JP2005108981A - Exposure method and exposure apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
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及び露光装置に関する。特には、レチクルの歪みを高い精度で補正することのできる露光方法及び露光装置に関する。 The present invention relates to an exposure method and an exposure apparatus used for lithography such as a semiconductor integrated circuit. In particular, the present invention relates to an exposure method and an exposure apparatus that can correct reticle distortion with high accuracy.
近年、一括転写方式の発展によって、荷電粒子線リソグラフィにもレチクルが使用されるようになった。これらのレチクルは、シリコン等の薄膜で形成されることが多いため、膜の応力やレチクルの自重によって、レチクルに歪みが生じてしまう。しかし、従来はパターン転写時の縮小率が大きかったため、上述のようなレチクルの歪みは、半導体リソグラフィの際にそれほど問題とはならなかった。また、レチクルの歪みの原因は、レチクルの自重や膜応力だけではなく、露光装置内で固定されたときのチャックやレチクルホルダーの保持力に起因する歪みや、装置内の温度によるレチクルの熱膨張等に起因する歪みも発生する。 In recent years, with the development of batch transfer systems, reticles have also been used for charged particle beam lithography. Since these reticles are often formed of a thin film such as silicon, the reticle is distorted due to the stress of the film and the weight of the reticle. However, since the reduction ratio at the time of pattern transfer has been large in the past, reticle distortion as described above has not been a serious problem in semiconductor lithography. The cause of reticle distortion is not only the reticle's own weight and film stress, but also the distortion caused by the holding force of the chuck and reticle holder when it is fixed in the exposure apparatus, and the thermal expansion of the reticle due to the temperature inside the apparatus. Distortion caused by the above also occurs.
上記のようなレチクル歪みを検査・補正する方法としては、レチクルの梁の部分(図5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レチクルの位置データを推定する手法が提案されている。
As a method for inspecting / correcting reticle distortion as described above, an inspection apparatus such as a coordinate measuring apparatus different from the exposure apparatus is provided by providing a position measurement mark on the beam portion of the reticle (see
上述のようなレチクル歪みの補正方法においては、チャックの保持力などに起因する非線型歪みに対しては、露光を行うごとに全点計測によりレチクルの歪みを測定して、露光時に歪みを補正しながら露光する方法であった。しかしながら、露光の実行中にレチクルの全点計測を行うことは不可能であり、非線型歪みが大きい場合には、露光精度を悪化させるという問題があった。
上記の点に鑑み、本発明は、露光時にレチクルに生じる非線型歪みを高い精度で補正することのできる露光方法及び露光装置を提供することを目的とする。
In the reticle distortion correction method described above, for non-linear distortion caused by chuck holding force etc., the reticle distortion is measured by measuring all points every time exposure is performed, and the distortion is corrected during exposure. It was a method of exposing while. However, it is impossible to measure all points of the reticle during exposure, and there is a problem that the exposure accuracy is deteriorated when the nonlinear distortion is large.
In view of the above points, an object of the present invention is to provide an exposure method and an exposure apparatus that can correct nonlinear distortion generated in a reticle during exposure with high accuracy.
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)に分割してレチクル上に形成し、該レチクルを、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又は反射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であって、A):前記レチクルの前記サブフィールドの群の存在する領域(サブフィールド域)の周囲に位置検出用マークを形成しておき、B):前記サブフィールド域の中央部に基準位置(X0,Y0)を置き、C):座標計測装置で全サブフィールドの位置(Xsi,Ysi)及び前記マークの位置(Xmi,Ymi)を測定し、D):露光装置に前記レチクルを搭載した後に前記マークの位置(Xmi´,Ymi´)を測定し、E):C)、D)で測定したマークの位置データから露光装置内における各マークの位置ずれデータ(ΔXmi=Xmi´−Xmi,ΔYmi=Ymi´−Ymi)を得、F):該位置ずれデータから、前記レチクルの露光装置への搭載に伴う変形に対しての線型変形(倍率差S、直交度差ω、回転差θ、並進差O)を推定し、G):各マークの位置ずれ(ΔXmi,ΔYmi)から、F)で推定した前記レチクルの線型変形に起因する各マークの線型位置ずれ(ΔXmi L,ΔYmi L)を引いて、各マークの露光装置への搭載に伴う位置ずれの非線型位置ずれ(ΔXmi NL,ΔYmi NL)を得る、H):(Xsi,Ysi)より前記レチクルの線型変形に起因する各サブフィールドの露光装置への搭載に伴う位置ずれ(ΔXsi L,ΔYsi L)を得、I):露光装置搭載後の各サブフィールドの非線型位置ずれ(ΔXsi NL,ΔYsi NL)については、各(Xsi,Ysi)及び(ΔXsi L,ΔYsi L)より露光装置への搭載前の非線形位置ずれを求め、さらに、I1):前記基準位置(X0,Y0)から各サブフィールドの元の位置(Xsi,Ysi)に引いた線を、サブフィールド域の周囲の位置検出用マークの互いに隣り合うものを結ぶ線と交差するまで延長し、I2):I1)の交差点の非線型位置ずれを、該交差点の両隣のマークの非線型位置ずれから補間し、I3):I1)の線の基準位置(X0,Y0)から前記サブフィールドの元の位置(Xsi,Ysi)までの長さRsiと、基準位置(X0,Y0)から前記交差点までの長さRmとの比の関数として、露光装置搭載後の各サブフィールドの非線型位置ずれ(ΔXsi