JP2000223404A - Method for detecting mark for alignment in charged particle beam exposure system - Google Patents

Method for detecting mark for alignment in charged particle beam exposure system

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JP2000223404A
JP2000223404A JP11025358A JP2535899A JP2000223404A JP 2000223404 A JP2000223404 A JP 2000223404A JP 11025358 A JP11025358 A JP 11025358A JP 2535899 A JP2535899 A JP 2535899A JP 2000223404 A JP2000223404 A JP 2000223404A
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Japan
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mark
charged particle
particle beam
alignment
alignment mark
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Japanese (ja)
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Mamoru Nakasuji
護 中筋
Osamu Arai
治 荒井
Tomoharu Fujiwara
朋春 藤原
Teruaki Okino
輝昭 沖野
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Nikon Corp
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    • HELECTRICITY
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the breakage of marks for alignment of a board in a board using a positive resist, by lessening the dosage of charged particles than the dosage that the pattern at an ordinary exposure face receives, when detecting the marks for register. SOLUTION: Secondary electrons being emitted when an electron beam hits each alignment mark 1 for alignment are detected by a secondary electron detector, and when the number of secondary electrons becomes the largest, it is judged that each electron beam 2 matches with the mark 1 for alignment, and the alignment between a reticle and a wafer is performed, based on this signal. Here, the dosage of the charged particle beam applied to detect the mark for alignment is made half the dosage used for formation of usual pattern. As a result, the resist on the mark for alignment still remains, and the mark for alignment will never be broken.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子線露光装
置において、ウェハー等の被露光基板に設けられた位置
合わせ用マークを保護しながら、位置合わせ用マークを
検出する方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting a positioning mark while protecting a positioning mark provided on a substrate such as a wafer in a charged particle beam exposure apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】荷電粒子線露光装置においては、レチク
ルやマスク(まとめてレチクルという)に形成されたパ
ターンの像を、荷電粒子線によって、ウェハー等の被露
光基板(単に基板という)に転写している。この際、レ
チクルと基板の相対位置を正確に合わせるために、レチ
クルに位置合わせ用パターンが、基板に位置合わせ用マ
ークが、それぞれ設けられている。そして、レチクルの
位置合わせ用パターンを通過した荷電粒子線を基板の位
置合わせ用マークに照射してスキャニングし、その際発
生する2次電子を検出する等により、位置合わせを行
う。
2. Description of the Related Art In a charged particle beam exposure apparatus, an image of a pattern formed on a reticle or mask (collectively referred to as a reticle) is transferred to a substrate to be exposed (hereinafter simply referred to as a substrate) such as a wafer by a charged particle beam. ing. At this time, in order to accurately align the relative position between the reticle and the substrate, a positioning pattern is provided on the reticle, and a positioning mark is provided on the substrate. Then, the charged particle beam that has passed through the alignment pattern of the reticle is irradiated onto the alignment mark on the substrate to perform scanning, and secondary electrons generated at that time are detected to perform alignment.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】基板に形成された位置
合わせ用マークの上にはレジストが塗布されているが、
ポジ型レジストを使用した場合、位置合わせ用の荷電粒
子線の照射によりレジストが露光される結果、レジスト
を現像した場合にレジストが除去され、続いて行われる
エッチング等により位置合わせ用マークが破損してしま
う。これに対応するためには、改めて位置合わせ用マー
クを作成しなおす必要があり、しかも、新たなマークを
作るためのスペースを空けておく必要があるため、全体
の工程を複雑にすると共に、チップの有効面積を減少さ
せていた。
A resist is applied on the alignment mark formed on the substrate.
When a positive resist is used, the resist is exposed by the irradiation of the charged particle beam for alignment.As a result, the resist is removed when the resist is developed, and the alignment mark is damaged by subsequent etching or the like. Would. In order to cope with this, it is necessary to re-create the alignment mark again, and it is necessary to leave space for making a new mark. Had a reduced effective area.

【0004】一方、ネガ型レジストを使用した場合は、
逆にマーク検出の際の露光量が不充分であると、レジス
トを現像した場合にレジストが除去され、続いて行われ
るエッチング等により位置合わせ用マークが損傷してし
まう。これに対する対策として、描画方式の荷電粒子線
露光装置においては、位置合わせ用マークの領域を過剰
に露光することによってレジストが除去されないように
して、位置合わせ用マークを保護することが行われてい
る。しかし、被露光領域を複数のストライプに分割し、
各ストライプの長手方向にレチクルと基板を連続移動さ
せながらレチクルから基板への転写を行う方式(分割投
影転写方式)の荷電粒子線露光装置においては、スルー
プットを落とさずに位置合わせ用マークの領域を過剰に
露光する方式が開発されていないのが現状である。
On the other hand, when a negative resist is used,
Conversely, if the exposure amount at the time of mark detection is insufficient, the resist is removed when the resist is developed, and the alignment mark is damaged by subsequent etching or the like. As a countermeasure against this, in a drawing type charged particle beam exposure apparatus, protection of the alignment mark is performed by preventing the resist from being removed by excessively exposing the area of the alignment mark. . However, the area to be exposed is divided into multiple stripes,
In a charged particle beam exposure apparatus in which transfer is performed from the reticle to the substrate while continuously moving the reticle and the substrate in the longitudinal direction of each stripe (divided projection transfer method), the area of the alignment mark is reduced without reducing the throughput. At present, a method for over-exposure has not been developed.

