(57)【要約】【課題】パタン精度評価方法に関し、１つの部分一括転写露光パタンのショットサイズ誤差を計測する際、位置ずれ検査装置を用いて１点の位置ずれ計測を行うのみで、高速且つ短時間でショットサイズ誤差を知得できるようにする。【解決手段】露光装置を用いたリソグラフィ工程に於いて、部分一括転写露光を行ってパタンを描画するに際し、部分一括転写露光に依るパタンＢＰ１を形成し、次いで、パタンＢＰ１に対峙する基準パタンである可変成形パタンＶＰ１を可変成形露光に依って形成し、パタンＢＰ１、パタンＶＰ１を用いてパタンＢＰ１に於けるショットサイズ誤差を位置ずれ検査装置で計測する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光装置を用いたリソグラフィ工程に於いて、部分一括転写露光を行ってパタンを描画するに際し、
部分一括転写露光に依る第１のパタンを形成し、次いで、第１のパタンに対峙する第２のパタンを可変成形露光に依って形成し、
第１のパタン及び第２のパタンを用いて第１のパタンに於けるショットサイズ誤差を位置ずれ検査装置で計測すること
を特徴とするパタン精度評価方法。
【請求項２】
部分一括転写露光する第１のパタンに対峙させる可変成形露光する第２のパタンを露光対象である基板材料上に予め形成しておくこと
を特徴とする請求項１記載のパタン精度評価方法。
【請求項３】
露光装置が電子線露光装置であって、第１のパタン及び第２のパタンを用い且つそれぞれを経て基板材料上に露光を行うように電子線の調整を行うこと
を特徴とする請求項１或いは請求項２記載のパタン精度評価方法。
【請求項４】
半導体製品の回路パタンなどが形成されて製品となる基板材料に描画したパタン中に第１のパタン及び第２のパタンが含まれ、
前記製品のパタンを用いて部分一括転写露光のパタンに於けるショットサイズ誤差を検査すること
を特徴とする請求項１或いは請求項２記載のパタン精度評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置や液晶機器などを製造する場合、パタン描画を行うリソグラフィ工程に於いて露光装置に依って露光したパタンの精度を評価して好結果が得られる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子線を用いた直描型の露光装置、特に、可変成形露光と部分一括転写露光とを併用する電子線露光装置に於いて、部分一括転写露光のパタン精度を評価するには多数の計測を必要とし、大変に時間が掛かる旨の問題がある。
【０００３】
例えば、可変成形露光と部分一括転写露光とを併用する電子線露光装置に於いて、ビーム寸法調整用開口を設け、通過電子ビーム電流量から部分一括転写のビーム寸法を調整する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、成形ビームと指標マークを相対的に走査して、両者の重なり面積を検出し、指標パターンと成形ビーム形状が一致した場合、重なり面積が変化しないこと、即ち、反射電子検出量が変化しないことを利用して転写倍率を較正することも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
図６は可変成形露光と部分一括転写露光とを併用する電子線露光装置の要部説明図であり、１はＬａＢ６  電子銃をもつ光源、２は矩形アパーチャである第１成形アパーチャ、３Ａ及び３Ｂはビーム偏向器であるマスク偏向器、４はブロックマスクである第２成形アパーチャ、５Ａ及び５Ｂは基板に焼き付けられたパタンをそれぞれ示し、また、露光装置を表すラインの左側には、可変成形露光方式を実施した場合を説明する図を、また、右側には部分一括転写露光方式を実施した場合を説明する図をそれぞれ表してある。
【０００６】
図示の露光装置に於いては、光源１から放射された電子ビームは、第１成形アパーチャ２で矩形ビームに成形され、第２成形アパーチャ４を照射するのであるが、第２成形アパーチャ４の直前にはマスク偏向器３Ａ及び３Ｂが配置されていて、ビーム位置を任意に移動させることができる。
【０００７】
第２成形アパーチャ４には、可変成形露光のビームを形成する為の可変成形用開口と部分一括転写露光のビームを形成する為のブロック開口が予め用意されている。
【０００８】
可変成形露光に於いては、第２成形アパーチャ４上の可変成形用開口にビームを偏向して照射する。可変成形用開口は矩形になっていて、この第２成形アパーチャ４上の可変成形用開口の矩形と第２成形アパーチャ４に投射される第１成形アパーチャ２の矩形との重なり部分が第２成形アパーチャ４を透過するビームとなる。
