JPH01293346A - Mask for transferring pattern - Google Patents

Mask for transferring pattern

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JPH01293346A
JPH01293346A JP63123299A JP12329988A JPH01293346A JP H01293346 A JPH01293346 A JP H01293346A JP 63123299 A JP63123299 A JP 63123299A JP 12329988 A JP12329988 A JP 12329988A JP H01293346 A JPH01293346 A JP H01293346A
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JP
Japan
Prior art keywords
mask
wafer
gap
pattern
transfer
Prior art date
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Pending
Application number
JP63123299A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Sugishima
賢次 杉島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH01293346A publication Critical patent/JPH01293346A/en
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

PURPOSE:To maintain the gap between a mask and wafer at a prescribed value by providing at least three conductive patterns, which measure electrostatic capacity, around an exposure area having a transfer pattern formed on a transfer mask. CONSTITUTION:Around the transfer pattern formed in the exposure area 12 of the transfer mask 1, at least three conductive patterns 4 for measuring electrostatic capacity are provided, and the patterns 4 are made of the same heat energy linear absorber with the transfer pattern. Two electrodes are imparted to the conductive patterns 4 and wafer 2 each; by measuring the electrostatic capacity of the capacitance whose dielectric is the air between the conductive patterns 4 and wafer 2, the gap between the mask 1 and wafer 2 is measured, and its value is fed back to an exposure device in real time. Thus, the gap between the mask and wafer is maintained at the prescribed value.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体装置製造工程に使用されるフォトリソグラフィー
用のパターン転写用マスクに関し、マスクとウェーハと
の間隙を、正確に、しかも、極めて短時間に、測定し、
この値をウェーハを載置するステージの移動装置にリア
ルタイムにフィードバックして、マスクとウェーハとの
間隙を常に所定の値に保つことを可能とするパターン転
写用マスクを提供することを目的とし、転写されるパタ
ーンの周囲に、少なくとも3個の静電容量測定用導電性
パターンを設けるように構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a pattern transfer mask for photolithography used in a semiconductor device manufacturing process, the gap between the mask and a wafer can be measured accurately and in an extremely short time.
Our goal is to provide a pattern transfer mask that feeds back this value in real time to the moving device of the stage on which the wafer is placed, making it possible to always maintain the gap between the mask and the wafer at a predetermined value. At least three conductive patterns for capacitance measurement are provided around the pattern to be measured.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、半導体装置のパターン転写用マスクに関する
。特に、パターン転写用マスクとウェーハとの間隙の測
定を容易にするための改良に関する。
The present invention relates to a pattern transfer mask for semiconductor devices. In particular, the present invention relates to improvements to facilitate measurement of the gap between a pattern transfer mask and a wafer.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

パターン転写用マスクとウェーハとの間隙を測定する方
法として、従来、下記の方法が用いられている。レーザ
光等をマスク面に対して斜めに照射し、マスク面におけ
る反射光とマスクを透過してウェー八表面において反射
した反射光との干渉によって干渉縞を発生させ、この干
渉縞をCOD等のイメージセンサ−を使用して検出し、
これから高速フーリエトランスフオーム法等を使用して
干渉波の波長を算出する。干渉縞の間隔がマスクとウェ
ーハとの間隙にもとづいて決定する関係を用いて、マス
クとウェーハとの間隙を求めるものである。
Conventionally, the following method has been used to measure the gap between a pattern transfer mask and a wafer. A laser beam or the like is irradiated obliquely to the mask surface, and interference fringes are generated by interference between the reflected light from the mask surface and the reflected light transmitted through the mask and reflected at the wafer surface. Detected using an image sensor,
From this, the wavelength of the interference wave is calculated using a fast Fourier transform method or the like. The gap between the mask and the wafer is determined using the relationship in which the interval between interference fringes is determined based on the gap between the mask and the wafer.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、マスクは厚さを有するため、レーザ光はマスク
の上面と下面とで反射し、これら二つの反射光とウェー
ハ表面からの反射光との三つのレーザ光の干渉波が形成
されるため、正確に間隙を測定することが困難である。
However, since the mask has a thickness, the laser beam is reflected by the upper and lower surfaces of the mask, and an interference wave of three laser beams is formed: these two reflected lights and the reflected light from the wafer surface. It is difficult to measure the gap accurately.

