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JP4534376B2 - Exposure mask manufacturing method and exposure mask - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光マスクの製造方法および露光マスクに関し、特にはリソグラフィーによって微細パターンを形成する際に用いる露光装置のフォーカス位置のずれを検出するための検査用の露光マスクの製造方法、およびこれによって形成された露光マスクに関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置の製造プロセスにおけるリソグラフィー工程で用いられる露光装置は、図8(1)に示すように複数のレンズA〜Dを用いて構成されており、露光マスク101に形成された露光パターン103を基板105上に投影する。このため、図8(2)に示すようにそのうちの1枚(図においてはレンズC)が本来の位置から僅かにずれただけでもフォーカス位置にずれが発生し、これによって基板105上におけるパターン107の形成位置や線幅にずれが生じる。したがって、リソグラフィー工程においては、露光装置のフォーカス管理を日常的に行う必要がある。
【0003】
露光装置のフォーカス管理としては、露光装置のステージ上に刻まれた1箇所のマークにピントを合わせる調整が日常的に行われている。ところが、実際に露光が行われるウエハ表面には段差があり、このような調整方法ではこの段差を考慮した調整を行うことはできない。そこで、このような日常的な管理とは別に、リソグラフィー処理を行うことで実パターンを形成し、この実パターンの線幅や位置ずれ量に基づいてフォーカス位置を調整する管理が行われている。この場合、専用の露光マスクを用いてフォーカス位置を振った多数回の露光を行い、その後現像処理を行うことで検査用の実パターンを形成し、この実パターンの線幅や位置ずれ量に関するフォーカスカーブを作成し、得られたフォーカスカーブに基づいてフォーカスの調整が行われる。
【0004】
また近年、位相シフトマスクを用いた検査露光を行い、これによって得られたパターンの位置ずれ量からフォーカス位置のずれ量を検出する検査方法が注目されている。この方法は、位相シフト量がnπ以外の場合には、デフォーカスによって光学像が非対称になり水平方向にパターン像が移動する現象を利用しており、形成されたパターンの位置ずれ量を測定することでフォーカス位置のずれ量が検知される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したフォーカス管理のうち、フォーカスカーブからフォーカス位置のずれ量を検知する方法は、検査を行う度にフォーカス位置を振った多数回の露光を行う必要があり、非常に手間が掛かる。また、この間、生産ラインをストップさせることになるため、日常的な管理に適する方法とはい言い難く、週に1回程度の割合で定期的に行う状態が現状である。この場合、製品完成後に初めてフォーカスずれに気づき、大量の不良品が手元に残る可能性がある。
【0006】
一方、位相シフトマスクを用いた検査露光を行う方法では、必ずしも、フォーカス位置に依存してパターンの位置ずれ量が変化するわけではない。例えば、米国特許第5,300,78号明細書には、位相シフト量40°〜140°の露光マスクを用いることで、パターンの位置ずれ量からフォーカスのずれ量が求められるとしているが、この位相シフト量の範囲のどの位相シフト量でも正確にフォーカスのずれ量を検知できるわけではなかった。
【0007】
そこで本発明は、簡便にしかも正確に露光装置のフォーカス位置を検知することが可能な検査用の露光マスクの製造方法および露光マスクを提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための本発明の露光マスクの製造方法は、露光装置における露光光のフォーカス位置を検査する際に用いる位相シフト型の検査用露光マスクの製造方法であり、次のように行うことを特徴としている。すなわち、先ず、位相シフト量と露光光のフォーカス位置とを因子としたパターン露光のシミュレーションを行い、このシミュレーションで得られたパターンの位置ずれ量を求め、位相シフト量毎にフォーカス位置と位置ずれ量との関係を検知しておく。その後、この関係に基づいて、露光マスク製造の際の製造誤差による位相シフト量のずれの範囲内において前記位置ずれ量が前記フォーカス位置に依存して変化する位相シフト量を選択する。そして、選択した位相シフト量を適用して検査用の露光パターンを形成する。また、本発明はこのような製造方法によって得られた露光マスクでもある。
【0009】
