TWI300954B - - Google Patents

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1300954 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於使用於半導體裝置之製程之曝光裝置&檢 查方法及用於簡便地施行該檢查方法之曝光裝置。 【先前技術】 維持半導體裝置之良率於較高狀態之重要條件之一’有 將使用於光微影工序之曝光裝置保持於正常之成像狀態。 因此，要求以簡單之方法檢查•監視曝光裝置之狀態之技 術。在曝光裝置中，二次光源之形狀及亮度之分布變化時 ’在光罩圖案之基板面上成像之特性也會發生變化。因此 ，對於曝光裝置之照明光學系統，也有必要經常加以檢查 ，使其保持於相同狀態。 作為影響曝光裝置之成像特性之照明光學系統之誤差要 因’除了 一次光源之形狀及受;度之分布外，尚有入射於光 罩之照明光整體斜傾之現象（照明軸偏移）。 利用圖19說明照明軸偏移之影響時，在未發生照明軸偏 移之狀態（圖19(a))時，以晶圓上塗敷光阻膜之基板（感光基 板）1〇〇處在像面101之狀態（最佳焦點），在光1〇2八曝光所得 足光阻膜圖業1 03 A、與以由最佳焦點略微散焦之狀態，在 光102B、102C曝光所得之光阻膜圖案i〇3B、i〇3c之間因無 位置偏移，故可成為可牢固地抗拒焦點變動之裝置。另一 万面，在發生照明軸偏移之狀態（圖19(b))下，因感光基板 100之散焦，光阻膜圖案103A〜103C之形成位置會向橫方 向偏移，以致有曝光區域整體難以形成希望之圖案之虞。 87348 1300954 此係造成瑕疵品增加之原目 此種不利現象如能隨時檢查照明軸偏移，確認有照明軸 偏移時’停止曝光裝置之動作而進行維修，即可防範未然 。以下’將二次光源之形狀、亮度之分布、照明軸偏移之 檢查統一稱為「照明光學系統之檢查」。 /乍為半導體裝置之製造裝置之檢查方法，最好採用不必 停止裝置而可在短時間簡便地計測之方法。作為可滿足此 種條件I照明光學系統之檢查方法，在usp 5 、及 P_edingS of SPIE v〇l 3334,叩281-288 中曾揭示利用將 周圍遮光之開口圖案(針孔圖案)，將此開口圖案設置於與感 光基板4表面非處於共軛之位置而施行曝光，藉以在感光 基板上形成二次光源之像而計測二次光源之形狀及亮度分 布 < 万法。在此等方法中，使開口圖案具有作為針孔攝影 機足鏡頭之機能，將二次光源之像轉印在感光基板上，利 用觀察轉印光像，以施行檢查。另一方面，usp 6〇4865 1 則揭不使用單純之開口圖案，而使用波帶片取得二次光 源之轉印圖像，以施行檢查之方法。 但，上述公報等所揭示之任何一種方法均無法測知照明 軸偏移。因為在感光基板上形成之圖案係表示二次光源之 免度分布之像，不含任何有關投影光學系統之資訊，無法 判斷是否對投影光學系統保持照明光之垂直性之故。 另外，日本特開2000-2 1732曾揭示：作為在計測二次光 源 < 形狀及亮度分布之同時也一併計測照明軸偏移之方法 ’使用將繞射光柵設置於周圍遮光之開口圖案内部之圖案 87348 1300954 (光栅針孔圖案，例如圖20)之方法。在此方法中，利用繞射 光柵產生之繞射光，將規定投影光學系統之數值孔徑之光 圈位置與二次光源之亮度分布同時轉印。 圖21係利用此曝光在感光基板上形成之圖案之—例。〔 次繞射光之像11〇含有二次光源之亮度分布之資訊。】次繞 射光之像(輪廓像)⑴含有光圈輪廓之位置之資訊。〇次繞射 光之像110之中央與光圈之輪廓像⑴之中央間之位置偏移 表示照明軸偏移之量。 但，採用此種方法時， 週期必須控制在非常小。 用於檢查之光罩上之繞射光柵之 兹就此點具體地說明如下。 用於檢查照明光學系統之光罩上之繞射光桃纟週期有必 要滿足有關繞射光之二種限制條件，即：⑴〇次繞射光之 像與1次繞射光之像不能重疊、（2)】次繞射光必須通過光圈 位且（光目重之端）。 例如，在曝光波長193 nm、投影縮小率1/4之曝光裝置中 祆旦投影光學系統之射出侧數值孔徑N八為〇 6 8、相干因 數σ為0.75之狀態時，滿足上述二條件所需之適切的繞射 光柵之週期約為〇.64 μπι。將其換算成感光基板上之標度時 ，為半間距0.08 μιη，遠比目前量產中之半導體裝置所使用 之重複圖案之最小線寬0.13〜0.11 μηι更小。 