JPH10335243A - 転写露光の評価方法 - Google Patents
転写露光の評価方法Info
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- JPH10335243A JPH10335243A JP16063597A JP16063597A JPH10335243A JP H10335243 A JPH10335243 A JP H10335243A JP 16063597 A JP16063597 A JP 16063597A JP 16063597 A JP16063597 A JP 16063597A JP H10335243 A JPH10335243 A JP H10335243A
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- Japan
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- pattern
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- Pending
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Landscapes
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 転写光学系の視野分割を伴うリソグラフィに
おいて、高精度で転写像の回転や縮小率、あるいは座標
状態を評価できる方法を提供する。 【解決手段】 マスク６の複数の副視野２５、２６、２
７に、マーク検出用ビームのパターン１３〜１８を形成
する。また、各々の副視野が転写される試料１０に各々
試料マークを配置する。そして、各副視野を時分割で照
明し、各々のマークパターンの像と上記各々の試料マー
クとの相互の位置関係を比較し、転写像の試料に対する
回転や縮小率等を評価する。
おいて、高精度で転写像の回転や縮小率、あるいは座標
状態を評価できる方法を提供する。 【解決手段】 マスク６の複数の副視野２５、２６、２
７に、マーク検出用ビームのパターン１３〜１８を形成
する。また、各々の副視野が転写される試料１０に各々
試料マークを配置する。そして、各副視野を時分割で照
明し、各々のマークパターンの像と上記各々の試料マー
クとの相互の位置関係を比較し、転写像の試料に対する
回転や縮小率等を評価する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、転写光学系の視野
分割を伴うリソグラフィにおける転写露光状態の評価方
法に関する。特には、高精度で転写像の回転や縮小率、
あるいは座標状態を評価できる方法に関する。なお、本
発明は、転写光学系の視野分割を伴うものであれば、使
用するエネルギ線の種類は、光（可視光、紫外光等）、
Ｘ線、電子線、イオンビーム等のいずれを問わず適用可
能である。
分割を伴うリソグラフィにおける転写露光状態の評価方
法に関する。特には、高精度で転写像の回転や縮小率、
あるいは座標状態を評価できる方法に関する。なお、本
発明は、転写光学系の視野分割を伴うものであれば、使
用するエネルギ線の種類は、光（可視光、紫外光等）、
Ｘ線、電子線、イオンビーム等のいずれを問わず適用可
能である。
【０００２】
【従来の技術】電子線を用いる転写露光を例として従来
技術を説明する。電子線露光は高精度ではあるがスルー
プットが低いのが欠点とされており、その欠点を解消す
べく様々な技術開発がなされてきた。現在では、セルプ
ロジェクション、キャラクタープロジェクションあるい
はブロック露光と呼ばれる図形一括露光方式が実用化さ
れている。図形一括露光方式では、繰り返し性のある回
路小パターン（ウェハ上で１０μm 角程度）を、同様の
小パターンが複数種類形成されたマスクを用いて、１個
の小パターンを一単位として繰り返し転写露光を行う。
しかし、この図形一括露光方式でも、本格的な半導体集
積回路装置（ＤＲＡＭ等）の実生産におけるウェハ露光
に応用するにはスループットが１桁程度低い。
技術を説明する。電子線露光は高精度ではあるがスルー
プットが低いのが欠点とされており、その欠点を解消す
べく様々な技術開発がなされてきた。現在では、セルプ
ロジェクション、キャラクタープロジェクションあるい
はブロック露光と呼ばれる図形一括露光方式が実用化さ
れている。図形一括露光方式では、繰り返し性のある回
路小パターン（ウェハ上で１０μm 角程度）を、同様の
小パターンが複数種類形成されたマスクを用いて、１個
の小パターンを一単位として繰り返し転写露光を行う。
しかし、この図形一括露光方式でも、本格的な半導体集
積回路装置（ＤＲＡＭ等）の実生産におけるウェハ露光
に応用するにはスループットが１桁程度低い。
【０００３】一方、図形一括露光方式よりも飛躍的に高
スループットをねらう電子線転写露光方式として、一個
の半導体チップ全体の回路パターンを備えたマスクに電
子線を照射し、その照射範囲のパターンの像を二段の投
影レンズにより縮小転写する電子線縮小転写装置が提案
されている（例えば特開平５−１６００１２号参照）。
この種の装置では、マスクの全範囲に一括して電子線を
照射して一度にパターンを転写しようとすると、精度良
くパターンを転写することができないので、光学系の視
野を多数の小領域（主視野さらに副視野）に分割し、副
視野毎に電子線光学系の条件を変えながらパターンを順
次転写し、ウェハ上では各副視野の像をつなげて配列す
ることにより全回路パターンを転写する（分割転写方
式、例えば米国特許第５２６０１５１号参照）。さら
に、分割転写方式の電子線露光装置において、ＭＯＬや
ＶＡＬ等の軸移動型の電磁レンズを用いることにより軸
外収差を小さくできることも公知である（ＭＯＬ（Movi
ng Objective Lens, H. Ohiwa ら、Electron Commun. J
pn, 54-B,44(1971)）、ＶＡＬ（Variable Axis Lens,
H. C. Pfeifferら、Appl. Phys. Lett. Vol. 39, No.9.
