JP2005093813A - Method for manufacturing stencil mask for electron beam exposure, and exposure system - Google Patents
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本発明は、開口パターンを有するステンシルマスクに電子ビームを照射し、開口パターンに従って整形された電子ビームを、試料に露光する電子ビーム露光で使用する電子ビーム露光用ステンシルマスクの製作方法、及びそのような電子ビーム露光装置及びステンシルマスク製作装置を有する露光システムに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a stencil mask for electron beam exposure, which is used in electron beam exposure in which an electron beam is irradiated onto a stencil mask having an opening pattern and an electron beam shaped according to the opening pattern is exposed to a sample, and so on. The present invention relates to an exposure system having an electron beam exposure apparatus and a stencil mask manufacturing apparatus.
近年、半導体集積回路の高集積化のニーズに伴い、回路パターンの一層の微細化が要望されている。現在、微細化の限界を規定しているのは主として露光装置であり、現在、光学式ステッパが常用されているほか、新しい方式の露光装置として電子ビーム露光装置が開発されており、特に量産レベルで超微細加工に使用可能な高スループットの電子ビーム近接露光装置が注目されている。この種の電子ビーム近接露光装置は、露光するパターンに対応する開口パターンを有するステンシルマスクを使用し、マスクを通過して整形された電子ビームを試料上に照射する構成であり、大きなスループットを得るには、開口パターンの面積を大きくする必要がある。
この装置には、ステンシルマスクを通過して整形された電子ビームを電磁レンズを介して縮小して照射する投影方式と、試料に近接して配置した開口パターンを有するステンシルマスクに電子ビームを照射してマスクの開口パターンと同じパターンを露光する近接方式がある。本発明は、露光するパターンに対応する大きな面積の開口パターンを有するマスクを使用するのであれば適用可能であるが、ここでは近接露光方式の電子ビーム露光装置を使用する場合を例として説明する。
In recent years, with the need for higher integration of semiconductor integrated circuits, further miniaturization of circuit patterns has been demanded. At present, the limits of miniaturization are mainly limited to exposure equipment. Currently, optical steppers are in common use, and electron beam exposure equipment has been developed as a new type of exposure equipment. Attention has been focused on a high-throughput electron beam proximity exposure apparatus that can be used for ultrafine processing. This type of electron beam proximity exposure apparatus uses a stencil mask having an opening pattern corresponding to the pattern to be exposed, and irradiates the sample with an electron beam shaped through the mask, thereby obtaining a large throughput. Therefore, it is necessary to increase the area of the opening pattern.
This system irradiates an electron beam onto a stencil mask that has an aperture pattern placed close to the sample and a projection method that reduces and irradiates the shaped electron beam through an electromagnetic lens through a stencil mask. There is a proximity method that exposes the same pattern as the opening pattern of the mask. The present invention is applicable if a mask having an opening pattern with a large area corresponding to the pattern to be exposed is used, but here, a case where a proximity exposure type electron beam exposure apparatus is used will be described as an example.
図1は、米国特許第5,831,272号公報(日本特許第2951947号公報に対応)に開示された電子ビーム近接露光装置の基本構成を示す図である。この図を参照して、電子ビーム近接露光装置について簡単に説明する。図示するように、電子光学鏡筒(カラム)6内には、電子ビーム15を発生する電子ビーム源14と整形アパチャ16と電子ビーム15を平行ビームにする照射レンズ18とを有する電子銃12、対となる主偏向器22、24と、対となる副偏向器51、52とを含み、電子ビームを光軸に平行に走査する走査手段21、露光するパターンに対応する開口を有するマスク30、および表面にレジスト層42が形成された試料(半導体ウエハ)40が設けられている。
マスク30は、厚い外縁部34内の中央に開口の形成された薄膜部32を有しており、試料40は表面がマスク30に近接するように配置される。この状態で、マスクに垂直に電子ビームを照射すると、マスクの開口を通過した電子ビームが試料40の表面のレジスト層42に照射される。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an electron beam proximity exposure apparatus disclosed in US Pat. No. 5,831,272 (corresponding to Japanese Patent No. 2951947). The electron beam proximity exposure apparatus will be briefly described with reference to this figure. As shown in the figure, an
The
走査手段21中の主偏向器22、24は、図2に示すように電子ビーム15がマスク30の全面を走査するように電子ビームを偏向制御する。これにより、マスク30のマスクパターンがウエハ40上のレジスト層42に等倍転写される。
The
電子ビーム近接露光装置は、従来の電子ビーム近接露光装置に比べてはるかに高いスループットを有するが、環状のパターンは複数のステンシルマスクに分けて相補パターンを形成する必要があり、複雑なパターンは歪みの関係で複数のステンシルマスクに分けてパターン(ここではこれも相補パターンと呼ぶ。)形成する必要がある。そのため、1つのパターンを露光するのに複数のステンシルマスクを使用して露光を行う必要があり、光学露光装置に比べてその分スループットが低いという問題がある。この問題を解決するため、特開2002−373845号公報は、1枚のマスク基板に複数の相補パターンを形成してスループットを向上することを開示しているが、マスクの製作が難しいという問題がある。 The electron beam proximity exposure apparatus has a much higher throughput than the conventional electron beam proximity exposure apparatus, but the annular pattern must be divided into multiple stencil masks to form complementary patterns, and complex patterns are distorted. Therefore, it is necessary to form a pattern (also referred to herein as a complementary pattern) by dividing it into a plurality of stencil masks. Therefore, it is necessary to perform exposure using a plurality of stencil masks to expose one pattern, and there is a problem that the throughput is correspondingly lower than that of an optical exposure apparatus. In order to solve this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-373845 discloses that a plurality of complementary patterns are formed on a single mask substrate to improve throughput. However, there is a problem that it is difficult to manufacture a mask. is there.
