TW201608330A - 評估用遮罩、評估方法、曝光裝置以及物品之製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種評估用遮罩，在評估使基板曝光的曝光裝置的性能時使用，特徵在於：具有：第1圖案及第2圖案，用於評估前述曝光裝置的第1性能；以及虛設圖案，用於使包含前述第1圖案的第1部分區域中的每單位面積的開口部和遮光部的第1比例、與包含前述第2圖案的第2部分區域中的每單位面積的開口部和遮光部的第2比例的差分成為±10%以內。

Description

評估用遮罩、評估方法、曝光裝置以及物品之製造方法

本發明係關於在評估曝光裝置的性能時使用的評估用遮罩、評估方法、曝光裝置以及物品之製造方法。

曝光裝置將遮罩(mask)或者光罩(reticle)的圖案經由投影光學系統投影(成像)到塗布了抗蝕劑等感光劑的基板(半導體晶圓、玻璃板)而將圖案轉印到基板上。近年來，掃描型的曝光裝置、所謂步進掃描方式的曝光裝置成為主流，該掃描型的曝光裝置對遮罩的一部分的區域進行照明，針對投影光學系統，對遮罩和基板進行掃描而使基板曝光。

近年來，伴隨著設備的微小化，要求曝光裝置的高性能化，所以需要使用評估用遮罩來以高的精度評估曝光裝置的性能。在上述評估用遮罩中，例如，要求用於評估曝光裝置的成像性能的功能、用於評估曝光裝置上的投影光學系統的成像性能的功能、用於調整供掃描曝光用的驅動系統的功能等。尤其，用於液晶曝光裝置的評估用遮罩大 型且昂貴，所以要求具有多種功能。此處，曝光裝置的成像性能包括焦點、線寬(CD：Critical Dimension)、失真、重疊(overlay)等。投影光學系統的成像性能包括投影光學系統的有效區域內的焦點(像面、像散、散光(astigmatism))、失真等。另外，用於掃描曝光的驅動系統的調整包括：保持遮罩並移動的遮罩台、保持基板並移動的基板台的調整；對遮罩上的不曝光的部分進行遮光的遮光片(masking blade)的位置的調整等。

在這樣的評估用遮罩中，也要求提高上述功能的精度。尤其，投影光學系統的有效區域隨著成像性能的高精細化而變窄，要以與以往相同的解析度評估有效區域內的成像性能，例如需要以比以往更細的間距配置用於評估失真的圖案。

在評估曝光裝置、投影光學系統的成像性能時，經由評估用遮罩而使塗布了抗蝕劑的基板曝光，使上述基板顯影，用測量裝置測量與評估用遮罩的圖案對應的抗蝕劑像。評估用遮罩，係為了防止受到來自用於評估曝光裝置、投影光學系統的成像性能的光透射型圖案以外的區域的光的影響，光透射型圖案以外的區域係設為遮光部。其中，在評估用遮罩方面，一般，配置有複數種類的圖案，光透射型圖案和上述圖案的周圍的遮光部的比例(以下稱為「開口率」)因基板上的區域而異。此處，例如，思考將被照射了光的部分的抗蝕劑被去除的正抗蝕劑用於評估的情形。在該情況下，在使曝光了的基板上的正抗蝕劑顯 影時，開口率高的區域相比於開口率低的區域，顯影的區域更寬，更多的正抗蝕劑溶解到顯影液，所以該區域的顯影液的顯影力局部地降低。在這樣的情況下，抗蝕劑像受到部分的顯影力的降低所致的影響(例如CD的變化等)，所以無法正確地評估曝光裝置的性能。因此，在使基板顯影的顯影裝置側的應對方面，在日本特開2006-319350號公報中提出了抑制顯影液的顯影力降低的技術。

但是，在曝光裝置的設置時作為檢查來進行曝光裝置、投影光學系統的成像性能的評估，但顯影裝置因曝光裝置的設置目的地而異，有時必須使用未進行專利文獻1那樣的應對的顯影裝置。

另外，還考慮如下技術：考慮顯影力的降低所致的影響來設計(製造)評估用遮罩。但是，顯影力的降低所致的影響因顯影裝置的調整狀態而異，所以必須在曝光裝置的設置時確認該影響來製造評估用遮罩，所以並不實際。

