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JP2005191328A - Mask, mask contamination monitor method, program and exposure method - Google Patents

Mask, mask contamination monitor method, program and exposure method Download PDF

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JP2005191328A
JP2005191328A JP2003431782A JP2003431782A JP2005191328A JP 2005191328 A JP2005191328 A JP 2005191328A JP 2003431782 A JP2003431782 A JP 2003431782A JP 2003431782 A JP2003431782 A JP 2003431782A JP 2005191328 A JP2005191328 A JP 2005191328A
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JP
Japan
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mask
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contamination
pattern
exposure
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Application number
JP2003431782A
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Japanese (ja)
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Yoko Watanabe
陽子 渡辺
Kazuya Iwase
和也 岩瀬
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mask where collected mask contamination can be easily monitored, and to provide a mask contamination monitor method, an exposure method, and an associated program. <P>SOLUTION: A mask is provided with a copy pattern formation region to be duplicated to a film for exposure and is available to monitor the amount of contamination collected when the copy pattern formation region is duplicated to the film for exposure. It is also provided with a monitor pattern formation area formed by placing multiple openings in the surrounding of the copy pattern formation region. A monitor pattern is formed in such a way that multiple openings are placed in a region whose diameter is greater than a beam diameter in each exposure beam. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、マスク、マスクコンタミネーションモニタ方法、プログラムおよび露光方法に関し、特に、パターンが開口により形成されるマスク、およびそれを用いたマスクコンタミネーションモニタ方法、プログラムおよび露光方法に関するものである。   The present invention relates to a mask, a mask contamination monitoring method, a program, and an exposure method, and more particularly, to a mask in which a pattern is formed by an opening, and a mask contamination monitoring method, a program, and an exposure method using the mask.

次世代半導体リソグラフィー技術として、フォトリソグラフィー技術に比べて微細加工性に優れる電子ビームおよびイオンビームなどの荷電粒子線を用いた露光装置の開発が進められている。   As a next-generation semiconductor lithography technology, development of an exposure apparatus using a charged particle beam such as an electron beam and an ion beam, which is excellent in fine processability as compared with a photolithography technology, is in progress.

電子ビームを利用した露光装置において、電子ビーム直接描画装置は早くから開発が進み、フォトマスクやレチクルの作成などのために広く実用化されている。電子ビーム直接描画装置において、点ビームによるいわゆる一筆書き方式からスループットを改善するための可変成形ビームや部分一括露光方式といった技術が一般に用いられている。上記の電子ビーム直接描画装置は、10〜30μm程度のメンブレン上にステンシルパターンを成形したマスクを用いて露光を行う。   In an exposure apparatus using an electron beam, an electron beam direct writing apparatus has been developed from an early stage, and has been widely put into practical use for producing a photomask or a reticle. In an electron beam direct writing apparatus, techniques such as a variable shaped beam and a partial batch exposure method for improving the throughput from a so-called one-stroke writing method using a point beam are generally used. The electron beam direct writing apparatus performs exposure using a mask in which a stencil pattern is formed on a membrane of about 10 to 30 μm.

電子ビームを用いた露光技術の他の例としては、マスク上に形成したパターンをウエハに転写するPREVAIL(Projection Exposure with Variable Axis Immersion Lenses)やLEEPL(Low
Energy Electron−beam Proximity Projection Lithography)が挙げられる(たとえば、非特許文献1,2参照)。上記の露光技術は、0.1〜10μm程度の厚さのメンブレン上にステンシルパターンを形成したマスクを用いる。また、イオンビーム露光においても、同様のマスクが提案されている。
Other examples of the exposure technique using an electron beam include PREVAIL (Projection Exposure with Variable Axis Impression Lenses) or LEEPL (Low) that transfers a pattern formed on a mask onto a wafer.
Energy Electron-beam Proximity Projection Lithography) (for example, see Non-Patent Documents 1 and 2). The exposure technique uses a mask in which a stencil pattern is formed on a membrane having a thickness of about 0.1 to 10 μm. Similar masks have also been proposed for ion beam exposure.

上記の露光技術に共通して、マスクにビームを照射すると炭化水素系の汚染物質(以下、コンタミネーションとも称する)が付着あるいは堆積するという不都合がある。ステンシルマスクにコンタミネーションが付着し、あるいはそれらが成長すると、マスクに形成された転写用パターンの開口寸法が狭まって開口形状が劣化したり、チャージアップ現象が生じて転写パターンの寸法変動や形状悪化を引き起こすことがある。そのため、解像度や寸法精度を維持するには、マスクの管理、つまり、マスクのコンタミネーション堆積量をモニタし、マスクの洗浄や交換の時期を適切に見積もる必要がある。   In common with the above-described exposure technique, there is a problem that hydrocarbon-based contaminants (hereinafter also referred to as contamination) are deposited or deposited when the mask is irradiated with a beam. If contamination adheres to the stencil mask or grows, the opening size of the transfer pattern formed on the mask narrows and the shape of the opening deteriorates. May cause. Therefore, in order to maintain resolution and dimensional accuracy, it is necessary to monitor the mask management, that is, monitor the amount of accumulated contamination of the mask, and appropriately estimate the timing of cleaning and replacement of the mask.

コンタミネーションの堆積量は転写が行われる領域の真空度、試料からのアウトガス量および露光条件などさまざまな要因で決まると考えられており、付着量を予め定量的に予測することは困難である。
このため、マスクのコンタミネーション堆積量や交換の時期を見積もるために、実際に露光した転写パターンを評価する方法が一般的に行われている。しかしながら、この方法では検査に時間を要し、また、コンタミネーション量の定量が難しい。
The amount of contamination deposition is considered to be determined by various factors such as the degree of vacuum in the region where transfer is performed, the amount of outgas from the sample, and exposure conditions, and it is difficult to predict the amount of adhesion in advance quantitatively.
For this reason, in order to estimate the contamination accumulation amount of the mask and the replacement time, a method of evaluating the actually exposed transfer pattern is generally performed. However, this method requires time for inspection, and it is difficult to quantify the amount of contamination.

そこで、マスクに定電圧を印加してコンタミネーション部にたまる電荷量を測定することによってコンタミネーション量をモニタする方法(たとえば、特許文献1参照)や、露光装置内に光ビーム照射手段と反射光測定装置や元素分析器を組み込み、コンタミネーション膜を評価する方法(たとえば、特許文献2参照)や、露光装置内でマスク励起光を照射し、分光分析によりコンタミネーションを定量する方法(たとえば、特許文献3参照)などが提案されている。
しかしながら、これらはいずれもコンタミネーション量の測定に特化した機構を設ける必要があり、装置の機構が複雑になったり、多くのコストがかかってしまうという不都合があった。
H.C.ファイファー(H.C.Pfeiffer),「ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・アンド・テクノロジー(J.Vac.Sci.Technol.)」B17,p.2840(1999) T.ウツミ(T.Utsumi),「ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・アンド・テクノロジー(J.Vac.Sci.Technol.)」B17,p.2897(1999) 特開平6−275502号公報 特開平9−134861号公報 特開2001−358046号公報
Therefore, a method of monitoring the amount of contamination by applying a constant voltage to the mask and measuring the amount of charge accumulated in the contamination portion (see, for example, Patent Document 1), a light beam irradiation means and reflected light in the exposure apparatus. A method for evaluating a contamination film by incorporating a measuring device or an element analyzer (for example, see Patent Document 2), or a method for quantifying contamination by spectroscopic analysis by irradiating mask excitation light in an exposure device (for example, a patent Reference 3) has been proposed.
However, it is necessary to provide a mechanism specialized for the measurement of the amount of contamination, and there is a disadvantage that the mechanism of the apparatus becomes complicated and a lot of cost is required.
H. C. P. Pfeiffer, “Journal of Vacuum Science and Technology (J. Vac. Sci. Technol.)” B17, p. 2840 (1999) T.A. T. Utsumi, “Journal of Vacuum Science and Technology (J. Vac. Sci. Technol.)” B17, p. 2897 (1999) JP-A-6-275502 Japanese Patent Laid-Open No. 9-134861 JP 2001-358046 A

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、マスクのコンタミネーション堆積量を容易にモニタできるマスク、それを用いたマスクコンタミネーションモニタ方法、プログラムおよび露光方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a mask that can easily monitor the amount of contamination accumulated in the mask, a mask contamination monitoring method, a program, and an exposure method using the mask. There is to do.

上記目的を達成するため、上記の本発明のマスクは、被露光膜に転写される転写用パターンが開口により形成されたマスクであって、転写用パターンの周辺部に、複数の開口部を配置して形成されたモニタ用パターンを有する。   In order to achieve the above object, the mask of the present invention described above is a mask in which a transfer pattern to be transferred to a film to be exposed is formed by an opening, and a plurality of openings are arranged in the periphery of the transfer pattern. The monitor pattern is formed as described above.

