JP2004219876A

JP2004219876A - 重ね描画時の補正描画方法

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Publication number: JP2004219876A
Application number: JP2003009246A
Authority: JP
Inventors: Motohiko Morita; 元彦森田; Hiroyuki Takahashi; 博之高橋; Kazuaki Chiba; 和明千葉
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】重ね描画における重ね合わせ精度を向上する重ね描画時の補正描画方法を提供する。
【解決手段】描画された基板面内の下地パターンの配列位置と、パターン設計位置とを１画面上に重ね合わせて、測定する検査装置、又は実際の重ね描画と同じステージの描画装置を用いてずれ量を求め、前記位置補正量より、パターン位置を補正する時、１つの補正値か、若しくは２つ以上の補正値で、少なくとも２分割以上にパターンデータエリアを分割し、前記分割したパターンデータエリア毎に基板面内座標の位置補正量を計算し、パターン位置を補正するか、いすれか１つを選択する方法を用いて上地パターンを重ね描画する補正描画方法。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重ね描画を用いた重ね描画時の補正描画方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造時のパターン形成方法は、半導体装置用の基板上に直接描画による方法、又はフォトマスクを介して転写形成する方法が一般的である。半導体装置の製造時に使用するフォトマスクを製造する工程では、重ね描画を用いたフォトマスクの製造が行われている。前記重ね描画では、重ね描画用の下地パターンに対して下地本体パターンの外周部に配置した下地のアライメントマークを基準にして上地本体パターンを重ね描画している。この際、下地のアライメントマークの位置を測定し、中心位置、歪み（距離の伸縮）、パターンの回転の位置情報を用いて、下地パターン（下地本体パターン及び下地のアライメントマーク）上に、上地本体パターンが正常な位置に重なるように重ね描画時に位置補正を行っている。また、前記直接描画においても、上述と同じ方法のパターンが形成されている。
【０００３】
図４は、従来の重ね描画を用いた一例のフォトマスクの製造を説明する平面図である。（ａ）は、下地パターンであり、（ｂ）は、上地パターンであり、（ｃ）は完成したパターンである。
【０００４】
図４（ａ）は、フォトマスク基板１０上のパターンデータエリア２内の下地パターンは下地本体パターン５と下地のアライメントマーク４とがパターンの設計位置に配置されている。
【０００５】
図４（ｂ）に示すように、上地パターンの設計データは、パターンデータエリア２内に上地本体パターン１５と上地のアライメントマーク４とがパターンの設計位置に配置されている。
【０００６】
次に、描画されたフォトマスク面内の下地のアライメントマーク４の配列位置を測定し、パターン設計位置からのずれ量を求める。前記アライメントマークのずれ量を上地パターン（上地本体パターンと上地のアライメントマーク）のパターン設計位置へ補正する。次に、前記補正したパターン設計位置によりフォトマスク上に上地パターンを重ね描画する。フォトマスク１はパターンデータエリア２内に下地本体パターン５と、上地本体パターン１５とが重ね描画されている。（図４（ｃ）参照）
【０００７】
従来の方法は、アライメントマークのずれ量を用いて補正する重ね描画を行っている。一般に、下地のアライメントマークは、下地本体パターンと離れた位置にパターン形成されている。そのため実際の基板上では下地本体パターンと下地のアライメントマークの位置が設計位置から微小な位置ずれがある。
【０００８】
そのため、下地のアライメントマークの位置と設計位置との微小な位置ずれ量を測定し、該ずれ量を用いて、上地本体パターンを正常な位置に重なるように重ね描画することが難しい。これに対して、下地のアライメントマークの数を増やしたり、下地本体パターンの近傍に配置するなどの改善方法があるも完全な対策（補正）とならず問題点を残している。
【０００９】
