JPH09270374A - 照度測定方法 - Google Patents
照度測定方法Info
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- JPH09270374A JPH09270374A JP8076523A JP7652396A JPH09270374A JP H09270374 A JPH09270374 A JP H09270374A JP 8076523 A JP8076523 A JP 8076523A JP 7652396 A JP7652396 A JP 7652396A JP H09270374 A JPH09270374 A JP H09270374A
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
ーストの分布を測定すること。 【解決手段】 実際の露光に用いるレチクル23が装着
された状態でウエハ面上の照度を複数の方法によって測
定し、その測定値からレチクル23によって生ずるゴー
ストの分布を求める。
Description
定方法、及びこの照度測定方法を用いて照度の測定を行
う露光装置に関するものである。
く、露光光の波長と同じ長さに至るまでの線幅を精度よ
く形成することのできる露光装置が求められている。こ
の際、照明光(露光光)の照度ムラがレチクル面上に存
在すると、ウエハ面上に精度よく回路パターンの転写を
行うことができない。
いた状態でウエハ面上の照度分布を測定し、測定した照
度分布の誤差が、例えば±1%以下の値となるように照
明系を調整することにより、レチクル面上の照度均一性
を保っていた。
態で照度の均一性が図れても、実際の露光中にはレチク
ルによって反射された照明光が照明系側に戻り、照明系
の内部で再び反射されて戻って来るために生じるゴース
ト現象が存在する。±5%、あるいはそれ以下の厳しい
線幅制御を行おうとすると、従来では無視してきたこの
ような現象さえも管理する必要が生じてくる。
特開平5−62883に開示されているような特殊なレ
チクル(テストレチクル)を用いる方法が知られてい
る。
た方法は、あくまでもゴーストの量を推定するための方
法に過ぎず、測定に際しては、煩雑な手順を踏むため測
定に時間がかかるという問題がある。また、ゴーストに
よって生じるレチクル面上の照度分布は、レチクルのパ
ターンの粗密、あるいはパターンの形状によって異なる
ため、テストレチクルを各パターン毎に用意せねばなら
ないという問題もあった。
で、直接的にゴーストの分布を測定することを目的とし
ている。
め、本願第1発明の照度測定方法は、実際の露光に用い
るレチクルが装着された状態で、ウエハ面上の照度を複
数の方法によって測定し、複数の方法により測定された
測定値からレチクルによって生ずるゴーストの分布を求
めることを特徴としている。
数の方法により測定された同一の測定点の測定値の比較
からレチクルによって生ずるゴーストの分布を求めるこ
とができる。また、前記複数の方法には、例えば、レチ
クルに形成されたパタ−ン全面を照明した状態で照度を
測定する方法、照度を測定する領域の近傍のみを照明し
た状態で照度を測定する方法等がある。
光に用いるレチクルが装着された状態で、ゴーストを含
んだウエハ面上の照度と、ゴーストを含まないウエハ面
上の照度を測定し、測定された測定値の比較から前記レ
チクルによって生ずるゴーストの分布を求めることを特
徴としている。
ーストを含んだウエハ面上の照度は、レチクルに形成さ
れたパタ−ン全面を照明した状態で測定し、ゴーストを
含まないウエハ面上の照度は、照度を測定する領域の近
傍のみを照明した状態で測定する形態がある。
第2発明の照度測定方法を用いて、レチクルによって生
ずるゴーストの分布を求めることを特徴としている。
れたゴーストの分布を用いて、レチクルが均一に照明さ
れるよう、照度分布を調整する手段を有することが好ま
しい。照度分布を調整する手段の様々な形態について
は、発明の実施の形態にて明らかにする。
各レチクル毎の測定結果、または測定結果に基づいて照
度分布を調整する手段の調整量を記憶する手段を有し、
記憶された情報に基づいて、再度測定をやり直さなくと
も自動的に照度分布を調整することができるようにする
ことが好ましい。
を用いた半導体素子の製造方法である。
図である。図には本発明に関係のある露光部に関する部
分のみを示した。
2は集光用の楕円鏡、13はシャッタ、14はシャッタ
の駆動モータである。15はコンデンサレンズ、16は
波長選択フィルタ、17はオプティカルインテグレータ
である。18はオプティカルインテグレータ17から出
た光を集光するコンデンサレンズで、アクチュエータ1
9により構成するレンズ間の距離を変えてレチクル面、
ひいてはウエハ面での照度分布を調整することができ
る。20はマスキングブレードで、レチクル面の所定の
部分のみを照明するようにブレード位置が調整できる。
