[发明专利]曝光装置的照度不匀度的测定方法和修正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件的制造工序中使用的光平版印刷技术，具体而言，是涉及一种曝光装置的所有曝光区域内的照度不匀度的测定方法、照度不匀度的修正方法、半导体器件的制造方法和曝光装置。

背景技术

在半导体器件的电路图案制造中，通常使用光平版印刷技术。在使用于光平版印刷工序的投影曝光装置中，从照明光学系统射出的光可入射到描绘有电路图案的光掩膜(网线)。由光学系统汇聚通过光掩膜的光。通常在涂布光致抗蚀膜的感光衬底、具体而言例如在硅晶片上成像投影半导体器件的电路图案。

通常，在半导体器件制造工序等中使用的曝光装置通过部分相干成像系统来复制图像。所谓部分相干成像系统是指向光掩膜照射光的照明光学系统的数值孔径大于0，而比将通过光掩膜的光像投影到感光衬底表面的投影光学系统的数值孔径小的状态。即，该曝光装置将来自具有一定面积的二次光源的光照射到光掩膜上，通过投影光学系统将透射光掩膜的光汇聚到衬底上，在衬底表面上成像投影光掩膜面的图案。

通过以适当光强度进行曝光，从而适当地使光掩膜感光，结果，向衬底上复制适当的抗蚀膜图案。无论曝光量过高还是过低。都不能进行适当复制。通常，存在成批地复制图像的有限区域、即成批曝光区域的纵向横向尺寸有数mm到数十mm大小，该成批曝光区域中，光的照度必须均匀。图案越精细，关于复制适当的图像的曝光量的变动容限越窄，照度必须高精度地均匀。

在实际的曝光装置中，由于构成投影光学系统的透镜反射防止膜的不均匀性等原因，成批曝光区域内的照度恐怕会变化。为了抑制照度不均，提出了沿光轴方向移动透镜的方法，或在光学系统内的某个面上设置修正照度分布的滤光器的方法等方法。作为进行这种修正的前提，有必要正确测定实际发生的照度分布。

现有的曝光装置的曝光区域内照度不匀度的测定方法中，在没有图案的状态下向光掩膜面上照射光，测定衬底面中的照度的成批曝光区域内的分布，根据结果来进行照度修正。例如，在特开平7-192995中，表示了扫描型曝光装置中成批曝光区域内的照度不匀度的测定方法。由受光元件接收照射衬底面的光，测定照度，通过在成批曝光区域内的多个点处进行该测定，测定照度不匀度。

但是，即使使用上述测定方法测定的照度不匀度数据来修正照度不匀度，在曝光并复制精细的器件图案时，也会存在在曝光区域内产生照度不匀度的问题。如上所述，因为曝光装置是部分相干成像系统，当在没有图案的状态下在光掩膜面上进行曝光时，曝光光仅通过接近投影光学系统内光轴的路径，换言之，仅通过光瞳面的中央附近。即现有的照度不匀度的测定未考虑离开投影光学系统的光轴的区域，即通过光瞳面端附近的光的路径的透射率。另一方面，在精细的半导体器件图案的投影曝光中，使用通过光瞳面端附近的衍射光。通常，从光掩膜射出的光沿各种路径通过由多个透镜构成的投影光学系统，汇聚在感光衬底上。通过透镜部件的长度或对透镜面的入射角因路径而不同。当产生光的反射、散射时，曝光光的强度衰减，但由于反射或散射依赖于透镜部件通过长度或对透镜面的入射角，所以根据光的路径，从而光的衰减量不同。换言之，根据光的路径，投影光学系统的透射率不同。特别是，光瞳面的中心和端部透镜厚度不同，另外，入射到透镜表面上的光的入射角不同，所以在通过投影光学系统的光瞳面的中央附近的光路径和通过光瞳面端附近的光路径之间，透射率可能大不相同。因此，在感光衬底上的某个点上成像投影精细的半导体器件图案的情况下，当通过光瞳面端附近的衍射光的路径的透射率变动时，复制在该成像点上的曝光光的强度相对其它成像点的曝光光强度变动。但是，在上述照度不匀度测定方法中，因为未考虑通过光瞳面端附近的路径的透射率，所以不能得到相对该精细图案复制而言较适当的照度不匀度的修正值。这种照度不均使精细的半导体器件图案难以正常形成，可能降低半导体器件制造的成品率。

发明内容

(1)根据本发明的一个实例的曝光装置的照度不匀度的测定方法，向光掩膜照射从照明光学系统射出的照明光，对于通过投影光学系统而在感光衬底上的有限区域内投影并曝光通过该光掩膜的光的曝光装置，进行所述投影光学系统引起的、所述感光衬底上的有限区域内的照度不匀度的测定，其特征在于，包括：按所述感光衬底上的有限区域内的多个成像点的每一个，计算从所述光掩膜的一点射出并到达成像点的光线的每个路径的所述投影光学系统的透射率的平均值，根据按所述每个成像点求出的透射率的平均值，算出所述感光衬底上的有限区域内的照度不匀度。