NL,ΔYsi NL)の変化を推定し、J):I)で得た各サブフィールドの位置変化データを用いて該サブフィールドの位置を補正しながら露光することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an exposure method of the present invention divides a device pattern to be transferred onto a sensitive substrate into small regions (subfields), and forms the reticle on each of the subfields. By illuminating with energy rays, projecting and imaging energy rays that have passed or reflected through the sub-fields onto appropriate positions on the sensitive substrate, and connecting the pattern images of the sub-fields on the sensitive substrate. An exposure method for transferring the entire device pattern, wherein A): a position detection mark is formed around a region (subfield region) where the subfield group exists on the reticle, and B): reference position in the center of the sub-field range (X 0, Y 0) Place, C): the position of all of the subfields in the coordinate measuring device (X si, Y si) Position of the fine the mark (X mi, Y mi) was measured, D): the position of the mark after mounting the reticle to the exposure apparatus (X mi ', Y mi' measured), E): C) , D) to obtain position deviation data (ΔX mi = X mi ′ −X mi , ΔY mi = Y mi ′ −Y mi ) in the exposure apparatus from the position data of the mark measured in (D), F): the position From the deviation data, the linear deformation (magnification difference S, orthogonality difference ω, rotation difference θ, translation difference O) with respect to the deformation accompanying the mounting of the reticle on the exposure apparatus is estimated, and G): position of each mark mounting deviation (ΔX mi, ΔY mi) from linear position displacement ([Delta] X mi of the respective marks due to linear deformation of the reticle estimated by F) L, pull the [Delta] Y mi L), to the exposure apparatus of each mark nonlinear position shift of accompanying ([Delta] X mi L, to obtain a ΔY mi NL), H) :( X si, Y si) from the positional deviation due to the mounting of the exposure apparatus of each sub-field due to linear deformation of the reticle (ΔX si L, ΔY si L ) I): Non-linear positional deviation (ΔX si NL , ΔY si NL ) of each subfield after the exposure apparatus is mounted from (X si , Y si ) and (ΔX si L , ΔY si L ) A nonlinear positional deviation before being mounted on the exposure apparatus is obtained, and further, I1): a line drawn from the reference position (X 0 , Y 0 ) to the original position (X si , Y si ) of each subfield is The position detection marks around the field area are extended until they intersect with a line connecting adjacent ones of the position detection marks, and the non-linear position deviation of the intersection of I2): I1) is determined from the non-linear position deviation of the marks adjacent to the intersection. Interpolate, 3): reference position of the line I1) (X 0, Y 0) from the original position of the sub-fields (X si, the length R si to Y si), from the reference position (X 0, Y 0) as a function of the ratio of the length R m to the intersection, estimating a change of the nonlinear positional deviation of each sub-field after exposure apparatus mounting (ΔX si NL, ΔY si NL ), J): I) obtained in Further, exposure is performed while correcting the position of the subfield using the position change data of each subfield.
上記のI3)においては、前記交差点の両隣のマークの非線型位置ずれから補間して求めた該交差点における非線型位置ずれdx=(ΔXRm NL,ΔYRm NL)と、r=Rmを式dx=rNA(Nは任意の数)に代入して行列A=(Ax,Ay)を求め、前記行列Aとr=Rsiを式dx=rNAに代入して、各サブフィールドの非線型位置ずれdx=(ΔXsi NL,ΔYsi NL)を推定することができる。 In the above I3), the non-linear position deviation dx = (ΔX Rm NL , ΔY Rm NL ) at the intersection obtained by interpolation from the non-linear position deviations of the marks adjacent to the intersection and r = R m Substituting dx = r N A (N is an arbitrary number) to obtain a matrix A = (A x , A y ), substituting the matrix A and r = R si into the formula dx = r N A, It is possible to estimate the non-linear positional deviation dx = (ΔX si NL , ΔY si NL ) of the subfield.
