JP2004170948A - Pattern transfer mask, method for manufacturing mask and exposure method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、本発明は、半導体集積回路等のリソグラフィに用いられるマスク及び露光装置等に関する。特には、マスクブランクスの歩留まりを向上させマスクコストを低減できるマスク作製方法に関する。 The present invention relates to a mask and an exposure apparatus used for lithography of a semiconductor integrated circuit and the like. In particular, the present invention relates to a mask manufacturing method capable of improving the yield of mask blanks and reducing mask cost.
ＥＵＶリソグラフィを例にとって説明する。近年、半導体集積回路の微細化に伴い、光の回折限界によって制限される光学系の解像力を向上させるために、従来の紫外線に代えてこれより短い波長（１１〜１４ｎｍ）のＸ線を使用した投影リソグラフィ技術が開発されている。 Description will be made by taking EUV lithography as an example. In recent years, along with miniaturization of semiconductor integrated circuits, in order to improve the resolution of an optical system limited by the diffraction limit of light, X-rays having a shorter wavelength (11 to 14 nm) have been used instead of conventional ultraviolet light. Projection lithography techniques have been developed.
この技術は、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）リソグラフィと呼ばれており、従来の波長１９０ｎｍの光線を用いた光リソグラフィでは実現不可能な、７０ｎｍ以下の解像力を得られる技術として期待されている。 This technology is called EUV (Extreme UltraViolet) lithography, and is expected as a technology that can achieve a resolving power of 70 nm or less, which cannot be realized by conventional optical lithography using a light beam having a wavelength of 190 nm.
このＥＵＶ露光装置に使用されるマスク（レチクル）は、基板上に反射型多層膜を成膜し、その膜上に吸収層を形成したもので、吸収層に回路パターンがパタニングされる。基板上に反射型多層膜を成膜し、その膜上に吸収層を形成したものは、マスクの中間材であるマスクブランクスと呼ばれる。反射多層膜の上層付近に欠陥が存在すると、照射されるエネルギ線を反射しなくなり、いわゆる黒欠陥となる。また、同膜の中層、下層、または基板上に欠陥が存在すると、反射光位相が変化し、転写されるパターンの線幅変化等を引き起こす。 このような欠陥の存在はマスク製造の歩留まりに影響し、最終的にはコストに直接作用する。このため、欠陥の問題を解消するための研究、開発が行われている。 The mask (reticle) used in this EUV exposure apparatus is obtained by forming a reflective multilayer film on a substrate and forming an absorption layer on the film, and a circuit pattern is patterned on the absorption layer. A structure in which a reflective multilayer film is formed on a substrate and an absorption layer is formed on the film is called mask blanks, which are intermediate materials of a mask. If there is a defect near the upper layer of the reflective multilayer film, the irradiated energy beam is not reflected, resulting in a so-called black defect. If a defect exists in the middle layer, the lower layer, or the substrate of the same film, the phase of the reflected light changes, and the line width of the transferred pattern changes. The presence of such defects affects the yield of mask fabrication and ultimately directly affects cost. For this reason, research and development are being conducted to solve the problem of defects.
一つの方法として、例えば、欠陥に回路パターンの暗部が重なるように位置合わせを行って、回路パターンをマスクブランクス上に転写する方法がある（一例で、特許文献１参照）。この方法においては、マスクブランクス材としてシリコンウェハを用い、事前にマスク上の欠陥位置を検出する。そして、回路パターン
の暗部と欠陥位置とが重なるように、回路パターンを、Ｚ軸回りに回転及びＸＹ
方向へシフトさせてマスクブランクス上に描画する。
Is drawn on the mask blank with shifting in the direction.
図８は、従来の方法による回路パターンの暗部と欠陥位置とを重ねた状態を示す図である。
この図のマスク（レチクル）１０´は、複数の欠陥ＤＦが存在するマスクブランクス上に、回路パターンＰが描画されたものである。回路パターンＰは吸収層に縦横のラインが等間隔で直交する格子状パターンである。同パターンＰは、上述の方法によって、ＸＹ方向へシフトさせたり、Ｚ軸回りに回転させて、欠陥ＤＦに位置合わせされている。欠陥ＤＦがパターンＰと重なると、同欠陥は吸収層の下に隠れてしまい、転写されるウェハ（感応基板）上には実際には欠陥が発生しない。欠陥の数が少ない場合（２、３個）は回路パターンをＸＹ方向へ動かしたり、Ｚ軸回りに回転させることにより全ての欠陥を回路パターンと重ねることができる。しかし、図に示すように欠陥の数が多くなると、回路パターンに重なるものもあるが（図の実線で囲んだ欠陥）、回路パターンにうまく合わせられないものもある（図の破線で囲んだ欠陥）。
FIG. 8 is a diagram showing a state where a dark portion and a defect position of a circuit pattern are overlapped by a conventional method.