以上の露光マスクの製造方法では、パターン露光のシミュレーション結果に基づいて、露光光のフォーカス位置に対してパターンの位置ずれ量の依存性が見出される位相シフト量が選択される。この際、製造誤差に対して余裕を持った位相シフト量が選択される。したがって、選択された位相シフト量を適用して作製されたこの露光マスクでは、露光マスク製造における製造誤差によって位相シフト量が設計値に対してずれた場合であっても、この露光マスクを用いてパターン露光を行ったパターンの位置ずれ量から、このパターン露光の際のフォーカス位置を検出することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
ここで説明する露光マスクの製造方法は、例えば半導体装置のような微細なパターンを形成する場合のリソグラフィー工程において露光装置のフォーカスを調整する際に、当該露光装置のフォーカス位置を検出すために用いる露光マスクを製造する方法である。尚、以下の実施形態においては、図1に示すフローチャートに基づき、必要に応じて他の図面を参照しつつ、露光装置の検査に用いるための位相シフト型の露光マスクの形成方法を説明する。
【0011】
ステップS1
先ず、ステップS1では、露光マスクの位相シフト量と、露光光のフォーカス位置とを因子としたパターン露光のシミュレーションを行う。ここでは、リソグラフィーによって形成するパターンの目的線幅を設定し、さらにパターン露光の際の各種露光条件、例えば露光装置の開口数(NA)、開口数比(σ)、露光波長(λ)、露光マスクにおける斜光膜の透過率などを、実際のパターン露光と同様に設定したシミュレーションを行う。
【0012】
この際例えば、図2に示すように、ガラス基板1上に斜光膜パターン2を形成し、遮光膜パターン2の幅方向の一方のガラス基板1を所定深さdに彫り込んでなる位相シフト型の露光マスク3を設定する。そして、彫り込む深さdの設定によって、この露光マスク3を通過する露光光の位相シフト量を広い範囲(例えば70°〜180°の範囲)で変化させる。また、フォーカス位置は、最適なフォーカス位置を0μmとしてプラスマイナスの所定範囲(例えば±0.3μm)の範囲で変化させる。尚、位相シフト量は、180°以上に変化させても良いが、露光マスクの製造工程を考慮した場合180°以下の範囲で変化させ、後にこの範囲から位相シフト量を選択することが好ましい。
【0013】
以上の他、このシミュレーションにおいては、一例として、露光装置の開口数(NA)=0.6、開口数比(σ)=0.53、露光波長(λ)=248nmとし、さらに、斜光膜パターン2に光透過率0のクロム(Cr)を用い、露光光源の中心部分を塞いだ(1/2annular)パターン露光を設定する。
【0014】
ステップS2
次に、ステップS1のシミュレーション結果として得られた各パターンに関して、その形成位置の位置ずれ量を求め、この位置ずれ量をフォーカス位置に対してプロットした位置ずれ量のフォーカスカーブを作成する。このフォーカスカーブは、図3に示すように、位相シフト量(70°,80°,…)毎に作成されることとする。尚、フォーカス位置(Focus)に対するパターンの位置ずれ量(Image Placement Error)は、設計位置に対する位置ずれ量であることとする。
【0015】
ステップS3
一方、ステップS1のシミュレーション結果として得られた各パターンの線幅を求め、この線幅をフォーカス位置に対してプロットした線幅のフォーカスカーブを作成する。このフォーカスカーブは、図4に示すように、位相シフト量(70°,80°,…)毎に作成されることとする。
【0016】
ステップS4
次に、ステップS2で求めた位相シフト量毎の位置ずれ量のフォーカスカーブに基づき、露光マスク製造の際の製造誤差による位相シフト量のずれの範囲内において、位置ずれ量がフォーカス位置に依存して変化する位相シフト量を選択する。例えば、製造誤差による位相シフト量のずれが目的位相シフト量±5°程度である場合、この位相シフト量の製造誤差の範囲内において、位置ずれ量がフォーカス位置に依存して最も大きく変化する位相シフト量の範囲を選択する。
【0017】
ここでは、図3のフォーカスカーブから、位相シフト量70°〜80°の範囲で、フォーカス位置に対する位置ずれ量の変化が最も大きくなることが確認されるため、この範囲を位相シフト量の範囲として選択する。
【0018】
ステップS5
次に、ステップS3で求めた位相シフト量毎の線幅のフォーカスカーブに基づき、第4ステップで選択された位相シフト量の範囲で、フォーカス位置の最適値付近における線幅の変動が、許容状態に有るか否かを判断する。ここで許容状態とは、フォーカスカーブにおけるフォーカス位置の最適値(0)付近において、線幅の変化量がより小さく、かつ選択された位相シフト量の範囲の線幅がより近い値を示している状態であることとする。
【0019】
