JP5629991B2 - 露光装置の調整方法 - Google Patents
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Description
また、レンズ性能の精度確認においては、テストマスクによって焼付けされた複数のパターンについて、そのパターン底部(ボトム)の寸法を測定し、得られた寸法値よりレンズ性能について推し量る手法が開示されている(例えば特許文献3を参照)。
図12(a)、図13(a)は理想的な残しパターン105、抜きパターン107の形状(プロファイル)を示しており、パターン上面(TOP)とパターン底面(BOTTOM)が1:1に仕上がっている。
しかし、ベストフォーカスをパターン底部の寸法のみで規定することは精度の面で不十分な場合があった。なぜなら、レジストの特性、膜厚、現像条件などによってパターン底部の寸法が最大となるフォーカス点がベストフォーカスから外れている場合が存在するからである。
また、適正露光量の場合には、パターン底部の寸法が特段のピークを持たずに複数の領域範囲で平坦なプロットとなるため、パターン底部の最大寸法点がベストフォーカスであると判断することは困難である。
しかし、仮に残しパターンに最適な条件で露光すれば、抜きパターンは露光不足となりパターンが正常に形成できない恐れがあった。
したがって、従来の手法を用いた像面傾斜/湾曲の測定は、精度が悪いという問題があった。
上記標準偏差基準値は、例えば「0.3」である。
さらに、上記テストパターン用マスク原版として、正方形の最大露光領域の四隅に上記テストパターンを形成するための開口をさらに備えているものを用いるようにしてもよい。
さらに、上記テストパターン用マスク原版として、Y軸方向に長い長方形の最大露光領域の四隅に上記テストパターンを形成するための開口をさらに備えているものを用いるようにしてもよい。
さらに、上記テストパターン用マスク原版として、最大露光領域内でY軸上において中央でX軸上において最もマイナス及びプラスの位置に上記テストパターンを形成するための開口をさらに備えているものを用いるようにしてもよい。
さらに、上記テストパターン用マスク原版として、最大露光領域内でX軸上において中央でY軸上において最もマイナス及びプラスの位置に上記テストパターンを形成するための開口をさらに備えているものを用いるようにしてもよい。
また、上記第2テストパターン及び上記第3テストパターンとして、上記テストパターン用マスク原版を用いた上記第2テスト基板及び上記第3テスト基板への中央露光ショット及びY軸方向に±1つだけ隣接した露光ショットのものを用いるようにしてもよい。
残しパターンからなるテストパターンのTOP寸法とBOTTOM寸法の比率(TOP寸法/BOTTOM寸法)をベストフォーカスを求める際の指標とすることにより、露光量がアンダーのフォーカス領域においてもTOP寸法は最大となるため上記比率のピークを得ることができる。同様に、適正露光のフォーカス領域においても、上記比率を指標とするため、問題なくベストフォーカスの判断が可能となる。フォーカスを振ったときの上記比率のうち最も大きい値は、テストパターンのTOP寸法とBOTTOM寸法の差が最も小さい、すなわち最もフォーカスが適切な設定である場合に相当する。
さらに、残しパターンに特化した露光条件で行なうことによってより最適な方法とすることができる。
レジストパターンにおいて、残しパターンと抜きパターンを同じ露光時間でマスク寸法どおりに仕上げることは物理的に困難であり、一般的にはどちらかのパターンに特化した露光時間で加工されている。走査型電子顕微鏡(SEM: Scanning Electron Microscope)等で寸法測定を行なう場合においては、2次電子像が比較的容易にキャッチすることができる残しパターンを用いることで対応可能となる。
さらに、テストパターン形成工程で、4本以上の棒状パターンからなるテストパターンを形成し、比率算出工程で、1箇所のテストパターンについて、複数の棒状パターンについて得られた複数の比率の平均値をそのテストパターンの比率とするようにすれば、平均化効果によって寸法測定時の測定異常の恐れを低減できる。
さらに、ベストフォーカス決定工程で得た適切なベストフォーカスにより第2テストパターン及び第3テストパターンを形成するので、像面傾斜/湾曲の測定精度を向上させることができる。
図4は、この実施例で用いるステッパーレンズの縮小露光後の最大露光領域と、テストパターン用マスク原版(以下レティクルと称す)におけるパターン配置可能領域を説明するための図である。
図5は、この実施例で用いるレティクルにおけるテストパターンの配置を説明するためのレイアウト図である。
図6は、図5のテストパターン用マスク原版のテストパターン用開口を拡大して示す平面図である。
