JP2004335512A - Method for exposure - Google Patents

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JP2004335512A
JP2004335512A JP2003124926A JP2003124926A JP2004335512A JP 2004335512 A JP2004335512 A JP 2004335512A JP 2003124926 A JP2003124926 A JP 2003124926A JP 2003124926 A JP2003124926 A JP 2003124926A JP 2004335512 A JP2004335512 A JP 2004335512A
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mask
exposure
subfield
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pattern
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JP2003124926A
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Noriyuki Hirayanagi
徳行 平柳
Hajime Yamamoto
一 山本
Takashi Aoyama
高志 青山
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for exposure by which the nonlinear strain of a mask can be corrected highly accurately at the time of mounting an exposure device. <P>SOLUTION: In the method for exposure, the positional data of a sub-field (SF) are obtained by measuring the position of the whole surface of the mask 10 by setting the mask 10 in an attitude inverted from the attitude of the mask 10 in the exposure system, by means of an inspecting device which is different from the exposure system (S2). Then, after the elastic deformation of the mask 10 caused by the gravity at the time of inverting the mask 10 is calculated (S3), the elastic deformation is subtracted from the positional data of the SF (S4) and the positional data are inverted (S5). In addition, the absorptivity of a chuck and the elastic deformation of the mask 10 caused by the gravity when the mask 10 is loaded in the exposure system are calculated by simulation (S6) and the calculated results are added to the previous positional data of the SF (S7). Based on the positional data of the SF thus obtained, exposure is performed while the position of the mask 10 is corrected (S8). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
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露光方法に関する。特には、マスクの歪みを高い精度で補正することのできる露光方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体集積回路等のリソグラフィ工程においては、マスク(レチクルを含む。)上に形成されたパターンを、露光装置を用いてウェハ上に露光転写する。この露光の際に、マスク上のパターンに欠陥や歪みがあると、露光転写したパターンの位置や形状の精確さ(露光精度)が低下する。
【0003】
これらの欠陥や歪みの原因としては、マスクの製作時に生じたものや自重(重力)によるもの、マスクの膜応力によるものなどがある。さらに、露光装置内のチャック(マスクホルダ)の保持力に起因する歪みも発生する。
【0004】
上記のようなマスク歪みを検査・補正する方法としては、マスクの梁の部分(図6の符号45参照。)に位置計測マークを設けて、露光装置とは別の座標測定装置等の検査装置で該マーク位置を計測して位置データを得ておき、該データを用いて露光時にパターンの転写位置を補正する方法がある。あるいは、露光装置内で上記マーク位置を計測して補正する方法もある。特許文献1では、線型な歪みは露光装置内で計測し、非線型な歪みは検査装置で計測し、両者を重ね合わせて露光装置内のマスクの位置データを推定する手法が提案されている。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−319533号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の方法によっても、マスクを露光装置内に搭載する際のチャックによる非線型歪みが大きい場合は、露光精度が確保しづらくなるおそれがある。
