中间掩模透射率测量方法、投影曝光装置及投影曝光方法

摘要

中间掩模透射率测量方法、投影曝光装置及投影曝光方法。在初次使用中间掩模时，将中间掩模实际装入装置中，进行斜向测量/随机测量，由此，即使不增加采样数，也能够避免成为偏差采样的危险性，取得作为总体的中间掩模整体的中间掩模透射率。此外，使通常固定的计测光点尺寸可变，并进行与该计测光点尺寸对应的入射角度变更，由此，也能够得到相同的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及在半导体装置的制造中使用的中间掩模(reticle)的透射率测量方法 及在该测量中使用的投影曝光装置和投影曝光方法。

背景技术

在投影曝光装置、例如步进曝光装置(stepper)中，在初次使用中间掩模的情况 下，将中间掩模实际装入装置中，利用光源的水银灯进行曝光，对透过/入射能量进 行运算，并作为中间掩模透射率回送。此时，以等间隔对中间掩模图案的整个面进行 曝光和采样。需要在将中间掩模整体视作总体时估计出特性，但现实上难以识别出是 怎样的图案，因此，往往有可能成为偏差采样。例如，在以与采样相同的间距进行重 复的图案中，作为中间掩模透射率回送的结果与实际值偏离。在投影曝光装置中，在 透过的光量增加时，曝光负荷增大，为了消除与该情况下的发热相伴的透镜膨胀的影 响，使校正功能发挥作用，但在没有正确地进行反馈的情况下，会导致焦点偏差，线 宽的偏差增加，并且抗蚀剂分布不能维持矩形，从而难以形成期望的图案。在布线图 案中，存在产生短路/开路而有损质量的问题。

因此，想要通过增大采样数，捕捉作为总体的中间掩模整体。但是，在等间隔地 进行测量的情况下，残留有偏差采样的危险性。即使假设准确地进行了计测，也存在 测量耗费大量的时间、有损投影曝光装置的生产率的问题。

专利文献1：日本特开2001-297961号公报

专利文献2：日本特开平6-236838号公报

如背景技术也记述的那样，在存在以与采样相同的间距进行重复的图案的情况 下，有时产生作为中间掩模透射率而得到的结果与实际值偏离的问题。例如，在求出 考虑了图案特征的中间掩模透射率的情况下，如专利文献1那样，存在如下方法：在 区域按照每一投射(shot)而不同的情况下，进行中间掩模的整个面的整体光量测量， 存储针对投影像的数据，根据该数据与遮光叶片的开闭，计算实际的中间掩模的曝光 部分，求出中间掩模透射率。为了计算实际的中间掩模的曝光部分，前提条件是首先 能够准确地进行中间掩模的整个面的整体光量测量。即使要利用遮光叶片的开闭实际 计算曝光部分，在存在以与采样相同的间距进行重复的图案的情况下，作为中间掩模 透射率回送的结果也与实际发生偏离，从而难以计算实际的中间掩模的曝光部分。

此外，在要准确地测量中间掩模透射率时，想要通过增加采样数来捕捉作为总体 的中间掩模整体。此外，如专利文献2那样，存在如下方法：将中间掩模实际装入装 置中，利用作为光源的水银灯进行曝光，取入所形成的中间掩模图案的转印像的图像 数据，并基于由此得到的图像数据，求出中间掩模透射率，但无论是哪种方法，由于 增加了大量的采样数，因此，存在测量耗费大量的时间、有损投影曝光装置的生产率 的问题。

发明内容

本发明是鉴于这样的问题而完成的，其课题在于，作为与投影曝光装置中的曝光 负荷增加相伴的透镜膨胀而引起的焦点偏差的对策，提供用于在曝光负荷校正中使用 的负荷计算的中间掩模透射率测量的新测量方法以及投影曝光装置。

为了解决上述问题，在本发明的半导体装置的曝光方法中，使用了以下那样的手 段。

在初次使用中间掩模时，将中间掩模实际装入装置中，进行斜向测量/随机测量， 由此，尽管不增加采样数，也能够避免偏差采样的危险性，能够捕捉作为总体的中间 掩模整体。由此，对于作为中间掩模透射率而回送的结果，能够得到比实际精度高的 结果。此外，使固定的计测光点的尺寸可变，并进行与该计测光点的尺寸对应的入射 角度的变更，由此，能够得到相同的效果。

