JP2005117063A - Electron beam proximity exposure system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電子ビーム近接露光装置に係り、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装置に関する。 The present invention relates to an electron beam proximity exposure apparatus, and more particularly to an electron beam proximity exposure apparatus that uses an electron beam to transfer a mask pattern of a mask disposed close to a semiconductor wafer to a resist layer on the wafer at an equal magnification.
従来、この種の電子ビーム近接露光装置は、特許文献1、2に開示されている。
Conventionally, this type of electron beam proximity exposure apparatus is disclosed in
図17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、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。前記マスク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(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。
FIG. 17 is a view showing a basic configuration of the electron beam proximity exposure apparatus. The electron beam
また、走査手段20は、図18に示すように電子ビーム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。
Further, the
この電子ビーム近接露光装置10は、図19に示す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。尚、図19上で、80はウエハ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である。
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。 By the way, a plurality of wafers are exposed using a plurality of masks having different mask patterns, thereby forming an integrated circuit. When exposing each mask pattern, it is necessary to relatively position the mask and the wafer so that the mask pattern to be exposed has a predetermined positional relationship with the already exposed mask pattern.
本発明は撮像手段を使用してマスクとウエハとを相対的に位置決めする際に、前記撮像手段が近接露光するための電子ビームに悪影響を及ぼさないようにすることができる電子ビーム近接露光装置を提供することを目的とする。 The present invention provides an electron beam proximity exposure apparatus capable of preventing an adverse effect on an electron beam for proximity exposure when the imaging means is used to relatively position a mask and a wafer. The purpose is to provide.
前記目的を達成するために本願請求項1に係る発明は、ウエハにマスクを近接配置し、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装置において、前記マスクに設けられた位置合わせ用のマスクマークと、前記ウエハに設けられた位置合わせ用のウエハマークとを同時に撮像する撮像手段と、前記撮像手段から出力される画像信号に基づいて前記マスクマークとウエハマークとの位置ずれを検出する検出手段と、前記検出手段の検出出力に基づいて前記位置ずれがゼロになるように前記マスクとウエハとを相対的に位置合わせする手段と、を備え、前記撮像手段の光学部材は、その表面に導電性の薄膜が蒸着され、当該導電性の薄膜が接地されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a mask is arranged in proximity to a wafer, and the mask pattern formed on the mask is scanned on the resist layer on the wafer by scanning the mask with an electron beam. In the electron beam proximity exposure apparatus to be transferred, an image pickup means for simultaneously picking up an alignment mask mark provided on the mask and an alignment wafer mark provided on the wafer, and output from the image pickup means Detecting means for detecting a positional deviation between the mask mark and the wafer mark based on an image signal to be detected, and relatively aligning the mask and the wafer so that the positional deviation is zero based on a detection output of the detecting means. And an optical member of the imaging means, wherein a conductive thin film is deposited on a surface thereof, and the conductive thin film is It is characterized in that it is the earth.
前記導電性の薄膜は、本願請求項2に示すように錫酸化膜又はインジウム錫酸化膜であることを特徴としている。 The conductive thin film is a tin oxide film or an indium tin oxide film as described in claim 2 of the present application.
本願請求項3に係る発明は、ウエハにマスクを近接配置し、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装置において、前記マスクに設けられた位置合わせ用のマスクマークと、前記ウエハに設けられた位置合わせ用のウエハマークとを同時に撮像する撮像手段と、前記撮像手段から出力される画像信号に基づいて前記マスクマークとウエハマークとの位置ずれを検出する検出手段と、前記検出手段の検出出力に基づいて前記位置ずれがゼロになるように前記マスクとウエハとを相対的に位置合わせする手段と、を備え、前記撮像手段は、前記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、該撮像手段の光学部材に帯電しないように遮蔽するシャッタ機構を有することを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an electron beam proximity exposure apparatus for transferring a mask pattern formed on a mask onto a resist layer on the wafer by arranging the mask in proximity to the wafer and scanning the mask with an electron beam. In the above, an image pickup means for simultaneously picking up an alignment mask mark provided on the mask and an alignment wafer mark provided on the wafer, and an image signal output from the image pickup means Detecting means for detecting misalignment between the mask mark and the wafer mark, and means for relatively aligning the mask and the wafer so that the misalignment becomes zero based on the detection output of the detecting means; And the imaging means does not charge electrons or secondary electrons scattered during transfer by the electron beam to the optical member of the imaging means. It is characterized by having a shutter mechanism for shielding so.
