JP3561564B2 - Method for manufacturing solid state device - Google Patents

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子,超伝導体素子,磁性体素子,光集積回路素子、等の各種固体素子製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体集積回路素子等の製造では、マスクあるいはレチクル(以下では、マスクと総称する)上に形成されたマスクパタンを露光光を照射して基板上に転写する光リソグラフィ法が主に用いられてきた。特に、マスクパタンを結像光学系を介して基板上に縮小転写する縮小投影露光法が設計寸法1μm程度以下の微細パタンの転写で主に用いられてきた。
【0003】
縮小投影露光法における解像度の向上は露光光の短波長化,結像光学系の高 NA化により進められてきた。さらに、最近は位相シフトマスク露光法,変形照明露光法などの高解像度化技術の開発も進められてきた。
【0004】
また、素子の高集積化とともにチップサイズも次第に拡大してきた。一回の露光光で転写可能な領域である最大フィールドサイズも次第に拡大し、最近のステップアンドリピート方式の縮小投影露光装置(以下では、ステッパと呼ぶ)ではウエハ基板上寸法で22mm角(31.1mmφ)の領域を転写できるようになってきた。本方式は露光光照射によるマスクパタン転写と基板ステージ移動をステップアンドリピートで繰り返し行うことにより基板上に複数のチップを繰り返し転写する方法である。
【0005】
さらに大きな領域を転写可能な装置として、ステップアンドスキャン方式の縮小投影露光装置(以下では、スキャナと呼ぶ)も開発されてきた。本方式は、マスクと基板を所定のマスクパタン縮小比率に応じて相対移動させながら、円弧状あるいはスリット状等の照明領域をマスク上をスキャンさせてマスクパタンを転写する方式である。
【0006】
しかし、これら露光装置に各種高解像度化技術を適用しても、光リソグラフィ法を用いて100nm以下の微細パタンを形成することは非常に困難であると予測されている。
【0007】
これに対して、電子線を用いてパタンを描画あるいは転写する電子線露光法は、100nm以下の極微細パタンを形成可能な微細加工技術の一つとして実用化されている。電子線露光法の方式は、矩形状に整形した電子線を用いて基板上にパタンを直接描く可変矩形成形式電子線直接描画法や、ある所定の図形状に整形した電子線を繰り返し転写するセルプロジェクション方式電子線露光法など、いくつかの露光方式が開発されてきた。しかし、一般に電子線露光法はマスクパタンを一括転写する光リソグラフィ法と比較してスループットが低くなってしまうという問題があった。
【0008】
そこで、電子線露光法の極微細寸法加工性能を活用しつつリソグラフィ工程でのスループットの低下を抑えるために、例えば、光リソグラフィ法で転写できないような微細寸法パタンを電子線露光法で、それ以外の比較的大きなパタンを光リソグラフィ法で転写するといったように、複数のリソグラフィ技術をミックスアンドマッチで混用する方法が用いられている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
スキャンタイプの露光装置では、マスクパタンを転写する基板が載置された基板ステージとマスクが載置されたマスクステージとを、マスクパタン縮小比に応じて相対的に同期させて精密に移動させながらマスクパタンを転写する。このとき、ステージ移動の誤差が生じてしまうことがある。この誤差はマスクパタン転写精度に影響を与えてしまう。特に、ステージ誤差によるパタン位置の誤差は、重ね合わせ露光精度に大きく影響する。
【0010】
また、電子線露光装置を用いてパタンを転写する場合も同様に、基板が載置された基板ステージの移動誤差が重ね合わせ露光精度に影響を与える恐れがある。さらに、スキャンタイプの露光装置と電子線露光装置とをミックスアンドマッチで使用する場合、両者の各ステージ移動位置の差が重ね合わせ露光精度に影響を与えてしまう。
【0011】
従来は、このようなステージ誤差に起因した重ね合わせ誤差を重ね合わせ露光時に考慮していなかったため、重ね合わせ精度が劣化してしまうという問題があった。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記問題は、露光光で所定形状の照明領域を照明し、該所定形状の照明領域を第1の回路パタン転写用のマスクパタンが形成されたマスク上を走査するとともに、前記所定形状の照明領域を投影光学系で基板上に投影した所定形状の露光領域に対して前記マスクと同期して基板を走査することにより、前記第1の回路パタンを前記基板上に露光する際に、該所定形状の照明領域がマスク上を走査する際の走査位置誤差に関する情報と上記所定形状の露光領域が基板上を走査する際の走査位置誤差に関する情報とから、上記基板上に転写した第1の回路パタンの転写位置誤差に関する情報を求める工程と、該基板上の該第1の回路パタンに対して第2の回路パタンを位置合わせして重ね合わせ転写する際に該第1の回路パタンの転写位置誤差に関する情報を用いて該第1の回路パタンとの重ね合わせ誤差を小さくするように該第2の回路パタンの転写位置を補正するパタン転写方法により、さらに、露光光で所定形状の照明領域を照明し、該所定形状の照明領域を第2の回路パタン転写用のマスクパタンが形成されたマスク上を走査するとともに、前記所定形状の照明領域を投影光学系で基板上に投影した所定形状の露光領域に対して前記マスクと同期して基板を走査することにより、前記第2の回路パタンを前記基板上に露光する際に、前記基板上に転写した第1の回路パタンの転写位置誤差に関する情報を用いて上記所定形状の照明領域を第2の回路パタン転写用のマスクパタンが形成されたマスク上を走査する際の走査位置を補正することにより、あるいは前記所定形状の照明領域を投影光学系で基板上に投影した所定形状の露光領域に対して前記マスクと同期して基板を走査する際の走査位置を補正することにより、該第1の回路パタンとの重ね合わせ誤差を小さくするように上記第2の回路パタンの転写位置を補正するパタン転写方法により、さらに、前記第2の回路パタンを電子線露光法を用いて転写するとともに、該第2の回路パタンを電子線露光する際の電子線の偏向位置を前記基板上に転写した第1の回路パタンの転写位置誤差に関する情報を用いて補正することにより、あるいは前記基板を載置した試料台の駆動位置を補正することにより、該第1の回路パタンとの重ね合わせ誤差を小さくするように上記第2の回路パタンの転写位置を補正するパタン転写方法により解決される。
【0013】
ステージ誤差を補正するためには、被重ね合わせパタンを転写したときのステージ駆動位置をもとに、重ね合わせパタン転写時にステージを調整して駆動してやれば良い。また、電子線描画装置を用いて重ね合わせパタンを転写する場合、ステージ駆動補正を行わず、電子線偏向位置を補正することにより行ってもよい。
【0014】
補正方法を図1を用いてさらに説明する。まず、第1の回路パタンを転写する工程1を処理する。このとき、パタン転写時のステージ駆動結果をモニタし、記憶装置にステージ駆動結果、転写パタン位置誤差に関する情報を求め(工程2)、記憶装置に記憶する(工程3)。ステージ位置はレーザ干渉系によりモニタされているので、そのステージ位置駆動結果を制御装置を介して記憶装置に記憶させておく。スキャナの場合、基板ステージとマスクステージの同期駆動誤差に関する情報を記憶してもよい。このとき、露光日時,ロット識別子,処理ウエハ識別子,転写チップ配列,順序,転写パタン識別子,露光装置識別子,使用マスク識別子、等のマスクパタン転写に関わる情報も同時に記憶しておくことにより、プロセス処理工程を管理することもできる。
【0015】
記憶した情報は、磁気テープや磁気ディスク装置,光磁気ディスク装置等の手段により他の露光装置へデータを送ることができる。また、各露光装置の制御装置をネットワークを介して相互に接続しておけば、情報をより容易に転送することができる。また、各露光装置をネットワークを介して相互に接続するとともに各露光装置間で情報を記憶しておく記憶装置を共通で設けておいたり、マスクパタン露光に関わるこれら情報を専用に操作する制御装置を設けておけば、作業をより効率的に行うこともできる。
【0016】
所定の回路パタンを加工する工程4を処理した後、第1の回路パタンに対して第2の回路パタンを重ね合わせ転写する。このとき、以上のようにして記憶しておいた情報を読み出し(工程5)、この情報をもとにステージ駆動位置を補正しながらマスクパタンを転写すればよい(工程6)。例えば、被重ね合わせパタンを転写した時のマスクパタン転写に関わる情報を上述の記憶装置から呼び出し、基板ステージやマスクステージの駆動結果に関する情報から転写すべきマスクパタン位置の補正量を求めれば良い。
【0017】
電子線描画装置を用いて重ね合わせパタンを転写する場合も、被重ね合わせパタン転写結果に関する情報をもとに基板ステージ駆動位置を補正しながらマスクパタンを描画すればよい。また、基板ステージ駆動位置ではなくパタンを描画する電子線の偏向量を電子レンズを制御することにより調整して転写パタン位置を補正することも可能である。
【0018】
【発明の実施の形態】
(実施例1)
最小設計寸法180nm,転写チップサイズ20mm×24mm角の1ギガビットDRAM(ダイナミックランダムアクセスメモリ)級の大規模集積回路の回路パタンを加工する工程を例に説明する。
【0019】
本実施例では、KrFエキシマレーザ露光装置(縮小比4:1)を用いて所定の半導体記憶装置の配線パタンを所定の工程を処理した基板上に転写した。
【0020】
図2を用いて本発明のマスクパタン露光方法を実現する投影露光装置の構成の例を説明する。光源31から発する光は、照明光学系30を介してマスキングブレード52により成形されてマスク36を照明する。
【0021】
