JP2004266182A - Electron beam lithography system - Google Patents

Electron beam lithography system Download PDF

Info

Publication number
JP2004266182A
JP2004266182A JP2003056673A JP2003056673A JP2004266182A JP 2004266182 A JP2004266182 A JP 2004266182A JP 2003056673 A JP2003056673 A JP 2003056673A JP 2003056673 A JP2003056673 A JP 2003056673A JP 2004266182 A JP2004266182 A JP 2004266182A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
focused beam
alignment mark
alignment
electron beam
electron
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003056673A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshimitsu Sase
善光 佐瀬
Koji Ieda
浩司 家田
Yasuko Watanabe
康子 渡邊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi High Technologies Corp
Hitachi High Tech Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi High Technologies Corp, Hitachi High Tech Corp filed Critical Hitachi High Technologies Corp
Priority to JP2003056673A priority Critical patent/JP2004266182A/en
Publication of JP2004266182A publication Critical patent/JP2004266182A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron beam lithography system which can minimize fogging at the periphery of an alignment mark caused by beam irradiation upon detection of the positioning mark or the pollution of the mark caused by resist removal during alignment of the electron beam lithography system. <P>SOLUTION: In beam irradiation conditions during the detection of the alignment mark, a necessary accuracy can be secured by evaluating a detection reproduction accuracy using the actual alignment mark and can be realized by optimizing a necessary minimum quantity of irradiation. This can be attained by providing the algorithm of optimizing the alignment mark detection conditions and a unit for controlling the alignment-mark detection conditions as its implementation means. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子線描画装置に係り、特に試料面上に高精度で電子回路のパターンを描画する必要がある微細パターン形成方法で、描画するパターンと予めウェハ基板に形成されているパターンとの位置合わせ、所謂アライメントの際のウェハ位置検出の為の位置合わせマーク検出を描画と同じビームで実行する場合、デメリットであった位置合わせマーク検出によるレジスト感光を最小限に抑制して、かつ高精度にパターン描画を可能にした位置合わせマーク検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスは各社が100nm以下のデバイスの試作競争に凌ぎを削っている。製造装置としては、極端紫外線リソグラフィEUV(extreme ultraviolet lithography )や電子ビーム投影リソグラフィEPL(electron projection lithography )があり、次世代リソグラフィ技術NGL (Next Generation Lithography)と呼ばれている。
【0003】
NGLの代表候補に電子線描画装置が挙げられ、電子線描画装置は電子線を電子レンズと成形アパーチャを用いてビームを成形して任意の寸法に制御して、ウェハ上に直接パターンを焼き付ける為、通常の露光機とは違い原画となるマスクが不要である。従って装置の利用範囲は微細パターンの試作から、マスクレスQTATデバイスの量産まで多世代に渡る為、注目されている。
【0004】
現在実用化されている電子線描画装置を図9により説明する。電子源1より照射された電子線9は第一マスク2を透過し、成形レンズ4を通過し、第二マスク6に到達する。第2マスク6に照射する場合、成形偏向器3に制御計算機22より成形偏向制御回路15に成形寸法が指定され、成形偏向制御回路より成形偏向器3に電圧がかかりウェハ12上で指定寸法となるような矩形電子線が第二マスク6を透過する。第二マスクを透過した電子線9は縮小レンズ7にて縮小され、制御用計算機22にて指定された偏向位置を位置決め偏向制御回路16に設定することにより位置決め偏向器8に偏向信号が設定され、電子線9は指定の位置に偏向され対物レンズ10を通して試料台13上のウェハ12に照射される。
【0005】
試料台13は、試料台位置決め機構14、試料台位置測長回路20及びと試料台位置制御回路18にて制御計算機22の指定により正確に位置決めされる。図9は1軸のみの表記だが実際は少なくとも2軸以上を有し、X方向、Y方向、及びヨーイング成分が正確に計測され位置決めされる。前記のような電子線9の制御と、試料台13の制御により、ウェハ12上に配列されたチップ31上に所望の描画パターンを描画する。
【0006】
次にアライメントの要領を説明する。ウェハ12上のチップ31内には合わせ位置合わせマーク19が予め形成されており、合わせ位置合わせマーク19に照射された電子線9の反射電子23は位置合わせマーク検出用反射電子検出器11にて検出され、位置合わせマーク検出回路17にて信号処理され、制御用計算機22によって試料台13上での位置合わせマークの位置を計測することで、ウェハ12の正確な位置情報を得る。
【0007】
図2に具体的なアライメント実行要領を示す。図2はウェハ12上の1チップ31を拡大表示した図で、チップ31の四隅には合わせ位置合わせマーク19a〜19dが予め形成されている。アライメントはまず(図2−1)に示すように19a位置合わせマークのXY一方(図2ではX方向)をビーム9にてスキャンしてX方向位置情報を得る。
【0008】
次に(図2−2)に示すようにもう一方の方向(図2ではY方向)にスキャンしてY方向位置情報を得る。以上にて合わせ位置合わせマーク19aのXY位置情報を得る。同じ要領にて合わせ位置合わせマーク19b、19c、19dの位置座標を算出し、最終的にはチップに形成されている下地パターン30の座標や歪量を計算し、描画すべき位置を正確に求める。求めたビーム描画座標に基づき、(図2−3)に示すように順次ビームを照射して所望の描画パターンを下地パターン30に対して正確に位置合わせされた状態で描画を実行する。
【0009】