即ち、請求項1〜3では、電子ビームによる転写時に散乱する電子又は2次電子が撮像手段の光学部材に帯電しないように光学部材の導通をとり、又はシャッタ機構によって遮蔽するようにしている。これにより、マスク近傍に配置される撮像手段の光学部材に電子が帯電しないようにし、そのクーロン力によって電子ビームが曲げられることがないようにしている。 That is, in the first to third aspects, the optical member is conducted or shielded by the shutter mechanism so that electrons or secondary electrons scattered during transfer by the electron beam are not charged to the optical member of the imaging means. This prevents electrons from being charged on the optical member of the image pickup means arranged in the vicinity of the mask, and prevents the electron beam from being bent by the Coulomb force.
本発明によれば、マスクとウエハとを相対的に位置決めする際に使用する撮像手段の光学部材の表面を接地可能に導通をとり、又は電子ビームによる転写時にシャッタ機構によって光学部材を遮蔽するようにしたため、電子ビームによる転写時に散乱する電子又は2次電子が撮像手段の光学部材に帯電しないようにすることができ、これにより転写時に電子ビームが不用意に曲げられることがないようにすることができる。 According to the present invention, the surface of the optical member of the image pickup means used for relatively positioning the mask and the wafer is connected to be groundable, or the optical member is shielded by the shutter mechanism during transfer by the electron beam. Therefore, it is possible to prevent electrons or secondary electrons scattered during the transfer by the electron beam from being charged on the optical member of the image pickup means, thereby preventing the electron beam from being bent unexpectedly during the transfer. Can do.
以下添付図面に従って本発明に係る電子ビーム近接露光装置の好ましい実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of an electron beam proximity exposure apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
〔第1の実施の形態〕
図1及び図2はそれぞれ本発明に係る電子ビーム近接露光装置の転写部の上面図及び側面図である。
[First Embodiment]
1 and 2 are a top view and a side view, respectively, of a transfer portion of an electron beam proximity exposure apparatus according to the present invention.
これらの図面に示すように、この電子ビーム近接露光装置には、マスク32に対向して3つの顕微鏡撮像装置AX1、AY1、AX2が設けられている。これらの顕微鏡撮像装置AX1、AY1、AX2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。尚、電子ビーム近接露光装置としての主要な構成は、図17乃至図19に示したものと同様のため、その詳細な説明は省略する。
As shown in these drawings, this electron beam proximity exposure apparatus is provided with three microscope imaging devices AX1, AY1, and AX2 facing the
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。 FIG. 3 is an enlarged top view of the transfer portion of the electron beam proximity exposure apparatus.
同図において、44は、θXYステージ70上の静電チャック60によって吸着されたウエハである。
In the figure,
このウエハ44には、ウエハ44の各チップのx軸方向の位置決めを行うためのウエハマークMWXと、y軸方向の位置決めを行うためのウエハマークMWYとがチップが形成される領域外に設けられている。
On this
一方、マスク32には、破線で示す領域内にマスクパターンが形成されており、破線で示す領域外にウエハマークMWX、MWY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を検出するための3つのマスクマークMMX1 、MMX2 、MMYが設けられている。
On the other hand, the
図4及び図5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。 Details of the wafer mark and the mask mark will be described with reference to FIGS.
図4は図3の符号Aで示した部分の拡大図であり、図5は図4の5−5線に沿う断面図である。図4に示すように、マスク32には、マスクマークMMX1 が形成され、マスク32を介してその下側のウエハマークMWX、MWXが透視できるようになっている。
4 is an enlarged view of a portion indicated by reference symbol A in FIG. 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line 5-5 in FIG. As shown in FIG. 4, a mask mark MMX1 is formed on the
尚、マスク32に形成されるマスクマークMMX1 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MWXは、14×3個の凸部によって構成されている(図4、図5参照)。
The mask mark MMX1 formed on the
次に、顕微鏡撮像装置AX1について説明する。 Next, the microscope imaging apparatus AX1 will be described.
