JP2004363269A

JP2004363269A - Exposure method, mask for transferring pattern and aligner

Info

Publication number: JP2004363269A
Application number: JP2003158873A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Hirayanagi; 徳行平柳
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-12-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mask on which a pattern is arrayed so as to be able to efficiently conduct an exposure, and an exposure method or the like using the mask. <P>SOLUTION: Both pattern transfer regions 100A corresponding to a scan exposure procedure and the pattern transfer regions 100B corresponding to a step-and-repeat exposure procedure are formed to two pattern forming regions 100-1 and 100-2 on the mask 10. A large number of device patterns are arrayed continuously in the region 100A, and a non-shared pattern is arrayed in the region 100B. A high throughput can be obtained by changing the exposure procedures in conformity with each pattern region. <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。
【０００２】
【従来技術】
露光装置におけるマスクステージとウェハ（感応基板）ステージの移動方式には、ステップアンドリピート方式とスキャン方式の２つの方式がある。ステップアンドリピート露光方式においては、ウェハステージを間欠的に移動し、ステージの移動中は露光を行わず、ステージの移動が終了して停止しているときのみに露光を行う。一方、スキャン露光方式では、例えば円弧状の照明光を用い、マスクステージとウェハステージとを相対的に走査して、ステージの移動中に露光を行う。
【０００３】
近年、露光の高解像と高スループットの両方を兼ね備えた露光装置として、分割転写方式の電子ビーム露光装置の開発が進められている。この方式においては、デバイスパターンが格子状に配列された多数のサブフィールドに分割して形成されたマスクを用いる。そして、マスクステージ及びウェハステージをスキャン露光方式で移動させて、配列されたサブフィールド群を、電子ビームを周期的に偏向しながら露光する。
【０００４】
この分割転写方式の電子線投影露光に用いられるマスクの詳細例について、図７を参照しつつ説明する。
図７は、電子線投影露光用のマスクの構成例を模式的に示す図であり、図７（Ａ）は全体の平面図であり、図７（Ｂ）は一部の斜視図であり、図７（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描画・エッチングを行うことにより製作できる。
【０００５】
図７（Ａ）には、マスク１０における全体のパターンが、４つのパターン領域に分割して配置されている。同図中に多数の正方形４１で示されている領域が、一つのサブフィールドに対応したパターン領域を含む小メンブレン領域（厚さ０．１μｍ〜数μｍ）である。図７（Ｃ）に示すように、小メンブレン領域４１は、中央部のパターン領域（サブフィールド）４２と、その周囲の額縁状の非パターン領域（スカート４３）とからなる。サブフィールド４２は転写すべきパターンの形成された部分である。スカート４３はパターンの形成されてない部分であり、照明ビームの縁の部分が当たる。パターン形成の形態としては、メンブレンに孔開き部を設けるステンシルタイプと、電子線の高散乱体からなるパターン層をメンブレン上に形成する散乱メンブレンタイプとがある。
【０００６】
一つのサブフィールド４２は、現在検討されているところでは、マスク上で１ｍｍ角程度の大きさを有する。投影の縮小率は１／４であり、サブフィールドがウェハ上に縮小投影された投影像の大きさは、０．２５ｍｍ角である。小メンブレン領域４１の周囲の直交する格子状のグリレージと呼ばれる部分４５は、マスクの機械強度を保つための、例えば厚さ０．５〜１ｍｍ程度の梁である。グリレージ４５の幅は、例えば０．１ｍｍ程度である。なお、スカート４３の幅は、例えば０．０５ｍｍ程度である。
【０００７】
図７（Ａ）に示すように、図の横方向（Ｘ方向）に多数の小メンブレン領域４１が並んで一つのグループ（エレクトリカルストライプ４４）をなし、そのようなエレクトリカルストライプ４４が図の縦方向（Ｙ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４９の幅）は照明光学系の偏向可能視野の大きさによって制限される。
【０００８】
メカニカルストライプ４９は、Ｘ方向に並列に複数存在する。
隣り合うメカニカルストライプ４９の間にストラット４７として示されている幅の太い梁は、マスク全体のたわみを小さく保つためのものである。ストラット４７はグリレージ４５と一体である。
【０００９】
現在有力と考えられている方式によれば、１つのメカニカルストライプ４９内のＸ方向のサブフィールド４２の列（エレクトリカルストライプ４４）は電子線偏向により順次露光される。一方、ストライプ４９内のＹ方向の列は、連続ステージ走査により順次露光される。
【００１０】
次に、スキャン露光におけるビーム走査経路の例について説明する。
図８（Ａ）は、ウェハ上におけるビーム走査形態の一例を説明する図であり、図８（Ｂ）はマスク上におけるビーム走査形態の一例を説明する図である。
この例では、各図に示すように、サブフィールド５２、４２は、Ｘ方向に１１列配列されている。
【００１１】
まず、図８（Ｂ）を参照して、マスク１０上における照明ビームの走査形態を説明する。
マスク上のメカニカルストライプ４９を露光する際は、マスクステージを＋Ｙ方向に移動（メカ走査）させながら、照明ビームを、例えば、同ストライプ４９内の最も端部のエレクトリカルストライプ４４の右端のサブフィールド４２−１−１から左端のサブフィールド４２−１−１１に向かって−Ｘ方向に偏向走査する。このとき、マスクステージは＋Ｙ方向（図の上方向）に機械的に連続して送られているので、それに合わせて照明ビームも＋Ｙ方向に偏向させる必要がある。そのため、実際のビームの偏向は、図８（Ｂ）の下の図に示すように、経路は斜めになる。
【００１２】
一つのエレクトリカルストライプ４４の露光が終了すると、次に、−Ｙ方向に照明ビームを偏向して、図の一つ下のエレクトリカルストライプの左端のサブフィールド４２−２−１１に露光を進める。そして、照明ビームを主に＋Ｘ方向に偏向走査することにより、二本目のエレクトリカルストライプの右端のサブフィールド４２−２−１まで露光する。このときも、上述の場合と同様に、図８（Ｂ）の下の図に示すように、実際のビーム偏向経路は斜めになる。
以下同様にして、ビームをＸＹ方向に偏向しつつ、一つのメカニカルストライプ内の全てのサブフィールドの露光を行う。
【００１３】
次に、図８（Ａ）を参照して、ウェハ２３上におけるパターンビームの走査形態を説明する。なお、パターンビームの電気的偏向は、前述の照明ビームの偏向に伴って起こるものと、投影光学系中の像位置調整偏向器を用いて意図的に行うものの合成されたものである。
ウェハ上のメカニカルストライプ５９を露光する際は、ウェハステージを−Ｙ方向に移動（メカ走査）させながら、パターンビームを、同ストライプ５９内の最も端部のエレクトリカルストライプ５４の左端のサブフィールド５２−１−１から右端のサブフィールド５２−１−１１に向かって＋Ｘ方向に偏向走査する。このとき、ウェハステージは−Ｙ方向（図の下方向）に機械的に連続して送られているので、それに合わせてパターンビームも−Ｙ方向に偏向させる必要がある。そのため、実際のパターンビームの偏向は、図８（Ａ）の下の図に示すように経路は斜めになる。
【００１４】
