件が調整される。これにより、本実施形態では、図１２(Ｂ)に示すように、露光処理数の増加に伴う露光マージンの低下を補償することができる。これにより、本実施形態では、マスク１２１の寿命を延ばすことができる。

以下、図１３及び図１４を参照して、本実施形態の露光システムにより行われる半導体デバイス（半導体装置）の製造方法について説明する。

上述のように、本実施形態では、対応関係情報は、ゲート加工用のマスク用の対応関係情報、コンタクト加工用のマスク用の対応関係情報、配線加工用のマスク用の対応関係情報というように、個々のマスク１２１ごとに用意される。そして、個々のマスク１２１用の対応関係情報は、当該マスク１２１と同一のマスクを使用して実際に露光処理を行うことで収集される。以下、図１３では、対応関係情報を収集する露光処理について説明し、図１４では、収集された対応関係情報を利用して行う露光処理について説明する。なお、以下の文中で登場する参照符号については、図１から図３を参照されたい。

図１３は、本実施形態の半導体デバイスの製造方法について説明するためのフローチャートである。図１３では、対応関係情報を収集する露光処理が行われる。

図１３のフローではまず、対応関係情報の収集用に使用する１枚目のマスク１２１を作製する（ステップＳ１０１）。

次に、露光装置１０１の光学設定条件を初期条件に設定する（ステップＳ１０２）。当該初期条件の設定値は、上述の初期設定値Ｙ₀に相当する。

次に、露光装置１０１及び１枚目のマスク１２１を使用して、半導体デバイスを繰り返し製造する（ステップＳ１０３）。この間、露光装置１０１では、当該マスク１２１の結像特性が（例えば定期的に）モニタされ（ステップＳ１０４）、像性能が規定値以内であるか否かが判断される（ステップＳ１０５）。

そして、像性能が規定値を超える場合には、像性能の劣化を補償するよう、計算部２１１が、露光装置１０１の光学設定条件の変更量を計算する（ステップＳ１１１）。この際、計算部２１１には、情報取得部１３１から、マスク１２１の現時点の使用履歴情報が提供され、露光用サーバ２０１では、計算された変更量が、提供された使用履歴情報が示す使用履歴と対応付けられて管理される。

そして、計算された変更量が、露光装置１０１に適用可能な場合には（ステップＳ１２１）、露光部１３３は、露光装置１０１の光学設定条件を、計算された変更量で規定される光学設定条件に変更する（ステップＳ１２２）。そして、露光装置１０１では、変更された光学設定条件のもと、半導体デバイスの製造が継続される（ステップＳ１０３〜Ｓ１０５）。

一方、計算された変更量が、露光装置１０１に適用不可能な場合には（ステップＳ１２１）、マスク１２１は、その寿命が過ぎたとして廃棄される。また、半導体デバイスの製造を通じて収集された、マスク１２１の使用履歴と露光装置１０１の光学設定条件との対応関係を示す情報は、計算部２１１により、対応関係情報としてストレージ部２１２に保存される（ステップＳ１２３）。

図１４は、本実施形態の半導体デバイスの製造方法について説明するためのフローチャートである。図１４では、収集された対応関係情報を利用した露光処理が行われる。

図１４のフローではまず、上述の１枚目のマスク１２１と同一の２枚目以降のマスク１２１を作製する（ステップＳ２０１）。図１４では、この２枚目以降の各マスク１２１が、Ｎ枚目のマスク１２１として表記されている（Ｎは２以上の整数）。

次に、露光装置１０１の光学設定条件を初期条件に設定する（ステップＳ２０２）。当該初期条件の設定値は、上述の初期設定値Ｙ₀に相当する。

次に、露光装置１０１及びＮ枚目のマスク１２１を使用して、半導体デバイスを繰り返し製造する（ステップＳ２０３）。この間、条件導出部１３２は、ストレージ部２１２を（例えば定期的に）参照し、マスク１２１の現時点の使用履歴に対応する対応関係情報を、ストレージ部２１２から読み出す（ステップＳ２０４）。なお、条件導出部１３２は、マスク１２１の現時点の使用履歴については、情報取得部１３１から提供される使用履歴情報から認識する。続いて、条件導出部１３２は、読み出された対応関係情報から、マスク１２１の現時点の使用履歴に対応する光学設定条件の変更量を導出し、導出された光学設定条件（変更量）が、露光装置１０１の現時点の光学設定条件（変更量）と一致するか否かを判断する（ステップＳ２０５）。