この判断を行うためには、例えば、線幅の変化量の許容値およびシフト量の変動範囲における線幅のずれ量の許容値を設定し、ステップS4で選択された位相シフト量の範囲が、これらの許容値を満足しているか否かによって許容状態であるか否かを判断する。そして、許容状態ではない(No)と判断された場合には、ステップS6に進む。一方、許容状態である(Yes)と判断された場合には、ステップS7に進む。尚、位相シフト量180°における線幅のフォーカスカーブが、フォーカス位置0°に極大値をもつことから、このステップS5における判断は、フォーカス位置の最適値(0)付近における線幅の変化の挙動が、位相シフト量180°の挙動とどれだけ近いか、によって判断しても良い。
【0020】
ステップS6
一方、ステップS5において、許容状態ではない(No)と判断された場合には、前回のステップS4で選択された位相シフト量の範囲(例えば70°〜80°)が再び選択されることのないように選択範囲を制限する設定を行い、再びステップS4に戻る。
【0021】
そして、ステップS4においては、前回と異なる位相シフト量の範囲を選択し、ステップS5において線幅の変動が所定値よりも小さいと判断されるまで、ステップS4、ステップS5、ステップS7を繰り返す。ここでは、例えば、位相シフト量の範囲90°〜100°が最適な位相シフト量の範囲として選択されてステップS7に進む。
【0022】
尚、ここでの位相シフト量の選択方法は、ステップ4、ステップS5、ステップS7に示す手順に限定されることはなく、露光マスク製造の際の製造誤差による位相シフト量のずれの範囲内において、位置ずれ量がフォーカス位置に依存して変化し、フォーカス位置の最適値(0)付近において、線幅の変化量がより小さく、かつ選択された位相シフト量の範囲の線幅がより近い値を示しているような位相シフト量の範囲が選択されれば良い。
【0023】
ステップS7
以上のようにして最適な位相シフト量の範囲を選択した後、この位相シフト量の範囲の中央値(95°)を設計値として露光マスクを作製する。
【0024】
このようにして作製された露光マスクは、パターン露光のシミュレーション結果に基づいて、露光光のフォーカス位置に対するパターンの位置ずれ量の依存性を見出すことができる位相シフト量を備えたものになる。
【0025】
すなわち、位相シフト量95°を設計値とした場合、露光マスクの製造誤差に起因して、位相シフト量90°〜100°の範囲の露光マスクが作製される可能性がある。しかし、以上説明した実施形態においては、予めこのばらつき(製造誤差)に対して余裕を持って位相シフト量が選択される。そして、選択された位相シフト量を設計値として(位相シフト量の範囲の中央値を設計値として)露光マスクを作製するため、この際の製造誤差によって位相シフト量がばらついても、この露光マスクを用いたパターン露光で形成されたパターンの位置ずれ量から、このパターン露光の際のフォーカス位置を確実に検出することが可能になるのである。
【0026】
以下、以上のようにして製造された露光マスクを用いた露光装置の管理を説明する。ここでは、先ず図5のフローチャートを用いて露光装置におけるフォーカス管理のための下準備を説明し、次いで図6のフローチャートを用いて日常的な露光装置のフォーカス管理を説明する。
【0027】
ステップS11
先ず、上述のようにして作製した露光マスクを用いたパターン露光とその後の現像処理を行うことによって、基板上に実パターンを形成する。このパターン露光の際には、検査を行う露光装置を用いてフォーカス位置を因子にした複数回の露光を行い、各露光に対応する複数の実パターンを形成することとする。尚、ここでのリソグラフィー条件は、ステップS1のシミュレーションと同様に設定されることとする。
【0028】
ステップS12
次に、ステップS11で形成した複数の実パターンに関し、設計位置に対する位置ずれ量を測定する。
【0029】
ステップS13
次いで、測定された位置ずれ量とステップS11におけるパターン露光の際のフォーカス位置とから、図6に示すように、位置ずれ量のフォーカスカーブを作成する。このフォーカスカーブを参照用のフォーカスカーブとする。
【0030】
以上のステップS11〜S13は、露光装置の管理を行うための下準備として行っておくこととする。そして、この下準備で作成した参照用のフォーカスカーブを用いた露光装置の管理を次のように行う(図7参照)。
【0031】
ステップS21
先ず、露光マスクを用いた検査露光を行い、さらに現像処理を行うことによって検査用の実パターンを形成する。ここでは、検査を行う露光装置を用いて、フォーカス位置が最適と思われる状態で1回のパターン露光を行い、これによって実パターンを形成する。尚、ここでのリソグラフィー条件は、ステップS1のシミュレーションと同様に設定されることとする。
【0032】
ステップS22
次に、ステップS21で形成された実パターンに関し、設計位置に対する位置ずれ量を測定する。
【0033】
ステップS23
次に、ステップS13にて作成された参照用のフォーカスカーブ(図6)に対して、ステップS22で測定された位置ずれ量を照合し、この位置ずれ量からフォーカス位置を検出する。
【0034】
ステップS24