一つのエレクトリカルストライプ５４の露光が終了すると、次に、＋Ｙ方向にパターンビームを走査して、図の一つ上のエレクトリカルストライプの右端のサブフィールド５２−２−１１に露光を進める。そして、パターンビームを主に−Ｘ方向に偏向走査することにより、二本目のエレクトリカルストライプの左端のサブフィールド５２−２−１まで露光する。このときも、上述の場合と同様に、図８（Ａ）の下の図に示すように、実際のビーム偏向経路は斜めになる。
以下同様にして、ビームをＸＹ方向に偏向しつつ、一つのメカニカルストライプ内の全てのサブフィールドの露光を行う。
【００１５】
次に、各ステージのメカ走査の形態について説明する。
図９は、ステージのメカ走査形態の一例を説明する図であり、図９（Ａ）は、マスクステージ、図９（Ｂ）は、ウェハステージのメカ走査経路を示す。
マスクステージ及びウェハステージは、図９（Ａ）、（Ｂ）の矢印で示すように、各メカニカルストライプの幅方向中心に沿ってメカ走査される。そして、この走査中に、ビームをＸ方向に偏向走査しながらエレクトリカルストライプを照明する。
【００１６】
図９（Ａ）において、マスクステージは、マスクの最も左のメカニカルストライプ４９−１の下端からやや下方に離れたスタート位置Ｓａ１から、同メカニカルストライプ４９−１の上端からやや上方に離れた位置（停止位置Ｓｏ１）まで、＋Ｙ方向に移動して停止する。そして、次のメカニカルストライプ４９−２を露光するために、メカニカルストライプ４９−２の方向（＋Ｘ方向）にメカ走査される。次に、メカニカルストライプ４９−２の上端からやや上方に離れたスタート位置Ｓａ２から、同メカニカルストライプ４９−２の下端からやや下方に離れた位置（停止位置Ｓｏ２）まで、−Ｙ方向に移動して停止する。この走査を繰り返して全てのメカニカルストライプ４９を照明ビームで露光する。
【００１７】
そして、ウェハステージは、図９（Ｂ）に示すように、ウェハの最も右のメカニカルストライプ５９−１の上端からやや上方に離れたスタート位置Ｓａ１から、同メカニカルストライプ５９−１の下端からやや下方に離れた位置（停止位置Ｓｏ１）まで、−Ｙ方向に移動して停止する。そして、次のメカニカルストライプ５９−２を露光するために、メカニカルストライプ５９−２の方向（−Ｘ方向）にメカ走査される。次に、メカニカルストライプ５９−２の上端からやや上方に離れたスタート位置Ｓａ２から、同メカニカルストライプ５９−２の下端からやや下方に離れた位置（停止位置Ｓｏ２）まで、＋Ｙ方向に移動して停止する。この走査を繰り返して全てのメカニカルストライプ５９をパターンビームで露光する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上記で説明した従来の露光方法では、一つのデバイスパターンがパターンの形状通りに形成されたマスクを、一定の順序で連続してスキャン露光していた。つまり、一つのデバイスパターンに対してそのパターンの一式がスキャン露光の経路に沿って配置されたマスクを用いることを前提としており、スループットの向上やマスクのコスト低下に限界があった。なお、形成したいデバイスパターンをいわゆるコンプリメンタリーな２つのパターンに分割して２枚のマスク上に形成することはなされていた。
【００１９】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、効率的に露光することができるようにパターンを配列したマスク及びそのマスクを用いた露光方法等を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するため、本発明の露光方法は、マスク上に形成したパターンを感応基板上に転写露光する露光方法であって、１つのレイヤーパターンを複数のマスクに分割し、該複数のマスクの各々に応じて、スキャン露光、又は、ステップアンドリピート露光を選択して露光することを特徴とする。
スキャン露光とステップアンドリピート露光を選択して露光することによりスループットの向上が期待できる。
【００２１】
本発明においては、感応基板上に転写すべきデバイスパターンを複数の小領域（サブフィールド）に分割して形成し、前記サブフィールド毎にパターンを感応基板上に転写露光し、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パターン全体を転写する露光方法であって、主要部が同じである複数のデバイスパターンを、該主要部と、互いに異なる個別部とに分けて一つのマスクセットに形成し、前記主要部の露光はスキャン露光により行い、前記個別部の露光はステップアンドリピート露光により行うことを特徴とする。
なお、マスクセットとは、一つのレイヤを露光するためのマスクであり、マスクが１枚の場合と複数枚の場合を含む。
【００２２】
本発明においては、前記複数のデバイスパターンが、それぞれ別の感応基板に露光されること、あるいは、前記複数のデバイスパターンが、一つの感応基板に露光されることとしてもよい。
【００２３】
デバイスパターンの主要部と、個別部の各々を組み合わせることにより、一つのマスクセットから、複数の異なるデバイスパターンを形成できる。この際、複数の異なるデバイスパターンは、別の感応基板上に露光されても、一つの感応基板上に露光されてもよい。
【００２４】
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複数の小領域（サブフィールド）に分割してマスクに形成し、前記サブフィールド毎にパターンを感応基板上に転写露光し、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パターン全体を転写する露光方法であって、
前記デバイスパターンを変更又は修正する必要が生じた際や、前記マスクに欠陥が生じた際に、前記デバイスパターンの変更又は修正部、又は、前記デバイスパターンの欠陥部のみを、前記マスクと別の変更用マスクに形成し、前記マスクに形成されたデバイスパターンの内、変更、修正又は欠陥のないパターンの露光はスキャン露光により行い、前記変更用マスクの露光はステップアンドリピート露光により行うことを特徴とする。
【００２５】
こうすることにより、欠陥のあるマスクや、設計変更が生じたマスクを廃棄せずに使用できるようになる。このため、マスクセット全体の寿命が長くなり、コストアップを抑制できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
まず、分割転写方式の電子線投影露光装置の概要を図面を参照しつつ説明する。
図６は、分割転写方式の電子線投影露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。
光学系の最上流に配置されている電子銃１は、下方に向けて電子線を放射する。電子銃１の下方には２段のコンデンサレンズ２、３が備えられており、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にクロスオーバーＣ．Ｏ．を結像する。
【００２７】
二段目のコンデンサレンズ３の下には、矩形開口４が備えられている。この矩形開口（照明ビーム成形開口）４は、マスク１０の一つのサブフィールド（露光の１単位となるパターン小領域）を照明する照明ビームのみを通過させる。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。
【００２８】
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。同偏向器５は、必要時に照明ビームを偏向させてブランキング開口７の非開口部に当て、ビームがマスク１０に当たらないようにする。
ブランキング開口７の下には、照明ビーム偏向器（主偏向器）８が配置されている。この偏向器８は、主に照明ビームを図３の横方向（Ｘ方向）に順次走査して、照明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。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上にビーム成形開口４を結像させる。
【００２９】
マスク１０は、光軸垂直面内（Ｘ−Ｙ面）に広がっており、多数のサブフィールドを有する。マスク１０上には、全体として一個の半導体デバイスチップをなすパターン（デバイスパターン）が各サブフィールドに分割されて形成されている。マスク上のパターンの配列については後述する。
【００３０】
マスク１０は移動可能なマスクステージ１１上に載置されており、マスク１０を光軸垂直方向（ＸＹ方向）に動かすことにより、照明光学系の視野よりも広い範囲に広がるマスク上の各サブフィールドを照明することができる。
マスクステージ１１には、レーザ干渉計を用いた位置検出器１２が付設されており、マスクステージ１１の位置をリアルタイムで正確に把握することができる。
【００３１】
マスク１０の下方には投影レンズ１５及び１９並びに偏向器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、偏向器１６によってウェハ２３上の所定の位置に結像される。ウェハ２３上には、適当なレジストが塗布されており、レジストに電子線のドーズが与えられ、マスク上のパターンが縮小されてウェハ２３上に転写される。