マスク36はマスクステージ48上に載置されている。マスクステージ48は主制御系49からの制御命令に応じて駆動手段47によって駆動されるので、所望の位置に移動可能である。マスクステージ48の位置は、ステージ上に固定されたミラー53の位置としてレーザ測長機54で正確にモニタされている。マスク36上には異物付着によるパタン転写不良を防止するためのペリクル37が設けられている。
【0022】
マスク36上に描かれたマスクパタンは、投影レンズ38を介して試料基板であるウエハ39上に投影される。ウエハ39は、基板ステージ40上に真空吸着されている。基板ステージ40は、投影レンズ38の光軸方向、すなわち、Z方向に移動可能なZステージ41上に載置され、さらにXYステージ42上に搭載されている。Zステージ41及びXYステージ42は、主制御系49からの制御命令に応じてそれぞれの駆動手段43,44によって駆動されるので、所望の露光位置に移動可能である。その位置はZステージ41に固定されたミラー46の位置として、レーザ測長機45で正確にモニタされている。また、ウエハ39の表面位置は、通常の露光装置が有する焦点位置検出手段で計測される。計測結果に応じてZステージ41を駆動させることにより、ウエハ39の表面は常に投影レンズ38の結像面と一致させることができる。
【0023】
マスク36はマスキングブレード52によりスリット形状に成形された照明光により照明される。マスクステージ48を移動させることによりマスク36上をスリット形状照明光が走査し、これにより照明されたマスク36上のマスクパタンがマスク36に同期して移動されるウエハ39上に転写される。
【0024】
マスクパタン縮小比は4:1であったので、マスクステージ48の駆動量は基板ステージ40の駆動量に対して4倍の距離だけ大きく駆動される。例えば、マスクステージのY方向移動量1に対して基板ステージ40のY方向移動量を4とし、お互いに同期させてY方向に連続的に移動させればよい。
【0025】
本実施例で、パタンを転写する基板サイズは6インチφであったので、本実施例では図3に模式的に示したような露光チップ配置とし、全てのウエハについて、左下のチップから図中で矢印で示した順に露光した。また、基板は25枚で1ロットを構成し、ロット識別子はLOT154、基板は1毎目から順に01, 02,…,24,25とした。
【0026】
パタン転写時の基板ステージ40の駆動結果及びマスクステージ48の駆動結果を、それぞれレーザ測長機45,54により正確にモニタし、モニタ結果を演算処理して得たパタン配置誤差に関する情報を制御装置49を介して記憶装置 51内にファイル形式で記憶した。なお、記憶装置51はネットワーク425を介して他の露光装置間でデータを共有できるように構成した。
【0027】
記憶装置51に記憶したパタン配置に関する情報は、図8に示したようにネットワーク装置425に接続されたデータ処理専用の制御装置201に転送し、記憶装置202に記憶した。このような装置構成は、処理プロセスに関する情報の一括管理,生産管理のために有効である。
【0028】
投影露光装置を用いて所定のゲートパタンを転写した。基板ステージ40、及びマスクステージ48の駆動結果を演算処理して両者の同期駆動誤差により生じた転写パタン配置誤差に関する情報を求め、得られた結果を記憶装置51にファイル形式で記憶した。
【0029】
本実施例では、転写パタン配置誤差に関する情報をファイル形式で記憶したが、記憶方式等はこれに限るものではない。また、ファイルは、ファイルの先頭からロット識別子,露光日時,露光装置識別子,転写パタン識別子,使用マスク識別子,転写パタン配置誤差に関する情報を基板1枚目から順に25枚目まで、順に配置したファイル構成としたが、記憶する内容,順序,ファイル形式等、これに限るものではない。
【0030】
所定のレジストパタン現像処理工程後、形成したレジストパタンをマスクに所定の配線パタンを加工した。次に、層間絶縁膜をこの基板上に形成し、今度は電子線露光装置を用いて所定の電極取り出し孔用の第2の回路パタンを転写した。図4を用いて、本発明のパタン転写方法を実現する電子線露光装置の構成例を説明する。電子銃401より放出された電子402は複数の電子レンズ403,404により集束され偏向レンズ405,406により偏向されてステージ407上のウエハ408に照射される。この時電子線の形状は二つのアパーチャ409と410によって決定される。第2のアパーチャ支持台410に例えば図7に示されたようなアパーチャを搭載し電子線成形レンズ411及び412により第2アパーチャ支持台410上の任意のアパーチャパタンを選択して使用する。同時にアパーチャ支持台401の中心部には矩形のアパーチャパタンが形成されているので可変矩形型電子線描画装置としても使用することができる。ウエハ408は試料交換室415を介して試料室413の高真空雰囲気を破らずに装置外部との出し入れが可能である。
【0031】
装置全体のシステムは制御装置423により制御され、データを記憶する記憶装置424が接続されている。さらに、制御装置423はネットワーク装置425に接続され、他の露光装置やプロセス装置とデータ通信可能なように接続されている。
【0032】
本実施例では、ネットワーク装置425を介して記憶装置202内にファイル形式で記憶したパタン配置に関する情報を制御装置423に読み込んだ。なお、本実施例とは異なり制御装置や記憶装置がネットワーク装置に接続されてなく、露光装置がスタンドアローン構成である場合、磁気テープ,磁気ディスク,光磁気ディスク等の移動可能な記憶手段を介して情報を転送してもよい。
【0033】
以上のようにして読み込んだパタン配置に関する情報を用いて、所定の電極取り出し孔パタンを転写する際の転写位置を補正した。
【0034】
図12は、第1の回路パタンを転写した際の、あるチップに対する基板ステージ40のy方向駆動結果をモニタした結果を表わした図である。横軸は基板ステージ40を駆動する際に用いた基準座標位置を表わし、縦軸は基板ステージ駆動結果のモニタ結果から求めた上記基準座標位置からのずれ量を表わしている。図では、実際のモニタ結果から駆動誤差が20nm未満である部分は切り捨てて表示した。これは、ステージ駆動位置の再現性が20nm程度であったため、ステージ駆動精度を考慮するとパタン転写位置を十分に補正することが困難であったためである。
【0035】
図9は、図12の結果を用いて被重ね合わせパタンである第1の回路パタンの転写パタン配置を2次元的に模式的に示したものである。図の格子点は、20mm×24mm角転写パタン内2mmピッチ格子点位置における転写パタン位置のずれを模式的に示した図である。各格子点位置は、転写パタン位置誤差がない場合を基準としたときの第1の回路パタンの転写位置を示したものである。格子点間11のy方向距離は基準長2mmに対して20nm縮小し、格子点間12のy方向距離は基準長2mmに対して20nm拡大して転写された例を示している。
【0036】
以下では、ステージをy方向にスキャンして転写した場合において主にy方向のずれが生じた例を用いて説明するが、図10に示したようにx方向,y方向ともに同程度の転写パタン位置の誤差が生じる恐れもある。但し、スキャン方向と垂直なx方向に対しては、投影露光装置の転写チップ倍率が一定であるとすると転写パタン位置がシフトして転写される。図10は格子点間13のx方向位置がマイナス方向に25nmシフトし、格子点間14のx方向位置がプラス方向に 25nmシフトするとともにy方向距離が基準長2mmに対して20nm拡大して転写された例を示している。この場合も、以下で述べる方法を応用して適用することができる。
【0037】
上述のパタン配置に関する情報から、例えば、図9に示したような回路パタン配置に関する情報を求め、これを用いて電極取り出し孔パタンの転写位置を補正することができる。本実施例では上述のパタン配置に関する情報を用いて偏向レンズ405,406を制御して電子線の偏向を制御,補正することにより、第1の回路パタン転写位置に合わせて電極取り出し孔パタン転写位置を補正した。なお、ステージ407の駆動位置を補正することにより、パタン転写位置を補正してもよい。
【0038】
図5は素子の製造工程を示す断面図である。図5(a)に示すように、P型のSi半導体71を基板に用い。その表面に公知の素子分離技術を用い素子分離領域72を形成する。次に、例えば厚さ150nmの多結晶シリコンと厚さ200nmの酸化シリコンを積層した構造のワード線73を形成し、さらに化学気相成長法を用いて例えば厚さ150nmの酸化シリコンを被着し、異方的に加工してワード線の側壁に酸化シリコンのサイドスペーサ74を形成する。次に、通常の方法でn拡散層75を形成する。
【0039】
次に図5(b)に示すように、通常の工程を経て多結晶シリコン又は高融点金属シリサイド、あるいはこれらの積層膜などから成るデータ線76を形成する。次に図5(c)に示すように、通常の工程を経て多結晶シリコンからなる蓄積電極78を形成する。その後、五酸化タンタル,窒化シリコン,酸化シリコン,強誘電体、あるいはこれらの複合膜などを被着し、キャパシタ用絶縁膜79を形成する。ひきつづき多結晶シリコン,高融点金属,高融点金属シリサイド、あるいはAl,Cu等の低抵抗な導体を被着しプレート電極80を形成する。
【0040】
次に図5(d)に示すように、通常の工程を経て配線81を形成する。次に通常の配線層形成工程やパッシベーション工程を経て半導体記憶素子を作製した。なお、ここでは、代表的な製造工程のみを説明したが、これ以外は通常の素子製造工程を用いた。この素子製造工程におけるリソグラフィ工程では一部の工程に光リソグラフィ法を適用し、上述の投影露光装置を用いてパタンの転写を行った。
【0041】
次に、リソグラフィ工程で形成したパタンについて説明する。図6は製造した半導体記憶素子を構成する代表的なパタンのメモリ部のパタン配置を示す。図6(a)は作製した第1の素子のパタンの一例を示す。82がワード線,83がデータ線,84がアクティブ領域,85が蓄積電極,86が電極取り出し孔のパタンである。本実施例では、図6(a)に示したパタンではワード線82,データ線83,アクティブ領域84のパタンの転写に上記投影露光装置と位相シフトマスクを用いた。また、図6(a)に示したパタンでは電極取り出し孔86と蓄積電極85を形成するためのパタンを電子線露光装置を用いて転写した。