その後、検出されたフォーカス位置のずれ量に基づいて、露光装置のフォーカス位置が最適値(フォーカス0)となるように、ステージの高さや傾きを調整したり、その他のフォーカス位置の変動に寄与する要因を調整する。
【0035】
以上の検査方法によれば、上述した方法にて作製された露光マスクを用いたパターン露光によって検査用の実パターンを形成しているため、この実パターンの位置ずれ量から、パターン露光の際のフォーカス位置を確実に検出することができる。この位置ずれ量は、露光面内全域で同様に発生するため、この位置ずれ量を測定することで、露光面内におけるフォーカス位置を検知できる。この際、位置ずれ量のフォーカスカーブ(図6)を1回作成しておけば、毎回フォーカスカーブを作成することなく、1回の露光と現像のみによってフォーカス位置を検出することができる。したがって、日常的なフォーカス管理に無理なく適用可能であり、管理を行う毎にフォーカスカーブを作成していた従来方法と比較して、フォーカス管理の頻度を増加させることが可能になる。
【0036】
この結果、フォーカス位置のずれに気づかずに大量の不良品を製造してしまうといった危険性を現象させることが可能になり、歩留まり生産性の向上を図ることが可能になる。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の露光マスクの製造方法及び露光マスクによれば、予め製造誤差に対する裕度を考慮した位相シフト量で露光マスクを作製する構成としたことで、この露光マスクを用いたパターン露光によって形成したパターンの位置ずれ量から、パターン露光に用いた露光装置のフォーカス位置を確実に検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】露光マスクの作製方法を説明するフローチャートである。
【図2】位相シフト型の露光マスクの断面図である。
【図3】シミュレーション結果から得られたパターンの位置ずれ量のフォーカスカーブである。
【図4】シミュレーション結果から得られたパターンの線幅のフォーカスカーブである。
【図5】作製された露光マスクを用いた参照用のフォーカスカーブの作成を説明するフローチャートである。
【図6】パターンの位置ずれ量に関する参照用のフォーカスカーブである。
【図7】図6のフォーカスカーブを用いたフォーカス管理を説明するフローチャートである。
【図8】半導体装置の製造プロセスにおけるリソグラフィー工程で用いられる露光装置の構成図である。
【符号の説明】
3…露光マスク
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure mask manufacturing method and an exposure mask, and more particularly, to an inspection exposure mask manufacturing method for detecting a shift of a focus position of an exposure apparatus used when forming a fine pattern by lithography, and thereby The present invention relates to the formed exposure mask.
[0002]
[Prior art]
An exposure apparatus used in a lithography process in a semiconductor device manufacturing process is configured by using a plurality of lenses A to D as shown in FIG. 8A, and an exposure pattern 103 formed on an exposure mask 101 is a substrate. 105 is projected onto the screen. For this reason, as shown in FIG. 8B, even if one of them (the lens C in the figure) is slightly deviated from the original position, the focus position is deviated, thereby causing the pattern 107 on the substrate 105 to be deviated. Deviation occurs in the formation position and line width of the. Therefore, in the lithography process, it is necessary to routinely manage the focus of the exposure apparatus.