1 Nov. 1981)）。しかし、このような本格的な電子線縮
小転写装置は現在開発途上にある。
スループットをねらう電子線転写露光方式として、一個
の半導体チップ全体の回路パターンを備えたマスクに電
子線を照射し、その照射範囲のパターンの像を二段の投
影レンズにより縮小転写する電子線縮小転写装置が提案
されている（例えば特開平５−１６００１２号参照）。
この種の装置では、マスクの全範囲に一括して電子線を
照射して一度にパターンを転写しようとすると、精度良
くパターンを転写することができないので、光学系の視
野を多数の小領域（主視野さらに副視野）に分割し、副
視野毎に電子線光学系の条件を変えながらパターンを順
次転写し、ウェハ上では各副視野の像をつなげて配列す
ることにより全回路パターンを転写する（分割転写方
式、例えば米国特許第５２６０１５１号参照）。さら
に、分割転写方式の電子線露光装置において、ＭＯＬや
ＶＡＬ等の軸移動型の電磁レンズを用いることにより軸
外収差を小さくできることも公知である（ＭＯＬ（Movi
ng Objective Lens, H. Ohiwa ら、Electron Commun. J
pn, 54-B,44(1971)）、ＶＡＬ（Variable Axis Lens,
H. C. Pfeifferら、Appl. Phys. Lett. Vol. 39, No.9.
1 Nov. 1981)）。しかし、このような本格的な電子線縮
小転写装置は現在開発途上にある。
【０００４】上述のような視野分割を伴う転写露光にお
いては、分割転写されたパターンの像が、許容値以上に
理想状態から回転したり、伸縮したりすると、副視野や
主視野のつなぎ部でパターンがうまく接続されなくな
る。そこで、転写におけるパターン像の回転や伸縮を測
定して転写状態を評価し、それが許容値を越えないよう
に、電子線光学系のレンズや偏向器、並びにマスクステ
ージやウェハステージの調整を行う。
いては、分割転写されたパターンの像が、許容値以上に
理想状態から回転したり、伸縮したりすると、副視野や
主視野のつなぎ部でパターンがうまく接続されなくな
る。そこで、転写におけるパターン像の回転や伸縮を測
定して転写状態を評価し、それが許容値を越えないよう
に、電子線光学系のレンズや偏向器、並びにマスクステ
ージやウェハステージの調整を行う。
【０００５】特開平７−２７３０２２及びJ. Vac. Sci.
Technol. B, Vol.10, No.6, Nov/Dec 1992 には、電子
線転写露光の評価方法の一例が提案されている。この転
写露光の評価方法は、ウェハに試料マークを配置し、こ
のマークに、マスクに形成されたマークパターンを通過
した電子線を当て、このマークから反射、散乱、透過又
は吸収される電子線を検出し、マスクとウェハとの整合
を評価する。なお、本明細書では、“通過”という言葉
は、マスクメンブレンに入射したエネルギ線がマスクメ
ンブレンで散乱（前方散乱）される角度が小さい場合を
も含むものである。
Technol. B, Vol.10, No.6, Nov/Dec 1992 には、電子
線転写露光の評価方法の一例が提案されている。この転
写露光の評価方法は、ウェハに試料マークを配置し、こ
のマークに、マスクに形成されたマークパターンを通過
した電子線を当て、このマークから反射、散乱、透過又
は吸収される電子線を検出し、マスクとウェハとの整合
を評価する。なお、本明細書では、“通過”という言葉
は、マスクメンブレンに入射したエネルギ線がマスクメ
ンブレンで散乱（前方散乱）される角度が小さい場合を
も含むものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述の提案では、副視
野の転写状態の評価は、ウェハ上の１つの副視野内に設
けた試料マークに、マスク上の１つの副視野内に設けた
マークパターンを通過したビームを当てることにより行
われる。例えば、副視野の回転角を測定する場合につい
て図４を参照しつつ説明する。図４において、１つの副
視野５１と、その左右側端に配置されているマーク５３
ａ、５３ｂが示されている。図の縦方向をＹ方向、横方
向をＸ方向とする。副視野５１の幅はＷで、マーク５３
の幅はＤで、左右のマーク中心間隔はＬである。両マー
ク５３ａ、５３ｂのＹ座標位置の差を測定し、この差を
間隔Ｌで割ると回転角Δαを得ることができる。
野の転写状態の評価は、ウェハ上の１つの副視野内に設
けた試料マークに、マスク上の１つの副視野内に設けた
マークパターンを通過したビームを当てることにより行
われる。例えば、副視野の回転角を測定する場合につい
て図４を参照しつつ説明する。図４において、１つの副
視野５１と、その左右側端に配置されているマーク５３
ａ、５３ｂが示されている。図の縦方向をＹ方向、横方
向をＸ方向とする。副視野５１の幅はＷで、マーク５３
の幅はＤで、左右のマーク中心間隔はＬである。両マー
ク５３ａ、５３ｂのＹ座標位置の差を測定し、この差を
間隔Ｌで割ると回転角Δαを得ることができる。
【０００７】この場合、例えば副視野の回転角（傾き）
を求める場合の測定精度は、 マーク位置の測定精度÷副視野内の２つのマーク間隔Ｌ となる。Ｌは、最大でも副視野寸法（通常は幅Ｗ）−マ
ーク寸法Ｄである。したがって、回転角測定には、必
ず、 マーク位置の測定精度÷（副視野寸法Ｗ−マーク寸法
Ｄ） の誤差が生じる。
を求める場合の測定精度は、 マーク位置の測定精度÷副視野内の２つのマーク間隔Ｌ となる。Ｌは、最大でも副視野寸法（通常は幅Ｗ）−マ
ーク寸法Ｄである。したがって、回転角測定には、必
ず、 マーク位置の測定精度÷（副視野寸法Ｗ−マーク寸法
Ｄ） の誤差が生じる。
【０００８】上述の回転角誤差がある状態で転写を行う
と、副視野の端での位置誤差（パターンズレ）は、図４
においてΔＳ＝Δα×Ｗの関係により、 （副視野寸法Ｗ）×（マーク測定精度）÷（副視野寸法
Ｗ−マーク寸法Ｄ） となる。（副視野寸法Ｗ）÷（副視野寸法Ｗ−マーク寸
法Ｄ）は１より大であるので、マーク測定精度よりも大
きいパターンズレが生じることとなる。
と、副視野の端での位置誤差（パターンズレ）は、図４
においてΔＳ＝Δα×Ｗの関係により、 （副視野寸法Ｗ）×（マーク測定精度）÷（副視野寸法
