(57)【要約】【課題】レチクルのチャックの保持力による歪みを最小限に抑えることのできるレチクルを提供する。【解決手段】レチクル１０の基板の保持部５０には、サポートフレーム１００が、メンブレン部４９と重ならないように取り付けられている。サポートフレーム１００は、メンブレン面１０ａとは反対側の面に取り付けられている。レチクル１０は、メンブレン面１０ａを上向きにして座標計測装置（検査装置）内にチャックされる。レチクル１０は、検査装置内での検査が終わった後、メンブレン面１０ａを下向きにして露光装置内に搬送される。レチクル１０をチャックする際には、サポートフレーム１００の、検査装置内においてチャックされた面と同じ面を同じ力でチャックする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感応基板上に露光転写すべきデバイスパターンが形成されたパターン面、該パターン面を補強する支持体層、及び、該支持体層の周囲に設けられた保持部からなるレチクルであって、
さらに、前記保持部に接着、接合、貼り付け又は機械固定された、幅４ｍｍ、厚さ２ｍｍ以上のサポートリングを有することを特徴とするレチクル。
【請求項２】
感応基板上に露光転写すべきデバイスパターンをレチクル上に形成し、ここで、該レチクルは、前記デバイスパターンが形成されたパターン面と、該パターン面を補強する支持体層と、該支持体層の周囲に設けられた保持部と、を有し、
該レチクルをエネルギー線で照明し、
該レチクルを通過又は反射したエネルギー線を前記感応基板上のしかるべき位置に投影結像させて前記デバイスパターンを転写する露光方法において、
前記レチクルが、さらに、前記保持部に接着、接合、貼り付け又は機械固定された、幅４ｍｍ、厚さ２ｍｍ以上のサポートリングを有しており、
検査時の姿勢と露光時の姿勢の差に伴うレチクルの自重変形を補正しながら露光を行うことを特徴とする露光方法。
【請求項３】
前記レチクルの検査機内におけるチャック面と、露光装置内におけるチャック面が、該レチクルの保持姿勢に関わりなく同一であることを特徴とする請求項２記載の露光方法。
【請求項４】
前記サポートリングを前記レチクルの保持部に固定する接着点が、該レチクルの中心の周りに１２０°毎に３点分布していることを特徴とする請求項１記載のレチクル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路等のリソグラフィに用いられるレチクル及び露光方法に関する。特には、レチクルの変形を最小限に抑えることのできるレチクル等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路等のリソグラフィにおいては、レチクル上に形成されたパターンを、露光装置を用いてウェハ（感応基板）上に露光転写する。しかしながら、レチクルのパターン位置に欠陥や歪みがあると、転写露光したパターンの位置や形状の正確さ（露光精度）が低下する。このような事態となるのを防ぐため、露光に用いるレチクルのパターン位置誤差（ＩＰ（Ｉｍａｇｅ  Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）エラー）や欠陥、歪みについて検査し、不良の生じているレチクルを排除するようにしている。あるいは、露光装置側に適当な補正手段（像形状補正レンズや偏向器）がある場合には、レチクル上のパターンの誤差が、ウェハ上のパターンの像には現れないように補正することができる。
【０００３】
座標計測装置で電子線露光用のレチクルの検査を行う場合、座標計測装置内のステージ上にレチクルを保持した上で、レチクル上に描画された基準マークの位置を計測し、レチクルの位置計測データを取得する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レチクルが反っている場合には、チャックの保持力が加えられたときに変形が生じる。また、レチクルをチャックする位置が変わると、レチクルの変形具合が変わる。
【０００５】
さらに、電子線露光装置内においては、レチクルはメンブレンを重力方向下向きにして保持されるが、座標計測装置内においては、メンブレンを上側にして保持せざるを得ないため、自重による変形も起こる。そのため、座標計測装置内での検査時における歪み形状と露光装置内における歪み形状とが一致しないので、検査時の座標位置データを露光時の座標位置データにフィードバックすることが難しいという問題がある。
【０００６】
