JP4776870B2

JP4776870B2 - Electron beam projection exposure method

Info

Publication number: JP4776870B2
Application number: JP2003008534A
Authority: JP
Inventors: 隆司丸山; 栄一河村
Original assignee: Fujitsu Semiconductor Ltd
Current assignee: Fujitsu Semiconductor Ltd
Priority date: 2003-01-16
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2023-01-16
Also published as: JP2004221412A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子ビーム投影露光方法に関するものであり、例えば、集積回路パターンを形成する際の露光時の位置精度を向上するための構成に特徴のある電子ビーム投影露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、微細なパターンを形成するために高い解像性を有する電子ビーム露光方法が用いられているが、近年の半導体デバイスの微細化、高集積度化に伴って要求される位置精度が厳しさを増していることから従来技術では十分対応できなくなっている。
即ち、パターン精度、特に、アライメント精度が大きな問題で半導体デバイスの微細化・高信頼性化を妨げる大きな要因となっている
【０００３】
そこで、最近、主に処理能力向上を目的としてチップ単位の多数の回路パターン露光用サブフィールドを設けたステンシルマスクを用いて一括露光する電子ビーム投影露光（ＥＰＬ：ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ここで、図６乃至図８を参照して、電子ビーム投影露光（ＥＰＬ）方法を説明する。
図６参照
図６は、ＥＰＬ露光装置の概念的構成図であり、主要部のみ示している。
このＥＰＬ露光装置の主要部は、電子ビームを放出する電子銃４１、電子銃４１から出た電子ビームを収束する電磁レンズ４２、収束された電子ビームを後段のレチクルステージ４４上に配置したレチクル５０に設けた所定の開口部、即ち、所定のサブフィールドに向けて偏向する偏向器４３、所定のサブフィールドを透過してパターン整形された電子ビームは投影レンズ４５で１／４に縮小されたのち、一段構成の偏向器４６により位置調整されてウェハステージ４７上に載置されたウェハ４８上に投影される。
なお、ウェハステージ４７上には、Ｔａ等からなる位置検出用マークが設けられている。
【０００５】
図７（ａ）参照
図７（ａ）はレチクルの一例の平面図であり、レチクル５０は中央に設けられた主ストラット（主梁）５１で区切られた２つのサブフィールド群５２からなり、各サブフィールド群５２は、補強用ストラット（梁）５３で仕切られた多数のサブフィールド５４によって構成されている。
なお、一つのサブフィールド群５２は、例えば、４０００（＝４０×１００）個のサブフィールド５４から構成されている。
【０００６】
図７（ｂ）参照
図７（ｂ）はサブフィールドの構成を示す拡大斜視図であり、ＳＯＩウエハベースで作成されたレチクル５０は、Ｓｉウエハをベースとして透過パターン形成部のみを２μｍ程度に薄膜化したＳｉメンブレン５５を設けた構造になっている。
【０００７】
通常は、およそ１．１３ｍｍの各サブフィールド間に対して１７０μｍ幅の補強用ストラット５３を設けて強度的に破壊されないように維持できる構造としている。
また、補強用ストラット５３の高さは、例えば、Ｓｉウェハの厚み＋絶縁膜の厚みの７２５μｍとなる。
【０００８】
図８参照
図８はサブフィールドに設けたデバイスパターン及び露光パターンの説明図であり、各サブフィールド５４には、それらを組み合わせることによって所定の回路パターンが得られるデバイスパターン５６〜５９が形成されている。
【０００９】
４つのサブフィールド５４の夫々に１ショットの電子ビームを照射し、各ショット毎に投影レンズ４５によって１／４のサイズに縮小するとともに、偏向器４６によって位置調整を行うことによって、各サブフィールド５４に設けたデバイスパターン５６〜５９が露光パターン６０において設計通りに接続するようにする。
なお、ここでは、実際のデバイスパターンは細かすぎるので、「ＥＰＬ」を形成するパターンとして説明した。
【００１０】
因に、２００ｍｍレチクルからのウェハ上の露光領域は、非相補型半導体装置の場合には、２０ｍｍ×２５ｍｍとなり、また、リング状等の穴空きパターンの多い相補型半導体装置の場合には、穴空きパターンを２つのサブフィールドの組合せで露光するために１０ｍｍ×２５ｍｍとなる。
【００１１】
このＥＰＬ露光プロセスにおけるマスク位置合わせは、一般的にはデバイスパターン露光用サブフィールドの外に配置した開口部を用いて行われており、上述のように、ウェハステージに設けた位置検出用マークを開口部を透過した電子ビームで走査し、その反射電子を検出することで位置合わせを行う。