Ｗ−マーク寸法Ｄ） となる。（副視野寸法Ｗ）÷（副視野寸法Ｗ−マーク寸
法Ｄ）は１より大であるので、マーク測定精度よりも大
きいパターンズレが生じることとなる。
【０００９】このようなパターンズレの問題は、主視野
の座標系における倍率の直線性を求める場合にも生じ
る。図５において、１つの主視野６１内に７個の副視野
５１が帯状に配列されている。両端の副視野の中心には
マーク６３ａ、６３ｂが形成されている。この主視野６
１の倍率は、（両マークのＸ方向座標位置の差）÷（両
マーク間隔；主視野寸法Ｔ−副視野寸法Ｗ）である。し
たがって、倍率の測定精度は、（マーク測定精度）÷
（主視野寸法Ｔ−副視野寸法Ｗ）である。この場合も上
述の副視野の回転角と同様に、主視野端ではマーク測定
精度よりも大きいパターンズレが生じる。
の座標系における倍率の直線性を求める場合にも生じ
る。図５において、１つの主視野６１内に７個の副視野
５１が帯状に配列されている。両端の副視野の中心には
マーク６３ａ、６３ｂが形成されている。この主視野６
１の倍率は、（両マークのＸ方向座標位置の差）÷（両
マーク間隔；主視野寸法Ｔ−副視野寸法Ｗ）である。し
たがって、倍率の測定精度は、（マーク測定精度）÷
（主視野寸法Ｔ−副視野寸法Ｗ）である。この場合も上
述の副視野の回転角と同様に、主視野端ではマーク測定
精度よりも大きいパターンズレが生じる。
【００１０】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、転写光学系の視野分割を伴うリソグラフィ
において、高精度で転写像の回転や縮小率、あるいは座
標状態を評価できる方法を提供することを目的とする。
れたもので、転写光学系の視野分割を伴うリソグラフィ
において、高精度で転写像の回転や縮小率、あるいは座
標状態を評価できる方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第１態様の転写露光の評価方法は、 転写
の対象となるパターンを複数の副視野に分割し、分割し
たパターンをマスク上に形成し、マスクを通過したビー
ムを投影光学系を通して試料の被露光面上に結像させ、
上記パターンを試料上に転写露光する装置における転写
像の評価方法であって； 上記マスクの複数の副視野の
内の少なくとも２つの各々に、マーク検出用ビームのパ
ターン（マークパターン）を形成し、 上記各々の副視
野が転写される上記試料上の位置に被検出マーク（試料
マーク）を配置し、 該副視野を同時あるいは時分割で
照明し、 上記各々のマークパターンを通過する検出ビ
ームと試料マークとを相対的に走査しながら両者の合致
を検出し、 上記各々のマークパターンの像と上記試料
マークとの相互の位置関係を比較し、 もって転写像の
試料に対する回転や縮小率等の転写像を評価することを
特徴とする。この態様の転写露光の評価方法は、分割転
写方式及びセルプロジェクション、キャラクタープロジ
ェクション又はブロック露光等の図形一括露光方式に適
用できる。図形一括露光方式に適用する際には、露光１
単位となる小パターンを副視野に相当するものとする。
め、本発明の第１態様の転写露光の評価方法は、 転写
の対象となるパターンを複数の副視野に分割し、分割し
たパターンをマスク上に形成し、マスクを通過したビー
ムを投影光学系を通して試料の被露光面上に結像させ、
上記パターンを試料上に転写露光する装置における転写
像の評価方法であって； 上記マスクの複数の副視野の
内の少なくとも２つの各々に、マーク検出用ビームのパ
ターン（マークパターン）を形成し、 上記各々の副視
野が転写される上記試料上の位置に被検出マーク（試料
マーク）を配置し、 該副視野を同時あるいは時分割で
照明し、 上記各々のマークパターンを通過する検出ビ
ームと試料マークとを相対的に走査しながら両者の合致
を検出し、 上記各々のマークパターンの像と上記試料
マークとの相互の位置関係を比較し、 もって転写像の
試料に対する回転や縮小率等の転写像を評価することを
特徴とする。この態様の転写露光の評価方法は、分割転
写方式及びセルプロジェクション、キャラクタープロジ
ェクション又はブロック露光等の図形一括露光方式に適
用できる。図形一括露光方式に適用する際には、露光１
単位となる小パターンを副視野に相当するものとする。
【００１２】また、本発明の第２態様の転写露光の評価
方法は、 転写の対象となるパターンを複数の主視野に
分割し、分割したパターンをマスク上に形成し、マスク
を通過したビームを投影光学系を通して試料の被露光面
上に結像させ、被露光面上では各主視野の像をつなげて
配列することにより上記パターンを試料上に転写露光す
る分割転写における転写状態の評価方法であって； 上
記試料上における、一つの主視野の領域外を含む該主視
野よりも広い領域に被検出マーク（試料マーク）を配置
し、 上記マスクにおける、上記主視野の領域外を含む
該主視野よりも広い領域にマーク検出用ビームのパター
ン（マークパターン）を形成し、 該広い領域を同時あ
るいは時分割で照明し、 上記各々のマークパターンを
通過する検出ビームと試料マークとを相対的に走査しな
がら両者の合致を検出し、 上記各々のマークパターン
の像と上記試料マークとの相互の位置関係を比較し、
もって、上記主視野の回転角、縮小率リニアリティ等の
分割転写像の座標状態の評価を行うことを特徴とする。
ここで、主視野の回転角（傾き）とは、主視野の像とレ
ーザ座標系（ステージ座標系）との傾き角度であり、ま
た、主視野の倍率リニアリティとは、主視野の像の光軸
からの種々の位置での倍率の直線性である。
方法は、 転写の対象となるパターンを複数の主視野に
分割し、分割したパターンをマスク上に形成し、マスク
を通過したビームを投影光学系を通して試料の被露光面
上に結像させ、被露光面上では各主視野の像をつなげて
配列することにより上記パターンを試料上に転写露光す
る分割転写における転写状態の評価方法であって； 上
記試料上における、一つの主視野の領域外を含む該主視
野よりも広い領域に被検出マーク（試料マーク）を配置
し、 上記マスクにおける、上記主視野の領域外を含む
該主視野よりも広い領域にマーク検出用ビームのパター