【００３２】
マスク１０とウェハ２３の間を縮小率比で内分する点にクロスオーバーＣ．Ｏ．が形成され、同クロスオーバー位置にはコントラスト開口１８が設けられている。同開口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に到達しないよう遮断する。
【００３３】
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の被露光面やステージ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、その際のマークからの反射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。
【００３４】
ウェハ２３は、静電チャック（図示されず）を介して、ＸＹ方向に移動可能なウェハステージ２４上に載置されている。上記マスクステージ１１とウェハステージ２４とを、互いに逆の方向に同期走査することにより、投影光学系の視野を越えて広がるデバイスパターン内の各部を順次露光することができる。なお、ウェハステージ２４にも、上述のマスクステージ１１と同様の位置検出器２５が装備されている。
【００３５】
上記各レンズ２、３、９、１５、１９及び各偏向器５、８、１６は、各々のコイル電源制御部２ａ、３ａ、９ａ、１５ａ、１９ａ及び５ａ、８ａ、１６ａを介してコントローラ３１によりコントロールされる。また、マスクステージ１１及びウェハステージ２４も、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。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ース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も同様のインターフェース２２ａを介してコントローラ３１に信号を送る。
【００３６】
コントローラ３１は、ステージ位置の制御誤差やパターンビームの位置誤差を把握し、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像が繋ぎ合わされて、マスク上のデバイスパターン全体がウェハ上に転写される。
【００３７】
次に、本発明の実施の形態に係るマスク及び露光方法について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るマスクの構成例を模式的に示す平面図である。
このマスク１０上には、２つのパターン領域１００−１、１００−２が形成されている。各パターン領域には、一個の半導体デバイスチップをなすパターン（デバイスパターン）が多数のサブフィールドに分割されて、スキャン露光手順に対応したパターン転写領域（以下、スキャン露光用パターン領域とする）１００Ａとステップアンドリピート露光手順に対応したパターン転写領域（以下、ステップアンドリピート露光用パターン領域とする）１００Ｂとに分けて形成されている。
【００３８】
スキャン露光用パターン領域１００Ａには、全パターンの内、多くのデバイスパターンに共用のパターンが連続して配列されている。このような共用パターンは、照明光学系の露光視野を越えて広がるパターンであり、スキャン露光方式で露光される。
そして、ステップアンドリピート露光用パターン領域１００Ｂには、全パターンの内、デバイスパターン毎に異なる非共用パターンが配列されている。このような非共用パターンは、照明光学系の露光視野よりも小さいサイズのパターン（マスクステージを移動させてパターンをスキャンしなくても、照明ビームの偏向のみで対応できるパターン）であり、ステップアンドリピート露光方式で露光される。
【００３９】
この例では、各パターン領域１００内の図の上部にスキャン露光用パターン領域１００Ａが配置され、下部にステップアンドリピート領域１００Ｂが集められて配置されている。
【００４０】
次に、このマスク１０を使用した露光手順を説明する。
図２は、本発明の実施の形態に係る露光方法の手順を示すフローチャートである。
図３は、本発明の露光方法におけるウェハ上の各チップでの露光位置の動きを示す図である。
ウェハ２３は、Ｓ１において、ウェハステージ２４上にロードされた後、Ｓ２において、アライメントが行われる。その後、マスクステージ１１を移動させて、マスク１０上のスキャン露光用パターン領域１００Ａを照明位置に位置させる。同時に、ウェハステージ２４を移動させて、ウェハ２３上の一つ目のチップ２３−１（図３参照）を露光位置に位置させる。
【００４１】
そして、Ｓ３において、マスク１０のスキャン露光用パターン領域１００Ａをスキャン露光する。このとき、上述のように、マスク上のスキャン露光用パターン領域１００Ａを偏向しながら露光し、その際にウェハステージ２４とマスクステージ１１とが同期して走査される。そして、一つ目のチップ２３−１上の、スキャン露光用パターン領域のパターンが転写されるべき領域には、各サブフィールド像が繋ぎ合わされて、同パターンが転写される。
【００４２】
このスキャン露光を、ウェハ上の全てのチップについて行う。つまり、ウェハ２３上の一つ目のチップ２３−１にスキャン露光用パターン領域１００Ａのパターンが転写された後、ウェハステージ２４を移動させて、二つ目のチップ２３−２を露光位置に位置させる。その後、上述と同様に、スキャン露光を行い、二つ目のチップ２３−２の、スキャン露光用パターン領域１００Ａのパターンが転写される領域に、同パターンを転写する。こうしてウェハステージ２４を順に移動させて、ウェハ２３上の全てのチップに、マスク１０のスキャン露光用パターン領域１００Ａのパターンを転写する。
【００４３】
スキャン露光後、ステップアンドリピート領域１００Ｂをステップアンドリピート露光する。
まず、Ｓ４において、マスクステージ１１を移動させて、マスク１０のステップアンドリピート露光用パターン領域１００Ｂを照明位置に位置させる。そして、同領域１００Ｂ内の一つ目のサブフィールドを照明するように、照明光学系の偏向器８を偏向させる。同時に、ウェハステージ２４を移動させて、ウェハ２３上の一つ目のチップ２３−１上の、同サブフィールドが転写されるべき領域２３Ｂを露光位置に位置させる。
【００４４】
そして、両ステージを停止させたままで、Ｓ５において露光を行い、上記パターン領域１００Ｂの一つ目のサブフィールドパターンを、一つ目のチップ２３−１上の、同サブフィールドパターンが転写されるべき領域２３Ｂに転写する。
【００４５】
次に、ウェハステージ２４を移動させて、二つ目のチップ２３−２の、同サブフィールドパターンが転写されるべき領域２３Ｂを露光位置に位置させ、両ステージを停止させたままで同位置を露光して、同サブフィールドパターンを転写する。
このように、マスクステージ１１は停止し、照明光学系の偏向器８を一つ目のサブフィールドに偏向させたままで、ウェハステージ２４の移動と停止を繰り返して、ステップアンドリピート露光を行う。これにより、ウェハ２３上の全てのチップ上の、一つ目のサブフィールドパターンが転写されるべき領域２３Ｂに、同サブフィールドパターンを転写する。
【００４６】
全てのチップに一つ目のサブフィールドのパターンが転写された後、マスクステージ１１を停止したまま、照明光学系の偏向器８を、ステップアンドリピート露光用パターン領域内１００Ｂの二つ目のサブフィールドを照明するように偏向する。同時に、ウェハステージ２４を移動させて、一つ目のチップ２３−１上の、二つ目のサブフィールドパターンが転写される領域を露光位置に位置させる。そして、両ステージを停止したまま露光を行い、一つ目のチップ２３−１上の、二つ目のサブフィールドパターンが転写される領域に、同サブフィールドパターンを転写する。
こうして、上述と同様のステップアンドリピート露光を行い、マスク１０のステップアンドリピート領域１００Ｂ内の全てのサブフィールドパターンをウェハ２３上の全てのチップに転写する。
なお、マスクのステップアンドリピート領域内のサブフィールドを露光する際に、マスクステージをメカ操作する必要がある場合は、その都度マスクステージ１１を移動させる。
【００４７】
Ｓ４とＳ５を繰り返して、ステップアンドリピート領域１００Ｂ内の全てのサブフィールドパターンを、ウェハ上の全てのチップにステップアンドリピート露光によってパターン転写した後、Ｓ６においてウェハを交換する。
また、上記の方法とは違って、マスクとウェハを固定し、照明光学系の偏向器８を駆動して、複数のサブフィールドを露光し、その後ウェハステージを駆動して次のチップを同様に露光してもよい。
【００４８】
このステップアンドリピート露光においては、マスク上にステップアンドスキャン領域を集めて形成しているため、同領域内のサブフィールド間の間隔が短く、マスクステージの移動時間が短くなる。