本発明の露光装置は、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)に分割してレチクル上に形成し、該レチクルを、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又は反射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装置であって、前記レチクルが、前記サブフィールドの群の存在する領域(サブフィールド域)の周囲に形成された、位置検出用マークと、前記位置検出用マークの位置を検出する手段と、座標計測装置で測定した全サブフィールドの位置(Xsi,Ysi)及び前記マークの位置(Xmi,Ymi)と、露光装置で前記レチクルを搭載した後に測定した前記マークの位置(Xmi´,Ymi´)とから計算して得られる、各マークの線型位置ずれ(ΔXmi L,ΔYmi L)、各マークの位置ずれの非線型位置ずれ(ΔXmi NL,ΔYmi NL)及び各サブフィールドの線型位置ずれ(ΔXsi L,ΔYsi L)を用いて、基準位置(X0,Y0)から各サブフィールドの元の位置(Xsi,Ysi)に引いた線を、サブフィールド域の周囲の位置検出用マークの互いに隣り合うものを結ぶ線と交差するまで延長した線との交差点の非線型位置ずれを、該交差点の両隣のマークの非線型位置ずれから補間して、線の前記基準位置(X0,Y0)から前記サブフィールドの元の位置(Xsi,Ysi)までの長さRsiと、基準位置(X0,Y0)から前記交差点までの長さRmとの比の関数として、各サブフィールドの非線型位置ずれ(ΔXsi NL,ΔYsi NL)を推定する手段と、を有することを特徴とする。 The exposure apparatus of the present invention divides a device pattern to be transferred onto a sensitive substrate into small regions (subfields) and forms them on a reticle, and illuminates the reticle with energy rays for each of the subfields. Exposure to transfer the entire device pattern by projecting and forming an energy beam that has passed or reflected through the field onto an appropriate position on the sensitive substrate, and joining the images of the patterns of the subfields on the sensitive substrate. A position detection mark formed around a region where the group of subfields exists (subfield region), means for detecting the position of the position detection mark, and coordinates position (X si, Y si) of all of the subfields was measured by the measuring device and the position (X mi, Y mi) of the marked exposure apparatus Position of the mark measured after mounting the reticle (X mi ', Y mi' ) because obtained by calculating, linear positional deviation of the marks (ΔX mi L, ΔY mi L ), positional deviation of the marks Using the non-linear positional deviation (ΔX mi NL , ΔY mi NL ) and the linear positional deviation (ΔX si L , ΔY si L ) of each subfield from the reference position (X 0 , Y 0 ) The non-linear positional deviation of the intersection between the line drawn to the position (X si , Y si ) and the line extended until it intersects with a line connecting adjacent ones of the position detection marks around the subfield area, The length R si from the reference position (X 0 , Y 0 ) of the line to the original position (X si , Y si ) of the line is interpolated from the non-linear positional deviation of the marks on both sides of the intersection , Standard position As a function of the ratio of the length R m of (X 0, Y 0) from to the intersection, nonlinear positional deviation (ΔX si NL, ΔY si NL ) of each sub-field and means for estimating a, to have a Features.
以上に述べたように、本発明によると、露光装置内においては、サブフィールド領域の周囲に形成された位置検出用マークの位置を測定するだけで、全サブフィールドの位置ずれを予測することができる。したがって、従来のように全点計測を行うことなく、少数の点の位置測定で、高精度の露光位置制御を実現することができ、高スループットの露光を行うことができる。 As described above, according to the present invention, in the exposure apparatus, it is possible to predict the displacement of all the subfields only by measuring the positions of the position detection marks formed around the subfield area. it can. Therefore, high-precision exposure position control can be realized by position measurement of a small number of points without performing all-point measurement as in the prior art, and high-throughput exposure can be performed.
以下、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4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(図の上方)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にクロスオーバーC.O.を結像する。
Hereinafter, 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 exposure methods for semiconductor devices and the like will be described.
FIG. 4 is a schematic diagram showing an imaging relationship in the entire optical system of the divided transfer type electron beam exposure apparatus.
An
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、レチクル10に結像される。
An illumination
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、ビームがレチクル10に当たらないようにする。
A
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レチクル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位置ずれデータに基づいて、位置補正を行いながら照明ビームの走査を行う(位置ずれ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、レチクル10上に照明ビーム成形開口4を結像させる。
An
An illumination lens 9 is disposed below the
レチクル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5参照。詳細後述。)。レチクル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レチクル上に分割、形成してもよい。
レチクル10は、移動可能なレチクルステージ11上に設置されており、このレチクルステージ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、レチクル10上の各サブフィールドを照明することができる。このレチクルステージ11には、位置検出器(干渉計)12が付属しており、レチクルステージ11の位置を正確に把握することができる。
The
The
レチクル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。レチクル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。
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、レチクル10上のデバイスパターンが縮小、転写される。
An appropriate resist is applied on the
レチクル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、レチクル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。
At a position where the
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。上記のレチクルステージ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、上記のレチクルステージ11と同様、位置検出器25が付属している。
The
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、レチクル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、レチクル10とウェハ23の相対的位置関係を知ることができる。
A
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、レチクルステージ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。
The
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。
The
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、レチクル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、レチクル10上のデバイスパターン全体がウェハ上に転写される。
The
次に、レチクル10の具体例について説明する。
図5は、電子線露光において用いられるレチクルの一例を模式的に示す図である。図5(A)は、全体の平面図であり、図5(B)は、一部の斜視図であり、図5(C)は、一つの小メンブレン領域の平面図である。このようなレチクルは、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。
Next, a specific example of the
FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of a reticle used in electron beam exposure. 5A is a plan view of the whole, FIG. 5B is a partial perspective view, and FIG. 5C is a plan view of one small membrane region. Such a reticle can be manufactured, for example, by drawing on a silicon wafer using an electron beam and then performing etching.