上記の点に鑑み、本発明は、露光装置搭載時のマスクの非線型歪みを高精度で補正することのできる露光方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明の露光方法は、感応基板上に転写すべきデバイスパターンを小領域(サブフィールド)に分割してマスク上に形成し、ここで、該マスクは、前記パターンの形成されたパターン面と、該パターン面を機械的に支持する支持体層と、該支持体層の周囲に設けられている保持部と、を有し、該マスクを前記サブフィールド毎にエネルギー線で照明し、該サブフィールドを通過したエネルギー線を前記感応基板上のしかるべき位置に投影結像させ、該感応基板上では、各サブフィールドのパターンの像を繋ぎ合わせることにより、前記デバイスパターン全体を転写する露光方法において、a)前記マスクを、露光装置とは異なる検査装置を用いて、前記露光装置におけるのとは重力方向に反転した姿勢で、前記マスク上の全サブフィールドの位置を測定してサブフィールド位置データを得ておき、b)前記検査装置における重力による弾性変形による前記サブフィールドの位置変化を計算し、c)aで得た位置データから、bで計算した位置変化データを差し引き、d)cで得た位置データを上下反転し、e)前記露光装置内に前記マスクを搭載した場合におけるチャック力及び重力に起因する弾性変形による前記サブフィールドの位置変化を計算し、f)dで上下反転した位置データに、eで計算した位置変化データを足して、前記露光装置内における前記マスク上の全サブフィールドの位置データを算出し、g)fで得た位置データに基づいて、マスク上の各サブフィールドの位置誤差を補正しながら露光することを特徴とする。
【0008】
本発明の露光方法によれば、露光装置内では、マスクの位置計測を行わなくても済む(あるいは、測定点を少なくできる)ので、マスク交換の時間を短くできる。それでいながら、露光装置内のマスクの変形状態をも加味した露光補正を行うことができるので、精確なパターン転写を行うことができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、半導体デバイス等の露光方法の一つである電子線露光方法の概要について説明する。
図5は、分割転写方式の電子線露光装置の光学系全体における結像関係を示す模式図である。
光学系の最上流(図5上方)には、電子銃1が配置されている。この電子銃1は、図の下方に向けて電子線を照射する。電子銃1の下方には、2段のコンデンサレンズ2、3が備えられている。電子線は、これらのコンデンサレンズ2、3によって収束され、ブランキング開口7にクロスオーバC.O.を結像する。
【0010】
コンデンサレンズ3の下方には、照明ビーム成形開口4が配置されている。この開口4の像は、レンズ9によって、マスク10に結像される。
【0011】
照明ビーム成形開口4の下方には、ブランキング偏向器5が配置されている。この偏向器5は、必要に応じて照明ビームを偏向させ、ブランキング開口7の非開口部に当てて、ビームがマスク10に当たらないようにする。
【0012】
ブランキング開口7の下方には、照明ビーム偏向器8が配置されている。この偏向器8は、照明ビームをX軸方向に順次走査して、光学系の視野内にあるマスク10の各サブフィールドの照明を行う。このとき、あらかじめ算出しておいたSF位置データに基づいて、位置補正を行いながら照明ビームの走査を行う(SF位置データを算出する手順については後述する。)。
偏向器8の下方には、照明レンズ9が配置されている。照明レンズ9は、マスク10上に照明ビーム成形開口4を結像させる。
【0013】
マスク10は、光軸に垂直な平面(X−Y平面)に広がっており、多数のサブフィールドを有する(図6参照。詳細後述。)。マスク10上には、全体として1つの半導体チップをなすデバイスパターンが形成されている。なお、1つのチップをなすデバイスパターンを複数のマスク上に分割、形成してもよい。
マスク10は、移動可能なマスクステージ11上に設置されており、このマスクステージ11をX−Y方向に動かすことにより、照明光学系の視野よりも広範囲に広がる、マスク10上の各サブフィールドを照明することができる。このマスクステージ11には、位置検出器(干渉計)12が付属しており、マスクステージ11の位置を正確に把握することができる。
【0014】
マスク10の下方には、投影レンズ15、19及び偏向器16が設けられている。マスク10の1つのサブフィールドを通過した電子線は、投影レンズ15、19及び偏向器16によって、ウェハ23上の所望の位置に結像される。
【0015】
ウェハ23上には、適当なレジストが塗布されている。このレジストに電子線のドーズが与えられ、マスク10上のデバイスパターンが縮小、転写される。
【0016】
マスク10とウェハ23との間を縮小率比で内分する位置には、クロスオーバーC.O.が形成され、この位置に、コントラスト開口18が設けられている。この開口18は、マスク10の非パターン部で散乱された電子線がウェハ23に到達しないように遮断する。このとき、大部分の散乱電子線は遮断できるが、微量の散乱電子線は、遮断しきれずにウェハ23に到達する。
【0017】
ウェハ23は、静電チャック(図示されていない。)を介して、X軸及びY軸方向に移動可能なウェハステージ24上に配置されている。上記のマスクステージ11とウェハステージ24とを、互いに逆方向に同期移動させることにより、光学系の視野を越えて広がるデバイスパターンを順次露光、転写することができる。なお、ウェハステージ24にも、上記のマスクステージ11と同様、位置検出器25が付属している。
【0018】
ウェハ23の直上には、反射電子検出器22が配置されている。この反射電子検出器22は、ウェハ23の露光面やウェハステージ24上のマークで反射される電子の量を検出する。例えば、マスク10上のマークパターンを通過したビームでウェハ23上のマークを走査し、マークによって反射される電子を検出することにより、マスク10とウェハ23の相対的位置関係を知ることができる。
【0019】
