JPH04304615A - 荷電粒子線描画装置及び方法 - Google Patents
荷電粒子線描画装置及び方法Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、オリフラや合わせマー
クを有するウェーハ等の被描画基板に、矩形等の面積を
有する電子線等の荷電粒子線を用いて、ＬＳＩ等のパタ
ーンを直接に描画する装置に関する。
クを有するウェーハ等の被描画基板に、矩形等の面積を
有する電子線等の荷電粒子線を用いて、ＬＳＩ等のパタ
ーンを直接に描画する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、オリフラや合わせマークを有する
ウェーハにパターンを描画する可変成形型電子線描画装
置は、試料台のＸ−Ｙ移動のＸ方向もしくはＹ方向へオ
リフラの方向を５〜１０ミリラジアン程度に一致させ、
その後合わせマークを用いてプリアライメント装置によ
って１ミリラジアン程度に位置合わせをしている（特開
平２−２０２０１２ 号公報）。プリアライメント装置
は試料室にある場合と、試料室外にある場合とがあるが
、いずれの場合も構成が複雑となっていた。高精度のプ
リアライメントが必要な理由を図２を用いて説明する。 プリアライメント状態が悪く、たとえば図２に示す如く
、ステ−ジの移動方向に対しオリフラがθラジアン回転
していると、ウェーハ配置されるチップもθだけ回転し
ている。 描画に用いる電子ビームの偏向の方向は、合わせマーク
を検出することにより合わせ補正を行い、θだけの回転
を与えることが容易であり、これは従来から行われてい
た。
ウェーハにパターンを描画する可変成形型電子線描画装
置は、試料台のＸ−Ｙ移動のＸ方向もしくはＹ方向へオ
リフラの方向を５〜１０ミリラジアン程度に一致させ、
その後合わせマークを用いてプリアライメント装置によ
って１ミリラジアン程度に位置合わせをしている（特開
平２−２０２０１２ 号公報）。プリアライメント装置
は試料室にある場合と、試料室外にある場合とがあるが
、いずれの場合も構成が複雑となっていた。高精度のプ
リアライメントが必要な理由を図２を用いて説明する。 プリアライメント状態が悪く、たとえば図２に示す如く
、ステ−ジの移動方向に対しオリフラがθラジアン回転
していると、ウェーハ配置されるチップもθだけ回転し
ている。 描画に用いる電子ビームの偏向の方向は、合わせマーク
を検出することにより合わせ補正を行い、θだけの回転
を与えることが容易であり、これは従来から行われてい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしこのとき、成形
ビーム自身は回転しないため、たとえば成形ビームでラ
インを描画した場合、図３に示すようにラインが階段状
になる問題があった。すなわち、成形ビームの最大寸法
をｌミクロンとすると、成形ビームによるショット間の
ズレ△ｌは、ｌ×△θとなる。
ビーム自身は回転しないため、たとえば成形ビームでラ
インを描画した場合、図３に示すようにラインが階段状
になる問題があった。すなわち、成形ビームの最大寸法
をｌミクロンとすると、成形ビームによるショット間の
ズレ△ｌは、ｌ×△θとなる。
【０００４】今ｌ＝１０ミクロン，θ＝５ｍｒａｄとす
ると、△ｌ＝０．０５ ミクロンとなり、レジストに焼
きつけられたショット間のパターンは図３に示す如く階
段状となる。レジスト上でこの階段が見えないためには
、△ｌ＜０．０１ ミクロンである必要がある。したが
ってθは１ミリラジアン以下にプリアライメントにする
必要があった。
ると、△ｌ＝０．０５ ミクロンとなり、レジストに焼
きつけられたショット間のパターンは図３に示す如く階
段状となる。レジスト上でこの階段が見えないためには
、△ｌ＜０．０１ ミクロンである必要がある。したが
ってθは１ミリラジアン以下にプリアライメントにする
必要があった。
【０００５】このように、従来の装置ではプリアライメ
ント作業を必要としているため、余計な装置や余計な手
間が必要であった。具体的には余計な装置として、回転
角が大きい場合にはウェーハステージに回転調整機能を