また、レチクルの歪みはストラット上に形成された位置ずれ確認用パターンで行っている。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１−６８４０６号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＥＰＬ露光法においては２μｍといった薄膜マスクを用い４倍の縮小率でチップ全面の広い領域を一括転写によって露光するため、マスクの位置歪みによる位置ずれ量が大きく、精度が不十分であるという問題がある。
【００１４】
即ち、サブフィールド内の実際に露光に用いられるパターン形成領域においては、主にマスクが薄いこと及びデバイスパターンに粗密があることにより応力の開放の仕方に分布があることにより、マスク内部に応力の分布があり位置が局所的に歪められるという問題が発生している。
【００１５】
しかし、従来のマスク位置合わせは、上述のようにデバイスパターン露光用サブフィールドの外に配置した開口部を用いて行われているので、肝心のメンブレン化されたサブフィールド領域での歪みは考慮されておらず、精度の高い補正が行われないという問題がある。
【００１６】
また、電子ビーム露光法に共通して言えることであるが、位置合わせに要する時間が多大で、精度を損なわずに位置検出時間の短縮が望まれているが、チップ全面の広い領域を一括転写によって露光するＥＰＬ露光法においては特に問題となる。
【００１７】
したがって、本発明は、簡易な手続きで高精度の補正を行い位置精度を向上することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記目的を達成するため、本発明は、電子ビーム投影露光方法において、露光用マスク１のサブフィールド２の端にパターン露光に関与しない薄膜化されたメンブレン領域５を設定するとともに、前記メンブレン領域５に複数の開口６を設け、ウェハステージに設けられた位置検出用マークを、前記複数の開口６を透過した電子ビームにより走査し、位置検出用マークからの反射電子を検出することにより前記複数の開口の相対位置を検出し、前記各サブフィールド位置精度の測定・評価・校正を行うことを特徴とする。
【００２２】
この様に、サブフィールド２内部に位置歪みの測定用の開口６を設けるという簡素な構成により、サブフィールド２単位で主に露光マスク１に起因する位置ひずみを細かく測定でき、この位置歪みを補正することで描画パターンの高精度のアライメント精度が達成できる。
【００２３】
この場合、全サブフィールド２の測定を行わずに、サブフィールド２の内の特定のサブフィールド２のみの測定を行い、それ以外のサブフィールド２は補間計算により位置補正を行うようにしても良く、測定に要する時間を短縮することができる。
【００２４】
この場合、開口６を各サブフィールド２の４隅に形成して、その測定結果に基づいてサブフィールド２単位で縮率、回転、台形、並進成分を補正することによって、簡単な構成で精度の高い補正が可能になる。
【００２５】
或いは、開口６をアレイ状に形成し、露光マスク１上の投影位置を細かく調整して４辺のメンブレン領域５上の細かい位置歪みを測定し補正情報として用いても良く、それによって、より精度の高い補正が可能になる。
【００２６】
また、露光マスク１上の位置歪みをシミュレーションにより予測し、予測した歪み量が規定値を越えたサブフィールド２のみを対象にしてサブフィールド２の位置精度の測定・評価・校正を行うようにしても良く、それによって、測定に要する時間を短縮することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
ここで、図２を参照して、本発明の第１の実施の形態のＥＰＬ露光工程における歪み量補正方法を説明するが、露光に使用するＥＰＬ露光装置は図６に示した装置と同じであるので説明を省略する。
図２（ａ）参照
図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に用いるレチクルを構成するサブフィールドの平面図であり、ＳＯＩウエハベースのレチクル１０であり、例えば、幅が１７０μｍで、高さが７２５μｍのＳｉからなる補強用ストラット１２及び補強用ストラット１２で囲まれた厚さが２μｍで１．１３ｍｍ×１．１３ｍｍの面積のメンブレン化領域１３からサブフィールド１１が構成される。
【００２８】
このメンブレン化領域１３は、通常においてビームを照射する中央のデバイスパターン形成領域１４と周囲のパターン露光に関与しない幅が例えば、６５μｍのスカート部１５からなり、このスカート部１５の四隅に歪み補正用の開口１６を設けたものである。
【００２９】
なお、この場合の開口１６の形状は、正方形又は長方形を用いる、また、開口１６のサイズは０．０1 μ〜２００μｍ程度の範囲で広く選択できるが、通常はシグナル強度や検出精度の観点から０. １〜１μｍ程度のサイズが望ましい。
【００３０】
図２（ｂ）参照
図２（ｂ）は、位置歪み量の検出工程の説明図であり図６に示した偏向器４３を用いてレチクル上に投影する電子ビーム２０の位置を開口１６の右上に制御し四角い形状の透過電子ビームを発生させる。
【００３１】
図３参照
図３に示すように、透過電子ビーム２１を偏向器４６で偏向走査することによってウェハステージ４７上に設けた位置検出用マーク４９の上を透過電子ビーム２１で走査し、位置検出用マーク４９からの反射電子２２を検出する。
即ち、検出信号の強度波形のエッジと走査位置を検出することにより位置歪み量を検出する。
【００３２】
この様な操作を、右上の開口１６に引き続き、左上、左下、右下の開口１６にも同様に順次ビームを投影し各位置歪み量を求める。
