JP3488428B2 - マスク表面上のパターン構造の位置測定方法 - Google Patents
マスク表面上のパターン構造の位置測定方法Info
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Description
ターン構造(Strukturen)の位置測定方法に関する。こ
の方法では、マスクは、像評価を行う座標測定装置内
で、結像測定システムの光軸に対し直交方向に移動可能
な測定テーブル上に、干渉計で測定可能に、配置され、
かつ、該マスクに対して配設されたマスク座標システム
は、アライメントマークを用いて測定装置座標システム
に対し整合され、その際、マスク座標システム内におい
てパターン構造の目標位置が予め設定される。
るための測定装置は、講演草稿「マスク製造のためのパ
ターン配置計測学(Pattern Placement Metrology for
Mask Making)」、Dr.C.Blaesing, Semicon Genf, Educ
ation Program, 1998年3月31日発行、にその基本要素と
共に記載されている。この装置は、とりわけ半導体製造
用マスクの品質管理(検査)に役立つ。マスクの品質
は、チップ生産においてますます要求が高くなってい
る。1つのマスクから次のマスクへのパターン構造(パ
ターン)(以下、「パターン構造」と称する)の位置のた
めの(設計)仕様は、ますます狭く(厳しく)なる。上記
講演草稿に記載の測定装置は、マスク座標システムを規
定する所定のアライメントマークに対するパターン構造
の位置を典型的に10nmより良い精度で測定することが
できる。このアライメントマークを用いて、ウェハ表面
へ投影するためのステッパ(ステップ式投影露光装置)
内でマスクの位置を合わせること(整合)ができる。そ
の際生じる誤差は、リソグラフィ過程の累積誤差に直接
反映する。マスクは、露光時にそれぞれのアライメント
マークが正確に重なるようにステッパ内で位置を合わせ
られる。尤も、ステッパは、物理的な位置合わせのため
にマスクを移動及び回転させるためのある所定の領域し
か持っていない。
ます狭く(厳しく)なると共に、マスクの外縁(ないし
稜)に対するパターン構造の位置もマスクの重要な品質
のメルクマールとなっている。外縁に対するパターン構
造の位置は、「セントラリティ」ないしは「パターンセ
ントラリティ」とも呼ばれる。
線又はレーザリソグラフィ)内では、再現位置を得るた
めに、通常3つの点で当接している。この3つの点で2
つの外縁は固定されているが、それは、2つの外縁が相
互に直角に配向しているからである。この2つの外縁
は、パターン構造から作られる原型(母型ないしモデ
ル:Muster)のための基準を形成する。
余り重要視されていなかった。ステッパのマスク支持機
構の許容差(ないし、公差)は非常に大きかったので、
マスク−リソグラフィシステムの精度は、更に(位置
を)測定しなくても(設計)仕様を満たしていた。プロ
セス(ないし、品質)管理のためには、これまでは抜き
取り検査のみがなされている。その検査には普通の顕微
鏡が使用されているが、その顕微鏡は改造されて、リソ
グラフィシステムと同じ当接点(Anlagepunkte)を備え
ている。次いでマスクは、作業者により手操作で顕微鏡
テーブルに載せられる。特別の「セントラリティマー
ク」がマスクに記載され、次にマスクが顕微鏡下で当接
縁(Anlagekanten)に関して手操作で測定される。各縁
との距離が規定の許容差範囲内にある限り、アライメン
トマークを用いてのステッパ内のマスクの十分なアライ
メント(整合)が保証されている。測定精度に対する要
求は、それほど高くはない。
プが開発される毎に、精度及び測定のパフォーマンスな
いし速度に対する要求はますます大きくなっている。従
来の顕微鏡での手操作による測定で達成できる精度は、
もはや十分ではない。その上、手操作による測定では、
測定装置内でのアライメント、パターン構造の発見及び
本来の測定(あるべき位置に合わせること)をするため
には非常に多くの時間がかかる。更に、マスクは、各別
の測定装置内でその都度測定するために、一度移送ボッ
クスから取り出され、測定後再び注意深く移送ボックス
の中に入れられる(梱包される)。手による操作は何れ
もマスクの汚染及び破損の危険性を高める。
ントラリティ(Pattern Centrality)」が、より高い精
度で、より速く、より少ない損傷の危険をもって測定が
できる測定方法を提供することである。
れば、以下のことを特徴とする冒頭で述べた形式の方法
で解決される。即ち、マスク座標システム内におけるパ
ターン構造の実際位置に加えて更に、マスクの、相互に
直角に配置する少なくとも2つの外縁(ないし稜)の位
置がマスク座標システム内で測定されることを特徴とす