半導体集積回路は、何層もの導体膜、半導体膜または絶縁膜を積層して形成され、現在多いものでは約40層もの層により形成されている。米国特許第5,831,272号公報に電子ビーム近接露光装置が提案される以前から、各層のパターンのうち、光学露光装置で露光するのに適したパターンは光学露光装置で露光し、電子ビーム近接露光装置で露光するのに適したパターンは電子ビーム近接露光装置で露光するミックス・アンド・マッチ(Mix & Match)露光方法と呼ばれる方法が知られている。 A semiconductor integrated circuit is formed by laminating several layers of conductor films, semiconductor films, or insulating films, and in most cases, it is formed of about 40 layers. Before the electron beam proximity exposure apparatus was proposed in US Pat. No. 5,831,272, among the patterns of each layer, a pattern suitable for exposure with the optical exposure apparatus was exposed with the optical exposure apparatus, and the electron beam proximity exposure apparatus was used. As a pattern suitable for exposure, a method called a “mix and match” exposure method in which exposure is performed by an electron beam proximity exposure apparatus is known.
光学露光装置でパターンを投影する投影レンズは歪曲収差を有する。図3は、光学レンズの歪曲収差の例を示す図である。図3の(a)は光学マスクにおける格子状の元パターンである。光学レンズの歪曲収差には、たる型と糸巻き型の2種があり、たる型の歪曲収差を有する場合には格子状のパターンは図3の(b)に示すようになり、糸巻き型の歪曲収差を有する場合には格子状のパターンは図3の(c)に示すようになる。 A projection lens that projects a pattern with an optical exposure apparatus has distortion. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of distortion of the optical lens. FIG. 3A shows a lattice-like original pattern in the optical mask. There are two types of distortion of an optical lens: a barrel type and a pincushion type. When the barrel lens has a barrel type distortion aberration, the lattice pattern is as shown in FIG. When there is aberration, the lattice pattern is as shown in FIG.
すべての層のパターンを同一の光学露光装置を使用して露光する場合、すべての層のパターンで同一の歪曲収差が生じるので、歪曲収差による位置ずれなどの問題は生じない。しかし、ミックス・アンド・マッチ露光方法を行う場合、歪曲した光学露光装置により露光されるパターンと電子ビーム近接露光装置により露光されるパターンは異なるので、それぞれの露光装置でそのまま露光したのでは2つのパターンの間に位置ずれを生じる。もちろん、光学露光装置のレンズの歪曲収差はできるだけ小さくするようにしているが、完全にゼロにするのは難しく、電子ビーム露光装置を使用することが求められるような微細パターンを露光する場合には、少しのずれも露光位置合せのマージンを低下させることになり、大きな問題になる。 When the patterns of all layers are exposed using the same optical exposure apparatus, the same distortion aberration occurs in the patterns of all layers, so that problems such as misalignment due to distortion do not occur. However, when performing the mix-and-match exposure method, the pattern exposed by the distorted optical exposure apparatus and the pattern exposed by the electron beam proximity exposure apparatus are different. Misalignment occurs between the patterns. Of course, the distortion of the lens of the optical exposure device is made as small as possible, but it is difficult to make it completely zero, and when exposing a fine pattern that requires the use of an electron beam exposure device. Even a slight deviation lowers the exposure alignment margin, which is a big problem.
