JPH01293346A - パターン転写用マスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体装置製造工程に使用されるフォトリソグラフィー
用のパターン転写用マスクに関し、マスクとウェーハと
の間隙を、正確に、しかも、極めて短時間に、測定し、
この値をウェーハを載置するステージの移動装置にリア
ルタイムにフィードバックして、マスクとウェーハとの
間隙を常に所定の値に保つことを可能とするパターン転
写用マスクを提供することを目的とし、転写されるパタ
ーンの周囲に、少なくとも３個の静電容量測定用導電性
パターンを設けるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体装置のパターン転写用マスクに関する
。特に、パターン転写用マスクとウェーハとの間隙の測
定を容易にするための改良に関する。

〔従来の技術〕

パターン転写用マスクとウェーハとの間隙を測定する方
法として、従来、下記の方法が用いられている。レーザ
光等をマスク面に対して斜めに照射し、マスク面におけ
る反射光とマスクを透過してウェー八表面において反射
した反射光との干渉によって干渉縞を発生させ、この干
渉縞をＣＯＤ等のイメージセンサ−を使用して検出し、
これから高速フーリエトランスフオーム法等を使用して
干渉波の波長を算出する。干渉縞の間隔がマスクとウェ
ーハとの間隙にもとづいて決定する関係を用いて、マス
クとウェーハとの間隙を求めるものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、マスクは厚さを有するため、レーザ光はマスク
の上面と下面とで反射し、これら二つの反射光とウェー
ハ表面からの反射光との三つのレーザ光の干渉波が形成
されるため、正確に間隙を測定することが困難である。

特に、Ｘ線露光用マスクの場合は、Ｘ線の吸収を少なく
するためマスクの厚さが２〜６μと薄く、また、マスク
とウェーハとの間隙は数１０７ｎで前記マスクの厚さと
同程度であるため、マスク上面からとマスク下面からと
ウェーハ表面からとの三つの反射光によって形成される
干渉波と、マスク下面からとウェーハ表面からと二つの
反射光によって形成される干渉波とを識別することは困
難である。また、干渉縞から波長を算出するには、複雑
な計算作業と長い計算時間とを必要とし、例えば高速フ
ーリエトランスフオーム法を使用して計算する場合には
１５０万回もの計算を要し、十数秒もの時間を必要とす
る。マスクのパターンをウェーハに転写する場合に、ウ
ェーハを載置するステージの位置が振動等で変位するこ
とがあり、また、マスクが温度変化によって変形するこ
とがあるので、マスクとウェーハとの間隙をリアルタイ
ムに測定し、これをウェーハを載置するステージの移動
装置にフィードバックしてマスクとウェーハとの間隙を
常に調節することが望ましいが、間隙測定に十数秒も時
間がか＼るようではリアルタイム制御は不可能である。

本発明は、この欠点を解消することにあり、マスクとウ
ェーハとの間隙を正確に、しかも極めて短時間に測定し
、この値をウェーハを載置するステージの移動装置にリ
アルタイムにフィードバックして、マスクとウェーハと
の間隙を常に所定の値に保つことを可能とするパターン
転写用マスクを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的は、転写用マスク（１）に形成されている転
写パターンの存在する露光領域（１２）の周囲に、少な
くとも３個の静電容量測定用導電性パターン（４）が形
成されている転写用マスクを使用することによって達成
される。

〔作用〕

第３図参照 転写用マスク１の露光領域１２に形成される転写パター
ンと同一の熱エネルギー線吸収体をもって形成される静
電容量測定用導電性パターン４を一方の電極とし、ウェ
ーハ２を他方の電極とし、画電極に挟まれた空気を誘電
体とするキャパシタが形成される。導電性パターン４と
ウェーハ２との間に角速度がωである交流電圧Ｅを加え
れば、キャパシタに流れる電流ＩはＩ−ωＣＥとなる。