[0003]
As the focus management of the exposure apparatus, an adjustment for focusing on one mark engraved on the stage of the exposure apparatus is routinely performed. However, there is a step on the wafer surface where exposure is actually performed, and such an adjustment method cannot be adjusted in consideration of this step. Therefore, apart from such daily management, management is performed in which an actual pattern is formed by performing a lithography process, and the focus position is adjusted based on the line width and positional deviation amount of the actual pattern. In this case, a dedicated exposure mask is used to perform multiple exposures with the focus position shifted, and then a development process is performed to form an actual pattern for inspection, and the focus on the line width and positional deviation amount of this actual pattern. A curve is created, and focus adjustment is performed based on the obtained focus curve.
[0004]
In recent years, attention has been paid to an inspection method in which inspection exposure using a phase shift mask is performed, and a shift amount of a focus position is detected from a shift amount of a pattern obtained thereby. This method uses the phenomenon that when the phase shift amount is other than nπ, the optical image becomes asymmetric due to defocus and the pattern image moves in the horizontal direction, and the amount of positional deviation of the formed pattern is measured. Thus, the shift amount of the focus position is detected.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the focus management described above, the method of detecting the amount of shift of the focus position from the focus curve requires many exposures with the focus position shifted every time inspection is performed, which is very laborious. In addition, since the production line is stopped during this period, it is difficult to say that the method is suitable for daily management, and the current state is that it is periodically performed once a week. In this case, a focus shift may be noticed only after the product is completed, and a large number of defective products may remain at hand.
[0006]
On the other hand, in the method of performing inspection exposure using a phase shift mask, the amount of pattern displacement does not necessarily change depending on the focus position. For example, in US Pat. No. 5,300,78, the amount of focus shift is determined from the amount of pattern position shift by using an exposure mask having a phase shift amount of 40 ° to 140 °. The amount of focus shift cannot be accurately detected with any phase shift amount within the range of the phase shift amount.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an inspection exposure mask manufacturing method and an exposure mask capable of detecting the focus position of an exposure apparatus with ease and accuracy.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
An exposure mask manufacturing method of the present invention for achieving such an object is a method of manufacturing a phase shift type inspection exposure mask used when inspecting a focus position of exposure light in an exposure apparatus. It is characterized by being performed. That is, first, a pattern exposure simulation is performed using the phase shift amount and the focus position of the exposure light as factors, and the pattern displacement amount obtained by the simulation is obtained. The focus position and the displacement amount are obtained for each phase shift amount. Detect the relationship with. After that, based on this relationship, a phase shift amount in which the positional shift amount changes depending on the focus position within a range of the phase shift amount shift due to a manufacturing error at the time of manufacturing an exposure mask is selected. Then, an exposure pattern for inspection is formed by applying the selected phase shift amount. The present invention is also an exposure mask obtained by such a manufacturing method.
[0009]
In the above-described exposure mask manufacturing method, a phase shift amount that can be found to be dependent on the pattern displacement amount with respect to the focus position of the exposure light is selected based on the simulation result of the pattern exposure. At this time, a phase shift amount having a margin for manufacturing errors is selected. Therefore, in this exposure mask manufactured by applying the selected phase shift amount, even if the phase shift amount is deviated from the design value due to a manufacturing error in exposure mask manufacturing, this exposure mask is used. The focus position at the time of pattern exposure can be detected from the amount of positional deviation of the pattern subjected to pattern exposure.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The exposure mask manufacturing method described here is used to detect the focus position of an exposure apparatus when adjusting the focus of the exposure apparatus in a lithography process for forming a fine pattern such as a semiconductor device. It is a method of manufacturing an exposure mask. In the following embodiment, a method of forming a phase shift type exposure mask for use in inspection of an exposure apparatus will be described based on the flowchart shown in FIG. 1 and referring to other drawings as necessary.
[0011]
Step S1
First, in step S1, a pattern exposure simulation is performed using the phase shift amount of the exposure mask and the focus position of the exposure light as factors. Here, the target line width of the pattern formed by lithography is set, and various exposure conditions for pattern exposure, such as the numerical aperture (NA) of the exposure apparatus, numerical aperture ratio (σ), exposure wavelength (λ), exposure A simulation is performed in which the transmittance of the oblique light film in the mask is set in the same manner as the actual pattern exposure.
