JP2006308855A - Photomask and method for controlling exposure apparatus using same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は感光基板上にパターンを露光するためのフォトマスク及びそれを用いた露光装置の管理方法に関するものである。 The present invention relates to a photomask for exposing a pattern on a photosensitive substrate and an exposure apparatus management method using the photomask.
ＬＳＩ（LargeScale Integrated Circuit）やＣＣＤ（Charge Couple Device）や磁気ヘッドなどの製造において、リソグラフィ技術を用いたパターンの製造過程においては、必要とするパターンが形成されたフォトマスクと露光装置とを用いて、ウェハ等にフォトレジストを塗布した感光基板上にパターンを露光して製造する。近年は、ＬＳＩ等の回路パターンの微細化に伴い、より高精度な微細加工技術が求められ、それを実現するために、露光装置において高精度な装置状態の管理がより一層必要とされている。そのため、露光装置のメーカーでは、下記の方法により露光装置の装置状態の管理を行なう方法をとっている。図５は、この方法に係るレジストパターンの説明図である。すなわち、フォトマスクに形成されたフォーカス管理用くさび型マーク（ＳＭＰ）（図５（ａ））をウエハ上に転写して、一旦露光装置を停止して、その長さを露光装置に内蔵するＣＣＤカメラを用いて測定することにより、定期的にベストフォーカスの確認を行なう。レジストを塗布した基板に、図５（ａ）のくさび型パターンの形成されたマスクを利用し露光装置に設置し、露光・現像した場合、ベストフォーカスであれば図５（ｂ）の中央のようなくさび型のレジストパターンが得られる。これに対し、フォーカスを変え（具体的には、基板の位置を光軸方向の上下に移動し）、露光・現像すると、図５（ｂ）の左右に描いたパターンのように、ベストフォーカスの位置から離れるに従って、短いパターンとなる。図５（ｃ）は、フォーカスを、ベストフォーカスの値を中心とし、その値を＋、−方向に変化したときの、レジストパターンの長さの変化を示している。 In the manufacturing process of a pattern using a lithography technique in the manufacture of an LSI (LargeScale Integrated Circuit), a CCD (Charge Couple Device), a magnetic head, etc., a photomask on which a required pattern is formed and an exposure apparatus are used. A pattern is exposed on a photosensitive substrate obtained by applying a photoresist to a wafer or the like. In recent years, with the miniaturization of circuit patterns such as LSIs, more precise microfabrication technology is required, and in order to realize this, the management of the highly accurate apparatus state is further required in the exposure apparatus. . Therefore, the manufacturer of the exposure apparatus adopts a method of managing the apparatus state of the exposure apparatus by the following method. FIG. 5 is an explanatory diagram of a resist pattern according to this method. That is, the focus management wedge mark (SMP) (FIG. 5A) formed on the photomask is transferred onto the wafer, the exposure apparatus is temporarily stopped, and the length of the CCD incorporated in the exposure apparatus. The best focus is regularly confirmed by measuring with a camera. When a resist-coated substrate is placed in an exposure apparatus using the mask having the wedge-shaped pattern shown in FIG. 5A and exposed and developed, the best focus is as shown in the center of FIG. 5B. A wedge-shaped resist pattern can be obtained. On the other hand, when the focus is changed (specifically, the position of the substrate is moved up and down in the optical axis direction), and exposure and development are performed, the best focus as shown in the pattern drawn on the left and right in FIG. The shorter the position, the shorter the pattern. FIG. 5C shows a change in the length of the resist pattern when the focus is centered on the value of the best focus and the value is changed in the + and − directions.
さらに、ウエハ上に転写されたショットのセンターとショットコーナーのフォーカス差等を、同じようにくさび型パターンを転写し、その長さを測定し、ショット内の総合フォーカス差を確認する。また、同様にしてレベリングや収差の管理を行っている。 Further, the wedge-shaped pattern is transferred in the same manner as the focus difference between the shot center and the shot corner transferred onto the wafer, the length is measured, and the total focus difference in the shot is confirmed. Similarly, leveling and aberration management are performed.
このような露光装置の管理方法では、露光装置で測定を行なうために、露光装置の停止時間が長くなり、生産性を低下させる恐れがある。別な観点から、特許文献１で示されるようなデフォーカス測定用パターンを用いることにより、相対的な位置の変動からフォーカス変動の正負方向を知る方法もあるが、パターンが非常に微細であるがゆえに過敏な変動を示し、安定した数値を得ることは困難である。 In such a management method of the exposure apparatus, since the measurement is performed by the exposure apparatus, there is a possibility that the stop time of the exposure apparatus becomes long and productivity is lowered. From another viewpoint, there is a method of knowing the positive / negative direction of the focus fluctuation from the fluctuation of the relative position by using a defocus measurement pattern as shown in Patent Document 1, but the pattern is very fine. Therefore, it is difficult to obtain a stable numerical value that shows sensitive fluctuations.
以下に公知文献を記す。
本発明の課題は、露光装置を停止させることなく、露光装置のフォーカス変動を簡便に安定して検知することを可能ならしめるフォトマスク及びそれを用いた露光装置の管理方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a photomask that makes it possible to easily and stably detect a focus fluctuation of an exposure apparatus without stopping the exposure apparatus, and an exposure apparatus management method using the photomask. .
