JP2006171122A - Inspection method and exposure method for charged particle beam exposure mask - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inspection method for measuring mask distortion in a short time with high accuracy by using a conventional coordinates measuring device and an exposure device. <P>SOLUTION: An inspection method for a charge particle beam exposure mask is a method for inspecting a pattern position on a mask having a pattern surface, a support layer and a support substrate, and the method is characterized in that: while the mask is held on an opposite side of the support substrate to the face held by an exposure device and in a state of opposite direction of gravity to the mask in the exposure device, the position of the mask is measured to obtain a first position measurement data; while the mask is held on the face of the support substrate to be held by an exposure device and in a state with the same gravity direction as the mask in the exposure device, the position of the mask is measured to obtain second position measurement data; and a deformation amount at the pattern position of the mask is calculated by using the first position measurement data and the second position measurement data. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、荷電粒子線露光用マスクの検査方法及び露光方法に関する。特に、マスクの歪を短時間かつ高精度に測定できる荷電粒子線露光用マスクの検査方法及びその歪を補正した高精度の露光方法に関する。   The present invention relates to a charged particle beam exposure mask inspection method and exposure method. In particular, the present invention relates to a charged particle beam exposure mask inspection method capable of measuring mask distortion in a short time with high accuracy and a high accuracy exposure method in which the distortion is corrected.

半導体集積回路は、ますます微細化が進んでおり、これを実現するための製造プロセスにおいても、ますます高度な技術が要求されている。中でも、紫外線露光技術に代わる技術として、荷電粒子線投影露光、特に電子線投影露光技術が注目されている。   Semiconductor integrated circuits are increasingly miniaturized, and more and more advanced technology is required in the manufacturing process for realizing them. Among these, charged particle beam projection exposure, particularly electron beam projection exposure technology, has attracted attention as a technology that replaces the ultraviolet exposure technology.

電子線投影露光技術の一例として、マスク上で一辺1mm程度のサイズの電子ビームをステンシルマスクに照射し、4分の1に縮小露光することにより、ウェーハ上に一辺250μm(この同時に露光される領域は「サブフィールド」と呼ばれる)の一括露光小領域を得る方法が提案されている(例えば、特許文献1)。ここで用いられるステンシルマスクは、1チップの全パターンを分割した多数の分割パターンで構成されており、個々の分割パターンに対しては一括電子ビーム露光が行われる。   As an example of the electron beam projection exposure technique, a stencil mask is irradiated with an electron beam having a size of about 1 mm on a mask and subjected to reduced exposure to one-fourth, whereby a side of 250 μm (a region exposed simultaneously) Has been proposed (for example, Patent Document 1). The stencil mask used here is composed of a large number of divided patterns obtained by dividing the entire pattern of one chip, and collective electron beam exposure is performed on each divided pattern.

上記方法において、もし、露光の際に各サブフィールドの像の位置がずれると、分割された回路パターンがウェーハ上でうまくつながらないために不良となる。サブフィールドの位置ずれの原因のひとつとして、マスクの歪み等によるマスク上のサブフィールドの位置ずれがある。このマスク上の位置ずれを正確に把握して、ずれの分だけマスクステージ位置を補正すれば、このような不良を防止できる。あるいは、電子線露光の場合は、投影光学系において電子線の偏向に補正を行うことにより像位置の微調整が可能である。   In the above method, if the position of the image of each subfield shifts during exposure, the divided circuit pattern does not connect well on the wafer, resulting in a failure. One cause of the subfield misalignment is a subfield misalignment on the mask due to mask distortion or the like. Such a defect can be prevented by accurately grasping the positional deviation on the mask and correcting the mask stage position by the amount of the deviation. Alternatively, in the case of electron beam exposure, the image position can be finely adjusted by correcting the deflection of the electron beam in the projection optical system.

