CN105388699A - 评价用掩模、评价方法、曝光装置以及物品的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种评价用掩模、评价方法、曝光装置以及物品的制造方法。本发明的评价用掩模在评价使基板曝光的曝光装置的性能时使用，其特征在于，具有：第1图案及第2图案，用于评价所述曝光装置的第1性能；以及虚设图案，用于使包括所述第1图案的第1部分区域中的每单位面积的开口部和遮光部的第1比例、与包括所述第2图案的第2部分区域中的每单位面积的开口部和遮光部的第2比例的差分成为±10％以内。

Description

评价用掩模、评价方法、曝光装置以及物品的制造方法

技术领域

本发明涉及在评价曝光装置的性能时使用的评价用掩模、评价方法、曝光装置以及物品的制造方法。

背景技术

曝光装置将掩模或者中间掩模(reticle)的图案经由投影光学***投影(成像)到涂覆了抗蚀剂等感光剂的基板(半导体晶片、玻璃板)而将图案转印到基板上。近年来，扫描型的曝光装置、所谓步进扫描方式的曝光装置成为主流，该扫描型的曝光装置对掩模的一部分的区域进行照明，针对投影光学***，对掩模和基板进行扫描而使基板曝光。

近年来，伴随着设备的微小化，要求曝光装置的高性能化，所以需要使用评价用掩模来以高的精度评价曝光装置的性能。在上述评价用掩模中，例如，要求用于评价曝光装置的成像性能的功能、用于评价曝光装置上的投影光学***的成像性能的功能、用于调整用于扫描曝光的驱动***的功能等。特别地，用于液晶曝光装置的评价用掩模大型且昂贵，所以要求具有多种功能。此处，曝光装置的成像性能包括焦点、线宽(CD：CriticalDimension)、失真、重叠(overlay)等。投影光学***的成像性能包括投影光学***的有效区域内的焦点(像面、像散、散光(astigmatism))、失真等。另外，用于扫描曝光的驱动***的调整包括：保持掩模并移动的掩模载置台、保持基板并移动的基板载置台的调整；对掩模上的不曝光的部分进行遮光的遮光片(maskingblade)的位置的调整等。

在这样的评价用掩模中，也要求提高上述功能的精度。特别地，伴随着成像性能的高精细化而投影光学***的有效区域变窄，为了以与以往相同的分辨率评价有效区域内的成像性能，例如需要以比以往更细的间距配置用于评价失真的图案。

在评价曝光装置、投影光学***的成像性能时，经由评价用掩模而使涂覆了抗蚀剂的基板曝光，使上述基板显影，用测量装置测量与评价用掩模的图案对应的抗蚀剂像。在评价用掩模中，为了防止受到来自用于评价曝光装置、投影光学***的成像性能的光透射型图案以外的区域的光的影响，光透射型图案以外的区域设为遮光部。其中，在评价用掩模中，一般，配置有多个种类的图案，光透射型图案和上述图案的周围的遮光部的比例(以下称为“开口率”)针对基板上的每个区域不同。此处，例如，考虑将被照射了光的部分的抗蚀剂被去除的正抗蚀剂用于评价的情况。在该情况下，在使曝光了的基板上的正抗蚀剂显影时，开口率高的区域相比于开口率低的区域，显影的区域更宽，更多的正抗蚀剂溶解到显影液，所以该区域的显影液的显影力局部地降低。在这样的情况下，抗蚀剂像受到部分的显影力的降低所致的影响(例如CD的变化等)，所以无法正确地评价曝光装置的性能。因此，作为使基板显影的显影装置侧的应对，在日本特开2006-319350号公报中提出了抑制显影液的显影力降低的技术。

但是，在曝光装置的设置时作为检查来进行曝光装置、投影光学***的成像性能的评价，但显影装置根据曝光装置的设置目的地而不同，有时必须使用未进行专利文献1那样的应对的显影装置。

另外，还考虑如下技术：考虑显影力的降低所致的影响来设计(制造)评价用掩模。但是，显影力的降低所致的影响根据显影装置的调整状态而不同，所以必须在曝光装置的设置时确认该影响来制造评价用掩模，所以是不现实的。

发明内容

本发明提供有利于以高的精度评价曝光装置的性能的评价用掩模。

作为本发明的第1方面的评价用掩模是在评价使基板曝光的曝光装置的性能时使用的评价用掩模，其特征在于，具有：第1图案及第2图案，用于评价所述曝光装置的第1性能；以及虚设图案，用于使包括所述第1图案的第1部分区域中的每单位面积的开口部和遮光部的第1比例、与包括所述第2图案的第2部分区域中的每单位面积的开口部和遮光部的第2比例的差分成为±10％以内。

