JPH1069066A - マスクおよびその検査方法ならびに露光方法 - Google Patents
マスクおよびその検査方法ならびに露光方法Info
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Abstract
パターンの位置ずれ量を容易に測定することが出来るマ
スクを提供して半導体集積回路の歩留まりを向上させ
る。 【解決手段】遮光領域2に囲まれた回路パターン領域8
に、レチクルアライメントマーク3を基準として回路パ
ターン1の位置ずれ量を測定するための位置計測用パタ
ーン5を設ける。
Description
製造のフォトリソグラフィー工程に用いる縮小投影露光
用のレチクルマスクや密着露光用マスクおよびその検査
方法ならびに露光方法に関する。
マスクでは、ガラス基板の周辺部にレチクルアライメン
トマークを設け、中央部に遮光領域に囲まれた回路パタ
ーンを設けている。そしてこれらのアライメントマー
ク、遮光領域および回路パターンは電子ビーム描画装置
により形成されるから、これらのパターン間の相対的な
位置精度は高いものであるとされている。
たパターンの位置マークに対して、アライメントマーク
で位置出しをして露光することによりレチクルマスクの
回路パターンを転写することが出来る。
示されている図6に示すようなレチクルマスクにおいて
も、ガラス基板36に対するアライメントマーク33、
遮光領域32および遮光領域に囲まれた回路パターン領
域38に形成された回路パターン31からなるパターン
群の位置関係を検査するために、ガラス基板36の角部
に相対位置測定マーク34を設ける技術を提案している
が、周辺部のレチクルアライメントマーク33と中央部
の遮光領域に囲まれた回路パターン31とのパターン間
の相対的な位置精度は高いものであり、これらのパター
ンどうしには位置ずれは無いものとしている。
製造する際の電子ビーム描画装置において、描画中に電
子ビームのドリフトが発生した場合、中央部の回路パタ
ーンと周辺部のレチクルアライメントマークとの間に位
置ずれを起こしてしまう。
により半導体基板上に既に形成されてあるパターンに正
確に位置合わせを行ったつもりでも、露光された回路パ
ターンは半導体基板上に既に形成されてあるパターンと
重ね合わせずれを発生し、半導体集積回路の歩留まりを
低下させる原因となっていた。
基板側で測定しても、それがマスクに起因するものなの
か露光装置に起因するものかを判別することが出来ず、
その解決が困難であった。
イメントマークを基準にして回路パターンの位置ずれ量
を容易に測定することが出来るマスクを提供し、もって
半導体集積回路の歩留まりの低下を防止するである。
トマークと回路パターンとの間に位置ずれ量が発生して
いる場合でも、半導体基板上において既に形成されてい
るパターンとの重ね合わせずれ量を抑制することができ
る露光方法を提供することである。
集積回路の製造工程に用いるマスクにおいて、遮光領域
に囲まれた回路パターン領域にレチクルアライメントマ
ークを基準として、回路パターンに位置ずれ量を測定す
るための位置計測用パターンを有したマスクにある。こ
こで、前記位置計測用パターンが、2つの短形パターン
を有して構成されることができる。この場合、前記短形
パターンの短辺方向の長さが1〜40μmであることが
好ましい。また、前記マスクは縮小投影露光装置に用い
るレチクルマスクであることができる。あるいは、前記
マスクは密着露光装置に用いる密着露光用マスクである
ことができる。
査方法において、前記レチクルアライメントマークを基
準として前記位置計測用パターンの位置を測定するマス
クの検査方法にある。
ラフィー工程に用いる第1のマスクのレチクルアライメ
ントマークを基準としてその回路パターンの位置座標
を、その位置計測用パターンを用いて計測する第1のス
テップと、前記第1のフォトリソグラフィー工程の後で
行う第2のフォトリソグラフィー工程に用いる第2のマ