図5(A)に示すレチクル10には、デバイスパターンが分割配置されている。図5(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。
Device patterns are divided and arranged on the
図5(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。各サブフィールド42の周りには、図示せぬアライメントマークが設けられている。
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。
As shown in FIG. 5C, the
The
As a form to form such a subfield pattern, there is a scattering stencil type in which a perforated portion is provided in a scattering membrane through which an electron beam is scattered and a pattern layer comprising a high scatterer that scatters an electron beam well. There is a continuous membrane type in which is formed on a very thin membrane as an electron transmission body.
スカート43は、パターンが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。
The
図5(A)及び図5(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、レチクル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。
A lattice-shaped portion (support layer) around the
図5(A)に示すように、図5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5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49の幅)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。
As shown in FIG. 5A, a large number of
The length of the electrical stripe 44 (the width of the mechanical stripe 49) 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 region such as a skirt or a grudge is not provided between adjacent subfields in one
メカニカルストライプ49は、図5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、レチクル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。図5に示すレチクル10には、2つのメカニカルストライプ49が形成されており、この2つのメカニカルストライプ49を取り囲むように、位置検出用マークが形成された位置検出用マーク領域(サブフィールドでもよい)46が設けられている(図3参照)。
A plurality of
レチクル10の露光は、図5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の小メンブレン領域41(以下の説明ではサブフィールド41という。)の列を順次露光する。他方、図5のY軸方向には、連続ステージ走査により順次露光する。
In the exposure of the
ここで、レチクルに生じる歪みの種類について説明する。
図6は、レチクルに生じる歪み(誤差)の種類を示す図である。図6(A)は、回転誤差を示す図であり、図6(B)は、直交度誤差を示す図であり、図6(C)は、倍率誤差を示す図である。
図には、歪みが生じる前のパターン領域40及びアライメントマーク53の位置が破線で示されている。
Here, the types of distortion generated in the reticle will be described.
FIG. 6 is a diagram showing the types of distortion (error) generated in the reticle. 6A is a diagram showing a rotation error, FIG. 6B is a diagram showing an orthogonality error, and FIG. 6C is a diagram showing a magnification error.
In the figure, the positions of the
図6(A)には、回転誤差歪みの生じた後のパターン領域40´及びアライメントマーク53´の位置が実線で示されている。図6(A)には、パターン領域40´は、中心点を軸に、元の位置40から右回りに角θ回転した状態が示されている。元のパターン領域40上の任意の点の座標を(x,y)とすると、回転誤差歪みの生じた後のパターン領域40´上の対応する点(X,Y)の座標は、
(X,Y)=(x・cosθ−y・sinθ,x・sinθ+y・cosθ)…(a)
となる。
In FIG. 6A, the positions of the
(X, Y) = (x · cos θ−y · sin θ, x · sin θ + y · cos θ) (a)
It becomes.
図6(B)には、直交度誤差歪みの生じた後のパターン領域40´及びアライメントマーク53´の位置が実線で示されている。図6(B)には、角度ωだけ元のパターン領域40の直交度が歪み、パターン領域40´が平行四辺形状になった状態が示されている。元のパターン領域40上の任意の点の座標を(x,y)とすると、直交度誤差歪みの生じた後のパターン領域40´上の対応する点(X,Y)の座標は、
(X,Y)=(x−y・tanω,y)…(b)
となる。
In FIG. 6B, the positions of the
(X, Y) = (xy · tan ω, y) (b)
It becomes.