求めた歪み量をそれぞれ、（Δｘ₁、Δｙ₁）、（Δｘ₂、Δｙ₂）、（Δｘ₃、Δｙ₃）、（Δｘ₄、Δｙ₄）として、下記のように、縮率Ｇ、回転Ｒ、台形Ｈ、オフセットＯの係数が求められる。
【数１】

この歪み量を電子光学系に帰還することで１０ｎｍ以下のアライメント精度が達成できる。
【００３３】
従来の方法ではレチクルがＥＰＬ露光装置にセットされていない状態で位置歪みが測られるのに対して、本発明では実際のＥＰＬ露光装置にセットされた状態でインラインでのより実露光に近い状態での測定が可能になるので、より高精度の位置歪み測定・位置補正が可能となる。
【００３４】
次に、図４を参照して、本発明の第２の実施の形態のＥＰＬ露光工程における歪み量補正方法を説明する。
図４（ａ）参照
図４（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に用いるレチクルを構成するサブフィールドの平面図であり、上記の第１の実施の形態と同様に、ＳＯＩウエハベースのレチクル１０であり、例えば、幅が１７０μｍで、高さが７２５μｍのＳｉからなる補強用ストラット１２及び補強用ストラット１２で囲まれた厚さが２μｍで１．１３ｍｍ×１．１３ｍｍの面積のメンブレン化領域１３からサブフィールド１１が構成される。
【００３５】
また、このメンブレン化領域１３は、通常においてビームを照射する中央のデバイスパターン形成領域１４と周囲のパターン露光に関与しない幅が、例えば、６５μｍのスカート部１５からなり、このスカート部１５に歪み補正用の開口１７を設けたものである。
この本発明の第２の実施の形態においては、開口１７をスカート部１５の４辺に沿ってアレイ状に設ける。
【００３６】
この場合の開口１７の形状は、正方形又は長方形を用いる、また、開口１７のサイズは０．０1 μ〜２００μｍ程度の範囲で広く選択できるが、通常はシグナル強度や検出精度の観点から０. １〜１μｍ程度のサイズが望ましい。
【００３７】
また、開口１７の配置ピッチは、どれだけ細かな歪み測定が必要かによるが処理時間との兼ね合いもあり、通常１００μ〜５００μｍ程度で選択される。
【００３８】
図４（ｂ）参照
図４（ｂ）は、位置歪み量の検出工程の説明図であり図５に示した偏向器４３を用いてレチクル上に投影する電子ビーム２０の位置をスカート部１５の上部に設けた各開口１７の位置歪みが測定できるように走査して、矩形の透過電子ビームを発生させる。
【００３９】
図４（ｃ）参照
図４（ｃ）に示すように、透過電子ビームを偏向器４５で偏向走査することによって、開口１７の配置ピッチに応じた反射電子強度波形が得られる。
この様な走査をスカート部の右、左、下、右上、左上、左下、右下に対しても行うことによって、より細かい歪み量の分布が測定でき、その結果、補正精度をより向上することができる。
【００４０】
次に、図５を参照して、本発明の第３の実施の形態のＥＰＬ露光工程における歪み量補正方法を説明する。
図５参照
図５は、本発明の第３の実施の形態のＥＰＬ露光工程における歪み量補正方法の概念的説明図であり、レチクル歪みのシミュレーション結果に基づき、サブフィールドの位置歪み量測定点を決定するものである。
【００４１】
即ち、ＥＰＬ用のレチクル１０においては、各々おおよそ４０×１００個のサブフィールド１１からなるサブフィールド群１８の中央部で歪みが大きく、図において右下がりのハッチングを施した領域で規格値の２０ｎｍ以上の位置歪みを生ずるものとして、この領域をサンプリング領域１９とする。
【００４２】
そこで、このサンプリング領域１９に位置するサブフィールド１１に対して上記の第１の実施の形態において説明した測定を行って歪み量を求め、電子光学系に帰還することによって１０ｎｍ以下の位置歪み量に抑えられる。
【００４３】
この本発明の第３の実施の形態においては、全てのサブフィールドに対して測定を行うのではなく、シミュレーションの結果、歪み量が大きなサンプリング領域１９に位置するサブフィールド１１に対してのみ測定を行うので、測定点数を約１／５に減少できる。
【００４４】
以上、本発明の各実施の形態を説明したが、本発明は各実施の形態に記載した構成及び条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の各実施の形態において、レチクルをＳＯＩウェハベースのレチクルとしているが、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の他の材質で構成しても良いものである。
なお、この場合には、ベース及びストラットがＳｉからなり、メンブレンがＤＬＣからなる。
【００４５】
また、上記の各実施の形態においては、スカート部に設ける開口の形状を矩形にしているが、矩形に限られるものではなく、菱形やＬ字等の他の形状を用いても良いものである。
【００４６】
また、上記の第３の実施の形態においては、測定を行うサブフィールドを全体の１／５としているが、このサンプリング比率は、サブフィールドに掛かる応力に依存するものであり、応力が大きい場合には、サンプリング数を多く、応力が小さい場合には、サンプリング数を少なくすれば良い。
【００４７】
また、上記の第１及び第２の実施の形態においては、全てのサブフィールドについて歪み量を測定しているが、第３の実施の形態のように適用にサンプリングし、サンプリングしたサブフィールドのみ測定を行い、その他のサブフィールドについては補間計算により歪み量を求めるようにしても良いものである。
【００４８】
