JPH05206017A - リソグラフイ露光システム及びその方法 - Google Patents
リソグラフイ露光システム及びその方法Info
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- JPH05206017A JPH05206017A JP4212141A JP21214192A JPH05206017A JP H05206017 A JPH05206017 A JP H05206017A JP 4212141 A JP4212141 A JP 4212141A JP 21214192 A JP21214192 A JP 21214192A JP H05206017 A JPH05206017 A JP H05206017A
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- 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
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
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- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
- G03F7/70475—Stitching, i.e. connecting image fields to produce a device field, the field occupied by a device such as a memory chip, processor chip, CCD, flat panel display
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- H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
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- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/304—Controlling tubes
- H01J2237/30433—System calibration
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- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/317—Processing objects on a microscale
- H01J2237/3175—Lithography
- H01J2237/31776—Shaped beam
Abstract
(57)【要約】
【目的】ターゲツトの高さの変化に基づいて生ずる誤差
を補償することである。 【構成】パターンは、偏向フイールドより大きいチツプ
がモザイクパターンのＭ×Ｎのフイールドを露光するこ
とによつて形成され得るようにリソグラフイシステムに
より位置合わせされて露光される。この方法は偏向フイ
ールドを補正して基板上の前処理パターンの方向を補償
し、当該ターゲツトに対して非垂直方向からランデイン
グするビームによつて生ずる高さに基づく誤差を補償す
る。上述の２つの基本的な手順は「３マーク」と呼ばれ
る方法であり、この方法は２×２のフイールドアレイに
だけ適用でき、「Ｍ×Ｎ」方法は僅かに正確さに欠ける
が一般的な状況を包含する。
を補償することである。 【構成】パターンは、偏向フイールドより大きいチツプ
がモザイクパターンのＭ×Ｎのフイールドを露光するこ
とによつて形成され得るようにリソグラフイシステムに
より位置合わせされて露光される。この方法は偏向フイ
ールドを補正して基板上の前処理パターンの方向を補償
し、当該ターゲツトに対して非垂直方向からランデイン
グするビームによつて生ずる高さに基づく誤差を補償す
る。上述の２つの基本的な手順は「３マーク」と呼ばれ
る方法であり、この方法は２×２のフイールドアレイに
だけ適用でき、「Ｍ×Ｎ」方法は僅かに正確さに欠ける
が一般的な状況を包含する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、リソグラフイ露光シス
テム及びその方法に関し、特に集積回路（ＩＣ）を製造
するためのリソグラフイ装置について、故意に位置合わ
せマークが省略された又は基板上に配置できないような
位置が存在するフイールドをリソグラフイ露光システム
により位置合わせしかつ縫い合わせする際に適用して好
適なものである。
テム及びその方法に関し、特に集積回路（ＩＣ）を製造
するためのリソグラフイ装置について、故意に位置合わ
せマークが省略された又は基板上に配置できないような
位置が存在するフイールドをリソグラフイ露光システム
により位置合わせしかつ縫い合わせする際に適用して好
適なものである。
【０００２】
【従来の技術】リソグラフイシステムは大規模集積回路
（ＬＳＩ）の製造の際に半導体ウエハ上にパターンを露
光するために用いられて来た。多くのリソグラフイ装置
はその書き込まれるフイールドサイズが最大のＩＣチツ
プ以下に制限されている。これはデバイス設計者が余分
な労力を消費してまでチツプをフイールドサイズの構成
部分に小分割するのを好まないのでデバイス設計者にと
つては不便である。従つて十分正確にフイールドを接合
すなわち「縫い合せる」ことにより、アツセンブリが本
質的に１つの大きなフイールドとして出現させることは
有用である。このことは超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）
及びウエハ規模集積回路（ＷＳＩ）について一段と問題
となつてきている。
（ＬＳＩ）の製造の際に半導体ウエハ上にパターンを露
光するために用いられて来た。多くのリソグラフイ装置
はその書き込まれるフイールドサイズが最大のＩＣチツ
プ以下に制限されている。これはデバイス設計者が余分
な労力を消費してまでチツプをフイールドサイズの構成
部分に小分割するのを好まないのでデバイス設計者にと
つては不便である。従つて十分正確にフイールドを接合
すなわち「縫い合せる」ことにより、アツセンブリが本
質的に１つの大きなフイールドとして出現させることは
有用である。このことは超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）
及びウエハ規模集積回路（ＷＳＩ）について一段と問題
となつてきている。
【０００３】複数のフイールドを１つに「縫い合せる」
ことにより、将来必要となる一段と大きなチツプを露光
させる装置の例として電子（Ｅ）ビーム、イオンビーム
及び光学ステツパがある。Ｅ−ビームシステムによりフ
イールドを１つに縫い合せる従来の技術については、19
78年10月発行、「ＩＢＭテクニカル・デイスクロージヤ
・ブレテイン」第21巻、第５号、1875〜1876頁「電子ビ
ームリソグラフイシステムの縫合技術」及び1979年６月
発行、「ＩＢＭテクニカル・デイスクロージヤ・ブレテ
イン」第22巻、第１号、 114〜115 頁「フイールド縫合
方法」に記述されている。これらの技術のうちの第１の
技術（「電子ビームリソグラフイシステムの縫合技
術」）の利点は、なによりもまず像の質が半径距離に制
限されるという点である。かくしてフイールドサイズが
一方の軸において小さい寸法に再構成される場合、他方
の軸の寸法は拡張され得る。この技術は正方形の最大の
チツプの２倍の平方根以下の短い寸法をもつチツプに制
限される。上述の第２の技術（「フイールド縫合方
法」）の利点は、マーク検出の際に大きな衝撃なしにパ
ターンの書込みが必要とされるので位置決めビームの像
の質が低下されるという点である。フイールドレンジを
書込みレンジの３倍にすることによつてチツプ周囲のマ
ークが検出され得、このマークを用いて当該フイールド
の「書込みの特性」中央部分を記録し得る。偏向レンジ
をチツプのサイズの 1.5倍にするには、偏向誤差はレン
ジに伴つて増大するのでチツプの潜在的な大きさを制限
し、また精度を低下させる必要がある。
ことにより、将来必要となる一段と大きなチツプを露光
させる装置の例として電子（Ｅ）ビーム、イオンビーム
及び光学ステツパがある。Ｅ−ビームシステムによりフ
イールドを１つに縫い合せる従来の技術については、19
78年10月発行、「ＩＢＭテクニカル・デイスクロージヤ
・ブレテイン」第21巻、第５号、1875〜1876頁「電子ビ
ームリソグラフイシステムの縫合技術」及び1979年６月
発行、「ＩＢＭテクニカル・デイスクロージヤ・ブレテ
イン」第22巻、第１号、 114〜115 頁「フイールド縫合
方法」に記述されている。これらの技術のうちの第１の
技術（「電子ビームリソグラフイシステムの縫合技