【0042】
また、図6(b)は作製した第2の素子のパタンの一例を示す。87がワード線,88がデータ線,89がアクティブ領域,90が蓄積電極,91が電極取り出し孔のパタンである。この例でも、ワード線,データ線,アクティブ領域のパタンの転写に投影露光装置を、電極取り出し孔,蓄積電極のパタンの転写に電子線露光装置を用いた。
【0043】
以上のようにしてパタンを転写した後、所定の配線パタンと所定の電極取り出し孔パタンの重ね合わせ誤差を電子線顕微鏡を用いて測定したところ、重ね合わせ誤差が80nmより大きくなっている部分は観察されなかった。すなわち、二つのパタンの重ね合わせ誤差は、所望の重ね合わせ誤差許容範囲内であり、所望の重ね合わせ精度が達成された。
【0044】
以上で述べたような方法を適用して大規模集積回路素子を製造することにより、所望の精度で所定の回路パタンを加工することが可能であるので、高い歩留まりで素子を製造することが可能である。さらに、加工ばらつきを小さくできるので、安定した特性の回路素子の製造が可能となる。すなわち、高い歩留まりで素子を製造することが可能である。
【0045】
なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において本発明を応用して適用することができる。
【0046】
(実施例2)
本実施例では、最小設計寸法250nm,転写チップサイズ20mm角の256メガビットDRAM級の大規模集積回路の回路パタンを加工する工程を例に説明する。
【0047】
本実施例で用いた露光装置の構成を図8に示す。露光装置426A,426B,426Cはそれぞれ制御装置423A,423B,423Cにより制御され、さらに、記憶装置424A,424B,424Cが各々の制御装置に接続されている。また、制御装置201には記憶装置202が接続されている。制御装置 423A,423B,423C,201はネットワーク装置425に接続されているので、制御装置間でのデータ通信がネットワーク装置425を介して可能である。制御装置201と記憶装置202は各プロセス装置のプロセス処理結果、処理状態等を専用に管理するために設けたものである。ネットワーク装置425にはリソグラフィ装置以外のプロセス処理装置(図示せず)も接続されている。さらに、データ通信装置427により、ネットワーク装置425に直接接続されていない制御装置とのデータ通信も可能である。
【0048】
まず、実施例1と同様にして第1の回路パタンを転写した。第1の回路パタンは、投影露光装置426Aを用いて転写した。このとき、パタン転写時の基板ステージ40の駆動結果及びマスクステージ48の駆動結果を、それぞれレーザ測長機45,54によりモニタし、モニタ結果を演算処理して得たパタン配置誤差に関する情報を制御装置423Aを介して記憶装置424Aにファイル形式で記憶した。さらに、ネットワーク装置425を介して制御装置201に転送し、記憶装置202に記憶して保存した。
【0049】
次に、第1の回路パタンを転写したものと同じ構成の第2の投影露光装置426Bを用いて第2の回路パタンを転写した。本実施例では、ネットワーク装置425,制御装置201を介して記憶装置202内にファイル形式で記憶したパタン配置に関する情報を制御装置423Bに読み込んだ。なお、本実施例とは異なり制御装置や記憶装置がネットワーク装置に接続されておらず、露光装置がスタンドアローン構成である場合、磁気テープ,磁気ディスク,光磁気ディスク等の移動可能な記憶手段を介して情報を転送してもよい。
【0050】
上述のようにして読み込んだ第1の回路パタンのパタン配置に関する情報を用いて、第1の回路パタンに対する第2の回路パタンの重ね合わせ誤差を小さくするようにマスクステージ48の駆動位置を補正しながら第2の回路パタンを転写した。なお、基板ステージ40の駆動位置を補正することにより、あるいは基板ステージ40とマスクステージ48の両方の駆動位置を補正することにより第2の回路パタンのパタン転写位置を補正してもよい。
【0051】
以上のようにしてパタンを転写した後、上記の第1の回路パタンと第2の回路パタンとの重ね合わせ誤差を電子線顕微鏡を用いて測定したところ、重ね合わせ誤差が100nmより大きくなっている部分は観察されなかった。すなわち、二つのパタンの重ね合わせ誤差は、所望の重ね合わせ誤差許容範囲内であり、所望の重ね合わせ精度が達成された。
【0052】
本実施例で述べた方法は、図6(b)に示したパタンでは、例えばアクティブ領域89に対してワード線87を重ね合わせ転写する際に用いたが、これに限定されるものではない。
【0053】
以上で述べたような方法を適用して大規模集積回路素子を製造することにより、所望の精度で所定の回路パタンを加工することが可能であるので、高い歩留まりで素子を製造することが可能である。さらに、加工ばらつきを小さくできるので、安定した特性の回路素子の製造が可能となる。すなわち、高い歩留まりで素子を製造することが可能である。
【0054】
(実施例3)
本実施例では、最小設計寸法180nm,転写チップサイズ20mm角の1ギガビットDRAM級の大規模集積回路の回路パタンを加工する工程を例に説明する。
【0055】
まず、電子線露光装置426Cを用いて第1の回路パタンを転写した。このとき、パタン転写時の基板ステージ407の駆動結果をモニタした。さらに、第1の回路パタンを転写したときの電子線露光装置の露光フィールド内のディストーション誤差と上述の基板ステージ駆動位置モニタ結果を用いて演算処理して得た第1の回路パタンのパタン配置誤差に関する情報を制御装置423Cを介して記憶装置424Cにファイル形式で記憶した。さらに、ネットワーク装置425を介して制御装置201に転送し、記憶装置202に記憶して保存した。
【0056】
次に、電子線露光装置426Cを用いて第2の回路パタンを転写した。本実施例では、ネットワーク装置425,制御装置201を介して記憶装置202内にファイル形式で記憶したパタン配置に関する情報を制御装置423Cに読み込んだ。
【0057】
上述のようにして読み込んだ第1の回路パタンのパタン配置に関する情報を用いて、第1の回路パタンに対する第2の回路パタンの重ね合わせ誤差を小さくするように偏向レンズ405,406を制御して電子線の偏向を調整して第2の回路パタン転写位置を補正した。なお、第2の回路パタン露光時の電子線露光装置のディストーション誤差は、露光前に所定の方法を用いてあらかじめ露光装置側で補正しておいた。
【0058】
本実施例における第1の回路パタンのパタン配置を図11に模式的に示す。格子点間15Aと15Bの重なる領域と、格子点間16Aと16Bの重なる領域において、各格子点位置における転写パタン位置のずれに応じて、各格子点間位置では線形補間してパタン転写位置を補正した。なお、ステージ407の駆動位置を補正することにより、第2の回路パタンの転写位置を補正してもよい。
【0059】
本実施例で述べた方法は、図6(b)で示したパタンでは例えばデータ線88に対して電極取り出し孔パタン91を重ね合わせ転写する際に用いたが、これに限定されるものではない。
【0060】
以上のようにしてパタンを転写した後、上記の第1の回路パタンと第2の回路パタンとの重ね合わせ誤差を電子線顕微鏡を用いて測定したところ、重ね合わせ誤差が100nmより大きくなっている部分は観察されなかった。すなわち、二つのパタンの重ね合わせ誤差は、所望の重ね合わせ誤差許容範囲内であり、所望の重ね合わせ精度が達成された。
【0061】
以上で述べたような方法を適用して大規模集積回路素子を製造することにより、所望の精度で所定の回路パタンを加工することが可能であるので、高い歩留まりで素子を製造することが可能である。さらに、加工ばらつきを小さくできるので、安定した特性の回路素子の製造が可能となる。すなわち、高い歩留まりで素子を製造することが可能である。
【0062】
【発明の効果】
本発明によれば、高い重ね合わせ精度でパタンを転写できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による工程を示した工程のフローチャート。
【図2】実施例で用いた投影露光装置のブロック図。
【図3】実施例におけるパタン転写順序を示した説明図。
【図4】実施例で用いた電子線露光装置の構成を示したブロック図。
【図5】実施例において製造した半導体装置の製造途中の素子の断面図。
【図6】実施例において製造した半導体装置のパタン配置を示した平面図。
【図7】電子線露光装置で用いたアパーチャを示した平面図。
【図8】実施例における露光装置群のブロック図。
【図9】転写パタンの位置ずれの例を示した説明図。
【図10】転写パタンの位置ずれの例を示した説明図。
【図11】転写パタンの位置ずれの例を示した説明図。
【図12】基板ステージの駆動位置誤差を示した説明図。
【符号の説明】
1…第1の回路パタンを転写する工程、2…第1の回路パタンの転写位置誤差を求める工程、3…転写位置誤差に関する情報を記憶する工程、4…回路パタンを加工する工程、5…転写位置誤差に関する情報を読み出す工程、6…第2の回路パタンを転写位置を補正しながら転写する工程、7…回路パタンを加工する工程。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to various solid-state devices such as semiconductor devices, superconductor devices, magnetic devices, and optical integrated circuit devices. of Manufacture Method About.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In the manufacture of semiconductor integrated circuit devices and the like, a photolithography method of irradiating a mask pattern formed on a mask or a reticle (hereinafter, collectively referred to as a mask) with exposure light and transferring the mask pattern onto a substrate has been mainly used. . In particular, a reduced projection exposure method in which a mask pattern is reduced and transferred onto a substrate via an imaging optical system has been mainly used for transferring a fine pattern having a design dimension of about 1 μm or less.