このため、マスキングブレード20はレチクルの共役面
に置かれている。35はマスキングブレード20を駆動
するためのアクチュエータである。マスキングブレード
20を通過した露光光は後続のコンデンサレンズ21、
22によりレチクル23を照明する。照明されたレチク
ル23上のパターンは投影光学系24によって、ウエハ
チャック26に保持されたウエハ25面上に結像され
る。
は、レチクル23を外してマスキングブレード20を完
全に開いた状態で、ウエハステージ27上に載置された
光電検出系により行われていた。光電検出系は、ウエハ
25と同じ高さの位置に設けられた直径0.5mm程の
ピンホール30、その下に配置されたフォトディテクタ
31を有しており、ピンホール30を通過した露光光を
フォトディテクタ31によって検出する。この光電検出
系がウエハステージ27によって移動されながら露光領
域内の各点の照度を測定し、測定結果によって得られた
照度分布の誤差が±1%以内となるように初期設定され
る。
レチクルを用いたとしても10%程度の反射があり、2
層レチクルだとその反射率は60%にも到達する。この
反射光が照明系に向かい、照明系で反射して再びレチク
ルに戻ってくるとレチクル面上の照度分布はレチクル無
しで測定したときと異なってしまう。
実際のレチクルを載置した状態で行う。これにより、反
射光によるゴーストを測定し、測定結果をもとにゴース
トの影響を除去すべく照明系を調整する。このため、先
ず基準状態として、レチクルの無い状態での照度分布
は、予め定められた誤差範囲内、例えば±1%以内に調
整されているものとする。
した後、マスキングブレード20を実際の露光状態まで
開いた状態、すなわち、実際にウエハ25を露光する状
態と同じ条件で行われる。したがって、この状態ではレ
チクル23からの反射光が照明系に戻り、ゴーストとし
て再びレチクル23に戻ることになる。測定は露光領域
の複数点で行われ、例えばマトリックス状に行われる。
この場合、測定点の位置は不図示のレーザ測長器(28
はレーザ測長器の一部を構成するミラー)で精密に測定
され、記憶される。
ければならないのは、レチクル23に形成されたパター
ンを介して測定を行っているので、測定値はパターン自
体の存在による透過状態の影響を受けた値となっている
ことである。これは次に説明する第2の測定においても
同様である。
示したのが図2である。第2の測定においてレチクル2
3は、第1の測定と装置に対して同一の状態で保持され
る。すなわち、第1の測定から第2の測定は続けて行う
ことができる。第2の測定では、ウエハステージ27上
の光電検出系に対応した部分だけを照明するようにマス
キングブレード20が絞られる。ピンホール30とマス
キングブレード20によって絞られた照明領域の関係を
示したのが図3である。照明領域は、ピンホール30の
径よりも少し大きく、例えばピンホールの径を直径0.
5mmとしたとき、ウエハ面で1辺1〜5mm位の大き
さの正方形または長方形になるよう絞るとよい。露光領
域内の照度分布を測定するため、ウエハステージ27は
光電検出系を各測定点に移動させ、照明領域が測定点に
対応して移動するよう、マスキングブレード20の開口
部の位置も変化する。
上のAという位置に入射した光がレチクルで反射を受け
て照明系に戻り、照明系内の光学素子で反射を受けて本
来の入射位置とは異なるレチクル上の位置Bに入射する
ことによって生ずる現象である。図中、実線は正規にレ
チクルを照明する光、点線はゴースト光を示す。レチク
ル23上には、クロムあるいは酸化クロム等によって回
路パターンが形成されており、そこで反射する反射光の
強度は、回路パターンに依存するためレチクルごとに異
なった値を持つ。第2の測定は測定点近傍にしか露光光
を当てていないため、例えばBに対応する位置の測定を
行っているときに、Aに入射した光の反射光が回り込ん
でBに再入射するということがない。すなわち、ゴース
トの無い状態の測定に対応する。測定時の光電検出系の
位置は、不図示のレーザ干渉計でモニタされており、第
2の測定の測定点の位置は、第1の測定の測定点の位置
と0.1μm以下の精度で一致させることができる。し
たがって、2つの測定値は対応する同一の測定点におい
て正確に比較することが可能である。ゴーストが全く無
ければ両者の測定値は一致する。
された点列で露光領域(測定対象領域)の照度分布を測
定するとする。第1の測定で得られた各点での測定値を
a1(m,n) 、第2の測定で得られた各点での測定値を
a2(m,n) とし、測定対象領域の中心近傍の所定位置
(p,q)を基準位置と考える。あえて中心近傍とした
のは、回路パターンの形成された実際のレチクルを測定
しているため、中心位置がクロムで覆われていれば、測
定値が0となってしまうためである。したがって(p,
q)は、測定値が0ではないある程度以上(例えば、全
測定点の最大測定値に対し、30%以上)の値を示す中
