JP2010191162A

JP2010191162A - レチクルの製造方法、面形状計測装置、及びコンピュータ。

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Publication number: JP2010191162A
Application number: JP2009035126A
Authority: JP
Inventors: Koichi Chitoku; 孝一千徳
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-02-18
Filing date: 2009-02-18
Publication date: 2010-09-02
Anticipated expiration: 2029-02-18
Also published as: US20100209828A1; US8338805B2; JP5376987B2

Abstract

【課題】装置の複雑化、および生産性の低下を防ぎつつ、高精度での露光を可能にするレチクルの製造方法を提供する。
【解決手段】
基準チャック１０１で保持した場合の基準マスクブランクス１０４の第１の面形状を計測し、露光装置のレチクルチャック１０２で保持した場合の基準マスクブランクス１１０の第２の面形状を計測し、基準チャック１０１で保持した場合の描画用マスクブランクス１０４の第３の面形状を計測する。第１の面形状と第２の面形状の差分値を算出し、差分値と第３の面形状に基づいて、レチクルチャック１０２で保持した場合の描画用マスクブランクス１０４の第４の面形状を算出し、第４の面形状に基づいて、描画用マスクブランクス１０４にパターンを描画する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体露光装置に用いられるレチクルの製造に関するものである。

従来の露光装置において、レチクルの吸着面、あるいはレチクルチャックの吸着面に凹凸があった場合、レチクルのパターニング領域の面形状は吸着時の平面矯正の影響を受けて変化し、投影光学系に対するレチクル上のパターニング位置がシフトする問題があった。その結果、ウエハへの露光パターンの投影位置もシフトし、オーバーレイエラー発生の要因となっていた。
また、反射型のレチクルを使用するＥＵＶ露光装置においても同様の問題が発生する。
さらに、電子線描画装置を用いたマスクブランクスへのパターニング作業は、電子線描画装置が有するチャックにマスクブランクスを吸着させて行う。そのため、電子線描画装置のチャック吸着面の形状と、露光装置のレチクルチャック吸着面の形状とに相違がある場合も、吸着後のマスクブランクスのパターニング面の平坦度は異なり、同様にオーバーレイエラーが発生する。
特許文献１は、レチクルチャックの吸着面に接するパターニング工程に入る前のマスク（以下、描画用マスクブランクスと言う）の面、すなわち、描画用マスクブランクスの裏面の面形状を計測し、露光装置のレチクルチャックの吸着面の面形状を測定する。そして、描画用マスクブランクス裏面の面形状計測値と露光装置のレチクルチャック吸着面の面形状計測値とを用いて、露光装置のレチクルチャックに吸着された状態の描画用マスクブランクス表面の面形状を算出している。これらの算出結果から、描画用レチクルの平面矯正量を求め、電子線描画装置によるパターニング位置を補正することが開示されている。
特許文献２は、描画用マスクブランクスを露光装置内に搬送した後、露光装置のレチクルチャックに吸着した状態での描画用マスクブランクスの平面形状を測定している。そして、計測した平面形状に起因して生じる露光パターンのウエハへの転写位置ずれ量を算出し、その算出結果に基づいて、電子線描画装置によるパターニング位置を補正することが開示されている。
特許文献３は、電子線描画装置でのパターニング時の描画用マスクブランクスの自重変形量を電子線描画装置内の光計測系で計測し、その自重変形による描画用マスクブランクスの面内歪に基づいて、パターニングの位置を補正することが開示されている。

特開２００７−１５０２８６号公報特開２００５−２７４９５３号公報特開２００４−２１４４１５号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている方法では、被測定物体である描画用マスクブランクスあるいはレチクルチャックの計測時の状態が、実際の装置上での取り付け状態と異なるため、計測精度が低下する懸念がある。
特許文献２に開示されている方法では、描画用マスクブランクスの面形状計測のために露光装置を使用するので、本来のリソグラフィー作業を停止して行うことになり、生産性が低下する。
また、特許文献３に開示されている方法は、その測定の為の計測系を電子線描画装置に持たせることになり、装置が複雑化する懸念がある。
本発明は、装置の複雑化、および生産性の低下を防ぎつつ、高精度での露光を可能にするレチクルの製造方法を提供する。

