JP2004193487A - Exposure method and aligner - Google Patents

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exposure method, capable of highly accurately aligning a mask when performing exposure by using a complementary divided mask or a combined mask, consisting of a plurality of masks. <P>SOLUTION: In a step S<SB>1</SB>of the exposure method, preceding exposure is performed. All offset parameters of an exposure device, a superposition measuring instrument, etc. are reset to 0, and a test wafer is precedently exposed by using a complementary divided mark, in which a design pattern is divided into M blocks. In step S<SB>2</SB>, the positions of alignment marks of a target layer X<SB>n</SB>(1≤n≤M) and an alignment layer Y<SB>n</SB>are measured, by using the superposition measuring instrument to obtain measured data A<SB>n</SB>. In step S<SB>3</SB>, the mark information of the target layer X<SB>n</SB>and that of the alignment layer Y<SB>n</SB>are imparted to the measured data A<SB>n</SB>as layer data. In step S<SB>4</SB>, positional information is calculated so that an alignment deviation is minimized, on the basis of the measured data A<SB>n</SB>of n-th block only, when the layer data imparted in the step S<SB>3</SB>are the same data (X<SB>n</SB>=Y<SB>n</SB>) for preparing the preceding information A<SB>n</SB>. In a step S<SB>5</SB>, an offset value is determined, on the basis of the precedent information A<SB>n</SB>and inputted to the exposure device, the alignment layer Y<SB>n</SB>and the target layer X<SB>n</SB>are re-aligned, and then regular exposure is performed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置等の製造工程で使用される露光方法に関し、更に詳細には、相補分割マスク、又は複数枚のマスクからなる組み合わせマスクを用いて高精度で露光する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体装置の高集積化及びチップサイズの縮小化に伴い、半導体装置を構成する配線等の構成要素の一層の微細化が必要になって来ている。
半導体装置の構成要素、例えば配線層のパターニングに必要なレジストパターンを形成するリソグラフィ処理の際では、現在は、露光光としてKrF、ArFなどを使った光露光が中心であるものの、将来、微細化の要請に応じて、回路パターンの線幅が100nm以下になったときのパターニングに必要な光リソグラフィとして、F2 による電子線露光技術、X線露光技術、EUV(極紫外光)などを適用した様々な露光方式が提案されている。
【0003】
本来であれば、光リソグラフィの延長という観点から、F2 が本命になりそうなものであるが、露光装置の部品に対する腐食を抑制し難いということ、また157nmという短波長であるが故に空気中で吸収され易いこと等の理由から、従来の光学系をそのまま利用して露光装置を構成することが難しい。その結果、F2 による電子線露光技術は、次世代の露光技術の1候補としての位置付けで開発が進められている。
【0004】
電子線露光技術は、現状開発が進められている直描方式に加えて、1998年、Takao Utsumi 氏が考案し、特許公報2951947号に開示された、低エネルギー電子ビームのリソグラフィ技術の開発もはじまっている。Takao Utsumi 氏の考案による方式は、2keV程度の加速電圧を用いて、等倍のステンシルマスクで近接露光する、LEEPLと呼ばれる方式であって、線幅100nm以降の半導体装置のパターニングのための有力な方式として注目されている。
また、1/4倍に縮小される電子光学系を利用し、100keVの加速電圧を用いて露光するEPL技術なども開発されている。
更には、EUVは、13nmの極紫外光を用いて露光する方法で、日本ではASETが中心となって開発を進めている。
【0005】
LEEPL、或いはEPLのような次世代電子線リソグラフィでは、今まで用いられていた石英マスクにかわり、描画エリアであるメンブレン領域の材料としてSi、SiC、或いはダイヤモンドなどの薄膜を用い、メンブレン領域に直接溝或いは開口を形成したステンシルマスクを用いる。
【0006】
ステンシルマスクを用いたときには、電子線は、ステンシルマスクの溝(開口)を通りウエハ上のレジスト膜上に到達してレジスト材を感光させる。レジスト材がポジ型レジスト材であれば、電子線により描画された部分が、アルカリに溶解して除去され、描画されない部分がレジスト膜からなるパターンとして形成される。
ところで、ステンシルマスクでは、メンブレン領域に溝又は開口を作製するためにドーナツ状のパターン或いは変形し易いパターンを作製することができない。
そこで、設計データに基づく一つのパターンを2ブロック以上に分割し、1枚のマスク上に分離して別々に配置してなる相補分割型ステンシルマスクを用い、相補分割型ステンシルマスクを移動させつつウエハ上の露光領域に各ブロックを重ね露光する相補分割技術が必須となる。
【0007】
ここで、図4を参照して、相補分割型ステンシルマスクでない通常のステンシルマスクを使って電子線リソグラフィによりパターニングする際、設計データ通りにパターニングできない例を説明する。図4(a)から(c)は、それぞれ、1枚のステンシルマスクを使って電子線リソグラフィにより環状パターン及びU字状パターンを転写しようとしも転写できないことを説明する概念的斜視図である。
パターンの設計データが、図4(a)に示すように、四角形の環状パターン12及びU字状パターン14である場合、環状パターン12及びU字状パターン14の開口パターンを有するステンシルマスク16を形成することはできない。
【0008】
つまり、環状パターン12の場合、図4(b)に示すように、環状パターン12の外側輪郭12a又は内側輪郭12bのみの開口パターンを形成することはできるものの、外側輪郭12a及び内側輪郭12bの双方からなる開口パターンをマスク面13に形成することはできない。
外側輪郭12a又は内側輪郭12bのみの開口パターンを有するステンシルマスク16でウエハW上に露光すると、図4(c)に示すように、転写されたパターン18は、設計データのパターン12とは異なるものとなる。
【0009】
また、パターンの設計データが、図4(a)に示すように、U字状パターン14である場合、仮にU字状パターン14の開口パターンをステンシルマスク16に形成したとしても、図4(b)に示すように、U字状パターン14の内側輪郭14aを形成する部分14bが長いために変形する。従って、内側輪郭14aを形成する部分14bを短くせざるを得ない。
内側輪郭14aを形成する部分14bが短いパターン開口のステンシルマスク16でウエハW上に露光すると、図4(c)に示すように、転写されたパターン20は、設計データのU字状パターン14とは異なるパターンとなる。
【0010】
そこで、上述した相補分割型ステンシルマスクが開発されている。図5(a)から(d)は、それぞれ、相補分割型ステンシルマスクを使って電子線リソグラフィにより環状パターン及びU字状パターンを転写するときの工程を説明する概念的斜視図である。