[0012]
At this time, for example, as shown in FIG. 2, the oblique film pattern 2 is formed on the glass substrate 1, and one glass substrate 1 in the width direction of the light shielding film pattern 2 is engraved to a predetermined depth d. An exposure mask 3 is set. The phase shift amount of the exposure light passing through the exposure mask 3 is changed in a wide range (for example, a range of 70 ° to 180 °) by setting the engraving depth d. The focus position is changed within a predetermined range of plus or minus (for example, ± 0.3 μm), with the optimum focus position being 0 μm. Although the phase shift amount may be changed to 180 ° or more, it is preferable to change the phase shift amount within a range of 180 ° or less in consideration of the manufacturing process of the exposure mask, and to select the phase shift amount from this range later.
[0013]
In addition to the above, in this simulation, as an example, the numerical aperture (NA) = 0.6, the numerical aperture ratio (σ) = 0.53, the exposure wavelength (λ) = 248 nm of the exposure apparatus, and the oblique film pattern For pattern 2, chromium (Cr) having a light transmittance of 0 is used, and pattern exposure is set in which the central portion of the exposure light source is blocked (1 / 2annular).
[0014]
Step S2
Next, with respect to each pattern obtained as a result of the simulation in step S1, the positional deviation amount of the formation position is obtained, and a focus curve of the positional deviation amount obtained by plotting the positional deviation amount with respect to the focus position is created. This focus curve is created for each phase shift amount (70 °, 80 °,...) As shown in FIG. It is assumed that the pattern displacement amount (Image Placement Error) with respect to the focus position (Focus) is the displacement amount with respect to the design position.
[0015]
Step S3
On the other hand, the line width of each pattern obtained as a result of the simulation in step S1 is obtained, and a focus curve having a line width obtained by plotting the line width with respect to the focus position is created. This focus curve is created for each phase shift amount (70 °, 80 °,...) As shown in FIG.
[0016]
Step S4
Next, based on the focus curve of the position shift amount for each phase shift amount obtained in step S2, the position shift amount depends on the focus position within the range of the phase shift amount shift due to the manufacturing error when manufacturing the exposure mask. Select the amount of phase shift that changes. For example, when the shift in the phase shift amount due to the manufacturing error is about the target phase shift amount ± 5 °, the phase shift amount changes most greatly depending on the focus position within the range of the manufacturing error of the phase shift amount. Select the range of shift amount.
[0017]
Here, it is confirmed from the focus curve in FIG. 3 that the change in the amount of positional deviation with respect to the focus position becomes the largest in the range of the phase shift amount of 70 ° to 80 °. select.
[0018]
Step S5
Next, based on the focus curve of the line width for each phase shift amount obtained in step S3, the fluctuation of the line width in the vicinity of the optimum value of the focus position within the range of the phase shift amount selected in the fourth step is allowed. It is determined whether or not there is. Here, the allowable state indicates a value in which the amount of change in the line width is smaller and the line width in the range of the selected phase shift amount is closer in the vicinity of the optimum value (0) of the focus position in the focus curve. Suppose that it is a state.
[0019]
In order to make this determination, for example, an allowable value of the change amount of the line width and an allowable value of the shift amount of the line width in the variation range of the shift amount are set, and the range of the phase shift amount selected in step S4 is It is determined whether or not it is in an allowable state depending on whether or not these allowable values are satisfied. And when it is judged that it is not an allowable state (No), it progresses to step S6. On the other hand, if it is determined that it is in an allowable state (Yes), the process proceeds to step S7. Since the focus curve of the line width at the phase shift amount of 180 ° has a maximum value at the focus position of 0 °, the determination in step S5 is the behavior of the change of the line width near the optimum value (0) of the focus position. However, it may be determined by how close to the behavior of the phase shift amount 180 °.
[0020]
Step S6
On the other hand, if it is determined in step S5 that the state is not an allowable state (No), the phase shift amount range (for example, 70 ° to 80 °) selected in the previous step S4 is not selected again. Thus, the setting for limiting the selection range is performed, and the process returns to step S4 again.
[0021]
In step S4, a phase shift amount range different from the previous one is selected, and step S4, step S5, and step S7 are repeated until it is determined in step S5 that the variation in line width is smaller than a predetermined value. Here, for example, the phase shift amount range of 90 ° to 100 ° is selected as the optimum phase shift amount range, and the process proceeds to step S7.
