JP2007049003A - マスク測定方法およびマスク - Google Patents

Abstract

【課題】ステージに装着したマスクの位置をレーザ干渉計にて測定する従来の手法は、マスクの大型化、パターンの微細化が進むに伴い、ステージとマスクの間の固定機構や熱ドリフトなどの影響により測定に誤差を生じるおそれがある。
【解決手段】 マスクの側面に反射面２を設けたマスクであり、レーザ干渉計４からのレーザ光を反射鏡ではなく直接マスク側面の反射面２に照射してその反射したレーザ光をもとにマスクの位置を測定すると共にマスクの歪や変形状態を検出するマスク測定方法である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ステージに装着したマスク上に形成した測定対象をレーザ干渉計で高精度に測定するマスク測定方法およびマスクに関するものである。

従来、半導体用のマスクの位置計測は、例えば図９の（ａ）に示すように、ステージに位置計測対象のマスクを装着し、ステージの側面に反射鏡を固定しこれに図中で右側から図示外のレーザ干渉計からのレーザ光を照射してその反射したレーザ光をレーザ干渉計内で干渉させて高精度に測定していた。測定時には、ステージに装着したマスクのアライメント用の基準パターンをもとに較正し、マスクのパターンの位置、寸法などを計測していた。

しかし、上述した従来の図９の（ａ）の手法では、レーザ干渉計で測定する際に、反射鏡がステージの側面に固定されており、マスク自体の位置を直接に高精度に測定いるのではなく、ステージの側面に固定された反射鏡の位置を高精度に測定しており、マスクのパターンの大型化および微細化が進むに伴い、ステージとマスクの間の固定機構や熱ドリフトなどの影響により測定誤差が生じるという問題があった。

また、反射鏡とマスク位置とのずれによる移動誤差を少なくするために図９の（ｂ）に示すように、反射鏡の位置をマスクの位置に高さをほぼ一致させてこの移動誤差を解消する手法もあるが、しかし、マスク自体そのものの位置を直接に高精度に測定するものではないという問題があった。

本発明は、これらの問題を解決するため、マスクの側面に反射面を設けてレーザ干渉計からのレーザ光を直接に当該反射面で反射させて当該マスクの位置を直接に高精度に測定すると共にマスクの歪や変形状態を検出することを目的としている。

本発明は、マスクの側面に反射面を設けてレーザ干渉計からのレーザ光を直接に当該反射面で反射させて当該マスクの位置を直接に高精度に測定すると共にマスクの歪や変形状態を検出することが可能となる。

本発明は、マスクの側面に反射面を設けてレーザ干渉計からのレーザ光を直接に当該反射面で反射させて当該マスクの位置を直接に高精度に測定すると共にマスクの歪や変形状態を検出することを実現した。

図１は、本発明の１実施例構成図を示す。
図１において、マスク１は、ＬＳＩのパターンを露光するためのマスクであって、ここでは、反射面２を設けて直接に当該マスク１上のパターンの位置の測定や異物検出などを行うためのものである。

反射面２は、マスク１の側面に設け、レーザ干渉計４から放射されたレーザ光を反射するものであって、マスク１の表面を鏡面、更に必要に応じて反射物質を蒸着したり、形成したりなどしたものである。通常は、マスク１のほぼ直交する位置に、平坦な反射面をそれぞれ形成する。

ステージ３は、マスク１を搭載し、Ｘ方向、Ｙ方向（更に、必要に応じてＺ方向）に微細移動するものである。

レーザ干渉計４は、レーザ光をマスク１の反射面に照射し、その反射したレーザ光を取り込んで干渉させ、反射面の位置を高精度に測定する公知のものである。

ＰＣ５は、パーソナルコンピュータであって、プログラムに従い各種処理を行うものであり、ここでは、前測定手段６、ステージテーブル算出手段７、マスクテーブル算出手段８、変換手段９、移動手段１０、表示装置１１、および入力装置１２などから構成されるものである。