従来のミックス・アンド・マッチ露光方法は、露光されるパターンの大きさが微小である電子ビーム近接露光装置を使用することを前提としており、このような電子ビーム近接露光装置では露光時に微小なパターンの位置を任意に微調整することが可能であった。そこで、電子ビーム近接露光装置により露光されるパターンの位置を光学露光装置により露光される歪曲したパターンに対応させて調整して、位置ずれを生じないようにしていた。 The conventional mix-and-match exposure method is premised on the use of an electron beam proximity exposure apparatus in which the size of the pattern to be exposed is very small. In such an electron beam proximity exposure apparatus, a minute pattern at the time of exposure is used. It was possible to finely adjust the position of. Therefore, the position of the pattern exposed by the electron beam proximity exposure apparatus is adjusted to correspond to the distorted pattern exposed by the optical exposure apparatus so as not to cause a positional shift.
上記のような大きな面積の開口パターンを有するマスクを使用する投影方式又は近接方式の高スループットの電子ビーム露光装置と光学露光装置を組み合わせてミックス・アンド・マッチ露光方法を行う場合にも、電子ビーム露光装置による露光パターンを光学露光装置により露光される歪曲したパターンに合せる必要がある。 An electron beam is also used when performing a mix-and-match exposure method by combining a projection-type or proximity-type high-throughput electron beam exposure apparatus that uses a mask having an aperture pattern with a large area as described above and an optical exposure apparatus. It is necessary to match the exposure pattern by the exposure apparatus with the distorted pattern exposed by the optical exposure apparatus.
上記の米国特許第5,831,272号公報は、電子ビーム近接露光装置において、部分的に電子ビームのマスクへの入射角度を調整することにより、パターンの露光位置を調整する方法を記載している。図4は、このパターン露光位置調整方法を説明する図である。上記のように、電子ビーム15は通常はマスク30に垂直に入射する。マスク30の所定の位置に入射する電子ビーム15を、副偏向器51により電子ビーム15を−αだけ偏向した後、副偏向器52により2αだけ偏向すると、電子ビーム15はマスク上の所定の位置に入射角αで入射し、ウエハ40上の露光位置がずれる。この場合のずれ量δは、入射角をαとし、マスク30とウエハ40との間の間隔をGとすると、次式
δ=G・tan α
で表される。このように、マスク30への入射位置を変えずに露光位置をδだけ変化させることが可能であり、この方法を利用して露光位置を調整できる。
The above-mentioned US Pat. No. 5,831,272 describes a method of adjusting an exposure position of a pattern by partially adjusting an incident angle of an electron beam to a mask in an electron beam proximity exposure apparatus. FIG. 4 is a diagram for explaining this pattern exposure position adjustment method. As described above, the
It is represented by In this way, the exposure position can be changed by δ without changing the incident position on the
電子ビーム15の直径が小さければ非常に微小な露光位置の調整が可能であるが、実際の露光装置では電子ビーム15の直径をかなり大きくする必要があるので、調整が可能なのは露光位置のずれが緩やかに変化する場合に限られる。更に、間隔Gはあまり大きくはできないので、調整可能な位置ずれ量もあまり大きくはできない。しかし、小さく緩やかに変化する位置ずれであれば、図4で説明した方法により露光位置を調整可能である。そこで、上記のミックス・アンド・マッチ露光方法を行う場合に、電子ビーム露光装置による露光パターンを光学露光装置により露光されるパターンに合せるのにこの方法を使用することが考えられる。
If the diameter of the
また、半導体集積回路は、何層もの導体膜、半導体膜または絶縁膜を積層して形成されるが、露光工程に使用するマスク歪みやウエハの歪み等の原因により、形成されたパターンが設計パターンからやや歪んで形成される場合がある。そのような場合でも、各層のパターンは相互に位置が対応する必要がある。そこで、特開2003−7596号公報は、既に試料(ウエハ)上に露光されているパターンを測定し、図4で説明した露光位置調整方法を使用して、電子ビーム近接露光装置による露光パターンを、測定した試料上のパターンに合せる露光方法を開示している。 A semiconductor integrated circuit is formed by stacking multiple layers of conductor films, semiconductor films, or insulating films. However, the formed pattern may be a design pattern due to mask distortion or wafer distortion used in the exposure process. In some cases, the film is slightly distorted. Even in such a case, the pattern of each layer needs to correspond to the position of each other. Japanese Patent Laid-Open No. 2003-7596 measures a pattern that has already been exposed on a sample (wafer) and uses the exposure position adjustment method described in FIG. Discloses an exposure method for matching a measured pattern on a sample.
