JP2004128338A

JP2004128338A - 電子ビーム近接露光方法

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Publication number: JP2004128338A
Application number: JP2002292610A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Endo; 遠藤　章宏; Hidehiro Tono; 東野　秀博; Toshio Onodera; 小野寺　俊雄
Original assignee: RIIPURU KK; Oki Electric Industry Co Ltd; Reaple Inc
Current assignee: RIIPURU KK; Oki Electric Industry Co Ltd; Reaple Inc
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2002-10-04
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-10-04
Also published as: JP4048481B2

Abstract

【課題】アライメントに要する時間を短縮し、マスクパターンを簡単にかつ精度よくウエハの各ダイに転写する。
【解決手段】所定の工程時におけるダイのアライメント情報を記憶するステップ１と、この情報より次に転写するダイのアライメント位置を算出するステップ２と、算出結果に基いて次に転写するダイを位置決めするステップ３と、その際に、マスクに設けられた位置合わせ用マークとダイに設けられた位置合わせ用マークとを撮像し、撮像した情報よりダイの位置決め結果を算出するステップ４と、ステップ２で算出されたアライメント位置とステップ４で算出された位置決め結果とを比較するステップ５と、マスクとダイとの位置ズレ量が所定の値β未満になるように位置合せを行い及び／又は電子ビームの入射角度を制御するステップ６と、マスクパターンをウエハ上のレジスト層に転写するステップ７と、を含む。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子ビーム近接露光方法に係り、特に電子ビームを用いて半導体ウエハに近接配置されたマスクのマスクパターンをウエハ上のレジスト層に等倍転写する電子ビーム近接露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電子ビーム近接露光装置は、米国特許第５，８３１，２７２号（日本特許第２９５１９４７号に対応）に開示されている（特許文献１）。
【０００３】
図１６は上記電子ビーム近接露光装置の基本構成を示す図である。この電子ビーム近接露光装置１０は、主として電子ビーム１５を発生する電子ビーム源１４と、電子ビーム１５を平行ビームにするレンズ１６及び整形アパーチャ１８を含む電子銃１２と、主偏向器２２、２４及び副偏向器２６、２８を含み、電子ビームを光軸に平行に走査する走査手段２０と、マスク３０とから構成されている。
【０００４】
マスク３０は、表面にレジスト層４２が形成されたウエハ４０に近接するように（たとえば、隙間が５０μｍとなるように）配置される。この状態で、マスク３０に垂直に電子ビームを照射すると、マスク３０のマスクパターンを通過した電子ビームがウエハ４０上のレジスト層４２に照射される。
【０００５】
また、走査手段２０は、図１７に示されるように電子ビーム１５がマスク３０の全面を走査するように電子ビームを偏向制御する。これにより、マスク３０のマスクパターンがウエハ４０上のレジスト層４２に等倍転写される。
【０００６】
この電子ビーム近接露光装置１０は、図１８に示されるように真空チャンバ５０内に設けられている。また、真空チャンバ５０内には、ウエハ４０を吸着するために静電チャック６０と、この静電チャック６０に吸着されたウエハ４０を水平の直交２軸方向に移動させるとともに、水平面内で回転させるためのθＸＹステージ７０が設けられている。θＸＹステージ７０は、マスクパターンの等倍転写が終了するごとにウエハ４０を所定量移動させ、これにより１枚のウエハ４０に複数のマスクパターンが転写できるようにしている。このような転写方式はダイバイダイ（Ｄｉｅ　ｂｙ　Ｄｉｅ）方式と称されている。なお、図１８上で、ウエハ４０の導通をとるために、ウエハ４０の上面に押し当てられた導通ピン８０が設けられる。
【０００７】
ところで、ウエハはそれぞれマスクパターンの異なる複数のマスクを用いて複数回露光され、これにより集積回路が形成される。そして、各マスクパターンの露光時には、露光するマスクパターンが、既に露光済みのマスクパターンと所定の位置関係になるようにマスクとウエハとを相対的に位置決めする必要がある。
【０００８】
ところが、マスクとウエハとの位置決めを精度よく行っても、例えばウエハが露光工程等を経て設計値に対して伸縮している場合には、露光されるマスクパターン同士がずれるという問題がある。
【０００９】
この問題を解決するために、マスクとウエハの倍率補正量を求める倍率補正量検出方法が提案されている（特許文献２）。この文献には、マスクをウエハに近接配置し、マスクパターンをウエハ上にＸ線露光する方法が開示され、また、前記倍率補正は、マスクを局所的に加熱して熱変形させたり、マスクに外部から応力を加えてマスクを変形させることによって行うことが開示されている。