The mask (reticle) 10 'in this figure is a pattern in which a circuit pattern P is drawn on a mask blank having a plurality of defects DF. The circuit pattern P is a lattice pattern in which vertical and horizontal lines are orthogonal to the absorption layer at equal intervals. The pattern P is aligned with the defect DF by being shifted in the XY directions or rotated around the Z axis by the above-described method. When the defect DF overlaps the pattern P, the defect is hidden under the absorbing layer, and no defect actually occurs on the transferred wafer (sensitive substrate). When the number of defects is small (two or three), all the defects can be overlapped with the circuit pattern by moving the circuit pattern in the XY directions or rotating it around the Z axis. However, as shown in the figure, when the number of defects increases, some of the defects overlap with the circuit pattern (defects surrounded by solid lines in the figure), while others do not match well with the circuit pattern (defects surrounded by broken lines in the figure). ).
このように、欠陥の数が多い場合は、マスクが不良品となることがある。
また、ＥＵＶ露光装置に使用されるマスクは正方形であることがＳＥＭＩにより規格化されている。このため、マスクのＺ軸回りの回転量は０°又は１８０°を中心として若干量（例えば±０．５°程度）しか許されず、位置合わせの自由度が狭い。
As described above, when the number of defects is large, the mask may be defective.
Further, it is standardized by SEMI that a mask used in an EUV exposure apparatus is a square. For this reason, only a small amount (for example, about ± 0.5 °) of the mask around the Z axis is allowed around 0 ° or 180 °, and the degree of freedom of positioning is narrow.
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、欠陥のあるマスクブランクスの歩留まりを向上させマスクコストを低減できるマスク作製方法等を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a mask manufacturing method and the like that can improve the yield of defective mask blanks and reduce the mask cost.
上記課題を解決するため、本発明のパターン転写用マスクは、 感応基板上に露光・転写すべき回路パターンが形成されているマスクであって、 該マスクのパターン形成前の中間材であるマスクブランクスの欠陥に回路パターンの暗部が重なるように前記回路パターンの倍率及び／又は直交を含む補正が行われていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a pattern transfer mask of the present invention is a mask on which a circuit pattern to be exposed and transferred is formed on a sensitive substrate, wherein the mask blank is an intermediate material before the mask is formed. The correction including the magnification and / or the orthogonality of the circuit pattern is performed so that the dark portion of the circuit pattern overlaps the defect.
欠陥とパターン暗部とを、ＸＹ面内のシフト、Ｚ軸回りの回転に加えて、倍率や直交を含む補正により位置合わせすることにより、位置合わせの自由度が増え、より多くの欠陥をパターン暗部に重ねることができる。これにより、欠陥があるマスクも露光に使用することができ、コストが低減される。 Defects and pattern dark areas are aligned by correction including magnification and orthogonality in addition to shift in the XY plane and rotation about the Z axis, so that the degree of freedom of alignment increases, and more defects can be formed in the pattern dark areas. Can be overlaid. Thereby, a mask having a defect can be used for exposure, and the cost is reduced.
本発明においては、 前記補正の量が、前記マスクに記録されていることが好ましい。そして、 前記マスクのマスク（レチクル）アライメントマークの位置や、 前記マスク上の回路パターン以外の部分に設けられたコードに記録しておけば、露光時に情報を読み取って補正することができる。露光時の補正の方法については後述する。 In the present invention, it is preferable that the correction amount is recorded on the mask. If the position of a mask (reticle) alignment mark of the mask or a code provided on a portion other than the circuit pattern on the mask is recorded, information can be read and corrected at the time of exposure. The method of correction at the time of exposure will be described later.
本発明のマスク作製方法は、 感応基板上に露光・転写すべき回路パターンが形成されたマスクの作製方法であって、 該マスクのパターン形成前の中間材であるマスクブランクスの欠陥及び該欠陥の位置を検出する工程と、 前記マスクブランクス上の欠陥が検出された位置に、前記回路パターンの暗部が位置するように、前記回路パターンの倍率及び／又は直交を含む補正を行う工程と、を含むことを特徴とする。 The mask manufacturing method according to the present invention is a method for manufacturing a mask on which a circuit pattern to be exposed and transferred on a sensitive substrate is formed. The method includes the steps of: Detecting a position; and performing correction including magnification and / or orthogonality of the circuit pattern so that a dark portion of the circuit pattern is located at a position where a defect on the mask blank is detected. It is characterized by the following.
本発明の露光方法は、 感応基板上に露光・転写すべき回路パターンが形成されるマスク（レチクル）を作製し、 該マスクをエネルギ線照明し、 前記マスクを反射又は通過したエネルギ線（パターンビーム）を感応基板面上に投影結像させて前記回路パターンを前記感応基板上に転写する露光方法であって、 前記マスクのパターン形成前の中間材であるマスクブランクスの欠陥に回路パターンの暗部が重なるように、前記回路パターンを倍率及び／又は直交を含む補正を行って前記マスクを作製し、 露光時には、投影光学系及び／又はステージ動作に前記補正の逆の補正を行って本来の設計パターンを復元するように露光することを特徴とする。 According to the exposure method of the present invention, a mask (reticle) on which a circuit pattern to be exposed and transferred is formed on a sensitive substrate, the mask is irradiated with energy rays, and the energy rays reflected or passed through the mask (pattern beam) ) On the sensitive substrate surface by projecting and imaging the circuit pattern onto the sensitive substrate, wherein a dark portion of the circuit pattern is formed by a defect of a mask blank, which is an intermediate material before the mask pattern is formed. The mask is manufactured by performing correction including magnification and / or orthogonality on the circuit pattern so as to overlap, and at the time of exposure, the reverse of the correction is performed on the projection optical system and / or the stage operation to perform the original design pattern. The exposure is performed so as to restore
欠陥のあるマスクも使用できるため、マスクの歩留まりが向上し、コスト低下が期待できる露光装置を提供できる。なお、エネルギ線の種類は特に限定されず、紫外光、ＥＵＶ光等を使用できる。 本発明においては、 前記回路パターン補正位置を一次の座標変換式で表すこととすれば、各ステージ走査の調整へ還元しやすい。 Since a defective mask can also be used, it is possible to provide an exposure apparatus capable of improving the mask yield and reducing the cost. The type of the energy ray is not particularly limited, and ultraviolet light, EUV light, or the like can be used. In the present invention, if the circuit pattern correction position is represented by a primary coordinate conversion formula, it is easy to reduce the adjustment to the scanning of each stage.