心近傍の位置から選択する。ウエハ面上での照度分布を
測定したのち、第1の測定に対しては、 a1(m,n) / a1(p,q) を、第2の測定に対しては、 a2(m,n) / a2(p,q) を計算する。2つの計算結果は、同一測定点においてゴ
ーストがなければ一致するはずであるが、実際にはレチ
クル23からの反射光によるゴーストのため一致しな
い。したがって、第1の測定によって得られた測定値を
第2の測定によって得られた測定値で割った、 b(m,n)={a1(m,n) ・a2(p,q) }/{ a1
(p,q) ・a2(m,n) } がゴーストの分布を示しているといえる。この場合、0
で割るという操作を防ぐためa2(m,n) ≠0である
(m,n) についてこの計算を行い、a2(m,n)=0
である(m,n) についてはb(m,n) =0とする。
このように強制的に0にした箇所以外のb(m,n) は
ゴーストが存在しなければ1で、1からのずれがゴース
トの分布を示す。簡単のため最も端の4点である(1,
1)、(1,n)、(m,1)、(m,n)が、0でな
い値を持っているものとすると、 { b(1,1)+b(1,n)+b(m,1)+b
(m,n) }/4 が周辺での光量のアップあるいはダウンにつながるもの
となる。このような計算を行うことによって、ゴースト
の分布を2次元的に得ることができ、同心円状で自乗特
性を持つ分布や、直線的に傾いた分布を得ることができ
る。例えば直線的に傾いた分布の計算では、 { b(1,1)+b(1,n)−b(m,1)−b
(m,n)}/2 が横方向の照度分布の傾きを、また、 { b(1,1)−b(1,n)+b(m,1)−b
(m,n)} /2 が縦方向の照度分布の傾きをあらわす。
したが、実際にはある程度広がりを持った領域で平均化
してゴーストの量を求めてもよい。これはゴースト自体
がレチクル面、即ちウエハ面上に結像する光ではないの
で、レチクル面上では緩やかな分布を持っているためで
ある。例えば、m=n=15として225点で測定する
とき、隣接する3×3=9点を一つのブロックとして測
定対象領域を5×5=25ブロックに分け、各ブロック
内での測定値を平均化して、ゴーストの分布を求めるこ
とができる。
測定されたゴーストを補正する方法について説明する。
は、例えば、コンデンサレンズ18を構成するレンズの
間隔をアクチュエータ19によって調整することによっ
て補正することができる。直線的な傾きを持つ照度分布
に対しては、例えば、オプティカルインテグレータ17
の前に設置された2枚の回転可能なくさびの回転の組み
合わせによって作られる偏向角可変くさびを用いたり、
超高圧水銀灯11の位置を照明光学系の光軸と垂直方向
に調整したりすることによって補正することができる。
することにより照度分布を補正する方法等も適用可能で
ある。同心円状で自乗特性を持つ分布を補正するフィル
タとしては、オプティカルインテグレータ17の直後に
挿入した垂直入射光に比して斜入射光の方が透過率の低
い角度特性を持つ多層膜を有した反射型フィルタや、図
5に示すような、透過率が高く光の吸収がないガラスと
光の吸収があるガラスを凹凸に張り合せ、光の吸収があ
るガラスの効果で同心円状の分布を持たせる吸収型フィ
ルタ等が考えられる。図6は、ゴーストの状況に応じて
マスキングブレード20近傍に配置した各種フィルタを
交換する装置の例である。図中、36は図5に示した吸
収型フィルタ、37は標準状態で挿入する吸収の無い硝
材で作られた基準フィルタ、38は各種フィルタを交換
するモータである。
ても、前述の反射型フィルタを照明系の光軸に対して微
小に傾けることで補正が可能である。図7は、そのよう
な多層膜が設けられた反射型フィルタ41をオプテイカ
ルインテグレータ17の後方に配した例である。2回の
測定から得られた測定値に基づいてフィルタ41はアク
チュエータ42によって傾けられる。この時の傾き量は
微小であるため光軸ずれ等の他の性能への影響は特に問
題とならず、ゴーストを含めた形でレチクル23上を均
一に照明することができる。
られた照明系のゴーストの状況は、照度むら調整部位へ
の駆動指示値としてジョブにファイルすることができ
る。このため、一度ゴーストの状況を測定したレチクル
については、露光装置にセットする度の測定は必要な
く、ファイルされた値を装置側で読み込み、読み込んだ
値に基づいて自動的に照明系の状態をセットし、ゴース
トを補正することができる。この時、ゴーストの状況
(分布)をファイルしておいて、その値に基づいて照明
系を駆動してもよい。また、ゴーストの発生状態は露光
装置ごとに異なる可能性もあるため、ファイルはレチク
ルそのものに対してだけでなく、装置自体の固有パラメ
ータとして扱ってもよい。
の製造方法の実施例を説明する。
体チップ、液晶パネルやCCD)の製造フローを示す。
ステップ1(回路設計)では半導体素子の回路設計を行