【００１０】
【特許文献１】
米国特許第５，８３１，２７２号
【００１１】
【特許文献２】
特開２０００−３５３６４７
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のダイバイダイ（Ｄｉｅ　ｂｙ　Ｄｉｅ）方式はマスクとウエハとの位置決め（アライメント）に要する時間がかかり、その結果スループットが低いという大きな問題がある。
【００１３】
一方、アライメント時間を短縮した場合、位置決め精度が犠牲になる懸念も大きい。また、例えばウエハが露光工程等を経て設計値に対して伸縮している場合、特許文献２に記載のようにマスクを熱や外力によって変形させてマスクとウエハとの倍率を補正しても、精度よく変形させることが難しく、またマスクの変形の度合いを確認する必要があり、簡単に倍率補正を行うことができないという問題もある。
【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、アライメントに要する時間を極力短縮し、マスクパターンを簡単にかつ精度よくウエハの各ダイに転写することができる電子ビーム近接露光方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するために、本発明は、ウエハにマスクを近接配置し、前記ウエハの各ダイ毎にアライメントを行い、電子ビームによって前記マスクを走査することにより該マスクに形成されたマスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に転写する電子ビーム近接露光方法において、所定の工程時における前記ダイのアライメント情報を記憶するステップであるステップ１と、前記記憶したアライメント情報より次に転写するダイのアライメント位置を算出するステップであるステップ２と、前記算出結果に基いて次に転写するダイを転写する位置に位置決めするステップであるステップ３と、前記ダイが転写する位置に位置決めされた際に、前記マスクに設けられた位置合わせ用の第１のマークと該ダイに設けられた位置合わせ用の第２のマークとを撮像し、該撮像した情報より該ダイの位置決め結果を算出するステップであるステップ４と、前記ステップ２で算出されたアライメント位置と前記ステップ４で算出された位置決め結果とを比較するステップであるステップ５と、前記比較結果より前記マスクと前記ダイとの位置ズレ量が所定の値β未満になるように位置合せを行い及び／又は前記電子ビームの入射角度を制御するステップであるステップ６と、前記マスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に転写するステップであるステップ７と、を含むことを特徴とする電子ビーム近接露光方法を提供する。
【００１６】
本発明によれば、ダイバイダイ（Ｄｉｅ　ｂｙ　Ｄｉｅ）方式の電子ビーム近接露光方法において、算出された次に転写するダイのアライメント位置と撮像した情報より算出された位置決め結果とが比較され、この比較結果が所定の値β以上の場合には、該比較結果が所定の値β未満になるように位置合せを行い及び／又は前記電子ビームの入射角度を制御する。一方、この比較結果が所定の値β未満の場合にはそのまま転写がなされる。したがって、アライメントに要する時間を極力短縮化し、マスクパターンを簡単にかつ精度よくウエハの各ダイに転写することができる。
【００１７】
なお、「所定の工程時」とは、あるダイのアライメントが終了し、そのダイの精確なアライメント情報が得られるようになったとき、又は、アライメント終了後にそのダイの転写が終了したときを意味する。
【００１８】
また、ステップ６における、「電子ビームの入射角度を制御する」とは、次工程であるステップ７での転写において、電子ビームの入射角度が所望の値になるように、電子ビーム近接露光装置の副偏向器の制御データを準備すること等を指す。
【００１９】
ダイバイダイ方式の電子ビーム近接露光方法における「アライメント」とは、マスク（本発明では、位置合わせ用の第１のマーク）とウエハ（本発明では、位置合わせ用の第２のマーク）との相対的な位置ズレ量を求め、この位置ズレ量が所定の値未満になるように機械的な位置合せを行う、電子ビームの入射角度を制御する、又は、この両者を行う動作を指す。
【００２０】
本発明において、前記ステップ５における比較結果が所定の閾値α未満の場合には、この比較結果となる度数をカウントし、このカウント結果が所定の度数Ｍとなった場合には、以降の工程において所定の数毎のダイでは前記ステップ４、ステップ５及びステップ６を省略することが好ましい。
【００２１】
このように、アライメントにおける誤差が閾値α未満であれば、フィードバック方式のアライメントを行わず、フィードフォワード方式の位置決めでも所定精度が得られる確率は高い。したがって、各ダイ毎にフィードバック方式のアライメントを行わず、たとえば２ダイ毎、３ダイ毎にフィードバック方式のアライメントを行い、それ以外のダイではフィードフォワード方式の位置決めを行える。
これにより、アライメントに要する時間が大幅に短縮化できる。
【００２２】
また、本発明において、前記ウエハの各ダイ毎の転写は、該ウエハの外周部のダイより該ウエハの中央部のダイに向かう順序で行うことが好ましい。
【００２３】