スクのレチクルアライメントマークを基準としてその回
路パターンの位置座標を、その位置計測用パターンを用
いて計測する第2のステップと、前記第1および第2の
ステップにより計測されたレチクルアライメントマーク
基準の回路パターンの位置座標をもとに、前記第1のマ
スクの回路パターンに対する前記第2のマスクの回路パ
ターンの位置ずれ量を算出する第3のステップとを有
し、前記第1のフォトリソグラフィー工程の後の第2の
フォトリソグラフィー工程の露光において、前記第3の
ステップにより得られた位置ずれ量を露光装置にオフセ
ットとして入力することにより前記位置ずれ量を補正し
た露光を行う露光方法にある。ここで、前記露光方法は
縮小投影露光方法であり、前記第1および第2のマスク
はそれぞれ第1および第2のレチクルマスクであること
ができる。あるいは、前記露光方法は密着露光方法であ
り、前記第1および第2のマスクはそれぞれ第1および
第2の密着露光用マスクであることができる。
て説明する。
マスクを示す平面図であり、ガラス基板6上には、周辺
部にレチクルアライメントマーク3が形成され、中央部
の遮光領域2に囲まれた内側の回路パターン領域8に回
路パターン1が形成され、さらにこの回路パターン領域
8に本発明の位置計測用パターン5が形成されている。
すなわちこれらの回路パターン1、遮光領域2、レチク
ルアライメントマーク3および位置計測用パターン5は
電子ビーム露光における電子ビームの描画でそれぞれが
形成されている。ここで、図1(A)は回路パターン
1、遮光領域2、レチクルアライメントマーク3および
位置計測用パターン5に位置ずれがない場合であり、図
1(B)はレチクルアライメントマーク3に対して回路
パターン1、遮光領域2および位置計測用パターン5が
位置ずれを起こしている場合である。
ことにより、レチクルアライメントマーク3に対して回
路パターン1が正規の位置より位置ずれを起こすから、
この位置ずれ量を測定するために位置計測用パターン5
を設ける。したがって位置計測用パターン5も回路パタ
ーン1と同様に位置ずれが発生する必要があり、このた
めに位置計測用パターン5は回路パターン1とともに遮
光領域2に囲まれた回路パターン領域8に形成される。
示すように、2つの矩形パターンからなり、少なくとも
短辺方向の長さは測定装置の計測可能な寸法範囲を考慮
すると、レチクルマスク上で1〜40μmであることが
好ましい。
ェハー上の位置計測用パターン5と、重ね合わせ露光す
る次の工程のレチクルの位置計測用パターン5が重なり
合わないように異なる位置座標に位置計測用パターン5
を配置したり、製造行程によってはレチクル上の位置計
測用パターン5の明暗を反転して使用することも可能で
ある。
れた位置計測パターン5を、適当な位置座標測定器を用
いレチクルアライメントマーク3を基準にして位置計測
用パターン5の位置座標を予め測定することにより、半
導体集積回路の各製造行程で用いられるレチクルマスク
のレチクルアライメントマークに対する回路パターン1
や位置計測用パターン5の各レチクル間での相対的な位
置ずれ量がわかり、レチクルマスクの良否の判定をした
り、あるいはこの値を予め露光装置に補正値として入力
しておくことにより、重ね合わせ露光された回路パター
ンどうしの位置ずれが無くなり、位置ずれによる半導体
回路の歩留まりの低下を防止することができる。
と副尺からなるノギスパターンといわれる前の工程で形
成された回路パターンと次の工程に用いられるレチクル
の回路パターンとの間の位置ずれ量を測定するためのパ
ターンの近傍に配置するのが望ましい。
細な形状を示す。
スク上の位置計測用パターン5は中心座標7aからそれ
ぞれY方向およびX方向に延在する2つの矩形パターン
5a、5bからなる。例えばレチクルマスク上のこの矩
形パターンの長辺方向の長さが20μmで、短辺方向の
長さは10μmであり、1/5縮小投影露光装置の場合
であればこの短形パターンは半導体ウェハ上で長辺方向