本發明提供有利於以高的精度評估曝光裝置的性能的評估用遮罩。

作為本發明的第1方面的評估用遮罩是在評估使基板曝光的曝光裝置的性能時使用，特徵在於：具有：第1圖案及第2圖案，用於評估前述曝光裝置的第1性能；以及虛設圖案，用於使包含前述第1圖案的第1部分區域中的 每單位面積的開口部和遮光部的第1比例、與包含前述第2圖案的第2部分區域中的每單位面積的開口部和遮光部的第2比例的差分成為±10%以內。

通過以下參照附圖而說明的優選的實施形態，本發明的進一步的目的或者其他方面將更加明確。

1‧‧‧遮罩

2‧‧‧遮罩台

3‧‧‧照明光學系統

4‧‧‧投影光學系統

5‧‧‧基板

6‧‧‧基板台

7‧‧‧控制部

10‧‧‧評估用遮罩

11‧‧‧圖案

11a‧‧‧部分區域

12‧‧‧圖案

12a‧‧‧部分區域

13~15‧‧‧圖案

15a‧‧‧部分區域

16~19‧‧‧圖案

19a‧‧‧部分區域

20‧‧‧圖案

21‧‧‧虛設圖案

22‧‧‧虛設圖案

100‧‧‧曝光裝置

圖1是示出作為本發明的一個方面的曝光裝置的構成的示意圖。

圖2是示出作為評估用遮罩的比較例的構成的示意圖。

圖3是示出與圖2所示的評估用遮罩的第1圖案對應的抗蝕劑像的線寬差的一個例子的圖。

圖4是示出本實施形態中的評估用遮罩的構成的示意圖。

圖5A至圖5C是示出包含圖4所示的評估用遮罩的圖案的部分區域的放大圖。

以下，參照附圖，說明本發明的優選的實施形態。另外，在各圖中，對同一構材附加同一參照號碼，省略重複的說明。

圖1是示出作為本發明的一個方面的曝光裝置100的構成的示意圖。曝光裝置100是將遮罩的圖案轉印到基板 的光刻裝置，亦即使基板曝光的光刻裝置。曝光裝置100具有：遮罩台2、照明光學系統3、投影光學系統4、基板台6以及控制部7。

遮罩台2可交換地保持具有應轉印到基板5的圖案的遮罩1、和用於評估曝光裝置100的性能的評估用遮罩10。照明光學系統3對保持在遮罩台2的遮罩1、評估用遮罩10進行照明。投影光學系統4將透過照明光學系統3而照明的遮罩1、評估用遮罩10的圖案投影到基板5。基板台6就基板5作保持。控制部7包含CPU、記憶體等，控制曝光裝置100的整體(曝光裝置100的各部)。控制部7控制例如使基板5曝光的處理、評估曝光裝置100的性能的處理、調整曝光裝置100的性能的處理等。

遮罩1和基板5隔著投影光學系統4而配置於光學上大致共軛的位置。照明光學系統3以均勻的照度分佈在遮罩1上形成圓弧形狀或者梯形形狀的曝光區域。來自遮罩1的圖案的光經由投影光學系統4而在保持在基板台6的基板5上成像。此時，相對投影光學系統4的光軸而驅動遮罩台2以及基板台6雙方，使得可使比由照明光學系統3形成的曝光區域寬的區域曝光。

此處，參照圖2，說明關於作為評估用遮罩10的比較例的構成。在圖2中，為了簡化，僅示出了說明所需要的圖案。圖2所示的評估用遮罩10包含：用於評估曝光裝置100的第1性能的圖案(要素)11至19、以及用於評估與曝光裝置100的第1性能不同的第2性能的圖案 20。另外，具體而言，第1性能包括線寬(CD：Critical Dimension)以及焦點中的至少一方，第2性能包括投影光學系統4的失真。

圖案11至19分別由例如所謂線和間隔(line and space)圖案構成。但是，在圖2中，進行簡化而用圓形的開口示出。為了覆蓋曝光裝置100的最大的曝光區域，圖案11至19配置於包括評估用遮罩10的中心以及周邊的整體。另外，圖案20由例如排列了複數個十字形狀的開口的圖案構成。但是，在圖2中，進行簡化而用矩形的開口示出。在覆蓋投影光學系統4的有效區域的程度的大小的區域內，圖案20配置在圖案14、15以及16的周圍。曝光裝置100是掃描型的曝光裝置，所以投影光學系統4的有效區域比曝光裝置100的最大的曝光區域窄。在長度方向(y方向)上錯開地配置圖案11、12和13、圖案14、15和16、以及圖案17、18和19。曝光裝置100在y方向上掃描評估用遮罩10，同時依次進行曝光。在評估曝光裝置100的性能時，圖案11至19和圖案20作為使來自照明光學系統3的光透射(通過)的開口部(光透射部)發揮功能。另外，在比較例中，為了防止在評估曝光裝置100的性能時受到來自用於評估曝光裝置100的性能的圖案以外的區域的光的影響，將用於評估曝光裝置100的性能的圖案以外的區域設為遮光部。