例えば、予め個々のサブフィールド位置を測定するためのポジションマークと、露光装置が検出するアラインメントマークとをマスクに設け、座標測定装置(露光装置とは別に設けられる)でこれらマークを測定することにより、マスク歪(変形量)を補正する方法が提案されている(例えば、特許文献2)。また、前述のアラインメントマークを用いて、露光装置において線形歪を補正し、ポジションマークを用いて個々のサブフィールドの非線形位置ずれ補正する方法も提案されている(例えば、特許文献3)。さらに、前述のポジションマークを測定する際に、座標測定装置でマスクを保持する面を露光装置と同じ面とすることで保持による歪(変形量)を露光装置と同じにする方法(例えば、特許文献4)や、重力などによる高さ方向のずれ量も測定することで高精度にマスク歪を測定する方法(例えば、特許文献5)が提案されている。
特開平9−139344号公報 特開2000−124114号公報 特開2002−319533号公報 特開2004−094068号公報 特開2004−165250号公報
For example, by providing in advance a position mark for measuring the position of each subfield and an alignment mark detected by the exposure apparatus on the mask, and measuring these marks with a coordinate measuring apparatus (provided separately from the exposure apparatus) A method for correcting mask distortion (deformation amount) has been proposed (for example, Patent Document 2). There has also been proposed a method of correcting the linear distortion in the exposure apparatus using the alignment mark described above and correcting the nonlinear positional deviation of each subfield using the position mark (for example, Patent Document 3). Further, when measuring the above-mentioned position mark, the surface (where the mask is held by the coordinate measuring device) is made the same as the exposure device, so that the distortion (deformation amount) caused by the holding is the same as that of the exposure device (for example, patent Document 4) and a method of measuring mask distortion with high accuracy by measuring the amount of deviation in the height direction due to gravity or the like (for example, Patent Document 5) have been proposed.
JP-A-9-139344 JP 2000-124114 A JP 2002-319533 A Japanese Patent Laid-Open No. 2004-094068 JP 2004-165250 A

しかしながら、上記特許文献2及び3における方法では、アラインメントマークが配置されたサブフィールドが非線形に歪んでいる場合には補正誤差が生じる。また、特許文献4及び5では、新たな座標測定装置が必要とされる。
さらに、特許文献4の方法においては、ホルダーの「たわみ」などにより、マスク保持方法の再現性に問題がある。
However, in the methods in Patent Documents 2 and 3, a correction error occurs when the subfield in which the alignment mark is arranged is distorted nonlinearly. In Patent Documents 4 and 5, a new coordinate measuring device is required.
Furthermore, in the method of Patent Document 4, there is a problem in the reproducibility of the mask holding method due to “bending” of the holder.

本発明の目的は、既存の座標測定装置と露光装置を用いて、短時間かつ高精度に荷電粒子線露光用マスクの歪を測定する荷電粒子線露光用マスクの検査方法及びその歪を補正する露光方法を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to use an existing coordinate measuring apparatus and exposure apparatus, and to inspect the charged particle beam exposure mask inspection method for measuring the distortion of the charged particle beam exposure mask in a short time and with high accuracy, and to correct the distortion. It is to provide an exposure method.

上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、半導体基板上に露光転写すべき回路パターンが複数の一括露光小領域に分割して形成されたパターン面と、前記パターン面を補強する支持体層と、前記支持体層の周囲に設けられたサポート基板部と、を有する荷電粒子線露光用マスクにおけるパターン位置を検査する方法であって、
前記サポート基板部の露光装置で保持される面の反対側を保持し、前記露光装置内における前記マスクとは重力の向きが逆となる状態で前記マスクを保持して位置測定を行うことにより第1の位置測定データを取得し、
前記サポート基板部の露光装置で保持される面を保持し、前記露光装置内における前記マスクと重力の向きが同じとなる状態で前記マスクを保持して位置測定を行うことにより第2の位置測定データを取得し、
前記第1の位置測定データと前記第2の位置測定データとを用いて、前記マスクのパターン位置の変形量を算出することを特徴とする荷電粒子線露光用マスク検査方法が提供される。
In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a circuit pattern to be exposed and transferred on a semiconductor substrate is divided into a plurality of batch exposure small regions, and the pattern surface is reinforced. And a support substrate portion provided around the support layer, and a method for inspecting a pattern position in a charged particle beam exposure mask comprising:
The support substrate unit is held on the opposite side of the surface held by the exposure apparatus, and the mask is held in a state in which the direction of gravity is opposite to that of the mask in the exposure apparatus to perform position measurement. 1 position measurement data is acquired,
A second position measurement is performed by holding the surface of the support substrate portion held by the exposure apparatus and measuring the position while holding the mask in a state where the direction of gravity is the same as that of the mask in the exposure apparatus. Get the data,
There is provided a mask inspection method for charged particle beam exposure, wherein a deformation amount of the pattern position of the mask is calculated using the first position measurement data and the second position measurement data.