上記の各レンズ2、3、9、15、19及び各偏向器5、8、16は、それぞれに対応するコイル電源制御部2a、3a、9a、15a、19a及び5a、8a、16aを介して、コントローラ31により制御される。また、マスクステージ11及びウェハステージ24も、それぞれに対応するステージ制御部11a、24aを介して、コントローラ31により制御される。
【0020】
ステージ位置検出器12、25は、アンプやA/D変換器等を含むインターフェイス12a、25aを介して、コントローラ31に信号を送る。また、反射電子検出器22も同様に、インターフェイス22aを介して、コントローラ31に信号を送る。
【0021】
コントローラ31は、ステージの位置合わせ誤差を把握し、その誤差を像位置調整偏向器16で補正する。これにより、マスク10上のサブフィールドの縮小像がウェハ23上の目標位置に正確に転写される。そして、ウェハ23上で各サブフィールドの像がつなぎ合わされて、マスク10上のデバイスパターン全体がウェハ上に転写される。
【0022】
以下、マスク10について説明する。
図6は、電子線露光において用いられるマスクの一例を模式的に示す図である。図6(A)は、全体の平面図であり、図6(B)は、一部の斜視図であり、図6(C)は、一つの小メンブレン領域の平面図である。このようなマスクは、例えば、シリコンウェハに電子線を用いて描画した後、エッチングを行うことにより製作できる。
【0023】
図6(A)に示すマスク10には、デバイスパターンが分割配置されている。図6(A)中に示す多数の正方形41は、各々1つのサブフィールドに対応したデバイスパターンを含む小メンブレン領域である。この小メンブレン領域41は、一例で厚さが0.1μmから数μmである。
【0024】
図6(C)に示すように、小メンブレン領域41は、中央のサブフィールド42と、その周囲を額縁状に囲むスカート43とからなる。
サブフィールド42は、一例で1辺が0.5〜5mmの正方形である。投影の際の縮小率を1/5とすると、ウェハ23上に投影されるサブフィールド42の像は、1辺が0.1〜1mmの正方形となる。
このようなサブフィールドのパターンを形成する形態としては、電子線が散乱しながら透過する散乱メンブレンに孔の開いた部分を設ける散乱ステンシルタイプと、電子線をよく散乱する高散乱体からなるパターン層を電子透過体として非常に薄いメンブレン上に形成する連続メンブレンタイプとがある。
本例では、パターン面は、パターンが形成されたメンブレン面になる。
【0025】
スカート43はパターンの形成されていない額縁状(一例で幅が0.05mm)の部分であり、照明ビームの縁が当たる。
【0026】
図6(A)及び(B)の小メンブレン領域41周囲の格子状の部分(支持体層)は、グリレージ45である。グリレージ45は、マスク10の機械強度を保つための梁(一例で厚さ0.5〜1mm、幅0.1mm)である。
【0027】
図6(A)に示すように、図6のX軸方向に多数の小メンブレン領域41が並んで1つのグループ(エレクトリカルストライプ44)を形成し、エレクトリカルストライプ44が図6のY軸方向に多数並んで1つのメカニカルストライプ49を形成している。
エレクトリカルストライプ44の長さ(メカニカルストライプの幅49)は、光学系の偏向によってカバー可能な視野の広さによって制限される。
なお、1つのエレクトリカルストライプ44内において、隣り合うサブフィールドの間に、スカートやグリレージのような非パターン領域を設けない方式も検討されている。
【0028】
メカニカルストライプ49は、図6のX軸方向に複数並んでいる。隣り合うメカニカルストライプ49の間の部分は、ストラット47である。ストラット47は、グリレージ45よりもやや太い梁であって、マスク10のたわみを低減する。ストラット47とグリレージ45とは一体となっている。
【0029】
マスク10の露光は、図6のX軸方向には、電子線を偏向させることにより、エレクトリカルストライプ44のサブフィールド41の列を順次露光する。他方、図6のY軸方向には、連続ステージ走査により順次露光する。
【0030】
次に、本発明の露光方法の実施形態について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る露光方法を説明するためのフローチャートである。
本実施形態においては、まず、製造するデバイスのパターン原版となるマスクを作製する(S1)。
次に、露光装置とは別のマスク検査装置内に、露光装置内の姿勢とは上下を反転させた姿勢でマスクを保持し、マスク上の全サブフィールドの位置を測定してサブフィールド(SF)位置データを得る(S2)。
図2(A)は、検査装置内におけるマスクの姿勢を模式的に示す図であり、図2(B)は、露光装置内におけるマスクの姿勢を模式的に示す図である。
図2(A)及び図2(B)においては、重力の向きは図の下向きとする。図2(A)に示すように、マスク10は、露光装置内における上面101を重力方向下向きにして、検査装置内のホルダー111に載置される。ここで、ホルダー111は複数箇所(一例で3ヶ所)に設けられており、マスク10を安定的に支持する。
S2においては、マスク10の観測面102(図2(A)の上面)の全面の位置を計測して、位置データ(SF位置データ)を取得する。
【0031】
そして、S2の反転姿勢における重力に起因するマスク10の弾性変形によるサブフィールドの位置変化を計算して(S3)、S2で得られたSF位置データからこのS3の計算結果を差し引く(S4)。
S4で得られたSF位置データを上下反転させる(S5)。
さらに、露光装置内にマスク10を搭載した場合におけるチャック力及び重力に起因するマスク10の弾性変形を計算し(S6)、S5で得られたSF位置データに加える(S7)。
上記のS3及びS6の計算においては、有限要素法による3次元CADシミュレーションを用いてチャック力と重力に起因する弾性変形を解析している。
図3は、マスクとホルダーの位置データの解析モデルの例である。図3(A)は、マスクの位置データの解析例を示す図であり、図3(B)は、マスクホルダー(チャック)の位置データを示す図である。
図3においては、マスク331の被吸着部334aは、チャック333の吸着部334bに吸着され、マスク331の接触部335aは、チャック333の接触部335bに接する。また、332はマスク331のパターン面に対応している。