の長さが4μm、短辺方向の長さが2μmとなる。そし
て先に説明したようにレチクルマスク上の矩形パターン
5a、5bの短辺方向の長さは1〜40μmであること
が好ましい。
計測用パターン5を示し、その中心座標7bからそれぞ
れY方向およびX方向に延在する2つの矩形パターン5
c、5dからなり、かつ図2(A)と明暗が逆になって
いる。
重ねた場合で、このように位置計測用パターン5は、半
導体集積回路の製造過程において、重ね合わせ露光され
る工程間のレチクルでこの位置計測用パターン5の各要
素5a,5b,5c,5dどうしが重なり合わないよう
に、位置計測用パターンの位置座標を前の工程のレチク
ルの位置計測用パターンの位置座標と異なる位置に配置
したり、また、レチクル上の位置計測用パターンの明暗
を反転し使用することも可能である。すなわち図2
(A)のレチクルマスクによるフォトリソグラフィ工程
と図2(B)のレチクルマスクによるフォトリソグラフ
ィ工程との後で、半導体ウェハ上では図2(C)の1/
5のパターンが形成されている。
ン5は遮光領域2の内側、つまり回路パターン1が形成
された領域に形成されているため、レチクルアライメン
トマーク3に対する、回路パターン1の位置ずれ量を位
置計測用パターン5を用いることにより測定することが
可能となる。
場合のレチクルアライメントマーク3に対する、回路パ
ターン1の位置ずれ量の測定方法について図面を参照し
て説明する。
の位置計測法法の実施の形態を示す図である。
は5c,5dからなる位置計測用パターン5を、回路パ
ターン1の領域の1つ、または2つ以上、周知のレチク
ル製造工程により、回路パターン1やレチクルアライメ
ントマーク3と同時に形成しておく。
準とし、位置計測用パターン5の中心座標7aを適切な
測定器を用いて計測する。計測方法としては、位置計測
用パターン5a、5bを光学系からなる測定器などを用
いることにより、透過光、または反射光の光強度(透過
光、反射光を合成した光強度でもよい)を計測し、得ら
れた検出波形a、bからエッジ1から4の位置座標を求
め、位置計測用パターン5の中心座標7aを求める。
位置座標がエッジ1、2の中点であり、また、紙面縦方
向の位置座標がエッジ3、4の中点となる。このよう
に、レチクルアライメントマーク3を基準として位置計
測用パターン5中点座標7aを求め、レチクルアライメ
ントマーク3を基準とした位置計測用パターン5の設計
上の位置座標との差を求めることにより、位置計測用パ
ターン5の位置ずれ量を測定する。
5のレチクルアライメントマーク3に対する位置ずれ量
は、位置計測用パターン5が、回路パターン1の領域内
に配置されていることから、レチクルアライメントマー
ク3に対する回路パターン1の位置ずれ量と考えること
ができる。
メントマーク3を基準として回路パターン1の位置ずれ
量を各工程ごとのレチクル作成時に計測しておくことに
より、半導体集積回路を製造する上で各工程間のレチク
ル上の回路パターンの相対的な位置ずれ量がわかり、こ
こで得られたレチクルアライメントマーク3を基準とし
た回路パターン1の位置ずれ量を予め露光装置に入力し
ておくことにより、重ね合わせ露光された回路パターン
どうしの位置ずれが抑制され、位置ずれによる半導体集
積回路の歩留まりの低下を防止することができる。
等)により半導体集積回路を製造する場合、半導体集積
回路の製造工程に応じた回路パターンが描画されたレチ
クルマスクがそれぞれ必要である。これらのレチクルマ
スクを用い、露光装置により前の製造工程で形成された
半導体ウェハ上の回路パターンに対し、次の工程のレチ
クルの回路パターンを重ね合わせ露光し、半導体集積回
路を製造する。
ンどうしの位置ずれは、レチクルマスクと半導体ウェハ
ーとのアライメントによる位置ずれ、上述したレチクル
製造誤差による位置ずれ、露光装置のレンズの歪みによ
る位置ずれが考えられる。
イメントによる位置ずれは、露光装置に位置ずれ量を校
正するための補正値を入力することにより取り除くこと