マスク又はウエハが露光工程等を経て設計値に対して伸縮して誤差を生じる場合、通常はウエハの外周部における誤差の方がウエハの中央部における誤差より大きい。したがって、このように、ウエハの各ダイ毎の転写を、ウエハの外周部のダイよりウエハの中央部のダイに向かう順序で行った場合、ウエハの外周部のダイでのアライメントにおける誤差が閾値α未満であれば、ウエハの中央部のダイでのアライメントにおける誤差はこれより小さい確率が高い。したがって、アライメントにおける誤差が閾値α未満となった以降のダイでのフィードバック方式のアライメントを全て省くことも可能となる。これにより、アライメントに要する時間が大幅に短縮化できる。
【００２４】
また、本発明において、１枚のウエハにおける前記ステップ５の比較結果を集計し、統計処理を行い、該処理結果によって以降のウエハにおける前記ステップ４、ステップ５及びステップ６を省略するダイの頻度を増減することが好ましい。
【００２５】
同一ロットのウエハ間では機械的特性、熱的特性等は揃っている傾向が強い。
したがって、同一ロットのウエハを１枚処理した結果を統計処理してみれば、他のウエハでの結果も類推できることが多い。このような場合、１枚目のウエハにおけるフィードバック方式のアライメントを行うダイの頻度を多少多めにして安全を図ったとしても、２枚目のウエハ、３枚目のウエハ等におけるフィードバック方式のアライメントを行うダイの頻度をこれより減らしても十分である統計結果が得られることは多い。したがって、この方式を採用することにより、アライメントに要する時間が大幅に短縮化できる。
【００２６】
また、本発明において、前記ステップ６における位置合せ及び／又は電子ビームの入射角度制御は、前記第１のマークと前記第２のマークとのＸ方向のずれ量、前記第１のマークと前記第２のマークとのＹ方向のずれ量、前記第１のマークと前記第２のマークとのθ方向のずれ量、及び、前記マスクのマスク歪みを基になされることが好ましい。
【００２７】
このように、位置合せ及び／又は電子ビームの入射角度制御を上記の４つの値に基いて行えば、位置決め精度が容易に得られるからである。
【００２８】
また、本発明において、前記ステップ６における位置合せは前記第１のマークと前記第２のマークとのＸ方向のずれ量、及び、前記第１のマークと前記第２のマークとのＹ方向のずれ量を基になされ、前記電子ビームの入射角度制御は前記第１のマークと前記第２のマークとのθ方向のずれ量、及び、前記マスクのマスク歪みを基になされることが好ましい。
【００２９】
このように、マーク同士のＸＹ方向のずれ量補正は、ＸＹ方向の微動調整によるのが容易である。また、θ方向のずれ量補正、マスクのマスク歪み量補正は、電子ビームの入射角度制御によるのが容易である。
【００３０】
特に、θ方向のずれ量補正をウエハステージ等の微動調整によって行った場合、マスクとウエハとの相対的な回転が生じ、ウエハ上の異なる位置のダイにおいては更にθ方向のずれ量補正が必要になり、計算等が煩雑になる。これに対し、θ方向のずれ量補正を電子ビームの入射角度制御によって行えば、マスクとウエハとの相対的な回転が生じないので、このような不具合は生じない。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電子ビーム近接露光方法の好ましい実施の形態について説明する。先ず、添付図面に従って本発明に係る電子ビーム近接露光方法に使用される電子ビーム近接露光装置（主にハードウェア）の好ましい実施の形態について説明し、次に、これを使用した電子ビーム近接露光方法の流れ（主にソフトウェア）ついて説明する。
【００３２】
図１は、本発明に係る電子ビーム近接露光方法に使用される電子ビーム近接露光装置の転写部の上面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線矢視図である。
【００３３】
これらの図面に示されるように、この電子ビーム近接露光装置には、マスク３２に対向して４つの顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＹ１、ＡＸ２、ＡＹ２が設けられている。これらの顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＹ１、ＡＸ２、ＡＹ２は、電子ビームによる露光時に電子ビームを遮ることがないように撮影光軸がマスク面に対して斜めになるように配置されている。なお、電子ビーム近接露光装置としての主要な構成は、図１６乃至図１８に示したものと同様のため、その詳細な説明は省略する。
【００３４】
図３は電子ビーム近接露光装置の転写部を拡大した上面図である。同図において、ウエハ４４は、θＸＹステージ７０上の静電チャック６０によって吸着されている。
【００３５】
このウエハ４４には、ウエハ４４の各チップの位置決めや、各チップの伸縮率を測定するための４組のウエハマークＭ_ＷＸ１、Ｍ_ＷＸ２、Ｍ_ＷＹ１、Ｍ_ＷＹ２（図４参照）がチップが形成される領域外に設けられている。
【００３６】
一方、マスク３２には、破線で示される領域内にマスクパターンが形成されており、破線で示される領域外に前記ウエハマークＭ_ＷＸ１、Ｍ_ＷＸ２、Ｍ_ＷＹ１、Ｍ_ＷＹ２との関係でマスク３２とウエハ４４とのｘ方向、ｙ方向のずれ、及びｘｙ平面の回転方向のずれ、及びチップのｘ方向及びｙ方向の伸縮率を検出するための４つのマスクマークＭ_ＭＸ１、Ｍ_ＭＸ２、Ｍ_ＭＹ１、Ｍ_ＭＹ２が設けられている。
【００３７】