【0005】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、ポジ型レジストを使用した基板においては、
位置合わせ用の露光に伴なって発生する基板の位置合わ
せ用マークの破損を防止する方法、ネガ型レジストを使
用した基板においては、分割投影転写方式においても、
スループットを落とさないで基板の位置合わせ用マーク
の破損を防止する方法を提供することを課題とする。
[0005] The present invention has been made in view of such circumstances, and a substrate using a positive resist is
A method for preventing damage to the alignment mark of the substrate that occurs with the exposure for alignment, in the case of a substrate using a negative resist, even in the divided projection transfer method,
It is an object of the present invention to provide a method for preventing breakage of a positioning mark on a substrate without reducing throughput.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第1の手段は、荷電粒子線露光装置において、ポジ型
レジストが塗布された基板上の位置合わせ用マークを、
荷電粒子線により走査して検出する方法であって、位置
合わせ用マークを検出する際に当該位置合わせ用マーク
に与えられる荷電粒子線のドーズ量を、通常の露光面に
おけるパターンが受けるドーズ量よりも少なくすること
を特徴とする荷電粒子線露光装置における位置合わせ用
マークの検出方法(請求項1)である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a charged particle beam exposure apparatus, comprising: a positioning mark on a substrate coated with a positive resist;
A method of scanning and detecting with a charged particle beam, wherein the dose amount of the charged particle beam given to the alignment mark when detecting the alignment mark is calculated from the dose amount received by the pattern on the normal exposure surface. The present invention also provides a method for detecting a positioning mark in a charged particle beam exposure apparatus, wherein the number of alignment marks is reduced.

【0007】本手段においては、位置合わせ用マークの
受けるドーズ量が、通常の露光面におけるパターンが受
けるドーズ量よりも少ないので、レジストを現像したと
き、位置合わせ用マーク上のレジストの厚さが減少する
量が少なくなる。よって、位置合わせマーク検出時のド
ーズ量を管理すれば、位置合わせ用マークが損傷される
ことがなくなる。
In this means, since the dose received by the alignment mark is smaller than the dose received by the pattern on the normal exposure surface, when the resist is developed, the thickness of the resist on the alignment mark is reduced. The amount of decrease is reduced. Therefore, if the dose at the time of detecting the alignment mark is managed, the alignment mark will not be damaged.

【0008】前記課題を解決するための第2の手段は、
前記第1の手段であって、位置合わせ用マークを検出す
る際に当該位置合わせ用マークに与えられる荷電粒子線
のドーズ量を、通常の露光面におけるパターンが受ける
ドーズ量の1/2よりも少なくすることを特徴とするも
の(請求項2)である。
[0008] A second means for solving the above problems is as follows.
In the first means, the dose of the charged particle beam given to the alignment mark when detecting the alignment mark is set to be smaller than 1 / of the dose received by the pattern on the normal exposure surface. It is characterized in that it is reduced (claim 2).

【0009】ほとんどのポジ型レジストの場合、露光時
の荷電粒子線のドーズ量をパターンが形成される(すな
わちレジストが完全に除去される)ドーズ量の1/2以
下とすれば、その露光によるレジストの膜減りは、始め
に塗布されたレジスト膜厚の15%以下になる。
In the case of most positive resists, if the dose of the charged particle beam at the time of exposure is set to not more than 1/2 of the dose at which a pattern is formed (that is, the resist is completely removed), the exposure The reduction in resist film thickness is less than 15% of the initially applied resist film thickness.

【0010】前記課題を解決するための第3の手段は、
前記第1の手段又は第2の手段であって、位置合わせ用
マーク、及びそれを検出するための荷電粒子線が、各
々、適切なピッチで配列された複数のパターンからなる
ことをを特徴とするもの(請求項3)である。
[0010] A third means for solving the above problems is as follows.
The first means or the second means, wherein the alignment mark and the charged particle beam for detecting the mark each comprise a plurality of patterns arranged at an appropriate pitch. (Claim 3).