本発明においては、 前記回路パターンの補正量を任意のメディアに記録しておき、記憶しておいた補正量を読み出して前記補正と逆の補正を行うこととすれば、露光時に同メディアから呼び出して補正することができる。 In the present invention, if the correction amount of the circuit pattern is recorded on an arbitrary medium, the stored correction amount is read out, and the correction is performed in the opposite direction to the correction, the call from the same medium at the time of exposure is performed. Can be corrected.
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、マスクブランクス上の欠陥の位置とパターンの位置とを、パターンをＸＹ方向へのシフト、Ｚ軸回りの回転に加えて、Ｘ方向及びＹ方向への倍率変換、スキューの５つのパラメータを用いて重ね合わせるため、高い確率で位置合わせできる。したがって、欠陥のあるマスクブランクスも使用できるため、歩留まりの向上した露光装置を提供できる。 As is apparent from the above description, according to the present invention, the position of the defect on the mask blank and the position of the pattern can be changed in the X direction and the Y direction in addition to shifting the pattern in the XY directions and rotating about the Z axis. Since the superposition is performed using the five parameters of magnification conversion in the direction and skew, positioning can be performed with high probability. Therefore, a mask blank having a defect can be used, so that an exposure apparatus with an improved yield can be provided.
以下、図面を参照しつつ説明する。
まず、ＥＵＶ露光装置の一例について説明する。
図４は、本発明の実施の形態に係る露光装置（ＥＵＶ露光装置）の構造を模式的に示す図である。
Hereinafter, description will be made with reference to the drawings.
First, an example of an EUV exposure apparatus will be described.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a structure of an exposure apparatus (EUV exposure apparatus) according to the embodiment of the present invention.
このＥＵＶ露光装置は、光源を含む照明系ＩＬを備えている。照明系ＩＬから放射されたＥＵＶ光（一般に、波長５〜２０ｎｍの光が用いられ、具体的には１３ｎｍや１１ｎｍの波長が用いられる）は、折り返しミラー１で反射してレチク
ル２に照射される。
This EUV exposure apparatus includes an illumination system IL including a light source. EUV light (generally, light having a wavelength of 5 to 20 nm, specifically, light having a wavelength of 13 nm or 11 nm is used) emitted from the illumination system IL is reflected by the folding mirror 1 and irradiated onto the reticle 2. .
レチクル２は、レチクルステージ３に保持されている。このレチクルステージ３は、走査方向（Ｙ軸）に１００ｎｍ以上のストロークを持ち、レチクル面内の走査方向と直交する方向（Ｘ軸）に微小ストロークを持ち、光軸方向（Ｚ軸）に
も微小ストロークを持っている。ＸＹ方向の位置は図示せぬレーザ干渉計によって高精度にモニタされ、Ｚ方向はレチクルフォーカス送光系４とレチクルフォーカス受光系からなるレチクルフォーカスセンサでモニタされている。レチクルステージ３に対向する位置にはレチクルアライメントセンサＰＡが配置されている（詳細後述）
レチクル２で反射したＥＵＶ光は、図中下側の光学鏡筒１４内に入射する、このＥＵＶ光は、レチクル２に描かれた回路パターンの情報を含んでいる。レチクル２にはＥＵＶ光を反射する多層膜（例えばＭｏ／ＳｉやＭｏ／Ｂｅ）が形成されており、この多層膜の上に吸収層（例えばＮｉやＡｌ）の有無でパタニングされている。
The reticle 2 is held on a reticle stage 3. The reticle stage 3 has a stroke of 100 nm or more in the scanning direction (Y axis), has a minute stroke in the direction (X axis) orthogonal to the scanning direction in the reticle plane, and has a minute stroke in the optical axis direction (Z axis). Have a stroke. The position in the XY directions is monitored with high precision by a laser interferometer (not shown), and the position in the Z direction is monitored by a reticle focus sensor including a reticle focus light transmitting system 4 and a reticle focus light receiving system. A reticle alignment sensor PA is disposed at a position facing reticle stage 3 (details will be described later).
The EUV light reflected by the reticle 2 enters the lower optical barrel 14 in the figure. This EUV light contains information on the circuit pattern drawn on the reticle 2. The reticle 2 is formed with a multilayer film (for example, Mo / Si or Mo / Be) that reflects EUV light, and is patterned on the multilayer film with or without an absorption layer (for example, Ni or Al).