う。ステップ2(マスク制作)では設計した回路パター
ンを形成したマスク(レチクル23)を制作する。一
方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリコン等の材料を
用いてウエハ(ウエハ25)を製造する。ステップ4
(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意したマ
スクとウエハとを用いて、リソグラフィー技術によって
ウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ5(組
み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作成さ
れたウエハを用いてチップ化する工程であり、アッセン
ブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージン
グ工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ6(検
査)ではステップ5で作成された半導体素子の動作確認
テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を
経て半導体素子が完成し、これが出荷(ステップ7)さ
れる。
を示す。ステップ11(酸化)ではウエハ(ウエハ2
5)の表面を酸化させる。ステップ12(CVD)では
ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ13(電極
形成)ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ス
テップ14(イオン打込み)ではウエハにイオンを打ち
込む。ステップ15(レジスト処理)ではウエハにレジ
スト(感材)を塗布する。ステップ16(露光)では上
記露光装置によってマスク(レチクル23)の回路パタ
ーンの像でウエハを露光する。ステップ17(現像)で
は露光したウエハを現像する。ステップ18(エッチン
グ)では現像したレジスト以外の部分を削り取る。ステ
ップ19(レジスト剥離)ではエッチングが済んで不要
となったレジストを取り除く。これらステップを繰り返
し行うことによりウエハ上に回路パターンが形成され
る。
しかった高集積度の半導体素子を製造することが可能に
なる。
ば、実際に露光に用いるレチクルで、直接的にゴースト
の分布を測定することができる。また、測定されたゴー
ストの分布に基づいて、レチクルを均一に照明するよう
照度分布を補正することが可能になる。
測定を行う際の状態を示す図である。
測定を行う際の状態を示す図である。
ードによって絞られた照明領域の関係を示す図である。
する様子を説明するための図である。
す図である。
配置例である。
ルタの露光装置内への配置例である。
である。
Claims (23)
- 【請求項1】 レチクルに形成されたパターンをウエハ
に転写する露光装置のウエハ面上の照度を測定する照度
測定方法において、 実際の露光に用いるレチクルが装着された状態でウエハ
面上の照度を複数の方法によって測定し、該複数の方法
により測定された測定値から前記レチクルによって生ず
るゴーストの分布を求めることを特徴とする照度測定方
法。 - 【請求項2】 前記複数の方法により測定された同一の
測定点の測定値の比較から前記レチクルによって生ずる
ゴーストの分布を求めることを特徴とする請求項1記載
の照度測定方法。 - 【請求項3】 前記複数の方法は、レチクルに形成され
たパタ−ン全面を照明した状態で照度を測定する方法
と、照度を測定する領域の近傍のみを照明した状態で照
度を測定する方法を含むことを特徴とする請求項1、2
記載の照度測定方法。 - 【請求項4】 レチクルに形成されたパターンをウエハ
に転写する露光装置のウエハ面上の照度を測定する照度
測定方法において、 実際の露光に用いるレチクルが装着された状態で、ゴー
ストを含んだウエハ面上の照度と、ゴーストを含まない
ウエハ面上の照度を測定し、測定された測定値の比較か
ら前記レチクルによって生ずるゴーストの分布を求める
ことを特徴とする照度測定方法。 - 【請求項5】 ゴーストを含んだウエハ面上の照度は、
レチクルに形成されたパタ−ン全面を照明した状態で測
定し、ゴーストを含まないウエハ面上の照度は、照度を
測定する領域の近傍のみを照明した状態で測定すること
を特徴とする請求項4記載の照度測定方法。 - 【請求項6】 レチクルと、該レチクルに形成されたパ
ターンが転写されるウエハと、ウエハ面上の照度を測定
する照度測定手段とを有する露光装置において、 請求項1乃至5記載の照度測定方法を用いて前記レチク
ルによって生ずるゴーストの分布を求めることを特徴と
する露光装置。 - 【請求項7】 求められたゴーストの分布を用いて、前
記レチクルが均一に照明されるよう、照度分布を調整す