この場合、歪みの変化が一様であれば、マトリクス状に、例えば、２つのサブフィールド群の各四隅と中央の５サブフィールド×２のみを代表させて測定を行うようにしても良い。
或いは、各サブフィールド群に対して四隅を含む３×７＝２１のサブフィールドで、全体で４２のサブフィールドのみを代表させて測定を行っても良いものである。
【００４９】
ここで、再び図１を参照して、改めて本発明の詳細な特徴を説明する。
再び、図１参照
（付記１）露光用マスク１のサブフィールド２の端にパターン露光に関与しない薄膜化されたメンブレン領域５を設定するとともに、前記メンブレン領域５に複数の開口６を設け、ウェハステージに設けられた位置検出用マークを、前記複数の開口６を透過した電子ビームにより走査し、位置検出用マークからの反射電子を検出することにより前記複数の開口の相対位置を検出し、前記各サブフィールド位置精度の測定・評価・校正を行うことを特徴とする電子ビーム投影露光方法。
（付記２）上記サブフィールド２の内の特定のサブフィールド２のみの測定を行い、それ以外のサブフィールド２は補間計算により位置補正を行うことを特徴とする付記１記載の電子ビーム投影露光方法。
（付記３）上記開口６を、上記各サブフィールド２の４隅に形成し、サブフィールド２単位で縮率、回転、台形、並進成分を補正することを特徴とする付記１または付記２に記載の電子ビーム投影露光方法。
（付記４）上記開口６をアレイ状に形成し、上記露光マスク１上の投影位置を細かく調整して４辺のメンブレン領域５上の細かい位置歪みを測定し補正情報として用いることを特徴とする付記１または付記２に記載の電子ビーム投影露光方法。
（付記５）上記露光マスク１上の位置歪みをシミュレーションにより予測し、予測した歪み量が規定値を越えたサブフィールド２のみを対象にしてサブフィールド位置精度の測定・評価・校正を行うことを特徴とする付記１乃至付記４のいずれか１に記載の電子ビーム投影露光方法。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、レチクルを構成するサブフィールドのメンブレン化領域の非露光領域に歪み量測定用の開口を設けているので、レチクル面内の局所的な歪みも精度良く測定することができ、それによって、パターンのより一層の微細化、処理の高速化が実現でき、ひいては、半導体デバイス等の性能の向上、信頼性の向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のＥＰＬ露光方法における歪み量補正方法の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のＥＰＬ露光方法における歪み検出方法の説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態のＥＰＬ露光方法における歪み量補正方法の説明図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態のＥＰＬ露光方法における歪み量補正方法の説明図である。
【図６】ＥＰＬ露光装置の概念的構成図である。
【図７】レチクルの構成説明図である。
【図８】サブフィールドに設けたデバイスパターン及び露光パターンの説明図である。
【符号の説明】
１露光マスク
２サブフィールド
３補強用梁
４通常のビーム照射領域
５メンブレン領域
６開口
１０レチクル
１１サブフィールド
１２補強用ストラット
１３メンブレン化領域
１４デバイスパターン形成領域
１５スカート部
１６開口
１７開口
１８サブフィールド群
１９サンプリング領域
２０電子ビーム
２１透過電子ビーム
２２反射電子
４１電子銃
４２電磁レンズ
４３偏向器
４４レチクルステージ
４５投影レンズ
４６偏向器
４７ウェハステージ
４８ウェハ
４９位置検出用マーク
５０レチクル
５１主ストラット
５２サブフィールド群
５３補強用ストラット
５４サブフィールド
５５Ｓｉメンブレン
５６〜５９デバイスパターン
６０露光パターン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electron beam projection exposure method , and, for example, relates to an electron beam projection exposure method characterized by a configuration for improving positional accuracy during exposure when forming an integrated circuit pattern.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an electron beam exposure method having high resolution has been used to form a fine pattern. However, the positional accuracy required in accordance with the recent miniaturization and high integration of semiconductor devices has become severe. Because of this increase, the conventional technology cannot sufficiently cope with it.