ミックス・アンド・マッチ露光方法を行う場合を含めて、各層のパターンは相互に位置が合っていることが要求され、電子ビーム露光装置による露光パターンの位置を、他の露光パターンの位置に合せる必要がある。電子ビーム近接露光装置を使用する場合には、この露光パターンの位置を合せるために、図4で説明した方法が使用できる。しかし、図4の方法は、電子ビーム15でマスク30上を走査する時に、副偏向器51、52を制御する必要があり、制御が複雑になると共にその分スループットが低下するという問題がある。また、図4の方法で位置調整ができる大きさおよび変化具合は電子ビームの直径及び間隔Gで制限され、電子ビームの直径をあまり小さくすることはできず、間隔Gをあまり大きくすることもできないので、大きな位置ずれや変化の大きな位置ずれには適用できないという問題がある。
The pattern of each layer is required to be aligned with each other, including the case of performing the mix and match exposure method, and the position of the exposure pattern by the electron beam exposure apparatus needs to match the position of the other exposure pattern. There is. When an electron beam proximity exposure apparatus is used, the method described with reference to FIG. 4 can be used to align the exposure pattern. However, the method shown in FIG. 4 needs to control the
また、投影方式の電子ビーム露光装置では、電子ビーム露光装置による露光パターンの位置を、他の露光パターンの位置に合せるよい方法がなく、ミックス・アンド・マッチ露光方法には使用できず、既に試料上に露光されたパターンが歪んでいる場合にも使用できない。
本発明は、ミックス・アンド・マッチ露光方法を使用する場合を含めて、大きな面積の開口パターンを有するマスクを使用する高スループットの電子ビーム露光装置で露光するパターンを、試料上に露光する他のパターンに合せる新しい方法、及び露光システムを実現することを目的とする。
Further, in the projection type electron beam exposure apparatus, there is no good method for aligning the position of the exposure pattern by the electron beam exposure apparatus with the position of another exposure pattern, and it cannot be used for the mix-and-match exposure method. It cannot be used even when the pattern exposed above is distorted.
The present invention relates to a method for exposing a pattern exposed on a sample with a high-throughput electron beam exposure apparatus using a mask having a large area opening pattern, including the case where a mix-and-match exposure method is used. It is an object of the present invention to realize a new method for matching a pattern and an exposure system.
本発明は、上記目的を実現するため、本発明の電子ビーム露光用ステンシルマスクの製作方法及び露光システムは、試料に露光する他のパターンの歪みを測定し、測定した他のパターンの歪みに対応して歪ませた開口パターンを有するステンシルマスクを製作して使用することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a method and an exposure system for an electron beam exposure stencil mask according to the present invention that measures distortion of other patterns exposed to a sample and copes with the measured distortion of other patterns. A stencil mask having a distorted opening pattern is manufactured and used.
すなわち、本発明の電子ビーム露光用ステンシルマスクの製作方法は、開口パターンを有するステンシルマスクに電子ビームを照射し、前記ステンシルマスクの前記開口パターンに従って整形された電子ビームを、試料に露光する電子ビーム露光で使用する電子ビーム露光用ステンシルマスクの製作方法であって、前記試料に露光する他のパターンの歪みを測定し、測定した前記他のパターンの歪みに対応して歪ませた開口パターンを有する前記ステンシルマスクを製作することを特徴とする。 That is, according to the method for manufacturing an electron beam exposure stencil mask of the present invention, an electron beam is applied to a stencil mask having an opening pattern by irradiating the sample with an electron beam shaped according to the opening pattern of the stencil mask. A method for manufacturing an electron beam exposure stencil mask for use in exposure, wherein the distortion of another pattern exposed to the sample is measured, and the opening pattern is distorted corresponding to the measured distortion of the other pattern The stencil mask is manufactured.
また、本発明の露光システムは、開口パターンを有するステンシルマスクに電子ビームを照射し、前記ステンシルマスクの前記開口パターンに従って整形された電子ビームを、試料に露光する電子ビーム露光装置と、前記試料に露光される他のパターンの歪みを測定する他パターン歪み測定装置と、前記電子ビーム露光装置で使用する電子ビーム露光用ステンシルマスクを製作するステンシルマスク製作装置とを備える露光システムであって、前記ステンシルマスク製作装置は、前記他パターン歪み測定装置の測定した前記他のパターン歪みに対応して歪ませた開口パターンを有する前記ステンシルマスクを製作することを特徴とする。 The exposure system of the present invention includes an electron beam exposure apparatus that irradiates a sample with an electron beam that is irradiated with an electron beam onto a stencil mask having an opening pattern, and that is shaped according to the opening pattern of the stencil mask. An exposure system comprising: another pattern distortion measuring apparatus that measures distortion of another pattern to be exposed; and a stencil mask manufacturing apparatus that manufactures a stencil mask for electron beam exposure used in the electron beam exposure apparatus, the stencil The mask manufacturing apparatus manufactures the stencil mask having an opening pattern distorted corresponding to the other pattern distortion measured by the other pattern distortion measuring apparatus.