相補分割型ステンシルマスクでは、図5(a)に示す環状パターン12とU字状パターン14とが、それぞれ、図5(b)に示す第1のブロック22と、図5(c)に示す第2のブロック24とに2分割され、かつ第1のブロック22と第2のブロック24とが相互に分離して別々の位置で一枚の相補分割型ステンシルマスクに設けられている。
第1のブロック22は、図5(b)に示すように、環状パターン12の環状開口を分割したパターンのうち上下の2本の帯状開口26a、26bの開口パターンと、U字状パターン14のU状開口を分割したパターンのうちの2本の帯状開口28a、28bの開口パターンとからなるパターン34を備えている。
【0011】
一方、第2のブロック24は、図5(c)に示すように、環状パターン12の環状開口を分割したパターンのうち左右の2本の帯状開口30a、30bの開口パターンと、U字状パターン14のU状開口を分割したパターンのうちの2本の帯状開口28a、28bを連結する帯状開口32とからなる開口パターン36を備えている。
露光する際には、先ず、相補分割型ステンシルマスクの第1のブロック22を露光位置に位置合わせして第1のブロックのパターン34を露光して転写し、次いで相補分割型ステンシルマスクを移動させて第2のブロック24を露光位置に位置合わせして第2のブロック24のパターン36を露光して転写する。
これにより、図5(d)に示すように、設計データの環状パターン12及びU字状パターン14をウエハW上に露光することができる。
【0012】
更には、電子線リソグラフィで用いる相補分割ステンシルマスクとは別に、現在の光リソグラフィでも、パターンサイズの微細化、寸法精度の要求精度が厳しくなっていることに伴い、パターン密度の違ったパターンを同一の露光条件で行うことは難しくなってきている。
そこで、1つの露光工程であるにもかかわらずパターン密度に応じて2枚以上のマスクからなる組み合わせマスクを用いて露光することがある。例えば、一つのマスクのパターン密度が領域毎に異なるとき、パターン密度の高いマスクとパターン密度の低いマスクの2枚の組み合わせマスクを使用する。
【0013】
相補分割型ステンシルマスク(以下、相補分割マスクと言う)、或いは複数枚のマスクからなる組み合わせマスクを用いて露光を行った場合、マスクアライメントは、通常の下地層との重ね合わせに加えて、同層同士の重ね合わせ、つまりターゲット層同士、或いはアライメント層同士の重ね合わせを考慮しなくてはならない。
ここで、ターゲット層とは、マスクと下地層とをアライメントする場合には下地層を言い、つまり相補分割マスクの第2のブロックを第1のブロックにアライメントする場合、或いは組み合わせマスクの第2のマスクを第1のマスクにアライメントする場合には第1のブロック又は第1のマスクを言う。
また、アライメント層とは、ターゲット層にアライメントする層、即ちマスクと下地層とをアライメントする場合にはマスクを言い、ブロック同士或いはマスク同士をアライメントする場合には、例えば相補分割マスクの第2のブロックを第1のブロックにアライメントする場合、或いは組み合わせマスクの第2のマスクを第1のマスクにアライメントする場合には第2のブロック又は第2のマスクを言う。
ここで、例えば、要求される重ねあわせ精度が±20nmであるとすると、1 枚マスクの場合は、アライメント工程は±20nmの重ね合わせを行うターゲット工程のみであるが、同層同士の重ね合わせがある場合、同層同士の重ね合わせ精度も加味してアライメントずれを±20nm以内に抑える必要が生じる。従って、より高精度な重ね合わせが必要になる。
【0014】
アライメント法は、グローバルアライメント法と、チップアライメント(ダイバイダイ・アライメント)法とに大別される。
グローバルアライメント法とは、ウエハがロードされた後、前もって複数点ウエハ上でアライメント計測し、その結果を統計処理することにより、ウエハ全面のアライメント位置を決定する方法である。
グローバルアライメント法では、特定のチップ、例えば図6に示すウエハを例に挙げると、太線のチップの4隅のCMでアライメントを実施し、ウエハ単位で折り返して、ストライプ単位で露光する。アライメントを行うチップの数及びチップの位置は任意である。CMとは、各チップのアライメントマークである。
【0015】
グローバルアライメント法は、アライメントの際の検出マークの数が少ないので、露光作業の効率が高く、高スループットを実現することができる。また、統計処理によりアライメント係数を高精度化できるので、アライメント・マークの測定再現性が悪い場合でも対応できるという長所を有する。
グローバルアライメント法の短所は、熱膨張、ウエハスリップ等の描画中の経時変化に対応できないこと、及び下地ウエハのチップ配列が複雑にずれていると精度が上がらないということである。
【0016】
一方、チップアライメント法とは、図7に示すように、ウエハ上の全てのチップについて各チップの4隅のCMでアライメントを実施し、チップ単位で露光する方法である。
チップアライメント法は、熱膨張、ウエハスリップ等の描画中の経時変化に対応することができ、更には下地ウエハのチップ配列が複雑にずれている場合でも対応できるという長所を有する。
チップアライメント法の短所は、アライメントの際の検出マークの数が多いので、マーク検出に要する時間が長くなること、及びアライメント・マークの測定再現性が悪い場合にはその影響が大きいということである。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常、アライメントの補正は、下地層(以下、ターゲット層と言う)のボックスマーク(アライメント・マーク)と露光している層(以下、アライメント層と言う)のボックスマークとの間の位置ずれを測定し、オフセット、回転、倍率などを求めている。アライメント・マークには、ボックスマークに加えてバーマークを含む。
しかし、相補分割マスク、および複数枚のマスクからなる組み合わせマスクを用いた場合、例えばX個のブロックからなる相補分割マスク、又はX枚のマスクからなる組み合わせマスクのときには、1つの露光エリアに対して最大X個の層が重なっており、X層のうちのいずれかの層の重ね合わせが、許容値以上の位置ずれになっても、アライメントの高精度化を阻み、半導体装置として電気的な不具合が生じる。
【0018】
現在、相補分割マスク及び複数枚のマスクからなる組み合わせマスクのアライメントは、研究が開始されたばかりであり、高精度なアライメント技術を実現できるブレークスルーが望まれている。
そこで、本発明の目的は、相補分割マスク、又は複数枚のマスクからなる組み合わせマスクを用いて露光する際に、高精度でマスクをアライメントできるようにしたアライメント方法を備える露光方法を提供することである。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る露光方法(以下、第1の発明方法と言う)は、相補分割マスク、又は複数枚のマスクからなる組み合わせマスクを用いて露光する方法であって、露光する際のアライメントに当たり、
相補分割マスク又は組み合わせマスクを用いてウエハを露光する先行露光ステップと、
重ね合わせ測定器を用いて、相補分割マスク又は組み合わせマスク(以下、アライメント層と言う)のウエハ上に転写したアライメント・マークの位置測定を行い、アライメント層に対応するターゲット層のアライメント・マークに対するアライメントずれ量を検出するずれ量検出ステップと、
アライメントずれ量に基づいてオフセット値を計算して、露光の際に、オフセット値を露光装置に入力してアライメントずれを補償する入力ステップと
を有することを特徴としている。
【0020】
第1の発明方法の好適な実施態様のずれ量検出ステップでは、アライメント層とターゲット層との組み合わせのうち、
相補分割マスクによる露光では、相補分割マスクを構成するいずれか一つのブロックからなる一のアライメント層のアライメント・マーク及び一のアライメント層に対応するターゲット層のアライメント・マークのそれぞれの位置測定値を用いてアライメントずれ量を計算し、
組み合わせマスクによる露光では、組み合わせマスクを構成するいずれか一つのマスクからなる一のアライメント層のアライメント・マーク及び一のアライメント層に対応するターゲット層のアライメント・マークのそれぞれの位置測定値を用いてアライメントずれ量を計算する。
【0021】
つまり、第1の発明方法の上述の実施態様のずれ量検出ステップでは、設計パターンを第1から第Xのブロックに分割し、X個のブロックを1枚のマスクに有する相補分割マスクを用いるとき、任意のブロック、即ち第n(1≦n≦X)のブロックの対象ターゲット層、つまり下地層又は第n−1のブロックを転写した層のアライメント・マーク(ボックスマーク又はバーマーク)と第nのブロックのアライメント・マークのみの位置ずれ計測を行い、その値に基づいて補正を行う。アライメント・マークは、ボックスマークに加えてバーマークを含む。以下のアライメント・マークも同様である。