図５及び図６により上記ウエハマーク及びマスクマークの詳細について説明する。図５は図３の符号Ｂで示した部分の拡大図であり、図６は図５のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図５に示されるように、マスク３２には、マスクマークＭ_ＭＸ１が形成され、マスク３２を介してその下側のウエハマークＭ_ＷＸ、Ｍ_ＷＸが透視できるようになっている。
【００３８】
マスク３２に形成されるマスクマークＭ_ＭＸ１は、５×３個の小さな開口によって構成されており、一方、ウエハマークＭ_ＷＸは、１４×３個の凸部によって構成されている（図５、図６参照）。なお、ウエハやマスクに形成する位置決め用のマークは、この実施の形態には限定されない。
【００３９】
次に、顕微鏡撮像装置について説明する。ここでは、顕微鏡撮像装置ＡＸ１について説明するが、他の顕微鏡撮像装置ＡＹ１、ＡＸ２、ＡＹ２も同様の構成である。図７に顕微鏡撮像装置ＡＸ１の概略を示す。同図に示されるように、顕微鏡撮像装置ＡＸ１は、水平に配置されたマスク３２に対して光軸の入射角が所定の角度φとなるように配設されている。
【００４０】
顕微鏡対物レンズ９０の前面には、カバーガラス９１が取り付けられている。このカバーガラス９１の表面には、導電性の薄膜９１Ａが蒸着され、この導電性の薄膜９１Ａは、導電性の保持部材９２及び顕微鏡撮像装置ＡＸ１の筐体を介して接地されている。これにより、電子ビームによる転写時に散乱する電子又は２次電子がカバーガラス９１の表面に帯電しないようにしている。
【００４１】
なお、導電性の薄膜９１Ａとしては、錫酸化膜又はインジウム錫酸化膜（ＩＴＯ）などが使用される。また、この実施の形態では、カバーガラス９１の表面に導電性の薄膜９１Ａを蒸着するようにしたが、カバーガラスが設けられていない顕微鏡撮像装置の場合には、顕微鏡対物レンズ９０の表面に導電性の薄膜を蒸着し、この導電性の薄膜を接地するようにする。
【００４２】
また、上記導電性の薄膜９１Ａの代わりにメカニカルなシャッタ機構を設け、電子ビームによる転写時には、シャッタ機構を閉じて顕微鏡撮像装置の光学部材を遮蔽し、撮像時にはシャッタ機構を開くようにしてもよい。なお、この場合のシャッタ機構は、電子が帯電しないものが使用される。
【００４３】
この顕微鏡撮像装置ＡＸ１の内部には、照明手段が設けられている。すなわち、照明手段は、白色光源９３、レンズ９４、反射ミラー９５及びハーフミラー９６から構成されており、白色光源９３から出射された白色照明光は、レンズ９４によってほぼ平行光にされ、反射ミラー９５、ハーフミラー９６、対物レンズ９０及びカバーガラス９１を介してマスク３２及びウエハ４４を照明する。
【００４４】
このようにして照明されたマスク３２のマスクマーク及びウエハ４４のウエハマークでの散乱光は、顕微鏡対物レンズ９０、ハーフミラー９６を介して撮像部９７に入射して撮像される。
【００４５】
図８（Ａ）に示されるようにマスクマークＭ_ＭＸ及びウエハマークＭ_ＷＸは、顕微鏡撮像装置の焦点面Ｆ上にマークの一部が位置するように、各マークの長さや撮影光軸の入射角φなどが決定されている。なお、図８（Ａ）上で、Ｐは白色照明光の正反射光、Ｑ、ＲはそれぞれマスクマークＭ_ＭＸ及びウエハマークＭ_ＷＸでの白色照明光の散乱光、Ｇはマスク３２とウエハ４４との間隔である。
【００４６】
図８（Ｂ）は顕微鏡撮像装置によって白色照明光の散乱光Ｑ、Ｒが撮像された様子を示す画像である。
【００４７】
次に、上記のようにして撮像されたマスクマーク及びウエハマークに基づいてマスクとウエハとのずれを検出する方法について説明する。図９（Ａ）に示されるように撮像されたマスクマーク及びウエハマークの画像中からピントがあっている部分（枠で囲んだ部分）を、ｘ方向に連続して抽出する。図９（Ｂ）は、このようにして抽出した画像のｘ方向の各位置における輝度レベルを示している。
【００４８】
ここで、図９（Ｂ）に示されるように２つのマスクマークＭ_ＭＸ、及び１つのウエハマークＭ_ＷＸに対応する輝度レベルについて、それぞれ３つのピークのうちの中心のピーク位置を求め、各ピーク間の距離ｘ_１、ｘ_２を求める。そして、マスクマークＭ_ＭＸとウエハマークＭ_ＷＸとｘ方向の位置ずれ量Δｘは、次式、
【００４９】
【数１】
Δｘ＝（ｘ_１−ｘ_２）／２
によって求めることができる。
【００５０】
なお、顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＸ２によってマスク３２とウエハ４４のｘ方向の２つの位置ずれ量を検出することができ、顕微鏡撮像装置ＡＹ１、ＡＹ２によってマスク３２とウエハ４４のｙ方向の２つの位置ずれ量を検出することができる。
【００５１】
次に、ウエハの各チップのｘ方向及びｙ方向の伸縮率の測定方法について説明する。チップの伸縮率を測定する場合には、測定しようとするチップとマスク３２とを位置決めするが、チップのｙ方向の伸縮率の測定する場合には、３つの顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＹ１、ＡＸ２によって検出される位置ずれ量が、同時にゼロになるようにθＸＹステージ７０をｘ方向、ｙ方向に移動させるとともに、ｘｙ平面内でθＸＹステージ７０を回転させる。なお、この実施の形態では、チップの中心とマスクの中心とを一致させる位置決め用のマークが形成されている。
【００５２】