また、スキャン露光する共用パターンを、複数のデバイスパターンに共用できる。
【００４９】
図４は、本発明の他の実施の形態に係るマスクの構成例を示す図である。
この例では、マスクステージ１１が２枚のマスク１０−１、１０−２を搭載できるものとなっている。そして、一方のマスク１０−１にスキャン露光用パターン領域１００Ａ、他方のマスク１０−２にステップアンドリピート露光用パターン領域１００Ｂが形成されている。スキャン露光用パターン領域１００Ａは、２つのパターン領域１００Ａ−１、１００Ａ−２に分けて形成されている。ステップアンドリピート露光用マスク１０−２の径が小さい場合は、図４に示すように、マスクステージ１１のチャックの大きさに合わせたアダプタ１０１を設けて、マスク１０−２をマスクステージ１１に取り付ける。
【００５０】
この例においても、上記の例と同様に、スキャン露光用マスク１０−１の各パターン領域１００Ａには、全パターンの内、多くのデバイスパターンに共用のパターンが連続して配列されている。そして、ステップアンドリピート露光用マスク１０−２のパターン領域１００Ｂには、全パターンの内、デバイスパターン毎に異なる非共用パターンが配列されている。
【００５１】
図５は、図４のマスクを用いた場合の露光手順を示すフローチャートである。この例においても、ウェハ２３は、Ｓ１１において、ウェハステージ２４上にロードされた後、Ｓ１２において、アライメントが行われる。その後、マスクステージ１１を移動させて、マスク１０−１のスキャン露光用パターン領域１００Ａを照明位置に位置させる。同時に、ウェハステージ２４を移動させて、ウェハ２３上の一つ目のチップを露光位置に位置させる（図３参照）。
【００５２】
そして、Ｓ１３において、マスク１０−１のスキャン露光用パターン領域１００Ａを、上述の方法でスキャン露光する。これにより、一つ目のチップ２３−１上の、スキャン露光用パターン領域１００Ａのパターンが転写されるべき領域には、各サブフィールド像が繋ぎ合わされて、同パターンが転写される。
【００５３】
このスキャン露光を、上述と同様に、ウェハ上の全てのチップについて行い、ウェハ２３上の全てのチップに、マスク１０のスキャン露光用パターン領域１００Ａのパターンを転写する。
【００５４】
次に、ステップアンドリピート露光を行う。
スキャン露光後、Ｓ１４において、マスクステージ１１を移動させて、マスク１０−２のステップアンドリピート露光用パターン領域１００Ｂを照明位置に位置させる。そして、Ｓ１５において、同領域１００Ｂ内の一つ目のサブフィールドを照明するように、照明光学系の偏向器８を偏向させる。同時に、ウェハステージ２４を移動させて、ウェハ２３上の一つ目のチップ２３−１上の、同サブフィールドが転写されるべき領域を露光位置に位置させる（図３参照）。
【００５５】
そして、両ステージを停止させたままで、Ｓ１６において、露光を行い、上記パターン領域１００Ｂの一つ目のサブフィールドパターンを、一つ目のチップ２３−１上の、同サブフィールドパターンが転写されるべき領域に転写する。
【００５６】
このように、マスクステージ１１は停止し、照明光学系の偏向器８を一つ目のサブフィールドに偏向させたままで、ウェハステージ２４の移動と停止を繰り返して、ステップアンドリピート露光を行う。これにより、ウェハ２３上の全てのチップ上の、一つ目のサブフィールドパターンが転写されるべき領域に、同サブフィールドパターンを転写する。
【００５７】
全てのチップに一つ目のサブフィールドパターンが転写された後、マスクステージ１１を停止したまま、照明光学系の偏向器８を、ステップアンドリピート領域１００Ｂ内の二つ目のサブフィールドを照明するように偏向する。同時に、ウェハステージ２４を移動させて、一つ目のチップ２３−１上の、二つ目のサブフィールドパターンが転写される領域を露光位置に位置させる。
また、上記の方法とは違って、マスクとウェハを固定し、照明光学系の偏向器８を駆動して、複数のサブフィールドを露光し、その後ウェハステージを駆動して次のチップを同様に露光してもよい。
【００５８】
そして、上述と同様のステップアンドリピート露光を行い、ステップアンドリピート領域１００Ｂ内の二つ目のサブフィールドパターンを、ウェハ２３上の全てのチップ上の、同サブフィールドパターンが転写されるべき領域に転写する。なお、マスクのステップアンドリピート領域内のサブフィールドを露光する際に、マスクステージをメカ操作する必要がある場合は、その都度マスクステージ１１を移動させる。
【００５９】
Ｓ１５とＳ１６を繰り返して、ウェハ１０−２のステップアンドリピート領域１００Ｂ内の全てのサブフィールドパターンを、ウェハ上の全てのチップにステップアンドリピート露光によってパターン転写した後、Ｓ１７において、マスクステージ１１を移動させて、スキャン露光領域用マスク１０−１を照明位置に位置させる。その後、Ｓ１８において、ウェハを交換する。
【００６０】
この例においては、マスクを以下のように作製してもよい。
１枚のマスク１０−１は、設計パターン通りのデバイスパターンが形成された、スキャン露光用のマスクとする。このマスクは、通常のスキャン露光によりウェハ上にパターン転写できる。ここで、このマスクの一部に欠陥があった場合や、マスク作製後に設計変更があった場合、欠陥や設計変更のあったサブフィールド（変更サブフィールド）を、別のステッププアンドリピート露光用マスク１０−２に形成する。
【００６１】
このマスクを用いた露光方法を説明する。
まず、スキャン露光用マスク１０−１を通常のスキャン露光する。このとき、照明ビームが変更サブフィールドを通過する際には、照明ビームをブランキング偏向器５でブランキングさせ、同サブフィールドは露光しない。こうして、スキャン露光用マスク１０−１のデバイスパターンをウェハ上に転写する。
その後、マスクステージ１１を移動させて、ステップアンドリピート用マスク１０−２を露光位置に位置させる。そして、同マスクの各サブフィールドをウェハ上にステップアンドリピート露光する。
【００６２】
従来では、欠陥のあるマスクや、設計変更が生じたマスクは使用できず、廃棄されていたが、この露光方法により、そのようなマスクも使用できるようになる。この際、変更サブフィールドが形成されたステップアンドリピート用マスクは寸法を小さくできるため、このマスクを安価に作製できる。また、マスク検査等もより短時間で行うことができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、１枚のマスク上に、スキャン露光用パターン領域とステップアンドリピート露光用パターン領域とを形成したことにより、高いスループットを得ることができる。また、両領域を２枚のマスクに分けて形成すると、パターンの設計変更やマスクに欠陥が生じたとき、そのようなマスクを廃棄することなく使用することができる。したがって、マスクにかかるコストを低減でき、パターンに対する柔軟性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るマスクの構成例を模式的に示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る露光方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の露光方法におけるウェハ上の各チップでの露光位置の動きを示す図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係るマスクの構成例を示す図である。
【図５】図４のマスクを用いた場合の露光手順を示すフローチャートである。
【図６】分割転写方式の電子線投影露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。
【図７】電子線投影露光用のマスクの構成例を模式的に示す図であり、図７（Ａ）は全体の平面図であり、図７（Ｂ）は一部の斜視図であり、図７（Ｃ）は一つの小メンブレン領域の平面図である。
【図８】図８（Ａ）は、ウェハ上におけるビーム走査形態の一例を説明する図であり、図８（Ｂ）はマスク上におけるビーム走査形態の一例を説明する図である。
【図９】ステージのメカ走査形態の一例を説明する図であり、図９（Ａ）は、マスクステージ、図９（Ｂ）は、ウェハステージのメカ走査経路を示す。
【符号の説明】
１電子銃２、３コンデンサレンズ
４矩形開口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（主偏向器）
９照明レンズ１０マスク
１１マスクステージ１２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２３ウェハステージ
３１コントローラ
１００パターン領域
１００Ａスキャン露光用パターン領域
１００Ｂステップアンドリピート露光用パターン領域
１０１アダプタ[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.