ができる。
ンズの歪みにより生じた位置ずれの場合、この位置ずれ
がレチクル製造誤差による位置ずれなのか、露光装置の
レンズの歪みによる位置ずれなのかは容易に判断するこ
とはできない。
ターンといわれる位置合わせパターンや、Box in
Boxのような位置合わせパターンを用い位置ずれ量
をみる場合、半導体ウェハー上に形成された位置合わせ
パターンには位置ずれはないが回路パターンには位置ず
れがある、といった場合である。
は、レチクル製造誤差によっても生じるが、露光装置の
レンズの歪みによっても生じる。
チクル上で直接アライメントマーク3と位置計測用パタ
ーン5の相対位置座標を計測することにより、半導体ウ
ェハー上に回路パターンを形成したときに生じる位置ず
れ量が、レチクル製造誤差によるものか、露光装置にレ
ンズの歪みによるものかを判断することができる。
施の形態の露光方法を説明する。
ー工程に用いる第1のマスク10を示す平面図であり、
ガラス基板16の周辺部のレチクルアライメントマーク
13に対して、中央部の遮光領域12およびこの遮光領
域12に囲まれた内側の回路パターン領域18内の回路
パターン11および位置計測用パターン15が所定の位
置に形成されているかどうかを、レチクルアライメント
マーク13を基準にした位置計測用パターン15の位置
計測で判定する。
ー工程に用いる第2のマスク20を示す平面図であり、
ガラス基板26の周辺部のレチクルアライメントマーク
23に対して、中央部の遮光領域22およびこの遮光領
域22に囲まれた内側の回路パターン領域28内の回路
パターン21および位置計測用パターン25は位置ずれ
を起こしており、所定の位置から離間した位置に形成さ
れている。位置ずれとしては、X,Y方向のシフト、回
転、倍率誤差等があるが、いずれもこの実施の形態では
4個のレチクルアライメントマークに対する4個の位置
計測用パターンの位置を計測することによりその位置ず
れ量を算出することが出来る。図4(B)では回転位置
ずれを例示している。
パターン11のレチクルアライメントマーク13に対す
る位置ずれ検査を、レチクルアライメントマーク13を
基準とした位置計測用パターン15の位置を計測するこ
とで行い(ステップS1)、この第1のマスクを露光装
置に装着する(ステップS4)。
のパターンのマークとレチクルアライメントマーク13
とをアライメントし(ステップS5)、露光(ステップ
S6)、現像・エッチング(ステップS7)を行って第
1のフォトリソグラフィー工程が完了する。
1のレチクルアライメントマーク23に対する位置ずれ
検査を、レチクルアライメントマーク23を基準とした
位置計測用パターン25の位置を計測することで行い
(ステップS2)、この第2のマスクを露光装置に装着
する(ステップS8)。
プS1および第2のマスクに関するステップS2により
計測されたレチクルアライメントマーク基準の回路パタ
ーンの位置座標をもとに、第1のマスクの回路パターン
に対する第2のマスクの回路パターンの位置ずれ量を算
出、すなわち補正値を算出し(ステップS3)、その補
正値を、位置ずれ量を補正するために露光装置にオフセ
ットとして入力し(ステップS9)、レチクルアライメ
ントマーク23によるアライメント(ステップS1
0)、露光(ステップS11)、現像・エッチング(ス
テップS12)を行って第2のフォトリソグラフィー工
程が完了する。
回路パターン21はレチクルアライメントマーク23に
対して回転位置ずれを発生しているから、それに関する
補正情報入力(ステップS9)により、ステップS11
の露光時には、図4(C)に示すように第2のマスク2
0(ガラス基板26)全体ををその分だけ回転させて、
回路パターン21による半導体ウェハ上のパターンが回
路パターン11による半導体ウェハ上のパターンと重な
るようにする。尚この補正のための回転は、第2のマス
ク20の回転に代えて半導体ウェハを回転させることも
できる。
のフォトリソグラフィーの第2のマスクを第1のフォト