ン（マークパターン）を形成し、 該広い領域を同時あ
るいは時分割で照明し、 上記各々のマークパターンを
通過する検出ビームと試料マークとを相対的に走査しな
がら両者の合致を検出し、 上記各々のマークパターン
の像と上記試料マークとの相互の位置関係を比較し、
もって、上記主視野の回転角、縮小率リニアリティ等の
分割転写像の座標状態の評価を行うことを特徴とする。
ここで、主視野の回転角（傾き）とは、主視野の像とレ
ーザ座標系（ステージ座標系）との傾き角度であり、ま
た、主視野の倍率リニアリティとは、主視野の像の光軸
からの種々の位置での倍率の直線性である。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の転写露光の評価方法にお
いては、上記試料を上記投影光学系の光軸垂直面内で移
動しうるステージ上に載置し、上記試料マークを単一と
して、上記マークパターンの結像位置に該ステージで試
料マークを移動させ、マークパターンの像と試料マーク
が合致した時のステージ位置を読み取りビームの偏向量
を考慮することにより上記位置関係を比較することが好
ましい。また、上記マークパターンを上記副視野の中央
付近に設けることが好ましい。
いては、上記試料を上記投影光学系の光軸垂直面内で移
動しうるステージ上に載置し、上記試料マークを単一と
して、上記マークパターンの結像位置に該ステージで試
料マークを移動させ、マークパターンの像と試料マーク
が合致した時のステージ位置を読み取りビームの偏向量
を考慮することにより上記位置関係を比較することが好
ましい。また、上記マークパターンを上記副視野の中央
付近に設けることが好ましい。
【００１４】電子線転写露光の分割転写方式において、
光学系の主視野、副視野の寸法は、主視野の中心から最
も離れた位置にある副視野内でビームの歪やボケが仕様
値以内に納まるとの条件を満足する範囲内における最大
の寸法として決められる。したがって、副視野の中央部
のみで見れば、主視野からある程度はずれた場所でもビ
ームの歪やボケは仕様値を十分満足するし、逆に主視野
の中央付近では副視野の数個分の領域全域でビームの歪
やボケがdynamic 補正（各副視野毎のレンズや偏向器の
補正）を行わないでも、十分仕様値を満足する。本発明
においてはこの事実を有効に利用して、２つのマーク間
の距離を大きくすることにより、転写の像の測定を高精
度に行うものである。
光学系の主視野、副視野の寸法は、主視野の中心から最
も離れた位置にある副視野内でビームの歪やボケが仕様
値以内に納まるとの条件を満足する範囲内における最大
の寸法として決められる。したがって、副視野の中央部
のみで見れば、主視野からある程度はずれた場所でもビ
ームの歪やボケは仕様値を十分満足するし、逆に主視野
の中央付近では副視野の数個分の領域全域でビームの歪
やボケがdynamic 補正（各副視野毎のレンズや偏向器の
補正）を行わないでも、十分仕様値を満足する。本発明
においてはこの事実を有効に利用して、２つのマーク間
の距離を大きくすることにより、転写の像の測定を高精
度に行うものである。
【００１５】また、本発明の転写露光の評価方法におい
ては、上記マークパターン及び試料マークを上記走査面
内における異なる２方向（Ｘ方向及びＹ方向）の評価用
として別の副視野内に配置することが好ましい。この場
合、Ｘ方向及びＹ方向の測定が、互いに相手側の測定に
雑音、クロストーク（相互干渉）を発生させるようなこ
とがない。
ては、上記マークパターン及び試料マークを上記走査面
内における異なる２方向（Ｘ方向及びＹ方向）の評価用
として別の副視野内に配置することが好ましい。この場
合、Ｘ方向及びＹ方向の測定が、互いに相手側の測定に
雑音、クロストーク（相互干渉）を発生させるようなこ
とがない。
【００１６】以下、図面を参照しつつ説明する。図１
は、分割転写方式の電子線転写露光において本発明の１
実施例に係る転写露光の評価方法を適用した実施例の模
式的光学配置図である。この図において、上下の光軸方
向をＺ方向とし、左右をＸ方向とし、紙面に垂直方向を
Ｙ方向とする。電子銃１は、下方に向けて電子線を放射
する。電子銃１の下方には２段のコンデンサレンズ２、
５が備えられている。コンデンサレンズ２、５の間に
は、矩形開口３が備えられている。この矩形開口（副視
野制限開口）３は、通常は、マスク６の一つの副視野に
相当する領域分の電子線照明光のみを通過させる。しか
し、必要により、開口を広げることにより、複数の副視
野領域を同時に照明することも、可能である。開口３の
下方には、クロスオーバＣ．０．の形成されている位置
に、副視野選択偏向器４が配置されている。この副視野
選択偏向器４は、照明光を図１のＸ方向（左右方向）に
順次偏向走査して、１つの主視野内にＸ方向に配列され
ている全ての副視野の露光を行う。副視野選択偏向器４
の下方には、コンデンサレンズ５が配置されている。コ
ンデンサレンズ５は、電子線を平行ビーム化し、マスク
６に当てる。
は、分割転写方式の電子線転写露光において本発明の１
実施例に係る転写露光の評価方法を適用した実施例の模
式的光学配置図である。この図において、上下の光軸方
向をＺ方向とし、左右をＸ方向とし、紙面に垂直方向を
Ｙ方向とする。電子銃１は、下方に向けて電子線を放射
する。電子銃１の下方には２段のコンデンサレンズ２、
５が備えられている。コンデンサレンズ２、５の間に
は、矩形開口３が備えられている。この矩形開口（副視
野制限開口）３は、通常は、マスク６の一つの副視野に
相当する領域分の電子線照明光のみを通過させる。しか
し、必要により、開口を広げることにより、複数の副視
野領域を同時に照明することも、可能である。開口３の
下方には、クロスオーバＣ．０．の形成されている位置
に、副視野選択偏向器４が配置されている。この副視野
選択偏向器４は、照明光を図１のＸ方向（左右方向）に
順次偏向走査して、１つの主視野内にＸ方向に配列され
ている全ての副視野の露光を行う。副視野選択偏向器４
の下方には、コンデンサレンズ５が配置されている。コ
ンデンサレンズ５は、電子線を平行ビーム化し、マスク
６に当てる。
【００１７】マスク６は、ＸＹ方向に移動可能なマスク
ステージ１１上に載置されている。そして、試料である