此外，在采样中，测量在多个面安装有多个相同的芯片的中间掩模的至少一个芯 片区域的透射率，由此求出了中间掩模整体的中间掩模透射率。

此外，为了通过转用中间掩模图案的设计数据，而使得尽管实际上不进行中间掩 模透射率测量，也能够在短时间内求出中间掩模透射率，半导体曝光装置或曝光方法 的特征在于，由如下步骤构成：使用标准的CAD工具，生成中间掩模图案的设计数 据；对该设计数据进行数据转换，使其成为标准的文件格式的流格式(称作GDSⅡ) 或cif格式等、利用掩模CAD写出的数据；根据转换后的设计数据，求出中间掩模 透射率；以及保存所求出的中间掩模透射率。并且特征在于，不使用实际的中间掩模 来测量中间掩模透射率，而根据数据直接求出中间掩模透射率。

根据本发明，作为与投影曝光装置中的曝光负荷增加相伴的透镜膨胀而引起的焦 点偏差的对策，能够提供不论是具有怎样特征的图案，都能够高精度且短时间地求出 中间掩模透射率的方法，即，在不损害生产率的情况下求出准确的中间掩模透射率的 方法。

附图说明

图1是本发明实施方式的步进曝光装置的结构图。

图2是现有的步进曝光装置的结构图。

图3是用于说明对中间掩模透射率进行斜向测量的方法的说明图。

图4是用于说明对中间掩模透射率进行随机测量的方法的说明图。

图5是用于说明与计测光点尺寸小对应的倾斜测量的方法的说明图。

图6是用于说明与计测光点尺寸大对应的倾斜测量的方法的说明图。

图7是用于说明一个芯片区域的透射率测量方法的说明图。

图8是用于说明四个芯片区域的透射率测量方法的说明图。

图9是用于说明仅对缩小为任意区域的区域进行透射率测量的方法的说明图。

标号说明

1：照明光学系统

2：中间掩模(原版)

3：投影光学系统

4：移动工作台

5：卡盘

6：光电探测器

7：CPU(曝光负荷校正装置)

8：中间掩模透射率存储装置

9：设计数据

10：光量计测光点(测量光量的点)

11：从正面观察到的计测光点(尺寸较小、例如的情况)

12：相对于中间掩模表面的倾斜角度θ1

13：从正面观察到的计测光点(尺寸较大、例如的情况)

14：相对于中间掩模表面的倾斜角度θ2

15：进行透射率测量的一个芯片区域

16：进行透射率测量的四个芯片区域

17：进行透射率测量的缩小到中间掩模整体的1/4的区域

具体实施方式

图1是作为本发明实施方式的投影曝光装置之一的步进曝光装置的结构图，具有 根据设计数据进行曝光负荷校正的功能。步进曝光装置具有：照明光学系统1；中间 掩模2，其是用于实际测量中间掩模透射率的原版；投影光学系统3，其用于使中间 掩模图案缩小到例如五分之一，并利用曝光将期望的图案转印到晶片上；工作台4， 其用于使晶片移动到测量中间掩模透射率的规定的计测光点；卡盘5，其支撑晶片； 光电探测器6，其测量通过投影光学系统的光量；以及CPU7，其根据测量出的中间 掩模透射率进行曝光负荷校正，根据设计数据计算中间掩模透射率来进行曝光负荷校 正，并且控制照明光学系统1和工作台4的驱动。

中间掩模透射率存储装置8是用于保存实际测量出的中间掩模透射率的数据、以 及根据设计数据9计算出的中间掩模透射率的数据的存储装置。关于使用设计数据9 的方法，将在后面记述。

作为参考，图2示出现有的步进曝光装置的结构图。明显的不同之处在于，在现 有的步进曝光装置中，与设计数据不相关，中间掩模透射率存储装置8并未有效地灵 活运用根据设计数据计算出的中间掩模透射率的数据。

使用上述结构，能够解决以下的现有问题：在存在以与采样相同的间距进行重复 的图案的情况下，作为中间掩模透射率回送的结果与实际值偏离。以下，对测量中间 掩模透射率的方法进行具体说明。

在第一方法中，如图3所示，例如将以往在X、Y方向上以0.2mm间距进行了 测量的方式设定为如下方式：例如使光量计测光点10呈中间掩模的对角状地倾斜， 并以0.2mm间距进行测量。此处，呈对角状地倾斜是指沿着相对于中间掩模的4条 边斜向的直线、且沿着通常不与对角线重合的直线。此时，X和Y方向的采样被设 定为：相对于中间掩模的重复的图案，具有不同的间隔。此外，也可以使计测光点 10呈中间掩模的对角状地倾斜，并如0.2mm、0.3mm、0.2mm、0.3mm这样，以不同 的间距进行透射率测量。在该情况下，也设定为：X和Y方向的采样相对于中间掩 模的重复的图案，不与相同的图案重合，而与不同的图案重合。

通过上述采样，求出作为中间掩模整体的特性的中间掩模透射率，并保存在中间 掩模透射率存储装置8中。基于求出的中间掩模透射率，通过图1的CPU(曝光负 荷校正装置)7，根据需要组合焦点、透镜畸变、倍率来进行曝光负荷校正，并反馈 给图1的投影光学系统3，进行投影曝光。