ここで、前記第1の位置測定データから得られるマスク全体の歪みと、前記第2の位置測定データから得られるマスク全体の歪みと、が等しくなるように前記第1及び第2の位置測定データを関連づけて前記マスクのパターン位置の変形量を算出することができる。   Here, the first and second position measurement data are set so that the distortion of the entire mask obtained from the first position measurement data is equal to the distortion of the entire mask obtained from the second position measurement data. Can be calculated to calculate the deformation amount of the pattern position of the mask.

また、前記複数の一括露光小領域のうち、同一の一括露光小領域に対して前記第1の位置測定データと前記第2の位置測定データとを取得することができる。   In addition, the first position measurement data and the second position measurement data can be acquired for the same batch exposure small region among the plurality of batch exposure small regions.

この場合、前記同一の一括露光小領域について取得した前記第1の位置測定データから第1のマスク変形量を求め、前記同一の一括露光小領域について取得した前記第2の位置測定データから第2のマスク変形量を求め、前記第1のマスク変形量と前記第2のマスク変形量とを関連づけることにより前記マスクのパターン位置の変化量を算出することができる。   In this case, a first mask deformation amount is obtained from the first position measurement data acquired for the same batch exposure subregion, and a second value is obtained from the second position measurement data acquired for the same batch exposure subregion. The amount of change in the pattern position of the mask can be calculated by obtaining the amount of deformation of the mask and associating the amount of deformation of the first mask and the amount of deformation of the second mask.

一方、本発明の他の一態様によれば、上記の荷電粒子線露光用マスク検査方法により算出された前記マスクのパターン位置の変型例に関する歪データを露光装置に与え、前記パターン面と前記半導体基板との相対位置を前記歪データに基づいて補正しながら露光することを特徴とする露光方法が提供される。   On the other hand, according to another aspect of the present invention, distortion data relating to a variation of the pattern position of the mask calculated by the above-described mask inspection method for charged particle beam exposure is given to an exposure apparatus, and the pattern surface and the semiconductor An exposure method is provided in which exposure is performed while correcting the relative position to the substrate based on the distortion data.

本発明によれば、既存の座標測定装置を用いて、露光装置に保持された状態でのマスク歪を精度良く検査できる。このデータを露光装置に与えることにより、精度およびスループットにすぐれた露光方法が提供でき、産業上のメリットは多大である。     According to the present invention, it is possible to accurately inspect mask distortion in a state of being held in an exposure apparatus using an existing coordinate measuring apparatus. By providing this data to the exposure apparatus, an exposure method with excellent accuracy and throughput can be provided, and the industrial merit is great.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
図1及び図2は、本発明の具体例にかかる荷電粒子線露光用マスク(以下、単に「マスク」という)の検査方法を説明する模式図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 are schematic views for explaining an inspection method of a charged particle beam exposure mask (hereinafter simply referred to as “mask”) according to a specific example of the present invention.

まず、図1において、検査しようとする荷電粒子線露光用マスク20が、既存の座標測定装置の保持部22に例えば真空チャックにて固定される。マスクの固定方法としては、静電チャックも挙げることができるが、大気中でキズなどを生じやすい点を考慮すべきである。保持部22は、XYステージ24の上に固定されている。図1において、マスク20のパターン面20aは鉛直上方を向いており、マスク20のサポート基板部19の支持体側が保持部22に吸着されている。通常の露光装置においては、パターン面は鉛直下向きであり、パターン面が保持部に吸着されるから、この測定におけるマスクはどちらも逆の状態である。   First, in FIG. 1, a charged particle beam exposure mask 20 to be inspected is fixed to a holding unit 22 of an existing coordinate measuring apparatus by, for example, a vacuum chuck. An electrostatic chuck may be used as a method for fixing the mask, but it should be taken into consideration that scratches are likely to occur in the atmosphere. The holding unit 22 is fixed on the XY stage 24. In FIG. 1, the pattern surface 20 a of the mask 20 faces vertically upward, and the support side of the support substrate portion 19 of the mask 20 is attracted to the holding portion 22. In a normal exposure apparatus, the pattern surface is vertically downward, and the pattern surface is adsorbed by the holding unit. Therefore, the masks in this measurement are in the opposite state.

次に、測定手順を簡単に説明する。図示しない光源(レーザなど)から放射された光はレンズ32によりマスクのパターン面20aにフォーカス合わせされる。パターンからの反射光は反射板34(例えばハーフミラー)により反射されて、検出器30に入射される。検出器には、例えばCCDカメラやフォトダイオードが使われる。   Next, the measurement procedure will be briefly described. Light emitted from a light source (not shown) such as a laser is focused on the pattern surface 20a of the mask by the lens 32. The reflected light from the pattern is reflected by the reflecting plate 34 (for example, a half mirror) and enters the detector 30. For example, a CCD camera or a photodiode is used as the detector.

