JPH0582420A - パターン位置測定方法および測定装置 - Google Patents
パターン位置測定方法および測定装置Info
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- JPH0582420A JPH0582420A JP23924391A JP23924391A JPH0582420A JP H0582420 A JPH0582420 A JP H0582420A JP 23924391 A JP23924391 A JP 23924391A JP 23924391 A JP23924391 A JP 23924391A JP H0582420 A JPH0582420 A JP H0582420A
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- Japan
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- pattern
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- mask
- mark
- rays
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- 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
- G03F7/70216—Mask projection systems
-
- G—PHYSICS
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】縮小型Ｘ線リソグラフィにおいて、縮小光学系
を用いた、精度の高いマスクとウェーハの位置合せ方法
が課題であった。 【構成】マスクの位置合せマークパターンより反射した
Ｘ線を縮小，結像させて、ウェーハ上の位置合せマーク
パターンに照射し、これにより発生する２次電子、ある
いは光電子を検出して、位置を合せる。 【効果】位置合せ精度が飛躍的に向上させ、縮小型Ｘ線
リソグラフィの性能向上が画られ、その実用化を促進す
る。
を用いた、精度の高いマスクとウェーハの位置合せ方法
が課題であった。 【構成】マスクの位置合せマークパターンより反射した
Ｘ線を縮小，結像させて、ウェーハ上の位置合せマーク
パターンに照射し、これにより発生する２次電子、ある
いは光電子を検出して、位置を合せる。 【効果】位置合せ精度が飛躍的に向上させ、縮小型Ｘ線
リソグラフィの性能向上が画られ、その実用化を促進す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子の製造方法に
係り、特に、１Ｇ bit ｄＲＡＭ のような高集積度メモ
リの微細パターンを形成するためのＸ線リソグラフィの
マスクーウェーハ間位置合わせ方法、また、パターン位
置座標測定方法に関する。
係り、特に、１Ｇ bit ｄＲＡＭ のような高集積度メモ
リの微細パターンを形成するためのＸ線リソグラフィの
マスクーウェーハ間位置合わせ方法、また、パターン位
置座標測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ線リソグラフィは高い生産能力のもと
で、将来の高集積ＬＳＩを製造しうる微細加工手段とし
て、その開発が進められており、今迄は、専ら、ＬＳＩ
と同一スケールのマスクを転写する等倍方式が検討され
てきた。しかし、この方法ではマスクの精度により転写
性能が制約されるため、新たに、拡大したマスクを縮小
してウェーハに焼き付ける縮小投影方式が提案されてい
る。この場合、互いに離れたマスクとウェーハの位置合
わせを高い精度のもとで行う必要があり、このためには
露光系と同一のＸ線ならびに結像光学系を利用すること
が望ましい。この具体的方法の１つとして、特開昭63−
312641号が挙げられる。これはマスクからの反射Ｘ線を
投影光学系を介して、ウェーハのアライメントマークに
結像させて、ウェーハからの反射Ｘ線を検出するもので
ある。
で、将来の高集積ＬＳＩを製造しうる微細加工手段とし
て、その開発が進められており、今迄は、専ら、ＬＳＩ
と同一スケールのマスクを転写する等倍方式が検討され
てきた。しかし、この方法ではマスクの精度により転写
性能が制約されるため、新たに、拡大したマスクを縮小
してウェーハに焼き付ける縮小投影方式が提案されてい
る。この場合、互いに離れたマスクとウェーハの位置合
わせを高い精度のもとで行う必要があり、このためには