【０００９】
ビームはマスク偏向器３Ａ及び３Ｂに依って偏向して、第２成形アパーチャ４上に於ける投射位置を移動させることで第２成形アパーチャ４を透過する矩形ビームの縦横寸法を任意に変えることができる。
【００１０】
前記したように、第１成形アパーチャ２及び第２成形アパーチャ４で成形された電子ビームを更に製品材料である基板上に投射してパタン描画を行う。
【００１１】
部分一括転写露光に於いては、製品上に転写すべきパタンの中から繰り返し周期性があるパタンを抽出し、そのパタンの開口を予め第２成形アパーチャ４上に作成しておくものとする。尚、この開口をブロック開口と呼ぶものとする。
【００１２】
露光を行う場合、マスク偏向器３Ａ及び３Ｂに依って、第２成形アパーチャ４上のブロック開口にビームを照射し、第２成形アパーチャ４を透過した所望形状のビームを基板材料に投射してパタン描画を行う。
【００１３】
一般に、単一或いは複数の可変成形用開口と、形状を異にする多種類のブロック開口とを単一の第２成形アパーチャ４に作り込んでおき、目的とする露光パタンに応じて可変成形露光と部分一括転写露光とを併用して製品パタンの描画を行う。
【００１４】
部分一括転写露光に於いては、第２成形アパーチャ４に作り込まれたパタンを基板上に転写する際、その転写される大きさ、即ち、ショットサイズは、予め想定している所望の大きさでなければならず、その大きさを調整し管理することが不可欠である。
【００１５】
従来、部分一括転写露光に於けるショットサイズを評価するに際しては、電子顕微鏡を用いた測定を行っている。
【００１６】
図７はショットサイズを評価する為の測定を行うのに用いるパタンの一例を表す平面図であり、第２成形アパーチャのブロック開口には、予め４辺にラインパタンを配線したものを用意する。
【００１７】
図７に於いて、パタン６が前記ブロック開口に依って部分一括転写露光されたパタンであり、その４辺のラインパタンを並行して挟み込むように形成されたパタン７が可変成形露光に依って形成されたパタンである。
【００１８】
ショットサイズの評価を行うには、前記したように、露光したラインパタンの並行ライン間のスペース、即ち、並行ラインのピッチを電子顕微鏡を用いて計測する。図７では、ショットサイズの横方向の精度を検査する際の測定点を示していて、この場合、幅Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を測長する必要がある。尚、ショットサイズが所望通りになっているとすると、これ等４点の幅Ｓ１乃至Ｓ４は共に等しくなるものとして、このパタンが作成されているものとする。
【００１９】
この場合、部分一括転写露光されたパタン６の左側のラインパタンに於ける位置ずれをｄＸ１、右側のラインパタンの位置ずれをｄＸ２とした場合、所望サイズからのショットサイズのずれ（誤差）は下記の式で与えられる。
【００２０】
ショットサイズ誤差（Ｘ）＝ｄＸ２−ｄＸ１
前記４点の測長結果から、上記式は下記のようになる。
2004241523.tif 000003
【００２１】
例えば、部分一括転写露光パタンの所望のサイズが５〔μｍ〕であったとし、４点の測定結果がＳ１＝０．２１〔μｍ〕、Ｓ２＝０．１９〔μｍ〕、Ｓ３＝０．２２〔μｍ〕、Ｓ４＝０．１９〔μｍ〕であった場合、ショットサイズの誤差は、
（０．１９＋０．２２−０．２１−０．１９）／２＝０．００５〔μｍ〕
となり、これは、本来５〔μｍ〕で出来上がるべき部分一括転写露光パタンが５．００５〔μｍ〕に出来上がっていることを示し、また、ショットサイズの縮率（倍率）誤差としては、０．００５／５＝０．００１であることを示している。
【００２２】
前記したところでは、ショットサイズの横方向のみについて説明しているが、縦方向についても同様に４点の測定が必要である。従って、１つの部分一括転写露光パタンのショットサイズを検査する為には、合計８点もの寸法を測定しなければならない。
【００２３】
この寸法測定を簡略化する為、図２に見られる４点のうち、Ｓ１及びＳ３の２点、或いは、Ｓ２及びＳ４の２点のみを測定する方法に依ってショットサイズ誤差を検査することができる。この場合、ショットサイズ誤差は次の式で与えられる。
【００２４】
ショットサイズ誤差＝Ｓ３−Ｓ１
或いは
ショットサイズ誤差＝Ｓ２−Ｓ４
【００２５】
これらの場合、さきの数値例で計算すると、前者では０．０１〔μｍ〕、後者では０．００〔μｍ〕となる。測定誤差やパタンの寸法誤差などの影響もあり、測定する点に依ってショットサイズの検査結果にのる誤差も大きくなる。
【００２６】