本発明によれば、電子ビーム露光で使用する電子ビーム露光用ステンシルマスクの開口パターンを、試料に露光する他のパターンの歪みに対応して歪ませているので、歪み補正を行う必要がなく、開口パターンをそのまま露光すればよいので、制御が容易である。更に、マスクの製作段階で開口パターンを歪ませればよいので、スループットがあまり問題にならず、他のパターンの歪みに正確に対応した開口パターンを製作することが可能であり、パターン間の一致具合を向上させることが可能である。 According to the present invention, since the opening pattern of the stencil mask for electron beam exposure used in the electron beam exposure is distorted corresponding to the distortion of the other pattern exposed to the sample, it is not necessary to perform distortion correction, Since the opening pattern may be exposed as it is, control is easy. Furthermore, since it is only necessary to distort the opening pattern at the mask manufacturing stage, throughput does not matter so much and it is possible to manufacture an opening pattern that accurately corresponds to the distortion of other patterns. It is possible to improve the condition.
ミックス・アンド・マッチ露光方法の場合には、電子ビーム露光用ステンシルマスクの開口パターンを、光学露光装置により露光されるパターンに合せて歪ませる。
すべての層のパターンを電子ビーム露光装置で露光する場合には、既に露光されている試料上のパターンに順次合せていく。これにより、試料を現像したり、エッチングした場合などに生じるパターンの歪みに合せたパターンが露光できる。
In the case of the mix-and-match exposure method, the opening pattern of the stencil mask for electron beam exposure is distorted according to the pattern exposed by the optical exposure apparatus.
When the pattern of all layers is exposed by the electron beam exposure apparatus, it is sequentially matched with the pattern on the already exposed sample. As a result, it is possible to expose a pattern that matches the distortion of the pattern that occurs when the sample is developed or etched.
開口パターンを有するステンシルマスクを製作する時には、製作したパターンに設計値からのずれである製作歪みが発生する。そこで、この製作歪みをあらかじめの予測し、測定した他のパターンの歪みに加えて製作歪みを加えた分だけ歪ませた開口パターンを有するステンシルマスクを製作することが望ましい。これにより、他のパターンとの一致具合のより良好な開口パターンを有するステンシルマスクが製作できる。 When a stencil mask having an opening pattern is manufactured, a manufacturing distortion that is a deviation from a design value is generated in the manufactured pattern. Therefore, it is desirable to produce a stencil mask having an opening pattern that is distorted by the amount obtained by adding the production distortion in addition to the distortion of the other patterns measured in advance by predicting the production distortion. As a result, a stencil mask having an opening pattern with better matching with other patterns can be manufactured.
本発明によれば、他のパターンがどのように歪んでいる場合にも、歪み具合に合せたパターンを、高スループットの電子ビーム露光装置を使用して高速で露光することが可能になり、層間の位置ずれの少ないパターンを露光することが可能になる。 According to the present invention, even when other patterns are distorted, it becomes possible to expose a pattern according to the degree of distortion at a high speed using a high-throughput electron beam exposure apparatus. It is possible to expose a pattern with a small positional deviation.
以下、本発明の実施例の露光システムを説明する。この露光システムは、半導体装置の製造工程における露光システムであり、半導体装置の一部の層のパターンを露光するステッパなどの光学露光装置と、半導体装置の残りの層のパターンを露光するための図1で説明した電子ビーム近接露光装置と、電子ビーム近接露光装置で使用するステンシルマスクを製作するステンシルマスク製作装置と、光学露光装置で露光された光学パターンの設計値(基準パターン)からの歪みを測定する光パターン歪測定装置と、電子ビーム近接露光装置で露光されたパターンの設計値(基準パターン)からの歪みを測定する製作歪測定装置とを含む。他に、光学露光装置のマスクを製作する光学マスク製作装置や、試料(ウエハ)搬送機構、ステンシルマスク及び光学マスク搬送機構なども含むが、ここでは説明を省略する。更に、露光システムには含まれないが、ウエハにレジストを塗布するコーターや、パターンを露光したウエハの現像やエッチング処理などを行う各種の処理装置を、光パターン歪を測定するために使用する。 Hereinafter, an exposure system according to an embodiment of the present invention will be described. This exposure system is an exposure system in the manufacturing process of a semiconductor device, and is a diagram for exposing an optical exposure device such as a stepper for exposing a pattern of a part of the layer of the semiconductor device and a pattern of the remaining layer of the semiconductor device. Distortion from the design value (reference pattern) of the optical pattern exposed by the electron beam proximity exposure apparatus described in 1, the stencil mask manufacturing apparatus for manufacturing the stencil mask used in the electron beam proximity exposure apparatus, and the optical exposure apparatus An optical pattern distortion measuring apparatus for measuring, and a manufacturing distortion measuring apparatus for measuring distortion from a design value (reference pattern) of a pattern exposed by an electron beam proximity exposure apparatus. In addition, an optical mask manufacturing apparatus for manufacturing a mask of an optical exposure apparatus, a sample (wafer) transport mechanism, a stencil mask, an optical mask transport mechanism, and the like are included, but the description thereof is omitted here. Further, although not included in the exposure system, a coater for applying a resist to a wafer and various processing apparatuses for developing and etching a wafer on which a pattern is exposed are used for measuring optical pattern distortion.