また、下地本体パターン内の位置でも設計位置から微小な位置ずれがある。
【００１０】
さらに、描画機の機械差もあり局所的な位置ずれに対する補正は下地のアライメントマークを用いた従来方法では完全な補正を行うことが出来ない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
重ね描画における重ね合わせ精度を向上する重ね描画時の補正描画方法を提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る発明は、被描画体の基板上に電子ビーム線を偏向、照射し、パターンの描画を行いパターンを形成する重ね描画の描画方法において、少なくとも以下の工程を含むことを特徴とする重ね描画時の補正描画方法。
（ａ）描画された基板面内の下地パターンの配列位置を測定し、パターン設計位置からのずれ量を求める工程。
（ｂ）前記ずれ量をその測定点の周囲のデータとの平滑化を行い、基板面内座標の位置補正量を計算する工程。
（ｃ）前記位置補正量より、パターン位置を補正する工程。
（ｄ）前記パターン位置補正により、上地パターンを基板面内に重ね描画する工程である。
【００１３】
次に、本発明の請求項２に係る発明は、前記のずれ量を求める工程が、同一画面上にパターン設計位置及び描画された基板面内の下地パターンの配列位置を重ね合わせて、位置ずれ量を測定する検査装置を用いてずれ量を求めることを特徴とする請求項１記載の重ね描画時の補正描画方法である。
【００１４】
本発明の請求項３に係る発明は、前記のずれ量を求める工程が、同一画面上にパターン設計位置及び描画された基板面内の下地パターンの配列位置を重ね合わせて、位置ずれ量を測定する描画装置を用いてずれ量を求めることを特徴とする請求項１記載の重ね描画時の補正描画方法である。
【００１５】
本発明の請求項４に係る発明は、前記描画装置が、実際の重ね描画と同じステージであり、重ね描画と同じビーム偏向条件で位置を測定し、得られた位置のずれ量を求めることを特徴とする請求項３記載の重ね描画時の補正描画方法である。
【００１６】
本発明の請求項５に係る発明は、前記の基板面内座標の位置補正量を計算する工程が、少なくとも２分割以上にパターンデータエリアを分割し、前記分割したパターンデータエリア毎に基板面内座標の位置補正量を計算し、パターン位置を補正し、上地パターンを重ね描画することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいすれか１項記載の重ね描画時の補正描画方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
基板上に露光機を用いる本発明の重ね描画の工程を含む重ね描画時の補正描画方法について説明する。
【００１８】
最初に、描画された基板面内の下地パターンの配列位置を測定し、パターン設計位置からのずれ量を求める。図１は、下地パターンの配列位置の一例の平面図であり、図１（ａ）は、基板１面内の中央の下地パターンのデータエリア２内に下地のアライメントマーク４及び下地本体パターン５が設計位置に配置され、描画されている。下地本体パターン５の中心点は点（０）で示している。
【００１９】
図１（ｂ）は、下地パターンのパターン設計位置データエリア３内の下地のアライメントマーク及び下地本体パターンの設計位置データである。下地本体パターン５の中心点は点（００）で示している。
【００２０】
図１（ｃ）は、描画された基板の下地のアライメントマーク及び下地本体パターン２上に、前記設計位置データ３を重ねた説明図である。前記パターン設計位置３からのずれ量を測定する。部分拡大図に示すように、中心点（０）は中心点（００）からずれが発生している。前記ずれ量は、回転と伸縮及びオフセットの３成分に分類される。まず回転のずれ量を補正する。次に伸縮のずれ量を補正する。次に残分のオフセットのずれ量をパターン設計位置の座標（ｘ、ｙ）の補正する。
【００２１】
次に、前記ずれ量をその測定点の周囲のデータとの平滑化を行い、基板面内座標の位置補正量を計算する。例えば左右の下地のアライメントマーク間の距離がずれて測定された場合、その伸縮を比例計算で補正する方法がある。すなわち、基板面内座標上で最適なずれ補正量を平滑化することが重要である。
【００２２】