ここで、前述アライメントの具体的な動作については特開平08−274003公報(特許文献1)に記載されているように位置合わせマーク検出精度を向上する目的でビームの照射方向を複数化したり、特開昭59−723134公報(特許文献2)に記載されているように信号処理に工夫をこらしたものがある。
【0010】
但し、いずれも位置合わせマーク照射条件については、照射量を少なくとも低減化する方向では無い。従来技術によれば、アライメントの為の合わせ位置合わせマーク19への電子ビーム照射条件は予め制御用計算機22のメモリファイル内に登録された条件で実行される。前述登録条件とは予めロット処理前に精度確認された条件で登録されているが、必要精度重視で考慮する為アライメントの為のドース量最小にする配慮はなされないのが実情である。
【0011】
アライメントの置合わせマーク部のドーズ(感光)でデバイス上問題となっているのが、プロセス汚染や位置合わせマーク近傍へのかぶりの影響である。位置合わせマーク検出を描画と同じ電子ビームで実施する為、位置合わせマーク部及びその周辺部はアライメント動作により感光されてしまう。
【0012】
通常位置合わせマークはデバイスパターンのスクライブとよばれる最終的に切断される領域に配備されるが、その限りではない。場合によっては回路パターン近傍に位置合わせマークがあり、この場合位置合わせマーク近傍の感光により描画前のプリドーズと同じになり、微細パターン描画において、本来所望の寸法精度に対して誤差要因となる。又位置合わせマークがスクライブ領域にある場合でも、感光部にレジスト残り等が発生すると後工程へ汚染として支障が出て問題となるケースもある。
【0013】
この問題を解決する為に、位置合わせマーク検出は描画とは別波長のビームや光で実施するオフアクシスアライメント(Off−Axis)がある。この場合はレジストに非露光となる波長が選択される。Off−Axisで問題となるのが、アライメント精度への影響で描画ビームの軸とアライメントビームの軸間距離(ベースライン)を常に一定に管理する必要がある。実際Off−Axisは、温度管理を含めて複雑な制御が必要となりステッパでは実績あるもの電子線描画装置では未だ実用化されていない。
【0014】
【特許文献1】
特開平08−274003公報
【特許文献2】
特開昭59−723134公報
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
描画と同じビームでアライメントを実施するTTLオンアクシスアライメント方式(TTL On−Axis)は前述Off−Axisのようなベースライン管理が不要な為、高精度なアライメント手段として非常に有効な方式である。位置合わせマーク検出に伴なうレジスト感光の問題については、位置合わせマーク検出の際のドーズ量(感光量)を必要最小限に管理する事で改善又は解決が出来る。
【0016】
描画と同じ光や電子ビームでアライメント(位置合わせマーク検出)を実施する場合、位置合わせマーク検出時に照射部(位置合わせマークの近傍)が感光されてしまうのは現実的には避けられない。
【0017】
本発明は、位置合わせマークの検出精度がよく、かつ位置合わせマーク近傍が感光する感光量の少ない電子線描画装置を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明は、集束ビームで描画する電子回路を含むパターンの下地エリヤの周囲近傍に予め施されている試料面上の位置合わせ位置合わせマークに集束ビームを照射し、反射して来る集束ビームを捉えて試料面の位置を計測するアライメント機能が備わる電子線描画装置において、捉えた集束ビームにより算出する位置合わせマークの検出再現精度が良く、かつ集束ビームの照射で位置合わせマークの近傍にできる感光部分の感光量が小さくなるような条件のもとで、位置合わせマーク検出時の集束ビーム照射をすることを特徴とする。
【0019】
これにより、必要最小限の照射でアライメントの実行ができる。
【0020】
また本発明は、アライメントにとって必要最小限なドーズをいかに判断して、自動化する事にある。これの実現は、アライメント精度すなわち位置合わせマーク位置検出精度を実際のウェハ上の位置合わせマークを使い、照射量を決定する各パラメータを変化させて直接位置合わせマーク位置の検出再現精度を評価し、評価結果から所望の精度を確保しつつ、かつ照射量が最小限な条件を見出す事で解決出きる。又自動化は前述判断アルゴリズムを自動制御するソフトウェアやハードウェアを開発する事で解決出きる。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1に本発明を実現するための電子線描画装置の該略図を示す。
アライメントや描画の基本動作については図9にて説明済みの従来例と同様なので説明を割愛する。本発明を示すアライメントの為の位置合わせマーク検出条件の自動制御の実施例について以下詳細説明する。
【0022】
ロット処理の冒頭1枚目のウェハ12を試料台13にセットした際、まず一個目の合わせ位置合わせマーク19位置に移動する。さらに制御計算機22からの指令により位置合わせマーク検出条件制御ユニット21が起動され以降のアライメント動作を自動制御する。
【0023】
図3に実際のアライメント位置合わせマークと具体的なビーム照射条件を示す。位置合わせマーク19は通常X,Y方向の位置情報を得る為に十字位置合わせマークや井桁位置合わせマークが使用される。本図は十字位置合わせマークでの例であるが位置合わせマーク形状については特には拘らない。
【0024】
図3により位置合わせマーク検出時の主なパラメータと内容を説明する。集束ビームの大きさであるショットサイズは幅W、縦hで指定される。規定されたショットはショットピッチSPで規定されたサイズで随時移動し全長スキャン幅SWで規定された領域内を移動する。この横方向(X方向)に移動しながらのショットをショットスキャンと言う。
【0025】
上記動作を1ショットスキャンとすると、次にラインピッチLPで規定された量を縦方向に移動し、次のショットスキャンが行なわれる。ラインピッチLPが縦方向の移動である行送りの間隔になる。
【0026】
このショットスキャンを縦方向の行送り毎に繰り返して位置合わせマークの読み取りが行なわれる。このショットスキャンで反射してくる集束ビームの位置合わせマークの捉え、この位置合わせマークの読み取り情報をパラメータとして資料面の位置を計測(算出)が行なわれる。
【0027】
ラインピッチLP(行送りの間隔)は、勿論LP=0でも可能である。上記スキャン動作をスキャン本数SNで規定された回数だけ繰り返し、最終的に全てのスキャンで得られた位置合わせマーク検出信号を合成して図4のような位置合わせマーク検出信号を得る。得られた信号は横軸に位置情報、縦軸に検出信号強度となるため、所定の信号処理を施して位置合わせマークの位置座標を正確に算出する。
【0028】
次に、上記パラメータに関し、本発明の課題である必要最小限のドーズ(照射量)で所望のアライメント精度を確保する為のアルゴリズムを図5により説明する。
【0029】
まず各パラメータを初期化50する。図5ではパラメータの内、▲1▼ショットサイズと▲2▼スキャン幅は固定値としている。▲3▼ショットピッチは初期定数SP’、▲4▼ラインピッチは初期定数LP’、▲5▼スキャン本数は初期定数SN’にセットする。各初期定数は制御計算機のファイル等に予め登録しておき、任意に変更可能である。次に▲3▼ショットピッチの最適化60を実施する。
【0030】
図6によりショットピッチの最適化フローを説明する。Box61により▲3▼ショットピッチSP’以外の項目は上記初期定数を固定とし、▲3▼ショットピッチはSP’値を初期値に変数とする。次にbox62の如く評価条件回数nを0にセットし、box63で位置合わせマーク検出を繰り返し実行する。実行回数はN回で指定するが通常は30回程度である。次にbox64で検出再現精度を確認し結果を統計処理する。
【0031】
次にbox65で予め指定した評価条件を全て完了したかを判断し、完了していない場合はbox66により評価条件回数をn=n+1にセットし、box67にてショットピッチSP’を規定ピッチΔSPだけ加算する。以降n=0と同様に処理され、最終的にはbox65にて全評価条件完了となる。Box68にて得られた全評価条件での再現精度結果より、グラフに示したようなまとめを行い再現精度が最も良好なるSP’条件を割り出し、最適解SPを求める。
【0032】