前測定手段６は、ステージ３に搭載されたマスク１の反射面２について、レーザ干渉計４で前測定（実際の測定のために必要な情報を測定）するものである（図３参照）。

ステージテーブル算出手段７は、前測定手段６で測定した情報をもとに、指令された座標位置にステージ３を移動させるために必要な情報（例えばステージの直交度など）を算出してステージテーブルを設定するものである（図３参照）。

マスクテーブル算出手段８は、前測定手段６で測定した情報をもとに、指定されたマスクの座標位置に移動させるために必要な情報（例えばマスクの直交度など）を算出してマスクテーブルに設定するものである（図３参照）。

変換手段９は、指令された位置座標をもとにステージ３を移動する位置座標に変換するものである。

移動手段１０は、変換手段９で変換された位置座標をもとにステージ３を移動させるものである。

表示装置１１は、画像などを表示するものである。
入力装置１２は、指示やデータを入力するものであって、マウスやキーボードである。

次に、図２のフローチャートの順番に従い、マスク１の反射面２の作成について詳細に説明する。

図２は、本発明の動作説明フローチャート（作成）を示す。
図２において、Ｓ１は、マスク又はマスクの基板材料の側面のガラス部を鏡面化する。これは、例えばマスク又はマスクの基板材料がガラス（石英ガラス）の場合に、その側面のガラス部を鏡面化する。鏡面化には、ガラス部そのものを鏡面化（極めて平坦に磨く）したり、その他の材料のときは鏡面材料をイオン打ち込みして鏡面化したり、鏡面材料を塗布して拡散させて鏡面化したり、鏡面材料で成膜したりなど、何らかの手段でレーザ光が反射するに適した鏡面にすればよい。

Ｓ２は、金属（反射物質、クロム、モリブデン化合物など）をスパッタ、又は蒸着する。

Ｓ３は、ミラー付の基板材料、又はマスクを完成する。これは、Ｓ１、Ｓ２でマスクの側面のほぼ直交する２つの側面（必要なら、更に、残りの２つ側面の４つの側面（図９））について、レーザ光を照射したときに当該レーザ光を反射するように当該マスクの側面の反射面を形成する。

以上によって、ＬＳＩなどのパターンを形成したマスクの側面にレーザ光の反射面を直接に作成できたこととなる。

尚、マスク１の側面に反射面を貼り付けたのでは、
・反射面２の平行度が困難で精度良く出せない、
・反射面が熱ドリフトする、
・反射面２をマスク１に接着した接着材の発塵が発生する
などの欠点がある。

図３は、本発明の動作説明フローチャート（前測定）を示す。
図３において、Ｓ１１は、Ｘを始点にセットする。これは、Ｘ方向の変数Ｘに始点の値をセットする。

Ｓ１２は、Ｙを始点から終点に移動させ、Ｙ方向の変数Ｙを始点から終点に移動させ、Ｙ方向の変位を記録する。

Ｓ１３は、Ｘの中間点について、Ｙ方向の変位を記録する。
Ｓ１４は、Ｘの終点について、Ｙ方向の変位を記録する。

Ｓ１５は、Ｙを始点にセット、およびＸを始点から終点に移動させ、Ｘ方向の変位を記録する。

Ｓ１６は、Ｙの中間点について、Ｘ方向の変位を記録する。
Ｓ１７は、Ｙの終点について、Ｘ方向の変位を記録する。

Ｓ１８は、ＸＹを９０°回転して、上記Ｓ１１〜Ｓ１７の工程までを繰り返す。
Ｓ１９は、ステージのみのＸＹの直交度をステージテーブルに設定する。

Ｓ２０は、ＸＹのマスクの直交度をマスクテーブルに設定する。
Ｓ２１は、Ｓ１９、Ｓ２０を記録する。

以上の手順により、マスクの直交する側面に設けた２つの反射面２に、公知のレーザ干渉計４からレーザ光をそれぞれ照射し、反射して返ってきたそれぞれのレーザ光を干渉させて公知の手法で反射面２の位置座標をＸ方向、Ｙ方向についてそれぞれ測定することを用い、上述したＳ１１からＳ２１の手順により、ステージ３に装着したマスク１のほぼ直交する側面に設けた２つの反射面２をもとにマスク１、ステージ３の直交度をそれぞれ算出してステージテーブル、マスクテーブルに設定し、前測定が完了したこととなる。

