JP2012212815A - 露光装置の調整方法及び調整用プログラム、並びに露光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】露光装置の露光条件の調整方法は、互いに異なる複数の露光条件のもとで複数のパターンの像の線幅の実測値と計算値との第1の比率を複数回求めるステップ106,114と、複数の第1の比率に基づいて第2の比率を求めるステップ120と、複数のパターンの像の線幅の計算値を第2の比率で補正した値を用いて露光装置の比較対象の露光特性を予測するステップ122と、比較対象の露光特性と目標となる露光特性との比較により調整用の条件を求めるステップ124と、を含む。
【選択図】図7
Description
空間光変調器13の多数のミラー要素3は例えば10μm角〜数10μm角程度の平面ミラーであるが、照明条件の細かな変更を可能とするために、ミラー要素3は可能な限り小さいことが好ましい。このような空間光変調器13としては、例えば特開2004−78136号公報及びこれに対応する米国特許第6,900,915号明細書、又は特表2006−524349号公報及びこれに対応する米国特許第7,095,546号明細書等に開示される空間光変調器を用いることができる。
さらに、調整対象の露光装置EXのOPE特性がターゲット露光装置のOPE特性に近づくように第1の露光条件を求める。このために、演算装置30Aの第2算出部42は、露光装置EXの照明条件中のσ値σe、輪帯比re、及び投影光学系の開口数NAeを、ターゲット露光装置のσ値σt、輪帯比rt、及び開口数NAtを中心とする所定幅の範囲内で、所定間隔で配列される値σek,rek,NAek(k=1,2,…,K)(Kは2以上の整数)に設定する。さらに、第2算出部42は、各値σek,rek,NAekの組み合わせ毎にそれぞれシミュレーションによってn個のテストパターンの像(レジストパターン)の線幅(CD)の計算値CDski(i=1〜n)を求める。この際に、1番目の計算値CDsk1がターゲット露光装置の基準値CDtとなるように計算上のフォトレジストの閾値を設定する。
MFk=Σ(CDti−CDski)2 …(2)
そして、第3算出部44は、評価関数MFkの値が最小になるときの値σek,rek,NAekの組み合わせ(k=k1、以下、第1の露光条件という)を求め、この第1の露光条件のときのCDの計算値(CDsiとする)(i=1〜n)を特定する。この第1の露光条件は主制御部34に供給され、その第1の露光条件及び計算値CDsiは露光データファイル33Dに記録される。その計算値CDsiが図5(A)の各ピッチp1に対応する点B1i(i=1〜n)のCDである。
次のステップ106において、主制御部34は照明系制御部36を介して露光装置EXの露光条件をその第1の露光条件に設定する。次に、露光装置EXによってテストレチクルTRのテストパターンの像を未露光のウエハWに露光する。その後、図4に一部を示すように、現像によって形成されるn個のテストパターンの像48AR〜48DR(レジストパターン)等の線幅(CD)をSEMで計測し、計測値CDei(i=1〜n)を入出力装置30Bから露光データファイル33Dに記録する。この際に、1番目のテストパターンの像48ARの計測値CDeがターゲット露光装置の基準値CDtに合致するように、フォトレジストの閾値が設定されている。図5(A)の露光装置EXの点線で示される特性曲線C1の各ピッチpiに対応する点C1iのCDが計測値CDeiである。
r1i=CDei/CDsi (i=1〜n)…(3)
次のステップ108において、第4算出部46は、n個のテストパターンの像のターゲット露光装置で得られたCDの値CDtiと、ステップ106で得られた計測値CDeiとの差分の自乗和よりなる次の第2の評価関数MFEの値を計算する。
評価関数MFEは、図5(A)の特性曲線Aと特性曲線C1との差分の自乗和でもある。そして、第4算出部46は、評価関数MFEの値と上記の許容値VMとを比較し、評価関数MFEの値が許容値VM以下のときは、露光装置EXのOPE特性はターゲット露光装置のOPE特性と許容範囲内で合致するものとして、ステップ110に移行する。ステップ110では、上記の第1の露光条件が最終的にレチクルRに対して使用される露光条件として主制御部34に供給され、その後、レチクルRに対してはその第1の露光条件が使用される。