在圖2所示的評估用遮罩10中，在圖案11至19之間，圖案11至19各自的周圍，即包含圖案11至19的各 者的部分區域內的開口部和遮光部的比例(開口率)不同。例如，包含圖案(第1圖案)15的部分區域15a還包含圖案(第3圖案)20，所以開口部的比例高(即開口率高)。另一方面，包含圖案(第2圖案)12的部分區域12a不包含圖案20，所以開口部的比例低(即開口率低)。

在評估曝光裝置100的性能時，經由評估用遮罩10，例如，使塗布了正抗蝕劑的評估用的基板曝光，並使上述基板顯影。此時，開口率高的部分區域15a相比於開口率低的部分區域12a，顯影的區域更寬，更多的正抗蝕劑溶解到顯影液，所以開口率高的部分區域的顯影液的顯影力局部地降低。因此，在圖案11至19是殘留圖案(用評估用遮罩10中的遮光部評估的圖案)的情況下，與圖案15對應的抗蝕劑像的線寬比與圖案12對應的抗蝕劑像的線寬粗。另外，在圖案11至19是去掉圖案(用評估用遮罩10中的開口部評估的圖案)的情況下，與圖案15對應的抗蝕劑像的線寬比與圖案12對應的抗蝕劑像的線寬細。另外，在負抗蝕劑的情況下，曝光了的部分在顯影中殘留，所以在使塗布了負抗蝕劑的評估用的基板曝光並使上述基板顯影時，開口率低的部分區域的顯影液的顯影力局部地降低。以下，說明關於正抗蝕劑的情況。

圖3是示出與圖案12、15以及18的各者對應的抗蝕劑像的線寬差(CD差)的一個例子的圖。此處，將圖案12、15以及18設為殘留圖案，並將圖案12、15以及18 的線寬設為2.0μm。包含圖案12、15以及18的各者的部分區域中的開口率在包含圖案12以及18的各者的部分區域中變低，在包含圖案15的部分區域中變高。因此，如圖3所示，與圖案12以及18的各者對應的抗蝕劑像的線寬比2.0μm細，與圖案15對應的抗蝕劑像的線寬比2.0μm粗。這樣，如果由於顯影液的部分的顯影力的降低所致的影響而與用於評估曝光裝置100的性能的各圖案對應的抗蝕劑像的線寬發生變化，則無法正確地評估曝光裝置100的性能。在這樣的情況下，根據該評估結果來調整曝光裝置100的性能，所以無法正確地調整曝光裝置100的性能。

因此，在本實施形態中，評估用遮罩10如圖4所示，除了圖案11至19和圖案20以外，還包含虛設圖案(dummy pattern)21以及22。在圖4中，為了簡化，僅示出了用於評估線寬以及焦點中的至少一方的圖案11至19、用於評估投影光學系統4的失真的圖案20、虛設圖案21以及22。但是，本實施形態中的評估用遮罩10也可以除了包含用於評估(調整)曝光裝置100、投影光學系統4的其他成像性能、用於掃描曝光的驅動系統的圖案以外，還包含用於評估遠心、閃光(flare)、鳥瞰圖像等的圖案。

在本實施形態中的評估用遮罩10中，以使包含圖案11至19的各者的部分區域中的每單位面積的開口部和遮光部的比例(開口率)的差分成為±10%以內的方式，形 成了虛設圖案21以及22。在本實施形態中，以使包含圖案11至19的各者的部分區域中的每單位面積的開口率相等的方式，在圖案11至13的周圍以及圖案17至19的周圍的各者中形成了虛設圖案21以及22。換言之，為了使包含圖案11至19的各者的部分區域中的每單位面積的開口部的面積一致，形成了虛設圖案21以及22。另外，虛設圖案21以及22還可以說是在經由評估用遮罩10使基板在曝光裝置100中曝光並使上述基板顯影時，為了使與圖案11至19的各者對應的抗蝕劑像各自的線寬成為相同而形成。