このような測定をしたとしても、１つの部分一括転写露光パタンのショットサイズを測定するには４点の寸法測定が必要となる。
【００２７】
また、１つの部分一括転写露光パタンは、基板上で大きくても５〔μｍ〕□乃至１０〔μｍ〕□程度の大きさでしかないので、このパタン内に複数の位置検出マークなどを入れるのは不可能であり、従来の計測方法で位置ずれ検査装置などを用いてショットサイズ誤差を計測することは不可能である。
【００２８】
実際には、１つのブロックマスク（第２成形アパーチャ）上には、凡そ１０個程度から３００個程度のブロック開口が形成されることになるから、それ等のショットサイズ精度を検査するには、その個数の８倍或いは４倍の点数だけ寸法の測定が必要となり、しかも、寸法測定に電子顕微鏡を用いる場合では、この検査の為の測定に多大な時間を必要とする。
【００２９】
【特許文献１】
特許第３０９４９２７号公報
【特許文献２】
特開２０００−１２４１１５号公報
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、１つの部分一括転写露光パタンのショットサイズ誤差を計測する際、位置ずれ検査装置を用いて１点の位置ずれ計測を行うのみで、高速且つ短時間でショットサイズ誤差を知得できるようにする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明に依るパタン精度評価方法に於いては、露光装置を用いたリソグラフィ工程に於いて、部分一括転写露光を行ってパタンを描画するに際し、部分一括転写露光に依る第１のパタン（例えば部分一括転写パタンＢＰ１など）を形成し、次いで、第１のパタンに対峙する第２のパタン（例えば基準パタンである可変成形パタンＶＰ１）を可変成形露光に依って形成し、第１のパタン及び第２のパタンを用いて第１のパタンに於けるショットサイズ誤差を位置ずれ検査装置で計測することが基本になっている。
【００３２】
前記手段を採ることに依り、１つの部分一括転写露光パタンのショットサイズ誤差の計測を行うに際し、位置ずれ検査装置を用いて１点の位置ずれ計測を行うのみで済んでしまい、その測定点数は従来の８分の１、或いは、４分の１にすることができ、しかも、電子顕微鏡に比較し測定時間が飛躍的に高速な位置ずれ検査装置を用いるので、検査を短時間且つ簡単に実施することができ、従って、検査回数を増加させることも可能になるから、パタン精度向上に寄与することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明では、ショットサイズの縦横両方向の測定を一度で実施し、そして、電子顕微鏡に依る寸法測定に比較して１点毎の測定時間が短い位置ずれ検査装置を用いる。
【００３４】
位置ずれ検査装置とは、通常、既に存在するパタンに対し、それに重ね合わせるように露光描画したパタンの位置ずれ量を測定することを目的とした装置である。
【００３５】
図１は位置ずれ検査装置に依って通常の位置ずれを検査する場合に用いる測定パタンを例示する要部平面説明図であり、以下、この図を参照して位置ずれを測定する場合の概略を説明する。
【００３６】
図に於いて、１１乃至１４は外枠である４辺の下地ラインパタン（黒太線）、１５乃至１８は内枠である４辺の露光ラインパタン（砂地模様）をそれぞれ示していて、この場合、ラインパタン１１乃至１４を下地のパタンとして、ラインパタン１５乃至１８を下地であるラインパタン１１乃至１４に重ね合わせるパタンとして描画する。
【００３７】
位置ずれ検査装置では、外枠パタン、内枠パタンのそれぞれについて、各辺となるパタンの中点を求め、それぞれの中点の位置関係から相対的な位置ずれ量を計測する。
【００３８】
図１の測定パタンを用いて横方向の位置ずれを測定する方法について説明すると、まず、外枠の左辺になるラインパタン１２に於ける横方向の位置座標をＯｕｔ Ｘ１、右辺になるラインパタン１４に於ける横方向の位置座標をＯｕｔ Ｘ２とし、また、内枠の左辺となるラインパタン１６に於ける横方向の位置座標をＩｎ Ｘ１、右辺になるラインパタン１８に於ける横方向の位置座標をＩｎ Ｘ２とする。
【００３９】
前記のように位置座標を定めた場合、外枠及び内枠それぞれの中点は次の式で表される。
外枠の中点（横方向座標）＝（Ｏｕｔ Ｘ１＋Ｏｕｔ Ｘ２）／２
内枠の中点（横方向座標）＝（Ｉｎ Ｘ１＋Ｉｎ Ｘ２）／２
【００４０】
前記中点の差から下地に対する相対的な位置ずれを計測していて、外枠に対する内枠の位置ずれ量は、次の式で表される。
2004241523.tif 000004
尚、縦方向のずれも同様にして計測される。
【００４１】