ここで、この検査方法により検査されるマスクの一例について説明する。
図3は、荷電粒子線露光用マスク20をパターン面20aから見た模式平面図である。 また、図4は、マスク20を支持体側からみた斜視図であり、図5はパターンが配置された箇所における断面図である。
Here, an example of a mask inspected by this inspection method will be described.
FIG. 3 is a schematic plan view of the charged particle beam exposure mask 20 as viewed from the pattern surface 20a. FIG. 4 is a perspective view of the mask 20 as viewed from the support side, and FIG. 5 is a cross-sectional view at a place where a pattern is arranged.

図3に表したように、マイナーストラット18上にポジションマーク10が設けられている。さらに、一部のサブフィールド(一括露光小領域)内にもポジションマーク10が設けられている。一方、アラインメントマーク14は、最外周のほとんどのサブフィールド及び内側の複数のサブフィールドに設けられている。ただし、内側には主として回路パターンが設けられるので、アラインメントマーク用に多くの領域を割り当てるのは困難である。   As shown in FIG. 3, the position mark 10 is provided on the minor strut 18. Further, position marks 10 are also provided in some subfields (collective exposure small areas). On the other hand, the alignment mark 14 is provided in most of the outermost subfield and a plurality of inner subfields. However, since a circuit pattern is mainly provided on the inner side, it is difficult to allocate a large area for the alignment mark.

図4及び図5に例示したように、サブフィールド16を構成するメンブレン膜は、例えば厚さ0.1〜数マイクロメータのシリコン薄膜であり、強度が十分ではない。これを補強するため、例えばシリコンで構成される支持体(すなわち梁部)が設けられ、これがマイナーストラット18と呼ばれる。この厚みは、例えば、0.7ミリメータ程度である。   As illustrated in FIGS. 4 and 5, the membrane film constituting the subfield 16 is a silicon thin film having a thickness of 0.1 to several micrometers, for example, and has insufficient strength. In order to reinforce this, a support body (that is, a beam portion) made of, for example, silicon is provided, and this is called a minor strut 18. This thickness is, for example, about 0.7 millimeters.

通常、露光装置においては、ウェーハは鉛直下方に、マスクは鉛直上方に配置される。電子ビームがパターン面20aを通過した後、帯電したマイナーストラット18によりビーム偏向を生じウェーハ上で像が歪む。従って、パターン面20aは、ウェーハ側に配置されることが望ましい。通常の露光装置においては、ウェーハは下方に配置されるので、パターン面20aは鉛直下方を向くように、保持部に静電吸着される。   Usually, in the exposure apparatus, the wafer is arranged vertically downward and the mask is arranged vertically upward. After the electron beam passes through the pattern surface 20a, the charged minor strut 18 causes beam deflection, and the image is distorted on the wafer. Therefore, it is desirable that the pattern surface 20a be disposed on the wafer side. In a normal exposure apparatus, since the wafer is disposed below, the pattern surface 20a is electrostatically attracted to the holding portion so as to face vertically downward.

すなわち、図1において、露光装置内とは逆にパターン面20aが上向き状態で、座標測定装置40によりポジションマーク位置及びアラインメントマーク位置が測定される。なお、マイナーストラット18上のポジションマークは、図1の状態のようにパターン面20a側でのみ、位置測定できる。また、マイナーストラット上に配置されたポジションマークは露光によりウェーハ上に転写される領域ではないので、すべてのサブフィールド間に配置できる。一方、サブフィールド内に配置されるアラインメントマーク14は鉛直上方からでも、鉛直下方からでも座標測定装置40により位置測定できる。また、露光装置内においても電子ビームを基準マークに照射することにより、位置測定できる。ただし、この場合のインデックスは遅い。   That is, in FIG. 1, the position mark position and the alignment mark position are measured by the coordinate measuring device 40 with the pattern surface 20a facing upward as opposed to in the exposure apparatus. The position mark on the minor strut 18 can be measured only on the pattern surface 20a side as shown in FIG. Further, since the position mark placed on the minor strut is not an area transferred onto the wafer by exposure, it can be placed between all subfields. On the other hand, the position of the alignment mark 14 arranged in the subfield can be measured by the coordinate measuring device 40 from above or below. The position can also be measured in the exposure apparatus by irradiating the reference mark with an electron beam. However, the index in this case is slow.