[0003]
Improvement in resolution in the reduced projection exposure method has been pursued by shortening the wavelength of exposure light and increasing the NA of the imaging optical system. Further, recently, development of high resolution techniques such as a phase shift mask exposure method and a modified illumination exposure method has been advanced.
[0004]
In addition, the chip size has been gradually increased along with the high integration of elements. The maximum field size, which is an area that can be transferred by one exposure light, also gradually increases, and a recent step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus (hereinafter, referred to as a stepper) has a size of 22 mm square (31. (1 mmφ) can be transferred. This method is a method of repeatedly transferring a plurality of chips onto a substrate by repeatedly performing mask pattern transfer and substrate stage movement by irradiation with exposure light in a step-and-repeat manner.
[0005]
As a device capable of transferring a larger area, a step-and-scan type reduction projection exposure apparatus (hereinafter, referred to as a scanner) has also been developed. In this method, a mask pattern is transferred by scanning an illumination area such as an arc shape or a slit shape on the mask while relatively moving the mask and the substrate in accordance with a predetermined mask pattern reduction ratio.
[0006]
However, it is predicted that it is very difficult to form a fine pattern of 100 nm or less using an optical lithography method even if various high resolution techniques are applied to these exposure apparatuses.
[0007]
On the other hand, an electron beam exposure method of drawing or transferring a pattern using an electron beam has been put to practical use as one of fine processing techniques capable of forming an extremely fine pattern of 100 nm or less. The method of the electron beam exposure method is a variable rectangular shaping type electron beam direct drawing method in which a pattern is directly drawn on a substrate using a rectangular shaped electron beam, or an electron beam shaped into a predetermined figure is repeatedly transferred. Several exposure methods have been developed, such as a cell projection type electron beam exposure method. However, in general, the electron beam exposure method has a problem that the throughput is lower than that of the optical lithography method in which a mask pattern is collectively transferred.
[0008]
Therefore, in order to suppress the decrease in throughput in the lithography process while utilizing the ultra-fine dimension processing performance of the electron beam exposure method, for example, a fine dimension pattern that cannot be transferred by the photolithography method is used in the electron beam exposure method. A method of mixing and matching a plurality of lithography techniques, such as transferring a relatively large pattern by an optical lithography method, has been used.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In a scan type exposure apparatus, a substrate stage on which a substrate for transferring a mask pattern is mounted and a mask stage on which a mask is mounted are relatively precisely synchronized and moved in accordance with a mask pattern reduction ratio. Transfer the mask pattern. At this time, an error in stage movement may occur. This error affects the mask pattern transfer accuracy. In particular, an error in the pattern position due to a stage error greatly affects the overlay exposure accuracy.
[0010]
Similarly, when a pattern is transferred using an electron beam exposure apparatus, a movement error of a substrate stage on which a substrate is mounted may affect overlay exposure accuracy. Further, when a scan type exposure apparatus and an electron beam exposure apparatus are used in a mix-and-match manner, the difference between the respective stage movement positions of the two will affect the overlay exposure accuracy.