次に図5の▲4▼ラインピッチ最適化70について図7により説明する。Box71により▲4▼ラインピッチLP’以外の項目は全て定数を固定とする。勿論前述▲3▼ショットピッチについてもbox60で最適化されたSP値をセットする。以降ショットピッチ最適化とほぼ同様手順で進む。box72で評価条件回数nを0にセットし、box73で位置合わせマーク検出を繰り返し実行する。実行回数はN回で指定するが通常は30回程度である。
【0033】
次にbox74で検出再現精度を確認し結果を統計処理する。次にbox75で予め指定した評価条件を全て完了したかを判断し、完了していない場合はbox76により評価条件回数をn=n+1にセットし、box77にてラインピッチLP’を規定ピッチΔLPだけ加算する。以降n=0と同様に処理され、最終的にはbox75にて全評価条件完了となる。Box78にて得られた全評価条件での再現精度結果より、グラフに示したようなまとめを行い再現精度が最も良好なるLP’条件を割り出し最適解LPを求める。
【0034】
次に図5の▲5▼スキャン本数最適化80について図8により説明する。Box81により▲5▼スキャン本数SN’以外の項目は定数を固定とし、▲3▼ショットピッチや▲4▼ラインピッチについても前述にて最適化された定数SP値やLP値をセットする。次にbox82の如く評価条件回数nを0にセットし、box83で位置合わせマーク検出を繰り返し実行する。実行回数はN回で指定するが通常は30回程度である。次にbox84で検出再現精度を確認し結果を統計処理する。
【0035】
次にbox85で予め指定した評価条件を全て完了したかを判断し、完了していない場合はbox86により評価条件回数をn=n+1にセットし、box87にてスキャン本数SN’を規定ピッチΔSNだけ加算する。以降n=0と同様に処理され、最終的にはbox85にて全評価条件完了となる。Box88にて得られた全評価条件での再現精度結果より、グラフに示したようなまとめを行う。
【0036】
レジストへのドーズに大いに関連するスキャン本数は、性質上回数を増やす事で精度上有利になる事は既知である為、最適化とは所望の精度を満足するのに必要最小となる本数を割り出す事にある。Box88に示すグラフのように得られた結果より、所望の精度を確保しかつスキャン本数SN’が最小となる条件を最適解SNと決定する。以上により位置合わせマーク検出条件の最適化は完了する。すなわち、再現精度が良好である所望の精度が満たされているもとで、位置合わせマークの近傍にできる感光部分の感光量が小さくスキャン本数値を求めることで、位置合わせマーク検出条件の最適化を見出すことができる。
【0037】
なお、以上のアルゴリズムを専用の制御ユニットにより自動実行させる事に特に隘路は無い。
【0038】
又本発明の検出条件の自動最適化処理は、具体的にはロット処理の最初のウェアで(条件だしウェハでの兼用も可)各パラメータを自動算出し、求められた最適化された条件にてロット処理を行うのが通常である。
【0039】
更に、本説明では固定としたショットサイズやスキャン幅も同様なアルゴリズムで最適化する事も可能である。最適化されたパラメータは制御計算機22に自動登録され、ロット1枚目のウェハの2個目以降位置合わせマーク検出及びロット2枚目以降の処置については最適化された条件にてアライメント動作を実行する。
【0040】
又、任意のタイミングで制御計算機22から位置合わせマーク検出条件制御ユニット21に起動をかけて、最適化を実行する事も勿論可能である。又、位置合わせマーク検出条件制御ユニット21を用い現状でのアライメント精度を確認する事も可能である。最適化途中の結果を画面表示する事でその様子を確認可能である。
【0041】
本発明の上記実施例によれば、アライメントの為の位置合わせマーク検出の際、感光剤であるレジストへのドーズ(感光)の感光量を必要最小限に管理できる。位置合わせマークへの感光により引き起こされる位置合わせマーク周辺部でのかぶりによる線幅変動やプロセス汚染を防止出来る。又、位置合わせマーク検出精度の確認ツールとしても有用であり、装置を常に正常な状態で使用する事が可能となり装置信頼性が向上出来る。つまり電子線描画装置を常に安定した性能で稼動できる事になりデバイス製造上歩留まり向上が実現できる。
【0042】
【発明の効果】
以上に述べたように本発明によれば、位置合わせマーク周辺部(近傍)の感光量を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係わる電子線描画装置。
【図2】アライメント実行要領を示すチップ内の拡大図。
【図3】本発明の実施例に係わるもので、位置合わせマーク検出の具体的検出条件と内容の説明図。
【図4】本発明の実施例に係わるもので、位置合わせマーク検出結果を示す信号波形図。
【図5】本発明の実施例に係わるもので、主要な要件である位置合わせマーク検出条件の最適化を示すフロー。
【図6】本発明の実施例に係わるもので、主要な要素であるショットピッチSPの最適値を求めるフロー。
【図7】本発明の実施例に係わるもので、主要な要素であるラインピッチLPの最適値を求めるフロー。
【図8】本発明の実施例に係わるもので、主要な要素であるスキャン本数SNの最適値を求めるフロー。
【図9】従来例に係わる電子線描画装置。
【符号の説明】
1…電子源、2…矩形成形絞り、3…成形偏向器、4…成形レンズ、5…ブランカ、6…可変成形絞り、7…縮小レンズ、8…位置決め偏向器、9…電子線、10…対物レンズ、11…位置合わせマーク検出用反射電子検出器、12…ウェハ、13…試料台、14…試料台位置決め機構、15…成形偏向制御回路、16…位置決め偏向制御回路、17…位置合わせマーク検出回路、18…試料台位置制御回路、19…合わせ位置合わせマーク、20…試料台位置測長回路、21…位置合わせマーク検出条件制御ユニット、22…制御計算機、23…反射電子、30…下地パターン、31…チップ、50〜88…位置合わせマーク検出条件の最適化を説明するアルゴリズムフロー、60〜68…ショットピッチの最適値を求めるフロー、70〜78…ラインピッチの最適値を求めるフロー、80〜88…スキャン本数の最適値を求めるフロー。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electron beam lithography apparatus, and in particular, to a fine pattern forming method that needs to draw a pattern of an electronic circuit on a sample surface with high precision, the position of a pattern to be drawn and a pattern previously formed on a wafer substrate. When performing alignment, so-called alignment mark detection for wafer position detection during alignment, with the same beam as drawing, resist exposure due to alignment mark detection, which was a disadvantage, is minimized and highly accurate. The present invention relates to an alignment mark detection method that enables pattern drawing.
[0002]
[Prior art]
In recent years, semiconductor devices have surpassed the competition for prototypes of devices having a size of 100 nm or less. As the manufacturing apparatus, there are extreme ultraviolet lithography (EUV) and electron projection lithography (EPL), which is called next generation lithography technology NGL (Next Generation Lithography).
[0003]