【0011】本手段においては、基板上に位置合わせ用
マークを、適切なピッチで複数配置する。そして、それ
を検出する荷電粒子線も、位置合わせ用マークと同じピ
ッチで形成された複数のパターンからなるものとする。
このようにして、荷電粒子線をスキャンして、複数の位
置合わせ用マークから放出される2次電子等の和を検出
して位置合わせを行うことにより、個々の位置合わせ用
マークが受けるドーズ量を少なくした状態で位置合わせ
を行うことができる。
In this means, a plurality of alignment marks are arranged on the substrate at an appropriate pitch. The charged particle beam for detecting the same is also composed of a plurality of patterns formed at the same pitch as the alignment marks.
In this way, by scanning the charged particle beam, detecting the sum of secondary electrons and the like emitted from the plurality of alignment marks, and performing alignment, the dose received by each alignment mark is obtained. Can be performed in a state in which the number of images is reduced.

【0012】前記課題を解決するための第4の手段は、
被露光領域を複数のストライプに分割し、各ストライプ
の長手方向にレチクルと基板を連続移動させながらレチ
クルから基板への転写を行う荷電粒子線露光装置におい
て、ネガ型レジストが塗布された基板上の位置合わせ用
マークを、荷電粒子線により走査して検出する方法であ
って、位置合わせ用マーク検出用パターン領域に近接し
て、基板の位置合わせ用マーク保護用パターン領域が形
成されたレチクルを用い、マーク検出用の露光の前又は
後に、前記基板の位置合わせ用マーク保護用パターンを
通過した荷電粒子線により、基板の位置合わせ用マーク
を露光する工程を含むことを特徴とする荷電粒子線露光
装置における位置合わせ用マークの検出方法(請求項
4)である。
A fourth means for solving the above-mentioned problem is as follows.
In a charged particle beam exposure apparatus that divides a region to be exposed into a plurality of stripes and transfers the reticle to the substrate while continuously moving the reticle and the substrate in the longitudinal direction of each stripe, the substrate is coated with a negative resist. This is a method of detecting an alignment mark by scanning with a charged particle beam, using a reticle in which an alignment mark protection pattern area of a substrate is formed in proximity to an alignment mark detection pattern area. Before or after exposure for mark detection, a charged particle beam exposure characterized by including a step of exposing the alignment mark on the substrate by a charged particle beam that has passed through the alignment mark protection pattern on the substrate. A method for detecting a positioning mark in an apparatus (claim 4).

【0013】本手段においては、位置合わせ用マーク検
出用パターン領域に近接して、基板の位置合わせ用マー
ク保護用パターン領域が形成されたレチクルを用いる。
そして、マーク検出用の露光の前又は後に、基板の位置
合わせ用マーク保護用パターンを通過した荷電粒子線に
より、基板の位置合わせ用マークを露光する。これによ
り、基板の位置合わせ用マーク上のレジストは、十分な
量の露光を受けることになる。基板の位置合わせ用マー
ク保護用パターンを通過した荷電粒子線による、基板の
位置合わせ用マークの露光は、その露光位置が多少ずれ
てもかまわないので、正確な位置合わせが必要でなく、
レチクルや基板の加減速中に行うことができる。よっ
て、このような基板の位置合わせ用マーク保護のための
追加的露光により、露光シーケンスのスループットが低
下することがない。
In this means, a reticle is used in which a positioning mark protecting pattern area of the substrate is formed in proximity to the positioning mark detecting pattern area.
Then, before or after the exposure for detecting the mark, the charged mark beam passing through the pattern for protecting the positioning mark on the substrate exposes the positioning mark on the substrate. As a result, the resist on the alignment mark on the substrate receives a sufficient amount of exposure. Exposure of the substrate alignment mark by the charged particle beam that has passed through the substrate alignment mark protection pattern does not require accurate alignment because the exposure position may be slightly shifted.
This can be performed during acceleration or deceleration of the reticle or the substrate. Therefore, the additional exposure for protecting the alignment marks on the substrate does not lower the throughput of the exposure sequence.

【0014】前記課題を解決するための第5の手段は、
前記第4の手段であって、位置合わせ用マークを露光す
る工程は、試料台及びレチクルステージの加速中又は減
速中に行うことを特徴とするもの(請求項5)である。
A fifth means for solving the above-mentioned problems is as follows.
In the fourth means, the step of exposing the alignment mark is performed during acceleration or deceleration of the sample stage and the reticle stage (claim 5).

【0015】本手段においては、位置合わせ用マークを
露光する工程は、試料台及びレチクルステージの加速中
又は減速中に行うので、全体の露光プロセスのスループ
ットを下げずにマークの検出が可能となる。
In this means, since the step of exposing the alignment mark is performed during acceleration or deceleration of the sample stage and the reticle stage, the mark can be detected without lowering the throughput of the entire exposure process. .