上記の点に鑑み、本発明は、レチクルのチャックの保持力による歪みを最小限に抑えることのできるレチクルを提供することを目的とする。また、本発明は、レチクル歪みの補正を精度良く行うことのできる露光方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明のレチクルは、感応基板上に露光転写すべきデバイスパターンが形成されたパターン面、該パターン面を補強する支持体層、及び、該支持体層の周囲に設けられた保持部からなるレチクルであって、さらに、前記保持部に接着、接合、貼り付け又は機械固定された、幅４ｍｍ、厚さ２ｍｍ以上のサポートリングを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の露光方法は、感応基板上に露光転写すべきデバイスパターンをレチクル上に形成し、ここで、該レチクルは、前記デバイスパターンが形成されたパターン面と、該パターン面を補強する支持体層と、該支持体層の周囲に設けられた保持部と、を有し、該レチクルをエネルギー線で照明し、該レチクルを通過又は反射したエネルギー線を前記感応基板上のしかるべき位置に投影結像させて前記デバイスパターンを転写する露光方法において、前記レチクルが、さらに、前記保持部に接着、接合、貼り付け又は機械固定された、幅４ｍｍ、厚さ２ｍｍ以上のサポートリングを有しており、検査時の姿勢と露光時の姿勢の差に伴うレチクルの自重変形を補正しながら露光を行うことを特徴とする。
【０００９】
上記の露光方法においては、前記レチクルの検査機内におけるチャック面と、露光装置内におけるチャック面が、該レチクルの保持姿勢に関わりなく同一となっていることが好ましい。
【００１０】
上記のレチクルにおいては、前記サポートリングを前記レチクルの保持部に固定する接着点が、該レチクルの中心の周りに１２０°毎に３点分布していることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、電子線露光方法の概要を説明する。
図５は、分割転写方式の電子線露光装置の光学系全体における結像関係を示す模式図である。
光学系の最上流（図の上方）には、電子銃１が配置されている。この電子銃１は、図の下方に向けて電子線を照射する。電子銃１の下方には、２段のコンデンサレンズ２、３が備えられている。電子線は、これらのコンデンサレンズ２、３によって収束され、ブランキング開口７にクロスオーバーＣ．Ｏ．を結像する。
【００１２】
コンデンサレンズ３の下方には、照明ビーム成形開口４が配置されている。この開口４の像は、レンズ９によって、レチクル１０に結像される。
【００１３】
照明ビーム成形開口４の下方には、ブランキング偏向器５が配置されている。この偏向器５は、必要に応じて照明ビームを偏向させ、ブランキング開口７の非開口部に当てて、ビームがレチクル１０に当たらないようにする。
【００１４】
ブランキング開口７の下方には、照明ビーム偏向器８が配置されている。この偏向器８は、照明ビームをＸ軸方向に順次走査して、光学系の視野内にあるレチクル１０の各サブフィールドの照明を行う。このとき、あらかじめ算出しておいたレチクルの変形データに基づいて、位置補正を行いながら照明ビームの走査を行う（レチクルの変形データの求め方については後述する）。
偏向器８の下方には、照明レンズ９が配置されている。照明レンズ９は、レチクル１０上に照明ビームを結像させる。
【００１５】
レチクル１０は、光軸に垂直な平面（Ｘ−Ｙ平面）に広がっており、多数のサブフィールドを有する（図１参照）。レチクル１０上には、全体として１つの半導体チップをなすデバイスパターンが形成されている。なお、１つのチップをなすデバイスパターンを複数のレチクル上に分割、形成してもよい。
レチクル１０は、移動可能なレチクルステージ１１のチャック１３に吸着・保持されている。このレチクルステージ１１をＸ−Ｙ方向に動かすことにより、照明光学系の視野よりも広範囲に広がる、レチクル１０上の各サブフィールドを照明することができる。このレチクルステージ１１には、位置検出器（干渉計）１２が付属しており、レチクルステージ１１のＸＹＺ方向の位置を正確に把握することができる。
【００１６】
レチクル１０の下方には、投影レンズ１５、１９及び偏向器１６が設けられている。レチクル１０の１つのサブフィールドを通過した電子線は、投影レンズ１５、１９及び偏向器１６によって、ウェハ２３上の所望の位置に結像される。
【００１７】