A representative candidate for NGL is an electron beam lithography system. The electron beam lithography system forms an electron beam using an electron lens and a shaping aperture, controls the beam to an arbitrary size, and prints a pattern directly on a wafer. Unlike an ordinary exposure apparatus, a mask serving as an original image is not required. Therefore, the range of use of the apparatus has attracted attention because it covers many generations from the trial production of fine patterns to the mass production of maskless QTAT devices.
[0004]
An electron beam lithography apparatus currently in practical use will be described with reference to FIG. The electron beam 9 emitted from the electron source 1 passes through the first mask 2, passes through the molded lens 4, and reaches the second mask 6. When irradiating the second mask 6, a molding dimension is designated to the molding deflection control circuit 15 by the control computer 22 in the molding deflector 3, a voltage is applied to the molding deflector 3 by the molding deflection control circuit, and the designated dimension is set on the wafer 12. Such a rectangular electron beam transmits through the second mask 6. The electron beam 9 transmitted through the second mask is reduced by the reduction lens 7, and the deflection signal specified by the control computer 22 is set in the positioning deflection control circuit 16 to set a deflection signal in the positioning deflector 8. The electron beam 9 is deflected to a designated position and is irradiated on the wafer 12 on the sample stage 13 through the objective lens 10.
[0005]
The sample stage 13 is accurately positioned by the control computer 22 by the sample stage positioning mechanism 14, the sample stage position measuring circuit 20, and the sample stage position control circuit 18. Although FIG. 9 shows only one axis, it actually has at least two axes, and the X direction, the Y direction, and the yawing component are accurately measured and positioned. By controlling the electron beam 9 and the sample stage 13 as described above, a desired drawing pattern is drawn on the chips 31 arranged on the wafer 12.
[0006]
Next, the procedure of alignment will be described. An alignment mark 19 is formed in advance in a chip 31 on the wafer 12, and the reflected electrons 23 of the electron beam 9 radiated on the alignment mark 19 are reflected by the reflected-electron detector 11 for alignment mark detection. The position of the alignment mark on the sample table 13 is measured by the detection and signal processing by the alignment mark detection circuit 17, and the control computer 22 obtains accurate position information of the wafer 12.
[0007]
FIG. 2 shows a specific alignment execution procedure. FIG. 2 is an enlarged view of one chip 31 on the wafer 12, and alignment positioning marks 19 a to 19 d are formed in advance at four corners of the chip 31. In the alignment, first, as shown in FIG. 2-1, one of the XY alignment marks 19a (the X direction in FIG. 2) is scanned with the beam 9 to obtain the X direction position information.
[0008]
Next, as shown in FIG. 2-2, scanning is performed in the other direction (Y direction in FIG. 2) to obtain Y direction position information. Thus, XY position information of the alignment mark 19a is obtained. In the same manner, the position coordinates of the alignment marks 19b, 19c, and 19d are calculated, and finally the coordinates and distortion of the base pattern 30 formed on the chip are calculated, and the position to be drawn is accurately obtained. . Based on the obtained beam drawing coordinates, a beam is sequentially irradiated as shown in FIG. 2-3, and drawing is performed in a state where a desired drawing pattern is accurately aligned with the base pattern 30.