That is, the pattern accuracy, particularly the alignment accuracy, is a major problem that hinders miniaturization and high reliability of semiconductor devices.
Therefore, recently, electron beam projection exposure (EPL) that performs batch exposure using a stencil mask provided with a number of circuit pattern exposure subfields on a chip basis has been proposed mainly for the purpose of improving processing capability. (For example, refer to Patent Document 1).
[0004]
Here, an electron beam projection exposure (EPL) method will be described with reference to FIGS.
6. FIG. 6 is a conceptual block diagram of the EPL exposure apparatus, and shows only the main part.
The main part of the EPL exposure apparatus includes an electron gun 41 that emits an electron beam, an electromagnetic lens 42 that converges the electron beam emitted from the electron gun 41, and a reticle 50 in which the converged electron beam is disposed on a subsequent reticle stage 44. A deflector 43 that deflects toward a predetermined opening provided in the sub-field, that is, a deflector 43 that deflects toward a predetermined sub-field, and the electron beam that has been patterned through the predetermined sub-field is reduced to ¼ by the projection lens 45. Then, the position is adjusted by a deflector 46 having a one-stage configuration and projected onto a wafer 48 placed on a wafer stage 47.
On the wafer stage 47, a position detection mark made of Ta or the like is provided.
[0005]
FIG. 7A is a plan view of an example of a reticle, and the reticle 50 includes two subfield groups 52 separated by a main strut (main beam) 51 provided in the center. The subfield group 52 includes a large number of subfields 54 partitioned by reinforcing struts (beams) 53.
Note that one subfield group 52 includes, for example, 4000 (= 40 × 100) subfields 54.
[0006]
Reference to FIG. 7B FIG. 7B is an enlarged perspective view showing the structure of the subfield, and the reticle 50 made of the SOI wafer base is formed by thinning only the transmissive pattern forming portion to about 2 μm on the basis of the Si wafer. In this structure, a simplified Si membrane 55 is provided.
[0007]
In general, a reinforcing strut 53 having a width of 170 μm is provided between subfields of approximately 1.13 mm so as to be maintained so as not to be broken in strength.
The height of the reinforcing strut 53 is, for example, 725 μm, which is the thickness of the Si wafer + the thickness of the insulating film.
[0008]
FIG. 8 is an explanatory diagram of device patterns and exposure patterns provided in sub-fields. In each sub-field 54, device patterns 56 to 59 are obtained in which predetermined circuit patterns are obtained by combining them. Yes.
[0009]
Each of the four subfields 54 is irradiated with one shot of an electron beam, and is reduced to a quarter size by the projection lens 45 for each shot, and the position is adjusted by the deflector 46, whereby each subfield 54. The device patterns 56 to 59 provided in the above are connected as designed in the exposure pattern 60.
Here, since an actual device pattern is too fine, it has been described as a pattern for forming “EPL”.
[0010]
Incidentally, the exposure area on the wafer from the 200 mm reticle is 20 mm × 25 mm in the case of a non-complementary semiconductor device, and in the case of a complementary semiconductor device having a large number of perforated patterns such as a ring shape. In order to expose an empty pattern with a combination of two subfields, the size is 10 mm × 25 mm.
[0011]
The mask alignment in this EPL exposure process is generally performed using an opening disposed outside the device pattern exposure subfield, and as described above, the position detection mark provided on the wafer stage is used. Scanning is performed with an electron beam transmitted through the opening, and alignment is performed by detecting the reflected electrons.
The reticle is distorted by a misalignment confirmation pattern formed on the strut.
[0012]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-68406
[Problems to be solved by the invention]
However, in the EPL exposure method, a large area on the entire surface of the chip is exposed by batch transfer at a reduction ratio of 4 times using a thin film mask of 2 μm, so that the amount of displacement due to the positional distortion of the mask is large and the accuracy is insufficient. There's a problem.
[0014]
That is, in the pattern formation region actually used for exposure in the subfield, the stress is released inside the mask mainly because the mask is thin and the stress is distributed due to the density of the device pattern. There is a problem that there is a distribution and the position is locally distorted.