本発明は係る問題点に鑑みなされたもので、請求項１の発明は、露光装置を管理するためのテストパターンが面内に配置されたフォトマスクであって、テストパターンは正方形状の領域内にあって、領域の隣り合う２辺の一組をそれぞれＸ軸、Ｙ軸、その交点を原点としたとき、幅の太いＬ字状線パターンが、領域のＸ軸及びＹ軸に接し、両端部が領域境界まで伸びるように形成され、幅の細いＬ字状線パターンが、その両端部が領域境界まで伸びるように、太いＬ字状線パターンに平行にかつ隣接して形成され、さらに他の細いＬ字状線パターンが、同じ幅でその両端部が領域境界まで伸びるように、前記細いＬ字状線パターンに平行に隣接して形成され、同様にして複数の細い同じ幅のＬ字状線パターンが平行に隣接して形成されたことを特徴とするフォトマスクとしたものである。 The present invention has been made in view of such problems, and the invention of claim 1 is a photomask in which a test pattern for managing an exposure apparatus is arranged in a plane, and the test pattern is in a square area. Then, when a pair of two adjacent sides of the region is the X axis and the Y axis, and the intersection is the origin, the wide L-shaped line pattern is in contact with the X axis and the Y axis of the region, The portion is formed so as to extend to the region boundary, and the narrow L-shaped line pattern is formed in parallel with and adjacent to the thick L-shaped line pattern so that both ends thereof extend to the region boundary. A thin L-shaped line pattern is formed adjacent to and parallel to the thin L-shaped line pattern so that both ends thereof extend to the boundary of the region with the same width. The line pattern was formed in parallel and adjacent Is obtained by a photomask, characterized.
本発明の請求項２の発明は、請求項１に記載のフォトマスクにおいて、テストパターンは、正方形の中抜きパターンの内部にあって、テストパターン領域が、中抜きパターンの境界と等間隔になるように形成されていることを特徴とするフォトマスクとしたものである。 According to a second aspect of the present invention, in the photomask according to the first aspect, the test pattern is inside the square hollow pattern, and the test pattern region is equidistant from the boundary of the hollow pattern. Thus, the photomask is characterized by being formed as described above.
本発明の請求項３の発明は、請求項１に記載のフォトマスクにおいて、長方形状パターンが、テストパターン領域から等間隔になるように領域の四方に形成されていることを特徴とするフォトマスクとしたものである。 According to a third aspect of the present invention, in the photomask according to the first aspect, the rectangular pattern is formed on four sides of the region so as to be equidistant from the test pattern region. It is what.
本発明の請求項４の発明は、請求項１〜請求項３いずれか１項に記載のフォトマスクを所定のフォーカスが設定された露光装置に設置し、レジストの塗布された基板に露光・現像処理し形成した細いＬ字状線のレジストパターンが、所定のフォーカスにしたがったＬ字状線の長さで、バラツキの少ないパターンに形成される、細いＬ字状線パターンが形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれか１項に記載のフォトマスクとしたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, the photomask according to any one of the first to third aspects is installed in an exposure apparatus in which a predetermined focus is set, and the resist-coated substrate is exposed and developed. The thin L-shaped line pattern formed by processing the thin L-shaped line resist pattern into a pattern with less variation with the length of the L-shaped line according to a predetermined focus. The photomask according to any one of claims 1 to 3 is characterized.
本発明の請求項５の発明は、請求項１〜請求項４いずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、テストパターンを構成する各々の細いＬ字状線パターンは、先端部になるに従い細くなり、線パターンの中心線は、Ｘ軸またはＹ軸に平行になっていることを特徴とするフォトマスクとしたものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the photomask according to any one of the first to fourth aspects, each thin L-shaped line pattern constituting the test pattern becomes narrower toward the tip. The photomask is characterized in that the center line of the line pattern is parallel to the X axis or the Y axis.
本発明の請求項６の発明は、請求項１〜請求項４いずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、テストパターンを構成する各々の細いＬ字状線パターンは、先端部にノッチが形成されたことにより、先端部になるに従い細くなっていることを特徴とするフォトマスクとしたものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the photomask according to any one of the first to fourth aspects, each thin L-shaped line pattern constituting the test pattern has a notch formed at the tip. Thus, the photomask is characterized in that it becomes thinner as it reaches the tip.
本発明の請求項７の発明は、請求項１〜請求項６いずれか１項に記載のフォトマスクを所定のフォーカスが設定された露光装置に設置し、レジストの塗布された基板に露光・現像処理し形成した太いＬ字状線のレジストパターンが、所定のフォーカスを変動して形成した場合、細いＬ字状線のレジストパターンに比しフォーカスの変動の影響を受けない太いＬ字状線パターンが形成されることを特徴とする請求項１〜請求項６いずれか１項に記載のフォトマスクとしたものである。 According to a seventh aspect of the present invention, the photomask according to any one of the first to sixth aspects is installed in an exposure apparatus in which a predetermined focus is set, and a resist-coated substrate is exposed and developed. A thick L-shaped line pattern that is formed by processing and forming a thick L-shaped line resist pattern that is not affected by focus fluctuations as compared to a thin L-shaped line resist pattern when formed with a predetermined focus. The photomask according to any one of claims 1 to 6, wherein the photomask is formed.
本発明の請求項８の発明は、請求項１〜請求項７いずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、テストパターンが、フォトマスクの面内に複数個配置されていることを特徴とするフォトマスクとしたものである。 According to an eighth aspect of the present invention, in the photomask according to any one of the first to seventh aspects, a plurality of test patterns are arranged on the surface of the photomask. It is a mask.
本発明の請求項９の発明は、請求項１〜請求項８いずれか１項に記載のフォトマスクを所定のフォーカスが設定された露光装置に設置し、レジストの塗布された基板に露光・現像処理しレジストパターンを形成し、細いＬ字状線のレジストパターンの端部の、マスク
のテストパターン領域に対応するレジストパターン上の領域の境界からのＸ軸方向またはＹ軸方向のズレを測定し、端部が一定値ずれたパターンであるときをベストフォーカスと設定し、測定した端部のズレと設定した端部のズレとを比較してフォーカスを管理することを特徴とする露光装置の管理方法としたものである。
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According to a ninth aspect of the present invention, the photomask according to any one of the first to eighth aspects is installed in an exposure apparatus in which a predetermined focus is set, and the resist-coated substrate is exposed and developed. Processing to form a resist pattern, and measuring the deviation in the X-axis direction or Y-axis direction from the boundary of the region on the resist pattern corresponding to the test pattern region of the mask at the end of the thin L-shaped resist pattern The exposure apparatus management is characterized in that the best focus is set when the edge is a pattern shifted by a certain value, and the focus is managed by comparing the measured edge deviation with the set edge deviation. It is a method.