欲製成具有此種微細圖案之光罩需要高度之技術，且需 化費成本。因此，在以往之技術中，難以不花費成本而檢 查曝光裝置之照明軸偏移。 【發明所欲解決之問題】 87348 1300954 如上所述’作為在計測二次光源之形狀及亮度分布之同 時也一併計測照明軸偏移之曝光裝置之檢查方法，雖已知 有使用將繞射光拇設置於周圍遮光之開口圖案内部之圖案 足方法。但有檢查所使用之光罩之製造成本偏高之問題。 【發明内容】 本發明係為解決上述問題經多方研發而成，其_目的在於 提供不必花費成本，即可執行照明軸偏移之檢查之曝光裝 置之檢查方法及曝光裝置。 【解決問題之手段】 錄將本案所揭TF之發明中較具代表性之發明之概要簡單 說明如下·即，為了達成上述目的，本發明之曝光裝置之 松查方法之特欲在於：利用照明光學系統照明設置於第i設 置手段上（光罩，將前述光罩之圖案像介由投影光學系統 投衫在设置於第2設置手段上之基板上之曝光裝置之檢查 方法，且包含選擇工序，其係在前述第2設置手段上設置檢 查用之感光基板作為前述基板，以使此感光基板之表面與 岫逑照明光學系統之二次光源之面成為光學的共輛狀態， 將兩述感光基板雙重曝光，而在前述雙重曝光之一方，照 明不含前述投影光學系統之光瞳之端之第丨區域，在他方， 照明含前述投影光學系統之光瞳之端之第2區域，且選擇互 不重®之區域作為前述第1區域與前述第2區域者；及檢查 工序，其係依據顯影前述感光基板所得之圖案檢查曝光裝 置之照明軸之偏移者。 在本發明中，使照明光學系統之二次光源之面與感光基 87348 1300954 板之表面成為光學的共辆狀態，施行照明不含投影光學系 統之光瞳之端之第1區域而曝光感光基板，並照明含投影光 學系統之光瞳之端之第2區域之雙重曝光，依據顯影該雙重 曝光後之感光基板所得之圖案檢查曝光裝置之照明軸之偏 移。 在此，上述二個圖案中，對應於前者之曝光之圖案（第1 圖案）含有照明光學系統之資訊，但不含投影光學系統之資 訊。另一方面，對應於後者之曝光之圖案（第2圖案）則含有 照明光學系統及投影光學系統之資訊。具體而言，第2圖案 之輪廓含投影光學系統之光瞳之端之資訊，第2圖案中在上 述輪廓内侧之圖案含有照明光學系統之資訊。 因此，可利用第1圖案與第2圖案之比較來執行照明軸偏 移（照明光學系統與投影光學系統之光學的偏移）之檢查。而 ，由於此種檢查無需使用昂貴之光柵針孔即可實施，故不 必花費成本。有關此等之部分，將在實施方式中再詳加說 明。 又，本發明之曝光裝置之特徵在於包含：第1設置手段， 其係設置光罩者；照明光學系統，其係用於照明形成在設 置於此第1設置手段上之前述光罩之圖案者；第2設置手段 ，其係設置基板者；投影光學系統，其係用於將前述光罩 之圖案投影在設置於此第2設置手段上之前述基板上者；及 透鏡構件，其係設置於前述照明光學系統之二次光源之面 與前述投影光學系統之間之光程中或前述投影光學系統與 前述基板之間之光程中者。 87348 -10 - 1300954 私用此種構成時，由於預先設置有使照明光學系統之二 人光源之面與感光基板之表面成為光學的共軛狀態用之透 鏡構件，故可簡便地施行本發明之檢查方法。 本發明之上述及其他目的與新穎之特徵可由本專利說明 書之說明及附圖獲得更明確之瞭解。 【實施方式】 以下，一面芩照圖式，一面說明本發明之實施形態。 (第1實施形態） 圖1係表示本發明之第丨實施形態之曝光裝置之檢查方法 中所使用之檢查用光罩（以下僅簡稱光罩）之平面圖。 光罩1係包含厚6.35 mm (0.25吋）作為透明基板之石英基 板（未圖示）、與由逐次沉積於石英基板上之鉻膜、氧化鉻膜 之疊層膜所構成而具有直徑55 μΐΏ之圓形開口部2(開口圖 案）之遮光膜3。上述石英基板之厚度不限定於6 35，只 要在1 mm以上10 mm以下之範圍均無妨。 在距離圓形開口邵2之端200 μηι以内之區域中，並無別的 圓形開口邵。即，採用不使透過圓形開口部2之光、與透過 有別於圓形開口部2之圓形開口部之光照射在同一處之設 計。另外’在圓形開口部2之内部並無繞射光柵等之遮光區 域。 光罩1因供微細之圖案’故較容易製造，因此，光罩1與 以往具有微細之繞射光柵圖案之光罩相比，較不花費製造 成本。 其次，說明使用光罩1之曝光裝置之檢查方法。 87348 -11 - 1300954 圖2係表示將本實施形態之光罩丨設置於作為檢查對象之 匕=足曝光I置内 < 狀態之模式圖。