そして、導出された光学設定条件が、露光装置１０１の現時点の光学設定条件と一致しない場合には、導出された変更量が、露光装置１０１に適用可能であるか否かが判断される（ステップＳ２１１）。

そして、導出された変更量が、露光装置１０１に適用可能な場合には（ステップＳ２１１）、露光部１３３は、露光装置１０１の光学設定条件を、導出された変更量で規定される光学設定条件に変更する（ステップＳ２１２）。そして、露光装置１０１では、変更された光学設定条件のもと、半導体デバイスの製造が継続される（ステップＳ２０３〜Ｓ２０５）。

一方、導出された変更量が、露光装置１０１に適用不可能な場合には（ステップＳ２１１）、マスク１２１は、その寿命が過ぎたとして廃棄される。

以上のように、本実施形態では、図１３及び図１４のフローにより、半導体デバイスを製造することができる。図１３のフローによれば、１枚目のマスク１２１の寿命を延ばすことができ、図１４のフローによれば、２枚目以降のマスク１２１の寿命を延ばすことができる。特に、図１４のフローでは、図１３のフローで得られた対応関係情報を利用して光学設定条件を調整するため、光学設定条件の調整を、より軽負担及び短時間で行うことが可能となる。

以上のように、本実施形態では、マスク１２１の使用履歴に関する情報である使用履歴情報と、当該マスク１２１の使用履歴と露光装置１０１の光学設定条件との対応関係を示す対応関係情報とに基づいて、光学設定条件の設定値又は変更量を導出し、当該設定値又は変更量に応じて設定された光学設定条件のもと、上記マスク１２１による露光処理を行う。これにより、本実施形態では、マスク１２１の使用履歴に応じて露光装置１０１の光学設定条件を調整し、マスク１２１の寿命を延ばすことが可能となっている。

本実施形態によれば、マスク１２１の使用回数が増大して、マスク１２１の光学性能が変化しても、マスク１２１を使用し続けることが可能となるため、マスク１２１の寿命が実効的に拡大され、その結果、半導体デバイスの製造コストを低減することができる。

以下、本発明の第２から第４実施形態について説明する。これらの実施形態は、第１実施形態の変形例であり、これらの実施形態については、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

（第２実施形態）
図１５は、第２実施形態の露光装置１０２の構成を示す概略的な機器構成図である。

図２に示す露光装置１０１が、ＡｒＦ露光装置であるのに対し、図１５に示す露光装置１０２は、ＥＵＶ露光装置となっている。そのため、図１５に示すマスク１８１は、反射型のマスクとなっている。

また、図３に示す露光装置１０１の構成については、図２に示す露光装置１０１と、図１５に示す露光装置１０２とで共通とする。よって、本実施形態では、マスク１８１の使用履歴に応じて露光装置１０２の光学設定条件を調整することで、マスク１８１の寿命を延ばすことができる。

一般に、反射型のマスクは、透過型のマスクよりも高価である。よって、マスク寿命の拡大の効果は、本実施形態では特に大きいといえる。よって、本実施形態によれば、反射型のマスクを使用して製造される半導体デバイスの製造コストを、大幅に低減することが可能となる。

なお、本発明者らによる研究によれば、ＥＵＶ用のマスクでは、マスクを構成する吸収体の光学定数や形状の変化が問題となる。これは、遮光膜と吸収体という違いはあるものの、第１実施形態のマスク１２１に生じる問題とほぼ同じである。従って、第２実施形態の露光処理は、ＥＵＶ用のマスクにも有効である。

以上のように、本実施形態によれば、寿命拡大の効果の大きい反射型のマスクの寿命を延ばすことが可能となる。なお、図１５に示す露光装置１０２は、反射型のマスクを使用可能な露光装置であれば、ＥＵＶ露光装置以外の露光装置であっても構わない。

（第３実施形態）
図１６は、第３実施形態の露光装置１０３及び露光用サーバ３０３の構成を示すブロック図である。

図３では、計算部２１１が露光用サーバ３０１内に設けられているのに対し、図１６では、計算部２１１が露光装置１０３内に設けられている。本実施形態でも、第１実施形態と同様、マスク１２１の使用履歴に応じて露光装置１０３の光学設定条件を調整することで、マスク１２１の寿命を延ばすことができる。

以上のように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様、マスク１２１の寿命を延ばすことが可能となる。なお、本実施形態では、露光用サーバ３０３に情報処理機能は不要であるため、露光用サーバ３０３として例えば、ストレージサーバ等、高度な情報処理機能を持たない装置を採用できるという利点がある。一方、第１実施形態では、計算部２１１が露光用サーバ３０１内に設けられるため、複数の露光装置１０１に計算部２１１を設ける必要がなくなるという利点がある。