ウェハ１０もＸＹ方向に移動可能なウェハステージ１２
上に載置されている。これらのマスクステージ１１とウ
ェハステージ１２とを、互いに逆のＹ方向に走査するこ
とにより、Ｙ方向に配列されている各主視野を連続的に
露光する。なお、両ステージ１１、１２には、レーザ干
渉計を用いた正確な位置測定システム（図示されず）が
装備されており、また別途のアライメント手段及び各偏
向器の調整により、ウェハ１０上で各副視野及び主視野
は正確に繋ぎ合わされる。
ステージ１１上に載置されている。そして、試料である
ウェハ１０もＸＹ方向に移動可能なウェハステージ１２
上に載置されている。これらのマスクステージ１１とウ
ェハステージ１２とを、互いに逆のＹ方向に走査するこ
とにより、Ｙ方向に配列されている各主視野を連続的に
露光する。なお、両ステージ１１、１２には、レーザ干
渉計を用いた正確な位置測定システム（図示されず）が
装備されており、また別途のアライメント手段及び各偏
向器の調整により、ウェハ１０上で各副視野及び主視野
は正確に繋ぎ合わされる。
【００１８】マスク６の下方の投影光学系には、２段の
投影レンズ７及び８が設けられている。そして、マスク
６の一つの副視野が電子線照射され、マスクを通過して
パターン化された電子線は、２段の投影レンズ７、８に
よって縮小されるとともに偏向されウェハ１０上の所定
の位置に結像される。なお、投影光学系には、レンズの
収差低減用も含めいくつかの偏向器が配置されている
が、図示は省略してある。 ウェハ１０上には、適当な
レジストが塗布されており、レジストに電子線のドーズ
が与えられてマスクパターンの縮小パターンがウェハ１
０上に転写される。ウェハ１０は、前述のように、光軸
直角方向に移動可能なウェハステージ１２上に載置され
ている。
投影レンズ７及び８が設けられている。そして、マスク
６の一つの副視野が電子線照射され、マスクを通過して
パターン化された電子線は、２段の投影レンズ７、８に
よって縮小されるとともに偏向されウェハ１０上の所定
の位置に結像される。なお、投影光学系には、レンズの
収差低減用も含めいくつかの偏向器が配置されている
が、図示は省略してある。 ウェハ１０上には、適当な
レジストが塗布されており、レジストに電子線のドーズ
が与えられてマスクパターンの縮小パターンがウェハ１
０上に転写される。ウェハ１０は、前述のように、光軸
直角方向に移動可能なウェハステージ１２上に載置され
ている。
【００１９】図１において、マスク６上には、主視野中
央部の隣り合った３つの副視野２５、２６、２７が示さ
れている。なお、このマスクは評価専用のマスクであっ
て実際の回路パターンは形成されていない。各副視野内
には、２個ずつのマークパターン１３〜１８が示されて
いる。各マスク上の副視野２５、２６、２７の幅は１mm
である。各マークパターンの間隔は０．５mmである。こ
のマスク上のパターンの詳細については図２（Ａ）を参
照しつつ後述する。各副視野２５、２６、２７がウェハ
１０上へ投影されると、ウェハ１０上に各マークパター
ン１３〜１８の像１９〜２４が投影される。この場合縮
小率は１／４なので、ウェハ上の各マークパターン像の
間隔は１２５μm である。
央部の隣り合った３つの副視野２５、２６、２７が示さ
れている。なお、このマスクは評価専用のマスクであっ
て実際の回路パターンは形成されていない。各副視野内
には、２個ずつのマークパターン１３〜１８が示されて
いる。各マスク上の副視野２５、２６、２７の幅は１mm
である。各マークパターンの間隔は０．５mmである。こ
のマスク上のパターンの詳細については図２（Ａ）を参
照しつつ後述する。各副視野２５、２６、２７がウェハ
１０上へ投影されると、ウェハ１０上に各マークパター
ン１３〜１８の像１９〜２４が投影される。この場合縮
小率は１／４なので、ウェハ上の各マークパターン像の
間隔は１２５μm である。
【００２０】ウェハ１０上には１個の試料マーク（図示
されず）が設けられている。なお、このウェハは評価専
用のウェハであって、実際に回路パターンを形成するも
のではない。副視野２５、２６、２７を変えながら、ま
た、ウェハステージ１２を移動させながら、ウェハ１０
上に形成される各マークパターン像１９〜２４の位置に
試料マークを移動してマーク検出を行う。なお、マーク
検出の具体的方法は、ステージを移動しながら試料マー
クとマークパターン像の重なり時に出る反射電子を検出
する方法等の公知の方法を使用できる。
されず）が設けられている。なお、このウェハは評価専
用のウェハであって、実際に回路パターンを形成するも
のではない。副視野２５、２６、２７を変えながら、ま
た、ウェハステージ１２を移動させながら、ウェハ１０
上に形成される各マークパターン像１９〜２４の位置に
試料マークを移動してマーク検出を行う。なお、マーク
検出の具体的方法は、ステージを移動しながら試料マー
クとマークパターン像の重なり時に出る反射電子を検出
する方法等の公知の方法を使用できる。
【００２１】図の中央の副視野２６の転写状態の評価を
行う際は、まず副視野２６を選択して照明・投影する。
そして、次に偏向器４を用いて成形アパーチャ像を図で
右側あるいは左側へ偏向し、両隣の副視野を順次照射す
る。そしてパターン１３〜１８が作る像１９〜２４の近
傍に試料上のマークをステージで順次移動し、マーク検
出を行う。ここで副視野を変えた時、レンズ７、８及び
マスク６から試料１０までのすべての光学部品の励起条
件は変化させないで上記マーク検出を行う。
行う際は、まず副視野２６を選択して照明・投影する。
そして、次に偏向器４を用いて成形アパーチャ像を図で
右側あるいは左側へ偏向し、両隣の副視野を順次照射す
る。そしてパターン１３〜１８が作る像１９〜２４の近
傍に試料上のマークをステージで順次移動し、マーク検
出を行う。ここで副視野を変えた時、レンズ７、８及び
マスク６から試料１０までのすべての光学部品の励起条
件は変化させないで上記マーク検出を行う。
【００２２】次に両端のマークパターン１３と１８に対
応するマークパターン像１９と２４の位置と、両マーク
パターン像１９、２４の間隔から、投影像の傾きを算出
する。両マークパターン像１９と２４の間隔は、２５０