また、設計パターンを第1から第Xのマスクに分割したX枚のマスクからなる組み合わせマスクを用いるとき、任意のマスク、即ち第n(1≦n≦X)枚目のマスクの対象ターゲット層、つまり下地層又は第n−1枚目のマスクを転写した層のアライメント・マーク(ボックスマーク)と第n枚目のマスクのアライメント・マークのみの位置ずれ計測を行い、その値に基づいて補正を行う。
【0022】
本発明に係る別の露光方法(以下、第2の発明方法と言う)は、相補分割マスク又は複数枚のマスクからなる組み合わせマスクを用いて露光する方法であって、露光する際のアライメントに当たり、
相補分割マスク又は組み合わせマスクを用いてウエハを露光する先行露光ステップと、
相補分割マスクを構成するいずれか一つのブロックからなる一のアライメント層と一のアライメント層に対応するターゲット層との組み合わせのうち、
相補分割マスクによる露光では、相補分割マスクを構成する2個以上のブロックのそれぞれからなるアライメント層及びターゲット層をグルーピングしてグループとし、重ね合わせ測定器を用いてグループの各アライメント・マークの位置測定を行って、アライメントずれ量を求め、
組み合わせマスクによる露光では、組み合わせマスクを構成する少なくとも2枚以上のマスクのそれぞれからなるアライメント層及びターゲット層をグルーピングしてグループとし、重ね合わせ測定器を用いてグループの各アライメント・マークの位置測定を行って、アライメントずれ量を求めるずれ量検出ステップと、
アライメントずれ量に基づいてオフセット値を計算して、露光の際に、オフセット値を露光装置に入力してアライメントずれを補償する入力ステップと
を有することを特徴としている。
【0023】
第2の発明方法の好適な実施態様のずれ量検出ステップでは、ずれ量検出ステップでは、グループ内のアライメント層とターゲット層との組み合わせの数を1から始めて、アライメントずれ量が許容ずれ量以内になるまでグループ内のアライメント層とターゲット層との組み合わせの数を1づつ増やしてアライメントずれ量を求めて、アライメントずれ量が許容ずれ量以内になったときのグループ内の最小数の組み合わせのアライメント層とターゲット層とのアライメントずれ量を選出し、
入力ステップでは、アライメントずれ量に基づいてオフセット値を計算し、露光の際に、オフセット値を露光装置に入力してアライメントずれを補償する。
【0024】
また、第1及び第2の発明方法の好適な実施態様では、入力ステップの前に、アライメントずれ量が許容ずれ量以内かどうかシミュレーションにより判断するステップを有する。
【0025】
通常より高精度にアライメントを行うために、第1及び第2の発明方法を実施する露光装置は、ダイバイダイアライメント法やグローバルアライメント法等のアライメント機能を備えていることに加えて、本番露光の前にウエハを事前に露光し、重ね合わせ測定器を用いてアライメント測定を行い、アライメントずれ量を本番露光の際にオフセットとして入力することにより精度を向上させることができるようにした露光装置である。
【0026】
第1及び第2の発明方法は、マスクパターンの形状に制約無く適用できる。また、第1及び第2の発明方法のアルゴリズムを従来の露光装置、及び重ねあわせ測定器にソフトウエア−として導入することも可能である。更には、トータルオーバーレイのうちアライメントで高精度な管理が実現でき線幅管理マージンが大きくなる。
また、第1及び第2の発明方法を適用することにより、電子線描画においては、電子線の入射角を各相補ブロックごとに補正することにより位置合わせが可能となる。
尚、第1及び第2の発明方法で、重ね合わせ測定器とは、重ね合わせ測定器及び重ね合わせ測定器に準ずる測定器を含む概念である。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照し、実施形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
実施形態例1
本実施形態例は第1の発明に係る露光方法の実施形態の一例であって、図1は本実施形態例に従って露光する際のアライメント手順を示すフローチャートである。
本実施形態例では、図1に示すように、以下のステップS1 からステップS5 の手順で露光の際のアライメントを行う。
【0028】
(1)ステップS1 では、設計パターンをM個のブロックに分割してなる第1のブロックから第MのブロックのM個のブロックを有する相補分割マスクを使って試験ウエハに先行露光する。
先行露光では、露光装置、重ね合わせ測定器等に由来するターゲット層とアライメント層との間のアライメントずれ量を求めるために、露光装置、重ね合わせ測定器等のオフセットのパラメータを全て0にリセットする。
(2)ステップS2 で、重ねあわせ測定器を使ってターゲット層Xn (n:1、2、・・・・、M)のアライメント・マークの位置及びアライメント層Yn (n:1、2、・・・・、M)のアライメント・マークの位置を測定して、測定データAn (n:1、2、・・・・、M)とする。
ここで、ターゲット層Xn とは相補分割マスクの第n(1≦n≦M)のブロックのターゲット層領域を意味し、アライメント層Yn とは相補分割マスクの第nのブロックのアライメント層領域を意味する。
【0029】
(3)ステップS3 で、アライメント・マークの位置の測定データAn を識別するために、ターゲット層Xn のマーク情報及びアライメント層Yn のマーク情報を層データとして測定データAn に付与する。
これにより、測定データAn を層データにより識別することができる。
【0030】
(4)ステップS4 では、ステップS3 で付与した層データが同じもの(Xn =Yn )のみ、つまり第nのブロックで露光したターゲット層Xn 及びアライメント層Yn のアライメント・マークの測定データAn に基づいて、アライメントずれ量が最小になるように、位置情報の計算を行い、アライメントに関する先行情報An を作成する。ここで、位置情報とは、ターゲット層とアライメント層の相対的な位置ずれを言う。
【0031】
(5)ステップS5 では、ステップS4 で求めた先行情報An に基づいてウエハ上のオフセット値を決定し、オフセット値を露光装置に入力し、再びアライメント層Yn をターゲット層Xn に対してアライメントしてウエハ上に本番露光する。
先行情報An は、ターゲット層Xn のマーク情報とアライメント層Yn のマーク情報との組み合わせ毎に、シフト、倍率、回転、直交度などのオフセット値等のデータからなる露光ファイルであって、情報入力および補正が可能なものである。
【0032】
本実施形態例では、以上のステップS1 からステップS5 の手順を経て本番露光に必要なアライメントを行うので、ターゲット層に対してアライメント層を高精度でアライメントすることができる。
【0033】
実施形態例2
本実施形態例は第2の発明に係る露光方法の実施形態の一例であって、図2及び図3は本実施形態例に従って露光する際のアライメント手順を示すフローチャートである。
本実施形態例では、図2に示すように、以下のステップS1 からステップS14の手順で露光の際のアライメントを行う。
【0034】
(1)ステップS1 で、相補分割マスクの重ね合わせ精度に対する要求仕様(スペシフィケーション)を予め露光装置、または重ね合わせ測定器に入力する。
(2)ステップS2 では、設計パターンをM個のブロックに分割してなる第1のブロックから第MのブロックのM個のブロックを有する1枚の相補分割マークを使って試験ウエハに先行露光する。
先行露光では、露光装置、重ね合わせ測定器等に由来するターゲット層とアライメント層との間のアライメントずれ量を求めるために、露光装置のオフセットのパラメータを全て0にリセットする。
【0035】
(3)ステップS3 で、重ねあわせ測定器を使ってターゲット層Xn (n:1、2、・・・M)のアライメント・マーク及びアライメント層Yn (n:1、2、・・・M)のアライメント・マークの位置を測定して、測定データBn (n:1、2、・・・M)を得る。
ここで、ターゲット層Xn とは相補分割マスクの第n(1≦n≦M)のブロックのターゲット層領域を意味し、アライメント層Yn とは相補分割マスクの第nのブロックのアライメント層領域を意味する。
【0036】
(4)ステップS4 で、アライメント・マークの位置の測定データBn の識別情報として、ターゲット層Xn のマーク情報と、アライメント層Yn のマーク情報を測定データBn に付与する。
【0037】
(5)ステップS5 で、ステップS4 で付与した層データが同じもの、つまりXm =Ym 、Xm+1 =Ym+1 、Xm+2 =Ym+2 、・・・・・・Xm+k =Ym+k (M>m+k、m及びkは任意の数字)のみ、つまり第mのブロック、第m+1のブロック、・・・、第m+kブロックに関するアライメント・マークの測定値Bm 、Bm+1 、Bm+2 、・・・・Bm+k を用いて第mのブロック、第m+1のブロック、・・・、第m+kのブロックのアライメントずれ量を計算する。
【0038】
(6)ステップS6 では、ステップS5 で求めたアライメントずれ量に基づいて先行情報(補正値)Bm 、Bm+1 、Bm+2 、・・・・・・・・Bm+k を求め、求めた先行情報に基づいて、アライメント層Ym 、Ym+2 、・・・・・・・・、Ym+k 同士の重ね合わせ精度Gをシミュレーションにより計算する。