本発明の一側面としてのレチクルの製造方法は、基準マスクブランクスを基準チャックで保持し、前記基準マスクブランクスの面形状を第１の面形状として計測するステップと、前記基準マスクブランクスを露光装置のレチクルチャックで保持し、前記基準マスクブランクの面形状を第２の面形状として計測するステップと、前記描画用マスクブランクスを前記基準チャックで保持し、前記描画用マスクブランクスの面形状を第３の面形状として計測するステップと、前記第１の面形状の計測値と前記第２の面形状の計測値との差を、第１の差分値として算出するステップと、前記第１の差分値と前記第３の面形状の計測値とに基づいて、前記レチクルチャックで保持した場合の前記描画用マスクブランクスの面形状を第４の面形状として算出するステップと、を有し、前記第４の面形状に基づいて、前記描画用マスクブランクスに前記パターンを描画することを特徴とする。
また、本発明の別の一側面としての面形状測定装置は、マスクブランクスの面形状を計測する面形状計測装置であって、基準チャックで保持した場合の基準マスクブランクスの面形状を第１の面形状として、露光装置のレチクルチャックで保持した場合の前記基準マスクブランクスの面形状を第２の面形状として、前記基準チャックで保持した場合の描画用マスクブランクスの面形状を第３の面形状として計測する計測手段と、前記計測手段によって計測された前記第１の面形状の計測値と前記第２の面形状の計測値とを記憶する記憶手段と、前記第１の面形状および前記第２の面形状の計測値と、前記第３の面形状の計測値と、に基づいて、前記描画用マスクブランクスに描画されるパターンの位置の補正値を演算する演算手段と、を備えることを特徴とする。
さらに、本発明の別の一側面としての信号処理装置は、マスクブランクスの面形状を計測する面形状計測装置に用いられる信号処理装置であって、基準チャックで保持した場合の基準マスクブランクスの面形状、露光装置のレチクルチャックで保持した場合の前記基準マスクブランクスの面形状、および前記基準チャックで保持した場合の描画用マスクブランクスの面形状の計測値を記憶する記憶手段と、前記計測値に基づいて、前記描画用マスクブランクスに描画されるパターンの位置の補正値を演算する演算手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、装置の複雑化、および生産性の低下を防ぎつつ、高精度に基盤上に露光パターンを投影するレチクルを製造することが可能となる。

本発明の実施例１における描画用マスクブランクス面形状の測定方法を示す図。実施例１におけるパターニング位置補正量を求める工程を示す図。実施例１における反射型の基準マスクブランクスの表面形状の測定を示す図。本発明の実施例における基準マスクブランクスのパターニング面が上下方を向いているときの面形状の測定を示す図。実施例１における反射型レチクルでの結像位置シフトを示す図。本発明の実施例におけるレチクルの面形状の変化に応じたパターニング位置のずれを示す図。本発明の実施例２における描画用マスクブランクスの面形状の測定方法を示す図。実施例２における透過型の基準マスクブランクスの面形状の測定方法を示す図。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。

まず、本発明の実施例１を図１（ａ），（ｂ），（ｃ），および図２を用いて説明する。本実施例は、基準チャック１０１と基準マスクブランクス１１０を用いることによって、露光装置のレチクルチャック１０２に吸着されるレチクルの面形状を間接的に求める。そして、その結果に基づいて電子線描画装置１０８におけるパターニング位置（描画位置）の補正を行う。
ここで、基準チャック１０１は、露光装置内で使用するレチクルチャック１０２および電子線描画装置内で使用するチャック１０３とは異なるチャックである。また、基準マスクブランクス１１０は、実際に描画する際に用いるマスク（以下、描画用マスクブランクスと言う）とは別のマスクブランクスであり、複数チャック間の吸着面形状の相違を測定する為に使用する。さらに、パターニング位置は、電子線描画装置１０８を用いて描画用マスクブランクスへ露光パターンを描画すべき位置（設計値）であり、レチクル上での露光パターンの形状のことではない。
描画用マスクブランクス１０４は、図１（ａ）において基準チャック１０１に吸着された状態の面形状Ｚ_１（ｘ）を計測後、図１（ｃ）に示す電子線描画装置１０８に運ばれてパターニングが施される。しかし、パターニングは、面形状Ｚ_１（ｘ）の値をそのまま使用するのではなく、図１（ｂ）で示される面形状Ｚ_２（ｘ）、あるいは図１（ｃ）で示される面形状Ｚ_３（ｘ）を考慮して、パターニング位置の補正データを作成する。
以下、補正データを算出する工程を説明する。