[0011]
Conventionally, since the overlay error caused by such a stage error has not been taken into account during overlay exposure, there has been a problem that the overlay accuracy is deteriorated.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The above problem is caused by illuminating an illumination area having a predetermined shape with exposure light, scanning the illumination area having the predetermined shape on a mask on which a mask pattern for transferring a first circuit pattern is formed, and By scanning the substrate in synchronization with the mask with respect to an exposure region of a predetermined shape projected onto the substrate by the projection optical system, the first circuit pattern is exposed on the substrate when the first circuit pattern is exposed on the substrate. A first circuit pattern transferred onto the substrate from information on a scanning position error when the illumination region scans on the mask and information on a scanning position error when the predetermined-shaped exposure region scans on the substrate. Calculating the information on the transfer position error of the first circuit pattern, and transferring the position of the second circuit pattern to the first circuit pattern on the substrate, and performing the transfer by overlaying. To The pattern transfer method of correcting the transfer position of the second circuit pattern so as to reduce the overlay error with the first circuit pattern using the information to be performed further illuminates an illumination area of a predetermined shape with exposure light. A predetermined-shaped exposure area in which the predetermined-shaped illumination area is scanned on a mask on which a mask pattern for transferring a second circuit pattern is formed, and the predetermined-shaped illumination area is projected onto a substrate by a projection optical system. By exposing the second circuit pattern onto the substrate by scanning the substrate with respect to an area in synchronization with the mask, information on a transfer position error of the first circuit pattern transferred onto the substrate when exposing the second circuit pattern onto the substrate. By correcting the scanning position when scanning the illumination area of the predetermined shape on the mask on which the mask pattern for transferring the second circuit pattern is formed, or by using the illumination of the predetermined shape. By correcting the scanning position when scanning the substrate in synchronization with the mask with respect to an exposure region of a predetermined shape projected on the substrate by the projection optical system, an overlay error with the first circuit pattern is corrected. According to the pattern transfer method for correcting the transfer position of the second circuit pattern so as to reduce the size of the second circuit pattern, the second circuit pattern is further transferred using an electron beam exposure method, and the second circuit pattern is Correcting the deflection position of the electron beam at the time of line exposure using information on the transfer position error of the first circuit pattern transferred onto the substrate, or correcting the drive position of the sample stage on which the substrate is mounted Thus, the problem is solved by the pattern transfer method for correcting the transfer position of the second circuit pattern so as to reduce the overlay error with the first circuit pattern.
[0013]
In order to correct the stage error, the stage may be adjusted and driven at the time of transfer of the overlay pattern based on the stage drive position at the time of transferring the overlay pattern. When transferring the superimposed pattern using an electron beam drawing apparatus, the transfer may be performed by correcting the electron beam deflection position without performing stage drive correction.
[0014]
The correction method will be further described with reference to FIG. First, Step 1 of transferring the first circuit pattern is processed. At this time, the stage driving result at the time of pattern transfer is monitored, information on the stage driving result and the transfer pattern position error is obtained in the storage device (step 2), and stored in the storage device (step 3). Since the stage position is monitored by the laser interference system, the result of driving the stage position is stored in the storage device via the control device. In the case of a scanner, information on a synchronous drive error between the substrate stage and the mask stage may be stored. At this time, information relating to mask pattern transfer, such as exposure date and time, lot identifier, processing wafer identifier, transfer chip arrangement, order, transfer pattern identifier, exposure apparatus identifier, and used mask identifier, is also stored at the same time, so that process processing is performed. The process can also be managed.
[0015]
The stored information can be sent to another exposure device by means such as a magnetic tape, a magnetic disk device, and a magneto-optical disk device. Further, if the control devices of the respective exposure apparatuses are connected to each other via a network, information can be transferred more easily. In addition, a control device for interconnecting the respective exposure apparatuses via a network and providing a common storage device for storing information between the respective exposure apparatuses, or exclusively operating such information relating to mask pattern exposure. The work can be performed more efficiently by providing.
[0016]
After processing step 4 of processing a predetermined circuit pattern, a second circuit pattern is superimposed and transferred on the first circuit pattern. At this time, the information stored as described above is read out (step 5), and the mask pattern may be transferred while correcting the stage drive position based on this information (step 6). For example, information relating to mask pattern transfer when the pattern to be superimposed is transferred may be called from the above-described storage device, and a correction amount of a mask pattern position to be transferred may be obtained from information relating to a driving result of the substrate stage or the mask stage.
[0017]
When transferring an overlay pattern using an electron beam drawing apparatus, a mask pattern may be drawn while correcting the substrate stage drive position based on information on the transfer result of the overlay pattern. It is also possible to correct the transfer pattern position by controlling the electron lens not the substrate stage drive position but the deflection amount of the electron beam for drawing the pattern.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Example 1)
A process for processing a circuit pattern of a 1 gigabit DRAM (dynamic random access memory) class large-scale integrated circuit having a minimum design dimension of 180 nm and a transfer chip size of 20 mm × 24 mm square will be described as an example.
[0019]
In the present embodiment, a KrF excimer laser exposure apparatus (reduction ratio: 4: 1) was used to transfer a wiring pattern of a predetermined semiconductor memory device onto a substrate that had been subjected to a predetermined process.
[0020]
An example of the configuration of a projection exposure apparatus that realizes the mask pattern exposure method of the present invention will be described with reference to FIG. Light emitted from the light source 31 is shaped by the masking blade 52 via the illumination optical system 30 and illuminates the mask 36.
[0021]
The mask 36 is mounted on a mask stage 48. The mask stage 48 is driven by the driving means 47 in response to a control command from the main control system 49, and can be moved to a desired position. The position of the mask stage 48 is accurately monitored by a laser length measuring device 54 as the position of a mirror 53 fixed on the stage. A pellicle 37 is provided on the mask 36 for preventing pattern transfer failure due to foreign matter adhesion.
[0022]
The mask pattern drawn on the mask 36 is projected via a projection lens 38 onto a wafer 39 as a sample substrate. The wafer 39 is vacuum-sucked on the substrate stage 40. The substrate stage 40 is mounted on a Z stage 41 movable in the optical axis direction of the projection lens 38, that is, in the Z direction, and further mounted on an XY stage 42. The Z stage 41 and the XY stage 42 are driven by the respective driving units 43 and 44 in accordance with control commands from the main control system 49, and can be moved to desired exposure positions. The position is accurately monitored by the laser length measuring device 45 as the position of the mirror 46 fixed to the Z stage 41. Further, the surface position of the wafer 39 is measured by a focus position detecting means included in a normal exposure apparatus. By driving the Z stage 41 in accordance with the measurement result, the surface of the wafer 39 can always be made to coincide with the imaging plane of the projection lens 38.
[0023]
The mask 36 is illuminated by the masking blade 52 with illumination light shaped into a slit. By moving the mask stage 48, the slit-shaped illumination light scans the mask 36, and the illuminated mask pattern on the mask 36 is transferred onto the wafer 39 which is moved in synchronization with the mask 36.
[0024]
Since the mask pattern reduction ratio is 4: 1, the driving amount of the mask stage 48 is driven to be four times larger than the driving amount of the substrate stage 40. For example, the amount of movement of the substrate stage 40 in the Y direction may be 4 with respect to the amount of movement of the mask stage 1 in the Y direction, and the substrate stage 40 may be continuously moved in the Y direction in synchronization with each other.
[0025]
In this embodiment, the size of the substrate for transferring the pattern was 6 inches φ, so in this embodiment, the exposure chips were arranged as schematically shown in FIG. Exposure was performed in the order indicated by arrows. .., 24, 25 in order from the first time, and the lot identifier is LOT154.
[0026]
The driving result of the substrate stage 40 and the driving result of the mask stage 48 at the time of pattern transfer are accurately monitored by the laser length measuring devices 45 and 54, respectively. The data was stored in a file format in the storage device 51 via the storage device 49. The storage device 51 is configured so that data can be shared between other exposure apparatuses via the network 425.
[0027]
The information on the pattern arrangement stored in the storage device 51 was transferred to the control device 201 dedicated to data processing connected to the network device 425 as shown in FIG. Such an apparatus configuration is effective for collective management of information on a processing process and production management.
[0028]
A predetermined gate pattern was transferred using a projection exposure apparatus. The driving results of the substrate stage 40 and the mask stage 48 are arithmetically processed to obtain information on a transfer pattern arrangement error caused by a synchronous driving error between them, and the obtained result is stored in the storage device 51 in a file format.
[0029]
In this embodiment, the information on the transfer pattern arrangement error is stored in a file format, but the storage method is not limited to this. The file has a file structure in which information on a lot identifier, an exposure date and time, an exposure apparatus identifier, a transfer pattern identifier, a used mask identifier, and a transfer pattern arrangement error is sequentially arranged from the first substrate to the 25th substrate from the top of the file. However, the contents to be stored, the order, the file format, and the like are not limited thereto.