特に、X線露光用マスクの場合は、X線の吸収を少なく
するためマスクの厚さが2〜6μと薄く、また、マスク
とウェーハとの間隙は数107nで前記マスクの厚さと
同程度であるため、マスク上面からとマスク下面からと
ウェーハ表面からとの三つの反射光によって形成される
干渉波と、マスク下面からとウェーハ表面からと二つの
反射光によって形成される干渉波とを識別することは困
難である。また、干渉縞から波長を算出するには、複雑
な計算作業と長い計算時間とを必要とし、例えば高速フ
ーリエトランスフオーム法を使用して計算する場合には
150万回もの計算を要し、十数秒もの時間を必要とす
る。マスクのパターンをウェーハに転写する場合に、ウ
ェーハを載置するステージの位置が振動等で変位するこ
とがあり、また、マスクが温度変化によって変形するこ
とがあるので、マスクとウェーハとの間隙をリアルタイ
ムに測定し、これをウェーハを載置するステージの移動
装置にフィードバックしてマスクとウェーハとの間隙を
常に調節することが望ましいが、間隙測定に十数秒も時
間がか\るようではリアルタイム制御は不可能である。
In particular, in the case of an X-ray exposure mask, the thickness of the mask is as thin as 2 to 6 μm to reduce absorption of X-rays, and the gap between the mask and the wafer is several 107 nm, which is about the same as the thickness of the mask. Therefore, it is possible to distinguish between interference waves formed by three reflected beams from the top surface of the mask, from the bottom surface of the mask, and from the wafer surface, and interference waves formed by two reflected beams from the bottom surface of the mask and from the wafer surface. That is difficult. In addition, calculating the wavelength from interference fringes requires complex calculation work and long calculation time. For example, when calculating using the fast Fourier transform method, it requires as many as 1.5 million calculations. It takes several seconds. When transferring a mask pattern onto a wafer, the position of the stage on which the wafer is placed may shift due to vibrations, etc., and the mask may be deformed due to temperature changes, so please keep the gap between the mask and wafer small. It is desirable to constantly adjust the gap between the mask and wafer by measuring it in real time and feeding it back to the moving device of the stage on which the wafer is placed, but if it takes more than 10 seconds to measure the gap, real-time control is necessary. is not possible.

本発明は、この欠点を解消することにあり、マスクとウ
ェーハとの間隙を正確に、しかも極めて短時間に測定し
、この値をウェーハを載置するステージの移動装置にリ
アルタイムにフィードバックして、マスクとウェーハと
の間隙を常に所定の値に保つことを可能とするパターン
転写用マスクを提供することにある。
The present invention aims to eliminate this drawback by measuring the gap between the mask and the wafer accurately and in an extremely short time, and feeding this value back in real time to the moving device of the stage on which the wafer is placed. An object of the present invention is to provide a pattern transfer mask that can always maintain a gap between the mask and a wafer at a predetermined value.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記の目的は、転写用マスク(1)に形成されている転
写パターンの存在する露光領域(12)の周囲に、少な
くとも3個の静電容量測定用導電性パターン(4)が形
成されている転写用マスクを使用することによって達成
される。
The above purpose is to form at least three conductive patterns (4) for capacitance measurement around the exposure area (12) where the transfer pattern is formed on the transfer mask (1). This is achieved by using a transfer mask.

〔作用〕[Effect]

第3図参照 転写用マスク1の露光領域12に形成される転写パター
ンと同一の熱エネルギー線吸収体をもって形成される静
電容量測定用導電性パターン4を一方の電極とし、ウェ
ーハ2を他方の電極とし、画電極に挟まれた空気を誘電
体とするキャパシタが形成される。導電性パターン4と
ウェーハ2との間に角速度がωである交流電圧Eを加え
れば、キャパシタに流れる電流IはI−ωCEとなる。
Refer to FIG. 3. The conductive pattern 4 for capacitance measurement formed with the same thermal energy ray absorber as the transfer pattern formed in the exposure area 12 of the transfer mask 1 is used as one electrode, and the wafer 2 is used as the other electrode. A capacitor is formed using air sandwiched between the picture electrodes as an electrode and a dielectric material. If an alternating current voltage E with an angular velocity of ω is applied between the conductive pattern 4 and the wafer 2, the current I flowing through the capacitor becomes I-ωCE.