図４は、本発明の説明図（歪み）を示す。これは、Ｘ方向（あるいはＹ方向）について、レーザ干渉計４からレーザ光をマスク１の反射面２に照射し、反射して返ってきたレーザ光のスポット位置のずれ（放射したレーザ光のスポット位置とのずれ）を、始点から終点まで測定したものであって、そのＭａｘとＭｉｎの差をＤ（スポット位置のずれ量）として記録する。Ｄが大きいことは、スポット位置のずれ量が大きく、反射面２が歪んでいる（マスク１が歪んでいる）ことを表す。

図５は、本発明の説明図（較正）を示す。マスク１の基準点は、図示の基準アライメントパターン（例えばステッパ用のアライメントパターン）を用いて較正する。これは、既述した図３のフローチャートに従いステージ３およびマスク１（反射面２）の直交度をそれぞれ算出したので、次に、マスク１の基準点を、図中の基準アライメントパターンをもとに較正する。

図６は、本発明の動作説明フローチャートを示す。これは、上述した図５のマスク１上の３つの基準アライメント１，２，３を用いて較正する手順を示す。

図６において、Ｓ３１は、ステージ移動し、パターン１に移動する。これは、図５のマスク１上の基準アライメントパターンの中のパターン１に移動（表示装置１１に当該パターン１の画像を表示し、当該パターン１の所定位置が中心にくるようにステージ３をＸ、Ｙの方向に移動）させる。

Ｓ３２は、記録する。これは、Ｓ３１でパターン１にステージ３を移動させたときのレーザ干渉計のＸ，Ｙの位置座標をそれぞれ記録する。

Ｓ３３は、パターン２，３についても繰り返す。これにより、パターン２，３にステージ３を移動させたときのＸ、Ｙの位置座標をそれぞれ記録できたこととなる。

Ｓ３４は、上記パターン１，２，３より座標原点を決める。これは、パターン１，２，３のＸ、Ｙの位置座標をもとに、マスク上の座標原点を決める（予め決めた関係式で座標原点を算出して決める）。

Ｓ３５は、測定する。これは、Ｓ３４で決めたマスク１の原点座標をもとに、指令されたパターンの位置にステージを移動させる（レーザ干渉計４で測定されるＸ、Ｙの位置座標をもとに、指令されたパターンの位置座標になるように当該ステージ３のＸ、Ｙ方向のモータをそれぞれサーボ制御して駆動し移動させる）。そして、画像上でパターン幅、パターン長などの指令されたものを測定する。

以上によって、図３で反射面３を設けたマスク１、ステージ３の直交度をそれぞれ前測定し、図６でマスク１の基準パターンでマスクの座標原点を較正した後、マスク１上の測定対象のパターンに移動して当該パターンの測長、検査を行うことが可能となる。

図７は、本発明の動作説明フローチャート（測定）を示す。
図７において、Ｓ４１は、移動先指示（Ｘ１、Ｙ１）する。これは、移動先として（Ｘ１、Ｙ１）の複数の移動先座標の指示を行う。

Ｓ４２は、マスクテーブルを基に移動先座標に変換する。これは、Ｓ４１で指示された設計データ上の移動先（Ｘ１、Ｙ１）について、マスクテーブルを基に移動先座標（Ｘ２、Ｙ２）に変換する。これにより、設計データ上の移動先（Ｘ１、Ｙ１）がマスク上の移動先（Ｘ２，Ｙ２）に変換されたこととなる。

Ｓ４３は、（Ｘ２，Ｙ２）に移動する。これは、Ｓ４２で変換した後のマスク上の移動先（Ｘ２，Ｙ２）に移動する（ステージ３を移動する）。

Ｓ４４は、スポット位置の最大と最小の差を算出する。これは、既述した図４で説明したように、移動したときにレーザ光の位置のずれの最大と最小の差（Ｄ）を算出する。

Ｓ４５は、制限範囲内か判別する。ＹＥＳの場合には、マスク１の側面に直接に設けた反射面２の歪み（曲がり）が制限範囲内であり（マスク１の歪みが制限範囲内であり）、正常な反射面２の状態にあると判明したので、Ｓ４６に進み、移動が終了のときは終了し、終了でないときはＳ４１に戻り繰り返す。一方、Ｓ４５のＮＯの場合には、マスク１の側面に直接に設けた反射面２の曲がりが制限範囲を超えたので（マスク１の歪みが制限範囲を超えたので）、Ｓ４７でエラーとし、測定中止し、マスク歪み／測定が不適正とし、終了する。