ウェハ２３上には、適当なレジストが塗布されている。このレジストに電子線のドーズが与えられ、レチクル１０上のデバイスパターンが縮小、転写される。
【００１８】
レチクル１０とウェハ２３との間を縮小率比で内分する位置には、クロスオーバーＣ．Ｏ．が形成され、この位置に、コントラスト開口１８が設けられている。この開口１８は、レチクル１０の非パターン部で散乱された電子線がウェハ２３に到達しないように遮断する。
【００１９】
ウェハ２３は、静電チャック（図示されていない。）を介して、Ｘ軸及びＹ軸方向に移動可能なウェハステージ２４上に配置されている。上記のレチクルステージ１１とウェハステージ２４とを、互いに逆方向に同期移動させることにより、光学系の視野を越えて広がるデバイスパターンを順次露光、転写することができる。なお、ウェハステージ２４にも、上記のレチクルステージ１１と同様、位置検出器２５が付属している。
【００２０】
ウェハ２３の直上には、反射電子検出器２２が配置されている。この反射電子検出器２２は、ウェハ２３の露光面やウェハステージ２４上のマークで反射される電子の量を検出する。例えば、レチクル１０上のマークパターンを通過したビームでウェハ２３上のマークを走査し、マークによって反射される電子を検出することにより、レチクル１０とウェハ２３の相対的位置関係を知ることができる。
【００２１】
上記の各レンズ２、３、９、１５、１９及び各偏向器５、８、１６は、それぞれに対応するコイル電源制御部２ａ、３ａ、９ａ、１５ａ、１９ａ及び５ａ、８ａ、１６ａを介して、コントローラ３１により制御される。また、レチクルステージ１１及びウェハステージ２４も、それぞれに対応するステージ制御部１１ａ、２４ａを介して、コントローラ３１により制御される。
【００２２】
ステージ位置検出器１２、２５は、アンプやＡ／Ｄ変換器等を含むインターフェイス１２ａ、２５ａを介して、コントローラ３１に信号を送る。また、反射電子検出器２２も同様に、インターフェイス２２ａを介して、コントローラ３１に信号を送る。
【００２３】
コントローラ３１は、ステージの位置合わせ誤差を把握し、その誤差を像位置調整偏向器１６で補正する。これにより、レチクル１０上のサブフィールドの縮小像がウェハ２３上の目標位置に正確に転写される。そして、ウェハ２３上で各サブフィールドの像がつなぎ合わされて、レチクル１０上のデバイスパターン全体がウェハ上に転写される。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係るレチクルを示す図である。図１（Ａ）は、レチクルの平面図である。図１（Ｂ）は、座標計測装置（レチクル検査機）内にレチクルがチャックされた状態を示す正面断面図であり、図１（Ｃ）は、露光装置内にレチクルがチャックされた状態を示す正面断面図である。
図１に示すレチクル１０は、円盤状のシリコンウェハの一部を薄膜（メンブレン部４９）としたステンシルタイプである。レチクル１０の中央には、長方形のメンブレン部４９が図の横方向に２本並んで形成されている。２本のメンブレン部４９の間の部分は、メジャーストラット４７である。メジャーストラット４７は、太い梁であって、レチクル１０のたわみを低減する。
【００２５】
レチクル１０には、デバイスパターンが分割配置されている。図１（Ａ）中に示す多数の正方形４１は、各々１つのサブフィールドに対応したデバイスパターンを含む小メンブレン領域である。この小メンブレン領域４１は、一例で厚さが０．１μｍから数μｍである。
【００２６】
図１（Ａ）の小メンブレン領域４１周囲の格子状の部分（支持体層）は、マイナーストラット４５である。マイナーストラット４５は、レチクル１０の機械強度を保つための梁（一例で厚さ０．５〜１ｍｍ、幅０．１ｍｍ）である。マイナーストラット４５とメジャーストラット４７とは一体となっている。また、メンブレン部４９の周囲の領域５０も支持体層４６と一体となっている。
以下の説明では、マイナーストラット４５とメジャーストラット４７とを合わせて支持体層４６といい、メンブレン部４９の周囲の領域５０を保持部という。
【００２７】
図１に示すように、レチクル１０の保持部５０には、サポートフレーム１００が、メンブレン部４９と重ならないように取り付けられている。サポートフレーム１００は、一例で幅４ｍｍ、厚さ２ｍｍ以上のリング状のシリコン製である。シリコンは、加工性がよく、加工時にゴミが出ない点で好ましい。サポートフレーム１００の材料としては、前掲のシリコンのほか、シリコンと同程度の熱膨張率を有する、加工性のよいものを用いることもできる。