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図を用いて説明する。図1は、ポジ型レジストを用
いた場合の、電子線の露光ドーズ量(μC/cm2)と、
残存レジスト膜厚の相対値である。横軸は露光ドーズ量
(常用対数値)、縦軸は当初の膜厚を1とした場合の残
存レジスト膜厚を示す。図中の英字はレジストの種類に
対応する。これを見ると、a、bのレジストは、6(μ
C/cm2)以上のドーズ量の露光でレジストが完全に除
去され、パターンが形成されるが、ドーズ量を3(μC
/cm2)以下とした場合、aのレジストでは86%以上
が、bのレジストでは90%が残存する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an exposure dose (μC / cm 2 ) of an electron beam when a positive resist is used,
This is a relative value of the remaining resist film thickness. The horizontal axis shows the exposure dose (common logarithmic value), and the vertical axis shows the remaining resist film thickness when the initial film thickness is 1. The letters in the figure correspond to the type of resist. Looking at this, the resist of a and b is 6 (μ
The resist is completely removed by exposure at a dose of not less than C / cm 2 ), and a pattern is formed.
/ Cm 2 ) or less, 86% or more remains for the resist a and 90% remains for the resist b.

【0017】よって、通常のパターン形成に使用される
ドーズ量の1/2とすれば、当初の膜厚の85%以上が残
存することになる。同様のことはcのレジストについて
も、数値は異なるが当てはまり、ほとんどのレジストに
共通である。従って、位置合わせ用マークを検出すると
きに照射する荷電粒子線のドーズ量を、通常のパターン
形成に使用されるドーズ量の1/2とすることにより、
位置合わせ用マーク上のレジストがなお残留しており、
位置合わせ用マークが破損することがない。場合によっ
ては、使用するレジストのγ値と完成までのウェハーの
露光回数に応じて低減させたドーズ量により露光を行っ
てもよい。
Therefore, if the dose is set to の of the dose used for normal pattern formation, 85% or more of the original film thickness remains. The same applies to the resist c, although the numerical values are different, and are common to most resists. Therefore, by setting the dose of the charged particle beam to be irradiated when detecting the alignment mark to be 1 / of the dose used for normal pattern formation,
The resist on the alignment mark still remains,
The alignment mark is not damaged. In some cases, the exposure may be performed at a dose reduced according to the γ value of the resist used and the number of exposures of the wafer until completion.

【0018】図2に、このようなドーズ量を減少した露
光を行うための方法の例を示す。図2において、1はウ
ェハーに形成された位置合わせ用マークで、図では3個
形成されており、その幅はA、ピッチはBである。2は
レチクルに設けられた位置合わせ用マークの像(電子
線)であり、やはり3個設けられ、その幅はC、ピッチ
は位置合わせ用マーク1のピッチと同じBである。電子
線2は、偏向器によって偏向され、ピッチBを、時間T
にわたって等速度でスキャンする。
FIG. 2 shows an example of a method for performing exposure with such a reduced dose. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes an alignment mark formed on the wafer, and three alignment marks are formed in the figure. The width is A and the pitch is B. Reference numeral 2 denotes an image (electron beam) of a positioning mark provided on the reticle, which is also provided in three pieces, and has a width C and a pitch B which is the same as the pitch of the positioning mark 1. The electron beam 2 is deflected by the deflector and changes the pitch B to the time T
Scan at uniform speed over

【0019】各位置合わせ用マーク1に電子線が当たっ
た場合に放出される2次電子は、2次電子検出器により
検出され、2次電子の数が最も多くなったときに、各電
子線2が各位置合わせ用マーク1に一致したと判断し、
この信号に基づき、レチクルとウェハーの位置合わせを
行う。
Secondary electrons emitted when an electron beam strikes each alignment mark 1 are detected by a secondary electron detector, and when the number of secondary electrons becomes maximum, each electron beam is emitted. 2 is determined to match each alignment mark 1,
Based on this signal, the reticle is aligned with the wafer.

【0020】通常のパターン部が露光される時間をT’
とし、通常のパターン部の露光時と、位置合わせのため
の露光時においてレチクルを照射する電子線の単位面積
当たりの強度が変わらないとすれば、位置合わせのため
の露光において位置合わせ用マーク1上のレジストが受
けるドーズ量は、通常のパターンが受けるドーズ量のC
T/{(B+C)T’}倍のドーズ量となる。CとTを
適当に選ぶことにより、この値を1以下にすると、位置
合わせ用マーク1上のレジストが受けるドーズ量を通常
のパターン部が受けるドーズ量より小さい任意の値にす
ることができる。ここで、Tは走査時間であり、通常は
T’と等しい。
The exposure time of a normal pattern portion is defined as T '.
Assuming that the intensity per unit area of the electron beam irradiating the reticle does not change between the exposure of the normal pattern portion and the exposure for the alignment, the alignment mark 1 is used for the exposure for the alignment. The dose received by the upper resist is C of the dose received by the normal pattern.
The dose amount is T / {(B + C) T ′} times. By appropriately selecting C and T, if this value is set to 1 or less, the dose received by the resist on the alignment mark 1 can be set to an arbitrary value smaller than the dose received by the normal pattern portion. Here, T is the scanning time, which is usually equal to T ′.