次いで、前記位置ずれ検査装置を用いて部分一括転写露光のショットサイズ誤差を測定する方法について説明する。
【００４２】
図２は位置ずれ検査装置に依ってショットサイズ誤差を測定する場合に用いる測定パタンを例示する要部平面説明図であり、以下、この図を参照してショットサイズ誤差を測定する場合の概略を説明する。尚、図１に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００４３】
図に於いて、２１は位置ずれ検査に於ける外枠、２２は位置ずれ検査に於ける内枠、ＢＰ１及びＢＰ２はブロックマスク上の単一開口パタンＢＰを用いて転写した部分一括転写パタン（黒太線）、ＶＰ１は基準パタンである可変成形パタン（砂地模様）、Ｓｂは部分一括転写パタンの出来上がりサイズ、ＳＯは可変成形露光で形成された基準パタンである２本のラインパタンの間隔をそれぞれ示している。
【００４４】
図示してあるように、部分一括転写パタンはＢＰ１とＢＰ２の二箇所に配置してあり、これを位置ずれ検査装置に依って測定するのであるが、その際、図に破線を用いて補助的に示してある外枠パタン２１及び内枠パタン２２を認識させて測定を行う。
【００４５】
ここで、横方向のショットサイズ誤差を測定する場合について説明する。図示された基準パタンの間隔ＳＯは、部分一括転写パタンＢＰ１或いはＢＰ２に於ける２本のラインパタンの所望の間隔、即ち、目標としているショットサイズで露光した場合の理想的なサイズＳｂと同じになるように可変成形露光で形成したパタンの間隔であって、この可変成形パタンを基準にしてショットサイズの誤差を計測するものである。
【００４６】
図２に見られる測定パタンに於ける外枠パタン２１に於ける左辺パタンの位置座標をＯｕｔ Ｘ１、右辺パタンの位置座標をＯｕｔ Ｘ２とし、また、内枠パタン２２に於ける左辺パタンの位置座標をＩｎ Ｘ１、右辺パタンの位置座標をＩｎ Ｘ２とする。これ等の座標から、Ｓｂ及びＳＯは、以下のような関係にある。即ち、
Ｓｂ＝Ｉｎ Ｘ１−Ｏｕｔ Ｘ１
ＳＯ＝Ｏｕｔ Ｘ２−Ｉｎ Ｘ２
【００４７】
また、位置ずれ検査装置で計測した値をＭとすると、前記したように、
Ｍ＝｛（Ｉｎ Ｘ１＋Ｉｎ Ｘ２）−（Ｏｕｔ Ｘ１＋Ｏｕｔ Ｘ２）｝／２
である。これ等の関係から、
2004241523.tif 000005
という関係を導出できる。
【００４８】
ＳＯは予め決められた所望のショットサイズと見なすことができるので、ショットサイズＳｂは位置ずれ検査装置の測定結果Ｍから以下の式で求めることができる。
Ｓｂ＝ＳＯ＋２Ｍ
また、
2004241523.tif 000006
として求めることができる。尚、縦方向のショットサイズ誤差も前記と同様にして求めることができる。
【００４９】
実施例１
一般に、部分一括転写露光に用いるブロック開口は、１つのブロックマスク上に５０個乃至６００個が配置され、これ等多数のブロック開口の全てに図２で説明したような部分一括転写パタンを設けたブロックマスクとして用意しておくものである。
【００５０】
図３は可変成形用開口及びショットサイズ誤差検査用開口を全面に形成したブロックマスクを表す平面説明図であり、図に於いて、ＳＭはショットサイズ誤差検査用開口、ＶＭは可変成形用開口をそれぞれ示している。
【００５１】
このブロックマスクを用いて各ブロック開口について各々図２に示したパタンを露光し、位置ずれ検査装置に依る測定を行うことで、ブロックマスク上の全てのパタンのショットサイズ誤差を計測することができる。
【００５２】
また、露光装置には、基板上に転写されるショットサイズを調整する機能があるから、前記位置ずれ検査装置からの測定結果を前記調整する機能の設定するパラメータにフィードバックすることで、露光されるパタンに則した高精度のショットサイズ調整が可能である。
【００５３】
実施例２
図２に於いて砂地模様でしめした可変成形露光に依るパタンＶＰ１に相当するパタンを予め基板に形成しておくものとし、露光装置でショットサイズ検査パタンを露光する際、図２に黒太線で示した部分一括転写パタンのみを露光することでショットサイズ誤差の検査をすることができる。
【００５４】
前記説明した実施例１の方法では、同じ露光装置の可変成形パタンのパタン形成位置を基準としてショットサイズ誤差の測定をしているが、実施例２の方法では、ステッパなど他の露光装置に依ってレチクルを転写したパタンなどを基準にすることも可能である。
【００５５】
実施例３
ショットサイズ誤差を測定する場合に用いるパタンとしては、図２について説明したパタンに限定されることはなく、他のパタンを用いても良い。
【００５６】