そして、残りの顕微鏡撮像装置ＡＹ２によって検出される位置ずれ量Δｙを求める。この位置ずれ量Δｙは、２つのウエハマークＭ_ＷＹ２とマスクマークＭ_ＭＹ２との各距離を、図４に示されるようにｙ_１、ｙ_２とすると、次式、
【００５３】
【数２】
Δｙ＝（ｙ_１−ｙ_２）／２
で表すことができる。このようにして求めた位置ずれ量Δｙを、チップの中心から２つのウエハマークＭ_ＷＹ２の中心とのｙ方向の基準の長さで除算することにより、チップのｙ方向の伸縮率を求めることができる。
【００５４】
同様にして、チップのｘ方向の伸縮率を測定する場合には、３つの顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＹ１、ＡＹ２によって検出される位置ずれ量が、同時にゼロになるようにθＸＹステージ７０をｘ方向、ｙ方向に移動させるとともに、ｘｙ平面内でθＸＹステージ７０を回転させ、残りの顕微鏡撮像装置ＡＸ２によって検出される位置ずれ量Δｘを求める。この位置ずれ量Δｘは、２つのウエハマークＭ_ＷＸ２とマスクマークＭ_ＭＸ２との各距離を、図４に示されるようにｘ_１、ｘ_２とすると、次式、
【００５５】
【数３】
Δｘ＝（ｘ_１−ｘ_２）／２
で表すことができる。このようにして求めた位置ずれ量Δｘを、チップの中心から２つのウエハマークＭ_ＷＸ２の中心とのｘ方向の基準の長さで除算することにより、チップのｘ方向の伸縮率を求めることができる。
【００５６】
図１０は本発明に係る電子ビーム近接露光装置の制御部の実施の形態を示すブロック図である。同図において、中央処理装置（ＣＰＵ）１００は、装置全体を統括制御するもので、前述したようなウエハのｘ方向及びｙ方向の伸縮率を求めるための処理、ウエハの位置決め制御、露光時の電子ビームの偏向制御等を行う。
【００５７】
４つの顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＹ１、ＡＸ２、ＡＹ２での撮像によって得られた各画像信号は、信号処理回路１０２に加えられる。信号処理回路１０２は、入力した各画像信号に基づいてマスクマークとウエハマークとの４つの位置ずれ量を算出する。
【００５８】
ＣＰＵ１００は、信号処理回路１０２から入力する４つの位置ずれ量がゼロになるようにステージ駆動回路１０４を介してθＸＹステージ７０をｘ方向、ｙ方向に移動させるとともに、ｘｙ平面内でθＸＹステージ７０を回転させ、これによりウエハの高精度の位置決め（ファインアライメント）を行う。
【００５９】
ＣＰＵ１００は、マスクを走査する際の偏向量データとともにウエハの伸縮率に応じた補正データをデジタル演算回路１０６に供給し、デジタル演算回路１０６は偏向量データに基づいてマスクを走査するためのデジタル信号を主ＤＡＣ／ＡＭＰ１０８に出力し、補正データに基づいてウエハのｘ方向及びｙ方向の伸縮率に比例してｘ方向及びｙ方向の転写倍率を変更するとともに、後述するようにマスクの歪みを補正するためのデジタル信号を副ＤＡＣ／ＡＭＰ１１０に出力する。
【００６０】
主ＤＡＣ／ＡＭＰ１０８は、入力したデジタル信号をアナログ信号に変換したのち増幅し、これを図１６に示される主偏向器２２、２４に出力する。これにより、電子ビーム１５は、光軸と平行な状態を維持したまま、図１７に示されるようにマスク３０の全面を走査するように偏向される。
【００６１】
また、副ＤＡＣ／ＡＭＰ１１０は、入力したデジタル信号をアナログ信号に変換したのち増幅し、これを図１６に示される副偏向器２６、２８に出力する。これにより、電子ビーム１５は、図１１に示されるようにマスク３２への入射角度が制御される。
【００６２】
なお、図１０において、レーザ干渉計Ｌ_Ｘ、Ｌ_Ｙは、θＸＹステージ７０の移動量をモニタするためのものである。
【００６３】
いま、図１１に示されるように電子ビーム１５のマスク３２への入射角度をΨ、マスク３２とウエハ４４との間隔をＧとすると、入射角度Ψによるマスクパターンの転写位置のずれ量δは、次式、
【００６４】
【数４】
δ＝Ｇ・ｔａｎ　Ψ
で表される。図１１上ではマスクパターンは、ずれ量δだけ正規の位置からずれた位置に転写される。
【００６５】
したがって、電子ビームの走査位置に応じて入射角度Ψを変化させることにより、転写倍率を変化させることができる。なお、入射角度Ψは、マスク中心では入射角度Ψを０とし、マスク中心から遠ざかるにしたがって入射角度Ψを大きくする。
【００６６】
図１２は本発明に係る電子ビーム近接露光方法の動作手順を示すフローチャートである。同図に示されるように、まず電子ビーム近接露光装置にマスクをロードし（ステップＳ１０）、続いてウエハをθＸＹステージ７０上の静電チャック６０に位置決めしたのち、該静電チャック６０で吸着固定することによりウエハをロードする（ステップＳＳ１２）。続いて、ウエハに電子が帯電しないように導通ピン等によってウエハの導通をとる（ステップＳ１４）。
【００６７】
次に、ウエハの高さを検出するためのｚセンサによって高さ検出を行い、ウエハの高さ調整を行ったのち（ステップＳ１６）、ウエハの粗い位置合わせ（コースアライメント）を行う（ステップＳ１８）。続いて、ウエハを転写位置に移動させる（ステップＳ２０）。
【００６８】
次に、マスクとウエハとの間隔（ＧＡＰ）を調整する（ステップＳ２２）。マスクとウエハとの間隔Ｇは、図８（Ａ）に示されるように顕微鏡撮像装置の結像面とマスクマークＭ_ＭＸとの交点Ｑと、ウエハマークＭ_ｗｘとの交点Ｒとの線分ＱＲを撮影画像に基づいて求め、この線分ＱＲと撮影光軸の入射角φとから、次式、
