專(zhuān)利名稱(chēng)：偏振狀態(tài)檢查方法和檢查襯底、半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投影光刻法特別是涉及偏振狀態(tài)檢查方法、半導(dǎo)體器件的制造方法和用來(lái)檢查偏振狀態(tài)的檢查襯底。
背景技術(shù)：
在通過(guò)光刻技術(shù)形成與曝光波長(zhǎng)相同程度或小于等于曝光波長(zhǎng)的尺寸的圖形的情況下，照明光的偏振狀態(tài)對(duì)成像帶來(lái)的影響大。在偏振狀態(tài)中，有電場(chǎng)矢量在垂直于照明光的入射面的方向上振動(dòng)的‘s偏振’和在平行于入射面的方向上振動(dòng)的‘p偏振’。在這里，在形成條紋圖形(線(xiàn)與間隔圖形)的情況下，‘s偏振’這一方具有對(duì)比度高而且曝光量富余度變大的傾向。為此，在特開(kāi)2004-207709號(hào)公報(bào)中，人們采用使向晶片上投影掩模圖形的照明光偏振，使向晶片入射的入射光接近s偏振光的辦法進(jìn)行了在晶片上形成微細(xì)圖形的嘗試。
但是，雖然通過(guò)采用偏振光照明使得微細(xì)圖形形成時(shí)的曝光量富余度上升，但是以偏振度的誤差為主要因素的微細(xì)圖形的尺寸誤差，近來(lái)卻成了問(wèn)題。偏振度可用s偏振光與p偏振光的強(qiáng)度之差除以全體的光強(qiáng)度的值定義，取從-1到+1之間的值。偏振度的誤差的影響，在微細(xì)圖形中大，隨著圖形尺寸的上升而減小。因此，偏振度的誤差被認(rèn)為是光鄰近效應(yīng)(OPE)的主要原因之一，光鄰近效應(yīng)是與用縮小投影光學(xué)系統(tǒng)投影的圖形的尺寸相對(duì)應(yīng)地產(chǎn)生尺寸誤差的現(xiàn)象。但是，由于OPE的主要原因除去偏振度的誤差之外還有多種，故要確定在OPE中出現(xiàn)的尺寸變動(dòng)的主要原因是困難的。于是，人們期待著一種在產(chǎn)生了OPE的情況下，把照明光的偏振狀態(tài)從其它的尺寸變動(dòng)主要因素中獨(dú)立出來(lái)進(jìn)行定量化的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第1方面，是一種偏振狀態(tài)檢查方法，包括在具有平坦的表面和反射率隨偏振方向而變化的格子圖案的檢查晶片上形成檢查感光層；用照明光使上述檢查感光層曝光；測(cè)量上述檢查感光層的感光變化；和根據(jù)上述感光變化檢查上述照明光的偏振狀態(tài)。
本發(fā)明的第2方面，是一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括在具有平坦的表面和反射率隨偏振方向而變化的格子圖案的檢查晶片上形成檢查感光層；用照明光使上述檢查感光層曝光；測(cè)量上述檢查感光層的感光變化；根據(jù)上述感光變化檢查上述照明光的偏振狀態(tài)；根據(jù)上述偏振狀態(tài)修正上述照明光的照明光學(xué)系統(tǒng)；在產(chǎn)品晶片上涂敷產(chǎn)品抗蝕劑膜；用上述照明光學(xué)系統(tǒng)把設(shè)置在產(chǎn)品掩模上的電路圖形的像投影到上述產(chǎn)品抗蝕劑膜上；和顯影上述產(chǎn)品抗蝕劑膜，在上述產(chǎn)品晶片上形成與上述電路圖形對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品抗蝕劑圖形。
本發(fā)明的第3方面，是一種偏振狀態(tài)檢查用檢查襯底，包括用照明光進(jìn)行照射、設(shè)置有間距小于等于上述照明光的波長(zhǎng)的2倍的格子圖案的檢查晶片；和配置在上述檢查晶片上的檢查感光層。


圖1是示出了本發(fā)明的實(shí)施方式1的偏振狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的框圖。
圖2是示出了本發(fā)明的實(shí)施方式1的曝光裝置的示意圖。
圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式1的檢查襯底(基板)的俯視圖。
圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式1的檢查襯底的第1放大俯視圖。
圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式1的檢查襯底的第1剖面圖。
圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式1的檢查襯底的第2放大俯視圖。
圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式1的檢查襯底的第2剖面圖。
圖8是示出了本發(fā)明的實(shí)施方式1的格子圖案的溝和光的電場(chǎng)矢量的振動(dòng)方向所構(gòu)成的夾角與曝光量比之間的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖9是示出了本發(fā)明的實(shí)施方式1的曝光裝置的曝光條件的示意圖。
圖10是本發(fā)明的實(shí)施方式1的檢查襯底的第1工序剖面圖。
圖11是本發(fā)明的實(shí)施方式1的檢查襯底的第2工序剖面圖。
圖12是本發(fā)明的實(shí)施方式1的檢查襯底的第3工序剖面圖。
圖13是示出了本發(fā)明的實(shí)施方式1的偏振狀態(tài)檢查方法的流程圖。
圖14是本發(fā)明的實(shí)施方式1的檢查襯底的第3剖面圖。
圖15是示出了本發(fā)明的實(shí)施方式2的偏振狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的框圖。
圖16是示出了本發(fā)明的實(shí)施方式2的偏振狀態(tài)檢查方法的流程圖。
圖17是本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例的檢查襯底的放大俯視圖。
圖18是本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例的檢查襯底的剖面圖。
圖19是本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例的檢查襯底的第1工序剖面圖。
圖20是本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例的檢查襯底的第2工序剖面圖。
圖21是本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例的檢查襯底的第3工序剖面圖。
圖22是本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例的檢查襯底的第3工序剖面圖。
圖23是本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例的檢查襯底的第4工序剖面圖。
圖24是本發(fā)明的實(shí)施方式3的檢查襯底的俯視25是本發(fā)明的實(shí)施方式3的檢查襯底的放大俯視圖。
圖26是示出了本發(fā)明的實(shí)施方式3的偏振狀態(tài)檢查方法的流程圖。
圖27是示出了本發(fā)明的實(shí)施方式3的格子圖案的溝和光的電場(chǎng)矢量的振動(dòng)方向所構(gòu)成的夾角與曝光量比之間的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖28是本發(fā)明的實(shí)施方式4的開(kāi)口光闌板的俯視圖。
圖29是本發(fā)明的實(shí)施方式4的曝光裝置的2次光源面的示意圖。
圖30是本發(fā)明的實(shí)施方式4的檢查掩模的俯視圖。
圖31是本發(fā)明的實(shí)施方式4的檢查襯底的放大俯視圖。
圖32是本發(fā)明的實(shí)施方式4的檢查襯底的第1俯視圖。
圖33是本發(fā)明的實(shí)施方式4的檢查襯底的第1剖面圖。
圖34是本發(fā)明的實(shí)施方式4的檢查襯底的第2俯視圖。
圖35是本發(fā)明的實(shí)施方式4的檢查襯底的第2剖面圖。
圖36是本發(fā)明的實(shí)施方式4的檢查襯底的第3俯視圖。
圖37是本發(fā)明的實(shí)施方式4的檢查襯底的第3剖面圖。
圖38是本發(fā)明的實(shí)施方式4的檢查襯底的第4俯視圖。
圖39是本發(fā)明的實(shí)施方式4的檢查襯底的第4剖面圖。
圖40是本發(fā)明的實(shí)施方式4的檢查襯底的第5俯視圖。
圖41是本發(fā)明的實(shí)施方式4的檢查襯底的第5剖面圖。
圖42是示出了本發(fā)明的實(shí)施方式4的偏振狀態(tài)檢查方法的流程圖。