まず、工程１として、描画用マスクブランクス１０４の面形状Ｚ_２（ｘ）および面形状Ｚ_３（ｘ）を算出するための較正用データの算出を説明する。較正用データとは、各チャックの吸着面形状の差（チャック差）、マスクブランクス表面が上を向いて吸着されている場合と、下を向いて吸着（保持）されている場合との形状差（反転要因）等である。
工程１では、図３（ａ）示すように、基準マスクブランクス１１０を基準チャック１０１に吸着し、基準マスクブランクス１１０の面形状（第１の面形状）を、

として計測する。ここで、ｘは基準マスクブランクス１１０のｘ方向の位置座標を示しており、Ｚｃ_１（ｘ）は位置ｘにおけるｚ方向の高さ情報の集合体である。本実施例は、説明を容易にするため、マスクブランクス上の座標を１次元としている。２次元の位置座標を用いる場合はｘ、ｙを位置座標とすればよい。
次に図３（ｂ）のように、基準マスクブランクス１１０を露光装置のレチクルチャック１０２に吸着し、基準マスクブランクス１１０の面形状（第２の面形状）を、

として計測する。
この計測は、露光装置の組立工程で行ってもよい。その際、基準チャック１０１は面形状計測装置１０５から取り外され、露光装置から取り外されたレチクルチャック１０２が面形状計測装置１０５にセットされる。
次に図３（ｃ）のように、基準マスクブランクス１１０を電子線描画装置のチャック１０３に吸着した後、面形状計測装置１０５に設置し、基準マスクブランクス１１０の面形状（第３の面形状）を、

として計測する。この際、電子線描画装置のチャック１０３が電子線描画装置１０８から取り外されて面形状計測装置１０５に設置される。
上記のように、同一の基準マスクブランクス１１０を使用して面形状を測定したため、各チャックの吸着面形状の相違は、各チャックに吸着したときの基準マスクブランクス１１０の面形状計測値間での差分値を算出することにより求められる。ここで、基準マスクブランクス１１０の面形状は各チャックの吸着面形状に即して発生し、各チャックの吸着面形状と基準マスクブランクス１１０の吸着面形状との相乗効果による形状変化は発生したとしても無視できる量である。
ここで、露光装置のレチクルチャック１０２と基準チャック１０１の吸着面形状との差分値（第１の差分値）は、

電子線描画装置のチャック１０３と露光装置のレチクルチャック１０２の吸着面形状との差分値（第３の差分値）は、

となる。

また、図１（ａ），図１（ｃ）に示したように、反射型レチクルを使用する露光装置でのマスクブランクスの表面（パターニング面）は下方を向いており、電子線描画装置１０８でのマスクブランクス表面は上方を向く。そのため、マスクブランクス表面の上下の反転要因による面形状の相違も考慮する必要がある。この反転要因によるマスクブランクス面形状の相違は、図４（ａ），図４（ｂ）に示すような、構成部品の一部（可動ミラー１１１）が回転し被測定物体面が上下反転しても対応可能な面形状計測装置１０５で計測される。ここで、マスクブランクスの表面が下を向いている時の面形状をＺ_ｄｏｗｎ（ｘ）、マスクブランクスの表面が上を向いている時の面形状をＺ_ｕｐ（ｘ）とする。
このときの反転要因によるマスクブランクス面形状の差分値は、