光罩〗具有作為針孔攝 影機之機能，利用此光罩1之機能，使照明光學系統13之二 次光源14之面與感光基板18之表面成為光學的共軛狀態。 在圖2中，11表示KrF準分子雷射光源或汞燈等光源，此 光源11所發出之曝光之光12經過照明光學系統〗3整形而形 成二次光源1 4。 在二次光源14之面上設有未圖示之多數孔徑光罩，可選 擇使用此等孔徑光罩中之任何一個，因此，可使二次光源 14之照明形狀對應於所選擇之孔徑光罩之開口部（孔徑）之 形狀。 而，二次光源14所發射，且通過上述孔徑光罩之光經過 聚光透鏡15以大致均勻之照度照射設置於光罩台16(第！設 置手段）上之光罩1。 通過光罩1之光被投影光學系統17所會聚，將光罩丨之圖 案像投射於檢查用之感光基板18上。感光基板18設置於基 板台19(第2設置手段）上。在此，將投影光學系統17之縮小 率設定為1/4。縮小率μ通常設定為1/4或1/5。 投影光學系統17之内部有規定光瞳之大小之光圈，遠離 投影光學系統17之中心軸之光在此被遮斷。因此，照射通 過光圈邊緣附近之光束時，可將表示光圈邊緣之圖案轉印 於感光基板18上。可由表示上述光圈邊緣之圖案之轉印位 置瞭解二次光源14發射之光束通過投影光學系統17之光瞳 之哪一區域。 87348 -12 - 1300954 感光基板1 8包含直徑200 1Ή111之矽晶圓、與塗敷於此石夕晶 圓上足正片型光阻膜。使用負片型光阻膜以取代正片型光 阻膜也無妨。本實施形態之檢查用感光基板18由於係利用 通用產品（矽晶圓、光阻膜）所構成，故較不花費成本。 在本實施形態中，檢查曝光裝置時，將光罩丨安置於曝光 裝置内，使照明光學系統13之二次光源14之面與感光基板 1 8之表面成為光學的共輛狀態。 又，欲曝光半導體裝置圖案時，使二次光源丨4之面與投 影光學系統！ 7之光瞳面成為光學的共輛，使光罩1之圖案面 與感光基板1 8之表面成為光學的共軛關係。此時，二次光 源1 面之光強度分布與光罩丨之圖案面之像強度可利用 傳里葉變換對之關係加以表示。投影光學系統17之光瞳面 之光強度刀布與感光基板18之表面之像強度也可利用傅里 葉變換對之關係加以表示。 在本實施形態中，如圖2所示，使光^之圖案面方向朝 向W %光半導u置圖案時之方向（圖3)相反，即利用翻轉 、弋力X 口又且因此，光罩1之圖案面與感光基板18之表面 不必成為光學的共輛狀態。 在此，光罩1之圖案面與感光基板18之4面若成為光學的 共輛狀態時，光罩！之資訊（圖案之形狀•尺寸）會反映㈣ 影感光基㈣所得之光阻膜圖案上。照明轴偏移之幹查所 需之資訊為照明光學系統與投影光學系統之資訊’不需要 光罩1之資訊。 光罩11貧訊反映在光阻膜圖案上時，有必要對光罩1之 87348 -13 - 1300954 資訊與照明光學系統及投影光學系統之資訊加以區別，以 致於有造成檢查更為繁雜之虞。因此，為了簡便地執行檢 查’最好不要使光罩1之資訊反映在光阻膜圖案上。 又如後述第5貫施形態之情形一般，使用無圖案之光罩 1足基板，也就是說使用透明基板時，即使使光罩丨與感光 基板18成為光學的共軛狀態，也不會成問題。 如此，將光罩1設置於光罩台16，將感光基板18設置於基 板台1 9，而，在靜止狀態下施行光罩丨與感光基板丨8之曝光 。此曝光係採用分別以二次光源14之照明形狀不同之二種 狀態分別逐次地進行之雙重曝光。 圖4係表不本實施形態所使用之二次光源丨4之照明形狀 之平面圖。圖4(a)係表示第1次曝光所使用之照明形狀21， 圖4(b)係表示第2次曝光所使用之照明形狀22。以下詳細說 明使用此等照明形狀之雙重曝光。 假設欲以NA=0.55、σ=0.85之狀態（狀態l)執行某一半導 a豆表且之某一層圖案之曝光，並檢查此狀態之曝光裝置時 ，以ΝΑ=0.55、σ =0.85之狀態（狀態1)執行第：ι次曝光。另 外’在此弟1次曝光中’使用照明形狀2 1 (可顯示二次光源 14之中心位置之情形之二次光源形狀）。 又，σ係照明光學系統之出射侧數值孔徑NAill與投影光 學系統1 7之入射侧數值孔徑N Ain之比（N Aill / N Ain)。因 ΝΑιη= ΝΑ X M(M為投影透鏡之縮小率），故也可利用σ = NAil 1 /(ΝΑ · Μ)加以表示。上述ΝΑ(0.55)係投景5光學系統I? 之出射側數值孔徑，σ =0.85，M=l/4，故NAin = 〇.l 3 75， 87348 1300954 NAlll= 0 1 16875。