圖43是本發(fā)明的實(shí)施方式5的檢查襯底的俯視圖。
圖44是示出了本發(fā)明的實(shí)施方式5的曝光裝置的曝光條件的示意圖。
圖45是示出了本發(fā)明的實(shí)施方式5的偏振狀態(tài)檢查方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下參看

本發(fā)明的實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)注意在全部附圖中對(duì)于相同或類(lèi)似的部分或要素都賦予相同或類(lèi)似的參考標(biāo)號(hào)而省略或簡(jiǎn)化相同或類(lèi)似的部分或要素的說(shuō)明。
實(shí)施方式1本發(fā)明的實(shí)施方式1的偏振狀態(tài)檢查系統(tǒng)，如圖1所示，具有中央運(yùn)算處理單元(CPU)300，以及向分別具有平坦的表面和反射率隨著偏振方向而變化的格子圖案的檢查晶片上的檢查感光層照射被偏振化了的照明光的曝光裝置3。曝光裝置3連接在CPU300上。CPU300具有曝光量比計(jì)算部341，其用來(lái)計(jì)算用照明光使平坦的表面上的檢查感光層感光變化的基準(zhǔn)曝光量DS和用照明光使格子圖案上的檢查感光層感光變化到與平坦的表面上的檢查感光層相同程度的參考曝光量DR之間的曝光量比RE，以及根據(jù)曝光量比RE評(píng)價(jià)照明光的偏振狀態(tài)的評(píng)價(jià)部342。
曝光裝置3如圖2所示，具有照明光學(xué)系統(tǒng)14。照明光學(xué)系統(tǒng)14具有例如發(fā)出波長(zhǎng)193nm的氟化氬激光等的照明光的照明光源41；配置在照明光源41的下部的開(kāi)口光闌保持器58；使從照明光源41照射的照明光變成為偏振光的偏振器59；使照明光聚光的聚光光學(xué)系統(tǒng)43以及配置在聚光光學(xué)系統(tǒng)43的下部的縫隙(slit)保持器54。曝光裝置3還具有配置在縫隙保持器54的下部的中間掩模(原版)載置臺(tái)51；配置在中間掩模載置臺(tái)51的下部的投影光學(xué)系統(tǒng)42；配置在投影光學(xué)系統(tǒng)42的下部的晶片載置臺(tái)32。偏振器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)70連接到偏振器59上。偏振器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)70調(diào)節(jié)偏振器59的配置位置，調(diào)節(jié)照明光的偏振方向。
中間掩模載置臺(tái)51具有中間掩模用XY載置臺(tái)81；配置在中間掩模用XY載置臺(tái)81上部的中間掩模用可動(dòng)軸83a、83b；通過(guò)中間掩模用可動(dòng)軸83a、83b的每一個(gè)連接到中間掩模用XY載置臺(tái)81上的中間掩模用Z傾斜載置臺(tái)82。中間掩模載置臺(tái)驅(qū)動(dòng)部97連接在中間掩模載置臺(tái)51上。中間掩模載置臺(tái)驅(qū)動(dòng)部97使中間掩模用XY載置臺(tái)81在水平方向上進(jìn)行掃描。此外，向垂直方向分別驅(qū)動(dòng)中間掩模用可動(dòng)軸83a、83b。因此，中間掩模用Z傾斜載置臺(tái)82可以通過(guò)中間掩模用XY載置臺(tái)81在水平方向上定位，而且還可以通過(guò)中間掩模用可動(dòng)軸83a、83b的每一個(gè)相對(duì)于水平面傾斜地進(jìn)行配置。在中間掩模用Z傾斜載置臺(tái)82端部配置中間掩模用移動(dòng)鏡98。中間掩模用Z傾斜載置臺(tái)82的配置位置可用與中間掩模用移動(dòng)鏡98相對(duì)配置的中間掩模用激光干涉儀99進(jìn)行測(cè)量。
晶片載置臺(tái)32具有晶片用XY載置臺(tái)91；配置在晶片用XY載置臺(tái)91上部的晶片用可動(dòng)軸93a、93b；由晶片用可動(dòng)軸93a、93b分別連接到晶片用XY載置臺(tái)91上的晶片用Z傾斜載置臺(tái)92。晶片載置臺(tái)驅(qū)動(dòng)部94連接在晶片載置臺(tái)32上。晶片載置臺(tái)驅(qū)動(dòng)部94使晶片用XY載置臺(tái)91在水平方向上進(jìn)行掃描。此外，向垂直方向分別驅(qū)動(dòng)晶片用可動(dòng)軸93a、93b。因此，晶片用Z傾斜載置臺(tái)92可以通過(guò)晶片XY用載置臺(tái)91在水平方向上定位，而且還可以通過(guò)晶片用可動(dòng)軸93a、93b的每一個(gè)相對(duì)于水平面傾斜地進(jìn)行配置。在晶片用Z傾斜載置臺(tái)92端部配置晶片用移動(dòng)鏡96。晶片用Z傾斜載置臺(tái)92的配置位置可用與晶片用移動(dòng)鏡96相對(duì)配置的晶片用激光干涉儀95進(jìn)行測(cè)量。
在晶片載置臺(tái)32上邊，配置圖3所示的由硅(Si)等構(gòu)成的檢查晶片15，以及如圖5所示的具有配置在檢查晶片15上的檢查感光層16的檢查襯底。在圖3所示的檢查晶片15上設(shè)置有多個(gè)格子圖案25a、25b、25c、……、25x的每一個(gè)。如作為格子圖案25a的放大俯視圖的圖4和作為從A-A方向看的剖面圖的圖5所示，在一邊為100微米的正方形的區(qū)域上周期性地設(shè)置有間距為150nm而且具有100nm的深度的多個(gè)溝125a、125b、125c、……、125n的每一個(gè)。另外，格子圖案25a的間距，只要小于等于照明光的波長(zhǎng)的2倍優(yōu)選小于等于波長(zhǎng)即可。多個(gè)各個(gè)格子圖案25a～25x的每一個(gè)，在表面平坦的檢查晶片15上以大于等于100微米的間隔配置成島狀。
檢查襯底進(jìn)一步具有涂敷到檢查晶片15表面上的正型抗蝕劑等檢查感光層16，多個(gè)溝125a～125n的每一個(gè)的內(nèi)部也被檢查感光層16填充。對(duì)于其它的格子圖案25b～25x的每一個(gè)也同樣。在這里。如果向以小于等于照明光的波長(zhǎng)的2倍的間距重復(fù)地配置有折射率或衰減系數(shù)等光學(xué)特性不同的物質(zhì)的區(qū)域照射照明光，照明光的反射率則根據(jù)多個(gè)溝125a～125n的每一個(gè)的長(zhǎng)度方向和照明光的電場(chǎng)矢量振動(dòng)方向所構(gòu)成的圖6所示的夾角θ而變化。具體地說(shuō)，在角度θ為0度的情況下反射率最高，隨著角度θ向90度靠近反射率不斷變低。另外，在圖4中，雖然設(shè)格子圖案25a為一邊為100微米的正方形，但是，并不限定于此，格子圖案25a的大小，只要是可以忽略格子圖案25a與周?chē)臋z查晶片15表面的平坦部分之間的邊界上的照明光的衍射的影響的大小即可。例如，只要是大于等于照明光的波長(zhǎng)的10倍即可，在照明光的波長(zhǎng)是193nm的情況下，只要格子圖案25a的一邊的長(zhǎng)度大于等于2微米即可。
在圖1所示的CPU300上還連接有顯影裝置4和膜厚測(cè)定裝置333。顯影裝置4是用來(lái)對(duì)用曝光裝置3曝光后的檢查感光層16進(jìn)行顯影的裝置，可以使用能夠?qū)︼@影液濃度、顯影液溫度和顯影時(shí)間進(jìn)行管理的裝置。作為膜厚測(cè)定裝置333可以使用分光光度計(jì)、橢圓儀、光學(xué)顯微鏡和原子間力顯微鏡(AFM)等。膜厚測(cè)定裝置333對(duì)顯影后的檢查感光層16的膜厚進(jìn)行測(cè)定。另外，在使用分光光度計(jì)和橢圓儀等的情況下，優(yōu)選根據(jù)圖5所示的格子圖案25a進(jìn)行使得在測(cè)定結(jié)果中不會(huì)產(chǎn)生誤差那樣的測(cè)定波長(zhǎng)的選擇。
圖1所示的CPU300還具有曝光裝置控制部326。曝光裝置控制部326在曝光裝置3中設(shè)定與曝光條件相吻合的曝光環(huán)境。例如，進(jìn)行從圖2所示的照明光源41照射的照明光的照射量的調(diào)整。此外，還采用驅(qū)動(dòng)中間掩模載置臺(tái)驅(qū)動(dòng)部97和晶片載置臺(tái)驅(qū)動(dòng)部94使中間掩模載置臺(tái)51和晶片載置臺(tái)32移動(dòng)，用中間掩模用激光干涉儀99和晶片用激光干涉儀95監(jiān)視各自的配置位置、掃描方向、掃描速度等的辦法，設(shè)定步進(jìn)掃描曝光裝置的環(huán)境。此外，曝光裝置控制部326具有監(jiān)視曝光裝置3的曝光次數(shù)的內(nèi)部計(jì)數(shù)器。