さらに、第3算出部44は、式(2)中の計算値CDskiの代わりに計算値CDskaiを代入して第1の評価関数MFkを計算し、評価関数MFkの値が最小になるときの値σek,rek,NAekの組み合わせ(k=k2、以下、第2の露光条件という。)を求め、この第2の露光条件のときのCDの計算値(CDsiとする)(i=1〜n)を求める。この第2の露光条件は主制御部34に供給され、その第2の露光条件及び計算値CDsiは露光データファイル33Dに記録される。その計算値CDsiが図5(B)の各ピッチp1に対応する点B2i(i=1〜n)のCDである。
次のステップ116において、ステップ108と同様に、第4算出部46は、ターゲット露光装置で得られたCDの値CDtiと、ステップ114で得られた計測値CDeiとの差分の自乗和よりなる式(4)の第2の評価関数MFEの値を計算し、評価関数MFEの値と上記の許容値VMとを比較する。そして、評価関数MFEの値が許容値VM以下のときは、露光装置EXのOPE特性はターゲット露光装置のOPE特性と許容範囲内で合致するものとして、ステップ110に移行する。一方、ステップ116で、評価関数MFEの値が許容値VMを超えるときは、露光装置EXのOPE特性はターゲット露光装置のOPE特性に対して許容範囲内で合致していないものとして、ステップ120に移行する。
Σwj=1 …(8)
この場合、重みwjは、一例として、新しく求められた比率ほど大きく設定される。ここでは、例えば2回目に求めた比率r2iの重みw2は0.75、1回目に求めた比率r1iの重みw1は0.25である。なお、別の例として、重みwjは、式(4)の評価関数MFEの値がより小さかったときの比率r1i,r2i(すなわち、露光装置EXのOPE特性がターゲット露光装置のOPE特性により近かったときの比率)の重みを大きくしてもよい。さらに、重みwjは、n個のテストパターンの像毎に異なる値を用いることも可能である。
次のステップ124において、第3算出部44は、式(2)中の計算値CDskiの代わりに計算値CDskaiを代入して第1の評価関数MFkを計算し、評価関数MFkの値が最小になるときの値σek,rek,NAekの組み合わせ(k=k3、以下、第3の露光条件という。)を求め、この第3の露光条件のときのCDの計算値CDsi(i=1〜n)を求める。この第3の露光条件は主制御部34に供給され、その第3の露光条件及び計算値CDsiは露光データファイル33Dに記録される。その計算値CDsiが図6(A)の各ピッチp1に対応する点B3i(i=1〜n)のCDである。
次のステップ116において、ステップ108と同様に、第4算出部46は、ターゲット露光装置で得られたCDの値CDtiと、ステップ126で得られた計測値CDeiとの差分の自乗和よりなる式(4)の第2の評価関数MFEの値を計算し、評価関数MFEの値と上記の許容値VMとを比較する。この段階では、2つの露光装置の図6(A)の特性曲線A,C3は近接しているため、評価関数MFEの値は極めて小さくなっている。そして、評価関数MFEの値が許容値VM以下のときは、ステップ110に移行する。一方、ステップ116で、評価関数MFEの値が許容値VMを超えるときは、露光装置EXのOPE特性はターゲット露光装置のOPE特性に対して許容範囲内で合致していないものとして、ステップ120に移行する。なお、評価関数MFEの値は次第に減少するため、ステップ116では、通常は、ステップ116は、数回実行される程度である。しかしながら、ステップ116で予め設定した回数を超えて、評価関数MFEの値が許容値VMを超えるときは、例えばオペレータコールを行ってもよい。
r3i=α×r2i …(11)
また、本実施形態では、テストパターンとして基本となるパターンに対してピッチが整数倍の複数のパターンを使用している。その他に、テストパターンとしては、ピッチが互いに整数倍の関係にはない複数のパターンを使用してもよい。