因此，NAm> NAill。 第2次B恭光係在不改變να而將照明形狀2 1變更為照明形 狀22之狀態（狀態2)下進行。第2次曝光之照明形狀22之之照 明係採用輪帶照明，即採用輪帶外周大小大於σ ，且輪 帶内周太小小於or =1之輪帶照明。另外，第2次曝光之照明 形狀22係以不與第1次曝光之照明形狀2 1重疊之方式所選 擇。 在此’形成輪帶内周之光與該光所入射之光罩1之面之法 線所形成之角度0 ι2(對應於二次光源之内周之光之入射角） 以數值孔徑之維數表示之數值NAi2 (=sln0 m)小於ΝΑιη。 因此’在本實施形態之情形，可滿足NAil > ΝΑιη> ΝΑι2 之不等式。 考慮第1次曝光之NAill = 0. U 687 5，將第2次曝光之輪帶照 明之外周設定於大於ΝΑιη=0.1375之位置，將内周設定於小 於ΝΑιη=0·1375且大於NAilHO.1 16875之位置。具體而言， 例如’將第2次曝光之輪帶照明之外周設定為NA；ill = 〇.l5， 將内周設定為ΝΑ;ί11 = 〇_125。此時，投影在感光基板18上之 二次光源14之像之外侧會被投影光學系統17之光圈所遮住 。換吕之’投影光學系統丨7之光瞳之輪廓會投影在感光基 板1 8上。 圖5(a)係表示第丨次曝光時二次光源14所發射之光束在投 衫光學系統1 7之光瞳面之位置（光束位置口 1及光圈位置3 2 ’圖5(b)係表示第2次曝光時二次光源14所發射之光束在投 衫光學系統17之光瞳面之位置（光束位置）33及光圈位置34。 87348 -15 - 1300954 在光瞳面上，第1次曝光時光束通過之第1區域與第2次曝 光時光束通過之第2區域不相重疊，第2次曝光時之光束會 轉印光圈之輪廓。又，將狀態1之曝光與狀態2之曝光調換 也典妨，且狀怨1之曝光之曝光量與狀態2之曝光之曝光量 大致同值。 第1、2次曝光完成後，由曝光裝置送出感光基板ι8，以 施行顯影。圖6係表示形成於感光基板18上之光阻膜圖案。 光阻膜圖業之構造包含在中央反映狀態1之照明形狀及亮 度刀布之圖案（以下稱内侧圖案）4卜與在此内侧圖案41周圍 反映狀態2之照明形狀及亮度分布之輪帶狀圖案（以下稱外 i、J圖木）4 2。圖中，4 3表示外侧圖案4 2之外周之圓，即表示 投影光學系統17之光瞳之圓（投影光學系統17之光圈邊緣之 像）。 知明光學系統之檢查係利用測定上述光阻膜圖案之方式 1^行首先’二次光源14之形狀與亮度分布之檢查係利用 ’則定内侧圖案4 1之方式進行。若以適切之曝光量曝光時， 印王現光阻膜在高亮度之區域中溶解，在低亮度之區域中 不溶解之狀態，故可依據曝光量與光阻膜之溶解分布之關 係’判明照明形狀與亮度分布。 另方面’照明軸偏移之檢查係利用計測表示内侧圖案 之外同之圓中心與表示外侧圖案4 2之外周之圓中心之偏 、方式進行。在供知、明轴偏移之理想的狀態下，二圓之 中心會一致。 另一方面’二圓之中心之偏移值不為〇時，意味著二次光 87348 1300954 源14所發射之光束係通過偏離投影光學系統17之光瞳之中 央之位置’此意味著入射於投影光學系統π之照明光整體 呈現傾斜之狀態（照明軸偏移之狀態），二圓之中心之偏移值 愈大時，表示照明軸偏移程度愈大。 在此’入射於光罩1之光轴（正確而言’係指入射於光罩1 之具有有限寬度之圓錐狀光之中心轴）、與該光所入射之光 罩1面之法線所構成之角（入射於光罩丨之具有有限寬度之 圓錐狀光之中心軸之傾斜角)為Θ弧角時，照明軸偏移可利 用下式（1)加以評估： sin Θ =LX NA/R ⑴ L:表示内侧圖案41之外周之圓與表示外侧圖案42之外周 之圓之中心間之距離 R :表示投影光學系統17之光瞳之圓之半徑 由於L與R可測定，故使用式⑴，可求出照明抽偏移之大 小（sW )。照明轴偏移之方向例如可利用以表示内側圖案 41〈外周（圓中心為原點之Χ_Υ座標系之表示外侧圖案42 <外周之圓中心之Χ座標與γ座標之值加以評估。 /本實施形態中，雖以狀態】、狀g2之二種狀態施行曝 光仁祆五對象4狀毖係狀態1而非施行狀態2之照明光學 系統1 3之檢查。 她仃狀恐2之B寮光〈目的係在於將投影光學系統”一直 T與狀態】同樣狀態’利用曝光將在狀態i之光圈位置（投 影光學系統17之資訊)投影在光阻膜圖案上。因此，在狀態 2’即使發生若干之照明轴偏移’只要處於光束投射在光圈 87348 -17 - 1300954 之狀態，在計測尚不會有問題。