となる。
ここで、ΔＺｃ_ｒ（ｘ）の値が、予め定めておいたトレランスを超えるようであれば、マスクブランクス面形状を算出する際にΔＺｃ_ｒ（ｘ）の値を考慮してマスクブランクス面形状を算出する。
また、各チャック間の吸着面形状の相違が小さく、予め設定したトレランス内に入っており無視できる場合、式（４），式（５）で求めた較正データのうちの無視できる項は除外してもよい。例えば、露光装置のレチクルチャック１０２と基準チャック１０１の吸着面に相違が無ければ、式（４）は不必要であり、電子線描画装置のチャック１０３と露光装置のレチクルチャック１０２の吸着面に相違が無ければ式（５）は不必要となる。
次に工程２として、これからパターニングを行う予定の描画用マスクブランクス１０４の基準チャック１０１に吸着された状態での面形状（第５の面形状）を計測する。面形状計測装置１０５によって計測された描画用マスクブランクス１０４の面形状は、

として計測される。

さて、実際の描画用マスクブランクス１０４の装置間の移動は、図１（ａ）の面形状計測装置１０５から図１（ｃ）の電子線描画装置１０８に向かう（実線の矢印で示す）。しかし、マスクブランクスの面形状の変化により生じるＩＰエラー（パターニング位置誤差、ｉｍａｇｅｐｌａｃｅｍｅｎｔエラー）補正値は、描画された後のマスクが露光装置のレチクルチャック１０２に吸着された場合の面形状に基づいて算出する必要がある。
そのため次に工程３として、描画用マスクブランクス１０４が露光装置のレチクルチャック１０２に吸着された状態での面形状Ｚ_２（ｘ）（第４の面形状）を以下の計算にて求める。

ここで、Ｚ_１（ｘ）は工程２で計測された基準チャック１０１に吸着された描画用マスクブランクス１０４の面形状であり、ΔＺｃ_ａ（ｘ）は工程１で算出された露光装置のレチクルチャック１０２と基準チャック１０１の吸着面形状の差分値である。露光装置のレチクルチャック１０２と基準チャック１０１の吸着面形状に相違が、予め設定したトレランス以内である場合は、ΔＺｃ_ａ（ｘ）を除外してもよい。
次に工程４として、パターニング位置補正量１を計算する。

工程３で算出された露光装置のレチクルチャック１０２での描画用マスクブランクス１０４の面形状に基づいて、露光装置にてスキャン露光されるときの投影光学系１０６に対する物体面の位置を所定の領域毎（例えば露光スリットの幅毎に）に求める。

露光スリット幅をＸａからＸｂの領域とし、露光スリットの幅ＸａからＸｂをｎ−１等分（ｎは２以上の正の整数）して、各ｘ位置とｚ方向の高さの値とを、
（Ｘ_１、Ｚ_１）、（Ｘ_２、Ｚ_２）．．．．（Ｘ_ｎ、Ｚ_ｎ）
とし、これらｎ組の数値に対して最もフィットする直線（一次関数近似）、いわゆる物体面を求める。
物体面を表す式を、

とすると、式（９）は、最小二乗法を用いて以下の様にして求めることが出来る。

次に、式（９）で表される物体面と、露光スリットの幅ＸａからＸｂの間での面形状のｚ方向の高さＺ_２（ｘ）との差分値（第２の差分値）をΔＺ_２（ｘ）として求める。

図５に示すように、物体面と反射型レチクル表面にΔＺ_２（ｘ）の凹凸差があると、その凹凸に対応して、レチクル上のパターンのウエハ１０７への結像位置がΔＰだけシフトする。
ここでΔＰは以下のようにして求めることができる。

ここで、θは、露光装置における露光光のマスクブランクスへの照射角度である。
よって、式（１２）で求めたウエハ１０７位置での結像位置シフト量をキャンセルするようなマスクブランクス上でのパターニング位置補正量１（第１の補正値）は、

となる。
次に工程５として、描画用マスクブランクス１０４が電子線描画装置１０８のチャック１０３に吸着された状態での面形状Ｚ_３（ｘ）を求める。面形状Ｚ_３（ｘ）は、工程３で算出された面形状Ｚ_２（ｘ）、および工程１で算出された差分値ΔＺｃ_ｂ（ｘ）とを用いて、以下のように求められる。

