JPH01214117A - パターン露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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シ、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
ターンを複数層に形成する必要があシ、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。サブミクキンの微細加工には、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、電子ビーフ４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シ、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は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シ、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シ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
は不可能であシ、夫々に適したマークをチップ内に別々
に設ける必要がちシ、ハターノー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シ、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
ームの代わシに、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シ、光ビ
ームと露光ビームとの座標系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、１
μｍ以上の段差若しくは原子番号の異なシ反射電子係数
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、？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
シ、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シ、
３はマーク台２を載置したＸＹ方向に可動な試料ステー
ジであシ、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、破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描たり、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シ、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／ｄ　）　（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シ、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（半導体ウェノ・）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Ｕ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
ギシマレーザ拳と一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、Ｍｌ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シ、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
υ、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１）、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少、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シ、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シスルーグツト向上に
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
よ構成る十字マーク） Ｗ１〜Ｗ３・・・各チップに設けられた位置合わせマー
ク 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　松山光之 第　　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　集束エネルギー・ビームを用いて、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
   との座標系の相対的な差分を補正するため、予め設けら
   れた固定の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。