本発明のマスクによれば、モニタ用パターンが複数の開口部から構成されているので、コンタミネーションの付着による開口部の変動が大きい。   According to the mask of the present invention, since the monitor pattern is composed of a plurality of openings, the variation of the openings due to the adhesion of contamination is large.

上記目的を達成するため、上記の本発明のマスクコンタミネーションモニタ方法は、マスクに形成された転写用パターンを被露光膜に転写する露光によって、マスクに堆積したコンタミネーションをモニタするマスクコンタミネーションモニタ方法であって、マスクに荷電粒子線を照射して、モニタ用パターンを通過した荷電粒子線の第1の電流値を測定する工程と、露光を行った後に、マスクに荷電粒子線を照射してモニタ用パターンを通過した荷電粒子線の第2の電流値を測定する工程と、予め求められたパターンの線幅と、第1の電流値および第2の電流値とを用いてマスクのコンタミネーション堆積量を算出する工程とを有する。   In order to achieve the above object, the mask contamination monitoring method of the present invention described above is a mask contamination monitor for monitoring the contamination deposited on the mask by the exposure for transferring the transfer pattern formed on the mask onto the film to be exposed. A method of irradiating a mask with a charged particle beam and measuring a first current value of the charged particle beam that has passed through the monitor pattern; and after performing exposure, the mask is irradiated with the charged particle beam. The step of measuring the second current value of the charged particle beam that has passed through the monitor pattern, the line width of the pattern obtained in advance, the first current value, and the second current value are used. And a step of calculating a deposition amount of nation.

本発明のマスクコンタミネーションモニタ方法によれば、マスクに荷電粒子線を照射して、モニタ用パターンを通過した荷電粒子線の第1の電流値を測定する。
次に、露光を行った後に、マスクに荷電粒子線を照射して、モニタ用パターンを通過した荷電粒子線の第2の電流値を測定する。
次に、予め求められたパターンの線幅と、第1の電流値および第2の電流値とを用いてマスクのコンタミネーション堆積量を算出する。
According to the mask contamination monitoring method of the present invention, a charged particle beam is irradiated onto the mask, and the first current value of the charged particle beam that has passed through the monitor pattern is measured.
Next, after exposure, the mask is irradiated with a charged particle beam, and the second current value of the charged particle beam that has passed through the monitor pattern is measured.
Next, the contamination deposition amount of the mask is calculated using the line width of the pattern obtained in advance, the first current value, and the second current value.

上記目的を達成するため、上記の本発明のプログラムは、被露光膜にパターンを転写する際にコンタミネーションが堆積するマスクの洗浄時期を見積るプログラムであって、マスクの所定のパターンを介して測定された荷電粒子線の第1の電流値および第2の電流値から第1の開口率および第2の開口率を算出するステップと、予め入力されたモニタ用パターンの線幅と、第1の開口率および第2の開口率とによりモニタ用パターンに堆積されたコンタミネーション量を算出するステップと、算出されたコンタミネーション量に基づいて、マスクの洗浄を行うか否かを判断するステップとを有する。   In order to achieve the above object, the above-described program of the present invention is a program for estimating the cleaning time of a mask on which contamination accumulates when a pattern is transferred to an exposed film, and is measured through a predetermined pattern of the mask. Calculating a first aperture ratio and a second aperture ratio from the first current value and the second current value of the charged particle beam, a line width of the monitor pattern inputted in advance, Calculating the amount of contamination deposited on the monitor pattern based on the aperture ratio and the second aperture ratio; and determining whether to perform mask cleaning based on the calculated amount of contamination. Have.

本発明のプログラムによれば、まず、マスクの所定のパターンを介して測定された荷電粒子線の第1の電流値および第2の電流値から第1の開口率および第2の開口率を算出する。
次に、予め求められたモニタ用パターンの線幅、第1の開口率および第2の開口率よりモニタ用パターンに堆積されたコンタミネーション量を算出する。
次に、算出されたコンタミネーション量に基づいて、マスクの洗浄を行うか否かを判断する。
According to the program of the present invention, first, the first aperture ratio and the second aperture ratio are calculated from the first current value and the second current value of the charged particle beam measured through the predetermined pattern of the mask. To do.
Next, the amount of contamination deposited on the monitor pattern is calculated from the line width of the monitor pattern obtained in advance, the first aperture ratio, and the second aperture ratio.
Next, based on the calculated amount of contamination, it is determined whether or not to clean the mask.

上記目的を達成するため、本発明の露光方法は、マスクに形成された転写用パターンを被露光膜に転写する露光方法であって、モニタ用パターンが形成されたマスクに荷電粒子線を照射して、モニタ用パターンを通過した荷電粒子線の第1の電流値を測定する工程と、マスクを介して前記荷電粒子線を照射して、被露光膜に転写用パターンを転写する工程と、マスクに荷電粒子線を照射して、モニタ用パターンを通過した荷電粒子線の第2の電流値を測定する工程と、予め求められた、モニタ用パターンの線幅と、第1の電流値および第2の電流値とを用いてマスクのコンタミネーション堆積量を算出する工程と、コンタミネーション堆積量に合わせて露光条件を設定する工程と、設定された露光条件に基づいて、被露光膜に転写用パターンを転写する工程とを有する。   In order to achieve the above object, an exposure method of the present invention is an exposure method for transferring a transfer pattern formed on a mask onto a film to be exposed, and irradiating the mask on which the monitor pattern is formed with a charged particle beam. Measuring the first current value of the charged particle beam that has passed through the monitor pattern, irradiating the charged particle beam through the mask, and transferring the transfer pattern onto the film to be exposed; Irradiating with a charged particle beam to measure the second current value of the charged particle beam that has passed through the monitor pattern, the line width of the monitor pattern, the first current value and the A step of calculating a deposition amount of the mask contamination using the current value of 2, a step of setting exposure conditions in accordance with the contamination deposition amount, and transfer to the film to be exposed based on the set exposure conditions pattern And a step of transferring.

本発明の露光方法によれば、モニタ用パターンが形成されたマスクに荷電粒子線を照射して、モニタ用パターンを通過した荷電粒子線の第1の電流値を測定する。
次に、マスクを介して前記荷電粒子線を照射して、被露光膜に転写用パターンを転写する。
次に、マスクに荷電粒子線を照射して、モニタ用パターンを通過した荷電粒子線の第2の電流値を測定する。
次に、予め求められたモニタ用パターンの線幅と、第1の電流値および第2の電流値とを用いてマスクのコンタミネーション堆積量を算出する。
次に、コンタミネーション堆積量に合わせて露光条件を設定する。
次に、設定された露光条件に基づいて被露光膜に転写用パターンを転写する。
According to the exposure method of the present invention, a charged particle beam is irradiated onto a mask on which a monitor pattern is formed, and the first current value of the charged particle beam that has passed through the monitor pattern is measured.
Next, the transfer pattern is transferred to the film to be exposed by irradiating the charged particle beam through a mask.
Next, the charged particle beam is irradiated to the mask, and the second current value of the charged particle beam that has passed through the monitor pattern is measured.
Next, the contamination accumulation amount of the mask is calculated using the line width of the monitor pattern obtained in advance, the first current value, and the second current value.
Next, exposure conditions are set according to the amount of contamination deposition.
Next, the transfer pattern is transferred to the film to be exposed based on the set exposure conditions.

本発明のマスクによれば、マスクに付着するコンタミネーション堆積量を容易にモニタすることができる。
本発明のマスクコンタミモニタ方法によれば、マスクに付着するコンタミネーション堆積量を容易にモニタすることができる。
本発明のプログラムによれば、マスクに付着するコンタミネーション堆積量を容易にモニタすることができる。
本発明の露光方法によれば、マスクに付着するコンタミネーション堆積量を容易にモニタすることができる。
According to the mask of the present invention, the amount of contamination deposited on the mask can be easily monitored.
According to the mask contamination monitoring method of the present invention, the amount of contamination deposited on the mask can be easily monitored.
According to the program of the present invention, it is possible to easily monitor the amount of contamination deposited on the mask.
According to the exposure method of the present invention, the amount of contamination deposited on the mask can be easily monitored.

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本実施形態に係る電子線露光装置の一例を示す概略構成図である。本実施形態においては、一例としてLEEPLに用いる電子線露光装置を示す。   FIG. 1 is a schematic block diagram showing an example of an electron beam exposure apparatus according to this embodiment. In the present embodiment, an electron beam exposure apparatus used for LEEPL is shown as an example.