持たせていた。これでは、ステージ構造が大変に複雑な
ものとなり、真空度の低下、ウエーハ上へのゴミの付着
、故障や描画精度の低下につながる場合もあり、装置が
高価ともなった。また、ステージ上に回転機能を設ける
ことが困難な場合は、外部のプリアライメント装置にウ
ェーハ回転調整機能を設けていたがこの場合も上記と同
様の問題が生じた。
ント作業を必要としているため、余計な装置や余計な手
間が必要であった。具体的には余計な装置として、回転
角が大きい場合にはウェーハステージに回転調整機能を
持たせていた。これでは、ステージ構造が大変に複雑な
ものとなり、真空度の低下、ウエーハ上へのゴミの付着
、故障や描画精度の低下につながる場合もあり、装置が
高価ともなった。また、ステージ上に回転機能を設ける
ことが困難な場合は、外部のプリアライメント装置にウ
ェーハ回転調整機能を設けていたがこの場合も上記と同
様の問題が生じた。
【０００６】本発明の目的はこのようなプリアライメン
ト装置や作業を省略し、時間の短縮を図るとともに高精
度の描画を実現できるようにしたものである。
ト装置や作業を省略し、時間の短縮を図るとともに高精
度の描画を実現できるようにしたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる電子ビ
ーム露光装置は、成形ビームとビーム偏向の方向の違い
によるショット間接続精度を最小にするために、光学的
又は電子ビーム自体によりオリフラ又は合わせマークを
検出し、ウェーハ回転方向を検出し、そのデータを制御
計算機から電子ビーム回転レンズに与える。これにより
、オリフラの方向と合った成形ビームにより描画するよ
うにしたものである。
ーム露光装置は、成形ビームとビーム偏向の方向の違い
によるショット間接続精度を最小にするために、光学的
又は電子ビーム自体によりオリフラ又は合わせマークを
検出し、ウェーハ回転方向を検出し、そのデータを制御
計算機から電子ビーム回転レンズに与える。これにより
、オリフラの方向と合った成形ビームにより描画するよ
うにしたものである。
【０００８】
【作用】従来の装置では、面積ビーム自体の回転方向を
調整できないため、ウェーハ自体の回転が許容値以下に
なるまで、たとえば１ミリラジアン以下になるまで、プ
リアラメント装置により、ウェーハ自体を回転調整して
いた。
調整できないため、ウェーハ自体の回転が許容値以下に
なるまで、たとえば１ミリラジアン以下になるまで、プ
リアラメント装置により、ウェーハ自体を回転調整して
いた。
【０００９】それに対し本発明では、プリアライメント
装置に過度の機能を持たせることをやめ、面積ビーム自
体を回転させるようにしたため、従来のプリアライメン
ト機能が不要となる。
装置に過度の機能を持たせることをやめ、面積ビーム自
体を回転させるようにしたため、従来のプリアライメン
ト機能が不要となる。
【００１０】先ず回転の検出のために、オリフラの２点
又はすくなくとも二つのアライメントマークのＸ，Ｙ座
標を検出する。
又はすくなくとも二つのアライメントマークのＸ，Ｙ座
標を検出する。
【００１１】光学的検出手段が一つの場合、ステージを
移動して二つの測定点をそれぞれ検出手段の直下にもっ
てくることによりＸ，Ｙ座標が測定できる。あらかじめ
既知のマークに合わせた位置に複数の光学的検出手段が
設けられている場合は、それぞれの座標検出により、ウ
エーハの回転角度が測定できる。マークの検出手段とし
て電子ビームを用いても良い。
移動して二つの測定点をそれぞれ検出手段の直下にもっ
てくることによりＸ，Ｙ座標が測定できる。あらかじめ
既知のマークに合わせた位置に複数の光学的検出手段が
設けられている場合は、それぞれの座標検出により、ウ
エーハの回転角度が測定できる。マークの検出手段とし
て電子ビームを用いても良い。
【００１２】この場合はステージ移動を併用する。こう
して検出された回転量を計算機に与え、計算機はこのデ
ータにもとづきビーム回転レンズを動作する。こうして
面積ビームに必要な回転量を与える事が出来る。
して検出された回転量を計算機に与え、計算機はこのデ