R 7伯矣-+、、& 1 j〜。圖7係表不在該情形下所得 之光阻膜圖案之例。 如上所述，依據本貫施形態，作為使用於檢查之光罩， 可以使用答易製造之光罩丨來取代以往方法中所使用之具 有微細構造而難以製造之光菜斗 兀皁，故不必化費製造成本，即 可執行曝光裝置照明軸偏移之檢杳。 又，在本實施形態中，雖將圓形開口部2(針孔）直徑設為 55μιη，但並非將圓形開口部2直徑限定於55pm。以下，進 一步說明此點。 為正確地將二次光源14之像轉印於感光基板18 ,必須適 切地設定圓形開口部2之尺寸。此係因為太大時，感光基板 18上之像的模糊會變大，反之，太小時，也會因繞射而使 光像變得模糊之故。 適切 < 圓形開口邵2之尺寸和由圓形開口部2至光罩ι之 下面之距離（光罩丨之透明基板厚度）與曝光波長有關係。本 發明人等從實驗中確認：在光罩丨厚度6 3 mm、折射率約15 、曝光波長248 nm(KrF準分子雷射之波長）之情形，將圓形 開口邯2疋直徑設定於5〇〜6〇 ，在感光基板丨8可獲得 表示解像度良好之二次光源14之像之光阻膜圖案。 又，同時也確認：即使略微偏離上逑5〇〜6〇 pm之直徑條 件時，若使用直徑40 μπι以上80 μπι以下之大小之圓形開口 # 2，有時雖精度略微降低，但仍可獲得實用上必要之精度 ’並可加以檢查。 又如本貫施形態所示，在光罩1之表面（上面）設置，圓 ^7348 -18 - 1300954 布之極大值之照明形狀52，但在原理上，只要屬於在3個方 向以上具有亮度分布之極大值之照明形狀，即可實施測定。 (第3實施形態） 本實施形態與第1實施形態不同之點在於：第一、如圖i 〇 所不’將光罩1之圖案面方向設定於相同於曝光半導體裝置 圖案時之方向。本實施形態之光罩1之圓形開口部直徑為i 5 μ m 小於第1貫施形態之情形。在光罩1中，其他條件與第 1實施形態相同。 第二、維持此狀態不變時，光罩1之圖案面與感光基板18 之表面會成為光學的共輛狀悲’故如圖1 Q所示，使感光基 板1 8之表面位置由光罩圖案轉印時之位置P1向在感光基板 18之表面之法線方向遠離投影光學系統17之方向移動3〇 μΐΉ’而使光罩1之圖案面與感光基板18之表面成為非光學 的共軛狀態。 如此設置光罩1與感光基板1 8，再利用使光罩1及感光基 板1 8靜止之狀態施行曝光。此曝光係採用分別以二次光源14 之照明形狀不同之二種狀態分別逐次地進行之雙重曝光。 第1次曝光之光學條件為NA=0.55、NAill=〇. 1 1 6875，在 第2次曝光為ΝΑ=0·55、外周為NAill = 〇.l5，採用内周為 ΝΑΠ1 = 0.125之輪帶照明。狀態1之曝光之曝光量與狀態2之 曝光之曝光量大致同值。 第1、2次曝光完成後，由曝光裝置送出感光基板18，以 施行顯影。形成於感光基板1 8上之光阻膜圖案係與圖6相似 。上述光阻膜圖案4構造包含形成於中央之圓盤狀之圖案 87348 -20 - 1300954 與在此圓盤狀之圖案周圍之輪帶狀圖案。照明光學系統之 檢查係利用與第丨實施形態所載方法相同之步驟進行。 又，在本實施形態中，雖使感光基板18向遠離投影光學 系統1 7之方向移動，但使其向接近投影光學系統1 7之方向 移動而使光罩1之圖案面與感光基板丨8之表面成為非光學 的共軏狀態時，也可獲得同樣之效果。 又，在本實施形態中，雖將光罩1之圓形開口部（針孔）直 徑设為1 5 μηι，但並非將圓形開口部直徑限定於1 5 μιη。以 下’進一步說明此點。 為正確地將二次光源14之像轉印於感光基板18上，必須 通切地設定圓形開口部2之尺寸。此係因為太大時，感光基 板18上之像的模糊會變大，反之，太小時，也會因繞射而 使光像變得模糊之故。 適切之圓形開口部2之尺寸和由光罩1之圖案面至感光基 板1 8之表面之距離與曝光波長有關係。本發明人等從膏驗 中確認·在偏離感光基板18之pi位置之距離（散焦距離）約 3 0 μιη、曝光波長248 nm之情形，將光罩1之圓形開口部之 直徑設足於1 0〜1 5 μΐΉ之範圍内時，在感光基板丨8可獲得表 示解像度良好之二次光源14之像之光阻膜圖案。 又，同時也確認：即使略微偏離上述10〜15…力之直徑條 件時，若光罩1之圓形開口部之直徑在i μΐΏ以上2〇 μπι以下 之範圍時’有時雖精度略微降低，但仍可獲得實用上必要 之精度，並可加以檢查。 (第4實施形態） 87348 -21- 1300954 圖Π係表示本發明之第4實施形態之曝光裝置之檢查方 法之說明圖。在本實施形態中，將光罩}之圖案面之方向翻 轉設置，並使用圖12所示之構造之基板作為感光基板18,。 感光基板1 8，係包含冑曝光之光（曝光波長）大致透明之材 料’如圖12所示’由炫融石英形成之厚！匪之薄的透明基 板70、設於此透明基板70表面而具有可使曝光之光（曝光波 長）之一部分透過之程度之透明度之光阻膜（感光劑）71、及 設於透明基板70背面，將該背面鏡面化而可反射曝光之光 之鉻膜（反射膜）72。光阻膜71係以塗敷法形成，鉻膜72係以 蒸鍍法形成。 光罩1如第1實施形態（圖υ所說明，具有圓形開口部2，其 直徑在此為80 μιη。光罩1之圖案面與感光基板18，之表面處 於光學的共軛狀態。 利用第3實施形態所記載之光學條件施行第丨次及第2次 之曝光。如圖12所示，到達感光基板18，之表面之曝光之光 使光阻膜7丨感光而形成光罩1之圖案之像（第丨像），並通過光 阻膜71及透明基板70而利用鉻膜72(感光基板〗8，之背面之 鏡面）加以反射，再到達感光基板18，之表面而使光阻膜71 感光而形成像（第2像）。 在此，由於光罩1之圖案面與感光基板18,之表面處於光 學的共軛狀態，故光罩1之圖案面與形成第丨像之區域之感 光基板1 8之表面處於光學的共輞狀態。 但，被感光基板1 8’之背面反射之光之光程因比被感光基 板18之表面反射之光之光程長，故光罩】之圖案面與形成 87348 -22 - 1300954 罘2像之區域之感光基板丨8之表面並未處於光學的共軛狀 態。 即形成第2像之光貫質上與第3實施形態同樣地，可將由 光罩圖案轉印時之位置移動至遠離投影光學系統17之方向 之感光基板1 8曝光。 第1、2次曝光完成後，由曝光裝置送出感光基板丨8，以 施行顯影。圖丨3係表示形成於感光基板18，上之光阻膜圖案 。光阻膜圖案之構造包含在中央對應於光罩丨之圖案之縮小 像（第1像）之圖案8 1、與對應於在此圖案8 ]周圍藉感光基板 18之背面之鏡面反射之光感光所形成之第2像之圖案82。 圖中，83係表示圖案82之外周之圓，即表示投影光學系 統之光圈邊緣之像。又，二個圖案82中，内側之圓形圖案相 當於圖6之圖案41，外侧之輪帶圖案相當於圖6之圖案42。 對圖案82，利用相同於第1實施形態所記載之方法之步驟 施行照明光學系統之檢查。此時，圖案8丨之直徑在圖案82 之1/100以下，故在圖案82之分析中不構成障礙。 (第5實施形態） 本實施形態與第1實施形態不同之點在於：使用圖丨4所示 之透鏡陣列90，以取代光罩1，並使照明光學系統丨3之二次 光源14之面與感光基板18之表面成為光學的共桃狀態。又 ，透鏡陣列90係被裝入於曝光裝置。 透鏡陣列90係包含對曝光之光（曝光波長）透明之透鏡架 9 1、與以矩陣狀固定設至於此透鏡架91之多數透鏡92。圖 14(a)表示側面圖，圖14(b)表示上平面圖。 87348 -23 - 1300954 透鏡架91係被未圖示之驅動機構控制之臂93(退避手段） 持而可插入光私中或由光程退避。因此，在曝光所配 置之半導體裝置圖案之際’透鏡陣列90退避至光程外，而 ’在檢查照明光學系統之際，則如圖”所示，被插入於曝 光之光之光程中。 此時’透鏡架9 1係以使配置透鏡92之面（透鏡面）與感光基 板18足表面成平行之方式被插入於光罩1之表面之上方。又 在此光罩1為不含圖案之單純的透明基板，可予以省略。 另外，透鏡陣列90係在光罩之表面之上方，向垂直於該 表面之万肖’被設置於離開特定距離之位置。特定距離係 對0恭光波長之光之透鏡92之焦距或與該特定距離約略一致 足距離（員貝上與焦距相同之距離）。將透鏡陣列㈧設置於此 種位置時，即可將鮮明之光阻膜圖案（像）形成於感光基板 18 〇 次光源14之面與光罩丨之表面（上面）成為 ’光罩之背面（下面）與感光基板18之背面 故二次光源14之面與感光基板18之表面 在此狀態下，二 光學的共輛，另外 成為光學的共輛， 成為光學的共輛。 又’不使用光罩1(透明基板）之情形、或假想地認為有光 罩U透明基板）之情形時，以使焦點位於該假想的光W(透 明基板）之表面之方式設置透鏡陣列9〇。光罩丨雖可予以省 略，但有可作為透鏡陣列9〇之定位基準之光罩丨實際存在時 ’較可容易正確地執行定位。 