[0030]
After the predetermined resist pattern development process, a predetermined wiring pattern was processed using the formed resist pattern as a mask. Next, an interlayer insulating film was formed on the substrate, and a second circuit pattern for a predetermined electrode extraction hole was transferred using an electron beam exposure apparatus. A configuration example of an electron beam exposure apparatus that realizes the pattern transfer method of the present invention will be described with reference to FIG. Electrons 402 emitted from an electron gun 401 are focused by a plurality of electron lenses 403 and 404, deflected by deflection lenses 405 and 406, and irradiated on a wafer 408 on a stage 407. At this time, the shape of the electron beam is determined by the two apertures 409 and 410. For example, an aperture as shown in FIG. 7 is mounted on the second aperture support 410, and an arbitrary aperture pattern on the second aperture support 410 is selected and used by the electron beam forming lenses 411 and 412. At the same time, since a rectangular aperture pattern is formed at the center of the aperture support 401, the aperture support 401 can be used as a variable rectangular electron beam drawing apparatus. The wafer 408 can be moved in and out of the apparatus via the sample exchange chamber 415 without breaking the high vacuum atmosphere in the sample chamber 413.
[0031]
The system of the entire device is controlled by a control device 423, and a storage device 424 for storing data is connected. Further, the control device 423 is connected to the network device 425, and is connected so as to be able to perform data communication with other exposure apparatuses and process apparatuses.
[0032]
In the present embodiment, information on the pattern arrangement stored in the storage device 202 in a file format via the network device 425 is read into the control device 423. Unlike the present embodiment, when the control device and the storage device are not connected to the network device and the exposure device has a stand-alone configuration, the storage device is provided via a movable storage means such as a magnetic tape, a magnetic disk, or a magneto-optical disk. Information may be transferred.
[0033]
Using the information on the pattern arrangement read as described above, the transfer position when transferring the predetermined electrode extraction hole pattern was corrected.
[0034]
FIG. 12 is a diagram illustrating a result of monitoring a result of driving the substrate stage 40 in the y direction with respect to a certain chip when the first circuit pattern is transferred. The horizontal axis represents the reference coordinate position used when driving the substrate stage 40, and the vertical axis represents the amount of deviation from the reference coordinate position obtained from the monitoring result of the driving result of the substrate stage. In the figure, the portion where the driving error is less than 20 nm is cut off and displayed from the actual monitoring result. This is because the reproducibility of the stage drive position was about 20 nm, and it was difficult to sufficiently correct the pattern transfer position in consideration of the stage drive accuracy.
[0035]
FIG. 9 schematically shows a two-dimensional transfer pattern arrangement of the first circuit pattern, which is the pattern to be overlaid, using the results of FIG. The grid points in the figure are diagrams schematically showing shifts of transfer pattern positions at 2 mm pitch grid point positions in a 20 mm × 24 mm square transfer pattern. Each grid point position indicates a transfer position of the first circuit pattern based on a case where there is no transfer pattern position error. In this example, the distance between the lattice points 11 in the y direction is reduced by 20 nm with respect to the reference length of 2 mm, and the distance in the y direction between the lattice points 12 is enlarged by 20 nm with respect to the reference length of 2 mm.
[0036]
In the following, an example in which the stage is scanned in the y direction and the transfer is performed mainly in the y direction will be described. However, as shown in FIG. Positional errors may also occur. However, in the x direction perpendicular to the scanning direction, if the transfer chip magnification of the projection exposure apparatus is constant, the transfer pattern position is shifted and transferred. In FIG. 10, the x-direction position between the lattice points 13 is shifted by 25 nm in the minus direction, the x-direction position between the lattice points 14 is shifted by 25 nm in the plus direction, and the y-direction distance is enlarged by 20 nm with respect to the reference length of 2 mm. An example is shown. Also in this case, the method described below can be applied and applied.
[0037]
For example, information on the circuit pattern arrangement as shown in FIG. 9 is obtained from the information on the pattern arrangement described above, and the transfer position of the electrode extraction hole pattern can be corrected using this information. In the present embodiment, the deflection of the electron beam is controlled and corrected by controlling the deflecting lenses 405 and 406 using the information on the pattern arrangement described above, so that the electrode take-out hole pattern transfer position matches the first circuit pattern transfer position. Was corrected. The pattern transfer position may be corrected by correcting the drive position of the stage 407.
[0038]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the device. As shown in FIG. 5A, a P-type Si semiconductor 71 is used for a substrate. An element isolation region 72 is formed on the surface by using a known element isolation technique. Next, a word line 73 having a structure in which, for example, polycrystalline silicon having a thickness of 150 nm and silicon oxide having a thickness of 200 nm is stacked is formed, and silicon oxide having a thickness of, for example, 150 nm is deposited using a chemical vapor deposition method. Then, anisotropic processing is performed to form silicon oxide side spacers 74 on the side walls of the word lines. Next, an n diffusion layer 75 is formed by a usual method.
[0039]
Next, as shown in FIG. 5B, a data line 76 made of polycrystalline silicon, a high-melting-point metal silicide, or a laminated film thereof is formed through a normal process. Next, as shown in FIG. 5C, a storage electrode 78 made of polycrystalline silicon is formed through a normal process. Thereafter, tantalum pentoxide, silicon nitride, silicon oxide, a ferroelectric material, or a composite film of these materials is applied to form a capacitor insulating film 79. Subsequently, a low-resistance conductor such as polycrystalline silicon, high-melting-point metal, high-melting-point metal silicide, or Al or Cu is applied to form the plate electrode 80.
[0040]
Next, as shown in FIG. 5D, a wiring 81 is formed through a normal process. Next, a semiconductor memory element was manufactured through a normal wiring layer forming step and a passivation step. Although only typical manufacturing steps have been described here, a normal element manufacturing step is used for other steps. In the lithography process in the device manufacturing process, a photolithography method was applied to some of the processes, and the pattern was transferred using the above-described projection exposure apparatus.
[0041]
Next, the pattern formed in the lithography process will be described. FIG. 6 shows a pattern arrangement of a memory portion of a typical pattern constituting a manufactured semiconductor memory element. FIG. 6A shows an example of the pattern of the manufactured first element. 82 is a word line, 83 is a data line, 84 is an active area, 85 is a storage electrode, and 86 is a pattern of an electrode extraction hole. In this embodiment, in the pattern shown in FIG. 6A, the above-described projection exposure apparatus and the phase shift mask are used for transferring the patterns of the word line 82, the data line 83, and the active area 84. In the pattern shown in FIG. 6A, a pattern for forming the electrode extraction hole 86 and the storage electrode 85 was transferred using an electron beam exposure apparatus.
[0042]
FIG. 6B shows an example of a pattern of the manufactured second element. 87 is a word line, 88 is a data line, 89 is an active area, 90 is a storage electrode, and 91 is a pattern of an electrode extraction hole. Also in this example, a projection exposure apparatus was used to transfer patterns of word lines, data lines, and active areas, and an electron beam exposure apparatus was used to transfer patterns of electrode extraction holes and storage electrodes.
[0043]
After transferring the pattern as described above, when the overlay error between the predetermined wiring pattern and the predetermined electrode extraction hole pattern was measured using an electron microscope, the portion where the overlay error was larger than 80 nm was observed. Was not done. That is, the overlay error between the two patterns was within the desired overlay error tolerance, and the desired overlay accuracy was achieved.
[0044]
By manufacturing a large-scale integrated circuit device by applying the method described above, it is possible to process a predetermined circuit pattern with a desired accuracy, so that the device can be manufactured with a high yield. It is. Further, since the processing variation can be reduced, it is possible to manufacture a circuit element having stable characteristics. That is, it is possible to manufacture elements with a high yield.
[0045]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention can be applied and applied without departing from the gist of the present invention.
[0046]
(Example 2)
In the present embodiment, a process of processing a circuit pattern of a large-scale integrated circuit of 256 megabit DRAM class having a minimum design dimension of 250 nm and a transfer chip size of 20 mm square will be described as an example.