【0021】図2において、位置合わせ用マーク1と、
レチクルに設けられた位置合わせ用マークの像(電子
線)2を複数設けているのは、位置合わせに必要な量の
2次電子を発生するために、位置合わせ用マーク1が受
ける電子線のドーズ量を少なくするためである。図2で
は各々3個設けられているが、この数を多くすれば、位
置合わせ用マーク領域が受ける電子線のドーズ量をさら
に少なくすることができる。
In FIG. 2, a positioning mark 1 and
The plurality of alignment mark images (electron beams) 2 provided on the reticle are provided because the amount of secondary electrons required for alignment is generated by the electron beam received by the alignment mark 1. This is to reduce the dose. In FIG. 2, three are provided, respectively. However, if this number is increased, the dose of the electron beam received by the alignment mark area can be further reduced.

【0022】次に、ネガレジストを使用した基板の位置
合わせ用マークの保護について、本発明が前提としてい
る分割投影転写方式の露光装置を図3及び図4に従って
説明する。
Next, with reference to FIGS. 3 and 4, a description will be given of a division projection transfer type exposure apparatus based on the present invention with respect to protection of a substrate alignment mark using a negative resist.

【0023】図3は分割露光の単位を示す図である。ま
ず、基板(通常はウェハである)上には複数のチップが
形成され、さらにチップはストライプに、ストライプは
サブフィールドに分割される。レチクルも同様に分割さ
れている。
FIG. 3 is a diagram showing a unit of division exposure. First, a plurality of chips are formed on a substrate (usually a wafer), and the chips are divided into stripes, and the stripes are divided into subfields. The reticle is similarly divided.

【0024】分割投影露光装置では通常、図4に示すよ
うな方法で露光が行われる。まず、レチクルステージと
ウェハステージは対応するストライプの中心を縮小比に
従った速度で定速移動する。電子線はレチクル上のサブ
フィールドを照明し、レチクル上に形成されたパターン
は、投影光学系によって試料上に投影露光される。
In a divided projection exposure apparatus, exposure is usually performed by a method as shown in FIG. First, the reticle stage and the wafer stage move at a constant speed along the center of the corresponding stripe at a speed according to the reduction ratio. The electron beam illuminates a subfield on the reticle, and a pattern formed on the reticle is projected and exposed on a sample by a projection optical system.

【0025】そして、電子線をレチクルステージの進行
方向と略直角な方向に偏向させ、順次、一列に配置され
たサブフィールドの投影露光を行う。一列のサブフィー
ルドの投影露光が終了すると、次の列のサブフィールド
の投影露光を開始するが、その際、図4に示すように電
子線の偏向方向を逆にして、順次サブフィールドの投影
露光を行うことにより、スループットを上げるようにし
ている。
Then, the electron beam is deflected in a direction substantially perpendicular to the traveling direction of the reticle stage, and the subfields arranged in a row are sequentially subjected to projection exposure. When the projection exposure of one row of subfields is completed, the projection exposure of the next row of subfields is started. At this time, the direction of electron beam deflection is reversed as shown in FIG. Is performed to increase the throughput.

【0026】このような方法で露光が行われるため、従
来の荷電粒子線露光装置と比較すると、サブフィールド
領域が一括露光され、またレチクルには露光すべきパタ
ーンが全て形成されているため、非常にスループットを
向上させることができる。
Since the exposure is performed by such a method, compared with the conventional charged particle beam exposure apparatus, the subfield area is exposed at a time and the reticle has all the patterns to be exposed. The throughput can be improved.

【0027】この露光方式で使用するレチクルは、光を
使用した露光装置の場合とは異なり、サブフィールド部
(パターン部)とその周辺の梁部に分割されている。梁
部はレチクル自体の強度を保つためや、照明ビームが確
実に露光すべきサブフィールドのみを選択するための目
的で設けられている。
The reticle used in this exposure method is divided into a subfield portion (pattern portion) and a beam portion around it, unlike an exposure device using light. The beam portion is provided for the purpose of maintaining the strength of the reticle itself and for selecting only a subfield to be reliably exposed to the illumination beam.

【0028】図5は、分割投影型の電子線露光装置にお
いて、ネガ型レジストが塗布されたウェハー用に対応し
て用いられるレチクルの一部を示す図であり、本発明の
実施の形態に用いられるものである。図5において、1
0は一つのストライプを示し、11は梁部である。そし
て、12は転写パターンが形成された一般のサブフィー
ルドを示す。13はx方向位置合わせ用マーク検出用の
ビームを作るサブフィールド、14はy方向位置合わせ
用マーク検出用のビームを作るサブフィールド、15は
マーク保護用のビームを作るサブフィールド、16はx
軸方向位置合わせ用マーク用パターン、17はy軸方向
位置合わせ用マーク用パターンである。
FIG. 5 is a view showing a part of a reticle used in correspondence with a wafer coated with a negative resist in a division projection type electron beam exposure apparatus, which is used in the embodiment of the present invention. It is something that can be done. In FIG. 5, 1
0 indicates one stripe, and 11 indicates a beam. Reference numeral 12 denotes a general subfield in which a transfer pattern is formed. 13 is a subfield for creating a beam for detecting a mark for x-direction alignment, 14 is a subfield for creating a beam for detecting a mark for y-direction alignment, 15 is a subfield for creating a beam for protecting marks, and 16 is x.
An axial alignment mark pattern 17 is a y-axis alignment mark pattern.