【0039】
(7)ステップS7 では、ステップS6 で求めた重ね合わせ精度GがステップS1 で設定したアライメント対する要求仕様を満足するかどうか判定する。
重ね合わせ精度Gが、アライメント対する要求仕様を満足すれば、ステップS8 に移行し、アライメント対する要求仕様を満足しないのであれば、ステップS9 に移行する。
(8)ステップS8 で、先行情報Bm 、Bm+1 、Bm+2 、・・・・・・・・Bm+k に基づいてウエハ上のオフセット値を決定し、露光装置に入力してウエハ上でアライメントを行い、本番の露光を行う。
【0040】
(9)ステップS9 では、Xm 、Xm+1 、Ym 、Ym+1 を同じグループとして先行情報Bm 、Bm+1 を計算し、Bm 、Bm+1 に基づいて、アライメント層Ym 、Ym+1 同士の重ね合わせ精度量G′を求める。
(10)ステップS10で、重ね合わせ精度G′がステップS1 で設定したアライメント対する要求仕様を満足するかどうか判定する。
重ね合わせ精度G′が、アライメント対する要求仕様を満足すれば、ステップS11に移行し、アライメント対する要求仕様を満足しないのであれば、ステップS12に移行する。
(11)ステップS11では、先行情報Bm 、Bm+1 に基づいてウエハ上のオフセット値を決定し、露光装置に入力してウエハ上でアライメントを行い、本番の露光を行う。
【0041】
(12)ステップS12では、グループに更にそれぞれ別のターゲット層の層データ及びアライメント層の層データを追加して、例えばXm 、Xm+1 、Xm+2 、Ym 、Ym+1 、Ym+2 を同じグループとして、先行情報Bm 、Bm+1 、Bm+2 を計算し、アライメントずれ量G′を求める。
(13)ステップS13で、重ね合わせ精度G′がステップS1 で設定したアライメント対する要求仕様を満足するかどうか判定する。
重ね合わせ精度G′が、アライメント対する要求仕様を満足すれば、ステップS11に戻り、アライメント対する要求仕様を満足しないのであれば、ステップS14に移行する。
【0042】
(14)ステップS14では、グループに更にそれぞれ別のターゲット層の層データ及びアライメント層の層データを追加して、ステップS12に戻り、重ね合わせ精度G′がステップS1 で設定したアライメント対する要求仕様を満足するまで、ステップS13及びステップS14を繰り返す。
【0043】
先行情報は、露光グループ設定(Xn ・・・・, Yn ・・・・)毎のシフト、倍率、回転、直交度などのスペックオフセット値からなる露光ファイルであって、情報入力および補正が可能なものとする。
また、重ね合わせ精度をシミュレーションにより判定できない場合は、露光して確認するなど別途方法も考えられる。
【0044】
本実施形態例では、先ず、アライメント層同士の重ね合わせ精度Gをシミュレーションにより計算し、仕様の重ね合わせ精度を満足しておれば、次の段階に進むようにしているので、アライメント精度が高くなる。
ステップS1 からステップS14の手順で露光の際のアライメントを行うことにより、相補分割マスク、又は複数枚のマスクからなる組み合わせマスクを用いて露光するに当たり、高精度なアライメントが可能となる。
また、本実施形態例では、相補分割マスクを例に挙げて本発明方法を説明しているが、組み合わせマスクを使ったときには、M個のブロックをM枚のマスクと、またブロックをマスクと読み替えることにより、本発明方法を適用することができる。
尚、実施形態例で、重ね合わせ測定器とは、重ね合わせ測定器及び重ね合わせ測定器に準ずる測定器を含む概念である。
【0045】
【発明の効果】
第1及び第2の発明方法によれば、相補分割マスク、又は複数枚のマスクからなる組み合わせマスクを用いて露光する際のアライメントに当たり、本番露光の前にウエハを事前に露光し、重ね合わせ測定器を用いてアライメント測定を行い、アライメントずれ量を本番露光の際にオフセットとして入力することにより精度を向上させることができる。
第1及び第2の発明方法によれば、ターゲット層とアライメント層との重ね合わせ精度のみならず、相補分割マスク同士或いは組み合わせマスクのマスク同士の合わせ精度も向上し、マスクが1枚のときのマスクアライメントと同等の重ね合わせを達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態例1に従って露光する際のアライメント手順を示すフローチャートである。
【図2】実施形態例2に従って露光する際のアライメント手順を示すフローチャートである。
【図3】図2に続いて、実施形態例2に従って露光する際のアライメント手順を示すフローチャートである。
【図4】図4(a)から(c)は、それぞれ、1枚のステンシルマスクを使って電子線リソグラフィにより環状パターン及びU字状パターンを転写しようとしも転写できないことを説明する概念的斜視図である。
【図5】図5(a)から(d)は、それぞれ、相補分割マスクを使って電子線リソグラフィにより環状パターン及びU字状パターンを転写するときの工程を説明する概念的斜視図である。
【図6】グローバルアライメント法を説明するウエハ図である。
【図7】チップアライメント法を説明するウエハ図である。
【符号の説明】
12……四角形の環状パターン、14……U字状パターン、16……ステンシルマスク、18、20……転写されたパターン。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure method used in a manufacturing process of a semiconductor device or the like, and more particularly, to a method of performing exposure with high precision using a complementary division mask or a combination mask including a plurality of masks.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, with the increase in the degree of integration and the reduction in chip size of semiconductor devices, it has become necessary to further miniaturize components such as wirings constituting the semiconductor device.
At the time of lithography processing for forming a resist pattern necessary for patterning a component of a semiconductor device, for example, a wiring layer, light exposure using KrF, ArF, or the like as exposure light is mainly used at present, but in the future, miniaturization will be performed. In response to the request, the photolithography required for patterning when the line width of the circuit pattern becomes 100 nm or lessTwoVarious exposure methods to which an electron beam exposure technology, an X-ray exposure technology, EUV (extreme ultraviolet light), etc. are applied have been proposed.
[0003]
Originally, from the viewpoint of extension of optical lithography, FTwoHowever, it is difficult to control the corrosion of the components of the exposure apparatus, and because of its short wavelength of 157 nm, it is easily absorbed in air. It is difficult to construct an exposure apparatus by using it as it is. As a result, FTwoIs being developed as a candidate for a next-generation exposure technology.