圖1所示的曝光量比計(jì)算部341，計(jì)算如圖7所示的以檢查晶片15的平坦的表面上的檢查感光層16在顯影后消失時(shí)的基準(zhǔn)曝光量DS為分母，以多個(gè)格子圖案25a～25x中的每一個(gè)的上部的檢查感光層16顯影后消失時(shí)的參照曝光量DR為分子的曝光量比RE。在這里，在圖8中示出了圖6所示的多個(gè)溝125a～125n的每一個(gè)的長(zhǎng)度方向與照明光的電場(chǎng)矢量振動(dòng)方向所構(gòu)成的夾角θ與曝光量比RE的關(guān)系。在角θ為0度即多個(gè)溝125a～125n的每一個(gè)的長(zhǎng)度方向與照明光的電場(chǎng)矢量振動(dòng)方向一致的情況下，曝光量比RE取最小值‘a(chǎn)’。隨著角θ增加曝光量比RE增大，在角θ為90度時(shí)曝光量比RE取最大值‘b’。圖1所示的評(píng)價(jià)部342，以曝光量比計(jì)算部342利用圖8所示的關(guān)系所計(jì)算的曝光量比RE為基礎(chǔ)，對(duì)照明光的偏振狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)。例如，在照明光不是完全的偏振光而包括s偏振光和p偏振光的情況下，照明光的偏振度變得比1小。在晶片載置臺(tái)32上把檢查襯底配置為使得多個(gè)溝125a～125n的每一個(gè)的長(zhǎng)度方向與成為s偏振光的照明光的電場(chǎng)矢量的振動(dòng)方向一致那樣的情況下，隨著照明光的偏振度變成為比1小，多個(gè)格子圖案25a～25x的每一個(gè)的照明光的反射率降低。因此，由于使多個(gè)格子圖案25a～25x的每一個(gè)的上部檢查感光層16消失所需要的參照曝光量DR上升，使得曝光量比RE也上升。因此，圖1所示的評(píng)價(jià)部342，在曝光量比RE上升的情況下，評(píng)價(jià)為照明光的偏振度減少。
在CPU300上還連接有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置200。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置200具有光刻條件存儲(chǔ)部201、曝光量比存儲(chǔ)部204和檢查條件存儲(chǔ)部205。光刻條件存儲(chǔ)部201保存曝光裝置3的曝光條件的數(shù)據(jù)庫(kù)。圖9是曝光條件的數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)例子，保存有分別定義了在用圖2所示的曝光裝置進(jìn)行步進(jìn)掃描曝光時(shí)的曝光量D1、D2、D3、……、D24的曝光條件6A、6B、6C、……、6F、6G、6H、6L、……、6M、6N、6O、……、6R、6S、6T、6U、……、6X。例如，對(duì)曝光量D1、D2、D3、……、D24的每一個(gè)賦予了依次增加的值。此外，圖1所示的光刻條件存儲(chǔ)部201，還保存有曝光裝置3的投影光學(xué)系統(tǒng)42的數(shù)值孔徑(NA)、相干因子σ、照明光源41的環(huán)形屏蔽率等的曝光條件。曝光量比存儲(chǔ)部204保存曝光量比計(jì)算部341計(jì)算的曝光量比RE。檢查條件存儲(chǔ)部205保存作為檢查照明光的偏振狀態(tài)的次數(shù)的上限次數(shù)的上限檢查次數(shù)以及曝光量比RE的變動(dòng)的允許值。
在CPU300上還連接有輸入裝置312、輸出裝置313、程序存儲(chǔ)裝置330和暫時(shí)存儲(chǔ)裝置331。作為輸入裝置312，例如可以使用鍵盤(pán)和鼠標(biāo)等的點(diǎn)擊裝置等。輸出裝置313則可以使用液晶顯示器、監(jiān)視器等的圖像顯示裝置以及打印機(jī)等。程序存儲(chǔ)裝置330，保存控制CPU300的操作系統(tǒng)等。暫時(shí)存儲(chǔ)裝置331則逐次存放CPU300的計(jì)算結(jié)果。作為程序存儲(chǔ)裝置330和暫時(shí)存儲(chǔ)裝置331，例如可以使用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁盤(pán)、光盤(pán)、光磁盤(pán)或磁帶等的記錄程序的記錄媒體等。
下面用圖10～12說(shuō)明圖5所示的檢查襯底的制造方法。首先，如圖10所示，用旋轉(zhuǎn)涂敷器等向檢查晶片15上旋轉(zhuǎn)涂敷抗蝕劑26。其次，如圖11所示，用光刻技術(shù)在抗蝕劑26上設(shè)置多個(gè)開(kāi)口126a、126b、126c、……、126n的每一個(gè)，使檢查晶片15露出來(lái)。然后，用刻蝕技術(shù)，選擇性地除去從多個(gè)開(kāi)口126a～126n的每一個(gè)露出來(lái)的檢查晶片15，如圖12所示，在檢查晶片15上形成多個(gè)溝125a～125n的每一個(gè)。最后，在用堿性溶液等除去了抗蝕劑26后，重新向檢查晶片15上旋轉(zhuǎn)涂敷檢查感光層16，得到圖5所示的檢查襯底。
下面，用圖13所示的流程圖對(duì)使用實(shí)施方式1的偏振狀態(tài)檢查方法的半導(dǎo)體器件的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
(a)在步驟S90中，圖1所示的曝光裝置控制部326把‘1’分配給內(nèi)部計(jì)數(shù)器‘nT’。在步驟S100中，準(zhǔn)備設(shè)置有圖3～圖5所示的多個(gè)格子圖案25a～25x的每一個(gè)的檢查晶片15。在步驟S101中，在檢查晶片15上旋轉(zhuǎn)涂敷例如正型的抗蝕劑，向檢查晶片15上淀積檢查感光層16。在步驟S102中，把檢查晶片15配置在圖2所示的晶片載置臺(tái)32上，把由石英玻璃等構(gòu)成的、不具有圖形的透明掩?；迮渲玫街虚g掩模用載置臺(tái)51上。另外，也可以在中間掩模用載置臺(tái)51上什么也不配置。其次，圖1所示的曝光裝置控制部326向圖2所示的偏振器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)70發(fā)出使之調(diào)節(jié)偏振器59的配置位置的指示，設(shè)定照明光的偏振方向。
(b)在步驟S103中，圖1所示的曝光裝置控制部326，從光刻條件存儲(chǔ)部201中讀出圖9所示的曝光條件6A～6X。按照?qǐng)D1所示的曝光裝置控制部326的指示用曝光條件6A～6X邊增加曝光量邊對(duì)圖3～圖5所示的多個(gè)的格子圖案25a～25x的每一個(gè)和與多個(gè)的格子圖案25a～25x的每一個(gè)相鄰接的檢查晶片15上的平坦的表面的上部的檢查感光層16進(jìn)行步進(jìn)掃描曝光。
(c)在步驟S104中，在對(duì)檢查感光層16進(jìn)行了曝光并進(jìn)行了堅(jiān)膜(PEB)處理后，用顯影裝置4對(duì)檢查感光層16進(jìn)行顯影處理。在步驟S105中，用膜厚測(cè)定裝置333測(cè)定圖3～圖5所示的多個(gè)格子圖案25a～25x的每一個(gè)的上部的檢查感光層16的膜厚以及檢查晶片15的平坦的表面上的檢查感光層16的膜厚。圖1所示的膜厚測(cè)定裝置333把所測(cè)定的檢查感光層16的膜厚送往曝光量比計(jì)算部341。
(d)在步驟S106中，曝光量比計(jì)算部341，如圖12所示，從圖9所示的曝光條件6A～6X中抽出使檢查晶片15的平坦的表面上的檢查感光層16消失時(shí)的基準(zhǔn)曝光量DS。其次，在步驟S107中，圖1所示的曝光量比計(jì)算部341從圖9所示的曝光條件6A～6X中抽出使多個(gè)格子圖案25a～25x的每一個(gè)的上部的檢查感光層16消失時(shí)的參照曝光量DR。在步驟S108中，圖1所示的曝光量比計(jì)算部342，計(jì)算以基準(zhǔn)曝光量DS為分母，以參照曝光量DR為分子的曝光量比RE。曝光量比計(jì)算部341使曝光裝置控制部326參照內(nèi)部計(jì)數(shù)器‘nT’的值。然后曝光量比計(jì)算部341把所計(jì)算的曝光量比RE當(dāng)作第nT次的曝光量比RE保存到曝光量比存儲(chǔ)部204內(nèi)。
(e)在步驟S109中，把曝光裝置3使用或放置恒定期間等。在步驟S110中，曝光裝置控制部326判定分配給內(nèi)部計(jì)數(shù)器‘nT’的值是否大于等于保存在檢查條件存儲(chǔ)部205內(nèi)的上限檢查次數(shù)。在內(nèi)部計(jì)數(shù)器‘nT’的值小于上限檢查次數(shù)的情況下，向步驟S120前進(jìn)，使內(nèi)部計(jì)數(shù)器‘nT’的值增加‘1’。在內(nèi)部計(jì)數(shù)器‘nT’的值大于等于上限檢查次數(shù)的情況下，則向步驟S111前進(jìn)。在前進(jìn)到步驟S111的那一時(shí)刻，從第1次的曝光量比RE到第nT次的曝光量比RE的值都分別被保存到曝光量比存儲(chǔ)部204內(nèi)。