図5は、実施例の露光システムにおけるステンシルマスクの製作工程を説明するフローチャートである。
ステップ101では、光パターン歪測定装置を使用して、光学露光装置で露光された光学パターンの設計値(基準パターン)からの歪み(光パターン歪)を測定する。図6は、光パターン歪の測定方法を説明する図である。参照番号60は、この露光システムで使用される光学露光装置であり、光源61と、光学マスク62と、投影レンズ63と、ウエハ64を保持して移動するテーブル65とを有する。光学マスク62には、設計上は基準のパターンに相当するパターンが形成されている。
FIG. 5 is a flowchart for explaining a stencil mask manufacturing process in the exposure system of the embodiment.
In
上記の光学露光装置を使用して、レジストを塗布したウエハ64に光学マスク62のパターンを露光する。パターンが露光されたウエハ64は現像され、ウエハ64上には凹凸のレジストパターンが形成される。
光パターン歪測定装置65は、投影レンズ67により、レジストパターンが形成されたウエハ64の表面画像をイメージセンサ66に投影し、ウエハ64を保持するステージ68を平行移動させることにより走査してウエハ64の全面の表面画像を得る。そして画像処理によりパターン上の基準位置の設計値からのずれを算出して光パターン歪を求める。光学露光装置は安定で、露光するパターンは再現性があると考えられるので、光パターン歪はある基準となるパターンについて求めればよい。
Using the optical exposure apparatus described above, the pattern of the
The optical pattern
なお、特開2003−7596号公報に開示されているように、光学パターンに基準マークを設け、基準マークの位置を精密に測定して、光パターン歪を測定すること可能である。更に、光学式光パターン歪測定装置65の替わりに、電子顕微鏡を使用した電子ビーム式測定装置を使用することも可能である。
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-7596, it is possible to measure the optical pattern distortion by providing a reference mark on the optical pattern and measuring the position of the reference mark precisely. Further, instead of the optical light pattern
図5に戻って、ステップ102では、ステンシルマスク製作時に発生する製造歪を測定する。本実施例のステンシルマスク製作装置は、スループットは低いが任意の微細なパターンを露光できる電子ビーム露光装置を使用する。図7は、ステンシルマスク製造歪の測定方法を説明する図である。
Returning to FIG. 5, in
ステンシルマスク製作装置の電子ビーム露光装置70は、内部が真空のコラム71内に、電子ビーム源72、集束レンズ73、アパーチャ74、偏向器(コイル)75、照射レンズ76、焦点調整レンズ77などを含み、ステージ79上に保持されたレジストを塗布したマスク用ウエハ78に電子ビームパターンを露光する。電子ビーム露光装置70は、外部から供給されるパターンデータに従って、パターンを露光する。ここで、最初はステンシルマスクの製造時には歪を生じないものとして、理想的なパターンを示すパターンデータを供給し、パターンを露光する。
An electron
電子ビームパターンが露光されたマスク用ウエハ78は、図示していないマスク製造工程で、現像及びエッチングなどの処理が施され、開口パターンを有するステンシルマスク80が製作される。製作されたステンシルマスク80の開口パターンは、理想的なパターンを示す設計値からずれ、歪を有する。
ステンシルマスク80を、真空チャンバ82に設けられたステージ83に保持し、真空チャンバ82に付属した電子顕微鏡筒81によりステンシルマスク80の開口パターンを測定する。そして、測定した開口パターンと設計値からのずれである製造歪を測定する。
The
The
この製造歪は、電子ビーム露光装置70による露光パターンの歪、処理により生じる歪、及び開口の形状によるストレス歪などを合せた歪である。製造歪は、ほぼ同一のパターンに対して同じ工程で処理を行えば再現されると考えられる。そこで、特開2002-237450号公報に記載されるように、電子ビーム露光装置70に供給するパターンデータを、逆方向に製造歪分補正すれば設計値の通りのステンシルマスクが製作できる。
The manufacturing distortion is a combination of distortion of the exposure pattern by the electron
図5に戻り、ステップ103では、上記のようにして測定した光パターン歪と製造歪を考慮して、光学露光パターンに合った電子ビームパターンが露光できるステンシルマスクの補正パターンデータを決定する。そして、ステップ104で、補正パターンデータに従ってステンシルマスクを製作する。図8は、最終的なステンシルマスク製作工程を説明する図である。
Returning to FIG. 5, in
ここでは、図7で説明した製造歪測定工程で使用したのと同じ電子ビーム露光装置70を使用する。理想的なパターンを示すパターンデータを、光パターン歪と同じ量だけ補正し、更に製造歪の逆方向の量を補正して補正パターンデータを決定する。この補正パターンデータを電子ビーム露光装置70に供給して電子ビームパターンを露光し、更に各種の処理を施して、ステンシルマスク85を製作する。ステンシルマスク85の開口パターンは、光パターンの歪と同じように歪んだパターンである。
Here, the same electron
以上のようにして製作したステンシルマスク85を、本露光システムの電子ビーム近接露光装置に使用して露光を行う。これにより露光される電子ビームパターンは、他層の光学露光パターンと同じ歪を有するので、パターンの位置ずれを生じない。また、他の層を露光するステンシルマスクも上記と同様の方法で製作すれば、電子ビーム近接露光装置により露光されるすべての層の電子ビーム露光パターンは、他層の光学露光パターンと同じ歪を有し、相互に合致するので、パターンの位置ずれを生じない。
Exposure is performed using the
以上、電子ビーム近接露光装置を使用する露光システムを例として説明したが、本発明は、電子ビーム近接露光装置の替わりに、大きな面積の開口パターンを有するマスクを使用する投影式電子ビーム露光装置を使用する場合にも有効である。
また、上記の例では、一部の層のパターンを光学露光装置で露光し、他の層のパターンを電子ビーム近接露光装置で露光するミックス・アンド・マッチの露光システムを例として、光パターン歪を測定して、光パターン歪に合わせてステンシルマスクを歪ませたが、光パターン歪を測定する替わりに、ウエハ上に既に露光されているパターンの歪を測定して、その歪に合わせてステンシルマスクを歪ませるようにしてもよい。これであれば、各種の処理により工程の途中で生じたウエハの歪の分も補正できる。この方法は、ミックス・アンド・マッチの露光方法を適用する場合だけでなく、すべての層をステンシルマスクを使用して電子ビーム露光装置で露光する場合も有効であり、各種の処理により工程の途中で生じたウエハの歪の分が補正できる。