こ−でCはキャパシタの静電容量である。キャパシタに
流れる電流■を測定すればI−ωCHの関係から静電容
量Cが求められ、静電容量Cが求められればG−に−A
/Cの関係から間隙Gが求められる。こ−で、Kは空気
の誘電率であり、Aは導電性パターン4の面積である。
Here, C is the capacitance of the capacitor. If we measure the current ■ flowing through the capacitor, we can find the capacitance C from the relationship I-ωCH, and if we find the capacitance C, we can change G- to -A.
The gap G can be found from the relationship: /C. Here, K is the dielectric constant of air, and A is the area of the conductive pattern 4.

上記の計算は単純であり、この数式を使用してなす間隙
測定は極めて短時間になされるので、この測定結果をウ
ェーハ2を載置するステージの移動装置にリアルタイム
にフィードバックしてステージの位置を調節し、マスク
1とウェーハ2との間隙Gを常に所定の値に保つことが
できる。
The above calculation is simple, and gap measurements made using this formula can be made in an extremely short time, so the measurement results are fed back in real time to the moving device of the stage on which wafer 2 is placed to determine the position of the stage. The gap G between the mask 1 and the wafer 2 can be maintained at a predetermined value at all times.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照しつ−、本発明の一実施例に係るパタ
ーン転写用マスクについて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A pattern transfer mask according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図(a)・(b)参照 第1図(a)はパターン転写用マスクの平面図であり、
第1図(b)はそのA−A断面図である。
See FIGS. 1(a) and (b) FIG. 1(a) is a plan view of a pattern transfer mask,
FIG. 1(b) is a sectional view taken along the line AA.

1はシリコン、炭化シリコン等からなり厚さ2〜6nの
マスクであり、周囲に500μ厚程度のシリコンリング
3が形成されており、これが、石英、セラミック等から
なる5m厚程度の補強リング11に接着されている。マ
スク1には転写パターンが形成された露光領域12があ
り、その外周にステッパー等への装着を可能とするため
、紫外線、X線等を遮光するエネルギー線吸収体よりな
る遮光枠13が設けられている。遮光枠13の外側にマ
スクの転写パターンに使用されるエネルギー線吸収体と
お−むね同一の材料からなる静電容量測定用導電性パタ
ーン4が少なくとも3個形成されている。
Reference numeral 1 denotes a mask made of silicon, silicon carbide, etc., with a thickness of 2 to 6 nm, around which a silicon ring 3 with a thickness of about 500 μm is formed, which is in turn formed into a reinforcing ring 11 made of quartz, ceramic, etc. with a thickness of about 5 m. It is glued. The mask 1 has an exposure area 12 on which a transfer pattern is formed, and a light-shielding frame 13 made of an energy ray absorber that blocks ultraviolet rays, X-rays, etc. is provided around the outer periphery of the exposure area 12 to enable attachment to a stepper or the like. ing. At least three conductive patterns 4 for capacitance measurement are formed on the outside of the light-shielding frame 13 and are made of substantially the same material as the energy ray absorber used for the transfer pattern of the mask.

形成方法としては、シリコン、炭化シリコン等からなる
マスク1上に、金、タングステン、タンタル等からなる
エネルギー線吸収体をスパッタリング法等を使用して堆
積し、これをバターニングして露光領域12内の転写パ
ターンと遮蔽枠13と静電容量測定用導電性パターン4
と外部引き出しり一ド14とを同時に形成する。なお、
静電容量測定用導電性パターン4を少なくとも3個設け
、少なくとも3ケ所の間隙を等しくすることによってマ
スクとウェーハとを平行に配置することを可能としてい
る。
The formation method is to deposit an energy ray absorber made of gold, tungsten, tantalum, etc. on a mask 1 made of silicon, silicon carbide, etc. using a sputtering method, etc., and then pattern it to form a layer in the exposed area 12. transfer pattern, shielding frame 13, and conductive pattern 4 for capacitance measurement
and the external drawer door 14 are formed at the same time. In addition,
At least three conductive patterns 4 for capacitance measurement are provided, and the gaps at at least three locations are made equal, thereby making it possible to arrange the mask and the wafer in parallel.