サポートフレーム１００は、メンブレン面（転写されるべきデバイスパターンが形成された面１０ａ）とは反対側の面に取り付けられる（図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）参照）。
【００２８】
サポートフレーム１００は、例えば、中心周りに均等に分布した３点で、レチクル１０の保持部５０にゆるく固定される。ゆるく固定するのは、サポートフレーム１００の変形がレチクル基板に伝わるのを防ぐためである。サポートフレーム１００を保持部５０に固定する方法としては、例えば、エポキシ系等の有機系の接着剤を用いて接着するものが挙げられる。エポキシ系の接着剤は、柔軟性を有する点で好ましい。このほかにも、共晶結合や機械固定による方法等も考えられる。共晶結合による固定方法は、例えば、保持部５０とサポートフレーム１００にあらかじめ金メッキ処理を施しておくことにより、低温で接合する方法である。また、機械固定は、例えば、ばねやクランプ等でレチクル保持部５０とサポートフレーム１００を固定する方法である。
【００２９】
図１（Ｂ）に示すように、レチクル１０は、メンブレン面１０ａを上向きにして座標計測装置（検査装置）内に設置される。ここで、レチクル１０のＩＰエラーを管理するためのマーク（基準マーク）は、デバイスパターンと同じメンブレン面１０ａ側に形成されている必要がある。一方、検査装置のマーク検出機構（図示されていない）は、同装置の上部に設置されている。このため、メンブレン面１０ａを上向きにしないと検査を行うことができないので、このように設置される。
【００３０】
検査装置内に搬入されたレチクル１０は、露光装置内のレチクルチャック（図１（Ｃ）及び図５の１３）と同様のチャック面を有し、チャック力が等しいレチクルチャック１３０によってチャッキングされる。このとき、レチクル１０の保持部５０ではなく、サポートフレーム１００がチャッキングされる。そして、メンブレン面１０ａに形成された基準マークの位置が計測される。
【００３１】
レチクル１０は、検査装置内での検査が終わった後、図１（Ｃ）に示すように、メンブレン面１０ａを下向きにして露光装置内に搬送される。露光装置内において検査装置内とは上下逆向きの姿勢で設置される理由は、メンブレンによって散乱された電子がマイナーストラット４５に当たることによる発熱を防ぐことである。なお、レチクル１０の高さを計測するためのオートフォーカス機構（図５の位置検出器１２）は、レチクル１０の下側についている。
【００３２】
図１（Ｃ）及び図５に示すように、露光装置内では、チャック１３は下向きについている。レチクル１０をチャックする際には、サポートフレーム１００の、検査装置内においてチャックされた面と同じ面をチャックする。
【００３３】
上述のようにレチクル１０の保持を行った場合、レチクル１０を検査装置内でチャックした場合と、露光装置内でチャックした場合とでは、レチクル１０にかかるチャックによる保持力は同じであるため、生じるチャック歪みは同様であると考えられる。したがって、チャックによる歪みとレチクルの自重による歪みとを分けて評価することが可能になる。
【００３４】
検査装置内と露光装置内とで、レチクル１０の歪み具合に差異の生じる要因は、レチクル１０にかかる重力の向きの違いである。このレチクル１０の自重による歪み（面内変位、パターンの位置ずれ）は、別途計算しておくことにより、補正することができる。
【００３５】
以下、本発明の露光方法について説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係る露光方法を示すフローチャートである。
まず、レチクル１０を検査装置にチャッキングして、基準マークの計測を行う（Ｓ１１）。
【００３６】
次に、レチクル１０を検査装置に設置した場合に生じる、レチクル１０の自重による変形（面内変位、パターンの位置ずれ）を計算し、Ｓ１１の計測結果を補正する。さらに、露光装置内におけるレチクル１０の自重変形を計算し、レチクル位置データを補正する（Ｓ１２）。
Ｓ１１で計測されたレチクル１０の歪みデータから、レチクル歪みの自重に起因する成分（自重変形）を除くことにより、レチクル歪みのチャックの保持力に起因する成分（チャック歪み）が求められる。このようにして求められたチャック歪みデータを、露光装置内における自重変形を加える補正を行うことにより、露光装置内におけるレチクルの歪みデータを得ることができる。
【００３７】
図３は、レチクルの自重変形の計算例を示す図である。