S3及びS5の計算においては、チャックの吸着力や重力によってマスクにかかる負荷、及び、あらかじめ取得しておいたチャックの形状データ333(図3(B))を勘案しながらマスクの弾性変形を算出する。
最後に、S7で得られたSF位置データに基づいて、マスク10上の各サブフィールドの位置誤差を補正しながら露光する(S8)。
【0032】
本実施形態によれば、マスクの弾性変形をシミュレーションにより予測しておくことにより、露光装置内でサブフィールドの位置データを測定することなく、高精度な露光位置制御が可能である。
【0033】
図4は、本発明の第2の実施形態に係る露光方法を説明するためのフローチャートである。
本実施形態においては、まず、製造するデバイスのパターン原版となるマスクを作製する(S1’)。
次に、露光装置とは別のマスク検査装置内に、露光装置内の姿勢とは上下を反転させた姿勢でマスクを保持し、Z方向に関してはマスクの観測面102のうちマスクのチャックに接する部分(図2の104)のみ位置を測定してサブフィールド(SF)位置データを得る(S2’)。
【0034】
そして、S2’の反転姿勢における重力に起因するマスク10の弾性変形によるサブフィールドの位置変化を計算して(S3’)、S2’で得られたSF位置データから差し引く(S4’)。
S4’で得られたSF位置データを上下反転させる(S5’)。
さらに、露光装置内にマスク10を搭載した場合におけるチャック力及び重力に起因するマスク10の弾性変形を計算し(S6’)、この計算結果をS5’で得られたSF位置データに加える(S7’)。
S7’で得られたSF位置データに基づいて、チャックに接しない部分の位置を計算し、マスクの全面のSF位置データを算出する(S7”)。
S3’及びS6’、S7”の計算においても、上述の第1の実施形態と同様に、有限要素法による3次元CADシミュレーションを用いてチャック力や重力に起因する弾性変形を算出している。
最終的に、S7’で得られたSF位置データに基づいて、マスク10上の各サブフィールドの位置誤差を補正しながら露光する(S8’)。
【0035】
本実施形態によれば、マスク上における位置計測点数を減らすことができるので、測定や計算に係るコストを低減できる。
【0036】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によると、マスクの弾性変形をシミュレーションにより推定することにより、露光時にサブフィールドの位置データを測定することなく、高精度な露光位置補正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る露光方法を説明するためのフローチャートである。
【図2】(A) 検査装置内におけるマスクの姿勢を模式的に示す図である。
(B) 露光装置内におけるマスクの姿勢を模式的に示す図である。
【図3】マスクとホルダーの位置データの解析モデルの例である。
(A) マスクの位置データの解析例を示す図である。
(B) マスクホルダー(チャック)の位置データを示す図である。
【図4】本発明の第2の実施形態に係る露光方法を説明するためのフローチャートである。
【図5】分割転写方式の電子線露光装置の光学系全体における結像関係を示す模式図である。
【図6】電子線露光において用いられるマスクの一例を模式的に示す図である。
(A) 全体の平面図である。
(B) 一部の斜視図である。
(C) 一つの小メンブレン領域の平面図である。
【符号の説明】
1 電子銃
2、3 コンデンサレンズ
4 照明ビーム成形開口
5 ブランキング偏向器
7 ブランキング開口
8 照明ビーム偏向器
9 照明レンズ
10 マスク
11 マスクステージ(チャック)
12、25 位置検出器
15、19 投影レンズ
16 偏向器
18 コントラスト開口
22 反射電子検出器
23 ウェハ
24 ウェハステージ
2a、3a、5a、8a、9a、15a、16a、19a コイル電源制御部
31 コントローラ
42 サブフィールド
41 小メンブレン領域
43 スカート
44 エレクトリカルストライプ
45 グリレージ
47 ストラット
49 メカニカルストライプ
50 保持部
101 露光装置内におけるマスクの上面
102 検査装置内におけるマスクの上面(観測面)
103 パターン部
104 マスクのチャックと接する面
111 検査装置のマスクホルダー
331 マスクのチャック歪み解析データ
332 マスクのチャック歪み解析データのパターン部
333 チャックの形状データ
334a マスクの被吸着部
334b チャックの吸着部
335a マスクの接触部
335b チャックの接触部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure method used for lithography of a semiconductor integrated circuit or the like. In particular, the present invention relates to an exposure method capable of correcting mask distortion with high accuracy.
[0002]
[Prior art]
In a lithography process for a semiconductor integrated circuit or the like, a pattern formed on a mask (including a reticle) is exposed and transferred onto a wafer using an exposure apparatus. At the time of this exposure, if there is a defect or distortion in the pattern on the mask, the accuracy (exposure accuracy) of the position and shape of the pattern transferred by exposure is reduced.
