JP2831643B2 - パターン露光方法 - Google Patents

パターン露光方法

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JP2831643B2 JP63038515A JP3851588A JP2831643B2 JP 2831643 B2 JP2831643 B2 JP 2831643B2 JP 63038515 A JP63038515 A JP 63038515A JP 3851588 A JP3851588 A JP 3851588A JP 2831643 B2 JP2831643 B2 JP 2831643B2
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、電子ビーム,イオンビーム及びレーザビー
ム等の集束エネルギービームを用いて半導体ウェハ上に
微細パターンを形成するパターン露光方法に係わり、特
にウェハ上のマークを検知し被合わせパターンに精密に
所望のパターンを位置合わせする技術の改良に関する。
(従来の技術) 半導体素子、特にLSIを製造する場合、微細な回路パ
ターンを複数総に形成する必要があり、且つ各層毎の高
精度な位置合わせを必要とする。実際、4MビットDRAM以
上の超LSIでは、1μm以下の微細加工と共に、0.1μm
以下の位置合わせ精度が要求されている。サブミクロン
の微細加工には、電子ビーム露光法やエキシマレーザ露
光法等の次世代微細加工法が利用されている。特に、電
子ビーム露光法は、微細加工と共に高精度な位置合わぜ
が比較的容易に行なえるメリットがあり、先端デバイス
開発に有力な武器となっている。
ところが、電子ビーム露光法等では、ウェハ上のレジ
ストに露光すると同じビームで位置合わせマークをサー
チするため、マーク周辺にサーチ跡を残してしまう。特
に、最初にウェハ上のマークを見付け出す迄のサーチで
は、ウェハとビームとの座標位置関係が正確に求まって
いないのが常で、このためマーク周辺に余分なサーチ跡
を残す結果となる。従って、マーク周辺に回路パターン
を近付けない様に空白領域を設けたり、或いは回路チッ
プとは別のマーク専用チップを設ける等のレイアウト上
の無駄が避けられなかった。
又、電子ビーム露光法のスループット低下を補うた
め、電子ビーム露光法と光露光法を併用する、いわゆる
ハイブリッド露光法が注目されている。光露光法の場
合、デバイス・プロセスで形成される0.1〜0.2μm程度
の僅かなシリコン酸化膜の段差等からも回折光を用いて
マーク信号を得ることができる。一方、電子ビーム露光
法では、少なくとも1μm以上の段差若しくは原子番号
が異なり反射電子係数の大きな差を有する材料から成る
マークを必要とする。この様に性格の違うマークを半導
体ウェハ上に同一種で形成することは不可能であり、夫
々に適したマークをチップ内に別々に設ける必要があ
り、パターン・レイアウト上の大きな制約となってい
る。このため、位置合わせマークの統一が望まれてい
る。
(発明が解決しようとする課題) この様に従来、ハイブリッド露光法の際に電子ビーム
露光法等で位置合わせするには、光露光法のための位置
合わせマークの他に、専用の位置合わせマークを必要と
し、更に位置合わせマークを電子ビームでサーチするに
伴い、マーク周辺に余分なサーチ跡を残す問題があり、
マーク周辺には回路パターンを配置できなかった。この
ため、チップ面積の有効利用を計ることができず、パタ
ーンの高密度化を実現することが難しかった。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、電子ビーム露光法等に於いても光露
光法と同じ位置合わせマークを用いて、パターンの位置
合わせを可能にすることにある。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 本発明の骨子は、レジストを感光させない波長の光ビ
ームを用いて位置合わせマークを検出する工程と、該光
ビームと電子ビーム等の露光ビームとの座標系の相対的
な差分を補正するため、試料ステージ上に予め設けられ
た固定マーク(以下、座標合わせマークと称する。)を
前記光ビームと露光ビームを用いてそれぞれ前記座標合
わせマークを検出する工程と、上記二つの工程から得ら
れた前記位置合わせマーク及び座標合わせマークの位置