[0002]
[Prior art]
There are two methods of moving the mask stage and the wafer (sensitive substrate) stage in the exposure apparatus: a step-and-repeat method and a scan method. In the step-and-repeat exposure method, the wafer stage is intermittently moved, exposure is not performed during the movement of the stage, and exposure is performed only when the movement of the stage is completed and stopped. On the other hand, in the scan exposure method, for example, an arc-shaped illumination light is used to relatively scan the mask stage and the wafer stage to perform exposure while the stage is moving.
[0003]
2. Description of the Related Art In recent years, development of an electron beam exposure apparatus of a split transfer system has been advanced as an exposure apparatus having both high resolution and high throughput of exposure. In this method, a mask formed by dividing a device pattern into a number of subfields arranged in a lattice pattern is used. Then, the mask stage and the wafer stage are moved by the scan exposure method, and the arranged subfields are exposed while periodically deflecting the electron beam.
[0004]
A detailed example of a mask used for the electron beam projection exposure of the division transfer method will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a mask for electron beam projection exposure, FIG. 7A is an overall plan view, FIG. 7B is a partial perspective view, FIG. 7C is a plan view of one small membrane region. Such a mask can be manufactured, for example, by performing electron beam drawing / etching on a silicon wafer.
[0005]
In FIG. 7A, the entire pattern on the mask 10 is divided into four pattern regions and arranged. The area indicated by a large number of squares 41 in the figure is a small membrane area (0.1 μm to several μm in thickness) including a pattern area corresponding to one subfield. As shown in FIG. 7C, the small membrane region 41 is composed of a central pattern region (subfield) 42 and a surrounding frame-shaped non-pattern region (skirt 43). The subfield 42 is a portion where a pattern to be transferred is formed. The skirt 43 is a portion where no pattern is formed, and corresponds to an edge portion of the illumination beam. As a form of pattern formation, there are a stencil type in which a hole is formed in the membrane and a scattering membrane type in which a pattern layer made of a high electron beam scatterer is formed on the membrane.
[0006]
One sub-field 42 has a size of about 1 mm square on a mask as it is currently under consideration. The reduction ratio of the projection is 1/4, and the size of the projected image in which the subfield is reduced and projected on the wafer is 0.25 mm square. A portion 45 called a grid-shaped grid in the vicinity of the small membrane region 41 is a beam having a thickness of, for example, about 0.5 to 1 mm for maintaining the mechanical strength of the mask. The width of the grenage 45 is, for example, about 0.1 mm. The width of the skirt 43 is, for example, about 0.05 mm.
[0007]
As shown in FIG. 7A, a number of small membrane regions 41 are arranged side by side in the horizontal direction (X direction) of the figure to form one group (electrical stripe 44), and such an electrical stripe 44 is formed in the vertical direction of the figure. One mechanical stripe 49 is formed side by side in a large number in the (Y direction). The length of the electrical stripe 44 (the width of the mechanical stripe 49) is limited by the size of the deflectable visual field of the illumination optical system.
[0008]
A plurality of mechanical stripes 49 exist in parallel in the X direction.
Thick beams, shown as struts 47 between adjacent mechanical stripes 49, serve to keep the overall mask deflection small. The strut 47 is integral with the grenage 45.
[0009]
According to the currently considered influential system, the rows of the subfields 42 in the X direction (electrical stripes 44) in one mechanical stripe 49 are sequentially exposed by electron beam deflection. On the other hand, the columns in the Y direction in the stripe 49 are sequentially exposed by continuous stage scanning.
[0010]
Next, an example of a beam scanning path in scan exposure will be described.
FIG. 8A is a diagram illustrating an example of a beam scanning mode on a wafer, and FIG. 8B is a diagram illustrating an example of a beam scanning mode on a mask.
In this example, as shown in each drawing, the subfields 52 and 42 are arranged in 11 columns in the X direction.
[0011]
First, with reference to FIG. 8B, a scanning form of the illumination beam on the mask 10 will be described.
When exposing the mechanical stripe 49 on the mask, while moving the mask stage in the + Y direction (mechanical scanning), the illumination beam is irradiated, for example, on the rightmost subfield 42 of the endmost electrical stripe 44 in the same stripe 49. Deflection scanning is performed in the -X direction from -1-1 to the leftmost subfield 42-1-11. At this time, since the mask stage is mechanically continuously fed in the + Y direction (upward in the drawing), it is necessary to deflect the illumination beam in the + Y direction accordingly. Therefore, the path of the actual beam deflection is oblique as shown in the lower diagram of FIG.
[0012]
When the exposure of one electrical stripe 44 is completed, the illumination beam is deflected in the −Y direction, and the exposure advances to the leftmost subfield 42-2-11 of the lower electrical stripe in the figure. Then, exposure is performed up to the rightmost sub-field 42-2-1 of the second electrical stripe by deflecting and scanning the illumination beam mainly in the + X direction. At this time, as in the case described above, the actual beam deflection path is oblique as shown in the lower diagram of FIG. 8B.
In the same manner, exposure of all the subfields in one mechanical stripe is performed while deflecting the beam in the XY directions.
[0013]
Next, a pattern beam scanning mode on the wafer 23 will be described with reference to FIG. Note that the electrical deflection of the pattern beam is a combination of the one that occurs with the deflection of the illumination beam and the one that is intentionally performed using an image position adjusting deflector in the projection optical system.
When exposing the mechanical stripe 59 on the wafer, while moving the wafer stage in the −Y direction (mechanical scanning), the pattern beam is irradiated with the leftmost subfield 52-of the endmost electrical stripe 54 in the stripe 59. Deflection scanning is performed in the + X direction from 1-1 to the rightmost subfield 52-1-11. At this time, since the wafer stage is mechanically continuously fed in the −Y direction (downward in the figure), it is necessary to deflect the pattern beam in the −Y direction accordingly. Therefore, the actual deflection of the pattern beam has an oblique path as shown in the lower diagram of FIG.
[0014]
When the exposure of one electrical stripe 54 is completed, the pattern beam is scanned in the + Y direction to advance the exposure to the rightmost subfield 52-2-11 of the upper electrical stripe in the figure. Then, the pattern beam is mainly deflected and scanned in the -X direction, thereby exposing to the leftmost subfield 52-2-1 of the second electrical stripe. At this time, as in the case described above, the actual beam deflection path is oblique as shown in the lower diagram of FIG. 8A.
In the same manner, exposure of all the subfields in one mechanical stripe is performed while deflecting the beam in the XY directions.
[0015]
Next, the form of mechanical scanning of each stage will be described.
9A and 9B are diagrams illustrating an example of a mechanical scanning mode of the stage. FIG. 9A illustrates a mechanical scanning path of the mask stage, and FIG. 9B illustrates a mechanical scanning path of the wafer stage.