本実施形態に係る露光装置1は、電子銃2と、制限アパーチャー3と、収束レンズ4と、一対の主偏向器6,7と、一対の微調整用偏向器8,9と、ステンシルマスク10と、被露光体となるウエハ11を保持するホルダ12と、ホルダ12を搭載するステージ13と、ステージ13に搭載されたファラデーカップ14と、制御部16と、記憶部17とを有する。   The exposure apparatus 1 according to the present embodiment includes an electron gun 2, a limiting aperture 3, a converging lens 4, a pair of main deflectors 6 and 7, a pair of fine adjustment deflectors 8 and 9, and a stencil mask 10. A holder 12 that holds the wafer 11 to be exposed, a stage 13 on which the holder 12 is mounted, a Faraday cup 14 mounted on the stage 13, a control unit 16, and a storage unit 17.

電子銃2は、電子ビームEBを出射する。LEEPLに用いられる電子ビームEBのエネルギーは、たとえば、1〜4keVであり、好適には2keVである。
制限アパーチャー3は、電子ビームEBを所望の形状にするための開口を有し、電子銃2から出射された電子ビームEBの断面形状を成形する。
The electron gun 2 emits an electron beam EB. The energy of the electron beam EB used for LEEPL is, for example, 1 to 4 keV, and preferably 2 keV.
The limiting aperture 3 has an opening for making the electron beam EB a desired shape, and shapes the cross-sectional shape of the electron beam EB emitted from the electron gun 2.

収束レンズ4は、制限アパーチャー3により成形された電子ビームEBを平行にする。収束レンズ4によって集光された電子ビームEBの断面形状は、通常円形であるが、他の断面形状であってもよい。なお、本実施形態に係る電子ビームEBのビーム径は、たとえば、600μm〜1mm程度である。   The converging lens 4 collimates the electron beam EB formed by the limiting aperture 3. The cross-sectional shape of the electron beam EB condensed by the converging lens 4 is usually circular, but may be other cross-sectional shapes. In addition, the beam diameter of the electron beam EB according to the present embodiment is, for example, about 600 μm to 1 mm.

主偏向器6,7は、電子ビームEBが平行なままステンシルマスク10に垂直に入射するように、電子ビームEBを偏向する。主偏向器6,7は、ラスターまたはベクトル走査モードのいずれかで電子ビームEBを偏向する。
微調整用偏向器8,9は、主偏向器6,7によって変更された電子ビームEBをさらに偏向して微調整する。
主偏向器6,7および微調整用偏向器8,9は、たとえば、偏向コイルにより構成されている。
The main deflectors 6 and 7 deflect the electron beam EB so that the electron beam EB is perpendicularly incident on the stencil mask 10 while being parallel. The main deflectors 6 and 7 deflect the electron beam EB in either the raster or vector scan mode.
The fine adjustment deflectors 8 and 9 further deflect and finely adjust the electron beam EB changed by the main deflectors 6 and 7.
The main deflectors 6 and 7 and fine adjustment deflectors 8 and 9 are constituted by, for example, deflection coils.

ステンシルマスク10は、被露光体となるウエハ11上に近接配置される。ステンシルマスク10とウエハ11との距離は、たとえば、50μmである。ステンシルマスク10に形成された転写用パターンは、等倍でウエハ11上に形成されたレジストに転写される。   The stencil mask 10 is disposed close to a wafer 11 that is an object to be exposed. The distance between the stencil mask 10 and the wafer 11 is, for example, 50 μm. The transfer pattern formed on the stencil mask 10 is transferred to the resist formed on the wafer 11 at the same magnification.

ホルダ12は、ウエハ11を保持し、ステージ13に搭載されている。
ステージ13は、平行方向に移動可能であり、ステンシルマスク10に対するウエハ11の位置決め制御を行う。ステージ13は、メカニカルステージとモータとの組み合わせにより実現される。
The holder 12 holds the wafer 11 and is mounted on the stage 13.
The stage 13 is movable in the parallel direction, and performs positioning control of the wafer 11 with respect to the stencil mask 10. The stage 13 is realized by a combination of a mechanical stage and a motor.

ファラデーカップ14はステージ13に搭載され、ファラデーカップ14とグランド線との間には電流検出器15が設けられている。
電流検出器15は、ファラデーカップ14に流入する電子ビームEBによるビーム電流を検出する。電流検出器15は、ビーム電流を電圧に変換して増幅する増幅回路と、増幅回路をアナログ/デジタル変換するアナログ/デジタル変換回路を備えている。電流検出器15は、制御部16と接続されている。電流検出器15は、検出された電流のデータを制御部16に出力する。
The Faraday cup 14 is mounted on the stage 13, and a current detector 15 is provided between the Faraday cup 14 and the ground line.
The current detector 15 detects a beam current caused by the electron beam EB flowing into the Faraday cup 14. The current detector 15 includes an amplifier circuit that converts a beam current into a voltage and amplifies it, and an analog / digital converter circuit that performs analog / digital conversion on the amplifier circuit. The current detector 15 is connected to the control unit 16. The current detector 15 outputs detected current data to the control unit 16.

記憶部17は、制御部16と接続されている。記憶部17は、プログラムなどを記憶し、制御部16からの指示によって記憶されたプログラムを制御部16に出力する。本実施形態において、記憶部17は露光プログラム18を有し、本発明のプログラムの一実施態様が露光プログラム18に相当する。   The storage unit 17 is connected to the control unit 16. The storage unit 17 stores a program and the like, and outputs the stored program to the control unit 16 according to an instruction from the control unit 16. In the present embodiment, the storage unit 17 has an exposure program 18, and one embodiment of the program of the present invention corresponds to the exposure program 18.

制御部16は、電子銃2、主偏向器6,7、微調整用偏向器8,9、ステージ13、電流検出器15および記憶部17などに接続されている。制御部16は、記憶部17からのプログラムなどに基づいて電子ビームEBの照射を制御する。また、制御部16は、同様に主偏向器6,7および微調整用偏向器8,9を制御して、照射された電子ビームEBを偏向させる。また、制御部16は、たとえば、ステージ13の位置調整や、ウエハ11のローダーおよびアンローダーなどを制御する。制御部16は、たとえば、CPUなどにより実現される。   The control unit 16 is connected to the electron gun 2, main deflectors 6 and 7, fine adjustment deflectors 8 and 9, stage 13, current detector 15 and storage unit 17. The control unit 16 controls the irradiation of the electron beam EB based on a program from the storage unit 17 or the like. Similarly, the control unit 16 controls the main deflectors 6 and 7 and the fine adjustment deflectors 8 and 9 to deflect the irradiated electron beam EB. The control unit 16 controls, for example, the position adjustment of the stage 13 and the loader and unloader of the wafer 11. The control unit 16 is realized by, for example, a CPU.

図2は、本発明に係るマスクの一実施態様を示す概略平面図である。   FIG. 2 is a schematic plan view showing one embodiment of a mask according to the present invention.

図2に示すように、本実施形態に係るステンシルマスク10は、転写用パターンが形成される転写用パターン形成領域40とモニタ用パターンが形成されるモニタ用パターン形成領域50とを有する。   As shown in FIG. 2, the stencil mask 10 according to the present embodiment includes a transfer pattern forming region 40 where a transfer pattern is formed and a monitor pattern forming region 50 where a monitor pattern is formed.

転写用パターン形成領域40は、たとえば、直径200mm程度、厚さ0.1〜10μm程度のメンブレンの中央部に、40〜50mm□に形成されている。   The transfer pattern formation region 40 is formed in a central portion of a membrane having a diameter of about 200 mm and a thickness of about 0.1 to 10 μm, for example, to 40 to 50 mm □.

また、モニタ用パターン形成領域50は、ステンシルマスク10の外周部に配置され、上記の電子線露光装置1の電子ビームEBのビーム径よりも大きく形成されている。モニタ用パターン形成領域50は、たとえば、600μm〜1mm□に形成されている。なお、ステンシルマスク10において、パターンの配置上の制約により、モニタ用パターン形成領域50が電子ビーム2のビーム径よりも大きくすることができない場合は、この限りではない。また、モニタ用パターン形成領域50を設ける位置については後述する。   The monitor pattern formation region 50 is disposed on the outer periphery of the stencil mask 10 and is formed larger than the beam diameter of the electron beam EB of the electron beam exposure apparatus 1 described above. The monitor pattern formation region 50 is formed, for example, at 600 μm to 1 mm □. In the stencil mask 10, this is not the case when the monitor pattern formation region 50 cannot be made larger than the beam diameter of the electron beam 2 due to restrictions on the arrangement of patterns. The position where the monitor pattern formation region 50 is provided will be described later.