図6に顕微鏡撮像装置AX1の概略を示す。同図に示すように、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αとなるように配設されている。
FIG. 6 shows an outline of the microscope imaging apparatus AX1. As shown in the figure, the microscope imaging apparatus AX1 is arranged so that the incident angle of the optical axis is a predetermined angle α with respect to the
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。
A
尚、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。
As the conductive
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。尚、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ことは言うまでもない。
In addition, a mechanical shutter mechanism may be provided instead of the conductive
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。即ち、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。
Illumination means is provided inside the microscope imaging apparatus AX1. That is, the illumination means is composed of a
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、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。
The scattered light from the mask mark of the
尚、他の顕微鏡撮像装置AY1、AX2も上記顕微鏡撮像装置AX1と同様に構成されている。 The other microscope imaging devices AY1 and AX2 are configured similarly to the microscope imaging device AX1.
図7(A)に示すようにマスクマークMMX及びウエハマークMWX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αなどが決定されている。尚、図7(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MMX及びウエハマークMWX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。
As shown in FIG. 7A, the mask mark MMX and the wafer mark MWX have a length of each mark and an incident angle α of the photographing optical axis so that a part of the mark is positioned on the focal plane F of the microscope imaging apparatus. Has been determined. In FIG. 7A, P is the specularly reflected light of the white illumination light, Q and R are the scattered light of the white illumination light at the mask mark MMX and the wafer mark MWX, respectively, and G is the difference between the
図7(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。 FIG. 7B is an image showing a state where the scattered lights Q and R of the white illumination light are imaged by the microscope imaging device.
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。 Next, a method for detecting the deviation between the mask and the wafer based on the mask mark and wafer mark imaged as described above will be described.
図8(A)に示す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8(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。 As shown in FIG. 8A, a focused portion (a portion surrounded by a frame) is continuously extracted in the x direction from the captured image of the mask mark and wafer mark. FIG. 8B shows the luminance level at each position in the x direction of the image extracted in this way.
ここで、図8(B)に示すように2つのマスクマークMMX、及び1つのウエハマークMWX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x1 、x2 を求める。そして、マスクマークMMXとウエハマークMWXとx方向の位置ずれ量Δxは、次式、
[数1]
Δx=(x1 −x2 )/2
によって求めることができる。
Here, as shown in FIG. 8B, the peak position of the center of the three peaks is obtained for the luminance levels corresponding to the two mask marks MMX and one wafer mark MWX, and the distance between the peaks. Find x1 and x2. The positional deviation amount Δx in the x direction and the mask mark MMX and the wafer mark MWX are expressed by the following equation:
[Equation 1]
Δx = (x1 -x2) / 2
Can be obtained.
尚、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によってマスク32とウエハ44のy方向の1つの位置ずれ量を検出することができる。
The microscope image pickup devices AX1 and AX2 can detect two displacement amounts of the
次に、ウエハの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。 Next, a method for measuring the expansion / contraction rate in the x and y directions of the wafer will be described.