図6(C)には、倍率誤差歪みの生じた後のパターン領域40´及びアライメントマーク53´の位置が実線で示されている。図6(C)には、熱膨張等によって、元のパターン領域40が大きくなった状態が示されている。X方向の倍率誤差をSx、Y方向の倍率誤差をSyとすると、倍率誤差歪みの生じた後のパターン領域40´の大きさは、(1+Sx)×(1+Sy)となる。
In FIG. 6C, the positions of the
露光装置内においては、上述のようにサブフィールド41は、グリレージ45によって支えられているため、サブフィールド41内に生じる歪みは低減される。
ところが、レチクル10全体としては、数十nm程度の非常に大きな歪みが生じてしまう。このような歪みを補正するためには、回転や倍率の補正だけでは、要求される露光精度を実現するには不十分である。また、露光装置内での歪みを補正するために、検査装置において行うような全点位置計測を行うことは不可能である。
本発明においては、レチクル(マスク)全体における歪みによるサブフィールドの配列補正を考える。そこで、露光パターンが形成されたサブフィールド領域(2本のメカニカルストライプ49)の周囲に位置検出用マーク領域46を形成して、露光装置内で電子線を用いて、同領域46に形成された位置検出用マークの位置検出を行うことにより、全サブフィールド位置の設計値からのずれを求める。
In the exposure apparatus, as described above, since the
However, the
In the present invention, subfield arrangement correction due to distortion in the entire reticle (mask) is considered. Therefore, a position
以下に、本発明の露光方法について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る露光方法を示すフローチャートである。
まず、レチクルのサブフィールド域の中央部に基準位置(X0,Y0)を置く。そして、座標計測装置で全サブフィールドの位置(Xsi,Ysi)及び位置検出用マーク(図3及び図5参照)の位置(Xmi,Ymi)を測定する(S11)。ここで、座標計測時における歪みデータを得ておく。
次に、露光装置にレチクルを搭載した後に位置検出用マークの位置(Xmi´,Ymi´)を測定し(S12)、S11及びS12で測定した位置検出用マークの位置データから露光装置への搭載に伴う各マークの位置ずれデータ(ΔXmi=Xmi´−Xmi,ΔYmi=Ymi´−Ymi)を計算する(S13)。
そして、式(1)を用いて、最小自乗法でレチクルの露光装置への搭載に伴う線型変形(倍率差S、直交度差ω、回転差θ、並進差O)を推定する(S14)。式(1)において、行列(A)は回転誤差歪み(前掲の式(a)参照)、行列(B)は直交度誤差歪み(前掲の式(b)参照)、行列(C)は倍率誤差歪みを表す行列である(図6参照)。また、(Ox,Oy)は、サブフィールドの基準位置のずれ(並進誤差)を示す。
各マークの位置ずれ(ΔXmi,ΔYmi)から、S14で推定したレチクルの線型変形に起因する各マークの線型位置ずれ(ΔXmi L,ΔYmi L)を引いて(式(2))、各マークの露光装置への搭載に伴う位置ずれの非線型位置ずれ(ΔXmi NL,ΔYmi NL)を計算する(S15)。
FIG. 1 is a flowchart showing an exposure method according to an embodiment of the present invention.
First, the reference position (X 0 , Y 0 ) is placed at the center of the subfield area of the reticle. Then, the position (X si , Y si ) of all the subfields and the position (X mi , Y mi ) of the position detection mark (see FIGS. 3 and 5) are measured by the coordinate measuring device (S11). Here, distortion data at the time of coordinate measurement is obtained.
Next, after the reticle is mounted on the exposure apparatus, the position (X mi ′, Y mi ′) of the position detection mark is measured (S12), and the position detection mark position data measured in S11 and S12 is transferred to the exposure apparatus. Displacement data (ΔX mi = X mi ′ −X mi , ΔY mi = Y mi ′ −Y mi ) associated with the mounting of the mark is calculated (S13).
Then, using equation (1), the linear deformation (magnification difference S, orthogonality difference ω, rotation difference θ, translation difference O) accompanying the mounting of the reticle on the exposure apparatus is estimated by the least square method (S14). In equation (1), matrix (A) is a rotation error distortion (see equation (a) above), matrix (B) is an orthogonality error distortion (see equation (b) above), and matrix (C) is a magnification error. It is a matrix representing distortion (see FIG. 6). Further, (O x , O y ) indicates a deviation (translation error) of the reference position of the subfield.
Subtracting the linear displacement (ΔX mi L , ΔY mi L ) of each mark resulting from the linear deformation of the reticle estimated in S14 from the positional displacement (ΔX mi , ΔY mi ) of each mark (formula (2)), Non-linear positional deviations (ΔX mi NL , ΔY mi NL ) of positional deviations associated with mounting of each mark on the exposure apparatus are calculated (S15).
ここで座標計測時における歪みデータから予測できる、露光時における非線型歪みデータ(予測値、マーク位置(ΔXmi PNL,ΔYmi PNL)及びサブフィールド位置(ΔXsi PNL,ΔYsi PNL))を計算する。そして、S15で求めた各マークの位置ずれの非線型位置ずれ(ΔXmi NL,ΔYmi NL)と、露光時におけるマーク位置の非線型歪みデータ(予測値)(ΔXmi PNL,ΔYmi PNL)を比較し、非線型歪みが十分な精度で予測できている場合((ΔXmi NL,ΔYmi NL)≒(ΔXmi PNL,ΔYmi PNL))には、予測値(ΔXsi PNL,ΔYsi PNL)、及び、S16で推定した線型位置ずれデータを用いて、補正をしながら露光する(S18)。 Here, non-linear distortion data (expected value, mark position (ΔX mi PNL , ΔY mi PNL ) and subfield position (ΔX si PNL , ΔY si PNL )) at the time of exposure, which can be predicted from the distortion data at the time of coordinate measurement, is calculated. To do. Then, the non-linear position shift (ΔX mi NL , ΔY mi NL ) of the position shift of each mark obtained in S15 and the non-linear distortion data (predicted value) of the mark position at the time of exposure (ΔX mi PNL , ΔY mi PNL ) , And if the nonlinear distortion is predicted with sufficient accuracy ((ΔX mi NL , ΔY mi NL ) ≈ (ΔX mi PNL , ΔY mi PNL )), the predicted value (ΔX si PNL , ΔY si) PNL ) and the linear positional deviation data estimated in S16, and exposure is performed while correcting (S18).