図3(a)は、図2に示すステンシルマスクに形成された転写用パターンの要部を示す斜視図であり、図3(b)は、ステンシルマスク10の転写用パターン形成領域40における断面図である。   3A is a perspective view showing a main part of the transfer pattern formed on the stencil mask shown in FIG. 2, and FIG. 3B is a cross-sectional view of the transfer pattern forming region 40 of the stencil mask 10. It is.

図3に示すように、補強用梁部20に支持されてパターン形成用膜21が形成され、補強用梁部20が形成された領域を除くパターン形成用膜21に所定のパターンの孔22が貫通形成されている。なお、図示の例では、補強用梁部20とパターン形成用膜21との間にエッチングストッパ膜23が形成されている。ここで、本発明の転写用パターンは、貫通形成された所定のパターンに相当する。   As shown in FIG. 3, a pattern forming film 21 is formed by being supported by the reinforcing beam portion 20, and holes 22 having a predetermined pattern are formed in the pattern forming film 21 excluding the region where the reinforcing beam portion 20 is formed. It is formed through. In the illustrated example, an etching stopper film 23 is formed between the reinforcing beam portion 20 and the pattern forming film 21. Here, the transfer pattern of the present invention corresponds to a predetermined pattern formed through.

図4(a)は、図2に示すステンシルマスク10に形成されたモニタ用パターン形成領域を示す概略平面図であって、図4(b)は、モニタ用パターンの開口部の一例を示す拡大平面図である。   4A is a schematic plan view showing a monitor pattern forming region formed on the stencil mask 10 shown in FIG. 2, and FIG. 4B is an enlarged view showing an example of an opening of the monitor pattern. It is a top view.

図4に示すようにモニタ用パターンは、モニタ用パターン形成領域50に配列された複数の開口部52により構成されている。それぞれの開口部52の一辺aは、コンタミネーションが堆積することによって開口寸法が大きく変化する形状、つまり、図4(b)に示すような正方形に近い四角形の形状や後述するホール形状などが望ましい。また、それぞれの開口部52の開口寸法はその一辺aが小さいほど敏感に変化する。さらに、開口部52を配列する間隔(ピッチ)bはステンシルマスク10に開口部52を形成できる範囲で可能な限り狭くすることが望ましい。
このため、開口部の一辺aは60nm〜150nm□程度、開口部の配列ピッチbは開口寸法の1.5倍から2.5倍程度とする。
また、複数の開口部52により構成されるモニタ用パターンは、露光ビームのビーム径よりも大きいことが望ましい。たとえば、モニタ用パターン形成領域50の一辺は、600μm〜1mm程度とする。
As shown in FIG. 4, the monitor pattern includes a plurality of openings 52 arranged in the monitor pattern forming region 50. The side a of each opening 52 is preferably a shape whose opening size changes greatly due to the accumulation of contamination, that is, a square shape close to a square as shown in FIG. . In addition, the opening size of each opening 52 changes more sensitively as its side a is smaller. Furthermore, it is desirable that the interval (pitch) b in which the openings 52 are arranged be as narrow as possible within the range in which the openings 52 can be formed in the stencil mask 10.
Therefore, the side a of the opening is about 60 nm to 150 nm □, and the arrangement pitch b of the openings is about 1.5 to 2.5 times the opening size.
Further, it is desirable that the monitor pattern formed by the plurality of openings 52 is larger than the beam diameter of the exposure beam. For example, one side of the monitor pattern formation region 50 is about 600 μm to 1 mm.

ここで、モニタ用パターン形成領域50は、1)スクライブラインなどの露光時にモニタ用パターン形成領域がウエハに転写されてもよい領域や、2)上記の露光装置の電子ビームEBが偏向可能な領域であって、転写用パターンの転写領域を除く領域に形成される。   Here, the monitor pattern formation area 50 is 1) an area where the monitor pattern formation area may be transferred to the wafer during exposure, such as a scribe line, or 2) an area where the electron beam EB of the exposure apparatus can be deflected. In this case, the transfer pattern is formed in an area excluding the transfer area.

上記の1)の場合には、配置できるパターンの面積に制約があるため、上記のようなビーム径と同程度のモニタ用パターン形成領域50を配置するのに不都合が生じる可能性がある。そのときは、たとえば、モニタ用パターン形成領域50はスクライブラインに配置できる最大の領域に形成される。   In the case of the above 1), since there is a restriction on the area of the pattern that can be arranged, there is a possibility that inconvenience may arise in arranging the monitor pattern forming region 50 having the same beam diameter as described above. In this case, for example, the monitor pattern formation region 50 is formed in the maximum region that can be arranged on the scribe line.

また、上記の2)の場合には、1)の様な面積的制約はなくなる。しかしながら、露光装置を用いてステンシルマスク10の転写用パターンをウエハ11に転写する通常の工程では、モニタ用パターンは転写領域の外側に形成されるため、電子ビームがモニタ用パターン形成領域50に照射されない。その結果、モニタ用パターン形成領域50において転写用パターン形成領域40と同程度のコンタミネーションが堆積されることはない。そこで、露光の際に転写が終了してウエハ11が露光装置1のステージ13から撤去された後に、転写用パターンの転写に要した分の露光量をモニタ用パターン形成領域50に照射する。   Further, in the case of 2), the area restriction as in 1) is eliminated. However, in the normal process of transferring the transfer pattern of the stencil mask 10 to the wafer 11 using the exposure apparatus, the monitor pattern is formed outside the transfer area, so that the electron beam is irradiated to the monitor pattern forming area 50. Not. As a result, the same level of contamination as the transfer pattern formation region 40 is not deposited in the monitor pattern formation region 50. Therefore, after the transfer is completed at the time of exposure and the wafer 11 is removed from the stage 13 of the exposure apparatus 1, the exposure amount required for the transfer of the transfer pattern is irradiated to the monitor pattern forming region 50.

図5は、露光の際のレジスト膜の有無とコンタミネーション堆積量を示すグラフである。
ここで、横軸はマスクの中心からの距離を示し、縦軸はマスクに付着したコンタミネーションの堆積量を示す。また、実線は、マスクを介してレジスト膜が形成されたウエハを露光した場合を示し、破線は、マスクを介してレジスト膜が形成されていないウエハを露光した場合を示す。
FIG. 5 is a graph showing the presence / absence of a resist film and the amount of contamination deposited during exposure.
Here, the horizontal axis indicates the distance from the center of the mask, and the vertical axis indicates the amount of contamination deposited on the mask. A solid line indicates a case where a wafer on which a resist film is formed is exposed through a mask, and a broken line indicates a case where a wafer on which a resist film is not formed is exposed through a mask.

図5に示すように、露光されるウエハにレジスト膜が形成されていなくても、レジスト膜が形成されたウエハ11とほぼ同じ量のコンタミネーションを堆積させることが可能である。また、レジスト膜が形成されたウエハ11がステージ13上になくても、同様の結果を予測することができる。
また、2)の場合には、モニタ用パターン形成領域50を転写用パターン形成領域40から孤立して形成することができるため、電子ビームEBを走査させる幅を確保することができる。
As shown in FIG. 5, even if a resist film is not formed on the wafer to be exposed, it is possible to deposit almost the same amount of contamination as the wafer 11 on which the resist film is formed. Even if the wafer 11 on which the resist film is formed is not on the stage 13, the same result can be predicted.
In the case of 2), since the monitor pattern forming region 50 can be formed isolated from the transfer pattern forming region 40, a width for scanning the electron beam EB can be secured.

図6(a)は、モニタ用パターンを構成する1つの開口部52の一例を示す概略図であって、図6(b)は、図6(a)に示す開口部52にコンタミネーションが付着した様子を示す概略図である。   FIG. 6A is a schematic view showing an example of one opening 52 constituting the monitor pattern, and FIG. 6B shows that contamination is attached to the opening 52 shown in FIG. FIG.

図6(a)は、第1の時間におけるモニタ用パターンを構成する開口部52を示し、開口部52は、上記のような第1の線幅A1および第1の開口率S1を有する略正方形のパターンに形成されている。
図6(b)は、第2の時間における開口部52を示し、開口部52にコンタミネーションが堆積量d付着している。その結果、開口部52の実質的な開口の第2の線幅A2は第1の線幅A1と比較して小さくなる。このため、コンタミネーションが付着した後の第2の開口率S2は、図6(a)に示す開口率S1より小さくなる。
FIG. 6A shows an opening 52 constituting a monitor pattern at a first time, and the opening 52 is a substantially square having the first line width A1 and the first opening ratio S1 as described above. The pattern is formed.
FIG. 6B shows the opening 52 at the second time, and contamination is deposited on the opening 52 by the deposition amount d. As a result, the second line width A2 of the substantial opening of the opening 52 is smaller than the first line width A1. For this reason, the second aperture ratio S2 after the contamination has adhered becomes smaller than the aperture ratio S1 shown in FIG.