図7は、テスト基板上に形成したテストパターンを説明するための図であり、(A)は平面図、(B)は(A)のA−A位置での断面図を示す。
図8は、露光装置の一例を説明するための概略的な斜視図である。
図4に示すように、縮小投影倍率1:5のステッパーにおいて、その最大露光領域は直径がΦ31.122mm(ミリメートル)である。正方形(スクエア)の最大露光領域は22.0mm×22.0mmが最大となり、長方形(レクタングラー)の最大露光領域は18.0mm×25.0mmが最大となる。
この実施例では、テストパターン用開口1は、5本の棒状パターン用開口3を1組とした2組の棒状パターン用開口配列1a,1bからなる。棒状パターン用開口配列1a,1bにおいて、5本の棒状パターン用開口3は、同じ幅寸法をもち、その幅寸法と同じ寸法の間隔をもって互いに平行に配列されている。棒状パターン用開口配列1bは棒状パターン用開口配列1aに対して90度回転して配置されている。一般的に、レンズ性能を把握する場合においては偏光による影響を含める必要があるため、棒状パターン用開口配列1a,1bのセットが必要とされる。棒状パターン用開口配列1a,1bのうち片方だけのテストパターン用開口では測定精度が下がる。
基板5上に残しパターンからなるテストパターン7が形成されている。テストパターン7は、図6に示したテストパターン用開口1に対応して、5本の棒状パターン9を1組とした2組の棒状パターン配列7a,7bを備えている。図7(A)の平面図において、網掛け部は棒状パターン9のパターンTOPを示している。
図7(B)に示すように、棒状パターン9の断面形状は、TOP寸法がBOTTOM寸法よりも小さい台形である。棒状パターン配列7aのうち両端に位置する棒状パターン9については、パターン配列の外側に向かってテーパー形状がきつくなる(角度が緩くなる)傾向がある。図7(B)では棒状パターン配列7aの断面のみを示しているが、棒状パターン配列7bの棒状パターン幅方向の断面も図7(B)と同様である。
ウエハトラック11は、テスト基板を収容しており、テスト基板を露光機13と寸法測定器15に搬送する。
露光機13は、テスト基板へのレジストの塗布、露光、現像を行なって、テスト基板上にテストパターンを形成する。
解析ワークステーション17は、寸法測定器15で測定したテストパターンのTOP寸法とBOTTOM寸法に基づいてTOP寸法とBOTTOM寸法の比率(TOP寸法/BOTTOM寸法)の算出をしたり、複数のテストパターンの上記比率に基づいて、ベストフォーカスの決定、平均値の算出、シグマ(ばらつき、標準偏差)の算出をしたり、上記比率の平均値及びシグマに基づいて像面傾斜/湾曲の判定を行なったりする。
まず、図1を参照してベストフォーカスを決定するまでの工程について説明する。
ステップS21:レティクルに配置されている全テストパターンP1〜P13(図5参照)を第2テスト基板(ウエハ)に焼付けする。このとき、図1を参照して算出したベストフォーカスで露光する。一連の動作としては、第2テスト基板上にポジ型レジストを塗布し、テストパターン用マスク原版を用いてベストフォーカスで複数個所に露光した後、現像を行なって、第2テスト基板上の複数個所にそれぞれ第2テストパターンを形成する。焼付けが完了した第2テスト基板は図10のようなレイアウトで焼付けされる。第2テスト基板上に形成される第2テストパターンの構成は図7に示したテストパターン7と同様である。
ステップS31:レティクルに配置されている全テストパターンP1〜P13(図5参照)を第3テスト基板(ウエハ)に焼付けする。このとき、図1を参照して算出したベストフォーカスで露光する。一連の動作としては、第3テスト基板上にポジ型レジストを塗布し、テストパターン用マスク原版を用いてベストフォーカスで複数個所に露光した後、現像を行なって、第3テスト基板上の複数個所にそれぞれ第3テストパターンを形成する。焼付けが完了した第3テスト基板は図10のようなレイアウトで焼付けされる。第3テスト基板上に形成される第3テストパターンの構成は図7に示したテストパターン7と同様である。
また、テストパターン、第2テストパターン及び第3テストパターンは必ずしも棒状パターンからなるものに限定されず、他の形状のパターンからなるものであってもよい。
1a,1b 棒状パターン用開口配列
3 棒状パターン用開口3
5 テスト基板
7 テストパターン
7a,7b 棒状パターン配列
9 棒状パターン
P1〜P13 テストパターン配置位置
P101 TOP寸法の変曲点
P102 BOTTOM寸法の変曲点
P103 比率(TOP寸法/BOTTOM寸法)の変曲点
P110〜P114 露光ショット
Claims (5)