[0004]
As for the electron beam exposure technology, in addition to the direct writing method which is currently being developed, development of a low energy electron beam lithography technology devised by Takao Utsumi in 1998 and disclosed in Patent Publication No. 2951947 has begun. ing. The method invented by Takao Utsumi is a method called LEEPL, in which close-exposure is performed with an equal-size stencil mask using an acceleration voltage of about 2 keV, and is a powerful method for patterning semiconductor devices with a line width of 100 nm or less. It is attracting attention as a method.
In addition, an EPL technology or the like for performing exposure using an acceleration voltage of 100 keV using an electron optical system reduced to 1/4 times has been developed.
Furthermore, EUV is a method of exposing using 13 nm extreme ultraviolet light, and is being developed in Japan mainly by ASET.
[0005]
In next-generation electron beam lithography such as LEEPL or EPL, instead of the quartz mask used so far, a thin film of Si, SiC, diamond or the like is used as a material of a membrane area as a drawing area, and the thin film is directly applied to the membrane area. A stencil mask having grooves or openings is used.
[0006]
When a stencil mask is used, the electron beam passes through a groove (opening) of the stencil mask, reaches the resist film on the wafer, and exposes the resist material. If the resist material is a positive resist material, the portion drawn by the electron beam is dissolved in alkali and removed, and the portion not drawn is formed as a pattern made of a resist film.
By the way, with a stencil mask, a donut-shaped pattern or a pattern that is easily deformed cannot be formed in order to form a groove or an opening in a membrane region.
Therefore, one pattern based on the design data is divided into two or more blocks, and a complementary division stencil mask which is separated and separately arranged on one mask is used. A complementary division technique for superposing and exposing each block on the upper exposure area is essential.
[0007]
Here, an example in which patterning cannot be performed according to design data when patterning is performed by electron beam lithography using a normal stencil mask other than the complementary division stencil mask will be described with reference to FIG. FIGS. 4A to 4C are conceptual perspective views for explaining that even if an annular pattern and a U-shaped pattern are transferred by electron beam lithography using one stencil mask, they cannot be transferred.
When the pattern design data is a rectangular annular pattern 12 and a U-shaped pattern 14 as shown in FIG. 4A, a stencil mask 16 having an opening pattern of the annular pattern 12 and the U-shaped pattern 14 is formed. I can't.
[0008]
That is, in the case of the annular pattern 12, as shown in FIG. 4B, although the opening pattern of only the outer contour 12 a or the inner contour 12 b of the annular pattern 12 can be formed, both the outer contour 12 a and the inner contour 12 b are formed. Cannot be formed on the mask surface 13.
When the wafer W is exposed with a stencil mask 16 having an opening pattern of only the outer contour 12a or the inner contour 12b, the transferred pattern 18 is different from the design data pattern 12, as shown in FIG. It becomes.
[0009]
Further, when the design data of the pattern is a U-shaped pattern 14 as shown in FIG. 4A, even if the opening pattern of the U-shaped pattern 14 is formed on the stencil mask 16, As shown in ()), the portion 14b forming the inner contour 14a of the U-shaped pattern 14 is deformed because it is long. Therefore, the portion 14b forming the inner contour 14a must be shortened.
When the portion 14b forming the inner contour 14a is exposed on the wafer W with the stencil mask 16 having a short pattern opening, as shown in FIG. 4C, the transferred pattern 20 becomes the U-shaped pattern 14 of the design data. Is a different pattern.
[0010]
Therefore, the complementary division stencil mask described above has been developed. FIGS. 5A to 5D are conceptual perspective views illustrating steps when transferring a circular pattern and a U-shaped pattern by electron beam lithography using a complementary division stencil mask.
In the complementary division type stencil mask, the annular pattern 12 and the U-shaped pattern 14 shown in FIG. 5A correspond to the first block 22 shown in FIG. The first block 22 and the second block 24 are separated from each other and provided on separate complementary stencil masks at separate positions.
As shown in FIG. 5B, the first block 22 includes upper and lower two band-shaped openings 26 a and 26 b of a pattern obtained by dividing the annular opening of the annular pattern 12, and a U-shaped pattern 14. It has a pattern 34 composed of two strip-shaped openings 28a and 28b of the pattern obtained by dividing the U-shaped opening.
[0011]
On the other hand, as shown in FIG. 5 (c), the second block 24 includes, in the pattern obtained by dividing the annular opening of the annular pattern 12, the opening pattern of the two left and right band-shaped openings 30a and 30b, and the U-shaped pattern. There is provided an opening pattern 36 including a band-shaped opening 32 that connects two band-shaped openings 28a and 28b among the patterns obtained by dividing the 14 U-shaped openings.
At the time of exposure, first, the first block 22 of the complementary division stencil mask is aligned with the exposure position, and the pattern 34 of the first block is exposed and transferred, and then the complementary division stencil mask is moved. Then, the second block 24 is aligned with the exposure position, and the pattern 36 of the second block 24 is exposed and transferred.
Thus, the annular pattern 12 and the U-shaped pattern 14 of the design data can be exposed on the wafer W as shown in FIG.
[0012]
Furthermore, apart from the complementary division stencil mask used in electron beam lithography, even with current optical lithography, patterns with different pattern densities have been It is becoming difficult to carry out under the above exposure conditions.
Therefore, exposure may be performed using a combination mask composed of two or more masks depending on the pattern density, even though it is one exposure step. For example, when the pattern density of one mask differs for each region, two combined masks of a mask having a high pattern density and a mask having a low pattern density are used.
[0013]
When exposure is performed using a complementary division type stencil mask (hereinafter, referred to as a complementary division mask) or a combination mask including a plurality of masks, mask alignment is performed in addition to the normal overlay with the underlying layer. The superposition of layers, that is, the superposition of target layers or alignment layers, must be considered.
Here, the target layer refers to a base layer when the mask and the base layer are aligned, that is, when the second block of the complementary division mask is aligned with the first block, or when the second block of the combination mask is aligned. When the mask is aligned with the first mask, it refers to the first block or the first mask.
In addition, the alignment layer refers to a layer that is aligned with the target layer, that is, a mask when aligning the mask and the underlying layer, and when aligning blocks or masks, for example, the second of a complementary division mask is used. When the block is aligned with the first block, or when the second mask of the combination mask is aligned with the first mask, it refers to the second block or the second mask.
Here, for example, assuming that the required overlay accuracy is ± 20 nm, in the case of a single mask, the alignment process is only a target process of performing overlay of ± 20 nm. In some cases, it is necessary to suppress the misalignment within ± 20 nm in consideration of the overlay accuracy of the same layer. Therefore, more accurate superposition is required.
[0014]
The alignment method is roughly classified into a global alignment method and a chip alignment (die-by-die alignment) method.
The global alignment method is a method in which after a wafer is loaded, alignment measurement is performed on a plurality of wafers in advance, and the result is statistically processed to determine the alignment position on the entire surface of the wafer.
In the global alignment method, when a specific chip, for example, a wafer shown in FIG. 6 is taken as an example, alignment is performed at CMs at four corners of a thick-lined chip, and the wafer is turned back and exposed in stripes. The number of chips to be aligned and the positions of the chips are arbitrary. The CM is an alignment mark of each chip.
[0015]
In the global alignment method, since the number of detection marks at the time of alignment is small, the efficiency of exposure operation is high, and high throughput can be realized. Further, since the accuracy of the alignment coefficient can be increased by the statistical processing, there is an advantage that even when the measurement reproducibility of the alignment mark is poor, it can be dealt with.