光学鏡筒１４内に入射したＥＵＶ光は、第一ミラー６で反射した後、第二ミラー７、第三ミラー８、第四ミラー９と順次反射し、最終的にはウェハ１０に対して垂直に入射する。投影系の縮小倍率は、例えば１／４や１／５である。この図では、ミラーは４枚であるが、Ｎ．Ａ．をより大きくするためには、ミラーを６枚あるいは８枚にすると効果的である。鏡筒１４の近傍には、アライメント用のウェハアライメントセンサ１５が配置されている。 The EUV light that has entered the optical barrel 14 is reflected by the first mirror 6, then sequentially reflected by the second mirror 7, the third mirror 8, and the fourth mirror 9, and finally is perpendicular to the wafer 10. Incident on. The reduction magnification of the projection system is, for example, 1/4 or 1/5. In this figure, there are four mirrors. A. It is effective to increase the number of mirrors to six or eight in order to further increase. A wafer alignment sensor 15 for alignment is arranged near the lens barrel 14.
ウェハ１０は、ウェハステージ１１上に載せられている。ウェハステージ１１は、光軸と直交する面内（ＸＹ平面）を自由に移動することができ、ストロークは例えば３００〜４００ｍｍである。同ウェハステージ１１は、光軸方向（Ｚ軸）にも微小ストロークの上下が可能で、Ｚ方向の位置はウェハオートフォーカス送光系１２とウェハオートフォーカス受光系１３からなるウェハフォーカスセンサでモニタされている。ウェハステージ１１のＸＹ方向の位置は図示せぬレーザ干渉計によって高精度にモニタされている。露光動作において、レチクルステージ３とウェハステージ１１は、投影系の縮小倍率と同じ速度比、すなわち、４：１あるいは５：１で同期走査する。ウェハステージ１１上には基準マークＦＭが配置されている（詳細後述）。 The wafer 10 is placed on a wafer stage 11. The wafer stage 11 can freely move in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis, and has a stroke of, for example, 300 to 400 mm. The wafer stage 11 can move up and down a minute stroke in the optical axis direction (Z axis), and the position in the Z direction is monitored by a wafer focus sensor including a wafer autofocus light transmitting system 12 and a wafer autofocus light receiving system 13. ing. The position of the wafer stage 11 in the XY directions is monitored with high precision by a laser interferometer (not shown). In the exposure operation, the reticle stage 3 and the wafer stage 11 perform synchronous scanning at the same speed ratio as the reduction ratio of the projection system, that is, 4: 1 or 5: 1. A reference mark FM is arranged on the wafer stage 11 (details will be described later).
次に、レチクルアライメントについて説明する。
このような露光装置で露光を行う際には、まず。レチクル２をレチクルケースから取り出し、レチクル搬送系（図示されず）によってレチクルステージ３まで搬送する。レチクル２はレチクルステージ３上に固定されているレチクルホルダ（図示されず）に静電吸着により保持される。そして、レチクルプリアライメントセンサＰＡによってレチクル２のプリアライメントを行う。このとき、同センサＰＡによって、レチクル２上のレチクルプリアライメントマークが検出され、この結果に基づいて、レチクル２が所定の位置となるように、レチクルステージ３の位置がＸＹ方向及びθ回転の３つの自由度に対して修正される。
Next, reticle alignment will be described.
When performing exposure with such an exposure apparatus, first. The reticle 2 is taken out of the reticle case and transported to the reticle stage 3 by a reticle transport system (not shown). The reticle 2 is held by a reticle holder (not shown) fixed on the reticle stage 3 by electrostatic attraction. Then, the reticle 2 is pre-aligned by the reticle pre-alignment sensor PA. At this time, the reticle pre-alignment mark on the reticle 2 is detected by the sensor PA, and based on the result, the reticle stage 3 is shifted in the XY directions and the θ rotation so that the reticle 2 is at a predetermined position. Modified for one degree of freedom.
レチクルプリアライメントセンサＰＡは波長が２４８ｎｍの紫外光を光源とし、レチクルステージ３に対向するように露光装置本体に固定されている。なお、図では１個しか示されていないが、実際には、手前側と奥側の各々１個ずつ一対配置されている。同センサＰＡの位置は、前もって何らかの手段で数十μｍの位置精度が保たれている。 The reticle pre-alignment sensor PA uses ultraviolet light having a wavelength of 248 nm as a light source, and is fixed to the exposure apparatus main body so as to face the reticle stage 3. Although only one is shown in the figure, actually, one pair is arranged for each of the near side and the far side. The position accuracy of the sensor PA is maintained at several tens of μm by some means in advance.
次に、レチクルアライメントマークについて説明する。
図５（Ａ）は、レチクルの全体を示す平面図である、図５（Ｂ）は、レチクルアライメントマークを拡大して示す平面図である。 レチクル１０の中央には、パターン領域Ｒが形成されており、レチクルアライメントマークＡＭはパターン領域Ｒの左右の外周に配置されている。同マークＡＭは、レチクル１０の左右で一対とし、この例では５対が形成されている。
Next, the reticle alignment mark will be described.