露光系と同一のＸ線ならびに結像光学系を利用すること
が望ましい。この具体的方法の１つとして、特開昭63−
312641号が挙げられる。これはマスクからの反射Ｘ線を
投影光学系を介して、ウェーハのアライメントマークに
結像させて、ウェーハからの反射Ｘ線を検出するもので
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】縮小Ｘ線露光技術にお
いて、前記の位置合せ方法では、ウェーハからの信号を
検出することが困難であった。この理由は、露光に用い
ているＸ線の波長は４〜２０ｎｍ程度であり、ウェーハ
上での反射率は１％以下であり、事実上、反射Ｘ線の検
出は不可能であり、ここで、Ｘ線マスクの反射部材料に
用いている多層膜を利用してウェーハマークを形成する
ことも考えられるが、多層膜マーク形成の繁雑さ、なら
びに、ＬＳＩ処理プロセスによる多層膜マークの劣化を
考慮すると実用的ではない。このように、縮小Ｘ線露光
の位置合せにおいては、露光用Ｘ線ならびに結像光学系
を使用して、ウェーハマークからコントラストの高い信
号を検出することが課題となっていた。
いて、前記の位置合せ方法では、ウェーハからの信号を
検出することが困難であった。この理由は、露光に用い
ているＸ線の波長は４〜２０ｎｍ程度であり、ウェーハ
上での反射率は１％以下であり、事実上、反射Ｘ線の検
出は不可能であり、ここで、Ｘ線マスクの反射部材料に
用いている多層膜を利用してウェーハマークを形成する
ことも考えられるが、多層膜マーク形成の繁雑さ、なら
びに、ＬＳＩ処理プロセスによる多層膜マークの劣化を
考慮すると実用的ではない。このように、縮小Ｘ線露光
の位置合せにおいては、露光用Ｘ線ならびに結像光学系
を使用して、ウェーハマークからコントラストの高い信
号を検出することが課題となっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明ではウェーハマークにＸ線が照射されて発生
する光電子あるいは２次電子を検出して、マークの位置
を測定する方法を考案した。
に、本発明ではウェーハマークにＸ線が照射されて発生
する光電子あるいは２次電子を検出して、マークの位置
を測定する方法を考案した。
【０００５】
【作用】一般にＸ線をシリコンなどの固体に照射する
と、固体表面より２次電子が発生する。従って、ウェー
ハ上に半導体材料によりマークが形成されていれば、マ
ークの段差部で、２次電子の収量が変化するため、この
２次電子を検出することにより、マークの形状、すなわ
ち、マークの座標を測定することができる。また、ウェ
ーハマークからの２次電子収量が少ない場合には、電子
検出器とウェーハマークの間に電位差を設定して、収量
を上げることが可能である。
と、固体表面より２次電子が発生する。従って、ウェー
ハ上に半導体材料によりマークが形成されていれば、マ
ークの段差部で、２次電子の収量が変化するため、この
２次電子を検出することにより、マークの形状、すなわ
ち、マークの座標を測定することができる。また、ウェ
ーハマークからの２次電子収量が少ない場合には、電子
検出器とウェーハマークの間に電位差を設定して、収量
を上げることが可能である。
【０００６】
【実施例】（実施例１）本発明の実施例１を図１を用い
て説明する。波長１３.５ｎｍ の軟Ｘ線（１）はＸ線マ
スク（２）の位置合せマークパターンで反射した後、２
枚の凹面鏡(３)，(４)、１枚の凸面鏡（５）、および１
枚の平面鏡（６）により結像されて、ウェーハ（７）マ
ーク上に投影される。ここで、Ｘ線マスクの反射パター
ンはモリブデンとシリコンがそれぞれ３ｎｍおよび７ｎ
ｍの厚さで２０周期積層された多層膜が用いられてい
る。また、前記４枚の反射鏡の表面には該マスクと同じ
多層膜が形成されている。ウェーハマークは、シリコン
を巾０.２μｍ のパターンを深さ０.５μｍ にエッチン
グしたもの（９）を用いた。ウェーハマーク部のレジス
ト（８）はあらかじめ除去してある。ウェーハは接地さ
れており、電子検出器セラトロン（１０）の入口は＋１
００Ｖの電位に設定した。ウェーハステージ（１１）を
微動させながら、ウェーハマークからの２次電子信号を
検出して、検出信号が最も小さくなるように、ステージ
の位置を制御する。上記の方法により、Ｘ線マスクとウ
ェーハの位置を合せた後、ウェーハ上のレジストにＸ線
を露光、さらに現像を行い、マスクのパターンを転写し
た。当該Ｘ線露光により形成したレジストパターンと、
位置合せに利用したウェーハ上のパターンの重ね合せ誤
差を測定した結果、Ｘ方向が０.０３２μｍＹ方向が０.