Disadvantages of the global alignment method are that it cannot cope with changes over time during writing, such as thermal expansion and wafer slip, and that accuracy cannot be improved if the chip arrangement of the underlying wafer is complicatedly shifted.
[0016]
On the other hand, the chip alignment method is a method in which, as shown in FIG. 7, all chips on a wafer are aligned with CMs at four corners of each chip, and the chip is exposed.
The chip alignment method has an advantage that it can cope with a temporal change during writing such as thermal expansion and wafer slip, and can cope with a case where the chip arrangement of the underlying wafer is complicatedly shifted.
Disadvantages of the chip alignment method are that the number of detection marks during alignment is large, so that the time required for mark detection is long, and that the effect is large when the measurement reproducibility of alignment marks is poor. .
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, usually, the alignment is corrected by a displacement between a box mark (alignment mark) of a base layer (hereinafter, referred to as a target layer) and a box mark of an exposed layer (hereinafter, referred to as an alignment layer). Is measured, and the offset, rotation, magnification, etc. are obtained. The alignment mark includes a bar mark in addition to the box mark.
However, when a complementary division mask and a combination mask composed of a plurality of masks are used, for example, in the case of a complementary division mask composed of X blocks or a combination mask composed of X sheets, one exposure area is used. A maximum of X layers are overlapped, and even if the superposition of any of the X layers results in a displacement exceeding an allowable value, it prevents high precision of alignment and causes electrical failure as a semiconductor device. Occurs.
[0018]
At present, research on alignment of a combination mask composed of a complementary division mask and a plurality of masks has just started, and a breakthrough that can realize a highly accurate alignment technique is desired.
Therefore, an object of the present invention is to provide an exposure method including an alignment method capable of aligning a mask with high accuracy when performing exposure using a complementary division mask or a combination mask including a plurality of masks. is there.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an exposure method according to the present invention (hereinafter, referred to as a first invention method) is a method of performing exposure using a complementary division mask or a combination mask including a plurality of masks, When aligning for exposure,
A preliminary exposure step of exposing the wafer using a complementary division mask or a combination mask,
Using an overlay measurement device, the position of an alignment mark transferred onto a wafer of a complementary division mask or a combination mask (hereinafter referred to as an alignment layer) is measured, and alignment of the target layer corresponding to the alignment layer with the alignment mark is performed. A shift amount detecting step of detecting a shift amount;
Calculating an offset value based on the amount of misalignment, and inputting the offset value to the exposure apparatus during exposure to compensate for misalignment;
It is characterized by having.
[0020]
In the displacement amount detecting step of the preferred embodiment of the first invention method, of the combinations of the alignment layer and the target layer,
In the exposure using the complementary division mask, the position measurement values of the alignment mark of one alignment layer composed of any one block constituting the complementary division mask and the alignment mark of the target layer corresponding to the one alignment layer are used. To calculate the amount of misalignment,
In the exposure using the combination mask, the alignment is performed by using the position measurement values of the alignment mark of one alignment layer composed of any one of the masks constituting the combination mask and the alignment mark of the target layer corresponding to the one alignment layer. Calculate the amount of deviation.
[0021]
That is, in the displacement amount detecting step of the above-described embodiment of the first invention method, when the design pattern is divided into the first to Xth blocks and a complementary division mask having X blocks in one mask is used. , An alignment mark (box mark or bar mark) of an object block of an arbitrary block, ie, a target layer of an n-th (1 ≦ n ≦ X) block, that is, an underlayer or a layer to which an (n−1) -th block is transferred Is measured only for the alignment mark of the block, and the correction is performed based on the value. The alignment mark includes a bar mark in addition to the box mark. The same applies to the following alignment marks.
When using a combination mask composed of X masks obtained by dividing the design pattern into first to X-th masks, an arbitrary mask, that is, a target target layer of the n-th (1 ≦ n ≦ X) mask, In other words, only the alignment marks (box marks) of the base layer or the layer to which the (n-1) th mask has been transferred and the alignment marks of the nth mask are measured, and correction is performed based on the values. Do.
[0022]
Another exposure method according to the present invention (hereinafter, referred to as a second invention method) is a method of performing exposure using a complementary division mask or a combination mask including a plurality of masks.
A preliminary exposure step of exposing the wafer using a complementary division mask or a combination mask,
Among the combinations of one alignment layer consisting of any one block constituting the complementary division mask and a target layer corresponding to one alignment layer,
In the exposure using the complementary division mask, the alignment layer and the target layer each composed of two or more blocks constituting the complementary division mask are grouped into a group, and the position of each alignment mark in the group is measured using an overlay measuring device. To determine the amount of misalignment,
In the exposure using the combination mask, the alignment layer and the target layer each including at least two or more masks constituting the combination mask are grouped into a group, and the position of each alignment mark in the group is measured using an overlay measuring device. Performing a misalignment amount detecting step of obtaining an misalignment amount;
Calculating an offset value based on the amount of misalignment, and inputting the offset value to the exposure apparatus during exposure to compensate for misalignment;
It is characterized by having.
[0023]
In the shift amount detecting step of the preferred embodiment of the second invention method, in the shift amount detecting step, the number of combinations of the alignment layer and the target layer in the group is started from 1, and the alignment shift amount is within the allowable shift amount. The number of combinations of the alignment layer and the target layer in the group is increased by one until the alignment deviation amount is obtained, and the minimum number of alignment layers in the group when the alignment deviation amount is within the allowable deviation amount. And the amount of misalignment between the target layer and
In the input step, an offset value is calculated based on the amount of alignment deviation, and the offset value is input to the exposure apparatus during exposure to compensate for the alignment deviation.
[0024]
In a preferred embodiment of the first and second invention methods, before the input step, there is a step of determining by simulation whether or not the amount of misalignment is within an allowable amount of misalignment.
[0025]
In order to perform alignment with higher precision than usual, an exposure apparatus that performs the first and second invention methods has alignment functions such as a die-by-die alignment method and a global alignment method, as well as an actual exposure exposure method. This is an exposure apparatus that can improve the accuracy by pre-exposing the wafer beforehand, performing alignment measurement using an overlay measuring device, and inputting the amount of alignment deviation as an offset during actual exposure. .
[0026]
The first and second invention methods can be applied without limitation to the shape of the mask pattern. Further, the algorithms of the first and second invention methods can be introduced as software into a conventional exposure apparatus and an overlay measuring instrument. Furthermore, high-precision management can be realized by alignment in the total overlay, and the line width management margin increases.
In addition, by applying the first and second invention methods, in electron beam drawing, alignment can be performed by correcting the incident angle of the electron beam for each complementary block.
In the first and second invention methods, the overlay measuring device is a concept including an overlay measuring device and a measuring device equivalent to the overlay measuring device.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described specifically and in detail with reference to the accompanying drawings by way of example embodiments.
Embodiment 1
This embodiment is an example of an embodiment of an exposure method according to the first invention, and FIG. 1 is a flowchart showing an alignment procedure when performing exposure according to the embodiment.
In the present embodiment, as shown in FIG.1To step SFiveThe alignment at the time of exposure is performed according to the procedure described above.
[0028]
(1) Step S1In the above, the test wafer is preliminarily exposed using a complementary division mask having M blocks from the first block to the Mth block obtained by dividing the design pattern into M blocks.
In the pre-exposure, all offset parameters of the exposure apparatus, the overlay measurement device, and the like are reset to 0 in order to obtain the amount of misalignment between the target layer and the alignment layer derived from the exposure apparatus, the overlay measurement device, and the like. .