図3に示すように、まず、ウエハ44の左上隅のチップ(以下、第1のチップという)とマスク32とを位置決めする。この位置決めは、各顕微鏡撮像装置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を回転させることによって行われる。尚、この実施の形態では、θXYステージ70を回転させるようにしたが、マスク32を回転させるようにしてもよいし、また、ウエハ44を移動させる代わりにマスク32をx方向、y方向に移動させてもよい。
As shown in FIG. 3, first, a chip in the upper left corner of the wafer 44 (hereinafter referred to as a first chip) and the
上記のようにしてマスク32と第1のチップとの位置決めが完了すると、続いてウエハ44の右上隅のチップ(以下、第2のチップという)とマスク32とを位置決めする。このときの位置決めは、各顕微鏡撮像装置AX1、AY1によって検出される位置ずれ量に基づいて行い、回転方向の調整は行わない。
When the positioning of the
次に、第1のチップと第2のチップとの距離Lx を求める。この距離Lx は、第1のチップの位置決めを行ってから第2のチップの位置決めまでに移動したθXYステージ70のx方向の移動量をx2 、y方向の移動量をy2 とすると、次式、
[数2]
Lx =√(x22+y22)
によって求めることができる。尚、上記移動量x2 、y2 は、θXYステージ70のx方向及びy方向の移動量を検出する2つのレーザ干渉計によって測定する。即ち、第1のチップの位置決めを行った時の2つのレーザ干渉計の読み値を(0,0)とし、第2のチップの位置決めを行った時の2つのレーザ干渉計の読み値(x2 ,y2 )から移動量x2 、y2 を測定する。
Next, a distance Lx between the first chip and the second chip is obtained. This distance Lx is given by the following equation, where x2 is the movement amount in the x direction of the
[Equation 2]
Lx = √ (x22 + y22)
Can be obtained. The movement amounts x2 and y2 are measured by two laser interferometers that detect the movement amounts of the
一方、第1のチップと第2のチップとの基準の距離をLref とすると、ウエハ44のx方向の伸縮量δx は、次式、
[数3]
δx =Lx −Lref
となり、x方向の伸縮率εx は、次式、
[数4]
εx =(Lx −Lref )/Lref
となる。前記基準の距離Lref は、前工程やウエハマークを形成したときの長さ又は設計寸法として決定された長さである。
On the other hand, when the reference distance between the first chip and the second chip is Lref, the expansion / contraction amount δx of the
[Equation 3]
δx = Lx−Lref
The expansion / contraction ratio εx in the x direction is given by
[Equation 4]
εx = (Lx−Lref) / Lref
It becomes. The reference distance Lref is a length determined when the previous process or the wafer mark is formed or a design dimension.
また、θXYステージ70に移動による姿勢誤差(特にヨー(yaw)方向の誤差)がある場合には、レーザ干渉計を3軸(例えば、X、Y1、Y2)から構成し、yaw 方向に変化した角度を測定し、前記Lx の値からyaw による誤差を除くことが好ましい。
In addition, when there is a posture error (particularly an error in the yaw direction) due to the movement of the
同様にして、ウエハ44のy方向の伸縮率εY も求めることができる。この場合、ウエハ44の左下隅のチップ(以下、第3のチップという)とマスク32とを位置決めする。この位置決めは、第2のチップの位置決めと同様に顕微鏡撮像装置AX1、AY1によって検出される位置ずれ量に基づいて行い、回転方向の調整は行わない。そして、第3のチップの位置決めを行ったときの2つのレーザ干渉計の読み値(x3 ,y3 )から第1のチップと第3のチップとの距離を測定する。
Similarly, the expansion ratio εY of the
上記の実施の形態では、3つのチップ(第1、第2、第3のチップ)の位置決めを行ったときの各チップ間の移動距離を測定してウエハのx方向及びy方向の伸縮率を求めるようにしたが、図9に示すように4つのチップ1〜4の位置決めを行ったときの各チップ間の移動距離を測定してウエハのx方向及びy方向の伸縮率を求めるようにしてもよい。
In the above embodiment, the movement distance between the chips when the three chips (first, second, and third chips) are positioned is measured, and the expansion and contraction rates of the wafer in the x and y directions are determined. As shown in FIG. 9, the movement distance between the chips when the four
即ち、図9に示すように、ウエハ44上でそれぞれx方向に離間したチップ1、チップ2の位置決めを行ったときの各チップ1、2間の移動距離Lxを測定してウエハのx方向の伸縮率を求め、同様にして、ウエハ44上でそれぞれy方向に離間したチップ3、チップ4の位置決めを行ったときの各チップ3、4間の移動距離Lyを測定してウエハのy方向の伸縮率を求める。
That is, as shown in FIG. 9, the movement distance Lx between the
尚、チップ1、3の位置決めは、各顕微鏡撮像装置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を回転させることによって行い、チップ2、4の位置決めは、顕微鏡撮像装置AX1、AY1によって検出される位置ずれ量に基づいて行い、回転方向の調整は行わない。
The
また、チップ1、3での位置決め時にはθXYステージ70を回転させてθの調整を行うが、θの調整はマスク側を回転させてもよい。この場合、チップ2やチップ4の位置決め時には、マスクを回転させないで(即ち、θの調整をしたマスクの回転位置を維持した状態で)、x方向及びy方向のアライメントを行う。
Further, at the time of positioning with the
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。 FIG. 10 is a block diagram showing an embodiment of the controller of the electron beam proximity exposure apparatus according to the present invention.