[0003]
The causes of these defects and distortions include those generated during the manufacture of the mask, those caused by its own weight (gravity), and those caused by the film stress of the mask. Further, distortion due to the holding force of the chuck (mask holder) in the exposure apparatus also occurs.
[0004]
As a method of inspecting and correcting the mask distortion as described above, a position measuring mark is provided on a beam portion of a mask (see reference numeral 45 in FIG. 6), and an inspection device such as a coordinate measuring device different from the exposure device There is a method in which the mark position is measured to obtain position data, and the data is used to correct the pattern transfer position during exposure. Alternatively, there is a method of measuring and correcting the mark position in the exposure apparatus. Patent Literature 1 proposes a method in which linear distortion is measured in an exposure apparatus, non-linear distortion is measured in an inspection apparatus, and both are superimposed to estimate position data of a mask in the exposure apparatus.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-319533
[Problems to be solved by the invention]
However, even with the above-described method, if the nonlinear distortion due to the chuck when mounting the mask in the exposure apparatus is large, exposure accuracy may be difficult to secure.
In view of the above, it is an object of the present invention to provide an exposure method capable of correcting non-linear distortion of a mask when mounted on an exposure apparatus with high accuracy.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an exposure method according to the present invention divides a device pattern to be transferred onto a sensitive substrate into small regions (subfields) and forms the device pattern on a mask. Having a pattern surface formed thereon, a support layer for mechanically supporting the pattern surface, and a holding portion provided around the support layer. The device pattern is illuminated with a line, and the energy ray passing through the sub-field is projected and imaged at an appropriate position on the sensitive substrate, and the image of the pattern of each sub-field is joined on the sensitive substrate to thereby form the device pattern. In the exposure method for transferring the whole, a) using the inspection device different from the exposure device, using the inspection device different from the exposure device, The subfield position data is obtained by measuring the positions of all the subfields on the screen, and b) the change in the position of the subfield due to elastic deformation due to gravity in the inspection device is calculated. C) The position data obtained in a) , The position change data calculated in b is subtracted, d) the position data obtained in c is turned upside down, and e) the chucking force when the mask is mounted in the exposure apparatus and the elastic deformation caused by gravity. F) calculating the position data of all subfields on the mask in the exposure apparatus by adding the position change data calculated in e to the position data inverted upside down in d); g) The exposure is performed while correcting the position error of each subfield on the mask based on the position data obtained in f.
[0008]
According to the exposure method of the present invention, it is not necessary to measure the position of the mask in the exposure apparatus (or the number of measurement points can be reduced), so that the time for exchanging the mask can be shortened. Nevertheless, since exposure correction can be performed in consideration of the deformation state of the mask in the exposure apparatus, accurate pattern transfer can be performed.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, an outline of an electron beam exposure method which is one of the exposure methods for a semiconductor device or the like will be described.
FIG. 5 is a schematic diagram showing an image forming relationship in the entire optical system of the electron beam exposure apparatus of the division transfer system.
An electron gun 1 is arranged at the uppermost stream (upper in FIG. 5) of the optical system. The electron gun 1 emits an electron beam downward in the figure. Below the electron gun 1, two condenser lenses 2, 3 are provided. The electron beam is converged by these condenser lenses 2 and 3, and crossed over the blanking aperture 7 by the C.V. O. Is imaged.
[0010]
Below the condenser lens 3, an illumination beam shaping aperture 4 is arranged. The image of the opening 4 is formed on the mask 10 by the lens 9.
[0011]
Below the illumination beam shaping aperture 4, a blanking deflector 5 is arranged. The deflector 5 deflects the illumination beam as needed and hits the non-opening of the blanking opening 7 so that the beam does not hit the mask 10.
[0012]
An illumination beam deflector 8 is arranged below the blanking opening 7. The deflector 8 sequentially scans the illumination beam in the X-axis direction to illuminate each subfield of the mask 10 within the field of view of the optical system. At this time, scanning of the illumination beam is performed while performing position correction based on SF position data calculated in advance (the procedure for calculating SF position data will be described later).
An illumination lens 9 is arranged below the deflector 8. The illumination lens 9 images the illumination beam shaping aperture 4 on the mask 10.
[0013]
The mask 10 extends in a plane (XY plane) perpendicular to the optical axis, and has a number of subfields (see FIG. 6; details will be described later). On the mask 10, a device pattern forming one semiconductor chip as a whole is formed. Note that the device pattern forming one chip may be divided and formed on a plurality of masks.
The mask 10 is mounted on a movable mask stage 11. By moving the mask stage 11 in the X and Y directions, each subfield on the mask 10 that spreads more widely than the field of view of the illumination optical system can be obtained. Can be illuminated. The mask stage 11 is provided with a position detector (interferometer) 12 so that the position of the mask stage 11 can be accurately grasped.