ここで、初期のモニタ用パターンにおける開口部52の線幅A1は転写用パターンの線幅よりも小さく形成されているので、コンタミネーション堆積量が実質的に同じであっても、モニタ用パターンの線幅の変動の方が大きい。   Here, since the line width A1 of the opening 52 in the initial monitor pattern is formed smaller than the line width of the transfer pattern, even if the contamination accumulation amount is substantially the same, The variation in line width is larger.

図7(a)は、モニタ用パターンを構成する1つの開口部52の他の例を示す概略図であって、図7(b)は、図7(a)に示す開口部52にコンタミネーションが付着した様子を示す概略図である。   FIG. 7A is a schematic view showing another example of one opening 52 constituting the monitor pattern, and FIG. 7B shows contamination in the opening 52 shown in FIG. It is the schematic which shows a mode that was attached.

図7(a)に示すモニタ用パターンを構成する開口部52は、上記のような線幅A’1および開口率S’1を有するホール形状のパターンである。
図7(b)に示すように、開口部52にコンタミネーションが付着すると、開口部52の実質的な開口の線幅A’2が小さくなる。その結果、コンタミネーションが付着した後の開口率S’2は、図7(a)に示す開口率S’1より小さくなる。
The opening 52 constituting the monitor pattern shown in FIG. 7A is a hole-shaped pattern having the line width A′1 and the aperture ratio S′1 as described above.
As shown in FIG. 7B, when contamination adheres to the opening 52, the line width A′2 of the substantial opening of the opening 52 becomes small. As a result, the aperture ratio S′2 after the contamination is attached becomes smaller than the aperture ratio S′1 shown in FIG.

上記のようなホール形状を開口部52とすることができるので、マスク作製工程でパターン形状が劣化し、モニタ用パターンを構成する開口部52がホール形状となった場合についても用いることができる。また、開口部52としては、図6および図7に示す略正方形およびホール形状以外にも、菱形のようなパターンを用いることもできる。
たとえば、菱形の開口部は先鋭な部分を有するため、正方形よりもコンタミネーションの付着に敏感であるという利点を有するが、上記の先鋭な部分にコンタミネーションが堆積して丸くなる(コーナーラウンディング)と、その影響を見積もることが難しいという不利益もある。
Since the hole shape as described above can be used as the opening 52, it can also be used when the pattern shape is deteriorated in the mask manufacturing process and the opening 52 constituting the monitor pattern becomes the hole shape. Further, as the opening 52, a pattern such as a rhombus can be used in addition to the substantially square shape and the hole shape shown in FIGS.
For example, since the rhombus opening has a sharp portion, it has an advantage that it is more sensitive to adhesion of contamination than a square, but the contamination accumulates on the sharp portion and rounds (corner rounding). Another disadvantage is that it is difficult to estimate the impact.

次に、上記の本発明に係るマスクを用いて、ステンシルマスク10へのコンタミネーションによるパターン劣化をモニタするマスクコンタミネーションモニタ方法について図を参照して説明する。   Next, a mask contamination monitoring method for monitoring pattern deterioration due to contamination on the stencil mask 10 using the mask according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図8は、本実施形態に係るマスクコンタミネーションモニタ方法の工程を示すフローチャートである。本実施形態に係るマスクコンタミネーションモニタ方法においては、上記の露光装置およびマスクが用いられる。   FIG. 8 is a flowchart showing the steps of the mask contamination monitoring method according to this embodiment. In the mask contamination monitoring method according to the present embodiment, the above exposure apparatus and mask are used.

また、本実施形態のマスクコンタミネーションモニタ方法は、電子線露光装置1の記憶部17に組み込まれた露光プログラム18により実行される。露光プログラム18は、電子線露光装置1の記憶部17から制御部16に読み出され、制御部16からの制御によって実行される。   Further, the mask contamination monitoring method of the present embodiment is executed by the exposure program 18 incorporated in the storage unit 17 of the electron beam exposure apparatus 1. The exposure program 18 is read from the storage unit 17 of the electron beam exposure apparatus 1 to the control unit 16 and executed under the control of the control unit 16.

まず、未使用あるいは洗浄直後のステンシルマスク10に対してモニタ用パターンにおける開口部の線幅Aを測定する(ST21)。
マスク10のモニタ用パターンにおける開口部の線幅Aは、測長走査型電子顕微鏡などの測長機により測定することができる。
First, the line width A of the opening in the monitor pattern is measured with respect to the unused stencil mask 10 immediately after cleaning (ST21).
The line width A of the opening in the monitor pattern of the mask 10 can be measured by a length measuring machine such as a length measuring scanning electron microscope.

また、このとき、処理枚数NB および許容されるコンタミネーション堆積量の閾値dB
が予め設定される。処理枚数NB は、たとえば、20〜30枚のウエハを1ロットとし、1回の工程においてロット単位で処理枚数NB が設定される。このとき、コンタミネーション堆積量の閾値dB は、たとえば、5nmとする。上記の設定された値は、電子線露光装置1の制御部16に出力される。
At this time, the number of processing sheets N B and acceptable contamination deposition amount threshold d B
Is preset. Processing number N B, for example, 20 to 30 wafers as one lot, each lot is processed number N B in one step is set. In this case, the threshold value d B of contamination deposit amount is, for example, a 5 nm. The set value is output to the control unit 16 of the electron beam exposure apparatus 1.

次に、上記の未使用あるいは洗浄直後のステンシルマスク10のモニタ用パターン形成領域50を介して照射された電子ビーム2の第1の電流値I1 を測定する(ST22)。
制御部16は電子銃2に指令を与えて電子ビームEBを照射させ、マスク10を介してファラデーカップ14に照射されるビーム電流値を電流検出器15を介して検出する。
このとき、電子ビームEBのビーム強度は、マスク面に対して一様ではなく、一般にはガウス分布で近似されるようにビームの中心において最も電子密度が高くなる。そのため、再現性をよくするために、電子ビームEBの中心とモニタ用パターン形成領域50の中心とを実質的に一致させる必要がある。
Next, the first current value I 1 of the electron beam 2 irradiated through the monitor pattern forming region 50 of the stencil mask 10 which has not been used or just cleaned is measured (ST22).
The control unit 16 gives a command to the electron gun 2 to irradiate the electron beam EB, and detects the beam current value irradiated to the Faraday cup 14 via the mask 10 via the current detector 15.
At this time, the beam intensity of the electron beam EB is not uniform with respect to the mask surface, and generally has the highest electron density at the center of the beam as approximated by a Gaussian distribution. Therefore, in order to improve reproducibility, it is necessary to substantially match the center of the electron beam EB with the center of the monitor pattern formation region 50.

具体的には、制御部16は、主偏向器6,7および微調整偏向器8,9を介して電子ビームEBの中心を少しずつずらすように制御する。その結果、電子ビームEBは、ステンシルマスク10のモニタ用パターン形成領域50上を走査する。電流検出器15は電流値を測定し、測定された電流値を制御部16に出力する。ここで、電流値が最も大きくなった時の値を第1の電流値I1 とする。
あるいは、モニタ用パターン形成領域50の中心に、周辺部と異なる開口形状を有する開口部52を配置して、電子ビームEBを照射する際に走査型電子顕微鏡により撮影される像を観察しながらビーム中心とパターン中心とが実質的に一致するように電子ビームEBの位置を設定し、その時の電流値を第1の電流値I1 とする。
なお、モニタ用パターン形成領域50が上記の2)のように配置されている場合は、制御部16は、電子ビームEBをモニタ用パターン形成領域50に走査させて、ビームの照射量を均一にすることが可能である。
Specifically, the control unit 16 performs control so that the center of the electron beam EB is gradually shifted via the main deflectors 6 and 7 and the fine adjustment deflectors 8 and 9. As a result, the electron beam EB scans over the monitor pattern forming region 50 of the stencil mask 10. The current detector 15 measures the current value and outputs the measured current value to the control unit 16. Here, the value at the time when the current value becomes the largest is defined as the first current value I 1 .
Alternatively, an opening 52 having an opening shape different from that of the peripheral portion is arranged at the center of the monitor pattern formation region 50, and the beam is observed while observing an image taken by a scanning electron microscope when the electron beam EB is irradiated. The position of the electron beam EB is set so that the center and the pattern center substantially coincide with each other, and the current value at that time is defined as a first current value I 1 .
When the monitor pattern forming area 50 is arranged as in 2) above, the control unit 16 scans the monitor pattern forming area 50 with the electron beam EB so that the beam irradiation amount is uniform. Is possible.