The mask stage and the wafer stage are mechanically scanned along the center in the width direction of each mechanical stripe, as indicated by arrows in FIGS. 9A and 9B. During this scanning, the electric stripe is illuminated while deflecting and scanning the beam in the X direction.
[0016]
In FIG. 9A, the mask stage is located at a position slightly away from the upper end of the mechanical stripe 49-1 from a start position Sa1 slightly below the lower end of the leftmost mechanical stripe 49-1 of the mask (see FIG. 9A). It moves in the + Y direction and stops at the stop position So1). Then, in order to expose the next mechanical stripe 49-2, mechanical scanning is performed in the direction (+ X direction) of the mechanical stripe 49-2. Next, it is moved in the -Y direction from a start position Sa2 slightly above the upper end of the mechanical stripe 49-2 to a position (stop position So2) slightly below the lower end of the mechanical stripe 49-2. Stop. This scanning is repeated to expose all the mechanical stripes 49 with the illumination beam.
[0017]
Then, as shown in FIG. 9 (B), the wafer stage is slightly lower than the lower end of the mechanical stripe 59-1 from the start position Sa1 slightly above the upper end of the rightmost mechanical stripe 59-1 of the wafer. Is moved in the -Y direction to a position (stop position So1) away from the target and stopped. Then, in order to expose the next mechanical stripe 59-2, mechanical scanning is performed in the direction of the mechanical stripe 59-2 (-X direction). Next, from the start position Sa2, which is slightly above the upper end of the mechanical stripe 59-2, to the position, which is slightly below the lower end of the same mechanical stripe 59-2 (stop position So2), it moves in the + Y direction and stops. I do. This scanning is repeated to expose all the mechanical stripes 59 with the pattern beam.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional exposure method described above, a mask in which one device pattern is formed in the shape of the pattern is continuously scanned and exposed in a predetermined order. In other words, it is assumed that a set of patterns for one device pattern uses a mask arranged along the path of scan exposure, and there is a limit to improvement in throughput and reduction in mask cost. A device pattern to be formed has been divided into two so-called complementary patterns and formed on two masks.
[0019]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a mask in which patterns are arranged so that exposure can be performed efficiently, an exposure method using the mask, and the like.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an exposure method according to the present invention is an exposure method for transferring and exposing a pattern formed on a mask onto a sensitive substrate, wherein one layer pattern is divided into a plurality of masks. And scanning exposure or step-and-repeat exposure is selected according to each of the masks.
By selecting the scanning exposure and the step-and-repeat exposure to perform exposure, an improvement in throughput can be expected.
[0021]
In the present invention, a device pattern to be transferred onto a sensitive substrate is formed by dividing the device pattern into a plurality of small areas (subfields), and the pattern is transferred and exposed on the sensitive substrate for each of the subfields. An exposure method for transferring the entire pattern by joining images of patterns of subfields, wherein a plurality of device patterns having the same main part are divided into the main part and individual parts different from each other to form one device. It is formed on a mask set, and the exposure of the main part is performed by scan exposure, and the exposure of the individual part is performed by step-and-repeat exposure.
Note that the mask set is a mask for exposing one layer, and includes a case where one mask is used and a case where a plurality of masks are used.
[0022]
In the present invention, the plurality of device patterns may be exposed on different sensitive substrates, respectively, or the plurality of device patterns may be exposed on one sensitive substrate.
[0023]
By combining the main part of the device pattern and each of the individual parts, a plurality of different device patterns can be formed from one mask set. At this time, the plurality of different device patterns may be exposed on another sensitive substrate, or may be exposed on one sensitive substrate.
[0024]
In the exposure method of the present invention, a device pattern to be transferred onto a sensitive substrate is divided into a plurality of small areas (subfields) to form a mask, and the pattern is transferred and exposed onto the sensitive substrate for each subfield. An exposure method for transferring the entire pattern on the substrate by joining images of the pattern of each subfield,
When it is necessary to change or correct the device pattern, or when a defect occurs in the mask, the device pattern change or correction portion, or only the defective portion of the device pattern, the mask and another It is formed on a mask for change, and of the device patterns formed on the mask, exposure of a pattern without change, correction or defect is performed by scan exposure, and exposure of the mask for change is performed by step-and-repeat exposure. And
[0025]
This makes it possible to use a defective mask or a mask whose design has changed without discarding it. For this reason, the life of the entire mask set is prolonged, and an increase in cost can be suppressed.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, description will be made with reference to the drawings.
First, an outline of a split transfer type electron beam projection exposure apparatus will be described with reference to the drawings.
FIG. 6 is a diagram showing an outline of an imaging relationship and a control system in the entire optical system of the electron beam projection exposure apparatus of the division transfer system.
The electron gun 1 arranged at the uppermost stream of the optical system emits an electron beam downward. Below the electron gun 1, two stages of condenser lenses 2 and 3 are provided. O. Is imaged.
[0027]
A rectangular opening 4 is provided below the second-stage condenser lens 3. The rectangular aperture (illumination beam shaping aperture) 4 allows only an illumination beam that illuminates one subfield (a pattern small area to be one unit of exposure) of the mask 10 to pass. The image of the opening 4 is formed on the mask 10 by the lens 9.
[0028]
A blanking deflector 5 is arranged below the beam shaping opening 4. The deflector 5 deflects the illumination beam as needed to hit the non-opening portion of the blanking opening 7 so that the beam does not hit the mask 10.
An illumination beam deflector (main deflector) 8 is arranged below the blanking opening 7. This deflector 8 mainly scans the illumination beam sequentially in the horizontal direction (X direction) in FIG. 3 to illuminate each subfield of the mask 10 within the field of view of the illumination optical system. An illumination lens 9 is arranged below the deflector 8. The illumination lens 9 forms an image of the beam shaping aperture 4 on the mask 10.
[0029]
The mask 10 extends in a plane perpendicular to the optical axis (XY plane) and has many subfields. On the mask 10, a pattern (device pattern) forming one semiconductor device chip as a whole is formed by being divided into subfields. The arrangement of the pattern on the mask will be described later.
[0030]
The mask 10 is mounted on a movable mask stage 11, and by moving the mask 10 in a direction perpendicular to the optical axis (XY directions), each subfield on the mask spreads over a wider area than the field of view of the illumination optical system. Can be illuminated.
The mask stage 11 is provided with a position detector 12 using a laser interferometer, so that the position of the mask stage 11 can be accurately grasped in real time.
[0031]
Below the mask 10, projection lenses 15 and 19 and a deflector 16 are provided. The electron beam passing through one subfield of the mask 10 is imaged at a predetermined position on the wafer 23 by the projection lenses 15 and 19 and the deflector 16. An appropriate resist is applied on the wafer 23, the resist is given an electron beam dose, and the pattern on the mask is reduced and transferred onto the wafer 23.
[0032]
The crossover C. at the point where the space between the mask 10 and the wafer 23 is internally divided at the reduction ratio O. Are formed, and a contrast opening 18 is provided at the crossover position. The opening 18 blocks the electron beam scattered by the non-pattern portion of the mask 10 from reaching the wafer 23.
[0033]
The backscattered electron detector 22 is disposed immediately above the wafer 23. The backscattered electron detector 22 detects the amount of electrons reflected on a surface to be exposed of the wafer 23 and a mark on the stage. 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 reflected electrons from the mark at that time, the relative positional relationship between the mask 10 and the wafer 23 can be known. .
[0034]
The wafer 23 is placed on a wafer stage 24 that can move in the X and Y directions via an electrostatic chuck (not shown). By synchronously scanning the mask stage 11 and the wafer stage 24 in directions opposite to each other, it is possible to sequentially expose each part in the device pattern extending beyond the field of view of the projection optical system. Note that the wafer stage 24 is also provided with a position detector 25 similar to the mask stage 11 described above.