(2) Step STwoThen, using the overlay measurement device, the target layer Xn(N: 1, 2,..., M) alignment mark position and alignment layer Yn(N: 1, 2,..., M) alignment mark positions are measured, and measurement data An(N: 1, 2, ..., M).
Here, the target layer XnMeans the target layer region of the n-th (1 ≦ n ≦ M) block of the complementary division mask, and the alignment layer YnMeans the alignment layer region of the n-th block of the complementary division mask.
[0029]
(3) Step SThreeAnd the measurement data A of the position of the alignment marknTarget layer X to identifynMark information and alignment layer YnMeasurement data A using the mark information ofnAttached to.
As a result, measurement data AnCan be identified by the layer data.
[0030]
(4) Step SFourThen, step SThreeWith the same layer data (Xn= Yn) Alone, that is, the target layer X exposed in the n-th blocknAnd alignment layer YnMeasurement data A of the alignment marknIs calculated based on the position information so as to minimize the amount of misalignment, and the leading information A regarding the alignment is calculated.nCreate Here, the positional information refers to a relative positional shift between the target layer and the alignment layer.
[0031]
(5) Step SFiveThen, step SFourInformation A obtained innThe offset value on the wafer is determined on the basis ofnTo target layer XnAnd the actual exposure is performed on the wafer.
Advance information AnIs the target layer XnMark information and alignment layer YnIs an exposure file composed of data such as offset values such as shift, magnification, rotation, and orthogonality for each combination with the mark information, and is capable of inputting and correcting information.
[0032]
In the present embodiment, the above step S1To step SFiveSince the alignment necessary for the actual exposure is performed through the above procedure, the alignment layer can be aligned with the target layer with high accuracy.
[0033]
Embodiment 2
This embodiment is an example of an embodiment of an exposure method according to the second invention, and FIGS. 2 and 3 are flowcharts showing an alignment procedure when performing exposure according to this embodiment.
In the present embodiment, as shown in FIG.1To step S14The alignment at the time of exposure is performed according to the procedure described above.
[0034]
(1) Step S1Then, a required specification (specification) for the overlay accuracy of the complementary division mask is input in advance to an exposure apparatus or an overlay measuring instrument.
(2) Step STwoIn the method, the test wafer is preliminarily exposed using one complementary division mark having M blocks from the first block to the Mth block obtained by dividing the design pattern into M blocks.
In the pre-exposure, all offset parameters of the exposure apparatus are reset to 0 in order to obtain the amount of alignment deviation between the target layer and the alignment layer derived from the exposure apparatus, the overlay measurement device, and the like.
[0035]
(3) Step SThreeThen, using the overlay measurement device, the target layer Xn(N: 1, 2,... M) alignment mark and alignment layer Yn(N: 1, 2,..., M)n(N: 1, 2,... M).
Here, the target layer XnMeans the target layer region of the n-th (1 ≦ n ≦ M) block of the complementary division mask, and the alignment layer YnMeans the alignment layer region of the n-th block of the complementary division mask.
[0036]
(4) Step SFourAnd the measurement data B of the position of the alignment marknTarget layer XnMark information and alignment layer YnMark information of measurement data BnAttached to.
[0037]
(5) Step SFiveThen, step SFourIs the same layer data given inm= Ym, Xm + 1= Ym + 1, Xm + 2= Ym + 2... Xm + k= Ym + k(M> m + k, m and k are arbitrary numbers), that is, the measured value B of the alignment mark for the m-th block, the (m + 1) -th block,...m, Bm + 1, Bm + 2・ ・ ・ ・ ・ ・ Bm + kIs used to calculate the amount of misalignment of the m-th block, the (m + 1) -th block,..., The (m + k) -th block.
[0038]
(6) Step S6Then, step SFiveInformation (correction value) B based on the alignment deviation amount obtained inm, Bm + 1, Bm + 2............ Bm + kAnd the alignment layer Y is determined based on the obtained preceding information.m, Ym + 2............ Ym + kThe superposition accuracy G between the two is calculated by simulation.
[0039]
(7) Step S7Then, step S6The overlay accuracy G obtained in step S is1It is determined whether or not the required specifications for alignment set in the step are satisfied.
If the overlay accuracy G satisfies the required specifications for alignment, step S8If it is determined that the required specifications for alignment are not satisfied, step S9Move to
(8) Step S8In the preceding information Bm, Bm + 1, Bm + 2............ Bm + kThe offset value on the wafer is determined on the basis of the above, input to the exposure apparatus, alignment is performed on the wafer, and actual exposure is performed.
[0040]
(9) Step S9Then Xm, Xm + 1, Ym, Ym + 1Is the same group as the preceding information Bm, Bm + 1, And Bm, Bm + 1Based on the alignment layer Ym, Ym + 1A superimposition accuracy amount G ′ between them is obtained.
(10) Step STenAnd the overlay accuracy G 'is equal to the step S1It is determined whether or not the required specifications for alignment set in the step are satisfied.
If the overlay accuracy G 'satisfies the required specifications for alignment, step S11If it is determined that the required specifications for alignment are not satisfied, step S12Move to
(11) Step S11Then, advance information Bm, Bm + 1The offset value on the wafer is determined on the basis of the above, input to the exposure apparatus, alignment is performed on the wafer, and actual exposure is performed.
[0041]
(12) Step S12Then, layer data of another target layer and layer data of an alignment layer are further added to the group, and for example, Xm, Xm + 1, Xm + 2, Ym, Ym + 1, Ym + 2As the same group, leading information Bm, Bm + 1, Bm + 2Is calculated to determine the amount of alignment deviation G '.
(13) Step S13And the overlay accuracy G 'is equal to the step S1It is determined whether or not the required specifications for alignment set in the step are satisfied.
If the overlay accuracy G 'satisfies the required specifications for alignment, step S11Returning to step S, if the required specifications for alignment are not satisfied, step S14Move to
[0042]
(14) Step S14Then, the layer data of another target layer and the layer data of the alignment layer are further added to the group, and step S12And the overlay accuracy G ′ is determined in step S1Step S until the required specifications for the alignment set in13And step S14repeat.
[0043]
The preceding information includes the exposure group setting (Xn...., Yn...) Is an exposure file including specification offset values such as shift, magnification, rotation, orthogonality, etc., for each of which the information can be input and corrected.
If the overlay accuracy cannot be determined by simulation, a separate method such as exposure and confirmation is also conceivable.
[0044]
In this embodiment, first, the overlay accuracy G between the alignment layers is calculated by simulation, and if the overlay accuracy of the specification is satisfied, the process proceeds to the next stage, so that the alignment accuracy is increased.
Step S1To step S14By performing alignment at the time of exposure according to the procedure described above, high-precision alignment can be performed when performing exposure using a complementary division mask or a combination mask including a plurality of masks.
Further, in the present embodiment, the method of the present invention is described using a complementary division mask as an example. However, when a combination mask is used, M blocks are read as M masks and blocks are read as masks. Thereby, the method of the present invention can be applied.
In the embodiment, the overlay measurement device is a concept including an overlay measurement device and a measurement device similar to the overlay measurement device.
[0045]
【The invention's effect】
According to the first and second invention methods, when performing alignment using a complementary division mask or a combination mask including a plurality of masks, the wafer is exposed in advance before the actual exposure, and the overlay measurement is performed. The accuracy can be improved by performing alignment measurement using a device and inputting the amount of misalignment as an offset during actual exposure.
According to the first and second invention methods, not only the overlay accuracy of the target layer and the alignment layer, but also the alignment accuracy of the complementary divided masks or the combined masks is improved. Overlap equivalent to mask alignment can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart illustrating an alignment procedure when performing exposure according to a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart showing an alignment procedure when performing exposure according to a second embodiment.