ここで、露光装置のレチクルチャック１０２と電子線描画装置のチャック１０３の吸着面形状の相違が、予め設定したトレランス以内である場合は、ΔＺｃ_ｂ（ｘ）は除外しても良い。
次に工程６として、図１（ｂ）の状態と図１（ｃ）の状態との描画用マスクブランクス１０４の面形状の相違から、パターニング位置補正量２を求める。
まず、図１（ｂ）の状態と図１（ｃ）の状態の描画用マスクブランクス１０４の面形状の差分値ΔＺｃ_ｂ（ｘ）は、工程１で求めたようになる。ここで、図６に示すように描画用マスクブランクスの面形状が変わったことによるマスクブランクス表面の伸縮の影響により、パターニング位置補正量２（第２の補正値）としてのΔＥ_２が発生する。このΔＥ_２は、以下の式で求めることができる。

ここで、ｔはマスクブランクスの厚さである。
これにより、実際に補正する電子線描画装置１０８のパターニング位置補正量は、工程４で求めたΔＥ_１（ｘ）と、工程６で求めたΔＥ_２（ｘ）を足し合わせて、

として求めることができる。
すなわち、基準マスクブランクス１１０および基準チャック１０１を用いることで、マスクブランクスの面形状計測のために露光装置を占有することなく、かつ、迅速にパターニング位置の補正値を求めることができる。

本発明の実施例２を図７（ａ），図７（ｂ），図７（ｃ）および図８を用いて説明する。実施例１では、反射型レチクルの製造方法について説明したが、本実施例は透過型のレチクルの製造方法について述べる。なお、実施例１と重複する説明は省略する。
実施例１と同様に、工程１で基準マスクブランクス２１１を用いて較正データを求める。このとき、図８に示すように基準マスクブランクス２１１を露光装置のレチクルチャック２０２に吸着して面形状を計測する。また、実施例１と同様に工程２で基準チャック２０１に吸着した状態の描画用マスクブランクス２０４の面形状Ｚ_１（ｘ）を求め、工程３で露光装置のレチクルチャック２０２に吸着された描画用マスクブランクス２０４の面形状Ｚ_２（ｘ）を求める。
しかし、図７（ｂ）に示すように本実施例は透過型のレチクルの製造方法であるため、本実施例の工程４は実施例１と異なる。
本実施例では、マスクブランクス表面の凹凸による微小範囲内でのマスクブランクス表面の角度は微小な角度であり、主光線の回折角の変動による露光位置のシフト量は無視できるとする。そのため、工程４では、最小二乗法を用いて露光スリットの幅の領域に対する物体面を算出し、レチクルパターンのマッピングデータを作製するだけである。
次に工程５として、実施例１と同様に描画用マスクブランクス２０４が電子線描画装置２０８のチャック２０３に吸着された状態での面形状Ｚ_３（ｘ）を算出する。
工程６では、図７（ｂ）の状態と図７（ｃ）の状態との描画用マスクブランクス２０４の面形状の相違から、パターニング位置補正量を求める。
ここで、図６に示すように描画用マスクブランクス２０４の面形状が変わったことによるマスクブランクス表面の伸縮の影響により、パターニング位置補正量ΔＥ_３が発生する。このΔＥ_３は、以下の式で求めることができる。

ここで、ΔＺｃ_ｂ（ｘ）は、工程１で求めた図７（ｂ）の状態と図７（ｃ）の状態との基準マスクブランクス２１０の面形状の差分値であり、ｔはマスクブランクスの厚さである。
すなわち、本実施例での電子線描画装置２０８のパターニング位置補正量は、工程６で求めたΔＥ_３（ｘ）となる。
すなわち、基準マスクブランクス２１０および基準チャック２０１を用いることで、マスクブランクスの面形状計測のために露光装置を占有することなく、かつ、迅速にパターニング位置の補正量を求めることができる。
なお、実施例１および実施例２で述べた面形状の算出（演算）は、面形状計測装置、露光装置、および電子線描画装置にネットワーク接続された１台のコンピュータ（信号処理装置）で行ってよい。また、面形状計測装置、露光装置、および電子線描画装置のそれぞれをコントロールする複数のコンピュータで行ってもよい。
また、面形状計測装置に計測した計測値を記憶させる記憶部を設け、面形状計測装置内でパターニング位置補正量を求めてもよい。