[0047]
FIG. 8 shows the configuration of the exposure apparatus used in this embodiment. The exposure devices 426A, 426B, and 426C are controlled by control devices 423A, 423B, and 423C, respectively, and storage devices 424A, 424B, and 424C are connected to the respective control devices. Further, a storage device 202 is connected to the control device 201. Since the control devices 423A, 423B, 423C, and 201 are connected to the network device 425, data communication between the control devices is possible via the network device 425. The control device 201 and the storage device 202 are provided to exclusively manage the processing result, processing state, and the like of each processing device. A processing apparatus (not shown) other than the lithography apparatus is also connected to the network apparatus 425. Further, the data communication device 427 can perform data communication with a control device that is not directly connected to the network device 425.
[0048]
First, a first circuit pattern was transferred in the same manner as in Example 1. The first circuit pattern was transferred using a projection exposure apparatus 426A. At this time, the result of driving the substrate stage 40 and the result of driving the mask stage 48 during pattern transfer are monitored by the laser length measuring devices 45 and 54, respectively, and information on the pattern arrangement error obtained by processing the monitored results is controlled. The data was stored in a file format in the storage device 424A via the device 423A. Further, the data is transferred to the control device 201 via the network device 425, and stored and stored in the storage device 202.
[0049]
Next, the second circuit pattern was transferred using a second projection exposure apparatus 426B having the same configuration as that of transferring the first circuit pattern. In this embodiment, the information on the pattern arrangement stored in the storage device 202 in the file format via the network device 425 and the control device 201 is read into the control device 423B. Unlike the present embodiment, when the control device and the storage device are not connected to the network device and the exposure device has a stand-alone configuration, movable storage means such as a magnetic tape, a magnetic disk, and a magneto-optical disk are used. The information may be transferred via the Internet.
[0050]
Using the information on the pattern arrangement of the first circuit pattern read as described above, the drive position of the mask stage 48 is corrected so as to reduce the overlay error of the second circuit pattern on the first circuit pattern. Then, the second circuit pattern was transferred. The pattern transfer position of the second circuit pattern may be corrected by correcting the drive position of the substrate stage 40 or by correcting the drive positions of both the substrate stage 40 and the mask stage 48.
[0051]
After transferring the pattern as described above, when the overlay error between the first circuit pattern and the second circuit pattern was measured using an electron microscope, the overlay error was greater than 100 nm. No parts were observed. That is, the overlay error between the two patterns was within the desired overlay error tolerance, and the desired overlay accuracy was achieved.
[0052]
In the pattern shown in FIG. 6B, the method described in this embodiment is used, for example, when the word line 87 is overlaid and transferred on the active region 89, but the present invention is not limited to this.
[0053]
By manufacturing a large-scale integrated circuit device by applying the method described above, it is possible to process a predetermined circuit pattern with a desired accuracy, so that the device can be manufactured with a high yield. It is. Further, since the processing variation can be reduced, it is possible to manufacture a circuit element having stable characteristics. That is, it is possible to manufacture elements with a high yield.
[0054]
(Example 3)
In the present embodiment, a process of processing a circuit pattern of a 1 gigabit DRAM-class large-scale integrated circuit having a minimum design dimension of 180 nm and a transfer chip size of 20 mm square will be described as an example.
[0055]
First, the first circuit pattern was transferred using the electron beam exposure apparatus 426C. At this time, the result of driving the substrate stage 407 during pattern transfer was monitored. Further, a distortion error in an exposure field of the electron beam exposure apparatus when the first circuit pattern is transferred and a pattern arrangement error of the first circuit pattern obtained by performing arithmetic processing using the above-described substrate stage drive position monitoring result. Is stored in a file format in the storage device 424C via the control device 423C. Further, the data is transferred to the control device 201 via the network device 425, and stored and stored in the storage device 202.
[0056]
Next, the second circuit pattern was transferred using the electron beam exposure apparatus 426C. In this embodiment, the information on the pattern arrangement stored in the storage device 202 in the file format via the network device 425 and the control device 201 is read into the control device 423C.
[0057]
By using the information on the pattern arrangement of the first circuit pattern read as described above, the deflection lenses 405 and 406 are controlled so as to reduce the overlay error of the second circuit pattern on the first circuit pattern. The transfer position of the second circuit pattern was corrected by adjusting the deflection of the electron beam. Note that the distortion error of the electron beam exposure apparatus during the exposure of the second circuit pattern was corrected on the exposure apparatus side in advance using a predetermined method before the exposure.
[0058]
FIG. 11 schematically shows the pattern arrangement of the first circuit pattern in this embodiment. In the area where the grid points 15A and 15B overlap, and in the area where the grid points 16A and 16B overlap, the pattern transfer position is linearly interpolated at each grid point position according to the shift of the transfer pattern position at each grid point position. Corrected. Note that the transfer position of the second circuit pattern may be corrected by correcting the drive position of the stage 407.
[0059]
In the pattern shown in FIG. 6B, the method described in the present embodiment is used, for example, when the electrode extraction hole pattern 91 is overlapped and transferred to the data line 88, but is not limited to this. .
[0060]
After transferring the pattern as described above, when the overlay error between the first circuit pattern and the second circuit pattern was measured using an electron microscope, the overlay error was greater than 100 nm. No parts were observed. That is, the overlay error between the two patterns was within the desired overlay error tolerance, and the desired overlay accuracy was achieved.
[0061]
By manufacturing a large-scale integrated circuit device by applying the method described above, it is possible to process a predetermined circuit pattern with a desired accuracy, so that the device can be manufactured with a high yield. It is. Further, since the processing variation can be reduced, it is possible to manufacture a circuit element having stable characteristics. That is, it is possible to manufacture elements with a high yield.
[0062]
【The invention's effect】
According to the present invention, a pattern can be transferred with high overlay accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart of a process showing a process according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a projection exposure apparatus used in the embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a pattern transfer order in the embodiment.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an electron beam exposure apparatus used in the embodiment.
FIG. 5 is a sectional view of an element in the process of manufacturing the semiconductor device manufactured in the example.
FIG. 6 is a plan view showing a pattern arrangement of the semiconductor device manufactured in the embodiment.
FIG. 7 is a plan view showing an aperture used in the electron beam exposure apparatus.
FIG. 8 is a block diagram of an exposure apparatus group in the embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of a displacement of a transfer pattern.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of a displacement of a transfer pattern.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of a displacement of a transfer pattern.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a driving position error of the substrate stage.
[Explanation of symbols]
1. Step of transferring the first circuit pattern, 2. Step of obtaining a transfer position error of the first circuit pattern, 3. Step of storing information on the transfer position error, 4. Step of processing the circuit pattern, 5. A step of reading information relating to the transfer position error; 6 a step of transferring the second circuit pattern while correcting the transfer position; 7 a step of processing the circuit pattern.