次に、ステンシルマスク10に形成された転写用パターンをウエハ11に転写する(ST23)。
制御部16はステンシルマスク10に電子ビームEBを照射する。その結果、ステンシルマスク10に形成された転写用パターンは、ウエハ11の上面に形成されたレジスト膜に転写される。このとき、コンタミネーションがステンシルマスク10に付着する。
Next, the transfer pattern formed on the stencil mask 10 is transferred to the wafer 11 (ST23).
The control unit 16 irradiates the stencil mask 10 with the electron beam EB. As a result, the transfer pattern formed on the stencil mask 10 is transferred to the resist film formed on the upper surface of the wafer 11. At this time, contamination adheres to the stencil mask 10.

次に、制御部16は、ステップST23において行われたウエハ11の露光が予め設定された露光処理枚数NB に達したか否かを判断する(ST24)。
設定された露光枚数NB に達してない場合、制御部16によって設定処理枚数に達するまでステップST23およびステップST24が繰り返され、露光が行われる。このとき、露光を行うたびにコンタミネーションがマスクに付着してコンタミネーション堆積量は増加する。その結果、モニタ用パターンを構成する開口部52の開口率は低下する。
設定された露光処理枚数NB に達している場合、次の工程を行う。
Next, the control unit 16, exposure of the wafer 11 made in step ST23 it is determined whether reaches a preset exposure number N B (ST24).
When it does not reach the set exposure number N B, step ST23 and step ST24 are repeated until the setting process number by the control unit 16, exposure is performed. At this time, every time exposure is performed, contamination adheres to the mask and the amount of contamination accumulation increases. As a result, the aperture ratio of the opening 52 constituting the monitor pattern decreases.
If reaching the set exposure processing sheets N B, performing the following steps.

次に、上記のマスク10に形成されたモニタ用パターン形成領域50を介して照射された電子ビームEBの第2の電流値I2 を測定する(ST25)。 Next, the second current value I 2 of the electron beam EB irradiated through the monitor pattern forming region 50 formed on the mask 10 is measured (ST25).

上記の第1の電流値I1 と同様に、制御部16は、予め設定された枚数NB のウエハ11を露光した後のマスク10のモニタ用パターン形成領域50に電子線を照射して、電流検出器15を介して第2の電流値I2 を測定する。
このとき、第1の電流値I1 を測定した時と同様に、電子ビームEBのビーム中心と、モニタ用パターン形成領域50の中心とを実質的に一致させる。たとえば、第1の電流値I1 の測定時に、記憶部17は、ステンシルマスク10と電子ビームEBのビーム中心との位置関係を記憶する。第2の電流値I2 の測定時において、制御部16は、記憶部17に記憶された情報に基づいてステンシルマスク10と電子ビームEBのビーム中心とを設定する。その結果、第1の電流値I1 と第2の電流値I2 とは同じ条件で検出される。
Similar to the first current value I 1 of the control unit 16, by irradiating an electron beam to a wafer 11 of the number N B, which is set in advance in the monitoring pattern formation region 50 of the mask 10 after the exposure, The second current value I 2 is measured via the current detector 15.
At this time, the beam center of the electron beam EB and the center of the monitor pattern formation region 50 are substantially matched, as in the case where the first current value I 1 is measured. For example, when the first current value I 1 is measured, the storage unit 17 stores the positional relationship between the stencil mask 10 and the beam center of the electron beam EB. When measuring the second current value I 2 , the control unit 16 sets the stencil mask 10 and the beam center of the electron beam EB based on the information stored in the storage unit 17. As a result, the first current value I 1 and the second current value I 2 are detected under the same conditions.

次に、測定された第1および第2の開口率S1,S2を用いてコンタミネーション堆積量dを算出する(ST26)。ステップST26の以下の工程は、制御部16によって行われる。   Next, the contamination accumulation amount d is calculated using the measured first and second aperture ratios S1 and S2 (ST26). The following process of step ST26 is performed by the control unit 16.

図9は、マスク透過後の電流値Iとモニタ用パターンにおける開口部の開口率Sとの関係を示すグラフである。   FIG. 9 is a graph showing the relationship between the current value I after transmission through the mask and the aperture ratio S of the aperture in the monitor pattern.

図9に示すように、ステンシルマスク10を介して測定される電流量Iは、モニタ用パターンにおける開口部の開口率Sにほぼ比例する。従って、第1の時間t1におけるモニタ用パターンにおける開口部の第1の開口率S1、およびモニタ用パターン形成領域50を介して測定される第1の電流量I1 とし、第2の時間t2におけるモニタ用パターンにおける開口部の第2の開口率S2、およびモニタ用パターン形成領域50を介して測定される第2の電流量I2 とすると、下記の式(1)のような関係で表すことができる。 As shown in FIG. 9, the current amount I measured through the stencil mask 10 is substantially proportional to the opening ratio S of the opening in the monitor pattern. Therefore, the first aperture ratio S1 of the opening in the monitor pattern at the first time t1 and the first current amount I 1 measured through the monitor pattern formation region 50 are used, and at the second time t2. Assuming that the second aperture ratio S2 of the opening in the monitor pattern and the second current amount I 2 measured through the monitor pattern formation region 50 are expressed by the relationship of the following equation (1). Can do.

Figure 2005191328
Figure 2005191328

ここで、第1の時間t1は露光によるパターンの転写を行う前の未使用あるいは洗浄直後のマスクを用いた状態を示し、第2の時間t2は設定された露光処理枚数NB のウエハに対して露光を行った後のマスクを用いた状態を示す。 Here, the first time t1 indicates the state using the unused or immediately after washing the mask prior to the transfer of the pattern by exposure, the second time t2 to the wafer of the set exposure processing sheets N B The state using the mask after exposure is shown.

上記のように、第1の開口率S1がコンタミネーションの堆積により第2の開口率S2に変化すると、第1および第2の開口率S1,S2は下記の式(2)のような関係で表すことができる。   As described above, when the first aperture ratio S1 is changed to the second aperture ratio S2 due to the accumulation of contamination, the first and second aperture ratios S1 and S2 are related by the following equation (2). Can be represented.

Figure 2005191328
Figure 2005191328

ここで、上記のように線幅A,コンタミネーション堆積後の線幅A−2d,第1および第2の開口率S1,S2はそれぞれ正の値であるから式(2)を変形すると、コンタミネーションの堆積量dは、下記の式(3)のように表すことができる。   Here, since the line width A, the line width A-2d after deposition of contamination, and the first and second aperture ratios S1 and S2 are positive values as described above, if the equation (2) is transformed, the contamination The accumulation amount d of the nation can be expressed as the following formula (3).

Figure 2005191328
Figure 2005191328

よって、第1の時間t1におけるモニタ用パターンの開口部52の線幅Aを予め測定することによって、第1の時間t1および第2の時間t2における第1および第2の電流値I1,I2を測定することで、コンタミネーション堆積量dを求めることができる。   Therefore, by first measuring the line width A of the opening 52 of the monitor pattern at the first time t1, the first and second current values I1 and I2 at the first time t1 and the second time t2 are obtained. By measuring, the contamination accumulation amount d can be obtained.

ここで、図9および上記の式(1)の関係は、露光装置1の電子ビームEBの強度、つまりビーム電流が安定しており、一定とみなせる場合にのみ成り立つ。   Here, the relationship between FIG. 9 and the above equation (1) holds only when the intensity of the electron beam EB of the exposure apparatus 1, that is, the beam current is stable and can be regarded as constant.

次に、制御部16は、算出されたコンタミネーション堆積量が予め設定された堆積量dB よりも大きいか否かを判断する(ST27)。 Next, the control unit 16, contamination deposited amount calculated is greater determines whether or not than a preset deposition amount d B (ST27).

予め設定された堆積量dB よりも算出されたコンタミネーション堆積量dが大きい場合、制御部16によってステンシルマスク10は洗浄が必要と判断され、制御部16は露光を中断する。一方、設定された堆積量dB よりも算出されたコンタミネーション堆積量dが小さい場合、露光が継続される(ST28)。 If preset deposited amount d contamination accumulated amount d calculated than B is large, the stencil mask 10 by the control unit 16 is judged to need cleaning, the control unit 16 interrupts the exposure. On the other hand, if the contamination deposition amount d calculated is small, the exposure is continued than set deposit amount d B (ST28).