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本発明の請求項１０の発明は、請求項８に記載のフォトマスクを所定のフォーカスが設定された露光装置に設置し、レジストの塗布された基板に露光・現像処理しレジストパターンを形成し、細いＬ字状線のレジストパターンの端部のマスクのテストパターン領域に対応するレジストパターン上の領域の境界からのＸ軸方向およびＹ軸方向のズレを測定し、測定値の偏移により、レベリングまたは／および収差の変動を管理することを特徴とする露光装置の管理方法としたものである。
＜作用＞
本発明のフォトマスクを用いて、レジストを塗布したウエハ等の感光基板上に露光・現像処理を行ない、その後、光学顕微鏡を備えた重ね合わせ測定装置にてレジストのテストパターンを安定して簡便に測定することで、露光装置のフォーカス変動を、あたかも位置がずれたかのような測定結果を得ることにより確認することができる。使用者は、上記の測定結果よりその露光装置の状態の変化が確認されたときのみ、露光装置に定められた方法にて、露光装置を停止して、補正、確認をすればよい。したがって、従来の技術のように、「フォーカス管理用くさび型マーク（ＳＭＰ）」を用いて、露光装置を停止したうえで、露光装置に内蔵するＣＣＤカメラを用いて測定を行なうことがないので、露光装置の停止時間を削減することができる。また、露光装置管理用テストパターンをフォトマスク面内の複数箇所に設置することにより、露光装置を用いてウエハ上に転写し、測定を行なうことによって、コマ収差以外の単色収差の有無を確認することが可能である。
According to a tenth aspect of the present invention, the photomask according to the eighth aspect is installed in an exposure apparatus in which a predetermined focus is set, and a resist pattern is formed by exposing and developing the resist-coated substrate, Measure the deviation in the X-axis direction and Y-axis direction from the boundary of the region on the resist pattern corresponding to the test pattern region of the mask at the end of the thin L-shaped resist pattern. Alternatively, the exposure apparatus management method is characterized in that fluctuations in aberrations are managed.
<Action>
Using the photomask of the present invention, exposure / development processing is performed on a photosensitive substrate such as a wafer coated with a resist, and then a resist test pattern is stably and easily provided by an overlay measuring apparatus equipped with an optical microscope. By measuring, the focus fluctuation of the exposure apparatus can be confirmed by obtaining a measurement result as if the position has shifted. Only when the change in the state of the exposure apparatus is confirmed from the above measurement result, the user only has to stop the exposure apparatus and perform correction and confirmation by the method defined in the exposure apparatus. Therefore, unlike the conventional technique, the exposure apparatus is stopped using the “focus management wedge mark (SMP)”, and the measurement is not performed using the CCD camera built in the exposure apparatus. The stop time of the exposure apparatus can be reduced. In addition, by installing test patterns for exposure apparatus management at a plurality of locations on the photomask surface, the exposure apparatus is used to transfer the test pattern onto the wafer and perform measurement, thereby confirming the presence of monochromatic aberrations other than coma aberration. It is possible.
本発明の請求項１〜請求項１０いずれか１項に係るフォトマスク及びそれを用いた露光装置の管理方法によれば、露光装置を停止させることなく、露光装置のフォーカス変動を安定して簡便に検知でき、さらに、フォーカス変動があればそのまま補正することができるので、露光装置の生産性を低下させることを回避した露光装置とすることができる。 According to the photomask and the exposure apparatus management method using the photomask according to any one of claims 1 to 10, the focus fluctuation of the exposure apparatus can be stably and easily performed without stopping the exposure apparatus. Furthermore, if there is a focus variation, it can be corrected as it is, so that it is possible to obtain an exposure apparatus that avoids reducing the productivity of the exposure apparatus.
以下本発明を実施するための最良の形態につき説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below.
図１（ａ）は本発明のフォトマスクの面内に形成された露光装置管理用テストパターンの例である。本発明のフォトマスクは、露光装置を管理するためのテストパターンが面内に配置されたフォトマスクである。テストパターンは正方形状の領域３内にあって、領域の隣り合う２辺の一組をそれぞれＸ軸、Ｙ軸、その交点を原点Ｏとしたとき、幅の太いＬ字状線パターン１が、領域のＸ軸及びＹ軸に接し、両端部１１、１２が領域境界まで伸びるように形成されている。さらに幅の細いＬ字状線パターン２が、その両端部が領域境界まで伸びるように、太いＬ字状線パターンに平行にかつ隣接して形成される。またさらに、他の細いＬ字状線パターン２１が、同じ幅でその両端部が領域境界まで伸びるように、前記細いＬ字状線パターンに平行に隣接して形成される。同様にして複数の細い同じ幅のＬ字状線パターンが平行に隣接して形成されている。なお図では説明のため、線パターンは領域３から故意に離して作成してある。 FIG. 1A shows an example of a test pattern for managing an exposure apparatus formed on the surface of the photomask of the present invention. The photomask of the present invention is a photomask in which test patterns for managing the exposure apparatus are arranged in the plane. The test pattern is in the square-shaped region 3, and when a pair of two adjacent sides of the region is set to the X axis, the Y axis, and the intersection point is the origin O, the thick L-shaped line pattern 1 is Both end portions 11 and 12 are formed so as to extend to the region boundary in contact with the X axis and Y axis of the region. Further, the narrow L-shaped line pattern 2 is formed in parallel and adjacent to the thick L-shaped line pattern so that both ends thereof extend to the region boundary. Furthermore, another thin L-shaped line pattern 21 is formed in parallel with and adjacent to the thin L-shaped line pattern so that both ends thereof have the same width and extend to the region boundary. Similarly, a plurality of thin L-shaped line patterns having the same width are formed adjacent to each other in parallel. In the figure, the line pattern is intentionally separated from the region 3 for explanation.