[0035]
The lenses 2, 3, 9, 15, 19 and the deflectors 5, 8, 16 are controlled by the controller 31 via the respective coil power control units 2a, 3a, 9a, 15a, 19a and 5a, 8a, 16a. Controlled. Further, the mask stage 11 and the wafer stage 24 are also controlled by the controller 31 via the stage controllers 11a and 24a. 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. The backscattered electron detector 22 also sends a signal to the controller 31 via the same interface 22a.
[0036]
The controller 31 grasps the control error of the stage position and the position error of the pattern beam, 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 respective subfield images are joined on the wafer 23, and the entire device pattern on the mask is transferred onto the wafer.
[0037]
Next, a mask and an exposure method according to the embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration example of a mask according to an embodiment of the present invention.
On the mask 10, two pattern regions 100-1 and 100-2 are formed. In each pattern area, a pattern (device pattern) forming one semiconductor device chip is divided into a number of subfields, and a pattern transfer area (hereinafter, referred to as a scan exposure pattern area) 100A corresponding to a scan exposure procedure is provided. A pattern transfer area (hereinafter, referred to as a step-and-repeat exposure pattern area) 100B corresponding to the step-and-repeat exposure procedure is formed separately.
[0038]
In the scan exposure pattern area 100A, patterns common to many device patterns among all patterns are continuously arranged. Such a common pattern is a pattern that extends beyond the exposure field of the illumination optical system, and is exposed by a scan exposure method.
In the step-and-repeat exposure pattern area 100B, a non-shared pattern that differs for each device pattern among all the patterns is arranged. Such a non-shared pattern is a pattern having a size smaller than the exposure visual field of the illumination optical system (a pattern that can be dealt with only by deflecting the illumination beam without moving the mask stage and scanning the pattern). Exposure is performed by a repeat exposure method.
[0039]
In this example, the pattern area 100A for scan exposure is arranged at the upper part of the figure in each pattern area 100, and the step-and-repeat area 100B is arranged at the lower part.
[0040]
Next, an exposure procedure using the mask 10 will be described.
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure of the exposure method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the movement of the exposure position on each chip on the wafer in the exposure method of the present invention.
After the wafer 23 is loaded on the wafer stage 24 in S1, alignment is performed in S2. Thereafter, the mask stage 11 is moved so that the pattern region 100A for scan exposure on the mask 10 is positioned at the illumination position. At the same time, the wafer stage 24 is moved to position the first chip 23-1 (see FIG. 3) on the wafer 23 at the exposure position.
[0041]
Then, in S3, the scan exposure pattern area 100A of the mask 10 is scan-exposed. At this time, as described above, exposure is performed while deflecting the pattern area 100A for scan exposure on the mask, and at this time, the wafer stage 24 and the mask stage 11 are scanned synchronously. Then, the sub-field images are joined to an area on the first chip 23-1 where the pattern of the scan exposure pattern area is to be transferred, and the same pattern is transferred.
[0042]
This scan exposure is performed for all chips on the wafer. That is, after the pattern of the pattern area 100A for scan exposure is transferred to the first chip 23-1 on the wafer 23, the wafer stage 24 is moved to move the second chip 23-2 to the exposure position. Let it. Thereafter, scan exposure is performed in the same manner as described above, and the same pattern is transferred to a region of the second chip 23-2 where the pattern of the pattern region 100A for scan exposure is transferred. In this way, the wafer stage 24 is sequentially moved to transfer the pattern of the pattern area 100A for scan exposure of the mask 10 to all the chips on the wafer 23.
[0043]
After the scanning exposure, the step-and-repeat area 100B is subjected to step-and-repeat exposure.
First, in S4, the mask stage 11 is moved to position the step-and-repeat exposure pattern area 100B of the mask 10 at the illumination position. Then, the deflector 8 of the illumination optical system is deflected so as to illuminate the first subfield in the area 100B. At the same time, the wafer stage 24 is moved to position the region 23B where the subfield is to be transferred on the first chip 23-1 on the wafer 23 at the exposure position.
[0044]
Then, exposure is performed in S5 with both stages stopped, and the first subfield pattern of the pattern area 100B is transferred to the first subfield pattern on the first chip 23-1. The image is transferred to the area 23B.
[0045]
Next, the wafer stage 24 is moved to position the region 23B of the second chip 23-2 where the same subfield pattern is to be transferred at the exposure position, and the same position is exposed while both stages are stopped. Then, the same subfield pattern is transferred.
As described above, the mask stage 11 is stopped, and while the deflector 8 of the illumination optical system is deflected to the first subfield, the movement and the stop of the wafer stage 24 are repeated to perform the step-and-repeat exposure. As a result, the same subfield pattern is transferred to the region 23B where the first subfield pattern is to be transferred on all the chips on the wafer 23.
[0046]
After the pattern of the first subfield is transferred to all the chips, the deflector 8 of the illumination optical system is moved to the second subfield of the pattern area 100B in the step-and-repeat exposure while the mask stage 11 is stopped. Deflected to illuminate the field. At the same time, the wafer stage 24 is moved to position the region on the first chip 23-1 where the second subfield pattern is transferred at the exposure position. Then, exposure is performed while both stages are stopped, and the same subfield pattern is transferred to a region on the first chip 23-1 where the second subfield pattern is transferred.
Thus, the same step-and-repeat exposure as described above is performed, and all the subfield patterns in the step-and-repeat area 100B of the mask 10 are transferred to all the chips on the wafer 23.
When it is necessary to mechanically operate the mask stage when exposing a subfield in the step-and-repeat region of the mask, the mask stage 11 is moved each time.
[0047]
Steps S4 and S5 are repeated to transfer all the subfield patterns in the step-and-repeat area 100B to all the chips on the wafer by step-and-repeat exposure, and then the wafer is replaced in step S6.
Further, unlike the above method, the mask and the wafer are fixed, the deflector 8 of the illumination optical system is driven to expose a plurality of subfields, and then the wafer stage is driven and the next chip is similarly exposed. It may be exposed.
[0048]
In this step-and-repeat exposure, since step-and-scan areas are collectively formed on the mask, the interval between subfields in the area is short, and the movement time of the mask stage is short.
In addition, a common pattern for scan exposure can be shared by a plurality of device patterns.
[0049]
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a mask according to another embodiment of the present invention.
In this example, the mask stage 11 can mount two masks 10-1 and 10-2. A pattern area 100A for scan exposure is formed on one mask 10-1, and a pattern area 100B for step-and-repeat exposure is formed on the other mask 10-2. The scan exposure pattern area 100A is formed by being divided into two pattern areas 100A-1 and 100A-2. When the diameter of the step-and-repeat exposure mask 10-2 is small, as shown in FIG. 4, an adapter 101 is provided according to the size of the chuck of the mask stage 11, and the mask 10-2 is attached to the mask stage 11. .
[0050]
Also in this example, as in the above example, in each pattern area 100A of the scan exposure mask 10-1, patterns common to many device patterns among all the patterns are continuously arranged. In the pattern area 100B of the step-and-repeat exposure mask 10-2, a non-shared pattern that is different for each device pattern among all the patterns is arranged.
[0051]
FIG. 5 is a flowchart showing an exposure procedure when the mask of FIG. 4 is used. Also in this example, after the wafer 23 is loaded on the wafer stage 24 in S11, alignment is performed in S12. Thereafter, the mask stage 11 is moved to position the pattern area 100A for scan exposure of the mask 10-1 at the illumination position. At the same time, the wafer stage 24 is moved to position the first chip on the wafer 23 at the exposure position (see FIG. 3).