在圖4中，用虛線表示形成了用於評估投影光學系統4的失真的圖案20的區域，用雙點劃線表示形成了虛設圖案21以及22的各者的區域。如上所述，以使包含圖案11至19的各者的部分區域中的每單位面積的開口率的差分成為±10%以內為目的，形成了虛設圖案21以及22。因此，在評估投影光學系統4的失真時，不使用虛設圖案21以及22。另外，虛設圖案21以及22各自設為與用於評估投影光學系統4的失真的圖案20相同的開口圖案，但不限於此。例如，虛設圖案21以及22無需是與圖案20相同的開口圖案(即也可以是與圖案20不同的開口圖案)，也可以僅形成於包含圖案11至13以及圖案17至19的各者的部分區域。

圖5A至圖5C的各者是示出圖案11、15以及19各自的附近，具體而言示出包含圖案11、15以及19的各者 的部分區域11a、15a以及19a的放大圖。包含圖案(第1圖案)15的部分區域(第1部分區域)15a中的每單位面積的開口率(第1比例)、和包含圖案(第2圖案)11的第2部分區域(第2部分區域)11a中的每單位面積的開口率(第2比例)相等。同樣地，包含圖案15的部分區域15a中的每單位面積的開口率、和包含圖案(第2圖案)19的第2部分區域(第2部分區域)19a中的每單位面積的開口率(第2比例)相等。

在本實施形態中，包含圖案11的部分區域11a是以圖案11為中心的圓形的區域，包含圖案15的部分區域15a是以圖案15為中心的圓形的區域。同樣地，包含圖案19的部分區域19a是以圖案19為中心的圓形的區域。另外，考慮對使用評估用遮罩10來評估的焦點、曝光量等曝光條件進行改變而進行曝光時的影響(改變基板上的曝光區域)，將部分區域11a、15a以及19b設為直徑5mm以上、80mm以下的區域。

接下來，說明關於使用評估用遮罩10來評估線寬以及焦點時的處理(評估方法)。如上所述，控制部7總括控制曝光裝置100的各部分，從而進行上述處理。

首先，輸出曝光量的條件。具體而言，將評估用遮罩10保持於遮罩台2，經由評估用遮罩10(圖案11至19)，針對使塗布了抗蝕劑的基板上的X方向的位置發生了偏移的部位，在改變焦點和曝光量的同時進行曝光。然後，使上述基板顯影，測量與形成在基板上的圖案11至 19的各者對應的抗蝕劑像的線寬，根據其測量結果，求出最佳焦點的最合適的曝光量。

接下來，以最合適的曝光量，經由評估用遮罩10(圖案11至19)，針對使塗布了抗蝕劑的基板上的X方向的位置發生了偏移的部位，在改變焦點的同時進行曝光。然後，使上述基板顯影，測量與形成在基板上的圖案11至19的各者對應的抗蝕劑像的線寬，根據其測量結果，求出焦點和線寬的關係。

接下來，根據焦點和線寬的關係，評估線寬以及焦點。具體而言，求出滿足圖案11至19的全部所容許的線寬的範圍的共同的焦點範圍，設為曝光裝置100的焦點深度(DOF：Depth of Focus)。另外，將圖案11至19的全部的平均最佳焦點處的線寬的偏移設為線寬均勻性。

根據本實施形態，通過使用圖4所示的評估用遮罩10，能夠不受到包含圖案11至19的各者的部分區域中的每單位面積的開口率的差分所致的顯影的影響，以高的精度評估曝光裝置100的性能。

另外，在本實施形態中，根據使用圖4所示的評估用遮罩10而評估了的曝光裝置100的性能，調整曝光裝置100的性能。另外，曝光裝置100的性能的調整包含例如為了調整線寬而調整照明光學系統3的照度不均勻、為了調整焦點而調整投影光學系統4的光學元件等。由此，能夠不受上述顯影的影響而調整曝光裝置100的性能，能夠提供具有優良的性能的曝光裝置100。因此，曝光裝置 100能夠提供高的吞吐量且經濟性良好的高品質的設備(液晶顯示設備、半導體設備等)。

本發明的實施形態中的物品之製造方法適用於例如製造液晶顯示設備等物品。上述製造方法包含使用曝光裝置100而使塗布了感光劑的基板曝光的程序、以及使曝光了的基板顯影的程序。另外，接著上述形成程序，上述製造方法可以包含其他周知的程序(氧化、成膜、蒸鍍、摻雜、平坦化、蝕刻、抗蝕劑剝離、切割、接合、封裝等)。本實施形態中的物品之製造方法相比於以往，在物品之性能、品質、生產性以及生產成本的至少1個方面有利。