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。3つの顕微鏡撮像装置AX1、AY1、AX2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3つの位置ずれ量を算出する。
In the figure, a central processing unit (CPU) 100 performs overall control of the entire apparatus. As described above, the processing for obtaining the expansion and contraction rates in the x and y directions of the wafer, wafer positioning control, and exposure time are performed. Controls deflection of the electron beam. Each image signal obtained by imaging with the three microscope imaging devices AX1, AY1, and AX2 is applied to the
CPU100は、信号処理回路102から入力する3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。
The
CPU100は、ウエハのx方向及びy方向の伸縮率を求める際には、図3で説明したようにウエハの第1のチップ、第2のチップ及び第3のチップのファインアライメントを行い、第2のチップ及び第3のチップのファインアライメント後のレーザ干渉計LX 、LY の読み値(x2 ,y2 )、(x3 ,y3 )から各チップ間の距離を算出し、この測定した距離と基準の距離とに基づいてウエハのx方向及びy方向の伸縮率を求める。
When determining the expansion / contraction ratios in the x direction and y direction of the wafer, the
また、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。
In addition, the
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17に示す主偏向器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18に示すようにマスク30の全面を走査するように偏向される。
The main DAC /
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17に示す副偏向器26、28に出力する。これにより、電子ビーム15は、図11に示すようにマスク32への入射角度が制御される。
The sub DAC /
いま、図11に示すように電子ビーム15のマスク32への入射角度をα、マスク32とウエハ44との間隔をGとすると、入射角度αによるマスクパターンの転写位置のずれ量δは、次式、
[数5]
δ=G・tan α
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。
As shown in FIG. 11, when the incident angle of the
[Equation 5]
δ = G ・ tan α
It is represented by In FIG. 11, the mask pattern is transferred to a position shifted from the normal position by the shift amount δ.
従って、電子ビームの走査位置に応じて入射角度α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。尚、入射角度αは、マスク中心では入射角度α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αを大きくする。 Therefore, the transfer magnification can be changed by changing the incident angle α according to the scanning position of the electron beam. The incident angle α is set such that the incident angle α is 0 at the mask center, and the incident angle α is increased as the distance from the mask center increases.
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。 FIG. 12 is a flowchart showing the operation procedure of the electron beam proximity exposure method according to the present invention.
同図に示すように、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)。
As shown in the figure, a mask is first loaded on the electron beam proximity exposure apparatus (step S10), and then the wafer is positioned on the
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)。 Next, the height is detected by the z sensor for detecting the height of the wafer, the wafer height is adjusted (step S16), and then the wafer is roughly aligned (course alignment) (step S18). .
続いて、図3や図9で説明したようにウエハのx方向及びy方向の伸縮率εx 、εY の測定(MAG測定(グローバル))を行い(ステップS30)、その測定した伸縮率εx 、εY を示す信号を補正演算回路106Aに出力する。その後、ウエハを転写位置に移動させる(ステップS20))。
Subsequently, as described with reference to FIGS. 3 and 9, the expansion / contraction ratios εx and εY in the x and y directions of the wafer are measured (MAG measurement (global)) (step S30), and the measured expansion / contraction ratios εx and εY are measured. Is output to the correction
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7(A)に示すように顕微鏡撮像装置の結像面とマスクマークMMXとの交点Qと、ウエハマークMwx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αとから、次式、
[数6]
G=QR・sin α
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。尚、間隔Gの測定方法はこの実施の形態に限定されない。
Next, the gap (GAP) between the mask and the wafer is adjusted (step S22). As shown in FIG. 7A, the gap G between the mask and the wafer is a photographed image of a line segment QR between the intersection point Q of the imaging surface of the microscope imaging apparatus and the mask mark MMX and the intersection point R of the wafer mark Mwx. From this line segment QR and the incident angle α of the photographic optical axis,
[Equation 6]
G = QR ・ sin α
Can be obtained. Details are disclosed in JP-A No. 2000-356511. The method for measuring the gap G is not limited to this embodiment.