【００６９】
【数５】
Ｇ＝ＱＲ・ｓｉｎ　φ
によって求めることができる。詳しくは、特開２０００−３５６５１１号公報に開示されている。なお、間隔Ｇの測定方法はこの実施の形態に限定されない。
【００７０】
上記のようにして測定した間隔Ｇが所定値（例えば、５０μｍ）となるように間隔Ｇを調整する。この間隔Ｇの値（間隔値）は、補正演算回路１０６Ａに加えられる。なお、補正演算回路１０６Ａは、図１０に示したデジタル演算回路１０６中の副偏向器２６、２８の偏向制御を行う回路に相当する。
【００７１】
次に、図３で説明したようにチップごとに伸縮率を測定（ＭＡＧ測定（チップ））する（ステップＳ２３）。
【００７２】
その後、４つの顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＹ１、ＡＸ２、ＡＹ２を使用してマスクとウエハ上のチップとを精度よく位置決め（ファインアライメント）したのち（ステップＳ２４）、電子ビームによってマスクパターンをウエハに転写する（ステップＳ２６）。
【００７３】
この転写時に補正演算回路１０６Ａは、ウエハの伸縮率ε_ｘ、ε_Ｙに基づいて転写倍率を変更するとともに、マスク歪みを補正するように電子ビームのマスクパターンへの入射角度を制御（傾き補正）する。なお、補正演算回路１０６Ａには、ステップＳ３２で予め測定されたマスク歪みを示すデータが入力されており、補正演算回路１０６Ａは、例えば図１３（Ａ）に示されるようなマスク歪みを入力した場合に、図１３（Ｂ）に示されるようなマスク歪みのない状態でのマスクパターンが転写されるように電子ビームの傾き補正を行う。
【００７４】
ウエハへのマスクパターンの転写が終了すると、ウエハをアンロードする（ステップＳ２８）。
【００７５】
次に、電子ビーム近接露光装置を使用した電子ビーム近接露光方法の流れ（主にソフトウェア）ついて説明する。図１４は、ウエハ４４における各ダイＤ、Ｄ…の配置を示す図である。このウエハ４４は直径が３００ｍｍのものであり、一辺が２５ｍｍの正方形のダイＤが８８個配列される構成となっている。
【００７６】
図示の例は、最外周のダイＤ１から転写がスタートし、時計周りに順次ダイＤ２、ダイＤ３と進んでいき、ダイＤ１５の転写が終了した状態を示している。更に転写が進行した場合、破線で示されるように、ウエハ４４の外周部のダイＤよりウエハ４４の中央部のダイＤに向かう順序で渦巻き状に転写が進行する。
【００７７】
図１５は、電子ビーム近接露光方法の流れを説明するフローチャートである。
以降に、図１４と図１５を用いて、電子ビーム近接露光方法の流れについて説明する。
【００７８】
所定の工程時（図１４では、ダイＤ１５の転写が終了した時点）における、ダイＤ１５のアライメント情報を記憶する（ステップＳ１０２）。そして、この記憶したアライメント情報より次に転写するダイＤ１６のアライメント位置を算出する（ステップＳ１０３）。
【００７９】
この算出結果に基いて次に転写するダイＤ１６を転写する位置に位置決めする（ステップＳ１０４）。そして、マスク３２に設けられた位置合わせ用の第１のマークであるマスクマーク（Ｍ_ＭＸ、Ｍ_ＭＹ、Ｍ_ＭＸ１、Ｍ_ＭＸ２、Ｍ_ＭＹ１、Ｍ_ＭＹ２）とダイＤ１６に設けられた位置合わせ用の第２のマークであるウエハマーク（Ｍ_ＷＸ、Ｍ_ＷＹ、Ｍ_ＷＸ１、Ｍ_ＷＸ２、Ｍ_ＷＹ１、Ｍ_ＷＹ２）とを撮像し、この撮像した情報よりダイＤ１６の位置決め結果を算出する（ステップＳ１０５）。
【００８０】
このステップＳ１０３で算出されたアライメント位置とステップＳ１０５で算出された位置決め結果とを比較する。そして、この比較結果よりマスク３２とダイＤ１６との位置ズレ量が所定の値β未満になるように位置合せを行い及び／又は電子ビームの入射角度を制御する（ステップＳ１０６）。なお、所定の値βの具体例としては、５ｎｍが採用できる。次いで、マスクパターンをウエハ３２上のレジスト層に転写する（ステップＳ１０７）。
【００８１】
次に、ステップＳ１０６での比較結果であるマスク３２とダイＤ１６との位置ズレ量が所定の閾値α未満であるかの有無が判断される（ステップＳ１０８）。
なお、所定の閾値αの具体例としては、５ｎｍが採用できる。
【００８２】
位置ズレ量が所定の閾値α以上である場合には、ステップＳ１０２に戻り、次のダイ（本例では、ダイＤ１７）のアライメントが開始される。
【００８３】
位置ズレ量が所定の閾値α未満である場合には、この閾値α未満となる度数をカウントし、このカウント結果が所定の度数Ｍとなった場合には、以降の工程において所定の数毎のダイではステップＳ１０５及びステップＳ１０６（請求項２ではステップ４、ステップ５及びステップ６に該当する）を省略する。以下、流れに従って説明する。
【００８４】
ダイＤ１６において、位置ズレ量が閾値α未満であった場合、これまでのダイＤにおいて位置ズレ量が閾値α未満であった回数Ｎに１を加算する。すなわち、Ｎ＝Ｎ＋１の計算を行う（ステップＳ１０９）。そして、このＮの値を所定の度数Ｍと比較する（ステップＳ１１０）。
【００８５】
Ｎの値が所定の度数Ｍ未満の場合には、ステップＳ１０２に戻り、次のダイ（本例では、ダイＤ１７）のアライメントが開始される。
【００８６】
Ｎの値が所定の度数Ｍ又はＭ以上の場合には、以降の所定数毎のダイ（たとえば３枚毎）ではステップＳ１０５及びステップＳ１０６の工程が省略される。
【００８７】