以上，說明了關於本發明的優選的實施形態，但本發明不限於這些實施形態，可以在其要旨的範圍內進行各種變形以及變更。

與例示的實施形態關聯地對本發明進行了說明，但應當理解本發明不限於公開的例示的實施形態。接下來的請求範圍應當被賦予最寬的解釋，以包含構成以及功能的所有變形例以及均等物。

10‧‧‧評估用遮罩

11‧‧‧圖案

11a‧‧‧部分區域

12‧‧‧圖案

13~15‧‧‧圖案

15a‧‧‧部分區域

16~19‧‧‧圖案

19a‧‧‧部分區域

20‧‧‧圖案

21‧‧‧虛設圖案

22‧‧‧虛設圖案

Claims (13)

1. 一種評估用遮罩，在評估使基板曝光的曝光裝置的性能時使用，特徵在於：具有：第1圖案及第2圖案，用於評估前述曝光裝置的第1性能；以及虛設圖案，用於使包含前述第1圖案的第1部分區域中的每單位面積的開口部和遮光部的第1比例、與包含前述第2圖案的第2部分區域中的每單位面積的開口部和遮光部的第2比例的差分成為±10%以內。
2. 如申請專利範圍第1項之評估用遮罩，其中，前述虛設圖案形成為使前述第1比例和前述第2比例相等。
3. 如申請專利範圍第1項之評估用遮罩，其中，前述第1部分區域是以前述第1圖案為中心的圓形的區域，前述第2部分區域是以前述第2圖案為中心的圓形的區域。
4. 如申請專利範圍第3項之評估用遮罩，其中，前述第1部分區域以及前述第2部分區域是直徑5mm以上、80mm以下的區域。
5. 如申請專利範圍第1項之評估用遮罩，其具有用於評估與前述曝光裝置的前述第1性能不同的第2性能的第3圖案， 前述第3圖案在前述第1部分區域內配置於前述第1圖案的周圍，前述虛設圖案在前述第2部分區域內配置於前述第2圖案的周圍。
6. 如申請專利範圍第5項之評估用遮罩，其中，前述第1圖案、前述第2圖案、前述第3圖案以及前述虛設圖案是開口圖案。
7. 如申請專利範圍第6項之評估用遮罩，其中，前述虛設圖案由與前述第3圖案相同的開口圖案形成。
8. 如申請專利範圍第5項之評估用遮罩，其中，前述第1性能包括線寬以及焦點中的至少一方，前述第2性能包括失真。
9. 一種評估用遮罩，在評估使基板曝光的曝光裝置的性能時使用，特徵在於：具有：第1圖案及第2圖案，用於評估前述曝光裝置的第1性能；以及虛設圖案，用於在經由前述評估用遮罩而使塗布了抗蝕劑的基板在前述曝光裝置中曝光並使該基板進行了顯影時，使該基板上的對應於前述第1圖案的抗蝕劑像的線寬、和對應於前述第2圖案的抗蝕劑像的線寬成為相同。
10. 一種評估用遮罩，在評估使基板曝光的曝光裝置的性能時使用，特徵在於： 具有：第1圖案及第2圖案，用於評估前述曝光裝置的第1性能；以及虛設圖案，用於使包含前述第1圖案的第1部分區域中的每單位面積的開口部的面積、和包含前述第2圖案的第2部分區域中的每單位面積的開口部的面積一致。
11. 一種評估方法，評估使基板曝光的曝光裝置的性能，特徵在於：具有：使用前述曝光裝置經由評估用遮罩而使塗布了抗蝕劑的基板曝光的程序；使曝光了的前述基板顯影的程序；以及根據顯影了的前述基板上的抗蝕劑像來評估前述曝光裝置的性能的程序，前述評估用遮罩是如申請專利範圍第1項之評估用遮罩。
12. 一種曝光裝置，使基板曝光，特徵在於：具有：遮罩台，能夠交換地保持具有應轉印到前述基板的圖案的遮罩、和用於評估前述曝光裝置的性能的評估用遮罩；以及控制部，根據使用前述評估用遮罩進行了評估的前述曝光裝置的性能，控制前述曝光裝置的性能的調整；前述評估用遮罩是如申請專利範圍第1項之評估用遮 罩。
13. 一種物品之製造方法，特徵在於：具有：使用如申請專利範圍第12項之曝光裝置來使基板曝光的程序；以及使曝光了的前述基板顯影的程序。