また、本実施形態では、OPE特性としての1組のCDの計測値を求めるためにSEMを使用している。その他の例として、CDの計測値として、露光装置EXに備えられている空間像計測系24で計測されたテストパターンの像の線幅を使用してもよい。
また、本実施形態では露光特性としてOPE特性を調整しているが、露光特性として例えば投影光学系PLの波面収差等を調整してもよい。
また、本発明は、半導体デバイスの製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置の製造プロセスや、撮像素子(CCD等)、マイクロマシーン、MEMS(Microelectromechanical Systems:微小電気機械システム)、薄膜磁気ヘッド、及びDNAチップ等の各種デバイスの製造プロセスにも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク(フォトマスク、レチクル等)をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、製造工程にも適用することができる。
Claims (18)
- 第1の露光装置の露光特性を第2の露光装置の露光特性に対応させるために、前記第1の露光装置の露光条件を調整する方法であって、
前記第1の露光装置において、少なくとも1つの露光条件のもとで複数種類のパターンの像の形状の実測値と計算値との第1の比率を複数回求めることと、
複数の前記第1の比率に基づいて、第2の比率を求めることと、
前記第1の露光装置において、前記少なくとも1つの露光条件のもとでそれぞれ前記複数種類のパターンの像の形状の計算値を前記第2の比率で補正した値を用いて前記第1の露光装置の複数の比較対象の露光特性を予測することと、
複数の前記比較対象の露光特性と前記第2の露光装置の露光特性との比較により前記第1の露光装置を調整するための条件を求めることと、
を含むことを特徴とする露光装置の調整方法。 - 前記複数種類のパターンは互いにピッチが異なる複数のパターンであり、
前記第1の比率は複数のピッチに関して求められることを特徴とする請求項1に記載の露光装置の調整方法。 - 前記第1の比率は前記複数のパターンの像の線幅の実測値と計算値との比率であり、
前記比較対象の露光特性は、前記複数のパターンの像の線幅の計算値に前記第2の比率を乗算して得られることを特徴とする請求項2に記載の露光装置の調整方法。 - 前記第1の露光装置の前記比較対象の露光特性と前記第2の露光装置の露光特性との比較は、
前記第1の露光装置に関して予測される前記複数のパターンの像の線幅と前記第2の露光装置に関して実測された前記複数のパターンの像の線幅との差分の二乗和の比較を含むことを特徴とする請求項3に記載の露光装置の調整方法。 - 前記第2の比率は、複数の前記第1の比率の加重平均により算出され、
複数の前記第1の比率の加重平均を計算するときの重みは、前記第1の露光装置の露光特性が前記第2の露光装置の露光特性に近いほど大きいことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の露光装置の調整方法。 - 前記第1の露光装置は、パターンが形成されたマスクを照明する照明光学系及び前記パターンの像を基板に投影する投影光学系を備え、
前記第1の露光装置の前記露光条件は、前記第1の露光装置の前記投影光学系の開口数及び前記照明光学系のσ値を含むことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の露光装置の調整方法。 - 第1の露光装置の露光特性を第2の露光装置の露光特性に対応させるように、前記第1の露光装置の露光条件を調整するために、コンピュータを、
前記第2の露光装置の露光特性の情報、及び前記第1の露光装置において互いに少なくとも1つの露光条件のもとで複数回求められた複数種類のパターンの像の形状の実測値と計算値との第1の比率を記憶する記憶装置、
複数の前記第1の比率に基づいて第2の比率を求める第1の算出装置、
前記第1の露光装置において、前記少なくとも1つの露光条件のもとでそれぞれ前記複数種類のパターンの像の形状の計算値を前記第2の比率で補正した値を用いて前記第1の露光装置の比較対象の露光特性を予測する第2の算出装置、及び