Claims (10)

露光光で所定形状の照明領域を照明し、第1の回路パタンが形成されたマスクを走査することにより上記所定形状の照明領域をマスク上を走査させるとともに、前記所定形状の照明領域を投影光学系を用いて基板上に投影した前記所定形状の露光領域に対して前記マスクと同期して前記基板を走査することにより前記第1の回路パタンを前記基板上に露光する際に、前記露光で用いる露光装置が前記マスクを載置したマスクステージの走査位置を検出する第1の検出系と前記基板を載置した試料台の走査位置を検出する第2の検出系とを備え、前記第1の検出系を用いてマスクステージの走査位置を検出するとともに前記第2の検出系を用いて試料台の走査位置を検出する工程と、検出した前記マスクステージの走査位置及び前記試料台の走査位置に関する情報から前記第1の回路パタンの転写位置に関する情報を求める工程と、前記基板上の第1の回路パタンに対して第2の回路パタンを位置合わせして重ね合わせ転写する際に前記第1の回路パタンの転写位置に関する情報を用いて前記第1の回路パタンとの重ね合わせ誤差を小さくするように前記第2の回路パタンの転写位置を補正して前記第2の回路パタンを重ね合わせ転写する工程を含むことを特徴とする固体素子の製造方法Illuminating an illumination region of a predetermined shape in the exposure light, it causes to scan over a mask illumination area of the predetermined shape by scanning the mask first circuit pattern is formed, projecting the illumination area of the predetermined shape optical system when exposing the first circuit pattern on the substrate by scanning the substrate in synchronization with the mask relative to the exposure area of the predetermined shape is projected on the substrate using, in the exposure exposure apparatus and a second detection system for detecting a first detection system and the sample stage of the scanning position of mounting the substrate for detecting the scanning position of the mask stage of mounting the mask used, the first run the process and the detected scanning position, and the sample stage of the mask stage for detecting the sample stage of a scanning position using the second detecting system detects the scanning position of the mask stage by using a detection system A step of the information about the position finding information about the transfer position of the first circuit pattern, said when transferring superimposed by aligning the second circuit pattern on the first circuit pattern on the substrate first and correcting the transfer position of the second circuit pattern so as to reduce the overlay error between the first circuit pattern superimposing said second circuit pattern by using the information about the transfer position of the circuit pattern of 1 A method for manufacturing a solid state device, comprising a step of transferring. 前記露光光で前記所定形状の照明領域を照明し、前記第2の回路パタンが形成された第2のマスクを走査することにより前記所定形状の照明領域を前記第2のマスク上を走査させるとともに、前記所定形状の照明領域を投影光学系を用いて前記基板上に投影した前記所定形状の露光領域に対して前記マスクと同期して前記基板を走査することにより前記第2の回路パタンを前記基板上の第1の回路パタンに対して位置合わせして重ね合わせ露光する際に、前記第1の回路パタンの転写位置に関する情報を用いて前記第1の回路パタンと前記第2の回路パタンとの重ね合わせずれ量を小さくするように前記第2のマスクが載置された前記マスクステージの走査位置と前記基板を載置された試料台の走査位置のいずれか一つ、もしくは両方を補正することを特徴とする請求項1記載の固体素子の製造方法Illuminating an illumination area of the predetermined shape in the exposure light, with the illumination area of the predetermined shape is scanned over the second mask by scanning the second mask said second circuit pattern is formed , said second circuit pattern by synchronously with the mask with respect to the exposure area of the predetermined shape is projected onto the substrate for scanning the substrate with the predetermined shape projection optical system an illumination area when exposing overlay aligned with respect to the first circuit pattern on the substrate, the first circuit pattern the first circuit pattern by using the information about the transfer position and said second circuit pattern superimposing one of the scanning position and the substrate placed on the sample stage of the scanning position of said mask stage and the second mask is placed so as to reduce the displacement amount, or correct both of Method for manufacturing a solid-state device of claim 1, wherein the that. 前記第2の回路パタンを電子線露光法を用いて転写するとともに、前記基板上に転写した前記第1の回路パタンの転写位置に関する情報を用いて前記第2の回路パタンを電子線露光する際の電子線の偏向量を補正することにより前記第1の回路パタンとの重ね合わせ誤差を小さくするように前記第2の回路パタンの転写位置を補正することを特徴とする請求項1記載の固体素子の製造方法While transcription using an electron beam exposure method the second circuit pattern, when the electron beam exposure of the second circuit pattern by using the information about the transfer position of the first circuit pattern has been transferred on the substrate 2. The solid state according to claim 1 , wherein the transfer position of said second circuit pattern is corrected so as to reduce the overlay error with said first circuit pattern by correcting the deflection amount of said electron beam. Device manufacturing method . 前記第2の回路パタンを電子線露光法を用いて転写するとともに、前記基板上に転写した前記第1の回路パタンの転写位置誤差に関する情報を用いて前記基板を載置した試料台の駆動位置を補正することにより前記第1の回路パタンとの重ね合わせ誤差を小さくするように前記第2の回路パタンの転写位置を補正することを特徴とする請求項1記載の固体素子の製造方法While transferring the second circuit pattern using an electron beam exposure method, the sample stage of the driving position of mounting the substrate using the information about the transfer position error of the first circuit pattern has been transferred on the substrate method for manufacturing a solid-state device of claim 1, wherein the correcting the transfer position of the second circuit pattern so as to reduce the overlay error between the first circuit pattern by correcting the. 前記検出したマスクステージの走査位置に関する情報,前記試料台の走査位置に関する情報,前記第1の回路パタンの転写位置に関する情報のうち、一つ以上の情報を記憶する工程を第2の回路パタンを重ね合わせ転写する工程以前に行う請求項1乃至4の何れかに記載の固体素子の製造方法The step of storing one or more of the information on the detected scan position of the mask stage, the information on the scan position of the sample stage, and the information on the transfer position of the first circuit pattern is performed by the second circuit pattern. The method according to claim 1, wherein the method is performed before the step of superimposing and transferring. 第1の回路パタンを有する第1のマスクが搭載されたマスクステージと基板が搭載された試料台とを同期させて走査しながら前記マスクに形成された第1の回路パタンを前記基板上に転写する際に、前記マスクステージの走査位置誤差及び前記試料台の走査位置誤差に基づいて前記基板での前記第1の回路パタンの転写位置に関する情報を求め、記憶する工程と、その後、The first circuit pattern formed on the mask is transferred onto the substrate while the mask stage on which the first mask having the first circuit pattern is mounted and the sample stage on which the substrate is mounted are scanned synchronously. In doing, obtaining information on the transfer position of the first circuit pattern on the substrate based on the scan position error of the mask stage and the scan position error of the sample stage, and storing,
電子線を用いて第2の回路パタンを前記基板上に転写する際に、記憶された前記転写位置に関する情報を用いて前記第2の回路パタンの転写位置を補正しながら前記基板に前記第2の回路パタンを転写する工程とを有することを特徴とする固体素子の製造方法。When transferring the second circuit pattern onto the substrate using an electron beam, the second circuit pattern is transferred onto the substrate while correcting the transfer position of the second circuit pattern using the stored information on the transfer position. Transferring the circuit pattern of the above.
前記第2の回路パタンの転写位置の補正は、前記電子線の偏向を制御することThe correction of the transfer position of the second circuit pattern includes controlling the deflection of the electron beam. により行うことを特徴とする請求項6記載の固体素子の製造方法。7. The method according to claim 6, wherein the method is performed. 前記第2の回路パタンの転写位置の補正は、前記基板が搭載された第2の試料台の駆動位置を補正することにより行うことを特徴とする請求項6記載の固体素子の製造方法。7. The method according to claim 6, wherein the correction of the transfer position of the second circuit pattern is performed by correcting a drive position of a second sample stage on which the substrate is mounted. マスクが搭載されたマスクステージと基板が搭載された試料台とを同期させて走査しながら前記マスクに形成された所望の回路パタンを前記基板に転写する工程を有する固体素子の製造方法において、A method for manufacturing a solid-state device having a step of transferring a desired circuit pattern formed on the mask to the substrate while scanning in synchronization with a mask stage on which the mask is mounted and a sample stage on which the substrate is mounted,
第1の回路パタンを有する第1のマスクを用いて基板上に前記第Using a first mask having a first circuit pattern, the first mask is formed on a substrate. 1 の回路パタンを転写する際に、前記マスクステージの走査位置誤差及び前記試料台の走査位置誤差に基づいて前記基板での前記第1の回路パタンの転写位置に関する情報を求め、記憶する工程と、その後、When transferring the circuit pattern of, the information on the transfer position of the first circuit pattern on the substrate based on the scan position error of the mask stage and the scan position error of the sample stage, and storing, afterwards,
第2の回路パタンを有する第2のマスクを用いて前記基板上に前記第2の回路パタンを転写する際に、記憶された前記転写位置に関する情報を用いて前記第2の回路パタンの転写位置を補正しながら前記基板に前記第2の回路パタンを転写する工程とを有することを特徴とする固体素子の製造方法。When transferring the second circuit pattern onto the substrate using the second mask having the second circuit pattern, the transfer position of the second circuit pattern is stored using the stored information on the transfer position. Transferring the second circuit pattern to the substrate while correcting the following.
前記第2の回路パタンの転写位置の補正は、マスクステージや試料台の走査速度を制御することにより行うことを特徴とする請求項9記載の固体素子の製造方法。10. The method according to claim 9, wherein the correction of the transfer position of the second circuit pattern is performed by controlling a scanning speed of a mask stage or a sample stage.
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