[發(fā)明專利]檢查裝置、檢查方法、曝光方法、以及半導(dǎo)體元件的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180051853.2
• 申請日: 2011-02-10
• 公開（公告）號: CN103283002A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 深澤和彥;藤森義彥
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社尼康
• 主分類號: H01L21/027
• 分類號: H01L21/027
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 任默聞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種檢查裝置及檢查方法，用以檢查通過曝光而形成有既定圖案的基板的表面，亦關(guān)于一種曝光方法，用以將既定圖案曝光在基板的表面、以及通過該曝光方法所制作的半導(dǎo)體元件的制造方法。

背景技術(shù)

步進(jìn)掃描(step?and?scan)方式的曝光裝置，是一邊通過光罩及投影透鏡照射狹縫狀的光，一邊使保持有標(biāo)線片(亦即，形成有圖案的光罩基板)的載臺與保持有晶片(亦即，欲形成半導(dǎo)體圖案的晶片)的載臺相對移動，以進(jìn)行1個照射區(qū)域分掃描，藉此對半導(dǎo)體晶片進(jìn)行1個照射區(qū)域分(既定范圍)的曝光。以此方式，由于以狹縫(光)的長邊與標(biāo)線片載臺的相對掃描距離決定曝光照射區(qū)域(exposure?shot)的大小，因此可將曝光照射區(qū)域予以擴(kuò)大。曝光照射區(qū)域亦稱為曝光場(exposure?field)。

此種曝光裝置中，聚焦(在晶片面上的圖案的對焦?fàn)顟B(tài))的管理非常地重要。因此，會監(jiān)測曝光裝置的在晶片面上的聚焦的狀態(tài)(此處，聚焦管理并不限于管理離焦(defocus)所造成的不良，而亦管理在照射區(qū)域內(nèi)或晶片整面聚焦?fàn)顟B(tài)的變動、及劑量(曝光量)狀態(tài)的變動)。在曝光裝置的聚焦?fàn)顟B(tài)的測量，主要而言是有測量曝光照射區(qū)域內(nèi)的聚焦?fàn)顟B(tài)的分布的、以及測量晶片整面的聚焦?fàn)顟B(tài)的分布的。以下，將前者稱為像面或像面測量，而將后者稱為聚焦監(jiān)測或聚焦監(jiān)測測量。聚焦?fàn)顟B(tài)是指以數(shù)值來表示曝光時的焦點為從最佳聚焦或聚焦的基準(zhǔn)狀態(tài)偏離多少。欲測量曝光裝置的聚焦?fàn)顟B(tài)，例如已知有一種方法，其是使用專用的光罩基板對測試圖案進(jìn)行曝光并顯影，再從所獲得的測試圖案的位置偏移而測量出聚焦偏置(focus?offset)量。

然而，在以此種方法測量曝光裝置的聚焦?fàn)顟B(tài)的情況下，除了提出測量所需的參數(shù)條件的作業(yè)耗時以外，由于測量基本上是1點1點的測量，因此會在測量上耗費大量的時間。又，在圖案的種類或曝光裝置的照明條件有其限制，僅能以與實際元件不同的圖案來測量聚焦?fàn)顟B(tài)。

又，此種曝光裝置中，為了對準(zhǔn)投影透鏡的焦點(使其對焦)，是對應(yīng)晶片載臺的高度來調(diào)整光罩基板的高度。然而，在因投影透鏡等導(dǎo)致(圖案的)像面傾斜的情況下，僅以光罩基板的高度的一維調(diào)整無法對準(zhǔn)焦點。因此，此種曝光裝置，是在進(jìn)行對晶片的曝光前，進(jìn)行最佳的聚焦條件的測量。欲求出最佳的聚焦條件，例如已知有一種方法，其是一邊使焦點依較一狹縫還小的區(qū)域分別改變，一邊對測試用的圖案進(jìn)行曝光并顯影，再根據(jù)所獲得的圖案的正反射像來求出成為最佳聚焦的條件(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。此時，利用顯微鏡及攝影元件放大觀察圖案的正反射像，將光阻圖案(線)與間距的對比為極大的條件判定為成為最佳聚焦的條件。

然而，在以此種方法求出最佳的聚焦條件的情況下，容易受到因曝光能量的變化所造成的光阻的膜厚變化(光阻膜變薄)、或因過大的離焦而造成圖案消失等的影響，而有無法滿足要求精度的情形。又，由于使聚焦依較一照射區(qū)域還小的區(qū)域分別改變以進(jìn)行曝光，因此含有照射區(qū)域內(nèi)的像面測量時的控制誤差，而成為使精度降低的主要原因。又，因標(biāo)線片載臺或晶片載臺進(jìn)行掃描時的誤差，亦有形成在晶片上的光阻的半導(dǎo)體圖案像會相對地傾斜的情形而無法應(yīng)付。

專利文獻(xiàn)1：美國專利申請公開第2008/0207499號說明書。

發(fā)明內(nèi)容

如上述般，正謀求用以以高精度且短時間測量曝光時的曝光狀態(tài)(聚焦?fàn)顟B(tài)/劑量狀態(tài))的方法。

本發(fā)明是有鑒于此種問題而構(gòu)成，以提供一種能以高精度且短時間測量曝光時的曝光狀態(tài)的裝置及方法為目的。

為了達(dá)成此種目的，本發(fā)明的檢查裝置，具備：照明部，將照明光照射于具有反復(fù)既定范圍的曝光所制作的多個圖案的基板的該圖案；檢測部，一次檢測來自該照明光照射的該基板的該既定范圍的該圖案的光；以及運算部，根據(jù)以該檢測部檢測出的檢測結(jié)果，求出該圖案曝光時的曝光狀態(tài)。

此外，上述的檢查裝置中，較佳為：該運算部對該圖案曝光時的對焦?fàn)顟B(tài)與曝光量的至少一方進(jìn)行運算以作為該曝光狀態(tài)。

又，上述的檢查裝置中，較佳為：進(jìn)一步具備控制該照明部與該檢測部的控制部；在對該對焦?fàn)顟B(tài)與該曝光量的一方進(jìn)行運算以作為該曝光狀態(tài)時，該控制部以不易受到另一方的影響的方式控制該照明部與該檢測部的至少一方。

又，上述的檢查裝置中，較佳為：該檢測部檢測來自該圖案的衍射光。

又，上述的檢查裝置中，較佳為：該檢測部檢測4次以上的次數(shù)的衍射光。

又，上述的檢查裝置中，較佳為：該檢測部檢測來自該圖案的反射光的中既定的偏光成分。