[0022]
Note that the method of selecting the phase shift amount here is not limited to the procedure shown in Step 4, Step S5, and Step S7, but within the range of the phase shift amount deviation due to the manufacturing error in manufacturing the exposure mask. The position shift amount changes depending on the focus position, and the change amount of the line width is smaller near the optimum value (0) of the focus position, and the line width in the range of the selected phase shift amount is closer. The range of the phase shift amount that indicates is sufficient to be selected.
[0023]
Step S7
After selecting the optimum phase shift amount range as described above, an exposure mask is produced using the median value (95 °) of the phase shift amount range as a design value.
[0024]
The exposure mask produced in this way has a phase shift amount that can find the dependence of the pattern displacement amount on the focus position of the exposure light based on the simulation result of the pattern exposure.
[0025]
That is, when the phase shift amount of 95 ° is set as the design value, there is a possibility that an exposure mask having a phase shift amount in the range of 90 ° to 100 ° is manufactured due to the manufacturing error of the exposure mask. However, in the embodiment described above, the phase shift amount is selected in advance with a margin for this variation (manufacturing error). Since an exposure mask is produced using the selected phase shift amount as a design value (using the median value of the range of the phase shift amount as a design value), even if the phase shift amount varies due to manufacturing errors at this time, this exposure mask is used. Thus, it becomes possible to reliably detect the focus position at the time of pattern exposure from the amount of positional deviation of the pattern formed by pattern exposure using.
[0026]
Hereinafter, the management of the exposure apparatus using the exposure mask manufactured as described above will be described. Here, first, preparation for focus management in the exposure apparatus will be described using the flowchart of FIG. 5, and then routine focus management of the exposure apparatus will be described using the flowchart of FIG.
[0027]
Step S11
First, an actual pattern is formed on a substrate by performing pattern exposure using the exposure mask produced as described above and subsequent development processing. In this pattern exposure, exposure is performed a plurality of times using a focus position as a factor using an exposure apparatus that performs inspection, and a plurality of actual patterns corresponding to each exposure are formed. Note that the lithography conditions here are set in the same manner as in the simulation in step S1.
[0028]
Step S12
Next, the positional deviation amount with respect to the design position is measured for the plurality of actual patterns formed in step S11.
[0029]
Step S13
Next, as shown in FIG. 6, a focus curve for the positional deviation amount is created from the measured positional deviation amount and the focus position at the time of pattern exposure in step S11. This focus curve is used as a reference focus curve.
[0030]
The above steps S11 to S13 are performed as preparations for managing the exposure apparatus. Then, the exposure apparatus is managed as follows using the reference focus curve created in this preparation (see FIG. 7).
[0031]
Step S21
First, inspection exposure using an exposure mask is performed, and further development processing is performed to form an actual pattern for inspection. Here, using an exposure apparatus that performs inspection, pattern exposure is performed once in a state where the focus position seems to be optimal, thereby forming an actual pattern. Note that the lithography conditions here are set in the same manner as in the simulation in step S1.
[0032]
Step S22
Next, with respect to the actual pattern formed in step S21, the amount of displacement with respect to the design position is measured.
[0033]
Step S23
Next, the positional deviation amount measured in step S22 is collated with the reference focus curve (FIG. 6) created in step S13, and the focus position is detected from this positional deviation amount.
[0034]
Step S24
Thereafter, the height and tilt of the stage are adjusted based on the detected shift amount of the focus position so that the focus position of the exposure apparatus becomes an optimum value (focus 0), and it contributes to other focus position fluctuations. Adjust the factors.
[0035]
According to the above inspection method, since the actual pattern for inspection is formed by pattern exposure using the exposure mask produced by the above-described method, the amount of misalignment of the actual pattern can be used for pattern exposure. The focus position can be reliably detected. Since this misalignment amount occurs in the same manner throughout the entire exposure surface, the focus position within the exposure surface can be detected by measuring this misalignment amount. At this time, if the focus curve (FIG. 6) of the positional deviation amount is created once, the focus position can be detected by only one exposure and development without creating the focus curve every time. Therefore, it can be applied to daily focus management without difficulty, and the frequency of focus management can be increased as compared with the conventional method in which a focus curve is created each time management is performed.
[0036]
As a result, it is possible to cause a risk that a large number of defective products are manufactured without noticing the shift of the focus position, and it is possible to improve the yield productivity.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the exposure mask manufacturing method and the exposure mask of the present invention, the exposure mask is manufactured by using a phase shift amount in consideration of tolerance for manufacturing errors in advance. It is possible to reliably detect the focus position of the exposure apparatus used for pattern exposure from the amount of positional deviation of the pattern formed by the pattern exposure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart illustrating a method for manufacturing an exposure mask.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a phase shift type exposure mask.