以上によって、指示された移動先（Ｘ１，Ｙ１）をマスクテーブルをもとに移動先（Ｘ２、Ｙ２）に変換して当該移動先（Ｘ２、Ｙ２）にステージを移動制御すると共に、レーザ干渉計４で反射面２で反射されてきたレーザ光のスポット位置のずれの最小と最大のズレ量Ｄを算出し、制限範囲内のときに移動が正常と判定し、制限範囲外のときは反射面２（ひいてはマスク１）が歪んでいるとして測定を中止し、移動中に反射面２の歪みが制限範囲内を超えてマスク１が歪んでいないかリアルタイムにチェックすることが可能となる。

図８は、本発明の他の反射面を示す。これは、既述した説明がマスク１の側面のほぼ直行するＸ方向、Ｙ方向の２つの側面に反射面２を設けたが、図８では、４つの側面にそれぞれ反射面２を設けた例を示す。このようにマスク１の４つの側面に反射面２をそれぞれ設けたことにより、それぞれの反射面２における歪み（レーザ光を照射して返ってきたときのレーザ光のビームスポットの位置のずれ量Ｄを測定して当該反射面２における歪み）を、移動中にそれぞれリアルタイムに計測する（４面同時に歪みを計測する）ことが可能となる。

本発明は、マスクの側面に反射面を設けてレーザ干渉計からのレーザ光を直接に当該反射面で反射させて当該マスクの位置を直接に高精度に測定すると共にマスクの歪や変形状態を検出するマスク測定方法およびマスクに関するものである。

本発明の１実施例構造図である。 本発明の動作説明フローチャート（作成）である。 本発明の動作説明フローチャート（前測定）である。 本発明の説明図（歪み）である。 本発明の説明図（較正）である。 本発明の動作説明フローチャート（較正）である。 本発明の動作説明フローチャート（測定）である。 本発明の他の反射面である。 従来技術の説明図である。

符号の説明

１：マスク
２：反射面
３：ステージ
４：レーザ干渉計
５：ＰＣ
６：前測定手段
７：ステージテーブル算出手段
８：マスクテーブル算出手段
９：変換手段
１０：移動手段
１１：表示装置
１２：入力装置

Claims (7)

1. ステージに装着したマスク上に形成した測定対象をレーザ干渉計で高精度に測定するマスク測定方法において、
   前記マスクの側面に反射面を設け、レーザ干渉計からのレーザ光を当該反射面に照射してその反射したレーザ光をもとに前記マスクの位置を計測することを特徴とするマスク測定方法。
2. 前記マスクの側面にほぼ直交した２つの平坦な反射面を形成したことを特徴とする請求項１記載のマスク測定方法。
3. 前記マスクを４つの側面を持つ矩形とし、各側面に平坦な反射面を形成したことを特徴とする請求項１記載のマスク測定方法。
4. 前記マスクの側面に設けた平坦な反射面から反射したレーザ光の位置のずれを測定し、反射面を取り付けたマスクの歪を測定することを特徴とする請求項１からは請求項３のいずれかに記載のマスク測定方法。
5. ステージに装着して当該マスク上に形成した測定対象をレーザ干渉計で高精度に測定するマスクにおいて、
   側面に反射面を設け、
   前記レーザ干渉計からのレーザ光を前記反射面に照射し、反射したレーザ光をもとに計測することを特徴とするマスク。
6. 前記マスクの側面にほぼ直交した２つの平坦な反射面を形成したことを特徴とする請求項５記載のマスク。
7. 前記マスクを４つの側面を持つ矩形とし、各側面に平坦な反射面を形成したことを特徴とする請求項５記載のマスク。

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