術」）の利点は、なによりもまず像の質が半径距離に制
限されるという点である。かくしてフイールドサイズが
一方の軸において小さい寸法に再構成される場合、他方
の軸の寸法は拡張され得る。この技術は正方形の最大の
チツプの２倍の平方根以下の短い寸法をもつチツプに制
限される。上述の第２の技術（「フイールド縫合方
法」）の利点は、マーク検出の際に大きな衝撃なしにパ
ターンの書込みが必要とされるので位置決めビームの像
の質が低下されるという点である。フイールドレンジを
書込みレンジの３倍にすることによつてチツプ周囲のマ
ークが検出され得、このマークを用いて当該フイールド
の「書込みの特性」中央部分を記録し得る。偏向レンジ
をチツプのサイズの 1.5倍にするには、偏向誤差はレン
ジに伴つて増大するのでチツプの潜在的な大きさを制限
し、また精度を低下させる必要がある。
【０００４】米国特許第 4,489,241号「電子ビーム装置
による露出方法」及び米国特許第 4,789,945号「充電さ
れた粒子ビーム露光方法及び装置」はフイールドを縫合
する他の２つの技術を開示している。米国特許第 4,48
9,241号の技術は装置のメモリ内に含まれなければなら
ないパターン情報量を低減する目的が緊急の課題であり
及び又は走査されなければならない位置決めマークの数
を低減する目的のためにウエハのエリアを小区分する。
この技術はビーム焦点を介して平面偏移の書込みを調整
し、高さ測定に基づいて露光フイールド中央部の位置を
変えることによつて多重フイールドを書き込む際の問題
のいくつかを解決するが、用いられ得るブロツクサイズ
及びフイールドサイズはフイールド上の歪みが適正に補
正されないので制限される。米国特許第 4,789,945号の
技術は半導体チツプをブロツクに分割して４つの角にあ
るマークに基づいてブロツクパターンを調整する。また
この技術はターゲツトの平面誤差によつて生ずるフイー
ルド上誤差について補正せず、従つて精度又はフイール
ドサイズに限界がある。
による露出方法」及び米国特許第 4,789,945号「充電さ
れた粒子ビーム露光方法及び装置」はフイールドを縫合
する他の２つの技術を開示している。米国特許第 4,48
9,241号の技術は装置のメモリ内に含まれなければなら
ないパターン情報量を低減する目的が緊急の課題であり
及び又は走査されなければならない位置決めマークの数
を低減する目的のためにウエハのエリアを小区分する。
この技術はビーム焦点を介して平面偏移の書込みを調整
し、高さ測定に基づいて露光フイールド中央部の位置を
変えることによつて多重フイールドを書き込む際の問題
のいくつかを解決するが、用いられ得るブロツクサイズ
及びフイールドサイズはフイールド上の歪みが適正に補
正されないので制限される。米国特許第 4,789,945号の
技術は半導体チツプをブロツクに分割して４つの角にあ
るマークに基づいてブロツクパターンを調整する。また
この技術はターゲツトの平面誤差によつて生ずるフイー
ルド上誤差について補正せず、従つて精度又はフイール
ドサイズに限界がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】電子ビームシステムに
関する問題を以下に述べるが、他の装置についても同様
の状況であることが理解できる。電子ビームリソグラフ
イにおいて当該ビームがターゲツトに対して垂直方向か
らランデイングしない場合、当該ターゲツトの高さが標
準高さではないときこのターゲツトはその所期の位置か
ら他の位置に移される。一般的にターゲツトの各部の高
さは熱処理によつて生ずる公差及び歪みのために変化す
る。見かけ上の揺動により電子ビームが偏向したときこ
れが当該ターゲツトからの無限の距離を示さない場合、
当該ビームが偏向されて誤差を増大させると、このビー
ムは垂直方向の角度より大きい角度でターゲツトにラン
デイングする。ターゲツトが傾いており、フイールドの
角が調整されて通常の直線補正（すなわちＡ＋Ｂｘ＋Ｃ
ｘ＋Ｄｘｙ）を適用することによつて所望の位置に整合
されるとき、ｘ2 項及びｙ2 項を加算することによつて
補正され得る内部点に誤差が存在する。
関する問題を以下に述べるが、他の装置についても同様
の状況であることが理解できる。電子ビームリソグラフ
イにおいて当該ビームがターゲツトに対して垂直方向か
らランデイングしない場合、当該ターゲツトの高さが標
準高さではないときこのターゲツトはその所期の位置か
ら他の位置に移される。一般的にターゲツトの各部の高
さは熱処理によつて生ずる公差及び歪みのために変化す
る。見かけ上の揺動により電子ビームが偏向したときこ
れが当該ターゲツトからの無限の距離を示さない場合、
当該ビームが偏向されて誤差を増大させると、このビー
ムは垂直方向の角度より大きい角度でターゲツトにラン
デイングする。ターゲツトが傾いており、フイールドの
角が調整されて通常の直線補正（すなわちＡ＋Ｂｘ＋Ｃ
ｘ＋Ｄｘｙ）を適用することによつて所望の位置に整合
されるとき、ｘ2 項及びｙ2 項を加算することによつて
補正され得る内部点に誤差が存在する。
【０００６】３種類の問題がある。第１の問題は重ね合
される前処理パターンの軸が露光装置の軸から変位及び
又は回転されることである。第２の問題は当該パターン
が露光する以前の前処理、次の処理又は書込み装置の歪
みによつて生ずるある程度の歪みをもつていることであ
る。第３の問題は現在の露光がフイールドの一部に亘つ
て新たな露光ビーム位置歪みをもつていることである。
される前処理パターンの軸が露光装置の軸から変位及び
又は回転されることである。第２の問題は当該パターン
が露光する以前の前処理、次の処理又は書込み装置の歪
みによつて生ずるある程度の歪みをもつていることであ
る。第３の問題は現在の露光がフイールドの一部に亘つ
て新たな露光ビーム位置歪みをもつていることである。
【０００７】単一のフイールド及びチツプ状態において
一般的に第１の問題及び第２の問題の直線部分に基づく
誤差は当該フイールドの４つの角において前処理パター
ンの位置決めマークを検出し、現在のフイールドを「伸
長して」観察したマークの位置に整合させることによつ
て補正される。一般的に第３の問題に基づく誤差は当該
フイールドを調整して予測した歪みを補正することによ
つて補償される。歪みの大きさは角の誤差、高さ情報及
び偏向形態の知識から補間外挿することができる。チツ
プ内部の位置決めマークはこれらが回路及び素子に対し
て用いられ得ず、大きなエリア設計の規則性を破壊する
禁止エリアを生成するので非常に望ましくない。従つて
４つのマークをフイールドの角で利用して多重フイール
ドチツプの個々のフイールドを補正することはできな
い。
一般的に第１の問題及び第２の問題の直線部分に基づく
誤差は当該フイールドの４つの角において前処理パター
ンの位置決めマークを検出し、現在のフイールドを「伸
長して」観察したマークの位置に整合させることによつ
て補正される。一般的に第３の問題に基づく誤差は当該
フイールドを調整して予測した歪みを補正することによ
つて補償される。歪みの大きさは角の誤差、高さ情報及
び偏向形態の知識から補間外挿することができる。チツ
プ内部の位置決めマークはこれらが回路及び素子に対し
て用いられ得ず、大きなエリア設計の規則性を破壊する
禁止エリアを生成するので非常に望ましくない。従つて
４つのマークをフイールドの角で利用して多重フイール
ドチツプの個々のフイールドを補正することはできな
い。
【０００８】従つて本発明の目的は高さ誤差を補償する
と同時にチツプ上にパターンを書き込む際にフイールド
を縫い合わせする方法を提供することである。
と同時にチツプ上にパターンを書き込む際にフイールド
を縫い合わせする方法を提供することである。
【０００９】本発明の他の目的はフイールドサイズを調
整して解像度及び精度の要件を調節する柔軟性をもつこ
とにより、必要とされる多数のフイールドのモザイクを
形成することができるリソグラフイシステムを提供する
ことができる。
整して解像度及び精度の要件を調節する柔軟性をもつこ
とにより、必要とされる多数のフイールドのモザイクを
形成することができるリソグラフイシステムを提供する
ことができる。
【００１０】本発明のさらに他の目的はフイールドサイ
ズを小さく制限してターゲツトに非垂直方向から入射さ
れる光線により生ずる誤差を調整することによつて生ず
る処理能力の低下を削除することである。
ズを小さく制限してターゲツトに非垂直方向から入射さ
れる光線により生ずる誤差を調整することによつて生ず
る処理能力の低下を削除することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、リソグラフイシステムの偏向フイ
ールドより大きいチツプが偏向フイールドを補正して基
板上の前処理パターンの方向を補償し、基板に非垂直方
向からランデイングするビームによつて生ずる高さに基
づく誤差を補償してＭ×Ｎのフイールドを露光すること