（第４実施形態）
図１７は、第４実施形態の露光装置１０４の構成を示すブロック図である。

図１７では、情報取得部１３１、条件導出部１３２、露光部１３３、計算部２１１、及びストレージ部２１２が、全て露光装置１０４内に設けられている。即ち、本実施形態では、図１に示す露光システムが、１台の露光装置１０４のみで構成されている。本実施形態でも、第１実施形態と同様、マスク１２１の使用履歴に応じて露光装置１０４の光学設定条件を調整することで、マスク１２１の寿命を延ばすことができる。

以上のように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様、マスク１２１の寿命を延ばすことが可能となる。本実施形態には、図１３や図１４に示すフローを、１台の露光装置１０４のみで実行できるという利点がある。

なお、本実施形態では、図１７に示す露光装置１０４と同一の露光装置を複数用意し、これらの露光装置同士をネットワーク接続しても構わない。これには、露光用サーバなしで、１台の露光装置で収集した対応関係情報を、複数台の露光装置で共用することが可能になるという利点がある。

以上のように、第１から第４実施形態によれば、露光装置の光学設定条件を調整することで、マスクの寿命を延ばすことが可能となる。これらの実施形態の露光処理は例えば、メモリ回路を有する半導体デバイスを製造する際に有効である。理由は、メモリ回路用のマスクのマスクパターンは、比較的単純であることが多いため、マスクの劣化を光学設定条件の調整で補償するのが比較的容易だからである。

図１８は、ウェーハ上に形成されるレジストパターンの例を示す平面図である。図１８に示すレジストパターンは、メモリ回路を形成するためのＬ／Ｓ（ライン・アンド・スペース）パターンに相当する。図１８では、ライン部分がＬで示され、スペース部分がＳで示されている。

このようなＬ／Ｓパターン用のマスクは、図１８から解るように、そのマスクパターンが非常に単純である。そのため、第１から第４実施形態の露光処理は、このようなマスクに特に有効である。

以上、本発明の具体的な態様の例を、第１から第４実施形態により説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。

１０１，１０２，１０３，１０４露光装置
１１１照明光学系
１１２投影光学系
１２１フォトマスク
１２２ウェーハ
１３１情報取得部
１３２条件導出部
１３３露光部
１３４通信インタフェース
１４１マスク基板
１４２遮光膜
１４３酸化膜
１５１レンズ
１６１照明部
１７１発光領域
１７２非発光領域
１８１フォトマスク
２０１，２０３露光用サーバ
２１１計算部
２１２ストレージ部
２１３通信インタフェース
３０１ネットワーク

Claims

照明光をマスクに照射し、前記マスクに照射された光をウェーハ上に照射する露光装置であって、
前記マスクの使用履歴に関する情報である使用履歴情報を取得する情報取得部と、
前記取得された使用履歴情報と、前記マスクの使用履歴と前記露光装置の光学設定条件との対応関係を示す対応関係情報とに基づいて、前記光学設定条件の設定値又は変更量を導出する条件導出部と、
前記露光装置の前記光学設定条件を、前記導出された設定値又は変更量で規定される光学設定条件に設定し、前記設定された光学設定条件のもと、ウェーハの露光を行う露光部と、
を備えることを特徴とする露光装置。
前記使用履歴情報は、前記マスクへの光照射量、前記マスクの処理ウェーハ枚数、又は前記マスクへの光照射時間であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記光学設定条件は、前記照明光の輝度分布、波長分布、形状、又は偏光状態、前記露光光を前記ウェーハ上に照射するための投影レンズの開口数又は収差、又は前記ウェーハの主面の結像面に対する傾き量であることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
前記マスクは、前記ウェーハ上に、メモリ回路用のＬ／Ｓ（ライン・アンド・スペース）パターンを形成するためのマスクであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の露光装置。
照明光をマスクに照射し、前記マスクに照射された光をウェーハ上に照射する露光装置、を使用した半導体装置の製造方法であって、
前記マスクの使用履歴に関する情報である使用履歴情報を取得し、
前記取得された使用履歴情報と、前記マスクの使用履歴と前記露光装置の光学設定条件との対応関係を示す対応関係情報とに基づいて、前記光学設定条件の設定値又は変更量を導出し、
前記露光装置の前記光学設定条件を、前記導出された設定値又は変更量で規定される光学設定条件に設定し、前記設定された光学設定条件のもと、ウェーハの露光を行う、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。