図1においては、マスク20のサポート基板部19の支持体側が保持部22に吸着される。この状態は露光装置とは逆であるが、既存の測定装置が使える点は大きなメリットとなる。また、マスクの保持部22においても、再現性よく保持できる保持部材があるので、測定における再現性は良い。測定するマークの位置や数はマスクの予想位置精度に応じて選択されうる。予想位置精度が高ければ、測定マーク数は低減できる。   In FIG. 1, the support side of the support substrate portion 19 of the mask 20 is attracted to the holding portion 22. Although this state is opposite to that of the exposure apparatus, the point that an existing measuring apparatus can be used is a great merit. Further, since there is a holding member that can hold the mask holding portion 22 with good reproducibility, the reproducibility in measurement is good. The position and number of marks to be measured can be selected according to the expected position accuracy of the mask. If the predicted position accuracy is high, the number of measurement marks can be reduced.

次に、図2に例示したように、パターン面20aを鉛直下方に向け、パターン面側で保持部22に吸着した状態で、既存の座標測定装置にてアラインメントマーク位置を上から測定する。つまり、図1とはマスクを上下逆に配置する。図2については、図1に表したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。図2に表した測定方法では、吸着面及びマスクへの重力方向が露光装置と同一である。上述のように、マイナーストラット18上にあるポジションマーク10の検出はできない。アラインメントマーク14の位置測定は露光装置においても可能であるが、座標測定装置40のほうが、高精度かつ短時間に位置測定を行える。従って、図2の方法で、より多くのアラインメントマーク14の位置測定を行うと、露光工程におけるスループットを改善できる。   Next, as illustrated in FIG. 2, the alignment mark position is measured from above with an existing coordinate measuring apparatus in a state where the pattern surface 20 a faces vertically downward and is attracted to the holding unit 22 on the pattern surface side. That is, the mask is arranged upside down from FIG. 2, the same elements as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In the measurement method shown in FIG. 2, the direction of gravity on the suction surface and the mask is the same as that of the exposure apparatus. As described above, the position mark 10 on the minor strut 18 cannot be detected. Although the position of the alignment mark 14 can be measured by the exposure apparatus, the coordinate measuring apparatus 40 can measure the position with higher accuracy and in a shorter time. Therefore, if the position of more alignment marks 14 is measured by the method of FIG. 2, the throughput in the exposure process can be improved.

特に、マスクの最外周のサブフィールドにのみアラインメントマーク14を形成するのではなく、図3に例示したように回路パターンの隙間にもアラインメントマーク14を形成している場合には、マークの数が増えているのでより有効となる。一般に、半導体基板に回路パターンを形成する場合、半導体基板(ウェーハ)からチップ(すなわち半導体素子)を切り出す際の切りしろとなるスクライブ領域が存在し、このスクライブ領域には回路パターンではない各種マークが形成されるので、ここにアラインメントマーク14を形成すること、すなわちサブフィールド内にアラインメントマーク14を形成することは充分に可能である。なお、ここまでは、サブフィールド16内(メンブレン膜上)に形成するマークとしてアラインメントマーク14を採用する具体例を説明したが、アラインメントマーク14だけでなく、ポジションマーク10などを形成してもよい。   In particular, if the alignment marks 14 are not formed only in the outermost subfield of the mask but are also formed in the gaps of the circuit pattern as illustrated in FIG. Since it increases, it becomes more effective. In general, when a circuit pattern is formed on a semiconductor substrate, there is a scribe region that becomes a margin for cutting a chip (ie, a semiconductor element) from the semiconductor substrate (wafer), and various marks that are not circuit patterns are present in the scribe region. Since it is formed, it is sufficiently possible to form the alignment mark 14 here, that is, to form the alignment mark 14 in the subfield. Heretofore, a specific example has been described in which the alignment mark 14 is employed as a mark formed in the subfield 16 (on the membrane film), but not only the alignment mark 14 but also the position mark 10 or the like may be formed. .