によつて形成され得るようにリソグラフイシステムを用
いてパターンを位置合わせし、かつ露光させる方法にお
いて、（Ａ）偏向フイールドを校正してフイールドにお
ける点の相対的配置誤差を除去するステツプと、（Ｂ）
基板を基板上の前処理パターンについての３つ又は４つ
以上の位置合わせマークに順次位置決めするステツプ
と、（Ｃ）各位置合わせマークを走査するステツプと、
（Ｄ）少なくとも１つの前処理パターンの近傍の３つ又
は４つ以上の位置において基板の高さを測定するステツ
プと、（Ｅ）少なくとも１つの前処理パターンについて
の位置合わせマークの位置の解析的描画を計算するステ
ツプと、（Ｆ）前処理パターンの表面の解析的描画を高
さ測定から計算するステツプと、（Ｇ）ステツプ（Ｅ）
において決定された解析的描画に基づいて露光フイール
ドの解析的描画を計算するステツプと、（Ｈ）露光フイ
ールドの角において基準格子と比較して前処理パターン
の表面の高さをステツプ（Ｆ）において決定された解析
式から計算するステツプと、（Ｉ）ステツプ（Ｈ）にお
いて計算された高さとの差に基づいてステツプ（Ｇ）に
おいて計算された露光フイールドの角の位置データを修
正し、修正された位置データを用いて露光フイールドを
基板上の前処理パターンに重ね合せるように露光フイー
ルドを補正するステツプと、（Ｊ）基板を位置決めして
フイールドを露光するステツプとを設けるようにする。
め本発明においては、リソグラフイシステムの偏向フイ
ールドより大きいチツプが偏向フイールドを補正して基
板上の前処理パターンの方向を補償し、基板に非垂直方
向からランデイングするビームによつて生ずる高さに基
づく誤差を補償してＭ×Ｎのフイールドを露光すること
によつて形成され得るようにリソグラフイシステムを用
いてパターンを位置合わせし、かつ露光させる方法にお
いて、（Ａ）偏向フイールドを校正してフイールドにお
ける点の相対的配置誤差を除去するステツプと、（Ｂ）
基板を基板上の前処理パターンについての３つ又は４つ
以上の位置合わせマークに順次位置決めするステツプ
と、（Ｃ）各位置合わせマークを走査するステツプと、
（Ｄ）少なくとも１つの前処理パターンの近傍の３つ又
は４つ以上の位置において基板の高さを測定するステツ
プと、（Ｅ）少なくとも１つの前処理パターンについて
の位置合わせマークの位置の解析的描画を計算するステ
ツプと、（Ｆ）前処理パターンの表面の解析的描画を高
さ測定から計算するステツプと、（Ｇ）ステツプ（Ｅ）
において決定された解析的描画に基づいて露光フイール
ドの解析的描画を計算するステツプと、（Ｈ）露光フイ
ールドの角において基準格子と比較して前処理パターン
の表面の高さをステツプ（Ｆ）において決定された解析
式から計算するステツプと、（Ｉ）ステツプ（Ｈ）にお
いて計算された高さとの差に基づいてステツプ（Ｇ）に
おいて計算された露光フイールドの角の位置データを修
正し、修正された位置データを用いて露光フイールドを
基板上の前処理パターンに重ね合せるように露光フイー
ルドを補正するステツプと、（Ｊ）基板を位置決めして
フイールドを露光するステツプとを設けるようにする。
【００１２】
【作用】本発明によれば角の情報がなくなつたとき位置
合わせ及び誤差補正のための技術を提供できる。２つの
基本的方法があり、その１つの方法は「３マーク」と呼
ばれ２×２のフイールドアレイにだけ適用できるもので
あり、他の方法は一般状況を包含するが、僅かに精度に
欠ける「Ｍ×Ｎ」方法と呼ばれるものである。
合わせ及び誤差補正のための技術を提供できる。２つの
基本的方法があり、その１つの方法は「３マーク」と呼
ばれ２×２のフイールドアレイにだけ適用できるもので
あり、他の方法は一般状況を包含するが、僅かに精度に
欠ける「Ｍ×Ｎ」方法と呼ばれるものである。
【００１３】一段と一般的なＭ×Ｎ方法は以下のような
ステツプを含む。（１）偏向フイールドを校正して既知
の高さにおけるフイールド内の点の相対的配置誤差を除
去する。（２）基板すなわちターゲツトは当該基板上の
前処理パターンについての３つ又は４つ以上の位置合わ
せマークに順次位置決めされ、各位置合わせマークは露
光フイールドの中央部において小さな偏向を用いて走査
されることにより、高さに基づく位置の誤差を除去する
ことができる。また当該基板の高さは前処理パターンの
近傍の３つ又は４つ以上の位置において測定される。
（３）前処理パターンについての位置合わせマークの位
置の解析的描画が計算される。（４）前処理パターンの
表面の解析的描画は高さ測定から計算される。（５）露
光フイールドの角の位置はステツプ（３）において決定
された解析的描画に基づいて計算される。（６）その後
露光フイールドの角において基準格子と比較して前処理
パターンの表面の高さがステツプ（４）において得られ
た解析式から計算される。（７）ステツプ（５）の露光
フイールドの角の位置はステツプ（６）において得られ
た高さとの差だけ修正され、これを用いて露光フイール
ドを当該基板上の前処理パターンに重ね合せるように当
該露光フイールドを補正する。（８）Ｍ×Ｎのすべての
フイールドが露光されるまで当該基板は順次位置決めさ
れてフイールドが露光される。（９）当該基板全体が露
光されるまでステツプ（２）ないしステツプ（８）が反
復される。
ステツプを含む。（１）偏向フイールドを校正して既知
の高さにおけるフイールド内の点の相対的配置誤差を除
去する。（２）基板すなわちターゲツトは当該基板上の
前処理パターンについての３つ又は４つ以上の位置合わ
せマークに順次位置決めされ、各位置合わせマークは露
光フイールドの中央部において小さな偏向を用いて走査
されることにより、高さに基づく位置の誤差を除去する
ことができる。また当該基板の高さは前処理パターンの
近傍の３つ又は４つ以上の位置において測定される。
（３）前処理パターンについての位置合わせマークの位
置の解析的描画が計算される。（４）前処理パターンの
表面の解析的描画は高さ測定から計算される。（５）露
光フイールドの角の位置はステツプ（３）において決定
された解析的描画に基づいて計算される。（６）その後
露光フイールドの角において基準格子と比較して前処理
パターンの表面の高さがステツプ（４）において得られ
た解析式から計算される。（７）ステツプ（５）の露光
フイールドの角の位置はステツプ（６）において得られ
た高さとの差だけ修正され、これを用いて露光フイール
ドを当該基板上の前処理パターンに重ね合せるように当
該露光フイールドを補正する。（８）Ｍ×Ｎのすべての
フイールドが露光されるまで当該基板は順次位置決めさ
れてフイールドが露光される。（９）当該基板全体が露
光されるまでステツプ（２）ないしステツプ（８）が反
復される。
【００１４】３マーク方法においてはステツプ（１）な
いしステツプ（７）は第１の方法と同様である。基板は
予測された露光位置に順次位置決めされる。露光する前
に走査フイールド内に存在する位置合わせマークが走査
されることにより、露光フイールドの所望の位置を一段
と正確に識別する。ステツプ（７）の走査フイールドの
修正はマークが存在するフイールドの角についての実際
のデータを用いて検算される。その後当該フイールドは
一段と正確な補正により露光される。基板全体が露光さ
れるまでステツプ（２）ないしステツプ（８）が反復さ
れる。
いしステツプ（７）は第１の方法と同様である。基板は
予測された露光位置に順次位置決めされる。露光する前
に走査フイールド内に存在する位置合わせマークが走査
されることにより、露光フイールドの所望の位置を一段
と正確に識別する。ステツプ（７）の走査フイールドの
修正はマークが存在するフイールドの角についての実際
のデータを用いて検算される。その後当該フイールドは
一段と正確な補正により露光される。基板全体が露光さ
れるまでステツプ（２）ないしステツプ（８）が反復さ
れる。
【００１５】「３マーク」方法又は一段と一般的なＭ×
Ｎ方法のいずれにしても本発明によるプロセスはコンピ
ユータにより制御されたリソグラフイシステムの制御プ
ログラムとして実行され、高さ測定を行う高さ検出シス
テムを含むように変更される。
Ｎ方法のいずれにしても本発明によるプロセスはコンピ
ユータにより制御されたリソグラフイシステムの制御プ
ログラムとして実行され、高さ測定を行う高さ検出シス
テムを含むように変更される。
【００１６】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
する。
【００１７】図１は本発明の好適な実施例である。Ｘ−
Ｙワークテーブル８は電子ビームＢの下に移動される。
ワークテーブル８は一般に半導体基板であるターゲツト
７を運ぶ。本発明の好適な実施例においてＸ−Ｙワーク
テーブル８はマスク製造装置品質ステツピングテーブル
と同等の高精度テーブルである。以下において理解でき
るようにこの高精度テーブルは十分な精度をもつている
ことによりテーブル上の１つの位置におけるマークから