(f)在步驟S111中，評(píng)價(jià)部342從曝光量比存儲(chǔ)部204中讀出第1～第nT次的曝光量比RE。評(píng)價(jià)部342相對(duì)于第1次的曝光量比RE，評(píng)價(jià)之后所取得的第nT次的曝光量比RE是否上升。例如，即使取得了第1次的曝光量比RE時(shí)照明光的偏振度為1，如果在步驟S109期間偏振度因經(jīng)時(shí)變化而降低的情況下，由于偏振的不完全，第nT次的曝光量比RE與第1次的曝光量比RE相比上升。因此。評(píng)價(jià)部342在第nT次的曝光量比RE超過(guò)第1次的曝光量比RE上升到大于等于保存在檢查條件存儲(chǔ)部205內(nèi)的變動(dòng)的允許值的情況下，評(píng)價(jià)為需要對(duì)照明光的偏振狀態(tài)進(jìn)行再調(diào)整。
(g)在步驟S131中，對(duì)圖2所示的照明光學(xué)系統(tǒng)14進(jìn)行調(diào)整，并把照明光的偏振度調(diào)整為使之變成為1。在步驟S132中，準(zhǔn)備已經(jīng)旋轉(zhuǎn)涂敷上產(chǎn)品抗蝕劑膜的產(chǎn)品晶片。產(chǎn)品晶片可以使用Si等的晶片。在步驟S133中，把產(chǎn)品晶片配置到晶片載置臺(tái)32上，在產(chǎn)品掩模配置到中間掩模載置臺(tái)上。產(chǎn)品掩模具有透明的掩?；搴团渲玫窖谀；迳系挠摄t(Cr)等構(gòu)成的產(chǎn)品遮光膜，在產(chǎn)品遮光膜上設(shè)置有電路圖形。從照明光源41照射照明光，把設(shè)置在產(chǎn)品掩模上的電路圖形投影到產(chǎn)品晶片上的產(chǎn)品抗蝕劑膜上。在步驟S134中，使產(chǎn)品抗蝕劑膜顯影，在產(chǎn)品晶片上形成與電路圖形對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品抗蝕劑圖形。以后，進(jìn)行離子注入、絕緣膜形成、布線(xiàn)形成等，完成半導(dǎo)體器件。
根據(jù)使用圖1～圖13所示的實(shí)施方式1的偏振狀態(tài)檢查系統(tǒng)和偏振狀態(tài)檢查方法的半導(dǎo)體器件制造方法，可以監(jiān)視透過(guò)了圖2所示的曝光裝置3的偏振器59后的照明光的偏振狀態(tài)的經(jīng)時(shí)變化。在現(xiàn)有的偏振狀態(tài)檢查方法中，必須先把偏振分析裝置插入到照明光學(xué)系統(tǒng)14或投影光學(xué)系統(tǒng)42內(nèi)，再檢查照明光的偏振狀態(tài)。但是，由于照明光學(xué)系統(tǒng)14和投影光學(xué)系統(tǒng)42都已分別被高度校準(zhǔn)，故插入偏振分析裝置需要高度的專(zhuān)門(mén)技術(shù)。相對(duì)于此，在實(shí)施方式1的偏振狀態(tài)檢查方法中，僅僅把檢查襯底配置到晶片載置臺(tái)32上，無(wú)須把偏振分析裝置插入到光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)可以監(jiān)視照明光的偏振狀態(tài)的經(jīng)時(shí)變化，該檢查襯底是在半導(dǎo)體器件的制造中使用的產(chǎn)品晶片相同大小的檢查晶片15上設(shè)置有格子圖案25a～25x。此外還可以在已經(jīng)判明照明光的偏振狀態(tài)惡化的那一刻開(kāi)始在步驟S131中用偏振分析裝置對(duì)照明光的偏振狀態(tài)進(jìn)行修正，改善曝光裝置3的光學(xué)系統(tǒng)的成像特性。因此，可以大幅度地簡(jiǎn)化曝光裝置3的維護(hù)工序，而且可以實(shí)現(xiàn)維護(hù)時(shí)間的縮短。
另外，在圖13的步驟S105～步驟S107中，也可以目視或用光學(xué)顯微鏡觀察圖7所示的檢查晶片15的表面，從輸入裝置312向曝光量比計(jì)算部341輸入基準(zhǔn)曝光量DS和參照光量DR。此外，也可以把如圖14所示的檢查晶片15的平坦的表面上的檢查感光層16的膜厚從涂敷時(shí)的厚度減少厚度Δh時(shí)的曝光量當(dāng)作基準(zhǔn)曝光量DS，把多個(gè)格子圖案25a～25x的每一個(gè)的上部的檢查感光層16的膜厚也減少相同厚度Δh時(shí)的曝光量當(dāng)作參照光量DR。
實(shí)施方式2圖15所示的實(shí)施方式2的偏振狀態(tài)檢查系統(tǒng)與圖1不同的地方是在CPU300上連接有多個(gè)曝光裝置3a、3b、3c、……、3n這一點(diǎn)。多個(gè)曝光裝置3a～3n的每一個(gè)做成為與圖2所示的曝光裝置3同樣的構(gòu)成。此外，CPU300具有裝置比較部343。裝置比較部343對(duì)多個(gè)曝光裝置3a～3n的每一個(gè)的曝光量比RE進(jìn)行比較，判定多個(gè)曝光裝置3a～3n的每一個(gè)的照明光的偏振狀態(tài)是否是相同水平。此外，在多個(gè)曝光裝置3a～3n的每一個(gè)的偏振狀態(tài)不同的情況下，根據(jù)曝光量比RE使多個(gè)曝光裝置3a～3n的每一個(gè)序列化。檢查條件存儲(chǔ)部205保存多個(gè)曝光裝置3a～3n的曝光量比RE的偏差的允許值。對(duì)于圖15所示偏振狀態(tài)檢查系統(tǒng)的除此之外的構(gòu)成要素由于與圖1也是同樣的故省略說(shuō)明。
其次，用圖16所示的流程圖對(duì)實(shí)施方式2的偏振狀態(tài)檢查方法進(jìn)行說(shuō)明。
(a)在步驟S190中，圖51所示的曝光裝置控制部326把‘1’分配給內(nèi)部計(jì)數(shù)器‘nM’。其次與圖13的步驟S100和步驟101同樣，實(shí)施圖16的步驟S200和步驟S201。在步驟S202中，把檢查晶片15配置在多個(gè)的曝光裝置3a～3n中的第nM個(gè)曝光裝置的圖2所示的晶片載置臺(tái)32上，把由石英玻璃等構(gòu)成的、不具有圖形的透明掩?；迮渲玫街虚g掩模用載置臺(tái)51上。其次，圖15所示的曝光裝置控制部326向圖2所示的偏振器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)70發(fā)出使之調(diào)節(jié)偏振器59的配置位置的指示，設(shè)定照明光的偏振方向。
(b)用第nM個(gè)的曝光裝置與圖13的步驟S103同樣地實(shí)施步驟S203。其次，與圖13的步驟S104和步驟S105同樣地實(shí)施步驟S204。在步驟S206中，與圖13的步驟S106同樣，圖15所示的曝光裝置控制部326，計(jì)算曝光量比RE。其次，曝光量比計(jì)算部341，使曝光裝置控制部326參照內(nèi)部計(jì)數(shù)器‘nM’的值。然后曝光量比計(jì)算部341把所計(jì)算的曝光量比RE當(dāng)作第nM次的曝光量比RE保存到曝光量比存儲(chǔ)部204內(nèi)。
(c)在步驟S208中，判定分配給內(nèi)部計(jì)數(shù)器‘nM’的值是否大于等于保存在檢查條件存儲(chǔ)部205內(nèi)的上限檢查次數(shù)。在內(nèi)部計(jì)數(shù)器‘nM’的值小于總數(shù)的情況下，就向步驟S210前進(jìn)，使內(nèi)部計(jì)數(shù)器‘nM’的值增加‘1’。在內(nèi)部計(jì)數(shù)器‘nM’的值大于等于總數(shù)的情況下，向步驟S209前進(jìn)。在前進(jìn)到步驟S209的那一時(shí)刻，分別把多個(gè)曝光裝置3a～3n的曝光量比RE保存到曝光量比存儲(chǔ)部204內(nèi)。
(d)在步驟S209中，裝置比較部343，從曝光量比存儲(chǔ)部204中分別讀出多個(gè)曝光裝置3a～3n的曝光量比RE。裝置比較部343，判定多個(gè)曝光裝置3a～3n的每一個(gè)的曝光量比RE的偏差是否小于存儲(chǔ)在檢查條件存儲(chǔ)部205內(nèi)的偏差的允許值。在多個(gè)曝光裝置3a～3n的每一個(gè)的曝光量比RE小于允許值的情況下，裝置比較部343分別使多個(gè)曝光裝置3a～3n按照曝光量比RE小的順序進(jìn)行序列化。然后，裝置比較部343，在多個(gè)曝光裝置3a～3n的每一個(gè)之內(nèi)，把曝光量比RE最小的曝光裝置判定為可照射偏振度最接近于1的照明光，結(jié)束實(shí)施方式2的偏振狀態(tài)檢查方法。