FIG. 3 is a flowchart showing an alignment procedure when performing exposure according to a second embodiment, following FIG. 2;
FIGS. 4 (a) to 4 (c) are conceptual perspective views for explaining that even if an attempt is made to transfer an annular pattern and a U-shaped pattern by electron beam lithography using one stencil mask, transfer cannot be performed. FIG.
FIGS. 5 (a) to 5 (d) are conceptual perspective views illustrating steps in transferring an annular pattern and a U-shaped pattern by electron beam lithography using a complementary division mask.
FIG. 6 is a wafer diagram illustrating a global alignment method.
FIG. 7 is a wafer diagram illustrating a chip alignment method.
[Explanation of symbols]
12: square annular pattern, 14: U-shaped pattern, 16: stencil mask, 18, 20: transferred pattern.

Claims (5)

相補分割マスク、又は複数枚のマスクからなる組み合わせマスクを用いて露光する方法であって、露光する際のアライメントに当たり、
前記相補分割マスク又は前記組み合わせマスクを用いてウエハを露光する先行露光ステップと、
重ね合わせ測定器を用いて、前記相補分割マスク又は前記組み合わせマスク(以下、アライメント層と言う)の前記ウエハ上に転写したアライメント・マークの位置測定を行い、前記アライメント層に対応するターゲット層のアライメント・マークに対するアライメントずれ量を検出するずれ量検出ステップと、
前記アライメントずれ量に基づいてオフセット値を計算して、露光の際に、前記オフセット値を露光装置に入力して前記アライメントずれを補償する入力ステップと
を有することを特徴とする露光方法。
Complementary division mask, or a method of exposing using a combination mask consisting of a plurality of masks, in the alignment at the time of exposure,
A preliminary exposure step of exposing the wafer using the complementary division mask or the combination mask,
The position of the alignment mark transferred onto the wafer of the complementary division mask or the combination mask (hereinafter, referred to as an alignment layer) is measured using an overlay measurement device, and alignment of a target layer corresponding to the alignment layer is performed. A shift amount detecting step of detecting an alignment shift amount with respect to the mark;
An input method for calculating an offset value based on the amount of alignment deviation, and inputting the offset value to an exposure apparatus during exposure to compensate for the alignment deviation.
前記ずれ量検出ステップでは、前記アライメント層と前記ターゲット層との組み合わせのうち、
前記相補分割マスクによる露光では、前記相補分割マスクを構成するいずれか一つのブロックからなる一のアライメント層のアライメント・マーク及び前記一のアライメント層に対応するターゲット層のアライメント・マークのそれぞれの位置測定値を用いて前記アライメントずれ量を計算し、
前記組み合わせマスクによる露光では、前記組み合わせマスクを構成するいずれか一つのマスクからなる一のアライメント層のアライメント・マーク及び前記一のアライメント層に対応するターゲット層のアライメント・マークのそれぞれの位置測定値を用いて前記アライメントずれ量を計算することを特徴とする請求項1に記載の露光方法。
In the deviation amount detecting step, of the combination of the alignment layer and the target layer,
In the exposure using the complementary division mask, the position measurement of the alignment mark of one alignment layer composed of any one block constituting the complementary division mask and the alignment mark of the target layer corresponding to the one alignment layer is performed. Using the value to calculate the amount of misalignment,
In the exposure using the combination mask, the position measurement values of the alignment mark of one alignment layer composed of any one of the masks composing the combination mask and the alignment mark of the target layer corresponding to the one alignment layer are measured. The exposure method according to claim 1, wherein the amount of misalignment is calculated by using the method.
相補分割マスク又は複数枚のマスクからなる組み合わせマスクを用いて露光する方法であって、露光する際のアライメントに当たり、
前記相補分割マスク又は前記組み合わせマスクを用いてウエハを露光する先行露光ステップと、
前記相補分割マスクを構成するいずれか一つのブロックからなる一のアライメント層と前記一のアライメント層に対応するターゲット層との組み合わせのうち、
前記相補分割マスクによる露光では、前記相補分割マスクを構成する2個以上のブロックのそれぞれからなるアライメント層及びターゲット層をグルーピングしてグループとし、重ね合わせ測定器を用いて前記グループの各アライメント・マークの位置測定を行って、前記アライメントずれ量を求め、
前記組み合わせマスクによる露光では、前記組み合わせマスクを構成する少なくとも2枚以上のマスクのそれぞれからなるアライメント層及びターゲット層をグルーピングしてグループとし、重ね合わせ測定器を用いて前記グループの各アライメント・マークの位置測定を行って、前記アライメントずれ量を求めるずれ量検出ステップと、
前記アライメントずれ量に基づいてオフセット値を計算して、露光の際に、前記オフセット値を露光装置に入力してアライメントずれを補償する入力ステップと
を有することを特徴とする露光方法。
A method of performing exposure using a complementary division mask or a combination mask including a plurality of masks,
A preliminary exposure step of exposing the wafer using the complementary division mask or the combination mask,
Of the combination of one alignment layer consisting of any one block constituting the complementary division mask and a target layer corresponding to the one alignment layer,
In the exposure using the complementary division mask, the alignment layer and the target layer each composed of two or more blocks constituting the complementary division mask are grouped into a group, and each alignment mark of the group is determined using an overlay measuring device. By performing the position measurement, the amount of the alignment deviation is obtained,
In the exposure using the combination mask, the alignment layer and the target layer each including at least two or more masks constituting the combination mask are grouped into a group, and each alignment mark of the group is registered using an overlay measuring device. By performing position measurement, a deviation amount detection step of obtaining the alignment deviation amount,
An input method of calculating an offset value based on the amount of alignment deviation, and inputting the offset value to an exposure apparatus during exposure to compensate for the alignment deviation.
前記入力ステップの前に、前記アライメントずれ量が許容ずれ量以内かどうかシミュレーションにより判断するステップを有することを特徴とする請求項1から3のうちのいずれか1項に記載の露光方法。4. The exposure method according to claim 1, further comprising, before the inputting step, determining by simulation whether the alignment deviation amount is within an allowable deviation amount. 5. 前記ずれ量検出ステップでは、前記グループ内のアライメント層とターゲット層との組み合わせの数を1から始めて、前記アライメントずれ量が前記許容ずれ量以内になるまで前記グループ内のアライメント層とターゲット層との組み合わせの数を1づつ増やして前記アライメントずれ量を求めて、前記アライメントずれ量が前記許容ずれ量以内になったときのグループ内の最小数の組み合わせのアライメント層とターゲット層との前記アライメントずれ量を選出し、
前記入力ステップでは、前記アライメントずれ量に基づいてオフセット値を計算して、露光の際に、前記オフセット値を露光装置に入力して前記アライメントずれを補償することを特徴とする請求項4に記載の露光方法。
In the shift amount detecting step, the number of combinations of the alignment layer and the target layer in the group is started from 1, and the alignment layer and the target layer in the group are shifted until the alignment shift amount is within the allowable shift amount. The number of combinations is increased by one to determine the amount of alignment deviation, and the amount of alignment deviation between the minimum number of combinations of alignment layers and target layers in the group when the amount of alignment deviation is within the allowable amount of deviation And select
5. The method according to claim 4, wherein in the inputting step, an offset value is calculated based on the amount of the alignment shift, and the offset value is input to an exposure apparatus during exposure to compensate for the alignment shift. Exposure method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115537718A (en) * 2021-06-30 2022-12-30 上海微电子装备(集团)股份有限公司 Web-opening control method

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