次に、前記位置補正量より、パターン位置を補正する。補正方法はパターン設計位置をずれ量分だけ補正する設計位置データ補正がある。又は、描画時使用するジョブファイル（パターンデータ名とその描画位置座標値及び描画の手順を指示制御する）上でパターンの描画位置座標値をずれ量分だけ補正するジョブファイルデータ補正がある。
【００２３】
最後に、前記補正方法を実行後、上地パターンを基板面内に重ね描画する。
【００２４】
図２は、下地パターンの配列位置の一例の平面図であり、図２（ａ）は、基板面内１の中央の下地パターンのデータエリア２内に下地のアライメントマーク４及び下地本体パターン５が設計位置に配置され、描画されている。更に、下地本体パターン５内には、Ａ下地パターン６、Ｂ下地パターン７、Ｃ下地パターン８の３つのパターンがある。各々下地パターン６、７、８の近傍には同一形状の実用パターン１１、又は特殊極微小マーク１２が形成された事例である。
【００２５】
例えば、前記同一形状の実用パターン１１の場合には、実用パターン１１の中心座標を測定し、設計位置データとを比較しそのずれ量を測定する。
【００２６】
例えば、前記同一形状の実用パターン１１が無い場合には、特殊極微小マーク１２の中心座標を測定し、設計位置データと比較しそのずれ量を測定する。特殊極微小マーク１２は実用パターンでない為に、レジスト塗布工程、露光工程、現像工程、レジストパターン上の測定、レジスト剥膜を工程追加する必要がある。上記工程追加を避ける方法として、パターンの形状寸法は、欠陥最小寸法又はパターンの最小パターン寸法より極微小なマーク（１／２〜１／５の大きさ等）をダミーとして追加することもある。
【００２７】
前記ずれ量は、左右のアライメントマーク４及び前記同一形状の実用パターン１１、又は特殊極微小マーク１２と複数の測定場所で測定される。前記複数のずれ量を平滑化し、回転、距離の伸縮、オフセットを１つのずれ量に絞る。
【００２８】
図２（ｂ）は、上地パターンの設計データであり、上地本体パターン１５はＡ上地パターン１６、Ｂ上地パターン１７、Ｃ上地パターン１８が配置されている。前記本体パターンは、前記ずれ量を補正して、下地パターン上に重ね描画する。
【００２９】
図２（ｃ）は重ね描画の基板の平面図である。下地本体パターン５と上地本体パターンが１つの位置補正値により補正したものである。
【００３０】
図３は、本発明の重ね描画を用いたフォトマスクの製造の一実施例を説明する平面図である。（ａ）は、下地パターンであり、（ｂ）は、上地パターンであり、（ｃ）は完成したパターンである。
【００３１】
図３（ａ）は、フォトマスク面内１０の中央に下地パターンのデータエリア２内に下地のアライメントマーク４及び下地本体パターン５が設計位置に配置され描画されている。下地本体パターン５内には、Ａ下地パターン６、Ｂ下地パターン７、Ｃ下地パターン８があり、各々下地パターン６、７、８の近傍には特殊極微小マーク１２が形成された事例である。
【００３２】
描画されたフォトマスク面内の下地パターンの配列位置を測定し、パターン設計位置からのずれ量を求める。すなわち、下地のアライメントマーク４と、各々下地パターン６、７、８の近傍の特殊極微小マーク１２について、パターン設計位置からのずれ量を求める。次に、下地のアライメントマーク４のずれ量からその伸縮を比例計算で補正量を決める。次に、前記特殊極微小マーク１２のずれ量からＡ下地パターン６、Ｂ下地パターン７、Ｃ下地パターン８の各々ずれ量を計算し補正量をきめる。
【００３３】
上記の場合、Ａ下地パターン６、Ｂ下地パターン７、Ｃ下地パターン８の各々ずれの補正量が不規則、すなわち、下地本体パターン５の補正量が最適化が出来ないことがある。その場合は、Ａ下地パターン６、Ｂ下地パターン７、Ｃ下地パターン８の各々ずれの補正量を用いて個別に補正する方法を採用する。
【００３４】
図３（ｂ）は、上地パターンのデータエリア２２内には上地のアライメントマーク４及び上地本体パターン１５が設計位置に配置され、上地本体パターン１５内は、Ａ上地パターン１６、Ｂ上地パターン１７、Ｃ上地パターン１８が設計位置に配置されている。前述のように、Ａ下地パターン６、Ｂ下地パターン７、Ｃ下地パターン８の各々ずれの補正量を用いて個別に補正する方法を採用したため、前記上地本体パターン１５データエリア内を３分割する。上地本体パターン１５は、Ａ上地パターン１６データエリアと、Ｂ上地パターン１７データエリアと、Ｃ上地パターン１８データエリアとにデータ分割した。
【００３５】