図３においては、歪み具合が色で示されており、濃青、青、緑、黄、橙、赤の順に歪みが大きくなっている。なお、図３に示す例では、レチクルの自重変形を計算する方法として、有限要素法による静解析を用いた。
図３に示す計算結果から、レチクル１０の自重変形を補正する行列Ａ（ｘ，ｙ）が求められる。この行列Ａ（ｘ，ｙ）と次の式（１）を用いてレチクル１０の自重変形を補正する。ここで、（ｘｉ，ｙｉ）は、Ｓ１１で測定されたレチクル１０上の各点の位置座標であり、（ｘｉ´，ｙｉ´）は、自重変形が補正された後の各点の位置座標である。
【数１】
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【００３８】
そして、Ｓ１２で計算されたレチクル１０の歪みデータを露光装置へ出力して（Ｓ１３）、レチクル１０を露光装置に搭載し、レチクル歪みを補正しながら露光する（Ｓ１４）。
【００３９】
図４は、８インチＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板で作成されたレチクルのチャックによる歪みの様子を示す図である。図４（Ａ）は、レチクルにサポートフレームを取り付けて、サポートフレームをチャッキングした場合のレチクルの歪み具合を示す図であり、図４（Ｂ）は、サポートフレームを用いなかった場合のレチクルの歪み具合を示す図である。
図４においては、歪み具合が色で示されており、濃青、青、緑、黄、橙、赤の順に歪みが大きくなっている。
図４（Ａ）の例で用いたサポートフレームの接着部分は、通常の機械加工で可能と思われる程度の面精度で加工されている。
図４（Ａ）と図４（Ｂ）を比較すると、チャックに起因する歪みの大きさについても、サポートフレームを取り付けた方（図４（Ａ））が小さくなっており、露光作業を行う上で有利であることがわかる。
【００４０】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によると、レチクルの自重変形とチャック歪みを分けて評価することができる。このため、検査時の座標位置データを露光時の座標位置データにフィードバックすることが容易である。したがって、検査装置における検査データに自重変形の補正を加えたデータを用いて、露光装置にレチクルをチャックして位置補正を行いながら、露光を行うことができるので、精度の高い露光を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るレチクルを示す図である。
（Ａ）  レチクルの平面図である。
（Ｂ）  座標計測装置（レチクル検査機）内にレチクルがチャックされた状態を示す正面断面図である。
（Ｃ）  露光装置内にレチクルがチャックされた状態を示す正面断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る露光方法を示すフローチャートである。
【図３】レチクルの自重変形の計算例を示す図である。
【図４】８インチＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板で作成されたレチクルのチャックによる歪みの様子を示す図である。
（Ａ）  レチクルにサポートフレームを取り付けて、サポートフレームをチャッキングした場合のレチクルの歪み具合を示す図である。
（Ｂ）  サポートフレームを用いなかった場合のレチクルの歪み具合を示す図である。
【図５】分割転写方式の電子線露光装置の光学系全体における結像関係を示す模式図である。
【符号の説明】
１０  レチクル
１０ａ  メンブレン面
１００  サポートフレーム
４１  小メンブレン領域
４５  マイナーストラット
４６  支持体層
４７  メジャーストラット
５０  保持部
１３０  検査装置のチャック
１３  露光装置のチャック
１  電子銃
２、３  コンデンサレンズ
４  照明ビーム成形開口
５  ブランキング偏向器
７  ブランキング開口
８  照明ビーム偏向器
９  照明レンズ
１１  レチクルステージ
１２、２５  位置検出器
１５、１９  投影レンズ
１６  偏向器
１８  コントラスト開口
２２  反射電子検出器
２３  ウェハ
２４  ウェハステージ
２ａ、３ａ、５ａ、８ａ、９ａ、１５ａ、１９ａ  コイル電源制御部
３１  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005005316.tif 000008