在插入透鏡陣列90之狀態下，實施第丨實施形態所記載之 87348 -24- 1300954 透鏡陣列90，但使用其他圖案構件也無妨。 另外’在上述實施形態中包含各種階段之發明，可利用 所知不足多數構成要件之適當組合，抽出各種發明。例如 ，即使由貫施型態所示之全部構成要件中，剔除若干構成 要件’也可解決發明所欲解決之問題之項中所述之問題時 ，可抽出已剔除此構成要件之構成作為發明。 此外’在不脫離本發明之要旨之範圍内，可作種種變形 而予以實施。 【發明之效果】 如以上所詳述，依據本發明，可實現不必花費成本，即 可執行照明軸偏移之檢查之曝光裝置之檢查方法及曝光裝 置。 【圖式簡單說明】 圖1係表示本發明之第1實施形態之曝光裝置之檢查方法 中所使用之光罩之平面圖。 圖2係表示將該光罩設置於作為檢查對象之週知之曝光 裝置内之狀態之模式圖。 圖3係表示曝光半導體裝置圖案時之光罩之圖案面之方 向之圖。 圖4(a)(b)係表示第1實施形態所使用之二次光源之照明 形狀之平面圖。 圖5(a)(b)係表示第1次及第2次曝光時二次光源所發射之 光束在投影光學系統之光瞳面之位置及光圈位置之圖。 圖6係表示使用圖4之二次光源之照明形狀時形成於感光 87348 -27 - 1300954 基板上之光阻膜圖案之平面圖。 圖7係表示使用變形例之二次光源之照明形狀時形成於 感光基板上之光阻膜圖案之平面圖。 圖8(a)(b)係表示本發明之第2實施形態之二次光源之照 明形狀之平面圖。 圖9係表示使用圖8之二次光源之照明形狀時形成於感光 基板上之光阻膜圖案之平面圖。 圖1 〇係表示本發明之第3實施形態之曝光裝置之檢查方 法之說明圖。 圖11係表示本發明之第4實施形態之曝光裝置之檢查方 法之說明圖。 圖1 2係表7F該曝光裝置之檢查方法中所使用之感光基板 之剖面圖。 圖1 3係表不該感光基板上所形成之光阻膜圖案之平面圖。 圖14(a)(b)係表示本發明之第5實施形態之透鏡陣列之侧 面圖及上面圖。 圖15係表示為檢查照明光學系統而將該透鏡陣列插入光 經路中之曝光裝置之圖。 圖16(a)(b)係表示圖14之透鏡陣列之變形例之側面圖及 十面圖。 圖1 7係表示本發明之第6實施形態之曝光裝置之檢查方 法之說明圖。 圖1 8係表示本發明之第7實施形態之曝光裝置之檢查方 法之說明圖。 87348 -28 - 1300954 圖19(a)(b)係曝光裝置之照明軸偏移之影響之％曰η 圖20係表示以往之照明軸偏移之 圖 处，、 万法所使用之光棬 針孔之平面圖。 < 九柵 圖21係表示以往之照明軸偏移之計測方法所形成之感光 基板上之圖案之平面圖。 【圖式代表符號說明】 1 # · ·光罩（圖案構件） 11 12 13 14 15 16 17 18 19 21 31 32 41 42 43 • ••圓形開口部 3 · · ·遮光膜 光源 曝光之光 照明光學系統 -次光源 聚光透鏡 光罩台（第1設置手段） 18 • 22 33 34 投影光學系統 • ••感光基板 基板台（第2設置手段） ••照明形狀 ••光束位置 ••光圈位置 内側圖案 外側圖案 投影光學系統之光圈邊緣之像 87348 -29- 1300954 5 1、5 2 · ••照明形狀 61 、 62 · ••圖案 6 3 · · ·假想的圓 7 〇 · · ·透明基板 71 · · ·光阻膜 7 2 · · ·絡膜（反射膜） 81 、 82 · ••圖案 83· ··投影光學系統之光圈邊緣之像 90、90’ ···透鏡陣列（圖案構件） 91 · · ·透鏡架 9 2 · · ·透鏡 93 · · ·臂（退避手段） • 30 - 87348

Claims (1)

1. 23011號專利申請案 睛專利範圍替換本(95年3月） 拾、申請專利範園： 種曝光裝置之檢查方法 年月曰修正本 其特徵在於： 该曝光裝置係利用照明光學系統照亮設置於光罩台 上之光罩，將前述光罩之圖案像經由投影光學系統投射 到設置於基板台上之基板上，該檢查方法具有以下工序

   在則述基板台上設置檢查用之感光基板作為前述基 板，以使此感光基板之表面與前述照明光學系統之二次 光原之面在光學上共輛的狀態，使前述感光基板雙重曝 光，而在前述雙重曝光之一方照亮不含前述投影光學系 統 < 光曈端之第1區域，在他方照亮含前述投影光學系 統义光曈端之第2區域，且選擇互不重疊之區域作為前 述第1區域與前述第2區域；及 ’ 士依據使前述感光基板顯影所得之圖案檢查前述曝光 裝置之照明軸偏移。 '