【0029】このレチクルは、ストライプ10の長手方
向すなわちy方向に移動する。ストライブ10のy方向
の各両端部には、マーク保護用のビームを作るサブフィ
ールド15が図のように設けられ、続いてその内側に、
x方向位置合わせ用マーク検出用のビームを作るサブフ
ィールド13と、y方向位置合わせ用マーク検出用のビ
ームを作るサブフィールド14とが、図のように交互に
設けられている。ウェハーのサブフィールドの構成は、
マーク保護用のビームを作るサブフィールド15が設け
られていない他は、レチクルのサブフィールドの構成と
同じようになっている。なお、図においては、サブフィ
ールド13、14、15は、ストライプの両側に設けら
れているが、ストライプが最初に露光される方の側のみ
に設けてもよい。
The reticle moves in the longitudinal direction of the stripe 10, that is, in the y direction. At both ends of the stripe 10 in the y direction, subfields 15 for forming beams for protecting marks are provided as shown in the figure.
Subfields 13 for forming a beam for detecting a mark for x-direction alignment and subfields 14 for forming a beam for detecting a mark for y-direction alignment are provided alternately as shown in the figure. The composition of the wafer subfield is
The configuration is the same as that of the subfield of the reticle, except that the subfield 15 for forming a mark protection beam is not provided. Although the subfields 13, 14, and 15 are provided on both sides of the stripe in the drawing, they may be provided only on the side on which the stripe is first exposed.

【0030】照明光学系から照射された電子線は、ま
ず、サブフィールド15を走査し、そこに明けられた穴
のパターンのビームを、ウェハーの位置合わせ用マーク
が設けられたサブフィールドに転写する。その際、ウェ
ハーの位置合わせ用マークが設けられているサブフィー
ルドのy方向の位置は、サブフィールド13、14の位
置に対応しているので、y方向に1サブフィールド分だ
け余分に偏向をかけて、サブフィールド15の像が、ウ
ェハー側の位置合わせ用マークが設けられたサブフィー
ルドに転写されるようにする。これにより、ウェハーの
位置合わせ用マークが設けられたサブフィールドには、
予め十分な露光が行われることになる。
The electron beam emitted from the illumination optical system scans the subfield 15 first, and transfers the beam of the hole pattern formed therein to the subfield provided with the alignment mark on the wafer. . At this time, since the position in the y direction of the subfield where the alignment mark of the wafer is provided corresponds to the position of the subfields 13 and 14, an extra deflection by one subfield is applied in the y direction. Thus, the image of the subfield 15 is transferred to the subfield provided with the alignment mark on the wafer side. As a result, the subfield provided with the wafer alignment mark includes:
Sufficient exposure is performed in advance.

【0031】続いて、照明光学系から照射された電子線
は、x方向位置合わせ用マーク検出用のビームを作るサ
ブフィールド13と、y方向位置合わせ用マーク検出用
のビームを作るサブフィールド14とを走査し、そのパ
ターンの電子線をウェハー側の位置合わせ用マークが設
けられたサブフィールドに照射しながら走査を行う。こ
の走査は、x方向位置合わせ用マークを検出する場合に
はx方向に、y方向位置合わせ用マークを検出する場合
にはy軸方向に行われ、これを交互に繰り返しながら、
横方向に並んだサブフィールド13、14が順次走査さ
れる。
Subsequently, the electron beam emitted from the illumination optical system is divided into a sub-field 13 for forming a beam for detecting an x-direction alignment mark, and a sub-field 14 for forming a beam for detecting a y-directional alignment mark. And scanning is performed while irradiating the electron beam of the pattern on the subfield provided with the alignment mark on the wafer side. This scanning is performed in the x direction when detecting the x-direction alignment mark, and in the y-axis direction when detecting the y-direction alignment mark.
The subfields 13 and 14 arranged in the horizontal direction are sequentially scanned.

【0032】サブフィールド13、14を通過した電子
線のパターンが、ウェハーの位置合わせ用マークを照射
すると、位置合わせ用マークから2次電子が放出される
ので、これを検出することにより、レチクルとウェハー
の相対位置関係を検出する。そして、検出された相対位
置関係に基づいてレチクルとウェハーの位置合わせを行
い、以後、通常のサブフィールド12の露光転写を実施
する。
When the pattern of the electron beam that has passed through the subfields 13 and 14 irradiates the alignment mark on the wafer, secondary electrons are emitted from the alignment mark. The relative positional relationship between the wafers is detected. Then, the reticle and the wafer are aligned based on the detected relative positional relationship, and thereafter, the normal exposure and transfer of the subfield 12 are performed.