根據(jù)圖15和圖16所示的實(shí)施方式2的偏振狀態(tài)檢查系統(tǒng)和偏振狀態(tài)檢查方法，可以比較多個(gè)曝光裝置3a～3n的每一個(gè)的偏振度。由此，在制造微細(xì)的半導(dǎo)體器件時(shí)，采用優(yōu)先使用在步驟S209中被判定為照明光的偏振度最接近1的曝光裝置的辦法，可以提高半導(dǎo)體器件制造工中的成品率。
變形例在圖8中，相對(duì)溝與照明光的電場(chǎng)矢量振動(dòng)方向所構(gòu)成的夾角θ的變化量的曝光量比RE的變化量越大，可以以越高的靈敏度檢查偏振度。實(shí)施方式的變形例的檢查襯底，就如圖17和作為從A-A方向看的剖面圖的圖18所示的那樣，具有以Si等為材料的檢查晶片15、配置在檢查晶片15上的以氧化硅(SiO2)等為材料的絕緣膜13、條帶狀地埋入到絕緣膜13內(nèi)的以銅(Cu)等為材料的多個(gè)金屬部45a、45b、45c、……、45n的格子圖案52a和由涂敷到絕緣膜13上的抗蝕劑等構(gòu)成的檢查感光層16。SiO2等的電介質(zhì)和Cu等的電的良導(dǎo)體介電系數(shù)差大。就是說(shuō)，絕緣膜13和多個(gè)金屬部45a、45b、45c、……、45n折射率差大。由此，隨著照明光的電場(chǎng)矢量振動(dòng)方向相對(duì)于多個(gè)金屬部45a～45n的長(zhǎng)度方向變成為垂直，向格子圖案52a入射的照明光的反射率與圖5所示的檢查襯底相比變低。因此，可以用更高的靈敏度檢測(cè)曝光量比RE的變化。
其次，用圖19～圖23說(shuō)明圖18所示的檢查襯底的制造方法。
(a)首先在圖19中，用使用四乙氧基原硅酸鹽(TEOS)的等離子體CVD裝置，淀積絕緣膜13。其次，在圖20中，用旋轉(zhuǎn)涂敷器等向絕緣膜13上旋轉(zhuǎn)涂敷抗蝕劑36。用光刻技術(shù)如圖21所示在抗蝕劑36上設(shè)置多個(gè)的開(kāi)口136a、136b、136c、……、136n，使絕緣膜13露出來(lái)。
(b)用刻蝕技術(shù)等選擇性地除去分別從多個(gè)開(kāi)口136a～136n的每一個(gè)露出來(lái)的絕緣膜13，如圖22所示，在絕緣膜13上分別形成多個(gè)的溝113a、113b、113c、……、113n。其次，在用電鍍法向絕緣膜13上淀積了Cu后，用化學(xué)機(jī)械研磨法(CMP法)進(jìn)行研磨處理，如圖23所示，用金屬部45a～45n填充多個(gè)溝113a、113b、113c、……、113n的每一個(gè)的內(nèi)部。最后，用旋轉(zhuǎn)涂敷器等向絕緣膜13上旋轉(zhuǎn)涂敷檢查感光層16，得到圖18所示的實(shí)施方式的變形例的檢查襯底。
采用把圖17和圖18所示的檢查襯底應(yīng)用于圖13所示的實(shí)施方式1的偏振狀態(tài)檢查方法或圖16所示的實(shí)施方式2的偏振狀態(tài)檢查方法的辦法，可以用更高的靈敏度檢查照明光的偏振狀態(tài)。
實(shí)施方式3由于實(shí)施方式3的偏振狀態(tài)檢查系統(tǒng)的圖與圖1是同樣的，故省略未畫(huà)。實(shí)施方式3的檢查襯底，如圖24所示，具有設(shè)置有多個(gè)格子圖案組225a、225b、225c、……、225x的檢查晶片15和涂敷到檢查晶片15上的檢查感光層。在格子圖案組225a中，如圖25的放大俯視圖所示，設(shè)置有溝的長(zhǎng)度方向分別不同的多個(gè)的格子圖案35a、35b、35c、35e、35f、35g、35h和35i。格子圖案35a的剖面圖與圖5是同樣的。在圖25所示的多個(gè)的格子圖案35a～35i中，以相同間距設(shè)置有多個(gè)溝。
但是，設(shè)置在多個(gè)的格子圖案35a～35i的每一個(gè)上的多個(gè)的溝的長(zhǎng)度方向，相對(duì)于設(shè)置在格子圖案35a上的多個(gè)溝的長(zhǎng)度方向，分別朝向11.25度的方向、22.5度的方向、45度方向、56.25度方向、67.5度方向、78.75度方向和90度方向，圖24所示的多個(gè)格子圖案組225b、225c……的每一個(gè)，也與圖25所示的格子圖案組225a同樣，分別設(shè)置有溝的長(zhǎng)度方向分別不同的多個(gè)的格子圖案35a～35i。
下面，用圖26所示的流程圖對(duì)實(shí)施方式3的偏振狀態(tài)檢查方法進(jìn)行說(shuō)明。
(a)在步驟S250中，準(zhǔn)備分別設(shè)置有圖24和圖25所示的多個(gè)的格子圖案組225a～225x的檢查晶片15。在步驟S251中。向檢查晶片15上旋轉(zhuǎn)涂敷例如正型的抗蝕劑，如圖5所示，向檢查晶片15上淀積檢查感光層16。在步驟S252中，把圖24所示的檢查晶片15配置到圖2所示的晶片載置臺(tái)32上，把由石英玻璃等構(gòu)成不具有圖形的透明掩?；迮渲玫街虚g掩模載置臺(tái)51上。
(b)在步驟S253中，圖1所示的曝光裝置控制部326，從光刻條件存儲(chǔ)部201中讀出圖9所示的曝光條件6A～6X。圖2所示的曝光裝置3，按照?qǐng)D1所示的曝光裝置控制部326的指示用曝光條件6A～6X邊增加曝光量邊對(duì)圖24和圖25所示的多個(gè)格子圖案225a～225x的每一個(gè)的上部的檢查感光層16進(jìn)行步進(jìn)掃描曝光。
(c)在步驟S254中，在對(duì)檢查感光層16進(jìn)行了PEB處理后，用顯影裝置4對(duì)檢查感光層16進(jìn)行顯影處理。在步驟S255中，用膜厚測(cè)定裝置333測(cè)定圖24和圖25所示的多個(gè)格子圖案225a～225x的每一個(gè)的上部的檢查感光層16的膜厚。圖1所示的膜厚測(cè)定裝置333，把檢查感光層16的膜厚送往曝光量比計(jì)算部341。
(d)在步驟S256中，曝光量比計(jì)算部341從圖9所示的曝光條件6A～6X中抽出檢查晶片15的平坦的表面上的檢查感光層16消失時(shí)的基準(zhǔn)曝光量DS。然后，圖1所示的曝光量比計(jì)算部341從圖9所示的曝光條件6A～6X中抽出含于圖24所示的多個(gè)格子圖案225a～225x的每一個(gè)的圖25所示的格子圖案35a的上部的檢查感光層16消失時(shí)的第1參照曝光量DRa。曝光量比計(jì)算部341同樣分別從圖9所示的曝光條件6A～6X中抽出格子圖案35b的上部的檢查感光層16消失時(shí)的第2參照曝光量DRb、格子圖案35c的上部的檢查感光層16消失時(shí)的第3參照曝光量DRc、格子圖案35d的上部的檢查感光層16消失時(shí)的第4參照曝光量DRd、格子圖案35e的上部的檢查感光層16消失時(shí)的第5參照曝光量DRe、格子圖案35f的上部的檢查感光層16消失時(shí)的第6參照曝光量DRf、格子圖案35g的上部的檢查感光層16消失時(shí)的第7參照曝光量DRg、格子圖案35h的上部的檢查感光層16消失時(shí)的第8參照曝光量DRh、格子圖案35i的上部的檢查感光層16消失時(shí)的第9參照曝光量DRi。
(e)在步驟S257中，圖1所示的曝光量比計(jì)算部341，計(jì)算以基準(zhǔn)曝光量DS為分母，以第1參照曝光量DRa為分子的第1曝光量比REa。此外，曝光量比計(jì)算部341還計(jì)算以基準(zhǔn)曝光量DS為分母，以第2參照曝光量DRb為分子的第2曝光量比REb；以基準(zhǔn)曝光量DS為分母，以第3參照曝光量DRc為分子的第3曝光量比REc；以基準(zhǔn)曝光量DS為分母，以第4參照曝光量DRd為分子的第4曝光量比REd；以基準(zhǔn)曝光量DS為分母，以第5參照曝光量DRe為分子的第5曝光量比REe；以基準(zhǔn)曝光量DS為分母，以第6參照曝光量DRf為分子的第6曝光量比REf；以基準(zhǔn)曝光量DS為分母，以第7參照曝光量DRg為分子的第7曝光量比REg；以基準(zhǔn)曝光量DS為分母，以第8參照曝光量DRh為分子的第8曝光量比REh；以基準(zhǔn)曝光量DS為分母，以第9參照曝光量DRi為分子的第9曝光量比REi。曝光量比計(jì)算部341把所計(jì)算的第1～第9曝光量比REa～REi保存到曝光量比存儲(chǔ)部204內(nèi)。
(f)在步驟S258中，評(píng)價(jià)部342從曝光量比存儲(chǔ)部204中讀出第1～第9曝光量比REa～REi。評(píng)價(jià)部342從第1～第9曝光量比REa～REi中選擇最小的值的曝光量比。在圖27所示的曲線(xiàn)中，示出了以設(shè)置在格子圖案35a上的多個(gè)溝的長(zhǎng)度方向?yàn)榛鶞?zhǔn)的設(shè)置在各個(gè)格子圖案35b～35i上的多個(gè)的溝的長(zhǎng)度方向的角度，與第1～第9曝光量比REa～REi的關(guān)系。在這里，是根據(jù)多個(gè)的溝的長(zhǎng)度方向相對(duì)于設(shè)置在格子圖案35a上的多個(gè)溝的長(zhǎng)度方向朝向37.5度方向的格子圖案35d上部的檢查感光層16消失時(shí)的第4參照曝光量DRd計(jì)算出來(lái)的第4曝光量比REd為最小值。在該情況下，評(píng)價(jià)部342，把照明光的電場(chǎng)矢量評(píng)價(jià)為在與被包含于格子圖案35d內(nèi)的多個(gè)溝的長(zhǎng)度方向大體上平行的方向上振動(dòng)，結(jié)束實(shí)施方式3。