[0009]
Here, the specific operation of the alignment is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-274003 (Patent Document 1). As described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-723134 (Patent Document 2), there is one in which signal processing is devised.
[0010]
However, none of the alignment mark irradiation conditions is directed to at least reducing the irradiation amount. According to the prior art, the condition for irradiating the alignment mark 19 for electron beam irradiation for alignment is executed under the condition registered in the memory file of the control computer 22 in advance. The above-mentioned registration condition is registered in advance under the condition whose accuracy has been confirmed before the lot processing. However, in actuality, no consideration is given to minimizing the dose amount for alignment in order to give consideration to necessary accuracy.
[0011]
The problem on the device due to the dose (photosensitivity) of the alignment mark part in the alignment is the effect of process contamination and fogging near the alignment mark. Since the alignment mark detection is performed using the same electron beam as the drawing, the alignment mark portion and its peripheral portion are exposed by the alignment operation.
[0012]
Usually, the alignment mark is provided in an area to be finally cut called a scribe of the device pattern, but is not limited thereto. In some cases, there is an alignment mark in the vicinity of the circuit pattern. In this case, the exposure near the alignment mark becomes the same as the pre-dose before drawing, and this becomes an error factor for originally desired dimensional accuracy in drawing a fine pattern. Even when the alignment mark is in the scribe area, if a resist residue or the like occurs in the photosensitive portion, there is a case where a problem is caused because contamination occurs in a post-process.
[0013]
In order to solve this problem, there is off-axis alignment (Off-Axis) in which alignment mark detection is performed using a beam or light having a different wavelength from drawing. In this case, a wavelength at which the resist is not exposed is selected. The problem with Off-Axis is that the distance between the axis of the writing beam and the axis of the alignment beam (base line) must always be kept constant because of the influence on the alignment accuracy. In fact, Off-Axis requires complicated control including temperature management, and although it has been used in steppers, it has not yet been put to practical use in an electron beam lithography apparatus.
[0014]
[Patent Document 1]
JP 08-274003 A [Patent Document 2]
JP-A-59-723134
[Problems to be solved by the invention]
The TTL on-axis alignment method (TTL On-Axis), in which alignment is performed by the same beam as writing, is a very effective method as a high-precision alignment means because it does not require baseline management like the above-described Off-Axis. The problem of the resist exposure accompanying the detection of the alignment mark can be improved or solved by controlling the dose (the amount of exposure) at the time of detecting the alignment mark to a minimum.
[0016]
When alignment (positioning mark detection) is performed using the same light or electron beam as in drawing, it is practically unavoidable that the irradiated portion (near the positioning mark) is exposed when the positioning mark is detected.
[0017]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an electron beam lithography apparatus which has good detection accuracy of an alignment mark and has a small amount of light exposure near the alignment mark.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The present invention irradiates a focused beam on an alignment mark on a sample surface, which is previously formed in the vicinity of a base area of a pattern including an electronic circuit for drawing with a focused beam, and captures the reflected focused beam. In an electron beam lithography system equipped with an alignment function that measures the position of the sample surface, the photosensitive mark that can accurately detect and reproduce the alignment mark calculated from the captured focused beam and can be positioned near the alignment mark by irradiating the focused beam The method is characterized in that a focused beam is irradiated at the time of detecting the alignment mark under the condition that the exposure amount becomes small.
[0019]
As a result, alignment can be performed with the minimum necessary irradiation.
[0020]
Another object of the present invention is to determine the minimum dose required for alignment and to automate the determination. To achieve this, the alignment accuracy, that is, the alignment mark position detection accuracy is evaluated using the actual alignment mark on the wafer, and the parameters for determining the irradiation amount are changed to directly evaluate the detection accuracy of the alignment mark position. The solution can be solved by finding the condition with the minimum irradiation amount while securing the desired accuracy from the evaluation result. Automation can be solved by developing software or hardware that automatically controls the above-mentioned judgment algorithm.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic view of an electron beam writing apparatus for realizing the present invention.
The basic operations of alignment and drawing are the same as in the conventional example described with reference to FIG. An embodiment of the automatic control of the alignment mark detection condition for alignment according to the present invention will be described in detail below.
[0022]
When the first wafer 12 at the beginning of the lot process is set on the sample stage 13, first, the wafer 12 is moved to the position of the first alignment mark 19. Further, the alignment mark detection condition control unit 21 is activated by a command from the control computer 22, and automatically controls the alignment operation thereafter.
[0023]
FIG. 3 shows actual alignment positioning marks and specific beam irradiation conditions. As the alignment mark 19, a cross alignment mark or a cross position alignment mark is usually used to obtain positional information in the X and Y directions. This figure shows an example of a cross alignment mark, but the shape of the alignment mark is not particularly limited.
[0024]
Main parameters and contents at the time of detecting the alignment mark will be described with reference to FIG. The shot size, which is the size of the focused beam, is specified by width W and height h. The specified shot moves as needed at the size specified by the shot pitch SP and moves within the area specified by the full length scan width SW. The shot while moving in the horizontal direction (X direction) is called a shot scan.
[0025]
Assuming that the above-described operation is one-shot scan, the amount specified by the line pitch LP is then moved in the vertical direction, and the next shot scan is performed. The line pitch LP is a line feed interval which is a vertical movement.
[0026]
This shot scan is repeated for each line feed in the vertical direction to read the alignment mark. The alignment mark of the focused beam reflected by the shot scan is captured, and the position of the data surface is measured (calculated) using the read information of the alignment mark as a parameter.