１０１，２０１基準チャック
１０２，２０２露光装置のレチクルチャック
１０３，２０３電子線描画装置のチャック
１０４，２０４描画用マスクブランクス
１０５，２０５面形状計測装置
１０６，２０６投影光学系
１０７，２０７ウエハ
１０８，２０８電子線描画装置
１０９，２０９ウエハステージ
１１０，２１０基準マスクブランクス

Claims

描画用マスクブランクスにパターンを描画し、レチクルを製造するレチクルの製造方法であって、
基準マスクブランクスを基準チャックで保持し、前記基準マスクブランクスの面形状を第１の面形状として計測するステップと、
前記基準マスクブランクスを露光装置のレチクルチャックで保持し、前記基準マスクブランクの面形状を第２の面形状として計測するステップと、
前記描画用マスクブランクスを前記基準チャックで保持し、前記描画用マスクブランクスの面形状を第３の面形状として計測するステップと、
前記第１の面形状の計測値と前記第２の面形状の計測値との差を、第１の差分値として算出するステップと、
前記第１の差分値と前記第３の面形状の計測値とに基づいて、前記レチクルチャックで保持した場合の前記描画用マスクブランクスの面形状を第４の面形状として算出するステップと、を有し、
前記第４の面形状に基づいて、前記描画用マスクブランクスに前記パターンを描画することを特徴とするレチクルの製造方法。
前記第４の面形状を用いて、前記露光装置の投影光学系に対する物体面の位置を算出するステップと、
前記物体面の位置と前記第４の面形状との差を、第２の差分値として算出するステップと、
前記第２の差分値を用いて、前記パターンの描画位置の第１の補正値を算出するステップと、を有し、
前記第１の補正値を用いて、前記描画用マスクブランクスに前記パターンを描画することを特徴とする請求項１記載のレチクルの製造方法。
前記基準マスクブランクスを電子線描画装置のチャックで保持し、前記基準マスクブランクスの面形状を第５の面形状として計測するステップを更に有し、
前記第５の面形状の計測値と前記第２の面形状の計測値との差を、第３の差分値として算出するステップと、
前記第３の差分値に基づいて、前記パターンの描画位置の第２の補正値を算出するステップと、を有し、
前記第１の補正値を前記第２の補正値に加えた値を用いて、前記描画用マスクブランクスに前記パターンを描画すること特徴とする請求項２記載のレチクルの製造方法。
マスクブランクスの面形状を計測する面形状計測装置であって、
基準チャックで保持した場合の基準マスクブランクスの面形状を第１の面形状として、露光装置のレチクルチャックで保持した場合の前記基準マスクブランクスの面形状を第２の面形状として、前記基準チャックで保持した場合の描画用マスクブランクスの面形状を第３の面形状として計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された前記第１の面形状の計測値と前記第２の面形状の計測値とを記憶する記憶手段と、
前記第１の面形状および前記第２の面形状の計測値と、前記第３の面形状の計測値と、に基づいて、前記描画用マスクブランクスに描画されるパターンの位置の補正値を演算する演算手段と、を備えることを特徴とする面形状計測装置。
マスクブランクスの面形状を計測する面形状計測装置に用いられる信号処理装置であって、
基準チャックで保持した場合の基準マスクブランクスの面形状、露光装置のレチクルチャックで保持した場合の前記基準マスクブランクスの面形状、および前記基準チャックで保持した場合の描画用マスクブランクスの面形状の計測値を記憶する記憶手段と、
前記計測値に基づいて、前記描画用マスクブランクスに描画されるパターンの位置の補正値を演算する演算手段と、を備えることを特徴とする信号処理装置。