図３（ａ）は、このようなフォトマスクを露光装置に設置し、レジストを塗布した感光基板に、ベストフォーカスで露光し、現像処理して形成したレジストパターンを示した説明図である。ベストフォーカスで露光した場合、ほぼ縮小されたマスクパターン通りにレジストパターンが形成される。フォーカスがベストフォーカスからずれていた場合、図３
（ｂ）に示したように、細い線パターンは太い線パターンに対し短くなり、その端部が移動する。これは図５に示したように、ベストフォーカスからずれるに従い、細い線分が短くなるためである。但し、最外殻のL字状線パターンは他と比べて太く(例えば、他の約３〜１０倍)作られているために、あまり変化せず、安定している。したがってこの移動した細い線パターンの端部を結んだ線からなる境界線の位置を測定し、太い線パターンの端部からのＸ軸方向または、Ｙ軸方向のズレを求めることによって、ベストフォーカスからのズレを安定して簡便に検出することが出来る。すなわち、予め、一定量ずつフォーカスを変動させ、そのときの変動量と上記レジストテストパターンのズレの測定値との関係を得ておき、実際にフォーカスが変動した際に、フォーカスがどのくらいずれたのかを推定することが可能となる。これから、露光装置のフォーカス、レベリング、収差等の管理が出来る。
FIG. 3A is an explanatory view showing a resist pattern formed by placing such a photomask in an exposure apparatus, exposing the photosensitive substrate coated with a resist with the best focus, and developing it. When exposure is performed with the best focus, a resist pattern is formed according to a substantially reduced mask pattern. When the focus deviates from the best focus, FIG.
As shown in (b), the thin line pattern is shorter than the thick line pattern, and its end moves. This is because, as shown in FIG. 5, the thin line segment becomes shorter as it deviates from the best focus. However, since the L-shaped line pattern of the outermost shell is made thicker than others (for example, about 3 to 10 times the other), it does not change so much and is stable. Therefore, by measuring the position of the boundary line formed by connecting the ends of the moved thin line pattern, and obtaining the deviation in the X-axis direction or the Y-axis direction from the end of the thick line pattern, the best focus can be obtained. Can be detected stably and easily. In other words, the focus is fluctuated by a certain amount in advance, and the relationship between the fluctuation amount at that time and the measured value of the deviation of the resist test pattern is obtained, and how much the focus changes when the focus actually fluctuates Can be estimated. From this, it is possible to manage the focus, leveling, aberration, etc. of the exposure apparatus.
また本発明のフォトマスクは、テストパターンは、正方形の中抜きパターン４の内部にあって、テストパターン領域３が、中抜きパターン４の境界と等間隔になるように形成されている。このようにマスクのテストパターンを形成し、レジストを塗布した基板に露光・現像処理し、レジストパターンを形成すると、図３のようにレジストの中抜きバターンの境界と、テストパターンの境界との間隔を測定することによって、簡便にベストフォーカスからのズレが解る。以下に、境界のズレを重ね合わせ計測機で簡便に測定する方法を示す。図６は、重ね合わせ計測機で、重ね合わせのズレを測定用パターンから測定する一般の方法を例示した説明図である。図６（ａ）（ｃ）は、Ｂｏｘ ｉｎ ｂｏｘタイプのパターンを形成したマスクを用いた例を、平面で見た図（上図）と断面で見た図（下図）を示している。この例では、基板に所定のマスクによりベタのパターン１０を形成し所定のプロセスを終え、つぎに別のマスクを利用し別のベタのパターン２０を形成する。そして重ね合わせ計測機では図６（ｃ）で示す様にこの二つのパターンの境界線間の距離を２ヶ所測定し、比較してパターン１０とパターン２０のズレを測定するものである。図６（ｄ）にずれている例を示した。図３（ｂ）の本願発明に係るパターンを重ね合わせ計測機で測定した場合、上記のような測定方法から、フォトマスク上のＸ軸、Ｙ軸および原点Ｏのレジストパターン上に対応する軸および位置をＸ’、Ｙ’、Ｏ’とすれば、太いＬ字状線パターンのＸ’軸、Ｙ’軸に接した線Ｐ、Ｑと、細いＬ字状線パターンの端部を通るＸ’軸、Ｙ’軸に平行な線Ｍ、Ｎとで囲まれたレジストのテストパターン領域を、内部のパターンと認識する。内部のパターン外にはみ出た太い線は無視される。さらに中抜きバターンの境界を外側のパターンの境界と認識し、その境界線の２ヶ所を測定しズレを測定することになる。あたかもテストパターン領域が、図６（ｄ）のようにずれたかのように測定する。したがってこれからベストフォーカスのズレを測定できる。たとえば、直線Ｎと中抜きパターンの境界とのＸ軸方向の距離をＡ（これは、直線Ｍと中抜きパターンの境界とのＹ軸方向の距離に等しい）、直線Ｑと中抜きパターンの境界とのＸ軸方向の距離をＢ（これは、直線Ｐと中抜きパターンの境界とのＹ軸方向の距離に等しい）とする。これから、マスクのテストパターンに対応するレジストパターンの境界から直線Ｎまでの距離は、（Ａ−Ｂ）／２として求められる。これは、太いＬ字状レジストパターンのＸ軸方向の端部から、直線ＮまでのＸ軸方向の距離にほぼ等しい。これから、露光装置を停止すること無く、露光装置のフォーカス、レベリング、収差等の管理が出来る。 In the photomask of the present invention, the test pattern is formed inside the square hollow pattern 4 so that the test pattern region 3 is equidistant from the boundary of the hollow pattern 4. When the test pattern of the mask is formed in this manner, the resist-coated substrate is exposed and developed, and the resist pattern is formed, the distance between the boundary pattern of the resist pattern and the boundary of the test pattern as shown in FIG. By measuring, the deviation from the best focus can be easily found. Hereinafter, a method of simply measuring the deviation of the boundary with an overlay measuring machine will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a general method of measuring the misalignment from the measurement pattern with the overlay measuring machine. FIGS. 6A and 6C are a plan view (upper view) and a cross-sectional view (lower view) of an example using a mask in which a box-in-box type pattern is formed. In this example, a solid pattern 10 is formed on a substrate using a predetermined mask, a predetermined process is completed, and another solid pattern 20 is formed using another mask. In the overlay measuring machine, as shown in FIG. 6C, the distance between the boundary lines of the two patterns is measured at two places, and the displacement between the pattern 10 and the pattern 20 is measured by comparison. An example of deviation is shown in FIG. When the pattern according to the present invention in FIG. 3B is measured with an overlay measuring machine, the X axis, Y axis, and the axis corresponding to the origin O on the resist pattern on the photomask and If the positions are X ′, Y ′, and O ′, then the X ′ axis of the thick L-shaped line pattern, the lines P and Q in contact with the Y ′ axis, and X ′ passing through the end of the thin L-shaped line pattern. The test pattern region of the resist surrounded by lines M and N parallel to the axis and Y ′ axis is recognized as an internal pattern. Thick lines that protrude outside the internal pattern are ignored. Further, the boundary of the hollow pattern is recognized as the boundary of the outer pattern, and the deviation is measured by measuring two places on the boundary line. Measurement is performed as if the test pattern area has shifted as shown in FIG. Therefore, the shift of the best focus can be measured from now on. For example, the distance in the X-axis direction between the straight line N and the border of the hollow pattern is A (this is equal to the distance in the Y-axis direction between the straight line M and the border of the hollow pattern), and the boundary between the straight line Q and the hollow pattern The distance in the X-axis direction is B (this is equal to the distance in the Y-axis direction between the straight line P and the boundary of the hollow pattern). From this, the distance from the boundary of the resist pattern corresponding to the test pattern of the mask to the straight line N is obtained as (A−B) / 2. This is approximately equal to the distance in the X-axis direction from the end in the X-axis direction of the thick L-shaped resist pattern to the straight line N. Thus, the focus, leveling, aberration, etc. of the exposure apparatus can be managed without stopping the exposure apparatus.