より具体的には、ダイＤ１７、Ｄ１８及びダイＤ１９では、ダイＤのアライメント情報の記憶（ステップＳ２０２）、次に転写するダイＤのアライメント位置の算出（ステップＳ２０３）、算出結果に基いて次に転写するダイＤの転写位置への位置決め（ステップＳ２０４）及び転写（ステップＳ２０７）のみが行われる。なお、このステップにおいて、ステップＳ２０２、ステップＳ２０３、ステップＳ２０４及びステップＳ２０７は、それぞれステップＳ１０２、ステップＳ１０３、ステップＳ１０４及びステップＳ１０７と同一の処理内容である。
【００８８】
次いで、アライメントのスキップ回数（本例では、３回）が満了したかが判断され（ステップＳ２１２）、スキップ回数が未了の場合にはステップＳ２０２に戻り、このループが繰り返され、スキップ回数が満了した場合には、ステップＳ１０２に戻り、次のダイ（本例では、ダイＤ２０）のアライメントが開始される。
【００８９】
ステップＳ２１２からステップＳ１０２に戻るフローの場合、本例では、ダイＤ２０のアライメントが開始されるが、このダイＤ２０の処理において、ステップＳ１０８で位置ズレ量が所定の閾値α未満である場合には、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９では、既に所定の度数Ｍ以上となっているＮの値に更に１が加算されるので、必然的に次はステップＳ２０２へと進み、以降の所定数毎のダイ（たとえば３枚毎）ではステップＳ１０５及びステップＳ１０６の工程が省略されることとなる。
【００９０】
なお、図１５のフローチャートでは、ステップＳ１０８において、比較結果の値が所定の閾値α未満であるかの有無が判断されて、以降の所定数毎のダイ（たとえば３枚）ではステップＳ１０５及びステップＳ１０６の工程が省略されているが、比較結果の値の大小によって工程をスキップするダイの所定毎数を変化させてもよい。
【００９１】
また、既述のように、マスク又はウエハが露光工程等を経て設計値に対して伸縮して誤差を生じる場合、通常はウエハの外周部における誤差の方がウエハの中央部における誤差より大きい。したがって、所定のダイＤから以降はスキップするダイの所定毎数を大幅に増やしたり、これを数段階に分けて行ったり（スキップするダイの所定毎数間隔を広げて行く）、極端な場合には所定のダイＤから以降のダイでは、ステップＳ１０５及びステップＳ１０６の工程を全て省略したりするアルゴリズムを採用することもできる。
【００９２】
また、本実施態様では説明を省略したが、請求項４に記載のように、１枚のウエハにおける比較結果を集計し、統計処理を行い、この処理結果によって以降のウエハにおけるステップＳ１０５及びステップＳ１０６の工程を省略するダイの頻度を増減する方法も採用できる。
【００９３】
たとえば、同一ロットの１枚目のウエハでは、全ダイにおけるステップＳ１０５及びステップＳ１０６の工程を省略するダイの比率が２０％であったが、１枚目のウエハでの統計処理の結果によって、２枚目のウエハでは、全ダイにおけるステップＳ１０５及びステップＳ１０６の工程を省略するダイの比率を３０％とし、更に３枚目以降のウエハでは、全ダイにおけるステップＳ１０５及びステップＳ１０６の工程を省略するダイの比率を４０％とするようなアルゴリズムを採用することもできる。
【００９４】
また、図１４では、ウエハ４４の外周部のダイＤよりウエハ４４の中央部のダイＤに向かう順序で渦巻き状に転写が進行する態様が示されているが、これ以外のダイの転写順序を採用することもできる。たとえば、図１４において、ダイＤ１、ダイＤ２、ダイＤ３、ダイＤ４と１列の転写を終了させた後、ダイＤ５、ダイＤ３０、ダイＤ２９、ダイＤ２８、ダイＤ２７、ダイＤ２６と次の１列の転写へと進行させ、以降も隣接する１列へと進行させる転写順序を採用することもできる。
【００９５】
以上、本発明に係る電子ビーム近接露光方法の実施形態の例について説明したが、本発明は上記実施形態の例に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。
【００９６】
たとえば、実施形態の電子ビーム近接露光装置では、マスクとウエハとの位置合せが第１のマークであるマスクマーク（Ｍ_ＭＸ、Ｍ_ＭＹ、Ｍ_ＭＸ１、Ｍ_ＭＸ２、Ｍ_ＭＹ１、Ｍ_ＭＹ２）と第２のマークマークであるウエハマーク（Ｍ_ＷＸ、Ｍ_ＷＹ、Ｍ_ＷＸ１、Ｍ_ＷＸ２、Ｍ_ＷＹ１、Ｍ_ＷＹ２）とのＸ方向のずれ量、Ｙ方向のずれ量及びθ方向のずれ量を基になされ、電子ビームの入射角度制御がマスクのマスク歪みを基になされているが、請求項６のように、マスクとウエハとの位置合せが第１のマークであるマスクマーク（Ｍ_ＭＸ、Ｍ_ＭＹ、Ｍ_ＭＸ１、Ｍ_ＭＸ２、Ｍ_ＭＹ１、Ｍ_ＭＹ２）と第２のマークマークであるウエハマーク（Ｍ_ＷＸ、Ｍ_ＷＹ、Ｍ_ＷＸ１、Ｍ_ＷＸ２、Ｍ_ＷＹ１、Ｍ_ＷＹ２）とのＸ方向のずれ量、Ｙ方向のずれ量を基になされ、電子ビームの入射角度制御がマスクマークとウエハマークとのθ方向のずれ量及びマスクのマスク歪みを基になされる構成も採用できる。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ダイバイダイ（Ｄｉｅ　ｂｙ　Ｄｉｅ）方式の電子ビーム近接露光方法において、算出された次に転写するダイのアライメント位置と撮像した情報より算出された位置決め結果とが比較され、この比較結果が所定の値β以上の場合には、該比較結果が所定の値β未満になるように位置合せを行い及び／又は前記電子ビームの入射角度を制御する。一方、この比較結果が所定の値β未満の場合にはそのまま転写がなされる。したがって、アライメントに要する時間を極力短縮化し、マスクパターンを簡単にかつ精度よくウエハの各ダイに転写することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子ビーム近接露光装置の転写部の上面図