[0015]
However, since the conventional mask alignment is performed using the opening arranged outside the device pattern exposure subfield as described above, the distortion in the subfield region formed into the membrane is considered. However, there is a problem that high-precision correction is not performed.
[0016]
In addition, it can be said that it is common to the electron beam exposure method, but it takes a long time for alignment, and it is desired to shorten the position detection time without losing accuracy. This is particularly a problem in the EPL exposure method in which exposure is performed by the above method.
[0017]
Therefore, an object of the present invention is to improve position accuracy by performing high-precision correction with a simple procedure.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
FIG. 1 is a block diagram showing the principle of the present invention. Means for solving the problems in the present invention will be described with reference to FIG.
In order to achieve the above object, in the electron beam projection exposure method, the present invention sets a thinned membrane region 5 that does not participate in pattern exposure at the end of the subfield 2 of the exposure mask 1, and By providing a plurality of openings 6 in the membrane region 5, scanning a position detection mark provided on the wafer stage with an electron beam transmitted through the plurality of openings 6, and detecting reflected electrons from the position detection mark Relative positions of the plurality of openings are detected, and the accuracy of each subfield position is measured, evaluated, and calibrated.
[0022]
In this way, with the simple configuration in which the opening 6 for measuring the positional distortion is provided inside the subfield 2, the positional distortion mainly caused by the exposure mask 1 can be measured in units of the subfield 2, and this positional distortion is corrected. By doing so, high-precision alignment accuracy of the drawing pattern can be achieved.
[0023]
In this case, the measurement of only a specific subfield 2 of the subfields 2 may be performed without measuring all the subfields 2, and the position correction may be performed on the other subfields 2 by interpolation calculation. The time required for measurement can be shortened.
[0024]
In this case, the openings 6 are formed at the four corners of each subfield 2, and the reduction ratio, rotation, trapezoid, and translation component are corrected in units of the subfield 2 on the basis of the measurement results, thereby improving the accuracy with a simple configuration. High correction is possible.
[0025]
Alternatively, the openings 6 may be formed in an array, and the projection position on the exposure mask 1 may be finely adjusted to measure fine positional distortion on the membrane region 5 on the four sides and used as correction information, thereby improving the accuracy. High correction is possible.
[0026]
Further, the positional distortion on the exposure mask 1 is predicted by simulation, and the positional accuracy of the subfield 2 is measured / evaluated / calibrated only for the subfield 2 in which the predicted distortion amount exceeds the specified value. As a result, the time required for measurement can be shortened.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Here, the distortion correction method in the EPL exposure process according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2. The EPL exposure apparatus used for exposure is the same as the apparatus shown in FIG. Since there is, explanation is omitted.
FIG. 2A is a plan view of a subfield constituting a reticle used in the first embodiment of the present invention, which is an SOI wafer-based reticle 10 having a width of 170 μm, for example. The subfield 11 is composed of a reinforcing strut 12 made of Si having a height of 725 μm and a membrane forming region 13 having a thickness of 2 μm and an area of 1.13 mm × 1.13 mm surrounded by the reinforcing strut 12. .
[0028]
The membrane formation region 13 is composed of a central device pattern formation region 14 that normally irradiates a beam and a skirt portion 15 having a width of, for example, 65 μm that does not relate to surrounding pattern exposure, and distortion correction is provided at four corners of the skirt portion 15. The opening 16 is provided.
[0029]
Note that the shape of the opening 16 in this case is a square or a rectangle, and the size of the opening 16 can be widely selected in the range of about 0.01 μm to 200 μm, but is usually 0 from the viewpoint of signal intensity and detection accuracy. A size of about 1-1 μm is desirable.
[0030]
Reference to FIG. 2B FIG. 2B is an explanatory diagram of the positional distortion amount detection process. The position of the electron beam 20 projected onto the reticle using the deflector 43 shown in FIG. To generate a transmission electron beam having a square shape.
[0031]
As shown in FIG. 3, the transmission electron beam 21 is deflected and scanned by a deflector 46 to scan the position detection mark 49 provided on the wafer stage 47 with the transmission electron beam 21. The reflected electrons 22 from the mark 49 are detected.
That is, the amount of positional distortion is detected by detecting the edge of the intensity waveform of the detection signal and the scanning position.
[0032]
In such an operation, the beam is sequentially projected to the upper left, lower left, and lower right openings 16 in succession to the upper right opening 16 to obtain each positional distortion amount.