なお、図2におけるマスク保持状態は実際の露光装置と同じであるから、この状態で下方から光を照射できる座標測定装置があれば、マスク歪(保持による変形、重力によるたわみ、マスク自体の歪など)を極めて正確に測定できるはずである。しかしながら、これを実現するには、光学系(光源、レンズ32、反射板34、検出器30などで構成される)及びXYステージ24の駆動系を被測定体の下方に配置せねばならず、設計が極めて困難である。従って、このような測定装置は実用化されていない。   Since the mask holding state in FIG. 2 is the same as the actual exposure apparatus, if there is a coordinate measuring device that can irradiate light from below in this state, mask distortion (deformation due to holding, deflection due to gravity, distortion of the mask itself) Etc.) should be measured very accurately. However, in order to realize this, the optical system (consisting of a light source, a lens 32, a reflecting plate 34, a detector 30 and the like) and a drive system for the XY stage 24 must be arranged below the object to be measured. Design is extremely difficult. Therefore, such a measuring apparatus has not been put into practical use.

図1及び図2に例示した構成で、同一マスクにおけるサブフィールド16内のアラインメントマーク14(ポジションマーク10を設けることも可能である)を上下から位置測定することで、パターン面20aから測定した各サブフィールドの詳細な位置と、支持体面から測定したアラインメントマーク14の座標から見積もったマスク全体の歪(変形量)との相関が明確になる。   With the configuration illustrated in FIGS. 1 and 2, each of the alignment marks 14 (position marks 10 can be provided) in the sub-field 16 in the same mask is measured from the top and bottom to measure each of the measurement marks from the pattern surface 20 a. The correlation between the detailed position of the subfield and the distortion (deformation amount) of the entire mask estimated from the coordinates of the alignment mark 14 measured from the support surface becomes clear.

図6は、上記検査手順により個々のサブフィールドの歪を求めて、このデータを露光装置にインプットするまでのステップを表すフローチャートである。以下、同図を参照しつつ、ステップ51からステップ55までを説明する。   FIG. 6 is a flowchart showing the steps from obtaining the distortion of each subfield by the above inspection procedure to inputting this data to the exposure apparatus. Hereinafter, step 51 to step 55 will be described with reference to FIG.

1.ステップ51(S51)
露光装置とは重力方向および吸着面が異なる状態(逆向き)において、座標測定装置40を用いてポジションマーク10及びアラインメントマーク14の位置を測定する。この結果、マスク変形データ1が得られる。
1. Step 51 (S51)
The position of the position mark 10 and the alignment mark 14 is measured using the coordinate measuring device 40 in a state where the gravity direction and the suction surface are different from those of the exposure device (reverse direction). As a result, mask deformation data 1 is obtained.

2.ステップ52(S52)
露光装置と重力方向及び吸着面が同じ状態において、座標測定装置40を用いてアラインメントマーク14の位置を測定する。この状態では、マスク保持による変形及び重力による影響が含まれる。この結果、マスク変形データ2が得られる。
3.ステップ53(S53)
S51及びS52及びにおいて、同一サブフィールドの測定位置(複数個所)から、それぞれのマスク全体歪を計算する。
2. Step 52 (S52)
The position of the alignment mark 14 is measured using the coordinate measuring device 40 in the same state as the exposure device in the direction of gravity and the suction surface. In this state, the deformation caused by holding the mask and the influence of gravity are included. As a result, mask deformation data 2 is obtained.
3. Step 53 (S53)
In S51 and S52, the entire mask distortion is calculated from the measurement position (plural places) of the same subfield.

4.ステップ54(S54)
S51のマスク全体歪が、S52のマスク全体歪と等しくなるように、S51で測定したポジションマーク測定値から個々のサブフィールド座標を求める。
4). Step 54 (S54)
Individual subfield coordinates are obtained from the position mark measurement values measured in S51 so that the total mask distortion in S51 is equal to the total mask distortion in S52.

5.ステップ55(S55)
求められたサブフィールド座標がマスク歪を表し、このデータを露光装置に与えて露光時の補正を行う。
5. Step 55 (S55)
The obtained subfield coordinates represent mask distortion, and this data is given to the exposure apparatus to perform correction at the time of exposure.

次に、具体的にマスク歪みデータを求める手法について説明する。
図7は、ステップS51において測定されたマスク変形データ1を図示したものである。 このデータは、ポジションマーク位置およびアラインメントマーク位置を測定したものであり、測定時間さえ許せば全てのサブフィールドの位置を測定できる。
Next, a method for obtaining mask distortion data will be specifically described.
FIG. 7 shows the mask deformation data 1 measured in step S51. This data is obtained by measuring the position mark position and alignment mark position, and the position of all subfields can be measured as long as the measurement time is allowed.