のデータを用いてテーブルの他の位置にパターンを置く
ことができる。しかしながら注意すべきは、最も遠く離
れたチツプの範囲全体に亘つて絶対テーブル精度が要求
されるマスク製造装置とは違つて、当該テーブルに必要
な精度は相対的精度であり、かつチツプに対応する局部
エリアにだけ必要なことである。
Ｙワークテーブル８は電子ビームＢの下に移動される。
ワークテーブル８は一般に半導体基板であるターゲツト
７を運ぶ。本発明の好適な実施例においてＸ−Ｙワーク
テーブル８はマスク製造装置品質ステツピングテーブル
と同等の高精度テーブルである。以下において理解でき
るようにこの高精度テーブルは十分な精度をもつている
ことによりテーブル上の１つの位置におけるマークから
のデータを用いてテーブルの他の位置にパターンを置く
ことができる。しかしながら注意すべきは、最も遠く離
れたチツプの範囲全体に亘つて絶対テーブル精度が要求
されるマスク製造装置とは違つて、当該テーブルに必要
な精度は相対的精度であり、かつチツプに対応する局部
エリアにだけ必要なことである。
【００１８】一般的に電子ビーム露光システムは図１に
よつて示される。電子ビーム源１１はビームＢを発生
し、このビームＢはスポツト整形装置の制御の下に偏向
及びアパーチヤ装置１２によつて種々のスポツト形状に
整形されかつ遮光され、このスポツト整形部及び遮光部
は共に米国特許第 3,900,736号によるスポツト整形遮光
アナログエレクトロニクスユニツト１４に配置される。
位置決め、整形されたスポツトはパターン制御部１５の
デイジタルエレクトロニクスの制御の下にユニツト１４
によつて部分的に制御される。このスポツトが米国特許
第 3,900,736号による制御コンピユータ１６の制御の下
に部分フイールドに書き込まれるパターンを決定する。
パターン制御部１５は信号をライン６４を介してユニツ
ト１４に送出する。整形されたビームは静電偏向システ
ム３３の制御の下に偏向板１３によつて位置決めされた
ベクトルになる。各部分フイールドが完成した後、次の
部分フイールドが磁気偏向システム１９の制御の下に偏
向コイル１７によつて位置決めされる。パターン制御部
１５はライン６６を介して信号を送出することにより磁
気偏向システム１９を制御する。
よつて示される。電子ビーム源１１はビームＢを発生
し、このビームＢはスポツト整形装置の制御の下に偏向
及びアパーチヤ装置１２によつて種々のスポツト形状に
整形されかつ遮光され、このスポツト整形部及び遮光部
は共に米国特許第 3,900,736号によるスポツト整形遮光
アナログエレクトロニクスユニツト１４に配置される。
位置決め、整形されたスポツトはパターン制御部１５の
デイジタルエレクトロニクスの制御の下にユニツト１４
によつて部分的に制御される。このスポツトが米国特許
第 3,900,736号による制御コンピユータ１６の制御の下
に部分フイールドに書き込まれるパターンを決定する。
パターン制御部１５は信号をライン６４を介してユニツ
ト１４に送出する。整形されたビームは静電偏向システ
ム３３の制御の下に偏向板１３によつて位置決めされた
ベクトルになる。各部分フイールドが完成した後、次の
部分フイールドが磁気偏向システム１９の制御の下に偏
向コイル１７によつて位置決めされる。パターン制御部
１５はライン６６を介して信号を送出することにより磁
気偏向システム１９を制御する。
【００１９】フイールドのすべての部分フイールドが露
光された後、次のフイールドが基板７を支持するＸ−Ｙ
ワークテーブル８の動作によつて位置決めされる。測定
システム２１は好適にはＸ−Ｙワークテーブル８の２つ
のエツジにあるミラーに一対のレーザビームを投射する
ことによりテーブル位置を測定する。混乱を最小限にす
るためミラーへのレーザビームは図示しない。測定シス
テム２１は誤差信号を磁気偏向システム１９に与える。
磁気偏向システム１９のエレクトロニクスは偏向コイル
１７に信号を与えてＸ及びＹ位置の誤差並びに角度の誤
差を補償する。
光された後、次のフイールドが基板７を支持するＸ−Ｙ
ワークテーブル８の動作によつて位置決めされる。測定
システム２１は好適にはＸ−Ｙワークテーブル８の２つ
のエツジにあるミラーに一対のレーザビームを投射する
ことによりテーブル位置を測定する。混乱を最小限にす
るためミラーへのレーザビームは図示しない。測定シス
テム２１は誤差信号を磁気偏向システム１９に与える。
磁気偏向システム１９のエレクトロニクスは偏向コイル
１７に信号を与えてＸ及びＹ位置の誤差並びに角度の誤
差を補償する。
【００２０】基板７上にチツプの位置を位置決めした
後、ターゲツトの高さは検出器６１及び高さ検出システ
ム６２によつて検出される。例えば検出器６１及び高さ
検出システム６２は米国特許第 4,468,565号に従つたも
のであり、ターゲツトの高さを表す信号を発生する。検
出された高さ信号はライン６６を介して制御コンピユー
タ１６に送られる。制御コンピユータ１６は検出された
高さを所望の高さと比較してパターン制御部１５を介し
てライン６５からベクトル偏向システム３３及びライン
６６から磁気偏向システム１９に補正を与えることによ
り、高さ誤差に基づいて予測したフイールドの歪みを補
償する。次に位置決め周期が初期化される。ビームＢは
書き込まれるべきフイールド周囲に対して基板７上の４
つの位置決めマークの標準位置に偏向され、４つのエリ
アが電子ビームによつて走査される。
後、ターゲツトの高さは検出器６１及び高さ検出システ
ム６２によつて検出される。例えば検出器６１及び高さ
検出システム６２は米国特許第 4,468,565号に従つたも
のであり、ターゲツトの高さを表す信号を発生する。検
出された高さ信号はライン６６を介して制御コンピユー
タ１６に送られる。制御コンピユータ１６は検出された
高さを所望の高さと比較してパターン制御部１５を介し
てライン６５からベクトル偏向システム３３及びライン
６６から磁気偏向システム１９に補正を与えることによ
り、高さ誤差に基づいて予測したフイールドの歪みを補
償する。次に位置決め周期が初期化される。ビームＢは
書き込まれるべきフイールド周囲に対して基板７上の４
つの位置決めマークの標準位置に偏向され、４つのエリ
アが電子ビームによつて走査される。
【００２１】位置決めマークの実際の位置は検出器２２
に衝突して後方に散乱された電子によつて検出される。
検出器２２の信号はライン２７及び２８を介して位置決
め検出システム２３に与えられ、この位置決め検出シス
テム２３は実際のマーク位置を決定する。この情報はラ
イン６０の信号によつて制御コンピユータ１６に与えら
れる。制御コンピユータ１６は所望のフイールド位置を
ライン６０の信号と比較する。すなわち所望のフイール
ド位置及び実際の位置が比較されてライン６５を介して
静電偏向システム３３に偏向補正が与えられ、かつライ
ン６６を介して磁気偏向システム１９に偏向補正が与え
られる。
に衝突して後方に散乱された電子によつて検出される。
検出器２２の信号はライン２７及び２８を介して位置決
め検出システム２３に与えられ、この位置決め検出シス
テム２３は実際のマーク位置を決定する。この情報はラ
イン６０の信号によつて制御コンピユータ１６に与えら
れる。制御コンピユータ１６は所望のフイールド位置を
ライン６０の信号と比較する。すなわち所望のフイール
ド位置及び実際の位置が比較されてライン６５を介して
静電偏向システム３３に偏向補正が与えられ、かつライ
ン６６を介して磁気偏向システム１９に偏向補正が与え
られる。
【００２２】ｘ軸ワークテーブルの位置決めは制御コン
ピユータ１６からライン２４を介してステージ位置測定
システム２１に送出されるｘ及びｙ位置信号に含まれた
ｘ位置信号によつて制御される。ライン２４の信号は位
置決め検出システム２３からライン６０を介して受けた
現在の位置決め信号によつて修正されるとき制御コンピ
ユータ１６内に位置制御データの形態で記憶されたウエ
ハ仕様書によつて予め決定される。ワークテーブル８の
実際のｘ位置はステージ位置測定システム２１によつて
決定され、この値は制御コンピユータ１６からライン２
４を介して与えられる所望のｘ位置信号と比較される。
その結果のライン２５の位置誤差信号がｘステージ駆動
機構２６内のサーボ装置に与えられ、このサーボ装置は
駆動信号をモータ６７に与える。同様にｙ軸ワークテー
ブルの位置決めはステージ位置測定システム２１からラ
イン３４を介して与えられる信号に応答するｙステージ
駆動機構３５内のサーボ装置によつて制御される。
ピユータ１６からライン２４を介してステージ位置測定
システム２１に送出されるｘ及びｙ位置信号に含まれた
ｘ位置信号によつて制御される。ライン２４の信号は位
置決め検出システム２３からライン６０を介して受けた
現在の位置決め信号によつて修正されるとき制御コンピ
ユータ１６内に位置制御データの形態で記憶されたウエ
ハ仕様書によつて予め決定される。ワークテーブル８の
実際のｘ位置はステージ位置測定システム２１によつて