ータにもとづきビーム回転レンズを動作する。こうして
面積ビームに必要な回転量を与える事が出来る。
【００１３】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する
。
。
【００１４】図１は実施例の一つである電子ビーム描画
装置を示す。電子銃１より放射された電子ビームは第一
成形アパーチャ３を通過後、第１，第２の成形レンズ４
，５、ビーム寸法成形偏向器６を通り、第２成形アパー
チャ７により任意の矩形ビームが形成される。こうして
成形された矩形電子ビームは、縮小レンズ８，対物レン
ズ９を通り、ビーム偏向系１０によりウェーハ１１上の
偏向フィールド内の任意の点に照射される。ウェーハ１
１はＸーＹ方向に移動可能なステージ１２に搭載されて
いる。ビームは二つの成形アパーチャ３，７により成形
され、その縮小形１３がウェーハ上に形成される。ビー
ム偏向とビームのＯＮ−ＯＦＦを計算機で制御すること
によりウエーハ上にパターンを描画することが出来る。
装置を示す。電子銃１より放射された電子ビームは第一
成形アパーチャ３を通過後、第１，第２の成形レンズ４
，５、ビーム寸法成形偏向器６を通り、第２成形アパー
チャ７により任意の矩形ビームが形成される。こうして
成形された矩形電子ビームは、縮小レンズ８，対物レン
ズ９を通り、ビーム偏向系１０によりウェーハ１１上の
偏向フィールド内の任意の点に照射される。ウェーハ１
１はＸーＹ方向に移動可能なステージ１２に搭載されて
いる。ビームは二つの成形アパーチャ３，７により成形
され、その縮小形１３がウェーハ上に形成される。ビー
ム偏向とビームのＯＮ−ＯＦＦを計算機で制御すること
によりウエーハ上にパターンを描画することが出来る。
【００１５】さて、プロセス途中のウェーハ１１は、オ
リフラとほぼ平行な方向にチップが配置されているので
、ステージ上に設置される時に、あらかじめウェーハ搬
送装置による機械的な位置合わせにより、大まかな方向
は合わされて設置される。一般的には、試料台のＸ移動
方向もしくはＹ移動方向に対して、５〜１０ミリラジア
ン精度の角度θ傾いている。図２にオリフラ２１又はウ
エーハアライメントマーク２２，２３と、チップ配列２
４との座標系関係を示した。さて、この角度θを検出す
る手段を図４に示した。図４は、ロードチャンバ４１か
らゲートバルブ４２を通して、試料室４３内のステージ
１２上にウェーハ１１が設置された状態を示している。 ４４は試料室の中央付近にある電子光学系である。
リフラとほぼ平行な方向にチップが配置されているので
、ステージ上に設置される時に、あらかじめウェーハ搬
送装置による機械的な位置合わせにより、大まかな方向
は合わされて設置される。一般的には、試料台のＸ移動
方向もしくはＹ移動方向に対して、５〜１０ミリラジア
ン精度の角度θ傾いている。図２にオリフラ２１又はウ
エーハアライメントマーク２２，２３と、チップ配列２
４との座標系関係を示した。さて、この角度θを検出す
る手段を図４に示した。図４は、ロードチャンバ４１か
らゲートバルブ４２を通して、試料室４３内のステージ
１２上にウェーハ１１が設置された状態を示している。 ４４は試料室の中央付近にある電子光学系である。
【００１６】図４は図１の平面図でもある。さて、図４
において番号４５はオリフラ回転角度計測光学系である
。本実施例では、アライメントマーク２２，２３がウェ
ーハ上にある。チャンバ４１から挿入されたウェーハは
、マーク２２の位置が単眼の光学的回転角度計測系４５
により計測される。次いでマーク２３が４５の位置に送
られマーク２３の座標が計測される。送り距離と座標デ
ータが図１の計算機１４に送られ、ステージの移動軸Ｘ
ーＹに対する傾きθが計算される。相対的位置が既知の
複眼光学系により二つのマーク位置を検出する場合は、
ステージ移動を省略出来る利点がある。さて、この角度
θに応じて、計算機１４は図１に示す回転レンズ制御回
路１５に適当な励磁電流を流す。図１の回転レンズ１６
は、いわゆるソレイドコイルにより形成されている。回
転角度θはコイルの巻数Ｎと励磁電流Ｉの積に比例する
。また、そのＺ方向における設置位置も，第２成形アパ