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視図
【図３】電子ビーム近接露光装置の転写部を拡大した上面図
【図４】チップごとの伸縮率の求め方を説明するために用いた図
【図５】図４の要部拡大図
【図６】図５のＣ−Ｃ線に沿う断面図
【図７】本発明に適用される顕微鏡撮像装置の概略構成図
【図８】顕微鏡撮像装置によってマスクマークとウエハマークとの位置ずれ量を検出する方法を説明するために用いた図
【図９】顕微鏡撮像装置によってマスクマークとウエハマークとの位置ずれ量を検出する方法を説明するために用いた図
【図１０】本発明に係る電子ビーム近接露光装置の制御部の実施の形態を示すブロック図
【図１１】副偏向器によって電子ビームの転写位置がずれる様子を示す図
【図１２】本発明に係る電子ビーム近接露光方法の動作手順を示すフローチャート
【図１３】マスク歪みの補正を説明するために用いた図
【図１４】ウエハにおける各ダイの配置を示す図
【図１５】電子ビーム近接露光方法の流れを説明するフローチャート
【図１６】本発明が適用される電子ビーム近接露光装置の基本構成図
【図１７】電子ビームによるマスクの走査を説明するために用いた図
【図１８】本発明が適用される電子ビーム近接露光装置の全体構成図
【符号の説明】
１５…電子ビーム、２２、２４…主偏向器、２６、２８…副偏向器、３２…マスク、４４…ウエハ、６０…静電チャック、７０…θＸＹステージ、９０…顕微鏡対物レンズ、９１…カバーガラス、９１Ａ…導電性の薄膜、９２…導電性の保持部材、９３…白色光源、９７…撮像部、１００…中央処理装置（ＣＰＵ）、１０２…信号処理回路、１０４…ステージ駆動回路、１０６…デジタル演算回路、１０６Ａ…補正演算回路、ＡＸ１、ＡＹ１、ＡＸ２、ＡＹ２…顕微鏡撮像装置、Ｄ…ダイ、Ｍ_ＷＸ、Ｍ_ＷＹ、Ｍ_ＷＸ１、Ｍ_ＷＸ２、Ｍ_ＷＹ１、Ｍ_ＷＹ２…ウエハマーク、Ｍ_ＭＸ、Ｍ_ＭＹ、Ｍ_ＭＸ１、Ｍ_ＭＸ２、Ｍ_ＭＹ１、Ｍ_ＭＹ２…マスクマーク

Claims

ウエハにマスクを近接配置し、前記ウエハの各ダイ毎にアライメントを行い、電子ビームによって前記マスクを走査することにより該マスクに形成されたマスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に転写する電子ビーム近接露光方法において、
所定の工程時における前記ダイのアライメント情報を記憶するステップであるステップ１と、
前記記憶したアライメント情報より次に転写するダイのアライメント位置を算出するステップであるステップ２と、
前記算出結果に基いて次に転写するダイを転写する位置に位置決めするステップであるステップ３と、
前記ダイが転写する位置に位置決めされた際に、前記マスクに設けられた位置合わせ用の第１のマークと該ダイに設けられた位置合わせ用の第２のマークとを撮像し、該撮像した情報より該ダイの位置決め結果を算出するステップであるステップ４と、
前記ステップ２で算出されたアライメント位置と前記ステップ４で算出された位置決め結果とを比較するステップであるステップ５と、
前記比較結果より前記マスクと前記ダイとの位置ズレ量が所定の値β未満になるように位置合せを行い及び／又は前記電子ビームの入射角度を制御するステップであるステップ６と、
前記マスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に転写するステップであるステップ７と、
を含むことを特徴とする電子ビーム近接露光方法。
前記ステップ５における比較結果が所定の閾値α未満の場合には、この比較結果となる度数をカウントし、このカウント結果が所定の度数Ｍとなった場合には、以降の工程において所定の数毎のダイでは前記ステップ４、ステップ５及びステップ６を省略する請求項１に記載の電子ビーム近接露光方法。
前記ウエハの各ダイ毎の転写は、該ウエハの外周部のダイより該ウエハの中央部のダイに向かう順序で行う請求項１又は２のいずれか１項に記載の電子ビーム近接露光方法。
１枚のウエハにおける前記ステップ５の比較結果を集計し、統計処理を行い、該処理結果によって以降のウエハにおける前記ステップ４、ステップ５及びステップ６を省略するダイの頻度を増減する請求項２又は３のいずれか１項に記載の電子ビーム近接露光方法。
前記ステップ６における位置合せ及び／又は電子ビームの入射角度制御は、前記第１のマークと前記第２のマークとのＸ方向のずれ量、前記第１のマークと前記第２のマークとのＹ方向のずれ量、前記第１のマークと前記第２のマークとのθ方向のずれ量、及び、前記マスクのマスク歪みを基になされる請求項１、２、３又は４のいずれか１項に記載の電子ビーム近接露光方法。
前記ステップ６における位置合せは前記第１のマークと前記第２のマークとのＸ方向のずれ量、及び、前記第１のマークと前記第２のマークとのＹ方向のずれ量を基になされ、前記電子ビームの入射角度制御は前記第１のマークと前記第２のマークとのθ方向のずれ量、及び、前記マスクのマスク歪みを基になされる請求項５に記載の電子ビーム近接露光方法。