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。尚、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。
The interval G is adjusted so that the interval G measured as described above becomes a predetermined value (for example, 50 μm). The value of the interval G (interval value) is added to the correction
その後、3つの顕微鏡撮像装置AX1、AY1、AX2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)。 Thereafter, the mask and the chip on the wafer are accurately positioned (fine alignment) using the three microscope imaging devices AX1, AY1, and AX2 (step S24), and then the mask pattern is transferred to the wafer by the electron beam (step S24). S26).
この転写時に補正演算回路106Aは、ウエハの伸縮率εx 、εY 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。尚、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)に示すようなマスク歪みを入力した場合に、図13(B)に示す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。
During this transfer, the correction
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)。 When the transfer of the mask pattern to the wafer is completed, the wafer is unloaded (step S28).
〔第2の実施の形態〕
図14は本発明に係る電子ビーム近接露光装置の第2の実施の形態の転写部を拡大した上面図である。尚、図3に示した第1の実施の形態と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 14 is an enlarged top view of the transfer portion of the second embodiment of the electron beam proximity exposure apparatus according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is common in 1st Embodiment shown in FIG. 3, and the detailed description is abbreviate | omitted.
図14に示すように、この電子ビーム近接露光装置には、4つの顕微鏡撮像装置AX1、AY1、AX2、AY2が設けられている。また、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MWX1,MWX2,MWY1,MWY2 (図15参照)がチップが形成される領域外に設けられている。 As shown in FIG. 14, this electron beam proximity exposure apparatus is provided with four microscope imaging devices AX1, AY1, AX2, and AY2. Further, on the wafer 44 ', chips are formed with four sets of wafer marks MWX1, MWX2, MWY1, MWY2 (see FIG. 15) for positioning each chip of the wafer 44' and measuring the expansion / contraction rate of each chip. Provided outside the area.
一方、マスク32’には、破線で示す領域内にマスクパターンが形成されており、破線で示す領域外に前記ウエハマークMWX1,MWX2,MWY1,MWY2 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MMX1,MMX2,MMY1,MMY2 が設けられている。 On the other hand, a mask pattern is formed in the area indicated by the broken line on the mask 32 '. There are provided four mask marks MMX1, MMX2, MMY1, MMY2 for detecting the deviation in the x direction, the y direction, and the deviation in the rotation direction of the xy plane, and the expansion / contraction rate in the x direction and the y direction of the chip. .
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。 Next, a method for measuring the expansion / contraction rate of each chip of the wafer in the x direction and the y direction will be described.
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。尚、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。
When measuring the expansion / contraction ratio of the chip, the chip to be measured and the mask 32 'are positioned. When measuring the expansion / contraction ratio of the chip in the y direction, the three microscope imaging devices AX1, AY1, AX2 are positioned. The
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MWY2 とマスクマークMMY2 との各距離を、図15に示すようにy1 ,y2 とすると、次式、
[数7]
Δy=(y1 −y2 )/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MWY2 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。
Then, a positional deviation amount Δy detected by the remaining microscope imaging device AY2 is obtained. This positional deviation amount Δy is expressed by the following equation when the distances between the two wafer marks MWY2 and the mask mark MMY2 are y1 and y2 as shown in FIG.
[Equation 7]
Δy = (y1−y2) / 2
It can be expressed as By dividing the positional deviation amount Δy thus determined by the reference length in the y direction from the center of the chip to the center of the two wafer marks MWY2, the expansion / contraction ratio of the chip in the y direction can be obtained. .