また本発明のフォトマスクは、長方形状パターンが、テストパターン領域から等間隔になるように領域の四方に形成されている。このようにマスクのテストパターンを形成し、レジストを塗布した基板に露光・現像処理し、レジストパターンを形成すると、長方形状パターンの境界と、テストパターンの境界との間隔を測定することによって、ベストフォーカスからのズレが解る。このパターンは重ね合わせ計測機の測定用パターンがＢａｒ ｉｎ ｂａｒタイプに対応している。図６（ｂ）は、Ｂａｒ ｉｎ ｂａｒタイプのパターンを形成した例を平面で見た図（上図）と断面で見た図（下図）を示している。この例では、上記Ｂｏｘ ｉｎ ｂｏｘタイプの場合と同様に、基板に所定のマスクにより四つ
の長方形状のパターンを正方形状に配置したパターン１０を形成し、つぎに別のマスクを利用しパターン１０の内部に、同じように四つの長方形状のパターンを正方形状に前記パターン１０に平行に近接してパターン２０を形成する。そして重ね合わせ計測機では各四つの長方形状のパターンをベタパターンと認識し、上記の場合と同様に、図６（ｃ）で示す様にこの二つのパターンの境界線間の距離を２ヶ所測定し、比較してズレを測定するものである。これから、Ｂａｒ ｉｎ ｂａｒタイプのパターンでも同様に、ベストフォーカスのズレを測定できる。これから、露光装置を停止すること無く、露光装置のフォーカス、レベリング、収差等の管理が出来る。フォーカス管理では、テストパターンはフォトマスクのなるべく中央部に配置し、レベリングや収差の管理では、複数のテストパターンをフォトマスクに配置する。
The photomask of the present invention is formed on four sides of the region so that the rectangular pattern is equidistant from the test pattern region. When the mask test pattern is formed in this way, the resist-coated substrate is exposed and developed, and the resist pattern is formed. By measuring the distance between the boundary of the rectangular pattern and the boundary of the test pattern, the best pattern is obtained. You can see the deviation from the focus. In this pattern, the measurement pattern of the overlay measuring instrument corresponds to the Bar in bar type. FIG. 6B shows an example in which a Bar in bar type pattern is formed as viewed in plan (upper figure) and a cross-sectional view (lower figure). In this example, as in the case of the Box in box type, a pattern 10 in which four rectangular patterns are arranged in a square shape is formed on a substrate using a predetermined mask, and then another mask is used to form the pattern 10. Similarly, four rectangular patterns are similarly formed in a square shape in parallel with the pattern 10 to form a pattern 20. Then, the overlay measuring machine recognizes each of the four rectangular patterns as a solid pattern, and measures the distance between the boundary lines of these two patterns as shown in FIG. In comparison, the deviation is measured. From this, it is possible to measure the shift of the best focus in the same manner with the Bar in bar type pattern. Thus, the focus, leveling, aberration, etc. of the exposure apparatus can be managed without stopping the exposure apparatus. In focus management, the test pattern is arranged in the center of the photomask as much as possible, and in leveling and aberration management, a plurality of test patterns are arranged in the photomask.
また本発明のフォトマスクでは、フォトマスクを所定のフォーカスが設定された露光装置に設置し、レジストの塗布された基板に露光・現像処理し形成した細いＬ字状線のレジストパターンが、所定のフォーカスにしたがったＬ字状線の長さで、バラツキの少ないパターンに形成される、細いＬ字状線パターンが形成されている。これは、細いＬ字状線パターンが細すぎると、レジストパターンを形成した場合、その線の長さが、フォーカスが同じでもばらついてしまい、安定しない。したがってレジストパターンの線の幅を同じフォーカスに対しては、ばらつかずにおなじ線の長さになるようにフォトマスクを設計する。これは、種々の幅の線パターンをフォトマスクに形成し、フォーカス変動に対する再現性を実験することにより、適切な幅のパターンを得られる。 In the photomask of the present invention, a thin L-shaped line resist pattern formed by placing the photomask in an exposure apparatus having a predetermined focus and exposing and developing the resist-coated substrate has a predetermined pattern. A thin L-shaped line pattern is formed which has a length of an L-shaped line according to the focus and is formed into a pattern with little variation. This is because if the thin L-shaped line pattern is too thin, when the resist pattern is formed, the length of the line varies even when the focus is the same, and is not stable. Therefore, the photomask is designed so that the line length of the resist pattern is the same line length without variation for the same focus. This is because a pattern having an appropriate width can be obtained by forming line patterns having various widths on a photomask and experimenting with reproducibility with respect to focus fluctuation.