[0027]
The line pitch LP (line feed interval) can of course be set even when LP = 0. The above-described scanning operation is repeated the number of times specified by the number of scans SN, and finally the alignment mark detection signals obtained in all the scans are combined to obtain the alignment mark detection signal as shown in FIG. Since the obtained signal has position information on the horizontal axis and detection signal intensity on the vertical axis, predetermined signal processing is performed to accurately calculate the position coordinates of the alignment mark.
[0028]
Next, with respect to the above parameters, an algorithm for securing desired alignment accuracy with a minimum necessary dose (irradiation amount), which is an object of the present invention, will be described with reference to FIG.
[0029]
First, each parameter is initialized 50. In FIG. 5, among the parameters, (1) shot size and (2) scan width are fixed values. (3) The shot pitch is set to an initial constant SP ', (4) The line pitch is set to an initial constant LP', and (5) The number of scans is set to an initial constant SN '. Each initial constant is registered in advance in a file of the control computer or the like, and can be arbitrarily changed. Next, (3) optimization 60 of the shot pitch is performed.
[0030]
The optimization flow of the shot pitch will be described with reference to FIG. According to Box 61, the items other than (3) shot pitch SP 'fix the above initial constant, and (3) SP' value is used as an initial value as a variable for shot pitch. Next, the number of evaluation conditions n is set to 0 as in box 62, and the alignment mark detection is repeatedly executed in box 63. The number of times of execution is specified by N times, but is usually about 30 times. Next, the detection reproducibility is confirmed by the box 64, and the result is statistically processed.
[0031]
Next, it is determined whether all the evaluation conditions specified in advance in box 65 have been completed. If not completed, the number of evaluation conditions is set to n = n + 1 in box 66, and the shot pitch SP 'is added by the specified pitch ΔSP in box 67. I do. Thereafter, processing is performed in the same manner as n = 0, and finally all evaluation conditions are completed in box 65. From the reproducibility accuracy results under all evaluation conditions obtained in Box 68, the SP 'conditions with the best reproducibility are determined by summarizing as shown in the graph, and the optimum solution SP is obtained.
[0032]
Next, (4) line pitch optimization 70 in FIG. 5 will be described with reference to FIG. According to the Box 71, constants are fixed for all items other than (4) line pitch LP '. Of course, the SP value optimized by the box 60 is set for the above-mentioned (3) shot pitch. Thereafter, the procedure proceeds in substantially the same manner as the shot pitch optimization. The box 72 sets the number of evaluation conditions n to 0, and the box 73 repeatedly executes the alignment mark detection. The number of times of execution is specified by N times, but is usually about 30 times.
[0033]
Next, the detection reproduction accuracy is checked in box 74, and the result is statistically processed. Next, it is determined in box 75 whether or not all the evaluation conditions specified in advance have been completed. If not completed, the number of evaluation conditions is set to n = n + 1 in box 76, and the line pitch LP ′ is added in box 77 by the specified pitch ΔLP. I do. Thereafter, the processing is performed in the same manner as n = 0, and finally all evaluation conditions are completed in box 75. From the reproducibility accuracy results under all evaluation conditions obtained in Box 78, the results are summarized as shown in the graph, and the LP 'condition with the best reproducibility is determined to find the optimal solution LP.
[0034]
Next, the (5) scan number optimization 80 in FIG. 5 will be described with reference to FIG. According to Box 81, constants are fixed for items other than (5) the number of scans SN ', and constants SP and LP values optimized as described above are set for (3) shot pitch and (4) line pitch. Next, the number of evaluation conditions n is set to 0 as in box 82, and the alignment mark detection is repeatedly executed in box 83. The number of times of execution is specified by N times, but is usually about 30 times. Next, the detection reproduction accuracy is checked in box 84, and the result is statistically processed.
[0035]
Next, it is determined whether all the evaluation conditions specified in advance are completed in box 85. If not completed, the number of evaluation conditions is set to n = n + 1 by box 86, and the number of scans SN ′ is added by box 87 by the specified pitch ΔSN. I do. Thereafter, the processing is performed in the same manner as n = 0, and finally all evaluation conditions are completed in box 85. Based on the reproducibility results under all evaluation conditions obtained in Box 88, the results are summarized as shown in the graph.
[0036]
It is known that the number of scans, which is greatly related to the dose to the resist, is advantageous in terms of accuracy by increasing the number of scans, so optimization means finding the minimum number of scans required to satisfy the desired accuracy. Is in the thing. From the results obtained as shown in the graph shown in Box 88, the condition that ensures the desired accuracy and minimizes the number of scans SN ′ is determined as the optimum solution SN. Thus, the optimization of the alignment mark detection condition is completed. In other words, under the condition that the desired accuracy with good reproduction accuracy is satisfied, the exposure amount of the photosensitive portion formed near the alignment mark is small and the actual scan value is obtained, thereby optimizing the alignment mark detection condition. Can be found.
[0037]
It should be noted that there is no particular bottleneck in automatically executing the above algorithm by a dedicated control unit.
[0038]
In the automatic optimization process of the detection condition of the present invention, specifically, each parameter is automatically calculated in the first ware of the lot process (the condition can also be used for a wafer), and the obtained optimized condition is obtained. Usually, lot processing is performed.
[0039]
Further, in the present description, the fixed shot size and scan width can be optimized by a similar algorithm. The optimized parameters are automatically registered in the control computer 22, and the alignment operation is performed under the optimized conditions for detecting the alignment marks of the second and subsequent wafers of the first wafer of the lot and for the treatment of the second and subsequent wafers of the lot. I do.
[0040]
Also, it is of course possible to start the alignment mark detection condition control unit 21 from the control computer 22 at an arbitrary timing to execute the optimization. It is also possible to confirm the current alignment accuracy using the alignment mark detection condition control unit 21. By displaying the results of the optimization process on the screen, the state can be confirmed.