FIG. 5A is a plan view showing the entire reticle, and FIG. 5B is a plan view showing the reticle alignment mark in an enlarged manner. A pattern region R is formed in the center of the reticle 10, and the reticle alignment marks AM are arranged on the left and right outer peripheries of the pattern region R. The marks AM are paired on the left and right sides of the reticle 10, and in this example, five pairs are formed.
図５（Ｂ）に示すように、各レチクルアライメントマークＡＭは、十文字のプリアライメントマークＰＭ１と、この十文字アライメントマークＰＭ１の一区画に配置されている縦方向に延びる５本のラインマーク及び横方向に延びる５本の
ラインマークとからなるファインアライメントマークＰＭ２を有する。各マークの部分では吸収層が取り除かれて、反射多層膜層が露出している。十文字マークＰＭ１の各線の線幅は数百ｎｍ〜数十μｍである。
As shown in FIG. 5B, each reticle alignment mark AM is composed of a pre-alignment mark PM1 of a cross, five line marks extending in the vertical direction and a horizontal direction arranged in one section of the cross alignment mark PM1. And a fine alignment mark PM2 composed of five line marks extending in At each mark, the absorbing layer is removed, exposing the reflective multilayer film layer. The line width of each line of the cross mark PM1 is several hundred nm to several tens μm.
なお、アライメントマークの各マークは、反射多層膜層マスクブランクス上に成膜したＴａＮやＣｒ等の薄膜である。また、多層膜反射鏡の基板に凹凸をつけてもよい。
上述のプリアライメントセンサＰＡによるプリアライメントは、これらのマークの内、十文字マークＰＭ１を用いて行われる。同センサＰＡの波長は２４８ｎｍであり、この十文字マークＰＭ１を十分に検出することができる。
Each mark of the alignment mark is a thin film such as TaN or Cr formed on the reflective multilayer mask blank. Further, the substrate of the multilayer mirror may be made uneven.
The pre-alignment by the pre-alignment sensor PA is performed using the cross mark PM1 among these marks. The wavelength of the sensor PA is 248 nm, and the cross mark PM1 can be sufficiently detected.
プリアライメント終了後、ファインアライメントを行う。同アライメントは、ウェハステージ１１上に配置された基準マークＦＭに形成された空間像センサを用いて、ファインアライメントマークＰＭ２を検出することにより行われる。 After pre-alignment is completed, fine alignment is performed. The alignment is performed by detecting a fine alignment mark PM2 using an aerial image sensor formed on a reference mark FM arranged on the wafer stage 11.
なお、同センサ内の直交する２本の太い線は、ウェハアライメントセンサキャリブレーション用マークＳ２である（詳細後述）。
図６は、空間像センサを説明する図である。
Note that two thick lines perpendicular to each other in the sensor are the wafer alignment sensor calibration marks S2 (details will be described later).
FIG. 6 is a diagram illustrating the aerial image sensor.
空間像センサＳ１は上述のようにウェハステージ１０上の基準マークＦＭに形成されており、縦方向に延びる５本の周期線パターン及び横方向に延びる５本の周期線パターンとからなる。パターン部はＥＵＶ光透過部として形成されている。このパターンＳ１と、上述のファインアライメントマークＰＭ２の線幅の周期は、ウェハ上では同一であり、数十ｎｍ〜数百μｍである。同パターン部を通過したＥＵＶ光の光強度は、同パターン部の直下に配置されているフォトディテクタ（図示されず）で検出される。レチクルステージ３とウェハステージ１１を上述のように相対走査し、この走査に同期してフォトディテクタからの光強度信号を検出することにより、レチクルステージ３とウェハステージ１１との相対位置関係を得ることができる。 The aerial image sensor S1 is formed on the reference mark FM on the wafer stage 10 as described above, and includes five periodic line patterns extending in the vertical direction and five periodic line patterns extending in the horizontal direction. The pattern section is formed as an EUV light transmitting section. The cycle of the line width of the pattern S1 and the line width of the above-described fine alignment mark PM2 is the same on the wafer, and is several tens nm to several hundreds μm. The light intensity of the EUV light that has passed through the pattern portion is detected by a photodetector (not shown) disposed immediately below the pattern portion. The relative positional relationship between the reticle stage 3 and the wafer stage 11 can be obtained by relatively scanning the reticle stage 3 and the wafer stage 11 as described above, and detecting the light intensity signal from the photodetector in synchronization with the scanning. it can.
図７は、フォトディテクタで検出された光強度信号の一例を示す。図の縦軸は光強度、図の横軸は走査位置を示す。
図に示すように、光強度はある位置から急激に立ち上がり、その後ほぼ滑らかに上昇し、ある位置でピークをもつ。そして、滑らかに下降し、ある位置で急激に立ち下がる。このピークの位置では、空間像センサのパターン部とファインアライメントマークとがほぼ重なっており、この位置が最適位置である。
FIG. 7 shows an example of a light intensity signal detected by the photodetector. The vertical axis in the figure indicates the light intensity, and the horizontal axis in the figure indicates the scanning position.
As shown in the figure, the light intensity rises rapidly from a certain position, then rises almost smoothly, and has a peak at a certain position. Then, it descends smoothly and suddenly falls at a certain position. At the position of this peak, the pattern portion of the aerial image sensor and the fine alignment mark substantially overlap, and this position is the optimum position.