また本発明のフォトマスクでは、テストパターンを構成する各々の細いＬ字状線パターンは、先端部になるに従い細くなり、線パターンの中心線は、Ｘ軸またはＹ軸に平行になっている。図１（ｃ）に、本テストパターンの例を示した。なお、この場合先端の鋭角部は適宜、切り取った形にしても良い。細いＬ字状線パターンとしては、図１（ｂ）のように、細長い長方形状も良いが、本例のようなパターンにすることによって、フォーカス変動による細いＬ字状線パターンの変化を大きくでき、フォーカス変動を精度良く測定できる。 In the photomask of the present invention, each thin L-shaped line pattern constituting the test pattern becomes thinner toward the tip, and the center line of the line pattern is parallel to the X axis or the Y axis. FIG. 1C shows an example of this test pattern. In this case, the acute angle portion at the tip may be appropriately cut off. As the thin L-shaped line pattern, an elongated rectangular shape may be used as shown in FIG. 1B. However, by making the pattern as in this example, the change of the thin L-shaped line pattern due to focus variation can be increased. , Focus variation can be measured accurately.
また本発明のフォトマスクでは、テストパターンを構成する各々の細いＬ字状線パターンは、先端部にノッチが形成されたことにより、先端部になるに従い細くなっている。図１（ｄ）に、本テストパターンの例を示した。これも同様に、フォーカス変動による細いＬ字状線パターンの変化が大きくでき、フォーカス変動を精度良く測定できる。 Further, in the photomask of the present invention, each thin L-shaped line pattern constituting the test pattern becomes narrower toward the front end portion by forming a notch at the front end portion. FIG. 1 (d) shows an example of this test pattern. Similarly, the change in the thin L-shaped line pattern due to the focus fluctuation can be increased, and the focus fluctuation can be measured with high accuracy.
また本発明のフォトマスクでは、フォトマスクを所定のフォーカスが設定された露光装置に設置し、レジストの塗布された基板に露光・現像処理し形成した太いＬ字状線のレジストパターンが、所定のフォーカスを変動して形成した場合、細いＬ字状線のレジストパターンに比しフォーカスの変動の影響を受けない太いＬ字状線パターンが形成される。このようにすることで、細いＬ字状線のレジストパターンに比し、太いＬ字状線のレジストパターンはレジスト形状が崩れにくい。
このため、テストパターンの太いＬ字状線パターンを形成する線のうちＸ軸及びＹ軸に接した線に対応したレジストパターンの線の形状や、太いＬ字状線パターンの端部の形状がフォーカス変動によらす安定して形成できる。したがって、重ね合わせ計測機等による測定領域のパターン認識が安定してできる。
In the photomask of the present invention, a thick L-shaped resist pattern formed by placing the photomask in an exposure apparatus having a predetermined focus and exposing and developing the resist-coated substrate has a predetermined pattern. When the focus is changed, a thick L-shaped line pattern that is not affected by the focus change is formed as compared with a thin L-shaped resist pattern. By doing so, the resist shape of the thick L-shaped line resist pattern is less likely to collapse compared to the thin L-shaped line resist pattern.
For this reason, among the lines forming the thick L-shaped line pattern of the test pattern, the shape of the resist pattern corresponding to the line in contact with the X-axis and the Y-axis, and the shape of the end of the thick L-shaped line pattern are It can be formed stably by changing the focus. Therefore, the pattern recognition of the measurement area by the overlay measuring instrument or the like can be stably performed.
また本発明のフォトマスクでは、フォーカス測定用テストパターンが、フォトマスクの面内に複数個配置されている。図２は、テストパターンをフォトマスクの隣り合う二辺に接近して平行に複数配置した例を、平面で見た説明図である。本フォトマスクを利用しテストパターンをウエハ上に転写し、ショット中央を含めたショット内数点を測定することにより、ウエハステージのレベリング、レンズの収差の影響の有無を確認することも可能
である。すなわち、ベストフォーカスからのズレの分布が、ショット内で一方向に傾いていれば、レベリングが解る。また、ズレの分布に偏移があればレンズの収差の影響が確認できる。これから、露光装置を停止すること無く、露光装置のレベリング、収差等の管理が出来る。
In the photomask of the present invention, a plurality of focus measurement test patterns are arranged in the plane of the photomask. FIG. 2 is an explanatory view of an example in which a plurality of test patterns are arranged in parallel close to two adjacent sides of a photomask, as viewed in a plane. By using this photomask to transfer the test pattern onto the wafer and measuring several points in the shot including the center of the shot, it is also possible to check the level of the wafer stage and the presence of lens aberrations. . That is, the leveling can be understood if the distribution of the deviation from the best focus is inclined in one direction within the shot. If there is a deviation in the deviation distribution, the influence of lens aberration can be confirmed. From this point, it is possible to manage the leveling, aberration, etc. of the exposure apparatus without stopping the exposure apparatus.
また本発明のフォーカスの管理方法では、本発明のフォトマスクを所定のフォーカスが設定された露光装置に設置し、レジストの塗布された基板に露光・現像処理しレジストパターンを形成する。そして細いＬ字状線のレジストパターンの端部の、マスクのテストパターン領域に対応するレジストパターン上の領域の境界からのＸ軸方向またはＹ軸方向のズレを測定する。端部が一定値ずれたパターンであるときをベストフォーカスと設定し、測定した端部のズレと設定した端部のズレとを比較してフォーカスを管理する。 In the focus management method of the present invention, the photomask of the present invention is placed in an exposure apparatus having a predetermined focus, and a resist pattern is formed by exposure and development on a resist-coated substrate. Then, the deviation in the X-axis direction or Y-axis direction from the boundary of the region on the resist pattern corresponding to the test pattern region of the mask at the end of the thin L-shaped resist pattern is measured. The best focus is set when the edge is a pattern shifted by a certain value, and the focus is managed by comparing the measured deviation of the edge with the set deviation of the edge.