こ−でＣはキャパシタの静電容量である。キャパシタに
流れる電流■を測定すればＩ−ωＣＨの関係から静電容
量Ｃが求められ、静電容量Ｃが求められればＧ−に−Ａ
／Ｃの関係から間隙Ｇが求められる。こ−で、Ｋは空気
の誘電率であり、Ａは導電性パターン４の面積である。

上記の計算は単純であり、この数式を使用してなす間隙
測定は極めて短時間になされるので、この測定結果をウ
ェーハ２を載置するステージの移動装置にリアルタイム
にフィードバックしてステージの位置を調節し、マスク
１とウェーハ２との間隙Ｇを常に所定の値に保つことが
できる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつ−、本発明の一実施例に係るパタ
ーン転写用マスクについて説明する。

第１図（ａ）・（ｂ）参照 第１図（ａ）はパターン転写用マスクの平面図であり、
第１図（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。

１はシリコン、炭化シリコン等からなり厚さ２〜６ｎの
マスクであり、周囲に５００μ厚程度のシリコンリング
３が形成されており、これが、石英、セラミック等から
なる５ｍ厚程度の補強リング１１に接着されている。マ
スク１には転写パターンが形成された露光領域１２があ
り、その外周にステッパー等への装着を可能とするため
、紫外線、Ｘ線等を遮光するエネルギー線吸収体よりな
る遮光枠１３が設けられている。遮光枠１３の外側にマ
スクの転写パターンに使用されるエネルギー線吸収体と
お−むね同一の材料からなる静電容量測定用導電性パタ
ーン４が少なくとも３個形成されている。

形成方法としては、シリコン、炭化シリコン等からなる
マスク１上に、金、タングステン、タンタル等からなる
エネルギー線吸収体をスパッタリング法等を使用して堆
積し、これをバターニングして露光領域１２内の転写パ
ターンと遮蔽枠１３と静電容量測定用導電性パターン４
と外部引き出しり一ド１４とを同時に形成する。なお、
静電容量測定用導電性パターン４を少なくとも３個設け
、少なくとも３ケ所の間隙を等しくすることによってマ
スクとウェーハとを平行に配置することを可能としてい
る。

第２図参照 図は静電容量測定用導電性パターン４の一例であって、
直径２■程度の円形状パターン４と、こ＼から導出され
るリード１４とからなり、それらの外側に外部からのノ
イズを遮蔽するための遮蔽層１５が形成されている。静
電容量測定用導電性パターン４の形状は図に示す形状に
限定されるものではなく、必要な面積が得られれば形状
は自由に選定できることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明せるとおり、本発明に係るパターン転写用マス
クにおいては転写されるパターンの周囲に、少なくとも
３個の静電容量測定用導電性パターンが形成され、この
導電性パターンとウェーハとを画電極とし、導電性パタ
ーンとウェーハとの間にある空気を誘電体とするキャパ
シタの静電容量を測定することによってマスクとウェー
ハとの間隙を測定するので、１０Ｉｍｓ以下の短時間で
間隙測定が可能となり、測定結果をリアルタイムに露光
装置にフィードバックしてマスクとウェーハとの間隙を
常に所定の値に保つことができる。また、測定精度も向
上し、従来技術では精度が±０．２ｚａ程度であったも
のが±０．０２５　ｎ程度となった。また、静電容量測
定用導電性パターンは、転写用パターンのパターニング
と同時に形成されるので、製作は極めて簡易である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明の一実施例に係るパターン転写
用マスクの平面図である。 第１図（ｂ）は、本発明の一実施例に係るパターン転写
用マスクのＡ−Ａ断面図である。 第２図は、静電容量測定用導電性パターンの一実施例で
ある。 第３図は、間隙測定説明用原理図である。 １・・・マスク、 ２・・・ウェーハ、 ３・・・シリコンリング、 ４・・・静電容量測定用導電性パターン、１１・・・補
強リング、 １２・・・露光領域、 １３・・・遮光枠、 １４・・・外部引き出しリード、 １５・・・ノイズ遮蔽層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　転写されるパターンの周囲に、少なくとも３個の静電
   容量測定用導電性パターン（４）を有することを特徴と
   するパターン転写用マスク。