図４は位置ずれ検査装置に依ってショットサイズ誤差を測定する場合に用いる測定パタンの他の例を表す要部平面説明図であり、図２に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００５７】
本発明で用いる測定パタンとしては、要するに、ブロックマスク上の単一開口パタンＢＰとして、その上下及び左右で明確なライン或いはエッジを形成できるパタンを用意して、その単一開口パタンＢＰを転写したパタンと同等のライン或いはエッジを形成するように可変成形露光に依ってパタンを発生させ、ショットサイズ誤差を計測できるようなパタンを作成できれば良い。
【００５８】
実施例４
製品の露光に用いるブロックマスクの中の１つ或いは複数のブロック開口にショットサイズ誤差検査用パタンを同時に露光して検査を行うことが可能である。
【００５９】
図５は製品露光用ブロックマスクにショットサイズ誤差検査用開口を配置した例を表す平面説明図であり、図３に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００６０】
実施例１の場合には、ショットサイズ誤差を検査するには、ショットサイズ誤差を検査する為のブロックマスクに交換し、その為のパタンを露光しなければならないが、実施例４に依れば製品パタンと同時に露光することで、製品の処理中にショットサイズが変動していないかどうかなどを検査することができる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明に依るパタン精度評価方法に於いては、露光装置を用いたリソグラフィ工程に於いて、部分一括転写露光を行ってパタンを描画するに際し、部分一括転写露光に依る第１のパタンを形成し、次いで、第１のパタンに対峙する第２のパタンを可変成形露光に依って形成し、第１のパタン及び第２のパタンを用いて第１のパタンに於けるショットサイズ誤差を位置ずれ検査装置で計測することが基本になっている。
【００６２】
前記構成を採ることに依り、１つの部分一括転写露光パタンのショットサイズ誤差の計測を行うに際し、位置ずれ検査装置を用いて１点の位置ずれ計測を行うのみで済んでしまい、その測定点数は従来の８分の１、或いは、４分の１にすることができ、しかも、電子顕微鏡に比較し測定時間が飛躍的に高速な位置ずれ検査装置を用いるので、検査を短時間且つ簡単に実施することができ、従って、検査回数を増加させることも可能になるから、パタン精度向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】位置ずれ検査装置に依って通常の位置ずれを検査する場合に用いる測定パタンを例示する要部平面説明図である。
【図２】位置ずれ検査装置に依ってショットサイズ誤差を測定する場合に用いる測定パタンを例示する要部平面説明図である。
【図３】可変成形用開口及びショットサイズ誤差検査用開口を全面に形成したブロックマスクを表す平面説明図である。
【図４】位置ずれ検査装置に依ってショットサイズ誤差を測定する場合に用いる測定パタンの他の例を表す要部平面説明図である。
【図５】製品露光用ブロックマスクにショットサイズ誤差検査用開口を配置した例を表す平面説明図である。
【図６】可変成形露光と部分一括転写露光とを併用する電子線露光装置の要部説明図である。
【図７】ショットサイズを評価する為の測定を行うのに用いるパタンの一例を表す平面図である。
【符号の説明】
１  光源
２  矩形アパーチャである第１成形アパーチャ
３Ａ及び３Ｂ  ビーム偏向器であるマスク偏向器
４  ブロックマスクである第２成形アパーチャ
５Ａ及び５Ｂ  基板に焼き付けられたパタン
１１乃至１４  外枠である４辺の下地ラインパタン（黒太線）
１５乃至１８  内枠である４辺の露光ラインパタン（砂地模様）
２１  位置ずれ検査に於ける外枠
２２  位置ずれ検査に於ける内枠
ＢＰ  ブロックマスク上の単一開口パタン
ＢＰ１及びＢＰ２  部分一括転写パタン（黒太線）
ＶＰ１  基準パタンである可変成形パタン（砂地模様）
Ｓｂ  部分一括転写パタンの出来上がりサイズ
ＳＯ  可変成形露光で形成された基準パタンである２本のラインパタンの間隔
【図１】
2004241523.tif 000007
【図２】
2004241523.tif 000008
【図３】
2004241523.tif 000009
【図４】
2004241523.tif 000010
【図５】
2004241523.tif 000011
【図６】
2004241523.tif 000012
【図７】
2004241523.tif 000013