FIG. 3 is a focus curve of a positional deviation amount of a pattern obtained from a simulation result.
FIG. 4 is a focus curve of a line width of a pattern obtained from a simulation result.
FIG. 5 is a flowchart for explaining the creation of a reference focus curve using the produced exposure mask.
FIG. 6 is a reference focus curve related to the amount of pattern displacement.
7 is a flowchart for explaining focus management using the focus curve of FIG. 6;
FIG. 8 is a block diagram of an exposure apparatus used in a lithography process in a semiconductor device manufacturing process.
[Explanation of symbols]
3. Exposure mask

Claims (4)

露光装置における露光光のフォーカス位置を検査する際に用いる位相シフト型の検査用露光マスクの製造方法であって、
位相シフト量と露光光のフォーカス位置とを因子としたパターン露光のシミュレーションを行い、
前記シミュレーションで得られたパターンの位置ずれ量を求め、
前記位相シフト量毎の前記フォーカス位置と前記位置ずれ量との関係に基づき、露光マスク製造の際の製造誤差による位相シフト量のずれの範囲内において前記位置ずれ量が前記フォーカス位置に依存して変化する位相シフト量を選択し、
前記選択した位相シフト量を適用して検査用の露光マスクを製造する
ことを特徴とする露光マスクの製造方法。
A method of manufacturing a phase shift type inspection exposure mask used when inspecting a focus position of exposure light in an exposure apparatus,
Perform pattern exposure simulation with phase shift amount and exposure light focus position as factors,
Obtain the amount of positional deviation of the pattern obtained by the simulation,
Based on the relationship between the focus position and the positional deviation amount for each phase shift amount, the positional deviation amount depends on the focus position within the range of the phase shift amount deviation due to a manufacturing error when manufacturing an exposure mask. Select the amount of phase shift to change,
An exposure mask manufacturing method, wherein an inspection exposure mask is manufactured by applying the selected phase shift amount.
請求項1記載の露光マスクの製造方法において、
前記シミュレーションによって得られたパターンの線幅を求め、
前記位相シフト量を選択する際には、前記フォーカス位置の最適値付近において前記線幅の変動がより小さい位相シフト量を選択する
ことを特徴とする露光マスクの製造方法。
In the manufacturing method of the exposure mask of Claim 1,
Obtain the line width of the pattern obtained by the simulation,
When selecting the phase shift amount, the exposure mask manufacturing method is characterized in that a phase shift amount with a smaller variation in the line width is selected in the vicinity of the optimum value of the focus position.
露光装置における露光光のフォーカス位置を検査する際に用いる位相シフト型の検査用露光マスクであって、
位相シフト量と露光光のフォーカス位置とを因子としたパターン露光のシミュレーションを行い、
前記シミュレーションで得られたパターンの位置ずれ量を求め、
前記位相シフト量毎の前記フォーカス位置と前記位置ずれ量との関係に基づき、露光マスク製造の際の製造誤差による位相シフト量のずれの範囲内において前記位置ずれ量が前記フォーカス位置に依存して変化する位相シフト量が選択されている
ことを特徴とする露光マスク。
A phase shift type inspection exposure mask used when inspecting a focus position of exposure light in an exposure apparatus,
Perform pattern exposure simulation with phase shift amount and exposure light focus position as factors,
Obtain the amount of positional deviation of the pattern obtained by the simulation,
Based on the relationship between the focus position and the positional deviation amount for each phase shift amount, the positional deviation amount depends on the focus position within the range of the phase shift amount deviation due to a manufacturing error when manufacturing an exposure mask. An exposure mask characterized in that a changing phase shift amount is selected.
請求項3記載の露光マスクにおいて、
前記位相シフト量は、露光によって得られるパターンの線幅の変動が露光光のフォーカス位置の最適値付近でより小さくなる値が選択されている
ことを特徴とする露光マスク。
The exposure mask according to claim 3.
The exposure mask characterized in that the phase shift amount is selected such that the variation in the line width of the pattern obtained by exposure becomes smaller near the optimum value of the focus position of the exposure light.
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