作为本发明的第2方面的评价用掩模是在评价使基板曝光的曝光装置的性能时使用的评价用掩模，其特征在于，具有：第1图案及第2图案，用于评价所述曝光装置的第1性能；以及虚设图案，用于在经由所述评价用掩模而使涂覆了抗蚀剂的基板在所述曝光装置中曝光并使该基板进行了显影时，使该基板上的对应于所述第1图案的抗蚀剂像的线宽、和对应于所述第2图案的抗蚀剂像的线宽成为相同。

作为本发明的第3方面的评价用掩模是在评价使基板曝光的曝光装置的性能时使用的评价用掩模，其特征在于，具有：第1图案及第2图案，用于评价所述曝光装置的第1性能；以及虚设图案，用于使包括所述第1图案的第1部分区域中的每单位面积的开口部的面积、和包括所述第2图案的第2部分区域中的每单位面积的开口部的面积一致。

作为本发明的第4方面的评价方法是评价使基板曝光的曝光装置的性能的评价方法，其特征在于，具有：使用所述曝光装置经由评价用掩模而使涂覆了抗蚀剂的基板曝光的工序；使曝光了的所述基板显影的工序；以及根据显影了的所述基板上的抗蚀剂像来评价所述曝光装置的性能的工序，所述评价用掩模是上述评价用掩模。

作为本发明的第5方面的曝光装置是使基板曝光的曝光装置，其特征在于，具有：掩模载置台，可交换地保持具有应转印到所述基板的图案的掩模、和用于评价所述曝光装置的性能的评价用掩模；以及控制部，根据使用所述评价用掩模进行了评价的所述曝光装置的性能，控制所述曝光装置的性能的调整，所述评价用掩模是上述评价用掩模。

作为本发明的第6方面的物品的制造方法的特征在于，具有：使用上述曝光装置来使基板曝光的工序；以及使曝光了的所述基板显影的工序。

通过以下参照附图而说明的优选的实施方式，本发明的进一步的目的或者其他方面将更加明确。

附图说明

图1是示出作为本发明的一个方面的曝光装置的结构的概略图。

图2是示出作为评价用掩模的比较例的结构的概略图。

图3是示出与图2所示的评价用掩模的第1图案对应的抗蚀剂像的线宽差的一个例子的图。

图4是示出本实施方式中的评价用掩模的结构的概略图。

图5A至图5C是示出包括图4所示的评价用掩模的图案的部分区域的放大图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的优选的实施方式。另外，在各图中，对同一部件附加同一参照编号，省略重复的说明。

图1是示出作为本发明的一个方面的曝光装置100的结构的概略图。曝光装置100是将掩模的图案转印到基板、即、使基板曝光的光刻装置。曝光装置100具有：掩模载置台2、照明光学***3、投影光学***4、基板载置台6以及控制部7。

掩模载置台2可交换地保持具有应转印到基板5的图案的掩模1、和用于评价曝光装置100的性能的评价用掩模10。照明光学***3对保持在掩模载置台2的掩模1、评价用掩模10进行照明。投影光学***4将通过照明光学***3照明了的掩模1、评价用掩模10的图案投影到基板5。基板载置台6保持基板5。控制部7包括CPU、存储器等，控制曝光装置100的整体(曝光装置100的各部)。控制部7控制例如使基板5曝光的处理、评价曝光装置100的性能的处理、调整曝光装置100的性能的处理等。

掩模1和基板5隔着投影光学***4而配置于光学上大致共轭的位置。照明光学***3以均匀的照度分布在掩模1上形成圆弧形状或者梯形形状的曝光区域。来自掩模1的图案的光经由投影光学***4而在保持在基板载置台6的基板5上成像。此时，相对投影光学***4的光轴而驱动掩模载置台2以及基板载置台6这两方，从而能够使比由照明光学***3形成的曝光区域宽的区域曝光。

此处，参照图2，说明作为评价用掩模10的比较例的结构。在图2中，为了简化，仅示出了说明所需要的图案。图2所示的评价用掩模10包括：用于评价曝光装置100的第1性能的图案(要素)11至19、以及用于评价与曝光装置100的第1性能不同的第2性能的图案20。另外，具体而言，第1性能包括线宽(CD：CriticalDimension)以及焦点中的至少一方，第2性能包括投影光学***4的失真。