【0033】この方式によれば、ウェハーの位置合わせ
用マークが設けられているサブフィールドは、サブフィ
ールド15に明けられた穴を通過する電子ビームによっ
て十分な露光を受けているので、ネガ型レジストは現像
した場合に残留し、その下にある位置合わせ用マークが
損傷することはない。
According to this method, the subfield provided with the alignment mark of the wafer has been sufficiently exposed to the electron beam passing through the hole formed in the subfield 15, so that the negative resist Will remain when developed and the underlying alignment marks will not be damaged.

【0034】サブフィールド15に明けられた穴を通過
する電子ビームでウェハーの位置合わせ用マークが設け
られたサブフィールドを照射するためには、前述のよう
に、通常のy軸偏向の他に1サブフィールド分(たとえ
ば250μm程度)のy軸偏向を加えなけばならないが、
この位置合わせ用マーク保護用の露光は、数μm程度位
置がずれても特に問題はないので、収差の問題は特に気
にしなくてもよい。さらに、位置が多少ずれてもよい関
係上、この露光を、通常の露光転写が行われていないス
テージの加減速中に実施することができるので、スルー
プットを低下させることはない。
As described above, in order to irradiate the subfield provided with the alignment mark of the wafer with the electron beam passing through the hole formed in the subfield 15, in addition to the normal y-axis deflection, as described above. The y-axis deflection of the subfield (for example, about 250 μm) must be added,
In the exposure for protecting the alignment mark, there is no particular problem even if the position is displaced by about several μm, so that the problem of aberration does not need to be particularly considered. Further, since the position may be slightly shifted, this exposure can be performed during acceleration / deceleration of the stage where normal exposure transfer is not performed, so that the throughput is not reduced.

【0035】なお、図5に示すように、x軸方向位置合
わせ用マーク用パターン16、y軸方向位置合わせ用マ
ーク用パターン17は、あまり長いと熱的に不安定とな
るので、10〜50μmのものを多数並べるようにしてい
る。
As shown in FIG. 5, if the x-axis direction alignment mark pattern 16 and the y-axis direction alignment mark pattern 17 are too long, they become thermally unstable. Many things are arranged.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項1に係る発明においては、ポジレジストのγ値に応じ
てドーズ量を減少させて、位置合わせ用マークを検出し
てもレジストが残留しているようにすれば、位置合わせ
用マークがに損傷されることがなくなる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the resist is reduced even if the alignment mark is detected by reducing the dose according to the γ value of the positive resist. If it remains, the alignment mark will not be damaged.

【0037】請求項2に係る発明においては、マーク検
出を行ってもまだレジストが残留していることになり、
マーク検出に十分耐えることができる。
According to the second aspect of the present invention, the resist still remains after the mark detection,
It can withstand mark detection sufficiently.

【0038】請求項3に係る発明においては、個々の位
置合わせ用マークが受けるドーズ量を少なくした状態で
位置合わせを行うことができる。
According to the third aspect of the present invention, the positioning can be performed in a state where the dose received by each positioning mark is reduced.

【0039】請求項4に係る発明においては、このよう
な基板の位置合わせ用マーク保護のための追加的露光を
行っても、露光シーケンスのスループットが低下するこ
とがない。
In the invention according to claim 4, even if such additional exposure for protecting the alignment mark of the substrate is performed, the throughput of the exposure sequence does not decrease.

【0040】請求項5に係る発明においては、全体の露
光プロセスのスループットを下げずにマークの検出が可
能となる。
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to detect a mark without lowering the throughput of the entire exposure process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ポジ型レジストを使用した場合の、露光ドーズ
量と残留レジスト膜厚の関係を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between an exposure dose and a residual resist film thickness when a positive resist is used.

【図2】ドーズ量を減少した露光を行うための方法の例
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a method for performing exposure with a reduced dose.

【図3】分割投影転写方式の露光装置の分割露光の単位
を示す図である。
FIG. 3 is a view showing a unit of division exposure of an exposure apparatus of a division projection transfer system.

【図4】分割投影露光装置の露光方式を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an exposure method of a divided projection exposure apparatus.