座標情報に基づいて、前記露光ビームを用いて被合わせ
パターン上のレジストに位置合わせしながら所望の選択
的パターンを露光することにある。
即ち本発明は、電子ビーム等の所定エネルギーの露光
ビームの代わりに、光露光法と同じくレジストを感光さ
せない波長の光ビームを用いて位置合わせマークを検出
し、同一の座標合わせマークを検出することにより、光
ビームと露光ビームとの座標計の校正を可能とすること
を特徴とする。
(作用) レジストを感光させない波長の光ビームを用いて位置
合わせマークを検出するため、マーク周辺に余分なサー
チ跡を残す問題が生じない。又、電子ビーム等の所定エ
ネルギーの露光ビームでマークサーチする場合の如く、
1μm以上の段差若しくは原子番号の異なり反射電子係
数の大きな差を有する材料から成る専用マークを必要と
せず、光露光法と同種の位置合わせマークを用いること
ができる。しかも、パターン形成には高解像力を有する
露光ビームを用いることができ、サブミクロンの微細加
工を容易に達成することができる。
(実施例) 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明す
る。
第1図は本発明の一実施例に係わる座標合わせマーク
と位置合わせマークの概略構成を示す平面図である。図
中1は、座標合わせマークを具備したシリコンチップで
あり、第2図に示す拡大図のように選択的金パターンよ
り成る十字マークM1からM5が予め配置されている。図中
2は、座標合わせマークを載置したマーク台であり、3
はマーク台2を載置したXY方向に可動な試料ステージで
あり、レーザ測長計(図示せず)により高精度のステー
ジ位置座標を測定できる。一方、被処理基板(半導体ウ
ェハ)4上には、被合わせパターンに含まれた位置合わ
せマークW1からW3が各チップに設けられている。この被
処理基板4は、ウェハ・カセット5上に載置され、試料
ステージ3に装填される。
所望の選択的パターンの描画に当たり、先ず位置合わ
せマーク検出用のレーザビーム(ヘリウムネオン・レー
ザ、波長0.6328μm)(図示せず)を用いて、試料ステ
ージのレーザ測定座標と走査開始位置からのレーザ走査
量を加算する周知の方法により、座標合わせマークM1か
らM5の座標を測定する。次に、選択的パターンの描画に
用いる露光ビームである電子ビーム(加速電圧50KV,電
流密度400A/cm3)(図示せず)で同一の座標合わせマー
クM1からM5の座標を測定する。電子ビームでの測定に
は、座標合わせマーク材料の金とシリコン基板との反射
電子係数の違いを利用した反射電子検出器によるマーク
信号を使って、試料ステージのレーザ測定座標と走査開
始位置からの電子ビーム走査量を加算する周知の方法に
より、座標合わせマークM1からM5の座標を測定する。
一般に、位置合わせマーク検出用のレーザビームと描
画に用いる露光ビームである電子ビームのそれぞれのビ
ーム座標系は、互いに平行移動成分、回転移動成分、及
び座標軸の拡大縮小成分を有している。これ等の成分
を、座標合わせマークM1からM5のそれぞれのビームでの
測定座標から周知の数学的演算処理により、容易に算出
することができる。この演算結果に基づき、位置合わせ
マーク検出用のレーザビーム座標値を、描画に用いる露
光ビームである電子ビーム座標値に変換することが可能
となる。
続いて、位置合わせマーク検出用のレーザビームを用
いて、被処理基板(半導体ウェハ)4上の各チップに設
けられた位置合わせマークW1からW3のマーク位置座標
を、回折光を用いた周知の方法により精密に測定する。
得られたマーク位置座標(レーザビーム座標値)を前述
の演算処理で電子ビーム座標値に変換することにより、
選択的パターンの精密な描画位置を指定することが可能
になる。こうして位置合わせマークに基づいて得られた
被合わせパターンの位置に、精密に重ね合わせしながら
所望の選択的パターンをレジスト上に形成することがで
きる。
本実施例では、電子ビーム描画の場合について述べた
が、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、イオンビームや
エキシマレーザ・ビーム等にも適用できる。
又、座標合わせマークとしては、金マークの他、タン
グステン、モリブデン等若しくはこれ等の重金属のシリ
サイドパターンを用いることもできる。
更に、座標合わせマークの数は、M1の1個のマークで