ファインアライメント終了後、ウェハアライメントセンサ１５で、基準マークＦＭに描かれたウェハアライメントセンサキャリブレーション用マークＳ２を計測する。同マークＳ２は、基準マークＦＭに描かれている、直交する２本の太い線である。これにより、レチクル座標系とウェハ座標系の関連付けが行われる。 After the fine alignment, the wafer alignment sensor 15 measures the wafer alignment sensor calibration mark S2 drawn on the reference mark FM. The mark S2 is two orthogonal thick lines drawn on the reference mark FM. As a result, the reticle coordinate system is associated with the wafer coordinate system.
次に、本発明の実施の形態に係るマスク作製方法について説明する。
図１は、本発明の第一の実施の形態に係る方法によって作製されたマスクの構造を示す平面図である。
Next, a mask manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a plan view showing the structure of a mask manufactured by the method according to the first embodiment of the present invention.
この図のマスク（レチクル）１０も、図８と同様に、複数の欠陥ＤＦが存在するマスクブランクス上に、縦横のラインが等間隔で直交する格子状の回路パターンＰが描画されたものである。 The mask (reticle) 10 in this figure also has a grid-like circuit pattern P in which vertical and horizontal lines are orthogonal at regular intervals on a mask blank in which a plurality of defects DF exist, as in FIG. .
このようなマスク１０を作製するには、まず、マスクブランクス上の欠陥の数と位置を検査装置で検査して確認する。この位置と数は、回路パターン以外の領域（マスク１０の四隅）に設けられている欠陥位置基準マークＭＭを基準として管理されている。この基準マークＭＭは、吸収層を成膜しても消えないように、十分に段差をもって形成されている。または、吸収層を成膜した後、マークの部分のみの吸収層を除去したものでもよい。 In order to manufacture such a mask 10, first, the number and position of defects on the mask blanks are inspected and confirmed by an inspection device. These positions and numbers are managed with reference to a defect position reference mark MM provided in an area other than the circuit pattern (four corners of the mask 10). The reference mark MM is formed with a sufficient step so that it does not disappear even if the absorption layer is formed. Alternatively, after the absorption layer is formed, the absorption layer only at the mark may be removed.
そして、マスクブランクス上の欠陥ＤＦの位置と回路パターンＰの位置とを、回路パターンＰをＸＹ方向へシフト、Ｚ軸回りの回転、及び、Ｘ方向へ変倍、Ｙ方向へ変倍することにより、重ね合わせる。これにより、マスク上の全ての欠陥ＤＦをパターンＰに重ね合わせることができる。なお、マスク上のパターンＰはＸＹ方向の倍率を変えているため、この例においては、横長の格子状となっている。 Then, the position of the defect DF on the mask blank and the position of the circuit pattern P are shifted by shifting the circuit pattern P in the XY directions, rotating around the Z axis, and scaling in the X and Y directions. , Superimpose. Thereby, all the defects DF on the mask can be superimposed on the pattern P. Since the pattern P on the mask changes the magnification in the XY directions, it has a horizontally long lattice shape in this example.
この例のマスク１０と図８のマスクとの違いは、図８のマスクは回路パターンが設計値通りの倍率で描画されているのに対し、この例のマスク１０は、回路パターンＰの横方向（Ｘ方向）の倍率及び縦方向（Ｙ方向）の倍率がそれぞれ設計値と異なる倍率に設定されていることである。 The difference between the mask 10 of this example and the mask of FIG. 8 is that, in the mask of FIG. 8, the circuit pattern is drawn at the designed magnification, whereas in the mask 10 of this example, This means that the magnification in the (X direction) and the magnification in the vertical direction (Y direction) are set to different magnifications from the design values.
以下、詳細に説明する。
本来の回路パタンの設計位置を（Ｄｘ、Ｄｙ）とすると、実際に描画される位置（Ｒｘ、Ｒｙ）は、数式１で示される一次座標変換式で表される。
Assuming that the original design position of the circuit pattern is (Dx, Dy), the position (Rx, Ry) to be actually drawn is represented by the primary coordinate conversion formula shown in Expression 1.
図８に示す従来例の場合は、パターンＰを、ＸＹ方向へのシフトと、Ｚ軸回りの回転のみで補正して、欠陥ＤＦと位置合わせしていた。この場合の実際の描画位置（Ｒｘ、Ｒｙ）は、数式２で示される座標変換式で表される。
In the case of the conventional example shown in FIG. 8, the pattern P is corrected only by shifting in the X and Y directions and rotating around the Z axis to align with the defect DF. The actual drawing position (Rx, Ry) in this case is represented by a coordinate conversion formula shown in Expression 2.
ここで、△ｘはＸ方向へのシフト量、△ｙはＹ方向へのシフト量、θは回転角
前述のように、マスクの形状は正方形であり、また、露光装置へマスクを装着する際の位置合わせマークの都合により、マスクを９０°回転させることができない。このため、欠陥と回路パターンの暗部との相対位置合わせに使用可能な角度は、０°または１８０°に対して±０．５°程度である。それ以上回転させようとすると、露光装置にマスクを装着する際の機械的な制約を超えたり、マスクの平坦度が保証された領域からパターンがはみ出したりする。 As described above, the shape of the mask is square, and the mask cannot be rotated by 90 ° due to the positioning marks when the mask is mounted on the exposure apparatus. For this reason, the angle that can be used for the relative alignment between the defect and the dark portion of the circuit pattern is about ± 0.5 ° with respect to 0 ° or 180 °. If it is attempted to rotate the mask more than that, the mechanical restrictions when the mask is mounted on the exposure apparatus will be exceeded, or the pattern will protrude from the area where the flatness of the mask is guaranteed.