【図5】本発明の実施の形態において、分割投影露光装
置に用いられるレチクルの例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a reticle used in a divided projection exposure apparatus in the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ウェハーに形成された位置合わせ用マーク 2…レチクルに設けられた位置合わせ用マークの像(電
子線) 10…ストライプ 11…梁部 12…転写パターンが形成された一般のサブフィールド 13…x方向位置合わせ用マーク検出用のビームを作る
サブフィールド 14…y方向位置合わせ用マーク検出用のビームを作る
サブフィールド 15…マーク保護用のビームを作るサブフィールド 16…x軸方向位置合わせ用マーク用パターン 17…y軸方向位置合わせ用マーク用パターン
REFERENCE SIGNS LIST 1 alignment mark formed on wafer 2 alignment mark image (electron beam) provided on reticle 10 stripe 11 beam 12 general subfield on which transfer pattern is formed 13 x Subfield for forming a beam for detecting a mark for directional alignment 14... Subfield for forming a beam for detecting a mark for y-directional alignment 15... Subfield for forming a beam for protecting a mark 16... Pattern 17: Pattern for y-axis direction alignment mark

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 朋春 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 沖野 輝昭 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 Fターム(参考) 2H097 AA03 BB01 CA16 KA20 LA10 5F056 BD08 CB03 FA06  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Tomoharu Fujiwara 3-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nikon Corporation (72) Inventor Teruaki Okino 3-2-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term in Nikon (reference) 2H097 AA03 BB01 CA16 KA20 LA10 5F056 BD08 CB03 FA06

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 荷電粒子線露光装置において、ポジ型レ
ジストが塗布された基板上の位置合わせ用マークを、荷
電粒子線により走査して検出する方法であって、位置合
わせ用マークを検出する際に当該位置合わせ用マーク領
域に与えられる荷電粒子線のドーズ量を、通常の露光面
におけるパターンが受けるドーズ量よりも少なくするこ
とを特徴とする荷電粒子線露光装置における位置合わせ
用マークの検出方法。
In a charged particle beam exposure apparatus, a method for scanning and detecting an alignment mark on a substrate coated with a positive type resist with a charged particle beam is used. Characterized in that the dose of the charged particle beam given to the alignment mark area is made smaller than the dose received by the pattern on the normal exposure surface. .
【請求項2】 請求項1に記載の荷電粒子線露光装置に
おける位置合わせ用マークの検出方法であって、位置合
わせ用マークを検出する際に当該位置合わせ用マーク領
域に与えられる荷電粒子線のドーズ量を、通常の露光面
におけるパターンが受けるドーズ量の1/2よりも少な
くすることを特徴とする荷電粒子線露光装置における位
置合わせ用マークの検出方法。
2. A method for detecting an alignment mark in the charged particle beam exposure apparatus according to claim 1, wherein the charged particle beam given to the alignment mark area when the alignment mark is detected. A method for detecting an alignment mark in a charged particle beam exposure apparatus, wherein the dose is set to be less than half the dose received by a pattern on a normal exposure surface.
【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の荷電粒子
線露光装置における位置合わせ用マークの検出方法であ
って、前記位置合わせ用マーク、及びそれを検出するた
めの荷電粒子線は、各々、複数のパターンからなること
を特徴とする荷電粒子線露光装置における位置合わせ用
マークの検出方法。
3. The method for detecting a positioning mark in the charged particle beam exposure apparatus according to claim 1, wherein the positioning mark and a charged particle beam for detecting the mark are: A method for detecting alignment marks in a charged particle beam exposure apparatus, each method comprising a plurality of patterns.
【請求項4】 被露光領域を複数のストライプに分割
し、各ストライプの長手方向にレチクルと基板を連続移
動させながらレチクルから基板への転写を行う荷電粒子
線露光装置において、ネガ型レジストが塗布された基板
上の位置合わせ用マークを、荷電粒子線により走査して
検出する方法であって、位置合わせ用マーク検出用パタ
ーン領域に近接して、基板の位置合わせ用マーク保護用
パターン領域が形成されたレチクルを用い、マーク検出
用の露光の前又は後に、前記基板の位置合わせ用マーク
保護用パターンを通過した荷電粒子線により、基板の位
置合わせ用マークを露光する工程を含むことを特徴とす
る荷電粒子線露光装置における位置合わせ用マークの検
出方法。
4. A charged particle beam exposure apparatus which divides a region to be exposed into a plurality of stripes and transfers a reticle and a substrate while continuously moving the reticle and the substrate in the longitudinal direction of each stripe, wherein a negative resist is applied. A method for scanning and detecting a positioning mark on a substrate by a charged particle beam, wherein a pattern area for protecting the positioning mark on the substrate is formed in proximity to the pattern area for detecting the positioning mark. Using a reticle, before or after exposure for mark detection, by a charged particle beam that has passed through the alignment mark protection pattern of the substrate, including a step of exposing the alignment mark of the substrate Method of detecting alignment mark in charged particle beam exposure apparatus.
【請求項5】 請求項4に記載の荷電粒子線露光装置に
おける位置合わせ用マークの検出方法であって、位置合
わせ用マークを露光する工程は、試料台及びレチクルス
テージの加速中又は減速中に行うことを特徴とする荷電
粒子線露光装置における位置合わせ用マークの検出方法
5. The method for detecting a positioning mark in the charged particle beam exposure apparatus according to claim 4, wherein the step of exposing the positioning mark is performed during acceleration or deceleration of the sample stage and the reticle stage. Detecting method of alignment mark in charged particle beam exposure apparatus
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