非線型歪みが十分な精度で予測できなかった場合には、以下の手順で各サブフィールドの非線型位置ずれ(ΔXsi NL,ΔYsi NL)を推定する(S17)。
ここで、各サブフィールドの非線型位置ずれ(ΔXsi NL,ΔYsi NL)を推定する手順(S17)について説明する。
図2は、サブフィールドの非線型位置ずれを推定する方法を示すフローチャートである。図3は、サブフィールドの非線型位置ずれを推定する方法を示す図である。図3(A)は、レチクルの平面図であり、図3(B)は、位置検出用マークの一部を拡大して示す平面図である。
なお、以下では、サブフィールド上の点の位置を基準位置100(X0,Y0)を原点とする極座標表示を用いて表すことにする。したがって、各サブフィールドの座標計測装置で測定された位置101(Xsi,Ysi)を(Rsi,θ0)のように書く。
まず、図3(A)に示すように、基準位置100から各サブフィールドの元の位置101(Rsi,θ0)に半直線lを引く。半直線lは、サブフィールド域49の周囲の位置検出用マーク領域46内において、位置検出用マーク461と462との間を通る。そして、これら位置検出用マーク461と462を結ぶ線と半直線lとの交点102(Rm,θ0)を求める(図3(B))。同交点102における非線型位置ずれ(ΔXRm NL,ΔYRm NL)を、交点102の両隣のマークの非線型位置ずれから補間して推定する(S171)。この補間の方法としては、直線補間、スプライン補間等がある。
If the non-linear distortion cannot be predicted with sufficient accuracy, the non-linear displacement (ΔX si NL , ΔY si NL ) of each subfield is estimated by the following procedure (S 17).
Here, the procedure (S17) for estimating the non-linear positional deviation (ΔX si NL , ΔY si NL ) of each subfield will be described.
FIG. 2 is a flowchart showing a method of estimating the non-linear positional deviation of the subfield. FIG. 3 is a diagram illustrating a method of estimating the non-linear positional deviation of the subfield. 3A is a plan view of the reticle, and FIG. 3B is an enlarged plan view showing a part of the position detection mark.
In the following, the position of the point on the subfield is expressed using polar coordinate display with the reference position 100 (X 0 , Y 0 ) as the origin. Therefore, the position 101 (X si , Y si ) measured by the coordinate measuring device of each subfield is written as (R si , θ 0 ).
First, as shown in FIG. 3A, a half line l is drawn from the
そして、各サブフィールドの非線型位置ずれ(ΔXsi NL,ΔYsi NL)を推定する(S172)。ここで、θ0(半直線l上)における非線型位置ずれは、基準位置100からサブフィールドの元の位置101(Rsi,θ0)までの長さRsiと、基準位置100(X0,Y0)から交点102までの長さRmとの比の関数として求める。例えば、次のような計算を行う。
まず、S171において求めたRmにおける非線型位置ずれ(ΔXRm NL,ΔYRm NL)及びr=Rmを式(3)に代入して、行列Aを求める。次に、式(3)に行列A及びr=Rsiを代入して、非線型位置ずれ(ΔXsi NL,ΔYsi NL)を求める。なお、式(3)において、Nは、任意の数(実用上はN=2〜3)である。
First, non-linear positional deviation in R m determined in S171 (ΔX Rm NL, ΔY Rm NL) a and r = R m into Equation (3), obtaining the matrix A. Next, the matrix A and r = R si are substituted into Equation (3) to obtain nonlinear positional deviations (ΔX si NL , ΔY si NL ). In the formula (3), N is an arbitrary number (practically N = 2 to 3).
最後に、各サブフィールドの位置変化データ:
(ΔXsi,ΔYsi)=(ΔXsi L,ΔYsi L)+(ΔXsi NL,ΔYsi NL)
を用いてサブフィールドの位置を補正しながら露光する(S18)。
Finally, position change data for each subfield:
(ΔX si , ΔY si ) = (ΔX si L , ΔY si L ) + (ΔX si NL , ΔY si NL )
The exposure is performed while correcting the position of the subfield using (S18).