リソグラフィーの第1のマスクを基準にした補正の場合
を示したが、第1のフォトリソグラフィーの第1のマス
クのその前の工程のマスクを基準にした補正も、あるい
は第2のフォトリソグラフィー以降のフォトリソグラフ
ィーについても同様である。
ルマスクについてのみ説明したが、本発明を密着露光用
マスクに適用した場合にも同様の効果が得られることは
当然である。
メントマークを基準として、回路パターンの設計値から
の位置ずれ量を容易に測定できるということである。そ
の理由は、位置計測用パターンが回路パターンの領域に
配置されているためである。
置ずれによる半導体集積回路の歩留まりの低下を防止で
きることである。その理由は、半導体集積回路を製造す
るための各工程のレチクルにおいて、レチクルアライメ
ントマークを基準とた回路パターンの相対的な位置ずれ
量を予め測定でき、その補正をした露光が出来るからで
ある。
る。
細を示す平面図である。
ンの位置計測法方を示す図である。
を示す図である。
ャートである。
パターン 6,16,26,36 ガラス基板 7a,7b 位置計測用パターンの中心座標 8,18,28,38 回路パターン領域 10 第1のレチクルマスク 20 第2のレチクルマスク 34 相対位置測定マーク
Claims (9)
- 【請求項1】 半導体集積回路の製造工程に用いるマス
クにおいて、遮光領域に囲まれた回路パターン領域に、
レチクルアライメントマークを基準として回路パターン
の位置ずれ量を測定するための位置計測用パターンを有
したことを特徴とするマスク。 - 【請求項2】 前記位置計測用パターンが、2つの短形
パターンを有して構成されていることを特徴とする請求
項1記載のマスク。 - 【請求項3】 前記短形パターンの短辺方向の長さが1
〜40μmであることを特徴とする請求項2記載のマス
ク。 - 【請求項4】 前記マスクは縮小投影露光装置に用いる
レチクルマスクであることを特徴とする請求項1記載の
マスク。 - 【請求項5】 前記マスクは密着露光装置に用いる密着
露光用マスクであることを特徴とする請求項1記載のマ
スク。 - 【請求項6】 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載
のマスクの検査方法において、前記レチクルアライメン
トマークを基準として前記位置計測用パターンの位置を
測定することを特徴とするマスクの検査方法。 - 【請求項7】 第1のフォトリソグラフィー工程に用い
る第1のマスクのレチクルアライメントマークを基準と
してその回路パターンの位置座標を、その位置計測用パ
ターンを用いて計測する第1のステップと、 前記第1のフォトリソグラフィー工程の後で行う第2の
フォトリソグラフィー工程に用いる第2のマスクのレチ
クルアライメントマークを基準としてその回路パターン
の位置座標を、その位置計測用パターンを用いて計測す
る第2のステップと、 前記第1および第2のステップにより計測されたレチク
ルアライメントマーク基準の回路パターンの位置座標を
もとに、前記第1のマスクの回路パターンに対する前記
第2のマスクの回路パターンの位置ずれ量を算出する第
3のステップとを有し、 前記第1のフォトリソグラフィー工程の後の第2のフォ
トリソグラフィー工程の露光において、前記第3のステ
ップにより得られた位置ずれ量を露光装置にオフセット
として入力することにより前記位置ずれ量を補正した露
光を行うことを特徴とする露光方法。 - 【請求項8】 前記露光は縮小投影露光であり、前記第
1および第2のマスクはそれぞれ第1および第2のレチ
クルマスクであることを特徴とする請求項7記載の露光
方法。 - 【請求項9】 前記露光は密着露光であり、前記第1お
よび第2のマスクはそれぞれ第1および第2の密着露光
用マスクであることを特徴とする請求項7記載の露光方
法。
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