以上，通過(guò)使用包括圖24和圖25所示的多個(gè)的格子圖案35a～35i的多個(gè)的格子圖案組225a～225x，能夠測(cè)量偏振照明光的電場(chǎng)矢量的主振動(dòng)方向。另外，雖然例示的是多個(gè)的格子圖案35a～35i的每一個(gè)的溝的長(zhǎng)度方向依次相差11.25度的情況，但是，采用在檢查晶片15上設(shè)置更多的格子圖案，使各自的溝的長(zhǎng)度方向的角度之差變得更細(xì)的辦法，可以使實(shí)施方式3的偏振狀態(tài)檢查方法的分辨率上升。此外，也可以在多個(gè)的格子圖案35a～35i的每一個(gè)上，如圖18所示，都周期地配置多個(gè)的電的良導(dǎo)體和多個(gè)的電介質(zhì)。
實(shí)施方式4實(shí)施方式4的偏振狀態(tài)檢查系統(tǒng)的圖與圖1是同樣的故省略未畫(huà)。在實(shí)施方式4中，向圖2所示的曝光裝置3的開(kāi)口光闌保持器58內(nèi)，插入圖28所示的設(shè)置有2個(gè)開(kāi)口281、282的2重極(二重極)照明用開(kāi)口光闌板80。插入了2重極照明用開(kāi)口光闌板80的照明光學(xué)系統(tǒng)14的2次光源的像180，如圖29所示，具有周?chē)还鈴?qiáng)度大體上為0的區(qū)域183圍了起來(lái)的、與2個(gè)開(kāi)口281、282對(duì)應(yīng)的2個(gè)射出光區(qū)域181、182。圖29所示的箭頭，表示從射出光區(qū)域181、182射出的照明光的電場(chǎng)矢量的振動(dòng)方向。
實(shí)施方式4的檢查掩模，如圖30所示，具備具有厚度6.35mm的透明檢查掩?；?0，和配置在檢查掩?；?0上、具有直徑60微米的圓形的針孔61的檢查遮光膜60。作為檢查遮光膜60的材料可以使用Cr等。檢查掩?；?0從針孔61中露出。檢查掩模以設(shè)置有針孔61的一側(cè)為與檢查基板表面在光學(xué)上非共軛的一側(cè)(上側(cè))，配置在圖2所示的中間掩模載置臺(tái)51上。
實(shí)施方式4的檢查基板，如圖31所示，具有設(shè)置有格子圖案55的檢查晶片15。格子圖案55是一邊的長(zhǎng)度為500微米的正方形。在格子圖案55上與圖5所示的格子圖案25a同樣，設(shè)置有多個(gè)的溝。在檢查晶片15上，如從圖32和作為從A-A方向看的剖面圖的圖33所示的那樣，配置有檢查感光層16。
用圖28所示的2重極照明用開(kāi)口光闌板80和圖30所示的檢查掩模，使用圖2所示的曝光裝置3使圖33所示的檢查感光層16曝光后，可以把圖29所示的2次光源的像180轉(zhuǎn)印到檢查感光層16上。在這里，假定照明光的偏振方向與含于格子圖案55內(nèi)的多個(gè)的溝的長(zhǎng)度方向平行。若在從圖29所示的2個(gè)開(kāi)口281、282射出的照明光偏振度相同的情況下，使檢查感光層16顯影，則就如圖34和作為從A-A方向看的剖面圖的圖35所示的那樣，可以在檢查感光層16上形成具有相同深度的凹部46a、46b。然后當(dāng)再用強(qiáng)的曝光量使檢查感光層16曝光，使檢查感光層16顯影時(shí)，如圖36和作為從A-A方向看的剖面圖的圖37所示的那樣，可以在檢查感光層16上形成孔146a、146b、使格子圖案55露出。相對(duì)于此，如果從圖28所示的開(kāi)口281、282射出的照明光的偏振度不同，在從開(kāi)口282射出的照明光的偏振度降低了的情況下，如果使檢查感光層16顯影，如圖38和作為從A-A方向看的剖面圖的圖39所示的那樣，可以用從開(kāi)口281所射出的照明光在檢查感光層16上形成凹部246a。但是，如上所述，如果照明光的偏振度減少，則由于格子圖案55的反射率降低，故用從開(kāi)口282射出的照明光不能形成凹部。如果用強(qiáng)的曝光量使檢查感光層16曝光，使檢查感光層16顯影，則如圖40和作為從A-A方向看的剖面圖的圖41所示的那樣，可以用從開(kāi)口281射出的照明光在檢查感光層16上形成孔346、使格子圖案55露出，可以用從開(kāi)口282射出的照明光在檢查感光層16上形成凹部246b。因此，采用使用圖28所示的2重極照明用開(kāi)口光闌板80、圖30所示的檢查掩模以及圖31所示的檢查基板，觀察檢查感光層16的感光變化的辦法，可以檢查2次光源內(nèi)的偏振度分布。
下面，用圖42所示的流程圖對(duì)實(shí)施方式4的偏振狀態(tài)檢查方法進(jìn)行說(shuō)明。
(a)在步驟S301中，向圖2所示的開(kāi)口光闌保持器58內(nèi)插入圖28所示的2重極照明用開(kāi)口光闌板80。在步驟S302中，幫助具有圖30所示的針孔61的檢查掩模配置到圖2所示的中間掩模載置臺(tái)51上。在步驟S303中，把已向圖31～圖33所示的檢查晶片15上旋轉(zhuǎn)涂敷上檢查感光層16的檢查襯底配置到圖2所示的晶片載置臺(tái)32上。
(b)在步驟S304中，從圖2所示的照明光源41照射照明光，用照明光使涂敷到圖31所示的格子圖案55上的檢查感光層16曝光。在步驟S305中，用圖1所示的顯影裝置4對(duì)檢查感光層16進(jìn)行顯影處理。在步驟S306中，用膜厚測(cè)定裝置333測(cè)定因檢查感光層16的感光變化所產(chǎn)生的膜厚變化。
(c)在步驟S307中，評(píng)價(jià)部342，根據(jù)檢查感光層16的膜厚變化，評(píng)價(jià)2次光源內(nèi)的偏振度分布。具體地說(shuō)，如圖34和圖35所示，在檢查感光層16上形成了都具有相同深度的凹部46a、46b的情況下，就評(píng)價(jià)為從圖29所示的2個(gè)開(kāi)口281、282射出的照明光的偏振度是相同的，此外，如圖38和圖39所示，雖然用從開(kāi)口281射出的照明光在檢查感光層16上形成了凹部246a，但是，在未確認(rèn)在檢查感光層16上用從開(kāi)口282射出的照明光形成凹部的情況下，評(píng)價(jià)為從開(kāi)口282射出的照明光與從開(kāi)口281射出的照明光比較偏振度減少，結(jié)束實(shí)施方式4的偏振狀態(tài)檢查方法。
如上所述，倘采用圖42所示的實(shí)施方式4的偏振狀態(tài)檢查方法，則可以檢查2次光源內(nèi)的偏振度分布。2次光源內(nèi)的偏振度分布影響圖2所示的投影光學(xué)系統(tǒng)42的成像特性。因此，采用根據(jù)檢查結(jié)果調(diào)整從照明光學(xué)系統(tǒng)14射出的照明光的偏振度的辦法，可以提高用曝光裝置3制造的半導(dǎo)體器件的精度，此外還可以提高制造工序的成品率。另外，在圖31所示的格子圖案55中，如圖18所示，也可以分別周期地配置多個(gè)的電的良導(dǎo)體和多個(gè)的電介質(zhì)。此外，在實(shí)施方式4中，雖然示出的是使用由圖28所示的2重極照明用開(kāi)口光闌板80實(shí)施的2重極照明的例子，但是，也可以使用4重極照明或5重極照明等的各種各樣的多重極照明，這是理所當(dāng)然的。此外，在實(shí)施方式4中，雖然使用的是用圖30所示的具有直徑60微米的圓形的針孔61的檢查遮光膜60覆蓋起來(lái)的檢查掩?；?0，但是，即便是把具有與針孔61同等程的度大小的針孔的檢查遮光板配置在照明光學(xué)系統(tǒng)14的下部或投影光學(xué)系統(tǒng)42的下部也可以得到同樣的效果。
實(shí)施方式5實(shí)施方式5的偏振狀態(tài)檢查系統(tǒng)的圖由于與圖1是同樣的故省略未畫(huà)。在實(shí)施方式5中，如圖43所示，把檢查襯底的曝光區(qū)域分割成第1分割區(qū)域525a、第2分割區(qū)域525b、第3分割區(qū)域525c和第4分割區(qū)域525d，并用相同曝光條件使每一個(gè)分割區(qū)域曝光。就是說(shuō)，格子圖案25a、25g、25m、25s的每一個(gè)都用相同曝光量曝光。格子圖案25b、25h、25n、25t的每一個(gè)也用相同曝光量曝光，以下同樣，格子圖案25f、25l、25r、25x的每一個(gè)也用相同曝光量曝光。
