中間掩模透射率測量方法、投影曝光裝置及投影曝光方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及在半導體裝置的制造中使用的中間掩模（reticle)的透射率測量方 法及在該測量中使用的投影曝光裝置和投影曝光方法。
【背景技術】
[0002] 在投影曝光裝置、例如步進曝光裝置（stepper)中，在初次使用中間掩模的情況 下，將中間掩模實際裝入裝置中，利用光源的水銀燈進行曝光，對透過/入射能量進行運 算，并作為中間掩模透射率回送。此時，以等間隔對中間掩模圖案的整個面進行曝光和采 樣。需要在將中間掩模整體視作總體時估計出特性，但現(xiàn)實上難以識別出是怎樣的圖案，因 此，往往有可能成為偏差采樣。例如，在以與采樣相同的間距進行重復的圖案中，作為中間 掩模透射率回送的結果與實際值偏離。在投影曝光裝置中，在透過的光量增加時，曝光負荷 增大，為了消除與該情況下的發(fā)熱相伴的透鏡膨脹的影響，使校正功能發(fā)揮作用，但在沒有 正確地進行反饋的情況下，會導致焦點偏差，線寬的偏差增加，并且抗蝕劑分布不能維持矩 形，從而難以形成期望的圖案。在布線圖案中，存在產(chǎn)生短路/開路而有損質量的問題。
[0003] 因此，想要通過增大采樣數(shù)，捕捉作為總體的中間掩模整體。但是，在等間隔地進 行測量的情況下，殘留有偏差采樣的危險性。即使假設準確地進行了計測，也存在測量耗費 大量的時間、有損投影曝光裝置的生產(chǎn)率的問題。
[0004] 專利文獻1 :日本特開2001-297961號公報
[0005] 專利文獻2 :日本特開平6-236838號公報
[0006] 如【背景技術】也記述的那樣，在存在以與采樣相同的間距進行重復的圖案的情況 下，有時產(chǎn)生作為中間掩模透射率而得到的結果與實際值偏離的問題。例如，在求出考慮了 圖案特征的中間掩模透射率的情況下，如專利文獻1那樣，存在如下方法：在區(qū)域按照每一 投射（shot)而不同的情況下，進行中間掩模的整個面的整體光量測量，存儲針對投影像的 數(shù)據(jù)，根據(jù)該數(shù)據(jù)與遮光葉片的開閉，計算實際的中間掩模的曝光部分，求出中間掩模透射 率。為了計算實際的中間掩模的曝光部分，前提條件是首先能夠準確地進行中間掩模的整 個面的整體光量測量。即使要利用遮光葉片的開閉實際計算曝光部分，在存在以與采樣相 同的間距進行重復的圖案的情況下，作為中間掩模透射率回送的結果也與實際發(fā)生偏離， 從而難以計算實際的中間掩模的曝光部分。
[0007] 此外，在要準確地測量中間掩模透射率時，想要通過增加采樣數(shù)來捕捉作為總體 的中間掩模整體。此外，如專利文獻2那樣，存在如下方法：將中間掩模實際裝入裝置中， 利用作為光源的水銀燈進行曝光，取入所形成的中間掩模圖案的轉印像的圖像數(shù)據(jù)，并基 于由此得到的圖像數(shù)據(jù)，求出中間掩模透射率，但無論是哪種方法，由于增加了大量的采樣 數(shù)，因此，存在測量耗費大量的時間、有損投影曝光裝置的生產(chǎn)率的問題。

【發(fā)明內容】

[0008] 本發(fā)明是鑒于這樣的問題而完成的，其課題在于，作為與投影曝光裝置中的曝光 負荷增加相伴的透鏡膨脹而引起的焦點偏差的對策，提供用于在曝光負荷校正中使用的負 荷計算的中間掩模透射率測量的新測量方法以及投影曝光裝置。
[0009] 為了解決上述問題，在本發(fā)明的半導體裝置的曝光方法中，使用了以下那樣的手 段。
[0010] 在初次使用中間掩模時，將中間掩模實際裝入裝置中，進行斜向測量/隨機測量， 由此，盡管不增加采樣數(shù)，也能夠避免偏差采樣的危險性，能夠捕捉作為總體的中間掩模整 體。由此，對于作為中間掩模透射率而回送的結果，能夠得到比實際精度高的結果。此外， 使固定的計測光點的尺寸可變，并進行與該計測光點的尺寸對應的入射角度的變更，由此， 能夠得到相同的效果。
[0011] 此外，在采樣中，測量在多個面安裝有多個相同的芯片的中間掩模的至少一個芯 片區(qū)域的透射率，由此求出了中間掩模整體的中間掩模透射率。
[0012] 此外，為了通過轉用中間掩模圖案的設計數(shù)據(jù)，而使得盡管實際上不進行中間掩 模透射率測量，也能夠在短時間內求出中間掩模透射率，半導體曝光裝置或曝光方法的特 征在于，由如下步驟構成：使用標準的CAD工具，生成中間掩模圖案的設計數(shù)據(jù)；對該設計 數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)轉換，使其成為標準的文件格式的流格式（稱作GDS II )或cif格式等、利用 掩模CAD寫出的數(shù)據(jù)；根據(jù)轉換后的設計數(shù)據(jù)，求出中間掩模透射率；以及保存所求出的中 間掩模透射率。并且特征在于，不使用實際的中間掩模來測量中間掩模透射率，而根據(jù)數(shù)據(jù) 直接求出中間掩模透射率。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明，作為與投影曝光裝置中的曝光負荷增加相伴的透鏡膨脹而引起的焦 點偏差的對策，能夠提供不論是具有怎樣特征的圖案，都能夠高精度且短時間地求出中間 掩模透射率的方法，即，在不損害生產(chǎn)率的情況下求出準確的中間掩模透射率的方法。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明實施方式的步進曝光裝置的結構圖。