図8は、ステップS52において測定されたマスク変形データ2を図示したものである。 ステップS53において、マスク変形データ1、2ともに、マスク全体歪みを計算するが、ここでは、この歪みを3次関数で表現した。露光装置にこのマスクが保持される場合は、重力方向および吸着面がマスク変形データ2を測定した状態と同一であるので、このマスク変形データ2の全体歪みは、露光装置に保持された状態を反映していると考えられる。しかし、サブフィールド内に形成されたマークしか測定できないので、全てのサブフィールドの位置は不明である。   FIG. 8 shows the mask deformation data 2 measured in step S52. In step S53, the entire mask distortion is calculated for both the mask deformation data 1 and 2. Here, this distortion is expressed by a cubic function. When this mask is held in the exposure apparatus, the gravitational direction and the suction surface are the same as the state in which the mask deformation data 2 is measured. Therefore, the overall distortion of this mask deformation data 2 is the state held in the exposure apparatus. It is thought to reflect. However, since only marks formed in the subfield can be measured, the positions of all the subfields are unknown.

そこで、マスク変形データ1およびマスク変形データ2を、3次関数で表現される全体歪みと、その関数からの残渣に分ける。そして、マスク変形データ2の全体歪み(3次関数)とマスク変形データ1の残渣とを足し合わせて、新たなマスク変形データを生成する。この工程がステップS54に相当する。
図9は、このようにして得られた新たなマスク変形データを図示したものである。
Therefore, the mask deformation data 1 and the mask deformation data 2 are divided into an overall distortion expressed by a cubic function and a residue from the function. Then, the total distortion (cubic function) of the mask deformation data 2 and the residue of the mask deformation data 1 are added to generate new mask deformation data. This process corresponds to step S54.
FIG. 9 illustrates the new mask deformation data obtained in this way.

上記マスク検査方法においては、既存の座標測定装置を用いることができて、かつ実際の露光装置に保持される状態で歪をより正確に測定できる。
この検査方法で得られた歪データを露光装置に与えることにより、露光装置によるアラインメントマーク検出において、極力少ないマークを測定することで、スループットを向上できる。また、ステップ55のマスク歪を用いることにより、露光装置において長時間アラインメントマークの検出を行わなくとも、高精度でマスク歪の補正が可能となる。
In the mask inspection method, an existing coordinate measuring apparatus can be used, and distortion can be measured more accurately while being held in an actual exposure apparatus.
By providing the exposure apparatus with the distortion data obtained by this inspection method, the throughput can be improved by measuring as few marks as possible in the alignment mark detection by the exposure apparatus. Further, by using the mask distortion in step 55, the mask distortion can be corrected with high accuracy without detecting the alignment mark for a long time in the exposure apparatus.

以上具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
すなわち、本発明のマスク検査方法及び露光方法を構成する各ステップ及びこれに用いる装置、マスク、ウェーハなどについて当業者が設計変更を加えたものであっても、本発明の要旨を備えたものであれば、本発明の範囲に包含される。
The embodiments of the present invention have been described with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples.
That is, even if a person skilled in the art has changed the design of each step constituting the mask inspection method and the exposure method of the present invention and the apparatus, mask, wafer, etc. used therefor, it has the gist of the present invention. If any, they are included within the scope of the present invention.

本発明の具体例にかかるマスク検査方法を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the mask inspection method concerning the example of this invention. 本発明の具体例にかかるマスク検査方法を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the mask inspection method concerning the example of this invention. 荷電粒子線露光用マスクのパターン面の一例を示す模式平面図である。It is a schematic plan view which shows an example of the pattern surface of the mask for charged particle beam exposure. 荷電粒子線露光用マスクの一例を示す支持体側から見た斜視図である。It is the perspective view seen from the support body side which shows an example of the mask for charged particle beam exposure. 荷電粒子線露光用マスクの一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the mask for charged particle beam exposure. 本発明の具体例にかかる検査方法を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the inspection method concerning the specific example of this invention. ステップS51において測定されたマスク変形データ1を図示したものである。The mask deformation data 1 measured in step S51 is illustrated. ステップS52において測定されたマスク変形データ2を図示したものである。The mask deformation data 2 measured in step S52 is illustrated. 新たに生成されたマスク変形データを図示したものである。The newly generated mask deformation data is illustrated.