決定され、この値は制御コンピユータ１６からライン２
４を介して与えられる所望のｘ位置信号と比較される。
その結果のライン２５の位置誤差信号がｘステージ駆動
機構２６内のサーボ装置に与えられ、このサーボ装置は
駆動信号をモータ６７に与える。同様にｙ軸ワークテー
ブルの位置決めはステージ位置測定システム２１からラ
イン３４を介して与えられる信号に応答するｙステージ
駆動機構３５内のサーボ装置によつて制御される。
【００２３】本発明によるとチツプはＭ×Ｎフイールド
のモザイクによつて形成され得、チツプサイズに制限さ
れたＥ−ビームフイールドサイズを除去する。従来の技
術において上述の1978年10月発行、「ＩＢＭテクニカル
・デイスクロージヤ・ブレテイン」第21巻、第５号、18
75〜1876頁「電子ビームリソグラフイシステム接合技
術」及び1979年６月発行、「ＩＢＭテクニカル・デイス
クロージヤ・ブレテイン」第22巻、第１号、 114〜115
頁「フイールド接合技術」に示されているようにすべて
の位置決めマークはＥ−ビームフイールド内に含まれな
ければならない。効果的なＥ−ビームフイールドはある
場合にはフイールド矩形を形成し、他の場合には当該フ
イールド内の書込み特性部分の範囲を越えて記録するこ
とによつて拡大される。しかしこれらの技術はチツプの
少なくとも１つの寸法をＥ−ビームフイールドの約 1.5
倍に制限する。これに対して本発明はチツプ当たり多く
のＥ−ビームを用いることができ、Ｅ−ビームフイール
ドはチツプの適用範囲に「伸長される」のではなく最適
な性能に仕上げられ得るという新たな利点を有する。
のモザイクによつて形成され得、チツプサイズに制限さ
れたＥ−ビームフイールドサイズを除去する。従来の技
術において上述の1978年10月発行、「ＩＢＭテクニカル
・デイスクロージヤ・ブレテイン」第21巻、第５号、18
75〜1876頁「電子ビームリソグラフイシステム接合技
術」及び1979年６月発行、「ＩＢＭテクニカル・デイス
クロージヤ・ブレテイン」第22巻、第１号、 114〜115
頁「フイールド接合技術」に示されているようにすべて
の位置決めマークはＥ−ビームフイールド内に含まれな
ければならない。効果的なＥ−ビームフイールドはある
場合にはフイールド矩形を形成し、他の場合には当該フ
イールド内の書込み特性部分の範囲を越えて記録するこ
とによつて拡大される。しかしこれらの技術はチツプの
少なくとも１つの寸法をＥ−ビームフイールドの約 1.5
倍に制限する。これに対して本発明はチツプ当たり多く
のＥ−ビームを用いることができ、Ｅ−ビームフイール
ドはチツプの適用範囲に「伸長される」のではなく最適
な性能に仕上げられ得るという新たな利点を有する。
【００２４】本発明の最大の特徴はターゲツトの高さの
変化に基づいて生ずる誤差を補償することである。しか
しながら高さ補償のメカニズムを説明する前に、図２を
参照して高さがなぜ問題になるのかを簡単に説明するの
が適切である。図２において本来偏向されてないビーム
Ｂはターゲツト７に垂直に入射する。これを電子パス７
０によつて示す。ビームをＥ−ビームフイールドエリア
の他の部分に置くために、当該ビームＢが電子パス７２
によつて示すようにその進行角度を変化させることによ
つて偏向される。偏向角度がついているために、当該ビ
ームはターゲツト７の標準高さにおけるウエハ上の正し
い間隔を変更させることになる。ウエハの表面の高さ７
３が高い場合、当該ビームは設計位置７５ではなく位置
７４に変更されることになる。多重Ｅ−ビームフイール
ドからなるチツプの場合、隣接するＥ−ビームフイール
ドは電子パス７６により示されるように偏向されたビー
ムによつて書き込まれる。ターゲツトの表面７が標準高
さの位置７７にあるときには当該隣接するフイールドが
一致するが、ウエハ表面が高い位置７３にあるときはギ
ヤツプ７８をもつようになるのでパターン誤差が生ず
る。また前処理が偶然に同一の高さ誤差で書き込まれな
い限り、重ね合わせは同様に低下する。注意すべきはウ
エハの表面は同じ高さとして示されているが、実際のウ
エハは「熱」処理後においては「ポテトチツプ」又は
「ドーム」形状に近い形状になつているのでウエハのあ
る位置の誤差は他の位置の誤差とは異なる。また電子パ
ス７２及び７６は実際は螺旋状であるので、Ｅ−ビーム
フイールドの誤差は倍率と共に回転成分をも有する。何
回も偏向を行つた場合、当該ビームは図示のように単一
かつ固定の「揺動点」をもたない。
変化に基づいて生ずる誤差を補償することである。しか
しながら高さ補償のメカニズムを説明する前に、図２を
参照して高さがなぜ問題になるのかを簡単に説明するの
が適切である。図２において本来偏向されてないビーム
Ｂはターゲツト７に垂直に入射する。これを電子パス７
０によつて示す。ビームをＥ−ビームフイールドエリア
の他の部分に置くために、当該ビームＢが電子パス７２
によつて示すようにその進行角度を変化させることによ
つて偏向される。偏向角度がついているために、当該ビ
ームはターゲツト７の標準高さにおけるウエハ上の正し
い間隔を変更させることになる。ウエハの表面の高さ７
３が高い場合、当該ビームは設計位置７５ではなく位置
７４に変更されることになる。多重Ｅ−ビームフイール
ドからなるチツプの場合、隣接するＥ−ビームフイール
ドは電子パス７６により示されるように偏向されたビー
ムによつて書き込まれる。ターゲツトの表面７が標準高
さの位置７７にあるときには当該隣接するフイールドが
一致するが、ウエハ表面が高い位置７３にあるときはギ
ヤツプ７８をもつようになるのでパターン誤差が生ず
る。また前処理が偶然に同一の高さ誤差で書き込まれな
い限り、重ね合わせは同様に低下する。注意すべきはウ
エハの表面は同じ高さとして示されているが、実際のウ
エハは「熱」処理後においては「ポテトチツプ」又は
「ドーム」形状に近い形状になつているのでウエハのあ
る位置の誤差は他の位置の誤差とは異なる。また電子パ
ス７２及び７６は実際は螺旋状であるので、Ｅ−ビーム
フイールドの誤差は倍率と共に回転成分をも有する。何
回も偏向を行つた場合、当該ビームは図示のように単一
かつ固定の「揺動点」をもたない。
【００２５】通常の４つのマーク位置決め順序において
は上述の誤差はフイールドの角に誤つて位置決めされた
マークとして検出され、通常の位置決め補正が当該誤差
を補償する。しかしマークがないとき当該誤差は従来の
技術では検出されない。
は上述の誤差はフイールドの角に誤つて位置決めされた
マークとして検出され、通常の位置決め補正が当該誤差
を補償する。しかしマークがないとき当該誤差は従来の
技術では検出されない。
【００２６】図３においてチツプは４つのフイールド
Ｅ、Ｆ、Ｇ及びＨによつて形成され、位置Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄ、ａ、ｂ、ｃ及びｄにマークを有するが、位置ｅには
マークはない。本発明による「３マーク」方法は２つの
ステツプを有する。第１のステツプは、フイールド中央
位置に位置Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを位置決めする４回のテー
ブル移動処理である。標準とは異なるマークの位置及び
高さが中央フイールドにおいて検出され、これにより垂
直方向にビームがランデイングしないことによる位置誤
差を除去し、かつターゲツトが傾いていることと、マー
ク及びセンサ位置間が離間していることとの組合せによ
つて生ずる高さの差に基づいて生ずる高さ誤差を除去す
る。その後、マークＡ、Ｂ、Ｃ及びＤについてのデータ
を補間することによつて位置ｅにおける仮想マークの位
置及び高さが定義される。プロセスの第２のステツプ
は、３つの物理的マークだけをフイールドごとに検出
し、かつ位置ｅにおける仮想マークが第１のステツプの
データから計算されるという点を除いて４つの標準マー
クの位置決めと同様にして、露光する。例えばフイール
ドＥのマークａ、Ｄ、ｂが検出される。位置ｅにおける
仮想マークの位置は、第１のステツプにおいて決定され
たように、フイールドＥにおけるその相対位置並びに位
置ｅにおける仮想マークの高さと基準高さとの差によつ
て生ずるシフトを予測することにより、当該仮想マーク
の位置を調整することによつて計算される。基本的にこ
のことは、位置ｅにおける仮想マーク位置を、あたかも
位置ｅに実際にマークが存在したとして検出した見かけ
上の位置に、補正する。このことは本発明による技術に
対する鍵となるもので、本発明の技術は非垂直方向にビ
ームがランデイングすることによつて生ずる通常は許容
できない誤差を補正する。通常の４つのすべてのマーク
位置決め補正は最適な補正のための書込み期間中のフイ
ールドに適用され、傾きを補償するための２次補正を含
む。
Ｅ、Ｆ、Ｇ及びＨによつて形成され、位置Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄ、ａ、ｂ、ｃ及びｄにマークを有するが、位置ｅには