图案11至19分别由例如所谓线和间隔(lineandspace)图案构成。但是，在图2中，进行简化而用圆形的开口示出。为了覆盖曝光装置100的最大的曝光区域，图案11至19配置于包括评价用掩模10的中心以及周边的整体。另外，图案20由例如排列了多个十字形状的开口的图案构成。但是，在图2中，进行简化而用矩形的开口示出。在覆盖投影光学***4的有效区域的程度的大小的区域内，图案20配置在图案14、15以及16的周围。曝光装置100是扫描型的曝光装置，所以投影光学***4的有效区域比曝光装置100的最大的曝光区域窄。在长度方向(y方向)上错开地配置有图案11、12和13、图案14、15和16、以及图案17、18和19。曝光装置100使评价用掩模10在y方向上扫描的同时依次进行曝光。在评价曝光装置100的性能时，图案11至19和图案20作为使来自照明光学***3的光透射(通过)的开口部(光透射部)发挥功能。另外，在比较例中，为了防止在评价曝光装置100的性能时受到来自用于评价曝光装置100的性能的图案以外的区域的光的影响，将用于评价曝光装置100的性能的图案以外的区域设为遮光部。

在图2所示的评价用掩模10中，在图案11至19之间，图案11至19各自的周围、即包括图案11至19的各个的部分区域内的开口部和遮光部的比例(开口率)不同。例如，包括图案(第1图案)15的部分区域15a还包括图案(第3图案)20，所以开口部的比例高(即开口率高)。另一方面，包括图案(第2图案)12的部分区域12a不包括图案20，所以开口部的比例低(即开口率低)。

在评价曝光装置100的性能时，经由评价用掩模10，例如，使涂覆了正抗蚀剂的评价用的基板曝光，并使上述基板显影。此时，开口率高的部分区域15a相比于开口率低的部分区域12a，显影的区域更宽，更多的正抗蚀剂溶解到显影液，所以开口率高的部分区域的显影液的显影力局部地降低。因此，在图案11至19是残留图案(用评价用掩模10中的遮光部评价的图案)的情况下，与图案15对应的抗蚀剂像的线宽比与图案12对应的抗蚀剂像的线宽粗。另外，在图案11至19是去掉图案(用评价用掩模10中的开口部评价的图案)的情况下，与图案15对应的抗蚀剂像的线宽比与图案12对应的抗蚀剂像的线宽细。另外，在负抗蚀剂的情况下，曝光了的部分在显影中残留，所以在使涂覆了负抗蚀剂的评价用的基板曝光并使上述基板显影时，开口率低的部分区域的显影液的显影力局部地降低。以下，说明正抗蚀剂的情况。

图3是示出与图案12、15以及18的各个对应的抗蚀剂像的线宽差(CD差)的一个例子的图。此处，将图案12、15以及18设为残留图案，并将图案12、15以及18的线宽设为2.0μm。包括图案12、15以及18的各个的部分区域中的开口率在包括图案12以及18的各个的部分区域中变低，在包括图案15的部分区域中变高。因此，如图3所示，与图案12以及18的各个对应的抗蚀剂像的线宽比2.0μm细，与图案15对应的抗蚀剂像的线宽比2.0μm粗。这样，如果由于显影液的部分的显影力的降低所致的影响而与用于评价曝光装置100的性能的各图案对应的抗蚀剂像的线宽发生变化，则无法正确地评价曝光装置100的性能。在这样的情况下，根据其评价结果来调整曝光装置100的性能，所以无法正确地调整曝光装置100的性能。

因此，在本实施方式中，评价用掩模10如图4所示，除了图案11至19和图案20以外，还包括虚设图案(dummypattern)21以及22。在图4中，为了简化，仅示出了用于评价线宽以及焦点中的至少一方的图案11至19、用于评价投影光学***4的失真的图案20、虚设图案21以及22。但是，本实施方式中的评价用掩模10也可以除了包括用于评价(调整)曝光装置100、投影光学***4的其他成像性能、用于扫描曝光的驱动***的图案以外，还包括用于评价远心、闪光(flare)、鸟瞰图像等的图案。