本実施の形態においては、ＸＹ方向へのシフト、Ｚ軸回りの回転に加えて、倍率の調整を行っている。この場合の実際の描画位置（Ｒｘ、Ｒｙ）は、数式３で示される座標変換式で表される。
ここで、α、βはＸ方向、Ｙ方向への倍率変換に関るパラメータで、１±εである。εの値は、例えば２*10-6程度であり、露光装置の倍率調整範囲内である。αとβは同一の数値である必要はない。
Here, α and β are parameters related to the magnification conversion in the X and Y directions, and are 1 ± ε. The value of ε is, for example, about 2 * 10 −6 , which is within the magnification adjustment range of the exposure apparatus. α and β need not be the same numerical value.
倍率変換に関るパラメータα、β等の数値は、磁気ディスクや磁気テープ、ＣＤ−ＲＯＭ、紙等のメディアに記録されている。そして、該当するマスクを露光する際には、メディアから呼び出したこれらの数値を用いて、回路パターンを復元する。このとき、ＥＵＶ露光装置は走査露光を行うため、走査方向と直交する方向の倍率調整は、投影光学系とレチクルの距離を変えることにより行うことができ、走査方向の倍率調整は、マスクとウェハの走査速度を投影光学系の縮小投影倍率と異ならせることにより行うことができる。具体的には、投影光学系やステージ速度を調整して、Ｘ方向を１／α倍だけ倍率調整し、Ｙ方向を１／β倍だけ倍率調整する。このため、αとβは異なる数値でもよい。 Numerical values such as parameters α and β relating to the magnification conversion are recorded on a medium such as a magnetic disk, a magnetic tape, a CD-ROM, and paper. Then, when exposing the corresponding mask, the circuit pattern is restored using these numerical values called from the medium. At this time, since the EUV exposure apparatus performs the scanning exposure, the magnification adjustment in the direction orthogonal to the scanning direction can be performed by changing the distance between the projection optical system and the reticle, and the magnification adjustment in the scanning direction is performed by using the mask and the wafer. Is made different from the reduced projection magnification of the projection optical system. Specifically, the magnification of the X direction is adjusted by 1 / α times, and the magnification of the Y direction is adjusted by 1 / β times by adjusting the projection optical system and the stage speed. Therefore, α and β may be different numerical values.
また、これらの値の情報を、マスクのマスクアライメントマークに持たせてもよい（詳細後述）。また、バーコード化して、回路パターン以外の部分に記録してもよい。
図２は、本発明の第二の実施の形態に係る方法によって作製されたマスクの構造を示す平面図である。
Further, information of these values may be provided in a mask alignment mark of the mask (details will be described later). Further, the data may be converted into a bar code and recorded in a portion other than the circuit pattern.
FIG. 2 is a plan view showing the structure of a mask manufactured by the method according to the second embodiment of the present invention.
この例では、ＸＹ方向へのシフト、Ｚ軸回りの回転に加えて、スキュー（直交度）の調整を行っている。このような補正を行うことにより、全ての欠陥ＤＦをパターンＰに重ね合わせることができる。この場合の実際の描画位置（Ｒｘ、Ｒ
ｙ）は、数式４で示される座標変換式で表される。
y) is represented by a coordinate conversion formula shown in Expression 4.
ここで、ξはＸ軸の回転角度、φはＹ軸の回転角度である。ξとφは同一の数値である必要はない。ξとφが異なれば、変換後の座表軸は直交せず、回路パターンにスキューが発生する。これらの数値もメディアに記録される。
Here, ξ is the rotation angle of the X axis, and φ is the rotation angle of the Y axis. ξ and φ need not be the same numerical value. If ξ and φ are different, the coordinate axes after conversion are not orthogonal, and skew occurs in the circuit pattern. These values are also recorded on the media.
該当するマスクを露光する際には、メディアから呼び出したこれらの数値を用いて、回路パターンを復元する。スキューを補正するには、マスクステージとウェハステージの走査方向を平行からずらすことにより、ウェハに転写されるパターンにスキューを与えることができる。ただし、スキューの量が大きすぎると、走査方向に平行なパターンの線幅が狭まるため、スキューの量には限度がある。スキュー量はξとφの差で示され、２０-6程度が好ましい。 When exposing the corresponding mask, the circuit pattern is restored using these numerical values called from the medium. To correct the skew, the pattern transferred to the wafer can be skewed by shifting the scanning direction of the mask stage and the wafer stage from parallel. However, if the amount of skew is too large, the line width of the pattern parallel to the scanning direction is reduced, so that the amount of skew is limited. The skew amount is indicated by the difference between ξ and φ, and is preferably about 20 -6 .