×２＋１２５＝６２５μm である。したがって、回転角
測定精度＝（マーク測定精度）÷６２５μm である。両
マークパターン像１９と２４の間隔は、１つの副視野内
の２つのマークパターン像の間隔１２５μm の５倍あ
る。したがって、単一の副視野内で測定する場合と比べ
て、傾きを測定するスパンが５倍になっており、その結
果、回転角の測定誤差が１／５となる。
応するマークパターン像１９と２４の位置と、両マーク
パターン像１９、２４の間隔から、投影像の傾きを算出
する。両マークパターン像１９と２４の間隔は、２５０
×２＋１２５＝６２５μm である。したがって、回転角
測定精度＝（マーク測定精度）÷６２５μm である。両
マークパターン像１９と２４の間隔は、１つの副視野内
の２つのマークパターン像の間隔１２５μm の５倍あ
る。したがって、単一の副視野内で測定する場合と比べ
て、傾きを測定するスパンが５倍になっており、その結
果、回転角の測定誤差が１／５となる。
【００２３】この時の副視野の隅におけるパターンの転
写ズレ（図４のΔＳ）は 転写ズレ＝副視野幅×回転角精度 ＝２５０μm ×（マーク測定精度）÷６２５μm ＝（マーク測定精度）÷２．５ すなわち、転写ズレはマーク測定精度の２．５分の１に
圧縮された。なお、副視野２６の転写状態の評価を、左
右の隣の副視野２５、２７を投影することにより行うこ
とは、厳密に言えば問題があるが、上述のように主視野
の中央付近では副視野の数個分の領域全域でビームの歪
やボケがdynamic 補正（各副視野毎のレンズや偏向器の
補正）を行わないで十分仕様値を満足するので、測定ス
パンが広がる分の誤差低下の効果の方が圧倒的に高い。
写ズレ（図４のΔＳ）は 転写ズレ＝副視野幅×回転角精度 ＝２５０μm ×（マーク測定精度）÷６２５μm ＝（マーク測定精度）÷２．５ すなわち、転写ズレはマーク測定精度の２．５分の１に
圧縮された。なお、副視野２６の転写状態の評価を、左
右の隣の副視野２５、２７を投影することにより行うこ
とは、厳密に言えば問題があるが、上述のように主視野
の中央付近では副視野の数個分の領域全域でビームの歪
やボケがdynamic 補正（各副視野毎のレンズや偏向器の
補正）を行わないで十分仕様値を満足するので、測定ス
パンが広がる分の誤差低下の効果の方が圧倒的に高い。
【００２４】次に主視野の座標系の測定の実施例につい
て述べる。この測定では、主視野内の各副視野の中央部
に１個のパターンを持つ校正用マスクを用い測定を行
う。このマスクの詳細については図２（Ｂ）を参照しつ
つ後述する。各副視野を照射する時、各投影レンズ及び
収差低減用の不図示の偏向器は各副視野での最適値で励
磁する。主視野領域をはみ出した領域にもレチクルステ
ージを移動させる等して副視野を移動させ、レンズや偏
向器の値もそれぞれの副視野で最適化した値で励磁す
る。マーク検出はすべて試料ステージに設けられたレー
ザミラーの座標系を基準にする。なお、主視野の座標系
の測定（角度、視野倍率（偏向器の電流））は、前記副
視野の測定に先立って実施する。
て述べる。この測定では、主視野内の各副視野の中央部
に１個のパターンを持つ校正用マスクを用い測定を行
う。このマスクの詳細については図２（Ｂ）を参照しつ
つ後述する。各副視野を照射する時、各投影レンズ及び
収差低減用の不図示の偏向器は各副視野での最適値で励
磁する。主視野領域をはみ出した領域にもレチクルステ
ージを移動させる等して副視野を移動させ、レンズや偏
向器の値もそれぞれの副視野で最適化した値で励磁す
る。マーク検出はすべて試料ステージに設けられたレー
ザミラーの座標系を基準にする。なお、主視野の座標系
の測定（角度、視野倍率（偏向器の電流））は、前記副
視野の測定に先立って実施する。
【００２５】図２は、本発明の実施例で使用したパター
ンと光軸の位置関係を示した平面図である。図２（Ａ）
は副視野測定用、図２（Ｂ）は主視野座標測定用であ
る。図中において点３１はＹ方向のビーム位置を評価す
る時の光軸の位置であり、各副視野をビーム照射した時
のＹ方向のビームが結像される位置を示す。ここで各パ
ターン３３、３４は多数の線からなり、線のピッチは等
間隔ではなく、少しずつ変化させているので、このパタ
ーンが作るビームとマークが全部一致した時に最大の信
号が得られる。点３２はＸ方向のビーム位置を測定する
時の光軸位置である。各副視野には、図の左右２カ所の
マークパターン３３又は３４が形成されており、各副視
野で２カ所ずつマーク検出が行われる。パターン３３は
副視野の回転計測、パターン３４は副視野の縮小率計測
に用いられる。各マークパターンの面積が広いのはＳ／
Ｎ比を上げるためである。
ンと光軸の位置関係を示した平面図である。図２（Ａ）
は副視野測定用、図２（Ｂ）は主視野座標測定用であ
る。図中において点３１はＹ方向のビーム位置を評価す
る時の光軸の位置であり、各副視野をビーム照射した時
のＹ方向のビームが結像される位置を示す。ここで各パ
ターン３３、３４は多数の線からなり、線のピッチは等
間隔ではなく、少しずつ変化させているので、このパタ
ーンが作るビームとマークが全部一致した時に最大の信
号が得られる。点３２はＸ方向のビーム位置を測定する
時の光軸位置である。各副視野には、図の左右２カ所の
マークパターン３３又は３４が形成されており、各副視
野で２カ所ずつマーク検出が行われる。パターン３３は
副視野の回転計測、パターン３４は副視野の縮小率計測
に用いられる。各マークパターンの面積が広いのはＳ／
Ｎ比を上げるためである。
【００２６】次に、図２（Ｂ）を参照しつつ主視野座標
系の一例を説明する。点３５は、主視野の座標系を評価
するためのＹ方向のビーム位置を測定する時の光軸位置
である。符号３７は、マークパターンで各副視野の中心
近くにピッチが少しずつ変化した長方形パターンが形成
されている。符号３６は同じく主視野の縮小倍率等の座
標系を評価するためＸ方向のビーム位置を測定する時の
光軸位置で、ピッチが少しずつ変化した縦長のパターン
３８が副視野の中心近くに多数形成されている。
系の一例を説明する。点３５は、主視野の座標系を評価
するためのＹ方向のビーム位置を測定する時の光軸位置
である。符号３７は、マークパターンで各副視野の中心