在本实施方式中的评价用掩模10中，以使包括图案11至19的各个的部分区域中的每单位面积的开口部和遮光部的比例(开口率)的差分成为±10％以内的方式，形成了虚设图案21以及22。在本实施方式中，以使包括图案11至19的各个的部分区域中的每单位面积的开口率相等的方式，在图案11至13的周围以及图案17至19的周围的各个中形成了虚设图案21以及22。换言之，为了使包括图案11至19的各个的部分区域中的每单位面积的开口部的面积一致，形成了虚设图案21以及22。另外，虚设图案21以及22还可以说是在经由评价用掩模10使基板在曝光装置100中曝光并使上述基板显影时，为了使与图案11至19的各个对应的抗蚀剂像各自的线宽成为相同而形成的。

在图4中，用虚线表示形成了用于评价投影光学***4的失真的图案20的区域，用双点划线表示形成了虚设图案21以及22的各个的区域。如上所述，以使包括图案11至19的各个的部分区域中的每单位面积的开口率的差分成为±10％以内为目的，形成了虚设图案21以及22。因此，在评价投影光学***4的失真时，不使用虚设图案21以及22。另外，虚设图案21以及22各自设为与用于评价投影光学***4的失真的图案20相同的开口图案，但不限于此。例如，虚设图案21以及22无需是与图案20相同的开口图案(即也可以是与图案20不同的开口图案)，也可以仅形成于包括图案11至13以及图案17至19的各个的部分区域。

图5A至图5C的各个是示出图案11、15以及19各自的附近、具体而言包括图案11、15以及19的各个的部分区域11a、15a以及19a的放大图。包括图案(第1图案)15的部分区域(第1部分区域)15a中的每单位面积的开口率(第1比例)、和包括图案(第2图案)11的第2部分区域(第2部分区域)11a中的每单位面积的开口率(第2比例)相等。同样地，包括图案15的部分区域15a中的每单位面积的开口率、和包括图案(第2图案)19的第2部分区域(第2部分区域)19a中的每单位面积的开口率(第2比例)相等。

在本实施方式中，包括图案11的部分区域11a是以图案11为中心的圆形的区域，包括图案15的部分区域15a是以图案15为中心的圆形的区域。同样地，包括图案19的部分区域19a是以图案19为中心的圆形的区域。另外，考虑对使用评价用掩模10来评价的焦点、曝光量等曝光条件进行改变而进行曝光时的影响(改变基板上的曝光区域)，将部分区域11a、15a以及19b设为直径5mm以上80mm以下的区域。

接下来，说明使用评价用掩模10来评价线宽以及焦点时的处理(评价方法)。如上所述，控制部7在总体上控制曝光装置100的各部分，从而进行上述处理。

首先，输出曝光量的条件。具体而言，将评价用掩模10保持于掩模载置台2，经由评价用掩模10(图案11至19)，针对使涂覆了抗蚀剂的基板上的X方向的位置发生了偏移的部位，在改变焦点和曝光量的同时进行曝光。然后，使上述基板显影，测量与形成在基板上的图案11至19的各个对应的抗蚀剂像的线宽，根据其测量结果，求出最佳焦点的最合适的曝光量。

接下来，以最合适的曝光量，经由评价用掩模10(图案11至19)，针对使涂覆了抗蚀剂的基板上的X方向的位置发生了偏移的部位，在改变焦点的同时进行曝光。然后，使上述基板显影，测量与形成在基板上的图案11至19的各个对应的抗蚀剂像的线宽，根据其测量结果，求出焦点和线宽的关系。

接下来，根据焦点和线宽的关系，评价线宽以及焦点。具体而言，求出满足图案11至19这全部所容许的线宽的范围的共同的焦点范围，设为曝光装置100的焦点深度(DOF：DepthofFocus)。另外，将图案11至19的全部的平均最佳焦点处的线宽的偏移设为线宽均匀性。

根据本实施方式，通过使用图4所示的评价用掩模10，能够不受到包括图案11至19的各个的部分区域中的每单位面积的开口率的差分所致的显影的影响，以高的精度评价曝光装置100的性能。

另外，在本实施方式中，根据使用图4所示的评价用掩模10而评价了的曝光装置100的性能，调整曝光装置100的性能。另外，曝光装置100的性能的调整包括例如为了调整线宽而调整照明光学***3的照度不均匀、为了调整焦点而调整投影光学***4的光学元件等。由此，能够不受上述显影的影响而调整曝光装置100的性能，能够提供具有优良的性能的曝光装置100。因此，曝光装置100能够提供高的吞吐量且经济性良好的高品质的设备(液晶显示设备、半导体设备等)。