本発明のフォトマスクを利用し、一定量ずつフォーカスを変動させ、そのときのテストパターンのレジストパターンでのズレの測定値との関係を例示したものが、図４（ａ）である。ズレの測定値は、細いＬ字状線のレジストパターンの端部と、太いＬ字状線のレジストパターンの端部との、Ｘ軸方向またはＹ軸方向のズレの値である。図４（ａ）のように、露光機におけるベストフォーカス値をセンターフォーカスとすると、フォーカスがずれた際、＋方向か−方向かの判断が困難である。そこで、図４（ｂ）のように、一定値分ベストフォーカスから離したところをセンターフォーカス（新たなベストフォーカス）と設定すると、＋方向にずれたときにはセンターフォーカスで測定した値より小さい値が、−方向にずれたときには大きい値が測定値として得られる。このことにより露光機のフォーカス変動を、その方向も捕らえることができる。すなわち、レジストパターンが図３（ａ）のようなフォトマスクのテストパターンに対応しておらず、図３（ｂ）のようにズレたパターンを、新たなベストフォーカス値として設定する。ただし、一定値分ベストフォーカスを離すとき、一定値の値は、焦点深度等の、許容範囲が満たされる範囲内とする。このようにすることによって、測定したズレの値が設定した値に対し大小が解るので、フォーカス値の変動の方向を明確に出来る。 FIG. 4A illustrates an example of the relationship between the deviation of the test pattern in the resist pattern at the time when the focus is varied by a certain amount using the photomask of the present invention. The measurement value of the deviation is a deviation value in the X-axis direction or the Y-axis direction between the end portion of the resist pattern with a thin L-shaped line and the end portion of the resist pattern with a thick L-shaped line. As shown in FIG. 4A, if the best focus value in the exposure machine is set to the center focus, it is difficult to determine whether the focus is shifted or not. Therefore, as shown in FIG. 4B, if the center focus (new best focus) is set at a position away from the best focus by a certain value, a value smaller than the value measured with the center focus when shifted in the + direction is A large value is obtained as a measured value when it is shifted in the-direction. This makes it possible to capture the direction of focus fluctuation of the exposure apparatus. That is, the resist pattern does not correspond to the test pattern of the photomask as shown in FIG. 3A, and the shifted pattern as shown in FIG. 3B is set as a new best focus value. However, when the best focus is released by a certain value, the value of the certain value is within a range where an allowable range such as a focal depth is satisfied. By doing this, the measured deviation value can be understood from the set value, and therefore the direction of fluctuation of the focus value can be clarified.
図７は、フォーカスと描画パターンとの具体的な測定例（デフォーカス特性）である。感光材を塗布したシリコンウェハー基板上に、露光装置で線幅及び線間が０．３μｍの万線パターンを露光し、現像してパターン形成した。これを、フォーカス量を変化したときのＣＤ値（パターン線幅）を測定した。このとき、露光量を１６０〜２６０ｍＪ／ｃｍ2の範囲でパラメータとして変えた。露光量が２００ｍＪ／ｃｍ2以上では、パターン線幅が設計値（０．３μｍ）よりも大きくなり、パターンが短絡する恐れがあり、最適値として２４０ｍＪ／ｃｍ2と設定した。図８は、このときのデフォーカス特性の一部を拡大した図である。これから解るように、露光量２４０ｍＪ／ｃｍ2、フォーカス０．４μｍを中心として考えると、それより＋側にフォーカスがずれたときは、ＣＤ値の測定結果は小さくなり、−側にフォーカスがずれたときは大きくなる。したがってこのフォーカス値をもとに、本願のフォトマスクを形成すれば、本願の作用効果が得られる。図９は、本測定例を基にして作成したテストパターンとフォーカス変動との関係を示した説明図である。図９（ｂ）は、フォーカス０．４のテストパターンを示しており、図９（ａ）は、フォーカスが０．４より小さい場合、図９（ｃ）は、０．４より大きい場合である。これらのテストパターンを上記の条件で、露光装置で露光し、現像してシリコンウェハー上に作成した。これから、重ね合わせ測定機を用い、テストパターンのズレ量をフォーカス変動に対し測定した。この測定結果を図１０に示した。これから解るように、テストパターンのズレ量とフォーカス変動とは、実際に比例した関係にあることが確認できた。したがってこの図（ズレ量とフォーカス変動の特性）を予め作成しておくことにより、テストパターンのズレ量を測定することで、フォーカス中心を０．４として、フォーカス変動量がその方向も含め、求めることが出来る。 FIG. 7 is a specific measurement example (defocus characteristic) of the focus and the drawing pattern. On a silicon wafer substrate coated with a photosensitive material, a line pattern with a line width and a line spacing of 0.3 μm was exposed with an exposure device and developed to form a pattern. The CD value (pattern line width) when the focus amount was changed was measured. At this time, the exposure amount was changed as a parameter in the range of 160 to 260 mJ / cm 2 . When the exposure amount was 200 mJ / cm 2 or more, the pattern line width was larger than the design value (0.3 μm), and the pattern might be short-circuited. The optimum value was set to 240 mJ / cm 2 . FIG. 8 is an enlarged view of a part of the defocus characteristic at this time. As can be seen from this, when the exposure amount is 240 mJ / cm 2 and the focus is 0.4 μm, when the focus is shifted to the + side, the CD value measurement result is small and the focus is shifted to the − side. When it gets bigger. Therefore, if the photomask of the present application is formed based on this focus value, the effects of the present application can be obtained. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the test pattern created based on this measurement example and the focus variation. FIG. 9B shows a test pattern with a focus of 0.4, FIG. 9A shows a case where the focus is smaller than 0.4, and FIG. 9C shows a case where the focus is larger than 0.4. . These test patterns were exposed on an exposure apparatus under the above conditions, developed, and created on a silicon wafer. From this, an overlay measuring machine was used to measure the shift amount of the test pattern with respect to the focus fluctuation. The measurement results are shown in FIG. As can be seen, it was confirmed that the amount of deviation of the test pattern and the focus variation are in a proportional relationship. Therefore, this figure (deviation amount and characteristics of focus fluctuation) is created in advance, and the deviation amount of the test pattern is measured, so that the focus center is set to 0.4, and the focus fluctuation amount includes its direction. I can do it.