[0015] 圖2是現(xiàn)有的步進曝光裝置的結構圖。
[0016] 圖3是用于說明對中間掩模透射率進行斜向測量的方法的說明圖。
[0017] 圖4是用于說明對中間掩模透射率進行隨機測量的方法的說明圖。
[0018] 圖5是用于說明與計測光點尺寸小對應的傾斜測量的方法的說明圖。
[0019] 圖6是用于說明與計測光點尺寸大對應的傾斜測量的方法的說明圖。
[0020] 圖7是用于說明一個芯片區(qū)域的透射率測量方法的說明圖。
[0021] 圖8是用于說明四個芯片區(qū)域的透射率測量方法的說明圖。
[0022] 圖9是用于說明僅對縮小為任意區(qū)域的區(qū)域進行透射率測量的方法的說明圖。
[0023] 標號說明
[0024] 1 :照明光學系統(tǒng)
[0025] 2:中間掩模（原版）
[0026] 3 :投影光學系統(tǒng)
[0027] 4 :移動工作臺
[0028] 5 :卡盤
[0029] 6:光電探測器
[0030] 7 :CPU (曝光負荷校正裝置）
[0031 ] 8 :中間掩模透射率存儲裝置
[0032] 9 :設計數(shù)據(jù)
[0033] 10 :光量計測光點（測量光量的點）
[0034] 11 :從正面觀察到的計測光點（尺寸較小、例如的情況）
[0035] 12 :相對于中間掩模表面的傾斜角度θ 1
[0036] 13 :從正面觀察到的計測光點（尺寸較大、例如l.〇mm(p的情況）
[0037] 14 :相對于中間掩模表面的傾斜角度Θ 2
[0038] 15 :進行透射率測量的一個芯片區(qū)域
[0039] 16 :進行透射率測量的四個芯片區(qū)域
[0040] 17 :進行透射率測量的縮小到中間掩模整體的1/4的區(qū)域
【具體實施方式】
[0041] 圖1是作為本發(fā)明實施方式的投影曝光裝置之一的步進曝光裝置的結構圖，具有 根據(jù)設計數(shù)據(jù)進行曝光負荷校正的功能。步進曝光裝置具有：照明光學系統(tǒng)1 ;中間掩模2， 其是用于實際測量中間掩模透射率的原版；投影光學系統(tǒng)3,其用于使中間掩模圖案縮小 到例如五分之一，并利用曝光將期望的圖案轉印到晶片上；工作臺4,其用于使晶片移動到 測量中間掩模透射率的規(guī)定的計測光點；卡盤5,其支撐晶片；光電探測器6,其測量通過投 影光學系統(tǒng)的光量；以及CPU 7,其根據(jù)測量出的中間掩模透射率進行曝光負荷校正，根據(jù) 設計數(shù)據(jù)計算中間掩模透射率來進行曝光負荷校正，并且控制照明光學系統(tǒng)1和工作臺4 的驅動。
[0042] 中間掩模透射率存儲裝置8是用于保存實際測量出的中間掩模透射率的數(shù)據(jù)、以 及根據(jù)設計數(shù)據(jù)9計算出的中間掩模透射率的數(shù)據(jù)的存儲裝置。關于使用設計數(shù)據(jù)9的方 法，將在后面記述。
[0043] 作為參考，圖2示出現(xiàn)有的步進曝光裝置的結構圖。明顯的不同之處在于，在現(xiàn)有 的步進曝光裝置中，與設計數(shù)據(jù)不相關，中間掩模透射率存儲裝置8并未有效地靈活運用 根據(jù)設計數(shù)據(jù)計算出的中間掩模透射率的數(shù)據(jù)。
[0044] 使用上述結構，能夠解決以下的現(xiàn)有問題：在存在以與采樣相同的間距進行重復 的圖案的情況下，作為中間掩模透射率回送的結果與實際值偏離。以下，對測量中間掩模透 射率的方法進行具體說明。
[0045] 在第一方法中，如圖3所示，例如將以往在X、Y方向上以0. 2mm間距進行了測量 的方式設定為如下方式：例如使光量計測光點10呈中間掩模的對角狀地傾斜，并以〇. 2mm 間距進行測量。此處，呈對角狀地傾斜是指沿著相對于中間掩模的4條邊斜向的直線、且沿 著通常不與對角線重合的直線。此時，X和Y方向的采樣被設定為：相對于中間掩模的重復 的圖案，具有不同的間隔。此外，也可以使計測光點10呈中間掩模的對角狀地傾斜，并如 0. 2mm、0. 3mm、0. 2mm、0. 3mm這樣，以不同的間距進行透射率測量。在該情況下，也設定為： X和Y方向的采樣相對于中間掩模的重復的圖案，不與相同的圖案重合，而與不同的圖案重 合。
[0046] 通過上述采樣，求出作為中間掩模整體的特性的中間掩模透射率，并保存在中間 掩模透射率存儲裝置8中?；谇蟪龅闹虚g掩模透射率，通過圖1的CPU (曝光負荷校正裝 置）7,根據(jù)需要組合焦點、透鏡畸變、倍率來進行曝光負荷校正，并反饋給圖1的投影光學 系統(tǒng)3,進行投影曝光。
[0047] 在第二方法中，如圖4所