ーチャ７と縮小レンズ８のほぼ中央の位置にあり、ビー
ム自体の回転を与える機能は有するが、成形アパーチャ
３，７で作られる成形ビーム１３の縮小倍率に与える影
響は、ほとんど無視できるほどに作ることは容易である
。すなわち、実質的にビームのボケに殆ど影響を与えず
に、回転機能のみを与えるように設計されているので、
ラインを描画した場合、図５に示すように成形ビームの
方向を調整することが可能である。なお、回転レンズに
よる回転角度は通常は１０ミリラヂアン以下で有り、光
学軸のズレは大きくないが、１０ミリラヂアンを越える
とビーム軸がずれて、ビームが途中でさえぎられて、成
形ビーム１３の電流密度が不均一になることがある。こ
のような場合には、特に図示しなかったが、回転レンズ
とビーム１３の間に光軸調整のためのアライメントコイ
ルをおき、回転レンズ動作と同期して動作させ、光軸を
最適に合わせることによりビーム密度の不均一化を防ぐ
ことができる。
において番号４５はオリフラ回転角度計測光学系である
。本実施例では、アライメントマーク２２，２３がウェ
ーハ上にある。チャンバ４１から挿入されたウェーハは
、マーク２２の位置が単眼の光学的回転角度計測系４５
により計測される。次いでマーク２３が４５の位置に送
られマーク２３の座標が計測される。送り距離と座標デ
ータが図１の計算機１４に送られ、ステージの移動軸Ｘ
ーＹに対する傾きθが計算される。相対的位置が既知の
複眼光学系により二つのマーク位置を検出する場合は、
ステージ移動を省略出来る利点がある。さて、この角度
θに応じて、計算機１４は図１に示す回転レンズ制御回
路１５に適当な励磁電流を流す。図１の回転レンズ１６
は、いわゆるソレイドコイルにより形成されている。回
転角度θはコイルの巻数Ｎと励磁電流Ｉの積に比例する
。また、そのＺ方向における設置位置も，第２成形アパ
ーチャ７と縮小レンズ８のほぼ中央の位置にあり、ビー
ム自体の回転を与える機能は有するが、成形アパーチャ
３，７で作られる成形ビーム１３の縮小倍率に与える影
響は、ほとんど無視できるほどに作ることは容易である
。すなわち、実質的にビームのボケに殆ど影響を与えず
に、回転機能のみを与えるように設計されているので、
ラインを描画した場合、図５に示すように成形ビームの
方向を調整することが可能である。なお、回転レンズに
よる回転角度は通常は１０ミリラヂアン以下で有り、光
学軸のズレは大きくないが、１０ミリラヂアンを越える
とビーム軸がずれて、ビームが途中でさえぎられて、成
形ビーム１３の電流密度が不均一になることがある。こ
のような場合には、特に図示しなかったが、回転レンズ
とビーム１３の間に光軸調整のためのアライメントコイ
ルをおき、回転レンズ動作と同期して動作させ、光軸を
最適に合わせることによりビーム密度の不均一化を防ぐ
ことができる。
【００１７】上記実施例では、オリフラ回転量選出手段
を光学的に行ったが、描画に用いる電子ビーム自体で行
なっても良いということは言うまでもない。すなわち、
第１図において、成形ビーム１１を偏向器１０で偏向す
ることにより、マーク検出機能を用いて、マーク２２及
び２３の位置を検出し、オリフラ回転角度θを検出して
も良いことはもちろんである。
を光学的に行ったが、描画に用いる電子ビーム自体で行
なっても良いということは言うまでもない。すなわち、
第１図において、成形ビーム１１を偏向器１０で偏向す
ることにより、マーク検出機能を用いて、マーク２２及
び２３の位置を検出し、オリフラ回転角度θを検出して
も良いことはもちろんである。
【００１８】なお、以上の発明は、可変成形電子ビーム
描画装置について述べたが、電子に限らずイオンビーム
を用いた同様の装置についても、適用できることは言う
までもない。
描画装置について述べたが、電子に限らずイオンビーム
を用いた同様の装置についても、適用できることは言う
までもない。
【００１９】
【発明の効果】以上のように、本発明によればウェーハ
の方向を正確に回転合わせをする必要がないので、プリ
アライメント作業が不要となる。すなわち、プリアライ
メント機能として、ステージ上又はローダ内部において