[0052]
Then, in S13, the scan exposure pattern area 100A of the mask 10-1 is scan-exposed by the above-described method. As a result, the subfield images are joined and transferred to the area of the first chip 23-1 where the pattern of the pattern area 100A for scan exposure is to be transferred.
[0053]
This scan exposure is performed on all the chips on the wafer in the same manner as described above, and the pattern of the pattern area 100A for scan exposure of the mask 10 is transferred to all the chips on the wafer 23.
[0054]
Next, step and repeat exposure is performed.
After the scan exposure, in S14, the mask stage 11 is moved to position the step-and-repeat exposure pattern area 100B of the mask 10-2 at the illumination position. Then, in S15, the deflector 8 of the illumination optical system is deflected so as to illuminate the first subfield in the area 100B. At the same time, the wafer stage 24 is moved to position an area on the first chip 23-1 on the wafer 23 where the subfield is to be transferred at the exposure position (see FIG. 3).
[0055]
Then, with both stages stopped, in S16, exposure is performed, and the first subfield pattern of the pattern area 100B is transferred to the same subfield pattern on the first chip 23-1. Transfer to the area to be
[0056]
As described above, the mask stage 11 is stopped, and while the deflector 8 of the illumination optical system is deflected to the first subfield, the movement and the stop of the wafer stage 24 are repeated to perform the step-and-repeat exposure. As a result, the same subfield pattern is transferred to an area on all the chips on the wafer 23 where the first subfield pattern is to be transferred.
[0057]
After the first subfield pattern is transferred to all the chips, the deflector 8 of the illumination optical system illuminates the second subfield in the step-and-repeat area 100B while the mask stage 11 is stopped. Deflection. At the same time, the wafer stage 24 is moved to position the region on the first chip 23-1 where the second subfield pattern is transferred at the exposure position.
Further, unlike the above method, the mask and the wafer are fixed, the deflector 8 of the illumination optical system is driven to expose a plurality of subfields, and then the wafer stage is driven and the next chip is similarly exposed. It may be exposed.
[0058]
Then, the same step-and-repeat exposure as described above is performed, and the second sub-field pattern in the step-and-repeat area 100B is transferred to the area on all the chips on the wafer 23 where the same sub-field pattern is to be transferred. Transcribe. When it is necessary to mechanically operate the mask stage when exposing a subfield in the step-and-repeat region of the mask, the mask stage 11 is moved each time.
[0059]
Steps S15 and S16 are repeated to transfer all the subfield patterns in the step-and-repeat area 100B of the wafer 10-2 to all the chips on the wafer by step-and-repeat exposure. By moving, the scan exposure area mask 10-1 is positioned at the illumination position. Then, in S18, the wafer is replaced.
[0060]
In this example, the mask may be made as follows.
One mask 10-1 is a mask for scan exposure in which a device pattern according to a design pattern is formed. This mask can transfer a pattern onto a wafer by ordinary scan exposure. Here, if a part of this mask has a defect, or if there is a design change after the mask is manufactured, the subfield having the defect or the design change (changed subfield) is used for another step-and-repeat exposure. It is formed on a mask 10-2.
[0061]
An exposure method using this mask will be described.
First, the scan exposure mask 10-1 is subjected to normal scan exposure. At this time, when the illumination beam passes through the change subfield, the illumination beam is blanked by the blanking deflector 5, and the subfield is not exposed. Thus, the device pattern of the mask for scanning exposure 10-1 is transferred onto the wafer.
Thereafter, the mask stage 11 is moved to position the step-and-repeat mask 10-2 at the exposure position. Then, each subfield of the same mask is subjected to step-and-repeat exposure on the wafer.
[0062]
Conventionally, a defective mask or a mask whose design has been changed cannot be used and was discarded. However, such a mask can be used by this exposure method. At this time, the size of the step-and-repeat mask in which the changed subfields are formed can be reduced, so that the mask can be manufactured at low cost. In addition, mask inspection and the like can be performed in a shorter time.
[0063]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, a high throughput can be obtained by forming a pattern area for scan exposure and a pattern area for step-and-repeat exposure on one mask. Further, if both regions are formed by dividing into two masks, such a mask can be used without discarding when a pattern design change or a defect occurs in the mask. Therefore, the cost for the mask can be reduced and the flexibility for the pattern can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration example of a mask according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure of an exposure method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a movement of an exposure position on each chip on a wafer in the exposure method of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a mask according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing an exposure procedure when the mask of FIG. 4 is used.
FIG. 6 is a diagram showing an outline of an image forming relationship and a control system in the entire optical system of the electron beam projection exposure apparatus of the division transfer system.
7A and 7B are diagrams schematically illustrating a configuration example of a mask for electron beam projection exposure, FIG. 7A is an overall plan view, FIG. 7B is a partial perspective view, FIG. 7C is a plan view of one small membrane region.
FIG. 8A is a diagram illustrating an example of a beam scanning mode on a wafer, and FIG. 8B is a diagram illustrating an example of a beam scanning mode on a mask.
9A and 9B are diagrams illustrating an example of a mechanical scanning mode of a stage. FIG. 9A illustrates a mechanical scanning path of a mask stage, and FIG. 9B illustrates a mechanical scanning path of a wafer stage.
[Explanation of symbols]
1 electron gun 2, 3 condenser lens
4 Rectangular opening 5 Blanking deflector
7 Blanking aperture 8 Illumination beam deflector (main deflector)
9 Illumination lens 10 Mask
11 Mask stage 12 Position detector
15, 19 Projection lens 16 Deflector
18 Contrast aperture 22 Backscattered electron detector
23 wafer 23 wafer stage
31 Controller
100 pattern area
100A pattern area for scan exposure
100B Step and repeat exposure pattern area
101 Adapter

Claims

An exposure method for transferring and exposing a pattern formed on a mask onto a sensitive substrate,
An exposure method, wherein one layer pattern is divided into a plurality of masks, and scanning exposure or step-and-repeat exposure is selected and exposed according to each of the plurality of masks.

The device pattern to be transferred on the sensitive substrate is divided into a plurality of small areas (subfields) and formed.
An exposure method for transferring and exposing a pattern on a sensitive substrate for each of the subfields, and transferring the entire pattern on the sensitive substrate by connecting images of the patterns of the respective subfields,
A plurality of device patterns in which the main part is the same are formed into one mask set by dividing the main part and individual parts different from each other,
An exposure method, wherein the exposure of the main part is performed by scan exposure, and the exposure of the individual part is performed by step-and-repeat exposure.

The exposure method according to claim 2, wherein the plurality of device patterns are respectively exposed on different sensitive substrates.

3. The exposure method according to claim 2, wherein the plurality of device patterns are exposed on one sensitive substrate.

The device pattern to be transferred onto the sensitive substrate is divided into a plurality of small areas (subfields) to form a mask,
An exposure method for transferring and exposing a pattern on a sensitive substrate for each of the subfields, and transferring the entire pattern on the sensitive substrate by connecting images of the patterns of the respective subfields,
When it is necessary to change or correct the device pattern, or when a defect occurs in the mask, the device pattern change or correction portion, or, only the defective portion of the device pattern, different from the mask Formed on the mask for change,
Of the device patterns formed on the mask, the exposure of the pattern without change, correction or defect is performed by scan exposure,
An exposure method, wherein the exposure of the changing mask is performed by step-and-repeat exposure.