[0041]
According to the above-described embodiment of the present invention, the amount of exposure (dose) to the resist, which is a photosensitive agent, can be controlled to a necessary minimum when detecting an alignment mark for alignment. Line width fluctuation and process contamination due to fogging around the alignment mark caused by exposure to the alignment mark can be prevented. It is also useful as a tool for confirming the accuracy of the alignment mark detection, and the device can always be used in a normal state, thereby improving the reliability of the device. That is, the electron beam lithography apparatus can always be operated with stable performance, and the yield in device manufacturing can be improved.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to minimize the light exposure at the peripheral portion (near) of the alignment mark.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an electron beam drawing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of the inside of a chip showing an alignment execution procedure.
FIG. 3 is an explanatory diagram of specific detection conditions and contents of alignment mark detection according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a signal waveform diagram showing a result of detecting an alignment mark according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart according to the embodiment of the present invention, showing a main requirement, that is, optimization of alignment mark detection conditions.
FIG. 6 relates to an embodiment of the present invention, and is a flow for obtaining an optimum value of a shot pitch SP which is a main element.
FIG. 7 relates to the embodiment of the present invention, and is a flow for obtaining an optimum value of a line pitch LP which is a main element.
FIG. 8 is a flowchart according to the embodiment of the present invention, which finds an optimum value of the number of scans SN, which is a main element.
FIG. 9 is an electron beam drawing apparatus according to a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron source, 2 ... rectangular shaping diaphragm, 3 ... shaping deflector, 4 ... shaping lens, 5 ... blanker, 6 ... variable shaping aperture, 7 ... reduction lens, 8 ... positioning deflector, 9 ... electron beam, 10 ... Objective lens, 11: reflection electron detector for detecting alignment marks, 12: wafer, 13: sample stage, 14: sample stage positioning mechanism, 15: shaping deflection control circuit, 16: positioning deflection control circuit, 17: alignment mark Detection circuit, 18: sample stage position control circuit, 19: alignment mark, 20: sample stage position measurement circuit, 21: alignment mark detection condition control unit, 22: control computer, 23: backscattered electron, 30: ground Pattern, 31 ... chip, 50-88 ... Algorithm flow for explaining the optimization of the alignment mark detection condition, 60-68 ... Flow for finding the optimal value of shot pitch, 70- 8 ... flow for determining the optimum value of the line pitch, the flow for determining the optimum value of 80 to 88 ... scan number.

Claims (4)

電子線を発生させる電子源と、前記電子線を集束させ、かつ集束した集束ビームを半導体ウェハ等の試料面に照射させるように導く電子光学系と、前記試料面に照射する集束ビームに偏向を加える偏向制御系とを有し、前記集束ビームで描画する電子回路を含むパターンの下地エリヤの周囲近傍に予め施されている前記試料面上の位置合わせマークに前記集束ビームを照射し、反射して来る集束ビームを捉えて前記試料面の位置を計測するアライメント機能が備わる電子線描画装置において、
捉えた前記集束ビームにより算出する位置合わせマークの検出再現精度が良く、かつ集束ビームの照射で位置合わせマークの近傍にできる感光部分の感光量が小さくなるような条件のもとで、位置合わせマーク検出時の集束ビーム照射をすることを特徴とする電子線描画装置。
An electron source for generating an electron beam, an electron optical system for focusing the electron beam, and guiding the focused beam to a sample surface such as a semiconductor wafer, and deflecting the focused beam to the sample surface. A deflection control system for applying the focused beam, and irradiating the focused beam to an alignment mark on the sample surface, which is previously applied to the vicinity of a base area of a pattern including an electronic circuit for writing with the focused beam, and reflects the focused beam. In an electron beam lithography apparatus equipped with an alignment function for measuring the position of the sample surface by capturing the incoming focused beam,
Under the conditions that the detection and reproduction accuracy of the alignment mark calculated by the captured focused beam is high, and the exposure amount of the photosensitive portion formed near the alignment mark by irradiation of the focused beam is small, the alignment mark is An electron beam lithography apparatus for irradiating a focused beam upon detection.
電子線を発生させる電子源と、前記電子線を集束させ、かつ集束した集束ビームを半導体ウェハ等の試料面に照射させるように導く電子光学系と、前記試料面に照射する集束ビームに偏向を加える偏向制御系とを有し、前記集束ビームで描画する電子回路を含むパターンの下地エリヤの周囲近傍に予め施されている前記試料面上の位置合わせマークに前記集束ビームを照射し、反射して来る集束ビームを捉えて位置合わせマークの位置を読み取り、この読み取り情報をもとに前記試料面の位置を計測するアライメント機能が備わる電子線描画装置の集束ビーム照射方法において、
前記位置合わせマークの読み取りは、位置合わせマーク上を横方向に移動しながら照射される集束ビームのショットスキャンを、縦方向の行送り毎に繰り返して行い、
前記ショットスキャンのショットの間隔であるショットピッチのなかで、前記位置合わせマークの検出再現精度が最良になる最適なショットピッチ値を求め、求めた前記ショットピッチ値を保ったもとで、前記縦方向の行送りの間隔であるラインピッチのなかから、前記位置合わせマークの検出再現精度が最良になる最適なラインピッチ値を求め、
求めた前記ラインピッチ値が満たされたもとで、前記縦方向の行送りの本数であるラインのスキャン本数のなかから、既に求めている前記ラインピッチ値が満たされ、かつ集束ビームの照射で位置合わせマークの近傍にできる感光部分の感光量が小さくスキャン本数値を求め、
求めた前記スキャン本数値の条件のもとで、位置合わせマーク検出時の集束ビーム照射をすることを特徴とする電子線描画装置の集束ビーム照射方法。
An electron source that generates an electron beam, an electron optical system that focuses the electron beam, and guides the focused focused beam to irradiate a sample surface such as a semiconductor wafer, and deflects the focused beam that irradiates the sample surface. A deflection control system for applying the focused beam, and irradiating the focused beam to an alignment mark on the sample surface, which is previously applied to the vicinity of a base area of a pattern including an electronic circuit for writing with the focused beam, and reflects the focused beam. In a focused beam irradiation method of an electron beam lithography apparatus equipped with an alignment function for capturing a focused beam and reading a position of an alignment mark and measuring a position of the sample surface based on the read information,
The reading of the alignment mark is performed by repeatedly performing a shot scan of a focused beam irradiated while moving in a horizontal direction on the alignment mark, every vertical line feed,
In the shot pitch, which is the interval between shots of the shot scan, an optimum shot pitch value at which the detection and reproduction accuracy of the alignment mark is best is obtained, and the obtained shot pitch value is maintained while maintaining the obtained shot pitch value. From the line pitch, which is the line feed interval, to determine the optimal line pitch value at which the detection and reproduction accuracy of the alignment mark is the best,
Under the condition that the obtained line pitch value is satisfied, the line pitch value that has already been obtained is satisfied from among the number of scanning lines that is the number of line feeds in the vertical direction, and alignment is performed by irradiating a focused beam. The light exposure of the photosensitive area that can be formed near the mark is small.