第2図参照 図は静電容量測定用導電性パターン4の一例であって、
直径2■程度の円形状パターン4と、こ\から導出され
るリード14とからなり、それらの外側に外部からのノ
イズを遮蔽するための遮蔽層15が形成されている。静
電容量測定用導電性パターン4の形状は図に示す形状に
限定されるものではなく、必要な面積が得られれば形状
は自由に選定できることは言うまでもない。
The diagram shown in FIG. 2 is an example of the conductive pattern 4 for capacitance measurement,
It consists of a circular pattern 4 with a diameter of about 2 cm and leads 14 led out from this, and a shielding layer 15 for shielding noise from the outside is formed on the outside of these. It goes without saying that the shape of the conductive pattern 4 for capacitance measurement is not limited to the shape shown in the figure, and can be freely selected as long as the required area is obtained.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明せるとおり、本発明に係るパターン転写用マス
クにおいては転写されるパターンの周囲に、少なくとも
3個の静電容量測定用導電性パターンが形成され、この
導電性パターンとウェーハとを画電極とし、導電性パタ
ーンとウェーハとの間にある空気を誘電体とするキャパ
シタの静電容量を測定することによってマスクとウェー
ハとの間隙を測定するので、10Ims以下の短時間で
間隙測定が可能となり、測定結果をリアルタイムに露光
装置にフィードバックしてマスクとウェーハとの間隙を
常に所定の値に保つことができる。また、測定精度も向
上し、従来技術では精度が±0.2za程度であったも
のが±0.025 n程度となった。また、静電容量測
定用導電性パターンは、転写用パターンのパターニング
と同時に形成されるので、製作は極めて簡易である。
As explained above, in the pattern transfer mask according to the present invention, at least three conductive patterns for capacitance measurement are formed around the pattern to be transferred, and the conductive patterns and the wafer are used as picture electrodes. Since the gap between the mask and the wafer is measured by measuring the capacitance of a capacitor that uses air as a dielectric between the conductive pattern and the wafer, the gap can be measured in a short time of 10 Ims or less. The measurement results can be fed back to the exposure apparatus in real time, so that the gap between the mask and the wafer can always be maintained at a predetermined value. Furthermore, the measurement accuracy has also been improved, and the accuracy has decreased from about ±0.2za in the prior art to about ±0.025n. Furthermore, since the conductive pattern for capacitance measurement is formed at the same time as the patterning of the transfer pattern, manufacturing is extremely simple.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)は、本発明の一実施例に係るパターン転写
用マスクの平面図である。 第1図(b)は、本発明の一実施例に係るパターン転写
用マスクのA−A断面図である。 第2図は、静電容量測定用導電性パターンの一実施例で
ある。 第3図は、間隙測定説明用原理図である。 1・・・マスク、 2・・・ウェーハ、 3・・・シリコンリング、 4・・・静電容量測定用導電性パターン、11・・・補
強リング、 12・・・露光領域、 13・・・遮光枠、 14・・・外部引き出しリード、 15・・・ノイズ遮蔽層。
FIG. 1(a) is a plan view of a pattern transfer mask according to an embodiment of the present invention. FIG. 1(b) is a sectional view taken along line AA of a pattern transfer mask according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an example of a conductive pattern for capacitance measurement. FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of gap measurement. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Mask, 2... Wafer, 3... Silicon ring, 4... Conductive pattern for capacitance measurement, 11... Reinforcement ring, 12... Exposure area, 13... Light shielding frame, 14... External drawer lead, 15... Noise shielding layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  転写されるパターンの周囲に、少なくとも3個の静電
容量測定用導電性パターン(4)を有することを特徴と
するパターン転写用マスク。
A pattern transfer mask characterized by having at least three conductive patterns (4) for capacitance measurement around a pattern to be transferred.
JP63123299A 1988-05-20 1988-05-20 Mask for transferring pattern Pending JPH01293346A (en)

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JP63123299A JPH01293346A (en) 1988-05-20 1988-05-20 Mask for transferring pattern

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