圖1所示的光刻條件存儲(chǔ)部201保存有106A、106B、106C、……、106F、106G、106H、106L、……、106M、106N、106O、……、106R、106S、106T、106U、……、106X。用曝光條件106G～106L定義的曝光量，與用曝光條件106A～106F定義的曝光量是相同的，用曝光條件106M～106R，106S～106X定義的曝光量，也與用曝光條件106A～106F定義的曝光量是相同的。圖1所示的檢查條件存儲(chǔ)部205，保存曝光量比RE的偏差的允許值。
其次，用圖45所示的流程圖對(duì)實(shí)施方式5的偏振狀態(tài)檢查方法進(jìn)行說(shuō)明。
(a)在步驟S500中，準(zhǔn)備圖43所示的設(shè)置有多個(gè)的格子圖案25a～25x的每一個(gè)的檢查晶片15。在步驟S501中，向檢查晶片15上旋轉(zhuǎn)涂敷例如正型的抗蝕劑，向檢查晶片15上淀積檢查感光層16。在步驟S502中，把檢查晶片15配置在圖2所示的晶片載置臺(tái)32上，把由石英玻璃等構(gòu)成的、不具有圖形的透明掩模基板配置到中間掩模用載置臺(tái)51上。然后，圖1所示的曝光裝置控制部326向圖2所示的偏振器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)70發(fā)出使之調(diào)節(jié)偏振器59的配置位置的指示，設(shè)定照明光的偏振方向。
(b)在步驟S503中，圖1所示的曝光裝置控制部326，從光刻條件存儲(chǔ)部201中讀出圖44所示的曝光條件106A～106F。圖2所示的曝光裝置3，按照?qǐng)D1所示的曝光裝置控制部326的指示用曝光條件106A～106F邊增加曝光量邊對(duì)含于圖43所示的第1分割區(qū)域525a內(nèi)的多個(gè)的格子圖案25a～25f的每一個(gè)和與多個(gè)格子圖案25a～25f的每一個(gè)相鄰接的檢查晶片15上的平坦的表面的上部的檢查感光層16進(jìn)行步進(jìn)掃描曝光。
(c)在步驟S504中，圖1所示的曝光裝置控制部326，從光刻條件存儲(chǔ)部201中讀出圖44所示的曝光條件106G～106L。圖2所示的曝光裝置3，按照?qǐng)D1所示的曝光裝置控制部326的指示用曝光條件106G～106L邊增加曝光量邊對(duì)含于圖43所示的第2分割區(qū)域525b內(nèi)的多個(gè)的格子圖案25g～25l的每一個(gè)和與多個(gè)的格子圖案25g～25l的每一個(gè)相鄰接的檢查晶片15上的平坦的表面的上部的檢查感光層16進(jìn)行步進(jìn)掃描曝光。
(d)在步驟S505中，圖1所示的曝光裝置控制部326，從光刻條件存儲(chǔ)部201中讀出圖44所示的曝光條件106M～106R。圖2所示的曝光裝置3，按照?qǐng)D1所示的曝光裝置控制部326的指示用曝光條件106M～106R邊增加曝光量邊對(duì)含于圖43所示的第3分割區(qū)域525c內(nèi)的多個(gè)的格子圖案25m～25r的每一個(gè)和與多個(gè)的格子圖案25m～25r的每一個(gè)相鄰接的檢查晶片15上的平坦的表面的上部的檢查感光層16進(jìn)行步進(jìn)掃描曝光。
(e)在步驟S506中，圖1所示的曝光裝置控制部326，從光刻條件存儲(chǔ)部201中讀出圖44所示的曝光條件106S～106X。圖2所示的曝光裝置3，按照?qǐng)D1所示的曝光裝置控制部326的指示用曝光條件106S～106X邊增加曝光量邊對(duì)含于圖43所示的第3分割區(qū)域525d內(nèi)的多個(gè)的格子圖案25s～25x的每一個(gè)和與多個(gè)的格子圖案25s～25x的每一個(gè)相鄰接的檢查晶片15上的平坦的表面的上部的檢查感光層16進(jìn)行步進(jìn)掃描曝光。
(f)在步驟S507中，在對(duì)檢查感光層16進(jìn)行了堅(jiān)膜(PEB)處理后，用顯影裝置4對(duì)檢查感光層16進(jìn)行顯影處理。在步驟S508中，用膜厚測(cè)定裝置333分別測(cè)定圖3～圖5所示的多個(gè)格子圖案25a～25x的每一個(gè)的上部的檢查感光層16的膜厚以及檢查晶片15的平坦的表面上的檢查感光層16的膜厚。圖1所示的膜厚測(cè)定裝置333把所測(cè)定的檢查感光層16的膜厚送往曝光量比計(jì)算部341。
(g)在步驟S509中，曝光量比計(jì)算部341，在第1分割區(qū)域525a中，如圖12所示，從圖44所示的曝光條件106A～106F中抽出檢查晶片15的平坦的表面上的檢查感光層16消失時(shí)的第1分割區(qū)域的基準(zhǔn)曝光量DSD1。其次，圖1所示的曝光量比計(jì)算部341從圖44所示的曝光條件106A～106F中抽出多個(gè)格子圖案25a～25f的每一個(gè)的上部的檢查感光層16消失時(shí)的第1分割區(qū)域的參照曝光量DRD1。然后，圖1所示的曝光量比計(jì)算部342，計(jì)算以第1分割區(qū)域的基準(zhǔn)曝光量DSD1為分母，以第1分割區(qū)域的參照曝光量DRD1為分子的曝光量比RED1。然后，曝光量比計(jì)算部341把所計(jì)算的曝光量比RED1保存到曝光量比存儲(chǔ)部204內(nèi)。
(h)在步驟S510中，曝光量比計(jì)算部341，在第2分割區(qū)域525b中，如圖12所示，從圖44所示的曝光條件106G～106L中抽出檢查晶片15的平坦的表面上的檢查感光層16消失時(shí)的第2分割區(qū)域的基準(zhǔn)曝光量DSD2。其次，圖1所示的曝光量比計(jì)算部341從圖44所示的曝光條件106G～106L中抽出多個(gè)格子圖案25g～25l的每一個(gè)的上部的檢查感光層16消失時(shí)的第2分割區(qū)域的參照曝光量DRD2。然后，圖1所示的曝光量比計(jì)算部342，計(jì)算以第2分割區(qū)域的基準(zhǔn)曝光量DSD2為分母，以第2分割區(qū)域的參照曝光量DRD2為分子的曝光量比RED2。然后，曝光量比計(jì)算部341把所計(jì)算的曝光量比RED2保存到曝光量比存儲(chǔ)部204內(nèi)。
(i)在步驟S511中，曝光量比計(jì)算部341，在第3分割區(qū)域525c中，如圖12所示，從圖44所示的曝光條件10M～106R中抽出檢查晶片15的平坦的表面上的檢查感光層16消失時(shí)的第3分割區(qū)域的基準(zhǔn)曝光量DSD3。其次，圖1所示的曝光量比計(jì)算部341從圖44所示的曝光條件106M～106R中抽出多個(gè)格子圖案25m～25r的每一個(gè)的上部的檢查感光層16消失時(shí)的第3分割區(qū)域的參照曝光量DRD3。然后，圖1所示的曝光量比計(jì)算部342，計(jì)算以第3分割區(qū)域的基準(zhǔn)曝光量DSD3為分母，以第3分割區(qū)域的參照曝光量DRD3為分子的曝光量比RED3。然后，曝光量比計(jì)算部341把所計(jì)算的曝光量比RED3保存到曝光量比存儲(chǔ)部204內(nèi)。
(j)在步驟S512中，曝光量比計(jì)算部341，在第4分割區(qū)域525d中，如圖12所示，從圖44所示的曝光條件106S～106X中抽出檢查晶片15的平坦的表面上的檢查感光層16消失時(shí)的第1分割區(qū)域的基準(zhǔn)曝光量DSD4。其次，圖1所示的曝光量比計(jì)算部341從圖44所示的曝光條件106S～106X中抽出多個(gè)的格子圖案25s～25x的每一個(gè)的上部的檢查感光層16消失時(shí)的第4分割區(qū)域的參照曝光量DRD4。然后，圖1所示的曝光量比計(jì)算部342，計(jì)算以第4分割區(qū)域的基準(zhǔn)曝光量DSD4為分母，以第4分割區(qū)域的參照曝光量DRD4為分子的曝光量比RED4。然后，曝光量比計(jì)算部341把所計(jì)算的曝光量比RED4保存到曝光量比存儲(chǔ)部204內(nèi)。
(k)在步驟S513中。評(píng)價(jià)部342從曝光量比存儲(chǔ)部204讀出第1～第4分割區(qū)域的曝光量比RED1～RED4的每一個(gè)。評(píng)價(jià)部342，對(duì)第1～第4分割區(qū)域的曝光量比RED1～RED4的每一個(gè)進(jìn)行比較，在第1～第4分割區(qū)域的曝光量比RED1～RED4的偏差大于等于保存在檢查條件存儲(chǔ)部205內(nèi)的偏差的允許值的情況下，把照明光的偏振狀態(tài)評(píng)價(jià)為在面內(nèi)存在著分布，結(jié)束本實(shí)施方式的偏振狀態(tài)檢查方法。