また、数式３と数式４を統合した数式５で示される座標変換式を用いることにより、欠陥位置と回路パターンとの位置合わせの自由度がさらに向上する。
図３は、従来の方法によって作製されたマスクの構造を示す平面図である。
この例では、図２と同じ位置に欠陥ＤＦが存在するマスクにおいて、欠陥ＤＦの位置とパターンＰの暗部とを、ＸＹシフトとＺ軸回りの回転のみによって重ね合わせた場合である。この方法によれば、回路パターンに重なるものもあるが（図の実線で囲んだ欠陥）、回路パターンにうまく合わせられないものもある（図の破線で囲んだ欠陥）。
FIG. 3 is a plan view showing a structure of a mask manufactured by a conventional method.
In this example, in a mask where the defect DF exists at the same position as in FIG. 2, the position of the defect DF and the dark portion of the pattern P are overlapped only by the XY shift and the rotation around the Z axis. According to this method, some overlap with the circuit pattern (defects surrounded by solid lines in the figure), while others do not match well with the circuit pattern (defects surrounded by broken lines in the figure).
上述のパラメータ（α、β、θ、ξ等）は、上述のようにレチクルアライメントマーク自身に持たせることができる。レチクルアライメントマークは通常複数描かれており、それぞれの位置を、元々の設計位置からずらして描く。ずれ量は、上述の回路パターンの位置のずれ量と等しく、数式３、数式４、数式５に従って求められる。 The above parameters (α, β, θ, ξ, etc.) can be provided to the reticle alignment mark itself as described above. Usually, a plurality of reticle alignment marks are drawn, and each position is drawn while being shifted from an original design position. The shift amount is equal to the shift amount of the position of the circuit pattern described above, and is obtained according to Equations 3, 4, and 5.
次に、図２のマスクを用いて露光する際の補正方法について説明する。
露光時には、投影光学系やステージを、上述の補正の逆の補正をかけて動作させる。具体的には、マスクの回転、倍率と速度の制御、ステージのスキャン方向の制御などにより行う。
Next, a correction method when performing exposure using the mask of FIG. 2 will be described.
At the time of exposure, the projection optical system and the stage are operated by performing the reverse of the above correction. More specifically, the rotation of the mask, the control of the magnification and the speed, and the control of the scan direction of the stage are performed.
１ 折り返しミラー ２ レチクル
３ レチクルステージ ４ レチクルフォーカス送光系
６ 第一ミラー ７ 第二ミラー
８ 第三ミラー ９ 第四ミラー
１０ ウェハ １１ ウェハステージ
１３ ウェハオートフォーカス受光系 １４ 光学鏡筒
１５ ウェハアライメントセンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Folding mirror 2 Reticle 3 Reticle stage 4 Reticle focus light transmission system 6 First mirror 7 Second mirror 8 Third mirror 9 Fourth mirror 10 Wafer 11 Wafer stage 13 Wafer auto-focus light receiving system 14 Optical lens barrel 15 Wafer alignment sensor
Claims (8)
該マスクのパターン形成前の中間材であるマスクブランクスの欠陥に回路パターンの暗部が重なるように前記回路パターンの倍率及び／又は直交を含む補正が行われていることを特徴とするパターン転写用マスク。 A mask on which a circuit pattern to be exposed and transferred is formed on a sensitive substrate,
A pattern transfer mask, wherein correction including magnification and / or orthogonality of the circuit pattern is performed such that a dark portion of the circuit pattern overlaps a defect of a mask blank, which is an intermediate material before pattern formation of the mask. .
該マスクのパターン形成前の中間材であるマスクブランクスの欠陥及び該欠陥の位置を検出する工程と、
前記マスクブランクス上の欠陥が検出された位置に、前記回路パターンの暗部が位置するように、前記回路パターンの倍率及び／又は直交を含む補正を行う工程と、
を含むことを特徴とするマスク作製方法。 A method for manufacturing a mask having a circuit pattern to be exposed and transferred on a sensitive substrate,
Detecting a defect of the mask blanks, which is an intermediate material before forming the pattern of the mask, and a position of the defect;
Performing a correction including magnification and / or orthogonality of the circuit pattern, such that a dark portion of the circuit pattern is located at a position where a defect on the mask blank is detected,
A method for producing a mask, comprising:
前記マスクのパターン形成前の中間材であるマスクブランクスの欠陥に回路パターンの暗部が重なるように、前記回路パターンを倍率及び／又は直交を含む補正を行って前記マスクを作製し、
露光時には、投影光学系及び／又はステージ動作に前記補正の逆の補正を行って本来の設計パターンを復元するように露光することを特徴とする露光方法。 A mask (reticle) on which a circuit pattern to be exposed and transferred is formed on the sensitive substrate, the mask is irradiated with energy rays, and the energy rays (pattern beams) reflected or passed through the mask are formed on the sensitive substrate surface. An exposure method for projecting and imaging and transferring the circuit pattern onto the sensitive substrate,
The mask is manufactured by performing correction including magnification and / or orthogonality on the circuit pattern so that a dark portion of the circuit pattern overlaps a defect of a mask blank that is an intermediate material before the pattern formation of the mask,
An exposure method, wherein at the time of exposure, a projection optical system and / or a stage operation is subjected to a correction opposite to the above-described correction to perform exposure so as to restore an original design pattern.
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