る方法によって解決される。この場合有利には、外縁の
位置は、一方の座標軸においては像評価による外縁位置
の測定値によって、他方の座標軸においては実際の測定
テーブル位置によって決定される。一方の外縁に対して
2つの位置値が、他方の外縁に対して少なくとも1つの
位置値が決定されると、相互に直角に配置した外縁とい
う条件(前提)の下で、「セントラリティ」を求める
(検出する)ための2つの基準線を決定できる。有利に
は、更に別の外縁の位置を測定することができ、それに
よりマスクプレート測定系での許容差(誤差)の検査が
可能になり、かつマスク平面内のパターン構造のアライ
メント(整合)が真のマスク中心に関して決定できる。
読取)評価を行う測定システムを使用しているので、マ
スクの外縁の像は測定装置で記憶(ないし、記録)さ
れ、測定すべき外縁位置を測定テーブルの自動追走(な
いし追跡Suchlauf)により調節することができる。外縁
の位置を測定するためには、小さいアパーチャ(開口数)
を有する結像光学系を使用するのが目的に適う。その
時、測定テーブルの表面は、少なくとも(テーブルの上
に)載置されているマスクの外縁の領域において測定装
置の結像光線が反射するように構成されていると、外縁
は反射光内で照らされ十分な強度の光が測定システムに
到達する。
めの従来の方法に依拠して、選択されたパターン構造要
素をマスク上に有することができるが、その位置はマス
ク座標システム内においてかつマスクの外縁に関して求
められる。しかし、測定されるパターン構造全ての位置
も、特別の「セントラリティマーク」を有することな
く、外縁に関して求めることができる。
様、測定される他のパターン構造のためにも、位置座標
の代わりに、マスクの各外縁との距離を求めることもで
きる。
する。
る。記載されたマスクプレートは、その中央領域に、リ
ソグラフィシステムで形成されるマスクパターン構造
(レチクル:Reticle)を持っている。自由な(マスク
のレチクル以外の)領域には、アライメントマーク(複
数)が取り付けられている。マスクプレートの2つの外
縁は、相互に直角に配置すべきである。これらの外縁
は、3つの点(状部)に当接している。破線(複数)
は、パターンセントラリティのための基準を構成する。
マーク(複数)を有するマスクプレートの図である。基
準として用いられている2つの外縁との距離は、各矢印
で示されている。
が記載されている。外縁は、典型的な如く角を斜めに面
取りされており、図示の距離Aは、通常、0.2〜0.6mmの
間で変更することができる。
座標測定システム内において測定テーブル上に載置され
る。次にまずアライメントが行われ、マスクが測定装置
の座標システムで正しい位置に合わされ(整合され)、
マスク座標システムが規定される。次の段階(ステッ
プ)で、マスクの外縁が測定される。
されるべき位置へ運ばれる。マスクの背景はこの場所で
十分に反射されるべきであり、それにより小さいアパー
チャ(開口数)を有する結像光学系を介してなお十分な光
がこの背景から測定装置の像評価(ないし、読取)カメ
ラへ到達するようにする。図4には、そのような像が記
載されている。マスクの外部領域は、明るい平面として
認識することができる。外縁自体は、面取りされたこと
により、入射光線が結像を行う対物レンズのアパーチャ
領域から逸れるように反射されるのでいずれにせよ非常
に暗い。その際、マスク表面はまた光を対物レンズに向
けて反射する。その明るさは、マスクの種類によって変
わる。マスクプレートの外縁(の近傍)での典型的な明
るさ(明暗)分布に基づいて、この像は記憶(ないし、
記録)することができ、測定テーブルの自動追走(ない
し走査)における像認識のために使用することができ
る。
に発見した測定位置に到達したとき、外縁の正確な位置
が測定される。この縁部測定は、図示された測定窓(図
4)の内部で像解析方法により行われる。測定精度は、
撮像システム(例えばCCDカメラ)の解像度に依存す
る。一方の座標軸においては外縁位置の測定値が、他方
の座標軸においては干渉計で測定される実際のテーブル
位置が、外縁位置として記憶(ないし、記録)される。
マスクプレートの相互に直角に配置された2つの外縁上
で測定される。勿論、追加的に全ての外縁の位置を測定
することも可能である。
マークの位置が測定される。そのために、例えば(セン
トラリティ)マークの相互に対向する2つの縁がそれぞ
れ測定され、その中心線が決定される。相互に直交する
2つの中心線の交点が(セントラリティ)マークの位置
(座標位置)を決定する。これらのマークは、その形態
においては、アライメントマークや通常の測定(され
る)パターン構造とは区別が付かない。それゆえ、普通
に測定することができるどのパターンないしマーク形態
も本発明の方法によればセントラリティマークとして使
用することができる。従って、多数のパターン構造のど