近くにピッチが少しずつ変化した長方形パターンが形成
されている。符号３６は同じく主視野の縮小倍率等の座
標系を評価するためＸ方向のビーム位置を測定する時の
光軸位置で、ピッチが少しずつ変化した縦長のパターン
３８が副視野の中心近くに多数形成されている。
【００２７】図３は、主視野での倍率（図３（Ａ））と
傾き（図３（Ｂ））の測定例を示したグラフである。横
軸は主視野内における光軸よりのＸ座標値である。縦軸
は、図３（Ａ）では投影像の縮小率を示し、図３（Ｂ）
ではＹ方向マーク位置の偏差を示す。図３（Ａ）に示す
ように、主視野の幅±２．５mmよりも広い約±３．５mm
内で倍率は０．２５でほぼ一定である。また、図３
（Ｂ）に示すように、同様に、約±３．５mmの範囲内
で、マーク位置偏差の傾きである副視野の回転角θは一
定である。つまり、縮小率や回転角θは、通常１つの主
視野内及びその近傍において一定であるので、１つの副
視野を越えるスパンでそれらを測定することにより、マ
ーク位置測定誤差の影響を低下させるほうが好ましいこ
ととなる。
傾き（図３（Ｂ））の測定例を示したグラフである。横
軸は主視野内における光軸よりのＸ座標値である。縦軸
は、図３（Ａ）では投影像の縮小率を示し、図３（Ｂ）
ではＹ方向マーク位置の偏差を示す。図３（Ａ）に示す
ように、主視野の幅±２．５mmよりも広い約±３．５mm
内で倍率は０．２５でほぼ一定である。また、図３
（Ｂ）に示すように、同様に、約±３．５mmの範囲内
で、マーク位置偏差の傾きである副視野の回転角θは一
定である。つまり、縮小率や回転角θは、通常１つの主
視野内及びその近傍において一定であるので、１つの副
視野を越えるスパンでそれらを測定することにより、マ
ーク位置測定誤差の影響を低下させるほうが好ましいこ
ととなる。
【００２８】図２において、回転計測用のパターン３
３、３７と倍率計測用パターン３４、３８は図のように
異なるＹ位置に設けても、同じＹ位置で異なるＸ位置に
設けてもよく、要は互いに別々の副視野に設ければよ
い。
３、３７と倍率計測用パターン３４、３８は図のように
異なるＹ位置に設けても、同じＹ位置で異なるＸ位置に
設けてもよく、要は互いに別々の副視野に設ければよ
い。
【００２９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、転写光学系の視野分割を伴うリソグラフィに
おいて、高精度で転写像の回転や縮小率、あるいは座標
状態を評価できる方法を提供することができる。
によれば、転写光学系の視野分割を伴うリソグラフィに
おいて、高精度で転写像の回転や縮小率、あるいは座標
状態を評価できる方法を提供することができる。
【図１】分割転写方式の電子線転写露光において本発明
の１実施例に係る転写露光の評価方法を適用した実施例
を示す模式的光学配置図である。
の１実施例に係る転写露光の評価方法を適用した実施例
を示す模式的光学配置図である。
【図２】本実施例で使用したパターンと光軸の配置を示
した平面図である。図２（Ａ）は副視野測定用、図２
（Ｂ）は主視野座標測定用である。
した平面図である。図２（Ａ）は副視野測定用、図２
（Ｂ）は主視野座標測定用である。
【図３】主視野での倍率（図３（Ａ））と傾き（図３
（Ｂ））の測定例を示したグラフである。
（Ｂ））の測定例を示したグラフである。
【図４】副視野の回転角を測定する方法の説明図であ
る。
る。
【図５】主視野の偏向感度を測定する方法の説明図であ
る。
る。
１ 電子銃 ２、５ コンデン
サレンズ ３ 矩形開口 ４ 偏向器 ６ マスク ７、８ 投影レン
ズ １０ 試料（ウェハ） １１ マスクステ
ージ １２ ウェハステージ １３〜１８ マー
クパターン １９〜２４ マークパターン像 ２５〜２７ 副視
野 ３１ Ｙ方向ビーム位置 ３２ Ｘ方向ビー
ム位置 ３３ 回転計測 ５１ 副視野 ５３ マーク ６１ 主視野 ６３ マーク
サレンズ ３ 矩形開口 ４ 偏向器 ６ マスク ７、８ 投影レン
ズ １０ 試料（ウェハ） １１ マスクステ
ージ １２ ウェハステージ １３〜１８ マー
クパターン １９〜２４ マークパターン像 ２５〜２７ 副視
野 ３１ Ｙ方向ビーム位置 ３２ Ｘ方向ビー
ム位置 ３３ 回転計測 ５１ 副視野 ５３ マーク ６１ 主視野 ６３ マーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 一明 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式 会社ニコン内
Claims (7)
- 【請求項１】 転写の対象となるパターンを複数の副視
野に分割し、分割したパターンをマスク上に形成し、マ
スクを通過したビームを投影光学系を通して試料の被露
光面上に結像させ、上記パターンを試料上に転写露光す
る装置における転写像の評価方法であって；上記マスク
の複数の副視野の内の少なくとも２つの各々に、マーク
検出用ビームのパターン（マークパターン）を形成し、 上記各々の副視野が転写される上記試料上の位置に被検
出マーク（試料マーク）を配置し、 該副視野を同時あるいは時分割で照明し、 上記各々のマークパターンを通過する検出ビームと試料
マークとを相対的に走査しながら両者の合致を検出し、 上記各々のマークパターンの像と上記試料マークとの相
互の位置関係を比較し、 もって転写像の試料に対する回転や縮小率等の転写像を
評価することを特徴とする転写露光の評価方法。 - 【請求項２】 上記転写方式が分割転写方式である請求
項１記載の転写露光の評価方法。 - 【請求項３】 上記転写方式がセルプロジェクション、
キャラクタープロジェクション又はブロック露光等の図
形一括露光方式である請求項１記載の転写露光の評価方
法。 - 【請求項４】 転写の対象となるパターンを複数の主視
野に分割し、分割したパターンをマスク上に形成し、マ
スクを通過したビームを投影光学系を通して試料の被露
光面上に結像させ、被露光面上では各主視野の像をつな
げて配列することにより上記パターンを試料上に転写露
光する分割転写における転写状態の評価方法であって；
上記試料上における、一つの主視野の領域外を含む該主