本发明的实施方式中的物品的制造方法适用于例如制造液晶显示设备等物品。上述制造方法包括使用曝光装置100而使涂覆了感光剂的基板曝光的工序、以及使曝光了的基板显影的工序。另外，接着上述形成工序，上述制造方法可以包括其他已知的工序(氧化、成膜、蒸镀、掺杂、平坦化、蚀刻、抗蚀剂剥离、切割、接合、封装等)。本实施方式中的物品的制造方法相比于以往，在物品的性能、品质、生产性以及生产成本的至少1个方面是有利的。

以上，说明了本发明的优选的实施方式，但本发明不限于这些实施方式，可以在其要旨的范围内进行各种变形以及变更。

与例示的实施方式关联地对本发明进行了说明，但应当理解本发明不限于公开的例示的实施方式。接下来的权利要求书应当被赋予最宽的解释，以包括结构以及功能的所有变形例以及等同物。

Claims (13)

1.一种评价用掩模，在评价使基板曝光的曝光装置的性能时使用，其特征在于，具有：

第1图案及第2图案，用于评价所述曝光装置的第1性能；以及

虚设图案，用于使包括所述第1图案的第1部分区域中的每单位面积的开口部和遮光部的第1比例、与包括所述第2图案的第2部分区域中的每单位面积的开口部和遮光部的第2比例的差分成为±10％以内。

2.根据权利要求1所述的评价用掩模，其特征在于，

所述虚设图案形成为使所述第1比例和所述第2比例相等。

3.根据权利要求1所述的评价用掩模，其特征在于，

所述第1部分区域是以所述第1图案为中心的圆形的区域，

所述第2部分区域是以所述第2图案为中心的圆形的区域。

4.根据权利要求3所述的评价用掩模，其特征在于，

所述第1部分区域以及所述第2部分区域是直径5mm以上80mm以下的区域。

5.根据权利要求1所述的评价用掩模，其特征在于，

具有用于评价与所述曝光装置的所述第1性能不同的第2性能的第3图案，

所述第3图案在所述第1部分区域内配置于所述第1图案的周围，

所述虚设图案在所述第2部分区域内配置于所述第2图案的周围。

6.根据权利要求5所述的评价用掩模，其特征在于，

所述第1图案、所述第2图案、所述第3图案以及所述虚设图案是开口图案。

7.根据权利要求6所述的评价用掩模，其特征在于，

所述虚设图案由与所述第3图案相同的开口图案形成。

8.根据权利要求5所述的评价用掩模，其特征在于，

所述第1性能包括线宽以及焦点中的至少一方，

所述第2性能包括失真。

9.一种评价用掩模，在评价使基板曝光的曝光装置的性能时使用，其特征在于，具有：

第1图案及第2图案，用于评价所述曝光装置的第1性能；以及

虚设图案，用于在经由所述评价用掩模而使涂覆了抗蚀剂的基板在所述曝光装置中曝光并使该基板进行了显影时，使该基板上的对应于所述第1图案的抗蚀剂像的线宽、和对应于所述第2图案的抗蚀剂像的线宽成为相同。

10.一种评价用掩模，在评价使基板曝光的曝光装置的性能时使用，其特征在于，具有：

第1图案及第2图案，用于评价所述曝光装置的第1性能；以及

虚设图案，用于使包括所述第1图案的第1部分区域中的每单位面积的开口部的面积、和包括所述第2图案的第2部分区域中的每单位面积的开口部的面积一致。

11.一种评价方法，评价使基板曝光的曝光装置的性能，其特征在于，具有：

使用所述曝光装置经由评价用掩模而使涂覆了抗蚀剂的基板曝光的工序；

使曝光了的所述基板显影的工序；以及

根据显影了的所述基板上的抗蚀剂像来评价所述曝光装置的性能的工序，

所述评价用掩模是权利要求1所述的评价用掩模。

12.一种曝光装置，使基板曝光，其特征在于，具有：

掩模载置台，能够交换地保持具有应转印到所述基板的图案的掩模、和用于评价所述曝光装置的性能的评价用掩模；以及

控制部，根据使用所述评价用掩模进行了评价的所述曝光装置的性能，控制所述曝光装置的性能的调整，

所述评价用掩模是权利要求1所述的评价用掩模。

13.一种物品的制造方法，其特征在于，具有：

使用权利要求12所述的曝光装置来使基板曝光的工序；以及

使曝光了的所述基板显影的工序。