れもセントラリティマークとして決定(選択)すること
ができる。デザイン(計画)位置(目標位置)、測定位
置及びマーク数は、それぞれの測定過程についてユーザ
毎に特有に決定することができる。
パターン構造(マーク)の位置の求めた値は、測定データ
ファイル(記憶装置)に一緒に記憶され、そのため次の
(他の)評価に自由に使用できる。しかし、別々のデー
タファイルもまたセントラリティ−評価のために使用す
ることができる。
る評価をユーザ毎に個別的に実行することができる。評
価は、とりわけ外縁に対する各パターン構造の距離を算
定することにある。しかし、外縁に対する測定パターン
構造の重心移動、回転、直交化ないし直行性(Orthogon
alitaet)等も評価することができる。そのために有利
なのは、全ての外縁の位置が既知の場合であり、それに
よりとりわけマスクプレートの外部寸法ないし形状の測
定(評価)も検査可能となる。
装置の使用範囲が拡大されるだけではない。それにより
マスクパターン構造の新規な(使用)形態も可能とな
る。というのは、マスク面をパターン構造でより高度に
(ないし、密に)覆う場合、任意の位置にセントラリテ
ィマークを挿入することができ、或いは、規則的なマス
クパターン構造から選択されるパターン構造もセントラ
リティマークとして決定(定義)することができるからで
あり、このようなマスクパターン構造の(使用)形態
は、従来の測定方法ではそのようなものとして評価(利
用)できないものであろう。 [図面の簡単な説明]
る通常のマスクレイアウト
構造
Claims (11)
- 【請求項1】 マスク表面上のパターン構造の測定方法
であって、 該マスクは、像評価を行う座標測定装置内で、結像測定
システムの光軸に対して直交方向に移動可能な測定テー
ブル上に、干渉計で測定可能に、配置され、かつ、該マ
スクに対して配設されたマスク座標システムは、アライ
メントマークを用いて測定装置座標システムに対し整合
され、該マスク座標システム内において前記パターン構
造の目標位置が予め設定される形式の測定方法におい
て、 前記マスク座標システム内における前記パターン構造の
実際位置に加えて更に、該マスクの相互に直角に配置す
る少なくとも2つの外縁(ないし、稜)の位置が、該マ
スク座標システム内で測定される、 ことを特徴とする測定方法。 - 【請求項2】 前記外縁位置は、一方の座標軸において
は該外縁位置の像評価による測定値によって、他方の座
標軸においては実際の測定テーブル位置によって決定さ
れる、 ことを特徴とする請求項1に記載の測定方法。 - 【請求項3】 1つの外縁に対しては2つの位置値が、
かつ、他の外縁では少なくとも1つの位置値が決定され
る、 ことを特徴とする請求項2に記載の測定方法。 - 【請求項4】 前記外縁の像は、前記座標測定装置内で
記憶され、かつ、測定されるべき外縁位置は、前記測定
テーブルの自動追走により調節される、 ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の測
定方法。 - 【請求項5】 前記外縁位置の測定は、小さいアパーチ
ャの結像光学系で実行される、 ことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の測
定方法。 - 【請求項6】 前記測定テーブルの表面は、少なくとも
前記(測定テーブルに)載置されているマスクの外縁の
領域で、前記測定装置の結像光線が反射するように構成
されている、 ことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の測
定方法。 - 【請求項7】 前記マスク上には、選択されたパターン
構造要素が配置され、該パターン構造要素の位置が、前
記マスク座標システム内において、かつ、該マスクの複
数の外縁に対して求められる、 ことを特徴とする請求項1に記載の測定方法。 - 【請求項8】 任意の測定されたパターン構造の位置
も、前記マスクの複数の外縁に対して求められる、 ことを特徴とする請求項1に記載の測定方法。 - 【請求項9】 前記選択されたパターン構造要素の、前
記マスクの2つの外縁に対する距離が求められる、 ことを特徴とする請求項7に記載の測定方法。 - 【請求項10】 前記任意の測定されたパターン構造
の、前記マスクの2つの外縁に対する距離が求められ
る、 ことを特徴とする請求項8に記載の測定方法。 - 【請求項11】 前記パターン構造(複数)及び前記外縁
位置(複数)の記憶された位置座標(複数)から、種々の
評価が、例えば、パターン構造モデルの、前記マスクの
複数の外縁に対する重心移動、回転又は直交化が実行さ
れる、 ことを特徴とする請求項1に記載の測定方法。
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