代表することもでき、その際にはM2からM5の位置に試料
ステージを移動することにより、等価な測定を行なうこ
とができる。
〔発明の効果〕
以上詳述したように本発明によれば、電子ビーム等の
露光ビームによるマークサーチのための空白領域を設け
たり、専用の位置合わせマークを形成するための別のマ
ーク領域を配置する必要が無くなる。この結果、電子ビ
ーム等の露光による位置合わせを光露光と同等に扱うこ
とが可能となり、LSIパターンの設計の制約が軽減され
ると共に、位置合わせマークを形成するための特別なプ
ロセスの導入が減り、従来の光露光によるデバイス・プ
ロセスをそのまま適用することが可能となる。一方、電
子ビーム露光法等の高解像度を利用することによるパタ
ーンの微細化により、高集積化を実現することができ、
ハイブリッド露光法も容易となりスループット向上に寄
与することができ、その有用性は絶大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係わる座標合わせマークと
位置合わせマークの概略構成を示す平面図、第2図は座
標合わせマークの拡大図である。 1……座標合わせマークを具備したシリコンチップ 2……座標合わせマークを載置したマーク台 3……マーク台2を載置したXY方向に可動な試料ステー
ジ 4……被処理基板(半導体ウェハ) 5……ウェハ・カセット M1〜M5……座標合わせマーク(選択的金パターンより成
る十字マーク) W1〜W3……各チップに設けられた位置合わせマーク

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】集束エネルギー・ビームを用いて、試料に
    設けられた被合わせパターン上の位置合わせマークの位
    置座標情報に基づいて、選択的パターンを露光する工程
    に於いて、レジストを感光させない波長の光ビームを用
    いて前記位置合わせマークを検出する工程と、該光ビー
    ムと前記集束エネルギー・ビームとの座標系の校正のた
    め、前記試料を載置する試料台の所定領域に複数個予め
    設けられたX方向及びY方向の測定が可能な座標合わせ
    マークを前記光ビームと集束エネルギービームを用いて
    それぞれマーク検出する工程と、上記二つの工程から得
    られた前記位置合わせマーク及び座標合わせマークの位
    置座標情報に基づいて、前記集束エネルギー・ビームを
    用いて被合わせパターン上のレジストに位置合わせしな
    がら選択的パターンを露光することを特徴とするパター
    ン露光方法。
  2. 【請求項2】集束エネルギー・ビームを用いて、試料に
    設けられた被合わせパターン上の位置合わせマークの位
    置座標情報に基づいて、選択的パターンを露光する工程
    に於いて、レジストを感光させない波長の光ビームを用
    いて前記位置合わせマークを検出する工程と、該光ビー
    ムと前記集束エネルギー・ビームとの座標系の校正のた
    め、前記試料を載置する試料台の所定領域に1個予め設
    けられ、かつ試料台を移動することにより見かけ上複数
    位置でX方向及びY方向の測定が可能な座標合わせマー
    クを前記光ビームと集束エネルギービームを用いてそれ
    ぞれマーク検出する工程と、上記二つの工程から得られ
    た前記位置合わせマーク及び座標合わせマークの位置座
    標情報に基づいて、前記集束エネルギー・ビームを用い
    て被合わせパターン上のレジストに位置合わせしながら
    選択的パターンを露光することを特徴とするパターン露
    光方法。
  3. 【請求項3】前記露光方法は、電子ビーム露光と光露光
    を併用するハイブリッド露光であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項又は第2項に記載のパターン露光方
    法。
  4. 【請求項4】前記一領域に複数個予め設けられたX方法
    及びY方向に測定可能な座標合わせマークとして十字マ
    ークを用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項又
    は第2項記載のパターン露光方法。
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