在第二方法中，如图4所示，例如，将以往在X、Y方向上以0.2mm间距依次 进行测量的方式设定为如下采样的动作：例如使计测光点10的间距具有0.2～1.0mm 的幅度，将在X、Y方向上独立地依次移动的方式组合成随机地移动，进行没有规律 性的测量，从而相对于中间掩模的重复的图案，不与相同的图案重合，而与不同的图 案重合。

在第三方法中，如图5所示，将以往计测光点例如固定在的方式设为使 其在内可变，根据计测光点的尺寸改变倾斜角度。在从正面观察 到的计测光点11的尺寸较小、例如的情况下，对相对于从正侧面观察时的 中间掩模2的表面的倾斜角度θ1(12)赋予10～30度之间的较小的倾斜，来测量中 间掩模透射率。这样，即使在计测光点的尺寸较小的情况下，也能够确保实际有效的 测量区域较大。另一方面，如图6所示，在从正面观察到的计测光点13的尺寸较大、 例如的情况下，针对相对于从正侧面观察时的中间掩模2的表面的倾斜角度 θ2(14)，可以赋予70～90度之间的较大的倾斜，来测量中间掩模透射率。是因为在 计测光点的尺寸较大的情况下，能够确保较大的测量区域。通过这样改变计测光点的 尺寸，能够防止同一图案的采样。

如图7所示，第四方法为如下方法：在由多个相同芯片构成的、具有多个面的中 间掩模中，仅对一个芯片区域进行采样，来进行透射率测量，并根据其结果计算中间 掩模透射率。这里所说的一个芯片区域15是指例如半导体器件的工作区域以及其外 侧的、由到以切割方式进行磨削的划线的中央(中间)为止的区域围着的单位区域。 此外，作为具有多个面的整个区域是指包含全部这些单位区域的中间掩模的整个面。 将它们作为预先采样的区域以及具有多个面的整个区域，向装置输入参数。根据一个 芯片区域15与具有多个面的整个区域的面积比进行计算，求出中间掩模的整个面的 中间掩模透射率，保存到中间掩模透射率存储装置8中。基于求出的中间掩模透射率， 通过图1的CPU(曝光负荷校正装置)7根据需要组合焦点、透镜畸变、倍率来进行 曝光负荷校正，反馈给图1的投影光学系统3，进行投影曝光。

如图8所示，第五方法为如下方法：在由多个相同芯片构成的、具有多个面的中 间掩模中，仅对四个芯片区域16进行采样，进行透射率测量，并根据其结果计算中 间掩模透射率。根据四个芯片区域16与具有多个面的整个区域的面积比进行计算， 求出中间掩模的整个面的透射率，由此，能够进行与第四方法相同的曝光负荷校正。

如图9所示，第六方法为如下方法：在由多个相同芯片构成的、具有多个面的中 间掩模中，仅对缩小为中间掩模整体的1/4的区域17进行采样，进行透射率测量， 并根据其结果计算中间掩模透射率。根据缩小到中间掩模整体的1/4的区域17与具 有多个面的整个区域的面积比进行计算，求出中间掩模的整个面的中间掩模透射率， 由此，能够缩短到通常的1/4的所需时间，进行与第四和第五方法相同的曝光负荷校 正。

第七方法与上述方法不同，是不实际进行透射率测量而求出中间掩模透射率的方 法。为了得到图1的设计数据9，首先，针对所有图层，CAD生成中间掩模的设计数 据。接下来，对该设计数据进行数据转换，使其成为标准的文件格式的流格式(称作 GDSⅡ)或cif格式。进而，根据转换后的数据，基于中间掩模上的遮光膜的占有面 积求出中间掩模透射率，并经由LAN网络，将中间掩模透射率数据保存到图1的中 间掩模透射率存储装置8中。基于数据保存的中间掩模透射率，通过图1的CPU(曝 光负荷校正装置)7，根据需要组合焦点、透镜畸变、倍率来地进行曝光负荷校正， 并反馈给图1的投影光学系统3。由此，能够不通过实际的中间掩模来进行透射率测 量，而在短时间内求出中间掩模透射率。将这样不进行测量而求出的中间掩模透射率 与通过上述第1～第6方法测量而求出的中间掩模透射率进行比较分析，由此，能够 提高根据CAD数据求出中间掩模透射率的精度，能够实现测量中的采样的适当化， 能够进一步提高精度。

产业上的可利用性

能够用于半导体基板以及MEMS等需要利用投影曝光装置进行细微加工的装置 的制造，该细微加工具有使用了光刻技术的步骤，该光刻技术使用了中间掩模。