マークはない。本発明による「３マーク」方法は２つの
ステツプを有する。第１のステツプは、フイールド中央
位置に位置Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを位置決めする４回のテー
ブル移動処理である。標準とは異なるマークの位置及び
高さが中央フイールドにおいて検出され、これにより垂
直方向にビームがランデイングしないことによる位置誤
差を除去し、かつターゲツトが傾いていることと、マー
ク及びセンサ位置間が離間していることとの組合せによ
つて生ずる高さの差に基づいて生ずる高さ誤差を除去す
る。その後、マークＡ、Ｂ、Ｃ及びＤについてのデータ
を補間することによつて位置ｅにおける仮想マークの位
置及び高さが定義される。プロセスの第２のステツプ
は、３つの物理的マークだけをフイールドごとに検出
し、かつ位置ｅにおける仮想マークが第１のステツプの
データから計算されるという点を除いて４つの標準マー
クの位置決めと同様にして、露光する。例えばフイール
ドＥのマークａ、Ｄ、ｂが検出される。位置ｅにおける
仮想マークの位置は、第１のステツプにおいて決定され
たように、フイールドＥにおけるその相対位置並びに位
置ｅにおける仮想マークの高さと基準高さとの差によつ
て生ずるシフトを予測することにより、当該仮想マーク
の位置を調整することによつて計算される。基本的にこ
のことは、位置ｅにおける仮想マーク位置を、あたかも
位置ｅに実際にマークが存在したとして検出した見かけ
上の位置に、補正する。このことは本発明による技術に
対する鍵となるもので、本発明の技術は非垂直方向にビ
ームがランデイングすることによつて生ずる通常は許容
できない誤差を補正する。通常の４つのすべてのマーク
位置決め補正は最適な補正のための書込み期間中のフイ
ールドに適用され、傾きを補償するための２次補正を含
む。
【００２７】図４は多重フイールドからなるチツプを示
し、位置Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤにだけにマークを有する。実
マークはフイールドの角に存在する必要はない。例えば
これらのマークはａ、ｂ、ｃ及びｄに存在し得、この場
合「仮想」マークＡ、Ｂ、Ｃ及びＤは外挿補間によつて
決定され得る。又はこれらのマークは直角方向にないよ
うにしても良い。
し、位置Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤにだけにマークを有する。実
マークはフイールドの角に存在する必要はない。例えば
これらのマークはａ、ｂ、ｃ及びｄに存在し得、この場
合「仮想」マークＡ、Ｂ、Ｃ及びＤは外挿補間によつて
決定され得る。又はこれらのマークは直角方向にないよ
うにしても良い。
【００２８】「Ｍ×Ｎ」方法はまず実マークから情報を
得ると共に、この実マークは「３マーク」方法の場合と
同一の理由でフイールドの中央に位置決めされる。その
後すべてのフイールドの角の位置及び高さが補間によつ
て得られる。当該フイールドは標準高さとの高さの差及
びフイールドにおけるその位置によつて修正された４つ
の補間されたフイールドの角の位置に基づいて書き込ま
れる。この修正は非垂直方向からのビームのランデイン
グを補償する。補償されかつ補間されたマーク位置を用
いて位置決め項を計算して書き込む。
得ると共に、この実マークは「３マーク」方法の場合と
同一の理由でフイールドの中央に位置決めされる。その
後すべてのフイールドの角の位置及び高さが補間によつ
て得られる。当該フイールドは標準高さとの高さの差及
びフイールドにおけるその位置によつて修正された４つ
の補間されたフイールドの角の位置に基づいて書き込ま
れる。この修正は非垂直方向からのビームのランデイン
グを補償する。補償されかつ補間されたマーク位置を用
いて位置決め項を計算して書き込む。
【００２９】Ｍ×Ｎ法を図５のフローチヤートに示し、
以下これを参照する。当該プロセスは機能ブロツク１０
０において開始され、偏向フイールドを校正して既知の
高さにおいてフイールド内の点の相対的配置誤差を除去
する。こうするための１つの方法は、既知の高さにおい
て基準格子を走査することによりフイールドの種々の点
において適正に偏向を調整することである。校正点の数
は制限されるものではなく、例えば何千もの校正点があ
つても良い。
以下これを参照する。当該プロセスは機能ブロツク１０
０において開始され、偏向フイールドを校正して既知の
高さにおいてフイールド内の点の相対的配置誤差を除去
する。こうするための１つの方法は、既知の高さにおい
て基準格子を走査することによりフイールドの種々の点
において適正に偏向を調整することである。校正点の数
は制限されるものではなく、例えば何千もの校正点があ
つても良い。
【００３０】次に機能ブロツク１０２において基板すな
わちターゲツトは当該基板上の前処理パターンについて
の３つ又は４つ以上の位置合わせマークに順次位置決め
される。機能ブロツク１０４においてこの位置合わせマ
ークは走査され、各位置合わせマークが露光フイールド
の中央において小さな偏向を用いて走査されることによ
り、高さに基づく位置誤差を除去することができるよう
に位置決めされる。また機能ブロツク１０６において基
板の高さは前処理パターンの近傍の３つ又は４つの位置
において測定される。
わちターゲツトは当該基板上の前処理パターンについて
の３つ又は４つ以上の位置合わせマークに順次位置決め
される。機能ブロツク１０４においてこの位置合わせマ
ークは走査され、各位置合わせマークが露光フイールド
の中央において小さな偏向を用いて走査されることによ
り、高さに基づく位置誤差を除去することができるよう
に位置決めされる。また機能ブロツク１０６において基
板の高さは前処理パターンの近傍の３つ又は４つの位置
において測定される。
【００３１】機能ブロツク１０８において機能ブロツク
１０４において発生した測定データを用いて、前処理パ
ターンについての位置合わせマークの位置の解析的描画
が計算される。機能ブロツク１１０において前処理パタ
ーンの表面の解析的描画は機能ブロツク１０６において
得られた高さ測定データから計算される。機能ブロツク
１１２において露光フイールドの角の位置が機能ブロツ
ク１０８において決定された解析的描画に基づいて計算
される。その後機能ブロツク１１４において、露光フイ
ールドの角において基準格子と比較して前処理パターン
の表面の高さが機能ブロツク１１０において得られた解
析式から計算される。機能ブロツク１１６において機能
ブロツク１１２の露光フイールドの角の位置が機能ブロ
ツク１１４において計算された高さとの差だけ修正さ
れ、これを用いて露光フイールドを基板上の前処理パタ
ーンに重ね合せるように露光フイールドを補正する。
１０４において発生した測定データを用いて、前処理パ
ターンについての位置合わせマークの位置の解析的描画
が計算される。機能ブロツク１１０において前処理パタ
ーンの表面の解析的描画は機能ブロツク１０６において
得られた高さ測定データから計算される。機能ブロツク
１１２において露光フイールドの角の位置が機能ブロツ
ク１０８において決定された解析的描画に基づいて計算
される。その後機能ブロツク１１４において、露光フイ
ールドの角において基準格子と比較して前処理パターン
の表面の高さが機能ブロツク１１０において得られた解
析式から計算される。機能ブロツク１１６において機能
ブロツク１１２の露光フイールドの角の位置が機能ブロ
ツク１１４において計算された高さとの差だけ修正さ
れ、これを用いて露光フイールドを基板上の前処理パタ
ーンに重ね合せるように露光フイールドを補正する。
【００３２】解析的描画が制御コンピユータ１６によつ
て計算されると、機能ブロツク１１８において基板７は
順次位置決めされ、フイールドが露光される。各露光
後、判定ブロツク１２０において検査がなされて基板の
Ｍ×Ｎのすべてのフイールドが露光されたか否かを判定
する。Ｍ×Ｎのすべてのフイールドが露光されていない
とき、当該プロセスは機能ブロツク１０２にループバツ
クして基板全体が露光されるまで反復される。
て計算されると、機能ブロツク１１８において基板７は
順次位置決めされ、フイールドが露光される。各露光
後、判定ブロツク１２０において検査がなされて基板の
Ｍ×Ｎのすべてのフイールドが露光されたか否かを判定
する。Ｍ×Ｎのすべてのフイールドが露光されていない
とき、当該プロセスは機能ブロツク１０２にループバツ
クして基板全体が露光されるまで反復される。
【００３３】３マーク方法におけるプロセスは上述の機
能ブロツク１００ないし１１６のプロセスと同様であ
る。基板は予測された露光位置に順次位置決めされる。
露光する前に走査フイールド内に存在する位置合わせマ
ークが走査されて露光フイールドの所望の位置を一段と
正確に識別する。機能ブロツク１１６の走査フイールド
の修正はマークが存在するフイールドの角についての実