符号の説明Explanation of symbols

10 ポジションマーク
14 アラインメントマーク
16 サブフィールド
18 マイナーストラット
19 サポート基板部
20 荷電粒子線露光用マスク
20a パターン面
22 保持部
24 XYステージ
30 検出器
32 レンズ
34 反射板
1 座標測定装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Position mark 14 Alignment mark 16 Subfield 18 Minor strut 19 Support board part 20 Mask for charged particle beam exposure 20a Pattern surface 22 Holding part 24 XY stage 30 Detector 32 Lens 34 Reflector
1 Coordinate measuring device

Claims (5)

半導体基板上に露光転写すべき回路パターンが複数の一括露光小領域に分割して形成されたパターン面と、前記パターン面を補強する支持体層と、前記支持体層の周囲に設けられたサポート基板部と、を有する荷電粒子線露光用マスクにおけるパターン位置を検査する方法であって、
前記サポート基板部の露光装置で保持される面の反対側を保持し、前記露光装置内における前記マスクとは重力の向きが逆となる状態で前記マスクを保持して位置測定を行うことにより第1の位置測定データを取得し、
前記サポート基板部の露光装置で保持される面を保持し、前記露光装置内における前記マスクと重力の向きが同じとなる状態で前記マスクを保持して位置測定を行うことにより第2の位置測定データを取得し、
前記第1の位置測定データと前記第2の位置測定データとを用いて、前記マスクのパターン位置の変形量を算出することを特徴とする荷電粒子線露光用マスクの検査方法。
A pattern surface formed by dividing a circuit pattern to be exposed and transferred onto a semiconductor substrate into a plurality of small exposure small regions, a support layer for reinforcing the pattern surface, and a support provided around the support layer A method of inspecting a pattern position in a charged particle beam exposure mask having a substrate part,
The support substrate unit is held on the opposite side of the surface held by the exposure apparatus, and the mask is held in a state in which the direction of gravity is opposite to that of the mask in the exposure apparatus to perform position measurement. 1 position measurement data is acquired,
A second position measurement is performed by holding the surface of the support substrate portion held by the exposure apparatus and measuring the position while holding the mask in a state where the direction of gravity is the same as that of the mask in the exposure apparatus. Get the data,
An inspection method for a charged particle beam exposure mask, wherein a deformation amount of a pattern position of the mask is calculated using the first position measurement data and the second position measurement data.
前記第1の位置測定データから得られるマスク全体の歪みと、前記第2の位置測定データから得られるマスク全体の歪みと、が等しくなるように前記第1及び第2の位置測定データを関連づけて前記マスクのパターン位置の変形量を算出することを特徴とする請求項1記載の荷電粒子線露光用マスクの検査方法。   The first and second position measurement data are related so that the distortion of the entire mask obtained from the first position measurement data is equal to the distortion of the entire mask obtained from the second position measurement data. 2. The charged particle beam exposure mask inspection method according to claim 1, wherein the deformation amount of the pattern position of the mask is calculated. 前記複数の一括露光小領域のうち、同一の一括露光小領域に対して前記第1の位置測定データと前記第2の位置測定データとを取得することを特徴とする請求項1または2に記載の荷電粒子線露光用マスクの検査方法。   3. The first position measurement data and the second position measurement data are acquired for the same batch exposure subregion among the plurality of batch exposure subregions. Inspection method for charged particle beam exposure mask. 前記同一の一括露光小領域について取得した前記第1の位置測定データから第1のマスク変形量を求め、前記同一の一括露光小領域について取得した前記第2の位置測定データから第2のマスク変形量を求め、前記第1のマスク変形量と前記第2のマスク変形量とを関連づけることにより前記マスクのパターン位置の変化量を算出することを特徴とする請求項3記載の荷電粒子線露光用マスクの検査方法。   A first mask deformation amount is obtained from the first position measurement data acquired for the same batch exposure subregion, and a second mask deformation is obtained from the second position measurement data acquired for the same batch exposure subregion. 4. The charged particle beam exposure apparatus according to claim 3, wherein a change amount of the pattern position of the mask is calculated by obtaining an amount and correlating the first mask deformation amount and the second mask deformation amount. Mask inspection method. 請求項1記載の荷電粒子線露光用マスクの検査方法により算出された前記荷電粒子線露光用マスクのパターン位置の変型例に関する歪データを露光装置に与え、前記パターン面と前記半導体基板との相対位置を前記歪データに基づいて補正しながら露光することを特徴とする露光方法。

2. Distortion data relating to a variation of the pattern position of the charged particle beam exposure mask calculated by the charged particle beam exposure mask inspection method according to claim 1 is given to an exposure apparatus, and the relative relationship between the pattern surface and the semiconductor substrate is determined. An exposure method comprising exposing while correcting the position based on the distortion data.

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