[0014]
Below the mask 10, projection lenses 15, 19 and a deflector 16 are provided. The electron beam passing through one subfield of the mask 10 is imaged at a desired position on the wafer 23 by the projection lenses 15 and 19 and the deflector 16.
[0015]
An appropriate resist is applied on the wafer 23. The resist is given a dose of an electron beam, and the device pattern on the mask 10 is reduced and transferred.
[0016]
A crossover C.C. is located at a position where the mask 10 and the wafer 23 are internally divided at a reduction ratio. O. Is formed, and a contrast opening 18 is provided at this position. The opening 18 blocks the electron beam scattered by the non-pattern portion of the mask 10 from reaching the wafer 23. At this time, most scattered electron beams can be blocked, but a small amount of scattered electron beams reach the wafer 23 without being completely blocked.
[0017]
The wafer 23 is placed on a wafer stage 24 that can move in the X-axis and Y-axis directions via an electrostatic chuck (not shown). By synchronously moving the mask stage 11 and the wafer stage 24 in directions opposite to each other, a device pattern extending beyond the field of view of the optical system can be sequentially exposed and transferred. It should be noted that a position detector 25 is attached to the wafer stage 24 as well as the mask stage 11 described above.
[0018]
Above the wafer 23, a backscattered electron detector 22 is arranged. The reflected electron detector 22 detects the amount of electrons reflected on the exposure surface of the wafer 23 and the mark on the wafer stage 24. For example, by scanning a mark on the wafer 23 with a beam that has passed through a mark pattern on the mask 10 and detecting electrons reflected by the mark, the relative positional relationship between the mask 10 and the wafer 23 can be known.
[0019]
The lenses 2, 3, 9, 15, 19 and the deflectors 5, 8, 16 are respectively connected to the corresponding coil power supply control units 2a, 3a, 9a, 15a, 19a and 5a, 8a, 16a. , And is controlled by the controller 31. The mask stage 11 and the wafer stage 24 are also controlled by the controller 31 via the corresponding stage controllers 11a and 24a.
[0020]
The stage position detectors 12 and 25 send signals to the controller 31 via interfaces 12a and 25a including an amplifier and an A / D converter. Similarly, the backscattered electron detector 22 sends a signal to the controller 31 via the interface 22a.
[0021]
The controller 31 grasps the positioning error of the stage, and corrects the error by the image position adjusting deflector 16. Thus, the reduced image of the subfield on the mask 10 is accurately transferred to the target position on the wafer 23. Then, the images of the respective subfields are joined on the wafer 23, and the entire device pattern on the mask 10 is transferred onto the wafer.
[0022]
Hereinafter, the mask 10 will be described.
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an example of a mask used in electron beam exposure. 6A is an overall plan view, FIG. 6B is a partial perspective view, and FIG. 6C is a plan view of one small membrane region. Such a mask can be manufactured, for example, by drawing on a silicon wafer using an electron beam and then performing etching.
[0023]
The device pattern is divided and arranged on the mask 10 shown in FIG. Many squares 41 shown in FIG. 6A are small membrane areas each including a device pattern corresponding to one subfield. The small membrane region 41 has a thickness of, for example, 0.1 μm to several μm.
[0024]
As shown in FIG. 6C, the small membrane region 41 includes a central subfield 42 and a skirt 43 surrounding the subfield 42 in a frame shape.
The subfield 42 is, for example, a square having a side of 0.5 to 5 mm. Assuming that the reduction ratio at the time of projection is 1/5, the image of the subfield 42 projected on the wafer 23 is a square having one side of 0.1 to 1 mm.
As a form of forming such a subfield pattern, a scattering stencil type in which holes are formed in a scattering membrane through which an electron beam is scattered and transmitted, and a pattern layer made of a high scatterer that scatters an electron beam well. Is a continuous membrane type in which is formed on a very thin membrane as an electron permeable material.
In this example, the pattern surface is a membrane surface on which a pattern is formed.
[0025]
The skirt 43 is a frame-shaped portion (width is 0.05 mm in one example) on which no pattern is formed, and hits the edge of the illumination beam.
[0026]
The grid-like portion (support layer) around the small membrane region 41 in FIGS. The grenage 45 is a beam (0.5 to 1 mm in thickness and 0.1 mm in width in one example) for maintaining the mechanical strength of the mask 10.
[0027]
As shown in FIG. 6A, a large number of small membrane regions 41 are arranged side by side in the X-axis direction in FIG. 6 to form one group (electrical stripe 44), and a large number of electrical stripes 44 are arranged in the Y-axis direction in FIG. One mechanical stripe 49 is formed side by side.
The length of the electrical stripe 44 (the width 49 of the mechanical stripe) is limited by the width of the field of view that can be covered by the deflection of the optical system.
In addition, a method in which a non-pattern area such as a skirt or a grey-age is not provided between adjacent subfields in one electrical stripe 44 is being studied.