As described above, the exposure system using the electron beam proximity exposure apparatus has been described as an example. However, the present invention relates to a projection type electron beam exposure apparatus that uses a mask having an opening pattern with a large area instead of the electron beam proximity exposure apparatus. It is also effective when used.
In the above example, an optical exposure apparatus is used as an example of a mix-and-match exposure system in which patterns of some layers are exposed by an optical exposure apparatus and patterns of other layers are exposed by an electron beam proximity exposure apparatus. The stencil mask was distorted according to the optical pattern distortion, but instead of measuring the optical pattern distortion, the distortion of the pattern already exposed on the wafer was measured, and the stencil was adjusted according to the distortion. The mask may be distorted. If this is the case, it is possible to correct the distortion of the wafer caused by various processes during the process. This method is effective not only when a mix-and-match exposure method is applied, but also when exposing all layers with an electron beam exposure apparatus using a stencil mask. The amount of distortion of the wafer caused by the above can be corrected.
特開2002-373845号公報は、電子ビーム近接露光方法で、複数の相補マスクを有するマスクを使用して、ウエハ上の複数のダイに、複数の相補マスクによる露光を1回の走査中に行う露光方法を開示している。本発明を、この露光方法に適用した場合には、図9に示すように、マスク90上の複数の相補マスク91A,91B,91C,91Dを、それぞれ光学露光パターン(又は既に露光されているパターン)に合わせて歪ませる。
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-373845 discloses an electron beam proximity exposure method in which a mask having a plurality of complementary masks is used to expose a plurality of dies on a wafer with a plurality of complementary masks during one scan. An exposure method is disclosed. When the present invention is applied to this exposure method, as shown in FIG. 9, a plurality of
特開2002-217100号公報は、生産性の高い電子ビーム近接露光用マスクの製作方法を開示している。本発明は、この製作方法にも適用でき、適用する場合には歪ませたステンシルマスクをどの段階で製作するかにより2つの方法が考えられる。ここでは、1つのパターン93を複数の子パターンa−pに分割して製作した後、露光時に合成するとする。1つの方法は、光学露光パターン(又は既に露光されているパターン)の歪を測定し、製造歪も測定した後、図10に示すように、これらの歪を考慮して、各子パターンa−pを歪ませて製作する。その後、合成のための露光時に、子パターンa−pをそのまま合わせて露光して1つのパターンを形成する。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-217100 discloses a method for manufacturing an electron beam proximity exposure mask with high productivity. The present invention can also be applied to this manufacturing method. In this case, two methods are conceivable depending on which stage the stencil mask distorted is manufactured. Here, it is assumed that one
もう1つの方法は、図11(a)に示すように、1つのパターン95を設計値に従って複数の子パターンa−pを分割して製作する。そして、この複数の子パターンa−pを露光して製造歪を測定する。更に光学露光パターン(又は既に露光されているパターン)の歪を測定し、これらの歪を考慮して図4で説明した露光位置の補正を行いながら複数の子パターンa−pを1つのパターンに合成して、図11の(b)に示すような歪んだパターン97を得る。この場合、マスクの製作であるのでスループットはあまり問題にならないので、図4で説明した露光位置の補正を非常に細い電子ビームを使用して精密に行うことが望ましい。
In another method, as shown in FIG. 11A, one
本発明によれば、マスクのパターンを露光する電子ビーム露光装置を使用して露光を行う場合に、試料上の電子ビームの照射位置を調整する必要がなくなるので、制御が容易になり、電子ビーム露光プロセスのスループットが向上し、ひいてはデバイス製作プロセスの歩留まりを向上させることができる。 According to the present invention, when exposure is performed using an electron beam exposure apparatus that exposes a pattern of a mask, it is not necessary to adjust the irradiation position of the electron beam on the sample. The throughput of the exposure process is improved, and as a result, the yield of the device manufacturing process can be improved.