る手段を有することを特徴とする請求項6記載の露光装
置。 - 【請求項8】 前記照度分布を調整する手段は、照明系
を構成するレンズの間隔を変える手段であることを特徴
とする請求項7記載の露光装置。 - 【請求項9】 前記照度分布を調整する手段は、照明系
中に配された複数の回転可能なくさび型プリズムである
ことを特徴とする請求項7記載の露光装置。 - 【請求項10】 前記照度分布を調整する手段は、光源
の位置を変える手段であることを特徴とする請求項7記
載の露光装置。 - 【請求項11】 前記照度分布を調整する手段は、照明
系の光路中に挿入するフィルタであることを特徴とする
請求項7記載の露光装置。 - 【請求項12】 前記フィルタは、垂直入射光に対して
斜入射光の方が透過率の低い角度特性を持つ多層膜を有
した反射型フィルタであることを特徴とする請求項11
記載の露光装置。 - 【請求項13】 前記フィルタは、透過率が高く光の吸
収がない光学部材と光の吸収がある光学部材を張り合せ
た吸収型フィルタであることを特徴とする請求項11記
載の露光装置。 - 【請求項14】 前記フィルタを交換する手段を有する
ことを特徴とする請求項11記載の露光装置。 - 【請求項15】 照度分布を調整する手段の各レチクル
毎のゴーストの分布に基づいて決定された調整量を記憶
する手段を有することを特徴とする請求項7乃至14記
載の露光装置。 - 【請求項16】 記憶された前記調整量に基づいて、自
動的に照度分布を調整することを特徴とする請求項15
記載の露光装置。 - 【請求項17】 各レチクルに対応したゴーストの分布
を記憶する手段を有することを特徴とする請求項7乃至
14記載の露光装置。 - 【請求項18】 記憶されたゴーストの分布に基づい
て、前記レチクルが均一に照明されるよう、自動的に照
度分布を調整することを特徴とする請求項17記載の露
光装置。 - 【請求項19】 レチクルと、該レチクルに形成された
パターンが転写されるウエハと、ウエハ面上の照度を測
定する照度測定手段とを有する露光装置において、 実際のパターンの露光に用いるレチクルが装着された状
態でウエハ面上の照度を複数の方法によって測定し、該
複数の方法により測定された測定値から前記レチクルに
よって生ずるゴーストの分布を求める手段を有すること
を特徴とする露光装置。 - 【請求項20】 前記複数の方法により測定された同一
の測定点の測定値の比較から前記レチクルによって生ず
るゴーストの分布を求めることを特徴とする請求項19
記載の露光装置。 - 【請求項21】 前記複数の方法は、レチクルに形成さ
れたパタ−ン全面を照明した状態で照度を測定する方法
と、照度を測定する領域の近傍のみを照明した状態で照
度を測定する方法を含むことを特徴とする請求項19、
20記載の露光装置。 - 【請求項22】 求められたゴーストの分布を用いて、
前記レチクルが均一に照明されるよう、照度分布を調整
する手段を有することを特徴とする請求項19乃至21
記載の露光装置。 - 【請求項23】 請求項6乃至22記載の露光装置を用
いて半導体素子を製造することを特徴とする半導体素子
の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07652396A JP3624048B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 照度測定方法 |
| US08/824,797 US5905569A (en) | 1996-03-29 | 1997-03-26 | Illuminance measuring method, an exposure apparatus using the method, and a device manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP07652396A JP3624048B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 照度測定方法 |
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| JPH09270374A true JPH09270374A (ja) | 1997-10-14 |
| JP3624048B2 JP3624048B2 (ja) | 2005-02-23 |
Family
ID=13607654
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07652396A Expired - Fee Related JP3624048B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 照度測定方法 |
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