際のデータを用いて検算される。その後当該フイールド
は一段と正確な補正をして露光される。機能ブロツク１
０２ないし１１６のプロセスは基板全体が露光されるま
で反復される。
能ブロツク１００ないし１１６のプロセスと同様であ
る。基板は予測された露光位置に順次位置決めされる。
露光する前に走査フイールド内に存在する位置合わせマ
ークが走査されて露光フイールドの所望の位置を一段と
正確に識別する。機能ブロツク１１６の走査フイールド
の修正はマークが存在するフイールドの角についての実
際のデータを用いて検算される。その後当該フイールド
は一段と正確な補正をして露光される。機能ブロツク１
０２ないし１１６のプロセスは基板全体が露光されるま
で反復される。
【００３４】ウエハが大きく弓状である場合、内部のマ
ークについての補間された高さの誤差は大きくなり得
る。この場合高さは１つ又は２つ以上の内部点において
測定され、この測定された高さと共に仮想マークの高さ
の補間を用いてその精度を改善し、かくして当該フイー
ルドについてのその計算された見かけ上の位置の誤差が
少なくなる。
ークについての補間された高さの誤差は大きくなり得
る。この場合高さは１つ又は２つ以上の内部点において
測定され、この測定された高さと共に仮想マークの高さ
の補間を用いてその精度を改善し、かくして当該フイー
ルドについてのその計算された見かけ上の位置の誤差が
少なくなる。
【００３５】上述の通り本発明を２つの好適な実施例に
基づいて特定的に図示、説明したが、本発明の精神から
脱することなく詳細構成について種々の変更を加えても
良い。例えば好適な実施例はＥ−ビームリソグラフイシ
ステムに適用されたが、本発明の原理は他のリソグラフ
イシステムにも同様に適用でき、イオンビームシステム
及び光学システムに限定されない。
基づいて特定的に図示、説明したが、本発明の精神から
脱することなく詳細構成について種々の変更を加えても
良い。例えば好適な実施例はＥ−ビームリソグラフイシ
ステムに適用されたが、本発明の原理は他のリソグラフ
イシステムにも同様に適用でき、イオンビームシステム
及び光学システムに限定されない。
【００３６】
【発明の効果】上述のように本発明による２つの方法
は、多重フイールドパターンの書込みについて、（１）
フイールド中央において利用できる実マークを測定して
ビームランデイング角度及び高さ誤差によつて生ずる位
置の誤差を最小限にし、（２）すべてのフイールドの角
において仮想マークの位置を計算し、かつ（３）フイー
ルドにおけるその位置、標準高さとの高さの差及びター
ゲツト平面へのビームの非垂直性に基づいてその見かけ
上の位置を補正し、かつ利用できる仮想マークである実
マークを用いて書込みする位置決め項を計算するキー概
念を利用する。これによつて本発明による方法はターゲ
ツトの傾き及び高さ誤差によつて生ずる基本誤差を補償
することができるのでフイールドごとに４つのマークに
近接して正確な書込み処理をする。
は、多重フイールドパターンの書込みについて、（１）
フイールド中央において利用できる実マークを測定して
ビームランデイング角度及び高さ誤差によつて生ずる位
置の誤差を最小限にし、（２）すべてのフイールドの角
において仮想マークの位置を計算し、かつ（３）フイー
ルドにおけるその位置、標準高さとの高さの差及びター
ゲツト平面へのビームの非垂直性に基づいてその見かけ
上の位置を補正し、かつ利用できる仮想マークである実
マークを用いて書込みする位置決め項を計算するキー概
念を利用する。これによつて本発明による方法はターゲ
ツトの傾き及び高さ誤差によつて生ずる基本誤差を補償
することができるのでフイールドごとに４つのマークに
近接して正確な書込み処理をする。
【図１】図１は本発明の好適な実施例による電子ビーム
露光システムを示すブロツク図である。
露光システムを示すブロツク図である。
【図２】図２はターゲツトの高さの変化に基づく誤差を
示す図１の電子ビーム露光システムの略線図である。
示す図１の電子ビーム露光システムの略線図である。
【図３】図３は２×２アレイの４個のフイールドによつ
て形成されたチツプを示す平面図である。
て形成されたチツプを示す平面図である。
【図４】図４は３×４アレイの１２個のフイールドによ
つて形成されたチツプを示す平面図である。
つて形成されたチツプを示す平面図である。
【図５】図５はＭ×Ｎアレイの一般の場合の本発明によ
る処理プロセスを示すフローチヤートである。
る処理プロセスを示すフローチヤートである。
７……ターゲツトすなわち基板、８……ｘ−ｙワークテ
ーブル、１１……電子ビーム源、１２……偏向及びアパ
ーチヤ装置、１３……偏向板、１４……スポツト整形遮
光アナログエレクトロニクスユニツト、１５……パター
ン制御部、１６……制御コンピユータ、１７……偏向コ
イル、１９……磁気偏向システム、２１……測定システ
ム、２３……位置決め検出システム、２２、６１……検
出器、２６……ｘステージ駆動機構、２５、２７、２
８、６０、６４、６５、６６……ライン、３３……静電
偏向システム、３５……ｙステージ駆動機構、６２……
高さ検出システム、６７……モータ、７０、７２、７６
……電子パス。７３……ウエハの表面の高さ、７５……
設計位置。
ーブル、１１……電子ビーム源、１２……偏向及びアパ
ーチヤ装置、１３……偏向板、１４……スポツト整形遮
光アナログエレクトロニクスユニツト、１５……パター
ン制御部、１６……制御コンピユータ、１７……偏向コ
イル、１９……磁気偏向システム、２１……測定システ
ム、２３……位置決め検出システム、２２、６１……検
出器、２６……ｘステージ駆動機構、２５、２７、２
８、６０、６４、６５、６６……ライン、３３……静電
偏向システム、３５……ｙステージ駆動機構、６２……
高さ検出システム、６７……モータ、７０、７２、７６
……電子パス。７３……ウエハの表面の高さ、７５……
設計位置。
フロントページの続き (72)発明者 ドナルド・ユージーン・デイヴイス アメリカ合衆国、ニユーヨーク州12603、 ポウキプシー、マノア・ウエイ 26番地 (72)発明者 ウイリアム・アルバート・エニチエン アメリカ合衆国、ニユーヨーク州12603、 ポウキプシー、ヒースブルツク・ドライブ ２番地 (72)発明者 セシル・トシコール・ホウ アメリカ合衆国、ニユーヨーク州12601、 ポウキプシー、モツキングバード・レーン 12番地 (72)発明者 グウエンザー・オツトー・ラングナー アメリカ合衆国、ニユーヨーク州、グレ ン、ログタウン・ロード、ボツクス171 （番地なし) (72)発明者 エドワード・ビクタ・ウエバー アメリカ合衆国、ニユーヨーク州12603、 ポウキプシー、ラウンド・ヒル・ロード、 60番地
Claims (11)
- 【請求項１】リソグラフイシステムの偏向フイールドよ
り大きいチツプが偏向フイールドを補正して基板上の前
処理パターンの方向を補償し、かつ上記基板に非垂直方
向からランデイングするビームによつて生ずる高さに基
づく誤差を補償してＭ×Ｎのフイールドを露光すること
によつて形成され得るように上記リソグラフイシステム
を用いてパターンを位置合わせし、かつ露光させる方法
において、 （Ａ）上記偏向フイールドを校正して上記フイールドに
おける点の相対的配置誤差を除去するステツプと、 （Ｂ）上記基板を基板上の前処理パターンについての３
つ又は４つ以上の位置合わせマークに順次位置決めする
ステツプと、 （Ｃ）各位置合わせマークを走査するステツプと、 （Ｄ）少なくとも１つの前処理パターンの近傍の３つ又
は４つ以上の位置において上記基板の高さを測定するス
テツプと、 （Ｅ）上記少なくとも１つの前処理パターンについての
位置合わせマークの位置の解析的描画を計算するステツ
プと、 （Ｆ）上記前処理パターンの表面の解析的描画を上記高
さ測定から計算するステツプと、 （Ｇ）ステツプ（Ｅ）において決定された解析的描画に
基づいて露光フイールドの解析的描画を計算するステツ
プと、 （Ｈ）上記露光フイールドの角において基準格子と比較
して上記前処理パターンの表面の高さをステツプ（Ｆ）
において決定された解析式から計算するステツプと、 （Ｉ）上記ステツプ（Ｈ）において計算された高さとの
差に基づいてステツプ（Ｇ）において計算された露光フ
イールドの角の位置データを修正し、上記修正された位
置データを用いて上記露光フイールドを上記基板上の上
記前処理パターンに重ね合せるように上記露光フイール
ドを補正するステツプと、 （Ｊ）上記基板を位置決めして上記フイールドを露光す
るステツプと を具えることを特徴とするパターン位置合わせ露光方
法。 - 【請求項２】ステツプ（Ａ）は既知の高さにおいて既知
の基準格子を用いて実行されることを特徴とする請求項
１に記載のパターン位置合わせ露光方法。 - 【請求項３】ステツプ（Ｃ）は露光フイールドの中央に
おいて小さい偏向を用いて高さに基づく位置の誤差を除
去するように実行されることを特徴とする請求項１に記