次に、Ａ上地パターン１６の設計位置は、前記Ａ下地パターン６の位置補正量よりパターン位置を補正する。Ｂ上地パターン１７の設計位置は、前記Ｂ下地パターン７の位置補正量よりパターン位置を補正する。Ｃ上地パターン１８設計位置は、前記Ｃ下地パターン８の位置補正量よりパターン位置を補正する。
【００３６】
前記位置補正量よりパターン位置を補正した後、上地本体パターンをフォトマスク面内に重ね描画する。図３（ｃ）は、正常に重ね描画されたフォトマスクの平面図である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の重ね描画時の補正描画方法により、重ね描画により基板上にパターンを形成する補正描画時、下地パターンを描画形成した基板上で、パターン設計位置と比較することによりパターン位置のずれ量を測定し、上地パターン描画時に前記ずれ量を補正をする。これにより下地パターンと上地パターンの重ね精度が向上する。更に、各パターンデータエリアを複数に分割し、各々個別に補正する方法により各パターンデータ内部での重ね精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の下地パターンのずれ量の補正を説明する基板の部分平面図で、（ａ）は、下地パターンを描画した基板であり、（ｂ）は、下地パターンの設計データで、（ｃ）は、重ね合わせた検査画像ある。
【図２】本発明のずれ量の補正を示す一例の基板の部分平面図で、（ａ）は、下地パターンを描画した基板であり、（ｂ）は、上地パターンの設計データで、（ｃ）は、上地パターンを重ね描画の基板である。
【図３】本発明の下地パターンのずれ量の補正を説明する一実施例のフォトマスクの部分平面図で、（ａ）は、下地パターンを描画したフォトマスクであり、（ｂ）は、上地パターンの設計データで、（ｃ）は、上地パターンを重ね描画のフォトマスクである。
【図４】従来の下地パターンのずれ量の補正を説明する一例のフォトマスクの部分平面図で、（ａ）は、下地パターンを描画したフォトマスクであり、（ｂ）は、上地パターンの設計データで、（ｃ）は、上地パターンを重ね描画のフォトマスクである。
【符号の説明】
１…（被描画体の）基板
２…下地パターンのデータエリア
３…パターン設計位置データエリア
４…アライメントマーク
５…下地本体パターン
６…Ａ下地パターン
７…Ｂ下地パターン
８…Ｃ下地パターン
１０…フォトマスク基板
１１…同一パターン
１２…特殊パターン
１５…上地本体パターン
１６…Ａ上地パターン
１７…Ｂ上地パターン
１８…Ｃ上地パターン
２２…上地パターンのデータエリア

Claims

被描画体の基板上に電子ビーム線を偏向、照射し、パターンの描画を行いパターンを形成する重ね描画の描画方法において、少なくとも以下の工程を含むことを特徴とする重ね描画時の補正描画方法。
（ａ）描画された基板面内の下地パターンの配列位置を測定し、パターン設計位置からのずれ量を求める工程。
（ｂ）前記ずれ量をその測定点の周囲のデータとの平滑化を行い、基板面内座標の位置補正量を計算する工程。
（ｃ）前記位置補正量より、パターン位置を補正する工程。
（ｄ）前記パターン位置補正により、上地パターンを基板面内に重ね描画する工程。
前記のずれ量を求める工程が、同一画面上にパターン設計位置及び描画された基板面内の下地パターンの配列位置を重ね合わせて、位置ずれ量を測定する検査装置を用いてずれ量を求めることを特徴とする請求項１記載の重ね描画時の補正描画方法。
前記のずれ量を求める工程が、同一画面上にパターン設計位置及び描画された基板面内の下地パターンの配列位置を重ね合わせて、位置ずれ量を測定する描画装置を用いてずれ量を求めることを特徴とする請求項１記載の重ね描画時の補正描画方法。
前記描画装置が、実際の重ね描画と同じステージであり、重ね描画と同じビーム偏向条件で位置を測定し、得られた位置のずれ量を求めることを特徴とする請求項３記載の重ね描画時の補正描画方法。
前記の基板面内座標の位置補正量を計算する工程が、少なくとも２分割以上にパターンデータエリアを分割し、前記分割したパターンデータエリア毎に基板面内座標の位置補正量を計算し、パターン位置を補正し、上地パターンを重ね描画することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいすれか１項記載の重ね描画時の補正描画方法。