複数の前記比較対象の露光特性と前記第2の露光装置の露光特性との比較を行うことにより、前記第1の露光装置を調整するための条件を求める第3の算出装置、
として機能させるための露光装置の調整用プログラム。 - 前記複数種類のパターンは互いにピッチが異なる複数のパターンであり、
前記第1の比率は複数のピッチに関して求められることを特徴とする請求項7に記載の露光装置の調整用プログラム。 - 前記第1の比率は前記複数のパターンの像の線幅の実測値と計算値との比率であり、
前記第2の算出装置は、前記複数のパターンの像の線幅の計算値に前記第2の比率を乗算して前記比較対象の露光特性を求めることを特徴とする請求項8に記載の露光装置の調整用プログラム。 - 前記第3の算出装置は、
前記第1の露光装置の前記比較対象の露光特性と前記第2の露光装置の露光特性との比較を行うために、前記第1の露光装置に関して予測される前記複数のパターンの像の線幅と前記第2の露光装置に関して実測された前記複数のパターンの像の線幅との差分の二乗和を計算し、この計算結果を比較することを特徴とする請求項9に記載の露光装置の調整用プログラム。 - 前記第2の比率は、複数の前記第1の比率の加重平均により算出され、
複数の前記第1の比率の加重平均を計算するときの重みは、前記第1の露光装置の露光特性が前記第2の露光装置の露光特性に近いほど大きいことを特徴とする請求項7から請求項10のいずれか一項に記載の露光装置の調整用プログラム。 - 照明光学系からの露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、
目標となる露光装置の露光特性と、前記露光装置において少なくとも1つの露光条件のもとで複数回求められた複数種類のパターンの像の形状の実測値と計算値との第1の比率とを記憶する記憶装置と、
前記露光装置を調整するための条件を求める演算装置と、
前記演算装置によって求められた条件に応じて前記露光装置の露光条件を調整する調整装置と、を備え、
前記演算装置は、
複数の前記第1の比率に基づいて、第2の比率を求め、
前記露光装置において、前記少なくとも1つの露光条件のもとでそれぞれ前記複数種類のパターンの像の形状の計算値を前記第2の比率で補正した値を用いて前記露光装置の比較対象の露光特性を予測し、
複数の前記比較対象の露光特性と前記目標となる露光装置の露光特性との比較により前記露光装置を調整するための条件を求める
ことを特徴とする露光装置。 - 前記複数種類のパターンは互いにピッチが異なる複数のパターンであり、
前記第1の比率は複数のピッチに関して求められることを特徴とする請求項12に記載の露光装置。 - 前記第1の比率は前記複数のパターンの像の線幅の実測値と計算値との比率であり、
前記露光装置に関して予測される前記比較対象の露光特性は、前記複数のパターンの像の線幅の計算値に前記第2の比率を乗算して得られることを特徴とする請求項13に記載の露光装置。 - 前記演算装置は、
前記露光装置の前記比較対象の露光特性と前記目標となる露光装置の露光特性との比較を行うために、前記露光装置に関して予測される前記複数のパターンの像の線幅と前記目標となる露光装置に関して実測された前記複数のパターンの像の線幅との差分の二乗和を計算し、この計算結果を比較することを特徴とする請求項14に記載の露光装置。 - 前記第2の比率は、複数の前記第1の比率の加重平均により算出され、
複数の前記第1の比率の加重平均を計算するときの重みは、前記露光装置の露光特性が前記目標となる露光装置の露光特性に近いほど大きいことを特徴とする請求項12から請求項15のいずれか一項に記載の露光装置。 - 前記露光装置の前記露光条件は、前記露光装置の投影光学系の開口数及び照明光学系のσ値を含むことを特徴とする請求項12から請求項16のいずれか一項に記載の露光装置。
- 請求項12から請求項17のいずれか一項に記載の露光装置を用いて物体にパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記物体を処理することと、
を含むデバイス製造方法。
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