The obtained distortion amounts are (Δx ₁ , Δy ₁ ), (Δx ₂ , Δy ₂ ), (Δx ₃ , Δy ₃ ), (Δx ₄ , Δy ₄ ), respectively, and the reduction rate G and rotation are as follows: The coefficients of R, trapezoid H, and offset O are obtained.
[Expression 1]

An alignment accuracy of 10 nm or less can be achieved by feeding back this distortion amount to the electron optical system.
[0033]
In the conventional method, the positional distortion is measured in a state where the reticle is not set in the EPL exposure apparatus, whereas in the present invention, in a state closer to the actual exposure in-line in the state set in the actual EPL exposure apparatus. Therefore, it is possible to measure and correct position distortion with higher accuracy.
[0034]
Next, with reference to FIG. 4, a distortion amount correction method in the EPL exposure process according to the second embodiment of the present invention will be described.
Reference to FIG. 4A FIG. 4A is a plan view of a subfield constituting a reticle used in the second embodiment of the present invention. Like the first embodiment, an SOI wafer is shown. A base reticle 10, for example, a reinforcing strut 12 made of Si having a width of 170 μm and a height of 725 μm, and a thickness surrounded by the reinforcing struts 12 is 2 μm and has an area of 1.13 mm × 1.13 mm A subfield 11 is formed from the membrane region 13.
[0035]
In addition, the membrane-forming region 13 is usually composed of a central device pattern formation region 14 where the beam is irradiated and a skirt portion 15 having a width not related to surrounding pattern exposure, for example, 65 μm. Opening 17 is provided.
In the second embodiment of the present invention, the openings 17 are provided in an array along the four sides of the skirt portion 15.
[0036]
In this case, the shape of the opening 17 is a square or a rectangle, and the size of the opening 17 can be widely selected in a range of about 0.01 μm to 200 μm, but is usually 0.1 from the viewpoint of signal intensity and detection accuracy. A size of about 1 μm is desirable.
[0037]
Further, the arrangement pitch of the openings 17 is usually selected to be about 100 μm to 500 μm depending on how fine strain measurement is necessary, but also with the processing time.
[0038]
Reference to FIG. 4B FIG. 4B is an explanatory diagram of the positional distortion amount detection process. The position of the electron beam 20 projected onto the reticle using the deflector 43 shown in FIG. Scanning is performed so that the positional distortion of each opening 17 provided in the upper portion can be measured, and a rectangular transmission electron beam is generated.
[0039]
Reference to FIG. 4C As shown in FIG. 4C, the reflected electron intensity waveform corresponding to the arrangement pitch of the openings 17 is obtained by deflecting and scanning the transmitted electron beam with the deflector 45.
By performing such scanning for the right, left, lower, upper right, upper left, lower left, and lower right of the skirt, a finer amount of distortion distribution can be measured, and as a result, the correction accuracy can be further improved. Can do.
[0040]
Next, with reference to FIG. 5, a distortion amount correcting method in the EPL exposure process according to the third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a conceptual explanatory diagram of a distortion amount correction method in the EPL exposure process according to the third embodiment of the present invention. Based on the simulation result of reticle distortion, the position distortion amount measurement point of the subfield is determined. To decide.
[0041]
That is, in the EPL reticle 10, distortion is large at the center of each subfield group 18 composed of approximately 40 × 100 subfields 11, and the standard value is 20 nm or more in the region where the rightward hatching is applied in the figure. This region is referred to as a sampling region 19.
[0042]
Therefore, the measurement described in the first embodiment is performed on the subfield 11 located in the sampling region 19 to obtain the distortion amount, and the positional distortion amount is 10 nm or less by returning to the electron optical system. It can be suppressed.
[0043]
In the third embodiment of the present invention, the measurement is not performed for all subfields, but the measurement is performed only for the subfield 11 located in the sampling region 19 where the amount of distortion is large as a result of simulation. As a result, the number of measurement points can be reduced to about 1/5.
[0044]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the configurations and conditions described in the embodiments, and various modifications can be made.
For example, in each of the above embodiments, the reticle is an SOI wafer-based reticle, but it may be made of other materials such as diamond-like carbon (DLC).
In this case, the base and strut are made of Si, and the membrane is made of DLC.
[0045]
Further, in each of the above embodiments, the shape of the opening provided in the skirt portion is rectangular. However, the shape is not limited to the rectangular shape, and other shapes such as a rhombus and an L shape may be used. .
[0046]
In the third embodiment described above, the subfield to be measured is 1/5 of the whole, but this sampling ratio depends on the stress applied to the subfield, and when the stress is large. If the sampling number is large and the stress is small, the sampling number may be reduced.
[0047]
In the first and second embodiments, the distortion amount is measured for all the subfields. However, the sampling is applied to the application as in the third embodiment, and only the sampled subfield is measured. In other subfields, the distortion amount may be obtained by interpolation calculation.