視野よりも広い領域に被検出マーク（試料マーク）を配
置し、 上記マスクにおける、上記主視野の領域外を含む該主視
野よりも広い領域にマーク検出用ビームのパターン（マ
ークパターン）を形成し、 該広い領域を同時あるいは時分割で照明し、 上記各々のマークパターンを通過する検出ビームと試料
マークとを相対的に走査しながら両者の合致を検出し、 上記各々のマークパターンの像と上記試料マークとの相
互の位置関係を比較し、 もって、上記主視野の回転角、縮小率リニアリティ等の
分割転写像の座標状態の評価を行うことを特徴とする転
写露光の評価方法。 - 【請求項５】 上記試料を上記投影光学系の光軸垂直面
内で移動しうるステージ上に載置し、上記試料マークを
単一として、上記マークパターンの結像位置に該ステー
ジで試料マークを移動させ、マークパターンの像と試料
マークが合致した時のステージ位置を読み取りビームの
偏向量を考慮することにより上記位置関係を比較するこ
とを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の転写露
光の評価方法。 - 【請求項６】 上記マークパターンを上記副視野の中央
付近に設けたことを特徴とする請求項１〜５いずれか１
項記載の転写露光の評価方法。 - 【請求項７】 上記マークパターン及び試料マークを上
記走査面内における異なる２方向（Ｘ方向及びＹ方向）
の評価用として別の副視野内に配置したことを特徴とす
る請求項１〜６いずれか１項記載の転写露光の評価方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16063597A JPH10335243A (ja) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | 転写露光の評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16063597A JPH10335243A (ja) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | 転写露光の評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10335243A true JPH10335243A (ja) | 1998-12-18 |
Family
ID=15719200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16063597A Pending JPH10335243A (ja) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | 転写露光の評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10335243A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003046963A1 (fr) * | 2001-11-30 | 2003-06-05 | Sony Corporation | Procede et appareil d'exposition utilisant un masque de division complementaire, dispositif semi-conducteur et procede de realisation correspondant |
-
1997
- 1997-06-04 JP JP16063597A patent/JPH10335243A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003046963A1 (fr) * | 2001-11-30 | 2003-06-05 | Sony Corporation | Procede et appareil d'exposition utilisant un masque de division complementaire, dispositif semi-conducteur et procede de realisation correspondant |
| US6969571B2 (en) | 2001-11-30 | 2005-11-29 | Sony Corporation | Exposure method using complementary divided mask, exposure apparatus, semiconductor device, and method of producing the same |
| US7160655B2 (en) | 2001-11-30 | 2007-01-09 | Sony Corporation | Exposure method using complementary divided mask, exposure apparatus, semiconductor device, and method of producing the same |
| US7369213B2 (en) | 2001-11-30 | 2008-05-06 | Sony Corporation | Exposure method using complementary divided mask, exposure apparatus, semiconductor device, and method of producing the same |
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|---|---|---|---|
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|
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|
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|
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