[0028]
A plurality of mechanical stripes 49 are arranged in the X-axis direction in FIG. The strut 47 is located between the adjacent mechanical stripes 49. The strut 47 is a beam that is slightly thicker than the grenage 45, and reduces the deflection of the mask 10. The strut 47 and the grenage 45 are integrated.
[0029]
In the exposure of the mask 10, the electron beam is deflected in the X-axis direction in FIG. 6 to sequentially expose the columns of the subfield 41 of the electrical stripe 44. On the other hand, in the Y-axis direction in FIG. 6, exposure is sequentially performed by continuous stage scanning.
[0030]
Next, an embodiment of the exposure method of the present invention will be described.
FIG. 1 is a flowchart for explaining an exposure method according to the first embodiment of the present invention.
In the present embodiment, first, a mask serving as a pattern master of a device to be manufactured is manufactured (S1).
Next, the mask is held in a mask inspection device different from the exposure device in a posture inverted upside down from the posture in the exposure device, and the positions of all subfields on the mask are measured to determine the subfield (SF). ) Position data is obtained (S2).
FIG. 2A is a diagram schematically illustrating the posture of the mask in the inspection apparatus, and FIG. 2B is a diagram schematically illustrating the posture of the mask in the exposure apparatus.
2A and 2B, the direction of gravity is downward in the figure. As shown in FIG. 2A, the mask 10 is placed on the holder 111 in the inspection apparatus with the upper surface 101 in the exposure apparatus facing downward in the direction of gravity. Here, the holders 111 are provided at a plurality of positions (three positions in one example) and stably support the mask 10.
In S2, the position of the entire surface of the observation surface 102 (the upper surface in FIG. 2A) of the mask 10 is measured, and position data (SF position data) is obtained.
[0031]
Then, the position change of the subfield due to the elastic deformation of the mask 10 due to gravity in the inverted posture of S2 is calculated (S3), and the calculation result of S3 is subtracted from the SF position data obtained in S2 (S4).
The SF position data obtained in S4 is inverted upside down (S5).
Further, the elastic deformation of the mask 10 due to the chucking force and gravity when the mask 10 is mounted in the exposure apparatus is calculated (S6), and added to the SF position data obtained in S5 (S7).
In the above calculations of S3 and S6, the elastic deformation caused by the chucking force and gravity is analyzed by using a three-dimensional CAD simulation based on the finite element method.
FIG. 3 is an example of an analysis model of position data of a mask and a holder. FIG. 3A is a diagram illustrating an example of analysis of mask position data, and FIG. 3B is a diagram illustrating position data of a mask holder (chuck).
In FIG. 3, the attracted portion 334 a of the mask 331 is attracted to the attracting portion 334 b of the chuck 333, and the contact portion 335 a of the mask 331 contacts the contact portion 335 b of the chuck 333. Reference numeral 332 corresponds to the pattern surface of the mask 331.
In the calculation of S3 and S5, the elastic deformation of the mask is calculated in consideration of the load applied to the mask due to the chucking force and gravity and the chuck shape data 333 (FIG. 3B) acquired in advance. I do.
Finally, exposure is performed while correcting the position error of each subfield on the mask 10 based on the SF position data obtained in S7 (S8).
[0032]
According to the present embodiment, by predicting the elastic deformation of the mask by simulation, highly accurate exposure position control can be performed without measuring subfield position data in the exposure apparatus.
[0033]
FIG. 4 is a flowchart for explaining an exposure method according to the second embodiment of the present invention.
In the present embodiment, first, a mask to be a pattern master of a device to be manufactured is manufactured (S1 ′).
Next, in a mask inspection apparatus different from the exposure apparatus, the mask is held in a posture inverted upside down from the posture in the exposure apparatus, and comes into contact with the mask chuck of the observation surface 102 of the mask in the Z direction. The position of only the portion (104 in FIG. 2) is measured to obtain subfield (SF) position data (S2 ').
[0034]
Then, the position change of the subfield due to the elastic deformation of the mask 10 due to the gravity in the inverted posture of S2 'is calculated (S3'), and subtracted from the SF position data obtained in S2 '(S4').
The SF position data obtained in S4 'is inverted upside down (S5').
Further, the elastic deformation of the mask 10 caused by the chucking force and the gravity when the mask 10 is mounted in the exposure apparatus is calculated (S6 '), and this calculation result is added to the SF position data obtained in S5' (S7). ').
Based on the SF position data obtained in S7 ', the position of the portion not in contact with the chuck is calculated, and the SF position data of the entire surface of the mask is calculated (S7 ").
In the calculation of S3 ′, S6 ′, and S7 ″, similarly to the above-described first embodiment, the elastic deformation due to the chucking force and gravity is calculated using the three-dimensional CAD simulation by the finite element method.
Finally, exposure is performed while correcting the position error of each subfield on the mask 10 based on the SF position data obtained in S7 '(S8').