このとき、制御部16は、算出されたコンタミネーション堆積量dを電子ビーム量などの露光条件にフィードバックする(ST29)。
ここで、コンタミネーション堆積量と露光条件との関係、たとえば、コンタミネーション堆積量の増加に伴う電子ビームEBの変化量などを予め求め、記憶部17に記憶させておく。その結果、たとえば、コンタミネーションが堆積することにより開口部52の開口率Sは小さくなっているので、制御部16は記憶部17からの情報に基づいて露光量が多くなるように設定し、再びステップST24から露光を行う。
At this time, the control unit 16 feeds back the calculated contamination deposition amount d to exposure conditions such as an electron beam amount (ST29).
Here, the relationship between the amount of contamination deposition and the exposure conditions, for example, the amount of change in the electron beam EB accompanying the increase in the amount of contamination deposition, is obtained in advance and stored in the storage unit 17. As a result, for example, since the contamination is accumulated, the opening ratio S of the opening 52 is reduced. Therefore, the control unit 16 sets the exposure amount to be large based on the information from the storage unit 17, and again Exposure is performed from step ST24.

なお、上記のように、式(1)に示す開口率Sと電流値Iの関係は、この限りではない。ビーム電流の強度は、使用とともに経時変動する可能性がある。   As described above, the relationship between the aperture ratio S and the current value I shown in Expression (1) is not limited to this. The intensity of the beam current can vary over time with use.

図10は、ビーム電流が経時変動する場合の電流値Iと開口率Sとの関係を示すグラフである。   FIG. 10 is a graph showing the relationship between the current value I and the aperture ratio S when the beam current varies with time.

ビーム電流の値が経時変動すると、図10に示すように傾きが変化してしまい、同じ開口率S1の場合でも測定される電流値が異なる。
そこで、制御部16は、モニタ用パターン形成領域50を介して測定された電流値I1
,I2 の他に、基準となる電流値I01,I02を測定する。制御部16は、第1および第2の電流値I1 ,I2 の代わりに、式(1)に補正値として第1および第2の補正値I1 /I01,I2 /I02を入力し、算出する。
When the value of the beam current varies with time, the slope changes as shown in FIG. 10, and the measured current value is different even when the aperture ratio S1 is the same.
Therefore, the control unit 16 determines the current value I 1 measured through the monitor pattern formation region 50.
, I 2 , and reference current values I 01 and I 02 are measured. The controller 16 uses the first and second correction values I 1 / I 01 and I 2 / I 02 as correction values in the equation (1) instead of the first and second current values I 1 and I 2. Enter and calculate.

基準電流値I01,I02としては、ステンシルマスク10を介さずに測定したビーム電流値や、モニタ用パターン形成領域50と同程度の領域を開口したステンシルマスクを介して測定された電流値などが用いられる。また、第1の基準電流値I01は、第1の電流値I1 を測定する際に測定され、第2の基準電流値I02は、第2の電流値I2 を測定する際に測定される。 As the reference current values I 01 and I 02 , a beam current value measured without passing through the stencil mask 10, a current value measured through a stencil mask having an area similar to the monitor pattern forming area 50, etc. Is used. The first reference current value I 01 is measured when the first current value I 1 is measured, and the second reference current value I 02 is measured when the second current value I 2 is measured. Is done.

本実施形態によるマスクによれば、転写用パターンの他に、コンタミネーションモニタ用パターンを設けることにより、マスクに堆積するコンタミネーションを検出することができる。
また、モニタ用パターンは複数の開口部52により構成されている。その結果、1つの開口部52の開口寸法を小さくすることができ、開口率の変化を敏感に検出することができる。
さらに、複数の開口部52によってモニタ用パターンが形成されているので、マスクのモニタ用パターン形成領域50を、転写用パターン形成領域40の大きさおよび配置位置によって適宜変えることができ、形成する領域に応じてモニタ用パターン形成領域50の大きさも変えることができる。
According to the mask according to the present embodiment, the contamination deposited on the mask can be detected by providing the contamination monitor pattern in addition to the transfer pattern.
The monitor pattern is composed of a plurality of openings 52. As a result, the opening size of one opening 52 can be reduced, and the change in the aperture ratio can be detected sensitively.
Furthermore, since the monitor pattern is formed by the plurality of openings 52, the monitor pattern formation region 50 of the mask can be appropriately changed depending on the size and arrangement position of the transfer pattern formation region 40, and the region to be formed Accordingly, the size of the monitor pattern forming region 50 can be changed.

本実施形態におけるマスクコンタミネーションモニタ方法によれば、電子ビームなどの荷電粒子線を用いる装置において通常設置されている電流検出器などの電流値測定部を用いて電流値を測定することにより、マスクのコンタミネーション堆積量をモニタすることができる。上記のように、既存の装置を用いるので、新たな設備を付加することなく、容易にモニタすることが可能である。たとえば、マスクの露光装置、検査装置、線幅測定装置などをそのままモニタ用の装置として用いることも可能である。
上記の実施形態のように、露光装置によって電流値を測定すれば、測定のためのマスクハンドリングを最小限に抑えることができる。さらに、真空引きおよび大気開放の工程を経ずに電流値を測定し、コンタミネーションをモニタできるので、異物が付着する可能性を低減することができる。
According to the mask contamination monitoring method in the present embodiment, a mask is obtained by measuring a current value using a current value measuring unit such as a current detector usually installed in an apparatus using a charged particle beam such as an electron beam. The amount of contamination accumulation can be monitored. As described above, since an existing apparatus is used, it is possible to easily monitor without adding new equipment. For example, a mask exposure apparatus, inspection apparatus, line width measuring apparatus, etc. can be used as a monitoring apparatus as it is.
If the current value is measured by the exposure apparatus as in the above embodiment, mask handling for measurement can be minimized. Furthermore, since the current value can be measured and contamination can be monitored without going through the steps of evacuation and release to the atmosphere, the possibility of foreign matter adhering can be reduced.

本実施形態における露光プログラムによれば、既存の装置を用いて、簡便にスループットを落とさずにマスクのコンタミネーションをモニタすることができる。その結果、マスクの洗浄のタイミングを的確に判断することができる。   According to the exposure program in the present embodiment, it is possible to monitor the contamination of the mask using an existing apparatus without easily reducing the throughput. As a result, the timing for cleaning the mask can be accurately determined.

本発明は、上記の実施形態に限定されない。
たとえば、本発明のマスクにおいて、モニタ用パターン形成領域を構成する開口部の形状などは一例であって、変更することができる。また、未使用あるいは洗浄済のマスクにおける開口部の測定方法は本実施形態に限定されず、適宜変えることができる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in the mask of the present invention, the shape of the opening constituting the monitor pattern formation region is an example and can be changed. Further, the method of measuring the opening in the unused or cleaned mask is not limited to this embodiment, and can be changed as appropriate.
In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

図1は、本発明の実施形態に係るマスクを用いた露光方法、およびマスクコンタミネーションモニタ方法を実現する電子線露光装置の一例を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic block diagram showing an example of an electron beam exposure apparatus that realizes an exposure method using a mask and a mask contamination monitoring method according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施形態に係るステンシルマスクの概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a stencil mask according to an embodiment of the present invention. 図3(a)は、図2に示すステンシルマスクに形成された転写用パターン形成領域を模式的に示す概略斜視図であって、図3(b)は、転写用パターン形成領域の概略断面図である。3A is a schematic perspective view schematically showing a transfer pattern forming region formed on the stencil mask shown in FIG. 2, and FIG. 3B is a schematic cross-sectional view of the transfer pattern forming region. It is. 図4は、図2に示すステンシルマスクに形成されたモニタ用パターン形成領域を模式的に示す拡大平面図である。FIG. 4 is an enlarged plan view schematically showing a monitor pattern forming region formed on the stencil mask shown in FIG. 図5は、レジスト膜が形成されたことによるコンタミネーションの堆積量を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the amount of contamination deposited due to the formation of the resist film. 図6(a)は、モニタ用パターン形成領域を構成する開口部の一例を示す平面図であって、図6(b)は、図6(a)にコンタミネーションが付着した様子を示す平面図である。FIG. 6A is a plan view showing an example of an opening constituting the monitor pattern formation region, and FIG. 6B is a plan view showing a state in which contamination is attached to FIG. It is. 図7(a)は、モニタ用パターン形成領域を構成する開口部の他の例を示す平面図であって、図7(b)は、図7(a)にコンタミネーションが付着した様子を示す平面図である。FIG. 7A is a plan view showing another example of the opening that forms the monitor pattern formation region, and FIG. 7B shows a state in which the contamination is attached to FIG. 7A. It is a top view. 図8は、本発明の実施形態に係るマスクコンタミネーションモニタ方法の工程を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing the steps of the mask contamination monitoring method according to the embodiment of the present invention. 図9は、電流値と開口率との関係を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the relationship between the current value and the aperture ratio. 図10は、電流値と開口率との関係を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the relationship between the current value and the aperture ratio.