10 レチクル
46 位置検出用マーク領域
461、462 位置検出用マーク
49 メカニカルストライプ
100 レチクルの基準位置
101 サブフィールド位置
102 レチクルの基準位置100からサブフィールド位置101に伸びる半直線lと位置検出用マーク461と462とを結ぶ線の交点
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
11 レチクルステージ(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
41 小メンブレン領域
42 サブフィールド
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
50 保持部
10
12, 25
Claims (3)
該レチクルを、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又は反射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であって、
A):前記レチクルの前記サブフィールドの群の存在する領域(サブフィールド域)の周囲に位置検出用マークを形成しておき、
B):前記サブフィールド域の中央部に基準位置(X0,Y0)を置き、
C):座標計測装置で全サブフィールドの位置(Xsi,Ysi)及び前記マークの位置(Xmi,Ymi)を測定し、
D):露光装置に前記レチクルを搭載した後に前記マークの位置(Xmi´,Ymi´)を測定し、
E):C)、D)で測定したマークの位置データから露光装置内における各マークの位置ずれデータ(ΔXmi=Xmi´−Xmi,ΔYmi=Ymi´−Ymi)を得、
F):該位置ずれデータから、前記レチクルの露光装置への搭載に伴う変形に対しての線型変形(倍率差S、直交度差ω、回転差θ、並進差O)を推定し、
G):各マークの位置ずれ(ΔXmi,ΔYmi)から、F)で推定した前記レチクルの線型変形に起因する各マークの線型位置ずれ(ΔXmi L,ΔYmi L)を引いて、各マークの露光装置への搭載に伴う位置ずれの非線型位置ずれ(ΔXmi NL,ΔYmi NL)を得る、
H):(Xsi,Ysi)より前記レチクルの線型変形に起因する各サブフィールドの位置ずれ(ΔXsi L,ΔYsi L)を推定し、
I):各サブフィールドの非線型位置ずれ(ΔXsi NL,ΔYsi NL)については、各(Xsi,Ysi)及び(ΔXsi L,ΔYsi L)より露光装置への搭載前の非線形位置ずれを求め、さらに、
I1):前記基準位置(X0,Y0)から各サブフィールドの元の位置(Xsi,Ysi)に引いた線を、サブフィールド域の周囲の位置検出用マークの互いに隣り合うものを結ぶ線と交差するまで延長し、
I2):I1)の交差点の非線型位置ずれを、該交差点の両隣のマークの非線型位置ずれから補間し、
I3):I1)の線の基準位置(X0,Y0)から前記サブフィールドの元の位置(Xsi,Ysi)までの長さRsiと、基準位置(X0,Y0)から前記交差点までの長さRmとの比の関数として、露光装置搭載後の各サブフィールドの非線型位置ずれ(ΔXsi NL,ΔYsi NL)の変化を推定し、
J):I)で得た各サブフィールドの位置変化データを用いて該サブフィールドの位置を補正しながら露光することを特徴とする露光方法。 The device pattern to be transferred onto the sensitive substrate is divided into small areas (subfields) and formed on the reticle.
Illuminating the reticle with energy rays for each subfield,
Project and image the energy rays that have passed or reflected through the subfield at the appropriate positions on the sensitive substrate,
On the sensitive substrate, an exposure method for transferring the entire device pattern by joining the pattern images of the subfields,
A): A position detection mark is formed around a region (subfield region) where the group of subfields of the reticle exists,
B): A reference position (X 0 , Y 0 ) is placed at the center of the subfield area,
C): Measure the position (X si , Y si ) of all subfields and the position of the mark (X mi , Y mi ) with a coordinate measuring device,
D): measuring the position (X mi ′, Y mi ′) of the mark after mounting the reticle on the exposure apparatus;
E): The positional deviation data (ΔX mi = X mi ′ −X mi , ΔY mi = Y mi ′ −Y mi ) in the exposure apparatus is obtained from the mark position data measured in C) and D).
F): From the positional deviation data, a linear deformation (magnification difference S, orthogonality difference ω, rotation difference θ, translation difference O) with respect to the deformation accompanying the mounting of the reticle on the exposure apparatus is estimated,
G): From the positional deviations (ΔX mi , ΔY mi ) of the marks, the linear positional deviations (ΔX mi L , ΔY mi L ) of the marks due to the linear deformation of the reticle estimated in F) are subtracted. Obtaining a non-linear positional deviation (ΔX mi NL , ΔY mi NL ) of the positional deviation accompanying mounting of the mark on the exposure apparatus;
H): From (X si , Y si ), estimate the displacement (ΔX si L , ΔY si L ) of each subfield due to the linear deformation of the reticle,
I): With respect to the non-linear positional deviation (ΔX si NL , ΔY si NL ) of each subfield, the nonlinearity before mounting on the exposure apparatus from each (X si , Y si ) and (ΔX si L , ΔY si L ) Find the misalignment, and
I1): A line drawn from the reference position (X 0 , Y 0 ) to the original position (X si , Y si ) of each subfield is adjacent to position detection marks around the subfield area. Extend until crossing the connecting line,
I2): Interpolate the non-linear misalignment of the intersection of I1) from the non-linear misalignment of the marks adjacent to the intersection;
I3): reference position of the line I1) (X 0, Y 0) from the original position of the sub-fields (X si, the length R si to Y si), from the reference position (X 0, Y 0) As a function of the ratio to the length R m to the intersection, a change in non-linear misalignment (ΔX si NL , ΔY si NL ) of each subfield after mounting the exposure apparatus is estimated,
J): An exposure method wherein exposure is performed while correcting the position of each subfield using the position change data of each subfield obtained in I).