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MWX2 とマスクマークMMX2 との各距離を、図15に示すようにx1 ,x2 とすると、次式、
[数8]
Δx=(x1 −x2 )/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MWX2 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。
Similarly, when measuring the expansion / contraction ratio of the chip in the x direction, the
[Equation 8]
Δx = (x1 -x2) / 2
It can be expressed as By dividing the positional deviation amount Δx thus obtained by the reference length in the x direction from the center of the chip to the center of the two wafer marks MWX2, the expansion / contraction ratio of the chip in the x direction can be obtained. .
図16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。尚、図12と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。 FIG. 16 is a flowchart showing the operation procedure of the electron beam proximity exposure method according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is common in FIG. 12, and the detailed description is abbreviate | omitted.
図16に示すフローチャートとからも明らかなように、第2の実施の形態では、図12に示したウエハ全体(グローバル)の伸縮率を測定するステップ30の代わりに、図14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40を有する点で相違する。尚、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。
As apparent from the flowchart shown in FIG. 16, in the second embodiment, instead of
15…電子ビーム、22、24…主偏向器、26、28…副偏向器、32、32’…マスク、44、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、MWX,MWY,MWX1,MWX2,MWY1,MWY2 …ウエハマーク、MMX,MMY,MMX1,MMX2,MMY1,MMY2 …マスクマーク、LX,LY …レーザ干渉計
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記マスクに設けられた位置合わせ用のマスクマークと、前記ウエハに設けられた位置合わせ用のウエハマークとを同時に撮像する撮像手段と、
前記撮像手段から出力される画像信号に基づいて前記マスクマークとウエハマークとの位置ずれを検出する検出手段と、
前記検出手段の検出出力に基づいて前記位置ずれがゼロになるように前記マスクとウエハとを相対的に位置合わせする手段と、
を備え、
前記撮像手段の光学部材は、その表面に導電性の薄膜が蒸着され、当該導電性の薄膜が接地されていることを特徴とする電子ビーム近接露光装置。 In an electron beam proximity exposure apparatus that transfers a mask pattern formed on the mask to a resist layer on the wafer by placing the mask close to the wafer and scanning the mask with an electron beam.
Imaging means for simultaneously imaging a mask mark for alignment provided on the mask and a wafer mark for alignment provided on the wafer;
Detecting means for detecting a positional deviation between the mask mark and the wafer mark based on an image signal output from the imaging means;
Means for relatively aligning the mask and the wafer so that the displacement is zero based on the detection output of the detection means;
With
An electron beam proximity exposure apparatus characterized in that a conductive thin film is deposited on a surface of the optical member of the imaging means, and the conductive thin film is grounded.
前記マスクに設けられた位置合わせ用のマスクマークと、前記ウエハに設けられた位置合わせ用のウエハマークとを同時に撮像する撮像手段と、
前記撮像手段から出力される画像信号に基づいて前記マスクマークとウエハマークとの位置ずれを検出する検出手段と、
前記検出手段の検出出力に基づいて前記位置ずれがゼロになるように前記マスクとウエハとを相対的に位置合わせする手段と、を備え、
前記撮像手段は、前記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、該撮像手段の光学部材に帯電しないように遮蔽するシャッタ機構を有することを特徴とする電子ビーム近接露光装置。 In an electron beam proximity exposure apparatus that transfers a mask pattern formed on the mask to a resist layer on the wafer by placing the mask close to the wafer and scanning the mask with an electron beam.
Imaging means for simultaneously imaging a mask mark for alignment provided on the mask and a wafer mark for alignment provided on the wafer;
Detecting means for detecting a positional deviation between the mask mark and the wafer mark based on an image signal output from the imaging means;
Means for relatively aligning the mask and the wafer so that the displacement is zero based on the detection output of the detection means,
The electron beam proximity exposure apparatus, wherein the image pickup means has a shutter mechanism that shields electrons or secondary electrons scattered during transfer by the electron beam so as not to charge the optical member of the image pickup means.
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