また本発明の露光装置の管理方法では、本発明の、テストパターンが面内に複数個配置されているフォトマスクを、所定のフォーカスが設定された露光装置に設置し、レジストの塗布された基板に露光・現像処理しレジストパターンを形成する。そして細いＬ字状線のレジストパターンの端部の、マスクのテストパターン領域に対応するレジストパターン上の領域の境界からの、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のズレを測定する。この測定値の偏移により、レベリングまたは／および収差の変動を管理することができる。 According to the exposure apparatus management method of the present invention, a photomask having a plurality of test patterns arranged in the surface of the present invention is placed in an exposure apparatus having a predetermined focus, and a resist-coated substrate is provided. Then, exposure and development are performed to form a resist pattern. Then, the deviation in the X-axis direction and the Y-axis direction from the boundary of the region on the resist pattern corresponding to the test pattern region of the mask at the end of the thin L-shaped resist pattern is measured. This deviation in the measured values can manage leveling and / or aberration variations.
複数のテストパターンが例えば、図２のように配置されたマスクを用い、基板にレジストパターンを形成し、上記のように細いＬ字状線のレジストパターンの端部の、マスクのテストパターン領域に対応するレジストパターン上の領域の境界からの、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のズレを測定する。すなわち具体例として、重ね合わせ測定機によリ、図６（ｄ）の直線Ｎと中抜きパターンの境界とのＸ軸方向の距離Ａと、直線Ｍと中抜きパターンの境界とのＹ軸方向の距離Ａ’とを測定する。そして、上記のようにフォーカスからのズレが測定できる。ベストフォーカスからのズレの分布が、ショット内で一方向に傾いていれば、レベリングが解る。また、ズレの分布に偏移があればレンズの収差の影響が確認できる。このように、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のズレを測定することで、レベリングや収差の変動がより詳細に測定できることになり、したがってその変動の部位の特定や対応がより正確に、かつより容易になる。これから、露光装置を停止すること無く、露光装置のレベリング、収差等の管理がより正確に、より容易に出来る。 For example, a resist pattern is formed on a substrate using a mask in which a plurality of test patterns are arranged as shown in FIG. 2, and the test pattern region of the mask is formed at the end of the thin L-shaped resist pattern as described above. The deviation in the X-axis direction and the Y-axis direction from the boundary of the region on the corresponding resist pattern is measured. That is, as a specific example, the overlay measuring machine uses a distance A in the X-axis direction between the straight line N and the border of the hollow pattern in FIG. 6D and the Y-axis direction between the straight line M and the border of the hollow pattern. The distance A ′ is measured. Then, the deviation from the focus can be measured as described above. If the distribution of deviation from the best focus is tilted in one direction within the shot, leveling can be understood. If there is a deviation in the deviation distribution, the influence of lens aberration can be confirmed. As described above, by measuring the deviation in the X-axis direction and the Y-axis direction, it becomes possible to measure the leveling and aberration fluctuations in more detail, and therefore, it is more accurate and easier to identify and deal with the fluctuation site. become. From this, leveling of the exposure apparatus, management of aberrations, etc. can be more accurately and easily performed without stopping the exposure apparatus.
１・・・・太いＬ字状線パターン
１１・・・太いＬ字状線パターンのＸ軸方向端部
１２・・・太いＬ字状線パターンのＹ軸方向端部
２・・・・細いＬ字状線パターン
２１・・・他の細いＬ字状線パターン
３・・・・テストパターンの正方形状の領域
４・・・・中抜きパターン
１０・・・第１のパターン
２０・・・第２のパターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... thick L-shaped line pattern 11 ... X-axis direction edge part 12 of thick L-shaped line pattern ... Y-axis direction edge part 2 of thick L-shaped line pattern ... thin L Character-like line pattern 21... Other thin L-shaped line pattern 3... Square area 4 of test pattern... Hollow pattern 10. Pattern
Claims (10)
テストパターンは正方形状の領域内にあって、領域の隣り合う２辺の一組をそれぞれＸ軸、Ｙ軸、その交点を原点としたとき、幅の太いＬ字状線パターンが、領域のＸ軸及びＹ軸に接し、両端部が領域境界まで伸びるように形成され、幅の細いＬ字状線パターンが、その両端部が領域境界まで伸びるように、太いＬ字状線パターンに平行にかつ隣接して形成され、さらに他の細いＬ字状線パターンが、同じ幅でその両端部が領域境界まで伸びるように、前記細いＬ字状線パターンに平行に隣接して形成され、同様にして複数の細い同じ幅のＬ字状線パターンが平行に隣接して形成されたことを特徴とするフォトマスク。 A test mask for managing an exposure apparatus is a photomask arranged in a plane,
The test pattern is in a square area, and when a pair of two adjacent sides of the area is the X axis, the Y axis, and the intersection point is the origin, a thick L-shaped line pattern is It is formed in such a way that both ends are in contact with the axis and the Y axis and extend to the region boundary, and the narrow L-shaped line pattern is parallel to the thick L-shaped line pattern so that both ends extend to the region boundary and Another thin L-shaped line pattern is formed adjacent to and parallel to the thin L-shaped line pattern so that both ends thereof extend to the region boundary with the same width. A photomask, wherein a plurality of thin L-shaped line patterns having the same width are formed adjacent to each other in parallel.
ジストの塗布された基板に露光・現像処理しレジストパターンを形成し、細いＬ字状線のレジストパターンの端部のマスクのテストパターン領域に対応するレジストパターン上の領域の境界からのＸ軸方向およびＹ軸方向のズレを測定し、測定値の偏移により、レベリングまたは／および収差の変動を管理することを特徴とする露光装置の管理方法。 The photomask according to claim 8 is installed in an exposure apparatus having a predetermined focus, and a resist pattern is formed on a substrate coated with a resist by exposure and development processing, and the end of the thin L-shaped line resist pattern. Measure the deviation in the X-axis direction and the Y-axis direction from the boundary of the region on the resist pattern corresponding to the test pattern region of the mask of the mask, and manage the leveling or / and aberration fluctuations by shifting the measured value An exposure apparatus management method characterized by the above.
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