14…電子ビーム源
15…電子ビーム
22、24…主偏向器
51、52…副偏向器
30…マスク
40…試料(ウエハ)
60…光学露光装置
65…光パターン歪測定装置
70…電子ビーム露光装置
81…電子顕微鏡筒(製造歪測定用)
14 ...
60 ...
Claims (8)
前記試料に露光する他のパターンの歪みを測定し、
測定した前記他のパターンの歪みに対応して歪ませた開口パターンを有する前記ステンシルマスクを製作することを特徴とする電子ビーム露光用ステンシルマスクの製作方法。 An electron beam exposure stencil mask for use in electron beam exposure in which an electron beam is irradiated onto a stencil mask having an opening pattern and an electron beam shaped according to the opening pattern of the stencil mask is exposed to a sample. ,
Measure the distortion of other patterns exposed to the sample,
A method for producing a stencil mask for electron beam exposure, comprising producing the stencil mask having an aperture pattern distorted corresponding to the measured distortion of the other pattern.
前記開口パターンを、前記測定した他のパターンの歪みに加えて前記製作歪みを加えた分だけ歪ませて前記ステンシルマスクを製作する請求項1に記載の電子ビーム露光用ステンシルマスクの製作方法。 Predicting production distortion generated when the stencil mask having the opening pattern is produced,
2. The method of manufacturing a stencil mask for electron beam exposure according to claim 1, wherein the stencil mask is manufactured by distorting the opening pattern by an amount corresponding to the manufacturing distortion added to the distortion of the other pattern measured.
前記試料に露光される他のパターンの歪みを測定する他パターン歪み測定装置と、
前記電子ビーム露光装置で使用する電子ビーム露光用ステンシルマスクを製作するステンシルマスク製作装置とを備える露光システムであって、
前記ステンシルマスク製作装置は、前記他パターン歪み測定装置の測定した前記他のパターン歪みに対応して歪ませた開口パターンを有する前記ステンシルマスクを製作することを特徴とする露光システム。 An electron beam exposure apparatus that irradiates a sample with an electron beam irradiated to a stencil mask having an opening pattern and shaped according to the opening pattern of the stencil mask;
Other pattern distortion measuring device for measuring distortion of other patterns exposed to the sample,
An stencil mask manufacturing apparatus for manufacturing an electron beam exposure stencil mask used in the electron beam exposure apparatus,
The stencil mask manufacturing apparatus manufactures the stencil mask having an opening pattern distorted corresponding to the other pattern distortion measured by the other pattern distortion measuring apparatus.
前記ステンシルマスク製作装置は、前記光パターン歪み測定装置の測定した前記光パターン歪みに加えて前記製作歪みを加えた分だけ歪ませて前記ステンシルマスクを製作する請求項5に記載の露光システム。 A manufacturing strain measuring device for measuring a manufacturing strain of the stencil mask having the opening pattern manufactured by the stencil mask manufacturing device;
6. The exposure system according to claim 5, wherein the stencil mask manufacturing apparatus manufactures the stencil mask by distorting the optical pattern distortion measured by the optical pattern distortion measuring apparatus by an amount corresponding to the manufacturing distortion.
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JP2003326545A JP2005093813A (en) | 2003-09-18 | 2003-09-18 | Method for manufacturing stencil mask for electron beam exposure, and exposure system |
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JP2008078058A (en) * | 2006-09-25 | 2008-04-03 | Ebara Corp | Electron beam device and pattern evaluation method using this |
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2003
- 2003-09-18 JP JP2003326545A patent/JP2005093813A/en active Pending
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