根據(jù)以上所示的實(shí)施方式5的偏振狀態(tài)檢查方法，可以檢查照明光的偏振度在第1～第4分割區(qū)域525a～525d中是否存在著偏差。在照明光的偏振度按照檢查晶片15上的照射區(qū)域存在著偏差的情況下，若用曝光裝置3制造半導(dǎo)體器件，則尺寸就會(huì)因圖形的投影位置不同而不同。因此，在用實(shí)施方式5的偏振狀態(tài)檢查方法檢查照明光的偏振度，在偏振度按照照射區(qū)域存在著偏差的情況下，采用調(diào)整從照明光學(xué)系統(tǒng)14進(jìn)行照射的照明光的偏振度的辦法，可以提高要用曝光裝置3制造的半導(dǎo)體器件的尺寸精度。其它的實(shí)施方式如上所述，雖然對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了講述，但是，形成該公開(kāi)的一部分的論述和圖面不應(yīng)當(dāng)理解為是對(duì)本發(fā)明的限定。從該公開(kāi)中本專(zhuān)業(yè)的人員將會(huì)想到各種各樣的代替實(shí)施方式、實(shí)施例和運(yùn)用技術(shù)。例如，在圖5的圖18中，作為檢查感光層16示出的是正型的抗蝕劑的例子。但是，除去正型的抗蝕劑之外，負(fù)型的抗蝕劑、光色薄膜等顏色與照射光的光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)地變化的薄膜或膜厚與照射光的光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)地變化的薄膜等，也可以用于檢查感光層16。此外，在實(shí)施方式中，示出了半導(dǎo)體器件制造用的曝光裝置的照射光的偏振狀態(tài)檢查方法。但是，實(shí)施方式的偏振狀態(tài)檢查系統(tǒng)和偏振狀態(tài)檢查方法，在全息圖制造時(shí)用的曝光裝置和偏振光顯微鏡等使用偏振化了的照明光的所有的光學(xué)裝置中都可以應(yīng)用。此外，在圖6的說(shuō)明中，曾經(jīng)說(shuō)明在角度θ為0度的情況下反射率最高，隨著角度θ接近90度反射率不斷降低。但是，取決于格子圖案的溝的深度、周期、溝的寬度相對(duì)于溝與溝的間隔的比值、檢查感光層16的材料的組合等，有時(shí)候也在角度θ為0度的情況下反射率最低，隨著角度θ接近90度反射率變高。在該情況下，若用圖13所示的曝光狀態(tài)檢查方法，則只要在步驟S109中曝光量比RE降低的情況下，評(píng)價(jià)為偏振度降低即可。如上所述，本發(fā)明當(dāng)然包括在這里未講述的各種各樣的實(shí)施方式。因此，本發(fā)明的技術(shù)范圍，根據(jù)上述的說(shuō)明，僅僅應(yīng)由妥當(dāng)?shù)臋?quán)利要求的范圍的發(fā)明特定事項(xiàng)決定。
權(quán)利要求
1.一種偏振狀態(tài)檢查方法，包括在具有平坦的表面和反射率隨偏振方向而變化的格子圖案的檢查晶片上形成檢查感光層；用照明光使上述檢查感光層曝光；測(cè)量上述檢查感光層的感光變化；和根據(jù)上述感光變化檢查上述照明光的偏振狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括取得上述平坦的表面上的上述檢查感光層的上述感光變化所需要的上述照明光的基準(zhǔn)曝光量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括取得用來(lái)使上述格子圖案上的上述檢查感光層進(jìn)行與上述平坦的表面上的上述檢查感光層相同的感光變化的上述照明光的參照曝光量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，進(jìn)一步包括計(jì)算上述參照曝光量與上述基準(zhǔn)曝光量的曝光量比。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，進(jìn)一步包括使上述照射光的偏振方向與上述格子圖案的長(zhǎng)度方向平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括在上述參照曝光量上升了的情況下，評(píng)價(jià)為上述照射光的偏振度降低了。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，進(jìn)一步包括使上述照射光的偏振方向與上述格子圖案的長(zhǎng)度方向垂直。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括在上述參照曝光量降低了的情況下，評(píng)價(jià)為上述照射光的偏振度上升了。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于上述格子圖案的間距小于等于上述照明光的波長(zhǎng)的2倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在上述格子圖案上分別周期性地設(shè)置有多個(gè)電導(dǎo)體和多個(gè)電介質(zhì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，進(jìn)一步包括確定上述參照曝光量最小的上述格子圖案的長(zhǎng)度方向。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括評(píng)價(jià)為上述照射光的偏振方向與上述長(zhǎng)度方向平行。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于上述照射光由多重極照明進(jìn)行照射。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于上述照明光透過(guò)配置在與上述檢查感光層非共軛的面上的針孔。
15.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括在具有反射率隨偏振方向而變化的格子圖案的檢查晶片上形成檢查感光層；用照明光使上述檢查感光層曝光；測(cè)量上述檢查感光層的感光變化；根據(jù)上述感光變化檢查上述照明光的偏振狀態(tài)；根據(jù)上述偏振狀態(tài)修正上述照明光的照明光學(xué)系統(tǒng)；在產(chǎn)品晶片上涂敷產(chǎn)品抗蝕劑膜；用上述照明光學(xué)系統(tǒng)把設(shè)置在產(chǎn)品掩模上的電路圖形的像投影到上述產(chǎn)品抗蝕劑膜上；和顯影上述產(chǎn)品抗蝕劑膜，在上述產(chǎn)品晶片上形成與上述電路圖形對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品抗蝕劑圖形。
16.一種偏振狀態(tài)檢查用檢查襯底，具備用照明光進(jìn)行照射、設(shè)置有間距小于等于上述照明光的波長(zhǎng)的2倍的格子圖案的檢查晶片；和配置在上述檢查晶片上的檢查感光層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的檢查襯底，其特征在于在上述格子圖案上分別周期性地設(shè)置有多個(gè)電導(dǎo)體和多個(gè)電介質(zhì)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的檢查襯底，其特征在于上述多個(gè)電導(dǎo)體的每一個(gè)都是銅。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的檢查襯底，其特征在于上述多個(gè)電介質(zhì)的每一個(gè)都是氧化硅。
全文摘要
偏振狀態(tài)檢查方法包括在具有平坦的表面和反射率隨偏振方向而變化的格子圖案的檢查晶片上形成檢查感光層；照明光使上述檢查感光層曝光；測(cè)量上述檢查感光層的感光變化；根據(jù)上述感光變化檢查上述照明光的偏振狀態(tài)。檢查襯底包括用照明光進(jìn)行照射設(shè)置有間距小于等于上述照明光的波長(zhǎng)的2倍的格子圖案的檢查晶片；配置在上述檢查晶片上的檢查感光層。半導(dǎo)體器件的制造方法除了上述內(nèi)容還包括根據(jù)上述偏振狀態(tài)修正上述照明光的照明光學(xué)系統(tǒng)；在產(chǎn)品晶片上涂敷產(chǎn)品抗蝕劑膜；用上述照明光學(xué)系統(tǒng)把設(shè)置在產(chǎn)品掩模上的電路圖形的像投影到上述產(chǎn)品抗蝕劑膜上；顯影上述產(chǎn)品抗蝕劑膜，在上述產(chǎn)品晶片上形成與上述電路圖形對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品抗蝕劑圖形。
文檔編號(hào)G01M11/02GK1865890SQ20061008402
公開(kāi)日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2006年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月28日
發(fā)明者福原和也 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