   2·如申請專利範圍第i項之曝光裝置之檢查方法，其中 使前述感光基板之表面與前述照明光學系統之二次 =之面成為光學上共輛的狀態，在前述照明光學 則迷投影光學系統之間、或前述投影光學系統與前述 光基板之間，设置表面形成有圖案之圖案構件。； 3·如申請專利範圍第2項之曝光裝置之檢查方法，其 述圖案構件係檢查用光罩，且該檢查用光罩係形成/ 圖案之面在與前述投影基板之表面光學上不σ丑’ 狀態下，被設置於前述光罩台上。 ^軛〖 87348-950330.DOC 1300954 4.如申請專利範圍第3項之曝光裝置之檢查方法，其中前 才余用也罢、 — 述圖案包含對曝光光透明之圓形圖 案。

   :中^㈣園第4項之曝光裝置之檢查方法，其中使 义有則述圓㈣案之面朝向前述：次光源之面，藉由將 則述檢查用光罩設置於前述光罩台上，使前述檢查用光 、之形成有則述開口圖案之面與前述感光基板之表面 成為光學上不是共軛的狀態。 ^申清專利範m第5項之曝光裝置之檢查方法，其中將 月,開口圖案之直徑設定於4〇㈣以上叫以下之範 圍。 如申睛專利範圍第4項之曝光裝置之檢查方法，其中使 汉有則述圓形圖案之面朝向前述投影光學系統之光瞳 ，將則述檢查用光罩設置於前述光罩台上。 8·如申請專利範圍第7項之曝光裝置之檢查方法，其中藉 由控制前述投影光學系統之光瞳與前述感光基板之表 面之間之距離，使前述檢查用光罩之形成有前述開口圖 案之面與前述感光基板之表面成為光學上不是共軛的 狀態。 9_如申請專利範圍第7項之曝光裝置之檢查方法，其中作 為前述感光基板，使用包含對曝光光透明之基板及設在 與該基板之前述曝光光入射側之面相反之面，反射前述 曝光光之反射膜。 1 〇·如申請專利範圍第7項之曝光裝置之檢查方法，其中將 87348-950330.DOC 1300954 11. 12. 13. 14. 15. 16. 前述開口圖案之直徑設定於1μιη以上2”m以下之範園 如申請專利_第丨項切光裝置之檢查方法，其中前 述,i、光基板包切晶圓、與塗敷在該⑦晶圓上之光阻。 如申請專利範圍第2項之曝光裝置之檢查方法，其中前 述圖术構件係透鏡陣列’且該透鏡陣列設置於前述照明 光學系統《二次光源之面與前述投影光學系統之間之 光程中或前述投影光學系統與前述感光基板之間之光 程中。 如申請專利範圍第i項之曝光裝置之檢查方法，其中利 用前述二次光源照亮前述第2區域，使前述感光基板曝 光之際’使則述二次光源之照明形狀成為輪帶狀。 如申請專利範圍第1項之曝光裝置之檢查方法，其中利 用前述二次光源照亮前述第2區域，使前述感光基板曝 光^際，使前述二次光源之照明形狀成為在3個方向以 上具有亮度極大之形狀。 如申請專利範圍第13或14项之曝光裝置之檢查方法，其 中刖述投影光學㈣之光目4面之前述：次光源之照明 形狀滿足下列不等式： NAil > NAin> NAi2 NAin:前述投影光學系統之入射側數值孔徑 NAi 1 ·削述投影光學系統之出射侧數值孔徑 NAi2 :以數值孔徑之次元表示對應於前述二次光源 内周之光之入射角之數值。 一種曝光裝置’其特徵在於具備： 87348-950330.DOC 1300954 第1設置機構，其係設置光罩者； 照明光學系統，其係用於照明設置於此第⑸置機構 上之前述光罩所形成之圖案者； 聚光透鏡系統； 第2設置機構，其係設置基板者； 、投影光學系統，其係用於將前述光罩之圖案像投射到 設置於此第2設置機構上之前述基板上者；及 透知陣列，其係至少配置於前述聚光透鏡系統與前述 基板之間之光程中者。 17. 如中請專利範圍第16項之曝光裝置，其中前述透鏡陣列 在前述光罩之表面上方對於該表面垂直之方向，或在前 迷基板之表面上方對於該表面垂直之方向，設置於離開 特定距離之位置。 18. 如申請專利範圍第17項之曝光裝置，其中前述特定距離 係與前述透鏡陣列之焦距實質上相同之距離。 A如中請㈣範圍㈣項之曝光裝置，其中前述透鏡陣列 包含含有主面之基板及設於該基板之前述主面上之多 數透鏡，且以前述基板之前述主面與前述感光基板之表 面平行之方式設置前述透鏡陣列。 20.如中請專㈣圍第19項之曝光裝置，其巾前述基板之前 述主面中，未設置前述多數透鏡之區域係阻斷曝光光者 0 2!•如申請專利範圍第16至2〇項中任一項之曝光裝置，其中 進一步具備使前述透鏡陣列退避至曝光光之光程外之 退避機構。 87348-950330.DOC