A focused beam irradiation method for an electron beam lithography apparatus, comprising: irradiating a focused beam at the time of detecting an alignment mark under the conditions of the obtained actual scan value.
請求項2に記載された電子線描画装置の集束ビーム照射方法において、
前記スキャンピッチ値、前記ラインピッチ値、および前記スキャン本数値は、集束ビームショットを繰り返し重ねて求めたことを特徴とする集束ビーム照射方法。
A focused beam irradiation method for an electron beam lithography apparatus according to claim 2,
The focused beam irradiation method, wherein the scan pitch value, the line pitch value, and the actual scan value are obtained by repeatedly overlapping focused beam shots.
請求項2または3に記載された電子線描画装置の集束ビーム照射方法において、
前記位置合わせマークの検出再現精度に関する前記ラインピッチ値、前記ラインピッチ値、および前記スキャン本数値の求めは、描画する半導体ウェハ等の試料である製品のロットが変わる都度毎に冒頭で実行することを特徴とする電子線描画装置の集束ビーム照射方法。
A focused beam irradiation method for an electron beam lithography apparatus according to claim 2 or 3,
The determination of the line pitch value, the line pitch value, and the actual scan value regarding the detection reproducibility of the alignment mark is performed at the beginning of each time a lot of a product such as a semiconductor wafer to be drawn is changed. A focused beam irradiation method for an electron beam lithography apparatus, comprising:
JP2003056673A 2003-03-04 2003-03-04 Electron beam lithography system Pending JP2004266182A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003056673A JP2004266182A (en) 2003-03-04 2003-03-04 Electron beam lithography system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003056673A JP2004266182A (en) 2003-03-04 2003-03-04 Electron beam lithography system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004266182A true JP2004266182A (en) 2004-09-24

Family

ID=33120286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003056673A Pending JP2004266182A (en) 2003-03-04 2003-03-04 Electron beam lithography system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004266182A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006196767A (en) * 2005-01-14 2006-07-27 Fujitsu Ltd Electron beam exposure apparatus and method for determining scanning condition of electron beam
WO2019207668A1 (en) * 2018-04-25 2019-10-31 株式会社 日立ハイテクノロジーズ Method for determining impingement conditions for charged particle beam device and charged particle beam device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006196767A (en) * 2005-01-14 2006-07-27 Fujitsu Ltd Electron beam exposure apparatus and method for determining scanning condition of electron beam
WO2019207668A1 (en) * 2018-04-25 2019-10-31 株式会社 日立ハイテクノロジーズ Method for determining impingement conditions for charged particle beam device and charged particle beam device
JPWO2019207668A1 (en) * 2018-04-25 2021-05-13 株式会社日立ハイテク Irradiation condition determination method of charged particle beam device and charged particle beam device
US11232929B2 (en) 2018-04-25 2022-01-25 Hitachi High-Tech Corporation Method for determining irradiation conditions for charged particle beam device and charged particle beam device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5116996B2 (en) Charged particle beam drawing method, exposure apparatus, and device manufacturing method
US6706456B2 (en) Method of determining exposure conditions, exposure method, device manufacturing method, and storage medium
JP3211491B2 (en) Projection exposure apparatus and semiconductor manufacturing method and apparatus using the same
US6392243B1 (en) Electron beam exposure apparatus and device manufacturing method
JP2005109235A (en) Deflection distortion correcting system, method and program, and semiconductor device manufacturing method
TW201940872A (en) Charged particle beam inspection method
JP2019211296A (en) Electron beam inspection device and electron beam inspection method
KR102221957B1 (en) Charged particle beam writing apparatus and charged particle beam writing method
US20050259272A1 (en) Method of wafer height mapping
US7122809B2 (en) Charged beam writing method and writing tool
US5712488A (en) Electron beam performance measurement system and method thereof
JPH06216005A (en) Levelling mating plane measuring method
US8119312B2 (en) Manufacturing method for a semiconductor device
JP2008004596A (en) Charged particle beam drawing method, aligner, and process for fabricating device
JP2006210455A (en) Charged particle exposure apparatus and method of fabricating device using apparatus
JP2004266182A (en) Electron beam lithography system
JP2001077004A (en) Aligner and electron beam aligner
JPS6258621A (en) Fine pattern forming method
JPH104055A (en) Automatic focusing device and manufacture of device using it
JP2918051B2 (en) Electron beam exposure equipment
JP3866782B2 (en) Electron beam exposure apparatus and exposure method
JP2003077798A (en) Proximity effect correcting method and device manufacturing method
JP4212181B2 (en) Semiconductor exposure method and exposure apparatus
JP3242122B2 (en) Pattern forming method and semiconductor device manufacturing method
JP2007248501A (en) Focus adjustment method and focus adjustment device