前記行列Aとr=Rsiを式dx=rNAに代入して、各サブフィールドの非線型位置ずれdx=(ΔXsi NL,ΔYsi NL)を推定することを特徴とする請求項1記載の露光方法。 The non-linear position deviation dx = (ΔX Rm NL , ΔY Rm NL ) at the intersection obtained by interpolation from the non-linear position deviations of the marks adjacent to the intersection, and r = R m are expressed by the formula dx = r N A (N Is an arbitrary number) to obtain a matrix A = (A x , A y ),
2. The matrix A and r = R si are substituted into an expression dx = r N A to estimate the non-linear positional deviation dx = (ΔX si NL , ΔY si NL ) of each subfield. The exposure method as described.
該レチクルを、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又は反射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装置であって、
前記レチクルが、前記サブフィールドの群の存在する領域(サブフィールド域)の周囲に形成された、位置検出用マークと、
前記位置検出用マークの位置を検出する手段と、
座標計測装置で測定した全サブフィールドの位置(Xsi,Ysi)及び前記マークの位置(Xmi,Ymi)と、露光装置で前記レチクルを搭載した後に測定した前記マークの位置(Xmi´,Ymi´)とから計算して得られる、各マークの線型位置ずれ(ΔXmi L,ΔYmi L)、各マークの位置ずれの非線型位置ずれ(ΔXmi NL,ΔYmi NL)及び各サブフィールドの線型位置ずれ(ΔXsi L,ΔYsi L)を用いて、基準位置(X0,Y0)から各サブフィールドの元の位置(Xsi,Ysi)に引いた線を、サブフィールド域の周囲の位置検出用マークの互いに隣り合うものを結ぶ線と交差するまで延長した線との交差点の非線型位置ずれを、該交差点の両隣のマークの非線型位置ずれから補間して、線の前記基準位置(X0,Y0)から前記サブフィールドの元の位置(Xsi,Ysi)までの長さRsiと、基準位置(X0,Y0)から前記交差点までの長さRmとの比の関数として、各サブフィールドの非線型位置ずれ(ΔXsi NL,ΔYsi NL)を推定する手段と、
を有することを特徴とする露光装置。 The device pattern to be transferred onto the sensitive substrate is divided into small areas (subfields) and formed on the reticle.
Illuminating the reticle with energy rays for each subfield,
Project and image the energy rays that have passed or reflected through the subfield at the appropriate positions on the sensitive substrate,
On the sensitive substrate, an exposure apparatus for transferring the entire device pattern by joining the image of the pattern of each subfield,
A position detection mark formed around the area where the group of subfields exists (subfield area);
Means for detecting the position of the position detection mark;
Positions of all the subfields was measured by the coordinate measuring device (X si, Y si) and the position of the mark (X mi, Y mi) and the position (X mi of the marks was measured after mounting the reticle in the exposure apparatus ′, Y mi ′), and the linear position shift (ΔX mi L , ΔY mi L ) of each mark, the non-linear position shift (ΔX mi NL , ΔY mi NL ) of the position shift of each mark, and A line drawn from the reference position (X 0 , Y 0 ) to the original position (X si , Y si ) of each subfield using the linear position shift (ΔX si L , ΔY si L ) of each subfield, Interpolate the non-linear positional deviation of the intersection of the position detection marks around the subfield area with the line extending until it intersects the adjacent lines from the non-linear positional deviation of the marks adjacent to the intersection. Te, the original position of the sub-fields from the reference position (X 0, Y 0) of the line (X si, Y si) and the length R si to, from the reference position (X 0, Y 0) to the intersection Means for estimating the non-linear misregistration (ΔX si NL , ΔY si NL ) of each subfield as a function of the ratio to the length R m of
An exposure apparatus comprising:
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JP2012079739A (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Displacement calculation method, correction method of drawing data, drawing method, and drawing device |
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2003
- 2003-09-29 JP JP2003337690A patent/JP2005108981A/en active Pending
Cited By (2)
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JP2012079739A (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Displacement calculation method, correction method of drawing data, drawing method, and drawing device |
US8886350B2 (en) | 2010-09-30 | 2014-11-11 | SCREEN Holdings Co., Ltd. | Displacement calculation method, drawing data correction method, substrate manufacturing method, and drawing apparatus |
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