、ウェーハ装着後回転調整機能を設ける必要がなく、機
構が大いに簡素化される。これはステージ上に回転機能
を設けた場合、回転機能を与えるためのモータによる磁
場、又はステージ振動に起因する描画精度が低下すると
いう大きな原因を取り去ることにつながる。また、プリ
アラインメント作業に伴う時間を１／２〜１／３に短縮
することができるので、スループットの向上にもつなが
る。
の方向を正確に回転合わせをする必要がないので、プリ
アライメント作業が不要となる。すなわち、プリアライ
メント機能として、ステージ上又はローダ内部において
、ウェーハ装着後回転調整機能を設ける必要がなく、機
構が大いに簡素化される。これはステージ上に回転機能
を設けた場合、回転機能を与えるためのモータによる磁
場、又はステージ振動に起因する描画精度が低下すると
いう大きな原因を取り去ることにつながる。また、プリ
アラインメント作業に伴う時間を１／２〜１／３に短縮
することができるので、スループットの向上にもつなが
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の概略ブロック図である。
【図２】オリフラとステージ移動方向ＸーＹとの関係を
示す図である。
示す図である。
【図３】ウェーハ回転量が大きいときのショット間接続
の誤差を示す図である。
の誤差を示す図である。
【図４】本電子線描画装置の平面図である。
【図５】本発明により、ビームを回転した結果のショッ
ト接続を示す図である。
ト接続を示す図である。
１６…成形ビーム回転レンズ、１１…ウェーハ、１３…
成形ビーム、１４…制御計算機、４５…ウェーハ回転角
度計測光学系。
成形ビーム、１４…制御計算機、４５…ウェーハ回転角
度計測光学系。
Claims (6)
- 【請求項１】オリフラや合わせマークを有するウェーハ
等の描画基板にパターンを描画するための、特に面積ビ
ーム形の荷電粒子線装置において、前記試料上の基板の
オリフラの方向、あるいは所定の少なくとも２つの合わ
せマークの座標値を検出する手段と、面積ビームを回転
する手段を有し、前記検出手段の検出したオリフラの方
向に基づいて、面積ビームの方向を回転調整することを
特徴とする荷電粒子線描画装置。 - 【請求項２】面積ビーム回転の手段が電磁レンズによる
ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線装置。 - 【請求項３】試料基板の回転量検出手段が光学的手法で
あることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線装置。 - 【請求項４】試料基板の回転量検出手段が描画に用いる
荷電粒子自体であることを特徴とする請求項１記載の荷
電粒子線装置。 - 【請求項５】本描画装置を一層にでも使うことにより製
造された半導体デバイス。 - 【請求項６】オリフラや合わせマークを有するウェーハ
等の描画基板にパターンを描画するための、特に面積ビ
ーム形の荷電粒子線装置において、前記試料上の基板の
オリフラの方向、あるいは所定の少なくとも２つの合わ
せマークの座標値を検出する手段と、面積ビームを回転
する手段を有し、前記検出手段の検出したオリフラの方
向に基づいて、面積ビームの方向を回転調整し、その後
所定のパタ−ンを描画することを特徴とする荷電粒子線
描画方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3068222A JPH04304615A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 荷電粒子線描画装置及び方法 |
| US07/858,575 US5311026A (en) | 1991-04-01 | 1992-03-27 | Charged particle beam lithography system and method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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