- テスト基板上にポジ型レジストを塗布し、テストパターン用マスク原版を用いてフォーカスを振って複数個所に露光した後、現像を行なって、前記テスト基板上の複数個所にそれぞれ残しパターンからなる第1テストパターンを形成するテストパターン形成工程と、
複数の前記第1テストパターンのTOP寸法とBOTTOM寸法をそれぞれ測定するパターン寸法測定工程と、
前記第1テストパターンごとに、TOP寸法とBOTTOM寸法の比率(TOP寸法/BOTTOM寸法)を算出する比率算出工程と、
前記比率算出工程で算出した複数の前記比率のうち最も値が大きい比率に対応する第1テストパターンについて露光した時のフォーカスポイントをベストフォーカスとするベストフォーカス決定工程と、
前記ベストフォーカス決定工程の後、
第2テスト基板上にポジ型レジストを塗布し、前記テストパターン用マスク原版を用いて前記ベストフォーカスで複数の露光を行って複数個所に露光した後、現像を行なって、前記第2テスト基板上の複数個所にそれぞれ第2テストパターンを形成する第2テストパターン形成工程と、
複数の露光箇所について前記第2テストパターンのTOP寸法とBOTTOM寸法をそれぞれ測定する第2パターン寸法測定工程と、
前記第2テストパターンごとに、TOP寸法とBOTTOM寸法の比率(TOP寸法/BOTTOM寸法)を算出する第2比率算出工程と、
前記第2比率算出工程で算出した複数の前記第2テストパターンの複数の前記比率の平均値を平均基準値として算出する判断基準値決定工程と、
第3テスト基板上にポジ型レジストを塗布し、前記テストパターン用マスク原版を用いて前記ベストフォーカスで複数の露光を行って複数個所に露光した後、現像を行なって、前記第3テスト基板上の複数個所にそれぞれ第3テストパターンを形成する第3テストパターン形成工程と、
複数の露光箇所について前記第3テストパターンのTOP寸法とBOTTOM寸法をそれぞれ測定する第3パターン寸法測定工程と、
前記第3テストパターンごとに、TOP寸法とBOTTOM寸法の比率(TOP寸法/BOTTOM寸法)を算出する第3比率算出工程と、
前記第3比率算出工程で算出した複数の前記第3テストパターンの複数の前記比率の平均値を判断対象平均値として算出する判断対象値算出工程と、
前記判断対象平均値が前記平均基準値から所定範囲以内にある場合は正常と判断し、前記判断対象平均値が前記所定範囲にない場合は異常と判断する像面傾斜判定工程と、をその順に含み、
前記テストパターン用マスク原版は、露光装置のレンズ中央部に対応する位置に配置されている第1テストパターン用開口と、前記第1テストパターン用開口とは異なる位置で前記露光装置の最大露光領域内に配置されている第2テストパターン用開口とを備えており、
前記第1テストパターンは前記テストパターン用マスク原版の前記第1テストパターン用開口に対応するパターンであり、
前記第2テストパターンは前記第1テストパターン用開口に対応するパターン及び前記第2テストパターン用開口に対応するパターンであり、
前記第3テストパターンは前記第2テストパターンの形成に用いられた前記第1テストパターン用開口及び前記第2テストパターン用開口と同じ前記第1テストパターン用開口及び前記第2テストパターン用開口に対応するパターンである、露光装置の調整方法。 - 前記判断基準値決定工程は、前記平均基準値に替えて、前記第2比率算出工程で算出した複数の前記第2テストパターンの複数の前記比率の標準偏差を標準偏差基準値として算出し、
前記判断対象値算出工程は、前記判断対象平均値に替えて、前記第3比率算出工程で算出した複数の前記第3テストパターンの複数の前記比率の標準偏差を判断対象標準偏差値として算出し、
前記像面傾斜判定工程は、前記判断対象標準偏差値が前記標準偏差基準値以下の場合は正常と判断し、前記判断対象標準偏差値が前記標準偏差基準値よりも大きい場合は異常と判断する、請求項1に記載の露光装置の調整方法。 - 前記判断基準値決定工程は、前記平均基準値に加えて、前記第2比率算出工程で算出した複数の前記第2テストパターンの複数の前記比率の標準偏差を標準偏差基準値として算出し、
前記判断対象値算出工程は、前記判断対象平均値に加えて、前記第3比率算出工程で算出した複数の前記第3テストパターンの複数の前記比率の標準偏差を判断対象標準偏差値として算出し、
前記像面傾斜判定工程は、前記判断対象平均値が前記平均基準値から所定範囲以内にあり、かつ前記判断対象標準偏差値が前記標準偏差基準値以下の場合は正常と判断し、それ以外の場合は異常と判断する、請求項1に記載の露光装置の調整方法。 - 前記平均基準値から所定範囲は「0.5〜0.8」までの範囲である請求項1又は3に記載の露光装置の調整方法。
- 前記標準偏差基準値は「0.3」である請求項2又は3に記載の露光装置の調整方法。
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