載のパターン位置合わせ露光方法。 - 【請求項４】上記ステツプ（Ａ）ないしステツプ（Ｊ）
は上記基板のＭ×Ｎのすべてのフイールドが露光される
まで反復されることを特徴とする請求項１に記載のパタ
ーン位置合わせ露光方法。 - 【請求項５】リソグラフイシステムの偏向フイールドよ
り大きいチツプが偏向フイールドを補正して基板上の前
処理パターンの方向を補償し、かつ上記基板に非垂直方
向からランデイングするビームによつて生ずる高さに基
づく誤差を補償してＭ×Ｎのフイールドを露光すること
によつて形成され得るように上記リソグラフイシステム
を用いてパターンを位置合わせし、かつ露光させる方法
において、 （Ａ）上記偏向フイールドを校正して上記フイールドに
おける点の相対的配置誤差を除去するステツプと、 （Ｂ）上記基板を基板上の前処理パターンについての３
つ又は４つ以上の位置合わせマークに順次位置決めする
ステツプと、 （Ｃ）露光フイールドの中央において小さな偏向を用い
て各位置合わせマークを走査することにより、高さに基
づく位置の誤差を除去するステツプと、 （Ｄ）少なくとも１つの前処理パターンの近傍の３つ又
は４つ以上の位置において基板の高さを測定するステツ
プと、 （Ｅ）上記少なくとも１つの前処理パターンについての
位置合わせマークの位置の解析的描画を計算するステツ
プと、 （Ｆ）上記前処理パターンの表面の解析的描画を上記高
さ測定から計算するステツプと、 （Ｇ）ステツプ（Ｅ）において決定された解析的描画に
基づいて上記露光フイールドの角についての位置データ
を計算するステツプと、 （Ｈ）上記露光フイールドの角において基準格子と比較
して上記前処理パターンの表面の高さをステツプ（Ｆ）
において決定された解析式から計算するステツプと、 （Ｉ）上記ステツプ（Ｈ）において計算された高さとの
差に基づいてステツプ（Ｇ）において計算された露光フ
イールドの角の位置データを修正し、上記修正された位
置データを用いて上記露光フイールドを上記基板上の上
記前処理パターンに重ね合せるように上記露光フイール
ドを補正するステツプと、 （Ｊ）上記基板を予測した露光位置に順次位置決めし、
露光前に走査フイールド内に存在する位置合わせマーク
を走査して上記露光フイールドの所望の位置を一段と正
確に識別するステツプと、 （Ｋ）マークが存在するフイールドの角についての実際
の走査データを用いてステツプ（Ｉ）において修正され
た上記走査フイールドの修正を検算するステツプと、 （Ｌ）上記補正をして上記フイールドを露光するステツ
プと を具えることを特徴とするパターン位置合わせ露光方
法。 - 【請求項６】Ｍ及びＮはそれぞれ「２」と等しいことを
特徴とする請求項５に記載のパターン位置合わせ露光方
法。 - 【請求項７】上記ステツプ（Ｂ）ないしステツプ（Ｌ）
は上記基板全体が露光されるまで反復されることを特徴
とする請求項５に記載のパターン位置合わせ露光方法。 - 【請求項８】ワークピースを露光させるために上記ワー
クピースを位置決めマークと位置合わせさせるワークピ
ース及び電子ビーム露光システムを位置合わせさせる方
法において、 （Ａ）上記ワークピースの一群の位置合わせマーク上に
上記露光システムを位置決めするステツプと、 （Ｂ）上記ワークピースの点において上記露光システム
に対する上記ワークピースの表面の高さを測定するステ
ツプと、 （Ｃ）ステツプ（Ａ）及びステツプ（Ｂ）のデータを用
いて上記基板上のいかなる位置の位置及び高さをも描画
する方程式の定数を計算するステツプと、 （Ｄ）電子ビームフイールドの各角をステツプ（Ｃ）の
結果から計算するステツプと、 （Ｅ）上記ステツプ（Ｃ）の結果に基づいた上記フイー
ルドの角の位置の正味の誤差に基づいて４つの角につい
ての高さ誤差の補正を計算するステツプと、 （Ｆ）ステツプ（Ｄ）及びステツプ（Ｅ）の結果を用い
て上記露光システムについての位置決めパラメータを計
算するステツプと を具えることを特徴とするワークピース及び電子ビーム
位置合わせ方法。 - 【請求項９】Ｍ×Ｎのフイールドを露光することによつ
てリソグラフイシステムの偏向フイールドより大きいチ
ツプを形成し得るリソグラフイシステムにおいて、上記
リソグラフイシステムは上記偏向フイールドを補正して
基板上の前処理パターンの方向を補償し、かつ上記基板
に非垂直方向からランデイングするビームによつて生ず
る高さに基づく誤差を補償し、上記リソグラフイシステ
ムは、 上記偏向フイールドを校正して上記フイールドにおける
点の相対的配置誤差を除去する校正手段と、 上記基板上の上記前処理パターンについての３つ又は４
つ以上の位置合わせマークに上記基板を順次位置決めす
る位置決め手段と、 露光フイールドの中央において小さな偏向を用いて各位
置合わせマークを走査することにより、高さに基づく位
置の誤差を除去する走査手段と、 少なくとも１つの前処理パターンの近傍の３つ又は４つ
以上の位置において上記基板の高さを測定する測定手段
と、 上記少なくとも１つの前処理パターンについての位置合
わせマークの位置の解析的描画を計算し、上記高さ測定
から上記前処理パターンの表面の解析的描画を計算し、
上記フイールドの表面の解析的描画を計算し、かつ上記
露光フイールドの角において基準格子と比較して上記前
処理パターンの表面の高さを計算する制御手段と、 上記制御手段に応答して上記計算された高さとの差だけ
上記露光フイールドの角の位置データを修正し、上記修
正された位置データを用いて上記露光フイールドを上記
基板上の上記前処理パターンに重ね合せるように上記露
光フイールドを補正する露光手段とを具え、 上記位置決め手段は上記基板のＭ×Ｎのすべてのフイー
ルドが露光されるまで上記基板を順次位置決めして上記
フイールドを露光させることを特徴とするリソグラフイ
システム。 - 【請求項１０】Ｍ×Ｎのフイールドを露光させることに
よつてリソグラフイシステムの偏向フイールドより大き
いチツプを形成し得るリソグラフイシステムにおいて、
上記リソグラフイシステムは上記偏向フイールドを補正
して基板上の前処理パターンの方向を補正し、かつ上記
基板に非垂直方向からランデイングするビームによつて
生ずる高さに基づく誤差を補償し、上記リソグラフイシ
ステムは、 上記偏向フイールドを校正して基準高さにおいて上記フ
イールド内の点の相対的配置誤差を除去する校正手段
と、 上記基板上の上記前処理パターンについての３つ又は４
つ以上の位置合わせマークに上記基板を順次位置決めす
る位置決め手段と、 露光フイールドの中央において小さな偏向を用いて各位
置合わせマークを走査することにより、高さに基づく位
置の誤差を除去する走査手段と、 少なくとも１つの前処理パターンの近傍の３つ又は４つ
以上の位置において上記基板の高さを測定する測定手段
と、 上記少なくとも１つの前処理パターンについての位置合
わせマークの位置の解析的描画を計算し、上記高さ測定
から上記前処理パターンの表面の解析的描画を計算し、
上記フイールドの表面の解析的描画を計算し、かつ上記
前処理パターンの表面の解析的描画を基準高さから計算
する制御手段と、 上記制御手段に応答して上記計算された高さとの差に基
づいて上記露光フイールドを修正し、上記修正された位
置データを用いて上記露光フイールドを上記基板上の上
記前処理パターンに重ね合せるように上記露光フイール
ドを修正する露光手段とを具え、 上記位置決め手段は上記基板のＭ×Ｎのすべてのフイー
ルドが露光されるまで上記基板を順次位置決めして上記
フイールドを露光させることを特徴とするリソグラフイ
システム。 - 【請求項１１】上記制御手段は実際の走査データを用い
て上記走査フイールドの修正を検算し、上記露光手段は
上記制御手段に応答して上記検算によつて決定された補
正をして各フイールドを露光させることを特徴とする請
求項１０に記載のリソグラフイシステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US74343891A | 1991-08-09 | 1991-08-09 | |
| US07/743438 | 1991-08-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05206017A true JPH05206017A (ja) | 1993-08-13 |
Family
ID=24988771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4212141A Pending JPH05206017A (ja) | 1991-08-09 | 1992-07-15 | リソグラフイ露光システム及びその方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5301124A (ja) |
| JP (1) | JPH05206017A (ja) |
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