[0035]
According to the present embodiment, the number of position measurement points on the mask can be reduced, so that the cost for measurement and calculation can be reduced.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by estimating the elastic deformation of a mask by simulation, highly accurate exposure position correction can be performed without measuring subfield position data during exposure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart for explaining an exposure method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a view schematically showing a posture of a mask in an inspection apparatus.
FIG. 4B is a diagram schematically illustrating the attitude of the mask in the exposure apparatus.
FIG. 3 is an example of an analysis model of position data of a mask and a holder.
(A) is a figure showing an example of analysis of mask position data.
FIG. 3B is a diagram showing position data of a mask holder (chuck).
FIG. 4 is a flowchart illustrating an exposure method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram showing an image forming relationship in the entire optical system of the electron beam exposure apparatus of the division transfer system.
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an example of a mask used in electron beam exposure.
(A) is an overall plan view.
(B) It is a partial perspective view.
(C) It is a top view of one small membrane area.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 electron gun 2, 3 condenser lens 4 illumination beam shaping aperture 5 blanking deflector 7 blanking aperture 8 illumination beam deflector 9 illumination lens 10 mask 11 mask stage (chuck)
12, 25 Position detector 15, 19 Projection lens 16 Deflector 18 Contrast aperture 22 Backscattered electron detector 23 Wafer 24 Wafer stage 2a, 3a, 5a, 8a, 9a, 15a, 16a, 19a Coil power supply controller 31 Controller 42 Sub Field 41 Small membrane area 43 Skirt 44 Electrical stripe 45 Grating 47 Strut 49 Mechanical stripe 50 Holder 101 Upper surface of mask in exposure apparatus 102 Upper surface of mask in inspection apparatus (observation plane)
103 Pattern portion 104 Surface 111 of mask in contact with chuck 111 Mask holder 331 of inspection device Chuck distortion analysis data of mask 332 Pattern portion 333 of chuck distortion analysis data of mask Pattern data 334a of chucked portion 334b of mask Suctioned portion 335a of chuck Contact part 335b of mask Contact part of chuck

Claims (1)

感応基板上に転写すべきデバイスパターンを小領域(サブフィールド)に分割してマスク上に形成し、ここで、該マスクは、前記パターンの形成されたパターン面と、該パターン面を機械的に支持する支持体層と、該支持体層の周囲に設けられている保持部と、を有し、
該マスクを前記サブフィールド毎にエネルギー線で照明し、
該サブフィールドを通過したエネルギー線を前記感応基板上のしかるべき位置に投影結像させ、
該感応基板上では、各サブフィールドのパターンの像を繋ぎ合わせることにより、前記デバイスパターン全体を転写する露光方法において、
a)前記マスクを、露光装置とは異なる検査装置を用いて、前記露光装置におけるのとは重力方向に反転した姿勢で、前記マスク上の全サブフィールドの位置を測定してサブフィールド位置データを得ておき、
b)前記検査装置における重力による弾性変形による前記サブフィールドの位置変化を計算し、
c)aで得た位置データから、bで計算した位置変化データを差し引き、
d)cで得た位置データを上下反転し、
e)前記露光装置内に前記マスクを搭載した場合におけるチャック力及び重力に起因する弾性変形による前記サブフィールドの位置変化を計算し、
f)dで上下反転した位置データに、eで計算した位置変化データを足して、前記露光装置内における前記マスク上の全サブフィールドの位置データを算出し、
g)fで得た位置データに基づいて、マスク上の各サブフィールドの位置誤差を補正しながら露光することを特徴とする露光方法。
A device pattern to be transferred onto a sensitive substrate is divided into small regions (subfields) and formed on a mask, wherein the mask mechanically divides the pattern surface on which the pattern is formed and the pattern surface. A support layer to support, and a holding portion provided around the support layer,
Illuminating the mask with energy rays for each subfield,
Projecting and forming an energy ray passing through the subfield at an appropriate position on the sensitive substrate,
On the sensitive substrate, an exposure method for transferring the entire device pattern by joining images of patterns of each subfield,
a) measuring the positions of all the sub-fields on the mask by using an inspection device different from the exposure device and in a posture inverted in the direction of gravity with respect to that in the exposure device to obtain sub-field position data; Get it,
b) calculating a change in position of the subfield due to elastic deformation due to gravity in the inspection device;
c) Subtract the position change data calculated in b from the position data obtained in a,
d) The position data obtained in c is inverted upside down,
e) calculating a change in position of the subfield due to elastic deformation caused by chucking force and gravity when the mask is mounted in the exposure apparatus;
f) adding the position change data calculated in e to the position data inverted upside down in d to calculate position data of all subfields on the mask in the exposure apparatus;
g) An exposure method, wherein the exposure is performed while correcting the position error of each subfield on the mask based on the position data obtained in f.
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