符号の説明Explanation of symbols

1…露光装置、2…電子銃、3…制限アパーチャー、4…収束レンズ、6,7…主偏向器、8,9…微調整用偏向器、10…ステンシルマスク、12…ウエハ、13…ステージ、14…ファラデーカップ、15…電流検出器、16…制御部、17…記憶部、20…補強用梁部、21…パターン形成用膜、22…孔、23…エッチングストッパ膜、40…転写用パターン形成領域、50…モニタ用パターン形成領域、52…開口部、S1,S’1…第1の開口部、S2,S’2…第2の開口部、A1,A’1、A2,A’2…線幅、EB…電子ビーム     DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exposure apparatus, 2 ... Electron gun, 3 ... Restriction aperture, 4 ... Converging lens, 6, 7 ... Main deflector, 8, 9 ... Deflector for fine adjustment, 10 ... Stencil mask, 12 ... Wafer, 13 ... Stage , 14 ... Faraday cup, 15 ... Current detector, 16 ... Control part, 17 ... Memory part, 20 ... Reinforcing beam part, 21 ... Pattern forming film, 22 ... Hole, 23 ... Etching stopper film, 40 ... For transfer Pattern formation region, 50... Monitor pattern formation region, 52... Opening, S 1, S ′ 1... First opening, S 2, S ′ 2 ... second opening, A 1, A ′ 1, A 2, A '2 ... Line width, EB ... Electron beam

Claims (10)

露光ビームにより被露光膜に転写される転写用パターンが開口により形成されたマスクであって、
前記転写用パターンの周辺部に、複数の開口部を配置して形成されたモニタ用パターン
を有するマスク。
A mask in which a transfer pattern transferred to an exposed film by an exposure beam is formed by an opening,
A mask having a monitor pattern formed by arranging a plurality of openings in the periphery of the transfer pattern.
前記モニタ用パターンは、露光ビームのビーム径より大きい領域に複数の前記開口部が配置されて形成されている
請求項1記載のマスク。
The mask according to claim 1, wherein the monitor pattern is formed by arranging a plurality of openings in a region larger than a beam diameter of an exposure beam.
前記モニタ用パターンの中心において、その周辺部の前記開口部と形状が異なり、前記露光ビームの位置合わせをし得る前記開口部が形成されている
請求項1記載のマスク。
2. The mask according to claim 1, wherein the center of the monitor pattern has a shape different from that of the opening at the periphery thereof, and the opening capable of aligning the exposure beam is formed.
マスクに形成された転写用パターンを被露光膜に転写する露光によって、前記マスクに堆積したコンタミネーションをモニタするマスクコンタミネーションモニタ方法であって、
モニタ用パターンが形成された前記マスクに荷電粒子線を照射して、前記モニタ用パターンを通過した前記荷電粒子線の第1の電流値を測定する工程と、
前記露光を行った後に、前記マスクに荷電粒子線を照射して、前記モニタ用パターンを通過した前記荷電粒子線の第2の電流値を測定する工程と、
予め求められた前記パターンの線幅と、前記第1の電流値および前記第2の電流値とを用いて前記マスクのコンタミネーション堆積量を算出する工程と
を有するマスクコンタミネーションモニタ方法。
A mask contamination monitoring method for monitoring contamination deposited on the mask by exposure to transfer a transfer pattern formed on the mask to an exposed film,
Irradiating the mask on which the monitor pattern is formed with a charged particle beam, and measuring a first current value of the charged particle beam that has passed through the monitor pattern;
Irradiating the mask with a charged particle beam after performing the exposure, and measuring a second current value of the charged particle beam that has passed through the monitor pattern;
A mask contamination monitoring method comprising: calculating a deposition amount of the mask using the line width of the pattern obtained in advance and the first current value and the second current value.
前記第1および前記第2の電流値測定工程において、前記マスクのモニタ用パターンの所定の位置に前記荷電粒子線の電子密度の大きい領域を配置して、前記電流値を測定する
請求項4記載のマスクコンタミネーションモニタ方法。
5. The current value is measured by disposing a region having a high electron density of the charged particle beam at a predetermined position of the monitoring pattern of the mask in the first and second current value measuring steps. Mask contamination monitoring method.
前記第1および前記第2の電流値測定工程において、前記荷電粒子線の照射量が、前記モニタ用パターンに一様になるように前記荷電粒子線を走査させながら前記マスクに照射して前記電流値を測定する
請求項4記載のマスクコンタミネーションモニタ方法。
In the first and second current value measurement steps, the charged particle beam is irradiated to the mask while scanning the charged particle beam so that an irradiation amount of the charged particle beam is uniform to the monitor pattern. The mask contamination monitoring method according to claim 4, wherein the value is measured.
前記第1および前記第2の電流値測定工程において、それぞれ基準となる電流値を測定し、
前記コンタミネーション堆積量算出工程において、前記第1および第2の電流値と前記基準電流値とから補正値を求めて前記コンタミネーション堆積量を求める
請求項4記載のマスクコンタミネーションモニタ方法。
In each of the first and second current value measuring steps, a reference current value is measured,
The mask contamination monitoring method according to claim 4, wherein in the contamination accumulation amount calculation step, a correction value is obtained from the first and second current values and the reference current value to obtain the contamination accumulation amount.
前記第1および前記第2の電流値測定工程において、前記基準電流値は、前記マスクを介さずに測定された電流値、および、前記モニタ用パターンに相当する大きさに形成された1つの開口部を有するマスクを介して測定された電流値のいずれか一方である
請求項7記載のマスクコンタミネーションモニタ方法。
In the first and second current value measuring steps, the reference current value is a current value measured without passing through the mask, and one opening formed in a size corresponding to the monitor pattern The mask contamination monitoring method according to claim 7, wherein the current value is one of current values measured through a mask having a portion.
被露光膜にパターンを転写する際にコンタミネーションが堆積するマスクの洗浄時期を見積るプログラムであって、
前記マスクの所定のパターンを介して測定された前記荷電粒子線の第1の電流値および第2の電流値から第1の開口率および第2の開口率を算出するステップと、
予め入力された前記モニタ用パターンの線幅と、前記第1の開口率および前記第2の開口率とにより前記モニタ用パターンに堆積されたコンタミネーション量を算出するステップと、
算出された前記コンタミネーション量に基づいて、前記マスクの洗浄を行うか否かを判断するステップと
を有するプログラム。
A program for estimating the cleaning time of a mask on which contamination accumulates when transferring a pattern to an exposed film,
Calculating a first aperture ratio and a second aperture ratio from a first current value and a second current value of the charged particle beam measured through a predetermined pattern of the mask;
Calculating the amount of contamination accumulated in the monitor pattern based on the line width of the monitor pattern inputted in advance and the first aperture ratio and the second aperture ratio;
Determining whether or not to perform cleaning of the mask based on the calculated amount of contamination.
マスクに形成された転写用パターンを被露光膜に転写する露光方法であって、
モニタ用パターンが形成された前記マスクに荷電粒子線を照射して、前記モニタ用パターンを通過した前記荷電粒子線の第1の電流値を測定する工程と、
前記マスクを介して前記荷電粒子線を照射して、前記被露光膜に前記転写用パターンを転写する工程と、
前記マスクに荷電粒子線を照射して、前記モニタ用パターンを通過した前記荷電粒子線の第2の電流値を測定する工程と、
予め求められた前記モニタ用パターンの線幅と、前記第1の電流値および前記第2の電流値とを用いて前記マスクのコンタミネーション堆積量を算出する工程と、
前記コンタミネーション堆積量に合わせて露光条件を設定する工程と、
設定された前記露光条件に基づいて、前記被露光膜に前記転写用パターンを転写する工程と
を有する露光方法。
An exposure method for transferring a transfer pattern formed on a mask to an exposed film,
Irradiating the mask on which the monitor pattern is formed with a charged particle beam, and measuring a first current value of the charged particle beam that has passed through the monitor pattern;
Irradiating the charged particle beam through the mask and transferring the transfer pattern onto the exposed film;
Irradiating the mask with a charged particle beam and measuring a second current value of the charged particle beam that has passed through the monitoring pattern; and
Calculating a contamination deposition amount of the mask using a line width of the monitor pattern obtained in advance, the first current value, and the second current value;
A step of setting exposure conditions according to the amount of contamination deposition;
And a step of transferring the transfer pattern to the film to be exposed based on the set exposure conditions.
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