[0048]
In this case, if the change in distortion is uniform, the measurement may be performed in a matrix, for example, by representing only the four corners and the central 5 subfields × 2 of the two subfield groups.
Alternatively, 3 × 7 = 21 subfields including four corners for each subfield group, and only 42 subfields may be representatively measured.
[0049]
Here, the detailed features of the present invention will be described again with reference to FIG.
1 again. (Supplementary Note 1) A thinned membrane region 5 that does not participate in pattern exposure is set at the end of the subfield 2 of the exposure mask 1, and a plurality of openings 6 are provided in the membrane region 5 to provide a wafer. A position detection mark provided on the stage is scanned with an electron beam that has passed through the plurality of openings 6, and the relative positions of the plurality of openings are detected by detecting reflected electrons from the position detection mark , An electron beam projection exposure method comprising measuring, evaluating and calibrating the accuracy of each subfield position.
(Supplementary note 2) The electron beam projection exposure method according to supplementary note 1, wherein only a specific subfield 2 of the subfields 2 is measured, and the other subfields 2 are subjected to position correction by interpolation calculation. .
(Additional remark 3) The said opening 6 is formed in the four corners of each said subfield 2, and a reduction ratio, rotation, a trapezoid, and a translation component are correct | amended by the subfield 2 unit, Additional remark 1 or

Additional remark

2 characterized by the above-mentioned. Electron beam projection exposure method.
(Additional remark 4) The said opening 6 is formed in an array form, the projection position on the said exposure mask 1 is adjusted finely, the fine positional distortion on the membrane area | region 5 of 4 sides is measured, and it uses as correction information, It is characterized by the above-mentioned. The electron beam projection exposure method according to appendix 1 or

appendix

2.
(Supplementary Note 5) The positional distortion on the exposure mask 1 is predicted by simulation, and the subfield positional accuracy is measured, evaluated, and calibrated only for the subfield 2 in which the predicted distortion amount exceeds the specified value. The electron beam projection exposure method according to any one of appendix 1 to appendix 4, which is characterized by the above.
[0050]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the opening for distortion amount measurement is provided in the non-exposure region of the membrane formation region of the subfield constituting the reticle, local distortion in the reticle surface can be accurately measured, As a result, the pattern can be further miniaturized and the processing speed can be increased. As a result, it greatly contributes to improving the performance and reliability of semiconductor devices and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a basic configuration of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a distortion amount correction method in the EPL exposure method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a distortion detection method in the EPL exposure method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a distortion amount correction method in an EPL exposure method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a distortion amount correction method in an EPL exposure method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a conceptual block diagram of an EPL exposure apparatus.
FIG. 7 is an explanatory diagram of the configuration of a reticle.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a device pattern and an exposure pattern provided in a subfield.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exposure mask 2 Subfield 3 Reinforcement beam 4 Normal beam irradiation area 5 Membrane area 6 Opening 10 Reticle 11 Subfield 12 Reinforcing strut 13 Membrane formation area 14 Device pattern formation area 15 Skirt part 16 Opening 17 Opening 18 Subfield group 19 Sampling area 20 Electron beam 21 Transmitted electron beam 22 Reflected electron 41 Electron gun 42 Electromagnetic lens 43 Deflector 44 Reticle stage 45 Projection lens 46 Deflector 47 Wafer stage 48 Wafer 49 Position detection mark 50 Reticle 51 Main strut 52 Subfield group 53 Reinforcing strut 54 Subfield 55 Si membrane 56 to 59 Device pattern 60 Exposure pattern

Claims

A thinned membrane region that does not participate in pattern exposure is set at the edge of the subfield of the exposure mask, and a plurality of openings are provided in the membrane region, and position detection marks provided on a wafer stage are connected to the plurality of apertures . Scanning with an electron beam transmitted through the aperture, detecting reflected electrons from the position detection mark, detecting the relative position of the plurality of apertures, and measuring, evaluating, and calibrating each subfield position accuracy An electron beam projection exposure method characterized by the above.

2. The electron beam projection exposure method according to claim 1, wherein only a specific subfield among the subfields is measured, and the position of other subfields is corrected by interpolation calculation.

The opening, is formed in the four corners of each subfield, condensation with a sub-field basis, rotation, trapezoidal, electron beam projection exposure according to claim 1 or claim 2, wherein the correcting the translation component Method.

2. The position distortion on the exposure mask is predicted by simulation, and the subfield position accuracy is measured, evaluated, and calibrated only for the subfield whose predicted distortion amount exceeds a specified value. The electron beam projection exposure method according to claim 1 .