０２８μｍ（いづれも３σを得た。
て説明する。波長１３.５ｎｍ の軟Ｘ線（１）はＸ線マ
スク（２）の位置合せマークパターンで反射した後、２
枚の凹面鏡(３)，(４)、１枚の凸面鏡（５）、および１
枚の平面鏡（６）により結像されて、ウェーハ（７）マ
ーク上に投影される。ここで、Ｘ線マスクの反射パター
ンはモリブデンとシリコンがそれぞれ３ｎｍおよび７ｎ
ｍの厚さで２０周期積層された多層膜が用いられてい
る。また、前記４枚の反射鏡の表面には該マスクと同じ
多層膜が形成されている。ウェーハマークは、シリコン
を巾０.２μｍ のパターンを深さ０.５μｍ にエッチン
グしたもの（９）を用いた。ウェーハマーク部のレジス
ト（８）はあらかじめ除去してある。ウェーハは接地さ
れており、電子検出器セラトロン（１０）の入口は＋１
００Ｖの電位に設定した。ウェーハステージ（１１）を
微動させながら、ウェーハマークからの２次電子信号を
検出して、検出信号が最も小さくなるように、ステージ
の位置を制御する。上記の方法により、Ｘ線マスクとウ
ェーハの位置を合せた後、ウェーハ上のレジストにＸ線
を露光、さらに現像を行い、マスクのパターンを転写し
た。当該Ｘ線露光により形成したレジストパターンと、
位置合せに利用したウェーハ上のパターンの重ね合せ誤
差を測定した結果、Ｘ方向が０.０３２μｍＹ方向が０.
０２８μｍ（いづれも３σを得た。
【０００７】(実施例２）本発明の実施例２を図２を用
いて説明する。本実施例は集光した軟Ｘ線を試料の被測
定パターンに照射し、発生する光電子を検出して、パタ
ーンの巾を測定するものである。軟Ｘ線（１）の波長は
試料の材料シリコンの吸収係数が大きい１１ｎｍに選
ぶ。該軟Ｘ線の集光光学系は２枚の凹面鏡（２）と１枚
の凸面鏡（３）で構成されるシュワルドチルド型を採用
した。各反射鏡にはＡｕＰｄとＣ（カーボン）の薄膜を
それぞれ３ｎｍならびに５ｎｍの厚さで１４層積層させ
た多層膜を形成した。上記の集光光学系により該軟Ｘ線
を直径０.３μｍ のスポットに集光した。被測定パター
ンはウェーハ（４）上に形成されたシリコンの凸形ライ
ン状パターンである。ウェーハは接地され、電子検出器
（５）の間にはグリッドが挿入され、−８０Ｖに設定さ
れている。これにより、被測定パターンの周囲より発生
する低速の２次電子をカットして、光電子のみを検出す
ることが可能になり、検出信号のコントラストが向上す
る。ステージ（６）を微動させながら、検出信号が最大
となるようにステージを制御し、その時のステージの位
置をＨｅ／Ｎｅレーザ（７）とステージに取り付けたミ
ラー（８）を利用した干渉法により測定した。上記の方
法により、ウェーハ上のパターンを測定した結果、測定
精度としてＸ方向が０.０１２μｍ（３σ）、Ｙ方向が
０.００８μｍ（３σ）を得た。本実施例では、従来の
紫外線を用いた反射光検出法に比べて、波長が短かいた
め、ビーム径が絞れるので、検出分解能が向上する。ま
た、電子線を照射する場合には、被測定試料表面での電
荷蓄積度が測定精度を劣化させる大きな要因となるが、
本実施例では電荷蓄積量は著しく低減される。
いて説明する。本実施例は集光した軟Ｘ線を試料の被測
定パターンに照射し、発生する光電子を検出して、パタ
ーンの巾を測定するものである。軟Ｘ線（１）の波長は
試料の材料シリコンの吸収係数が大きい１１ｎｍに選
ぶ。該軟Ｘ線の集光光学系は２枚の凹面鏡（２）と１枚
の凸面鏡（３）で構成されるシュワルドチルド型を採用
した。各反射鏡にはＡｕＰｄとＣ（カーボン）の薄膜を
それぞれ３ｎｍならびに５ｎｍの厚さで１４層積層させ
た多層膜を形成した。上記の集光光学系により該軟Ｘ線
を直径０.３μｍ のスポットに集光した。被測定パター
ンはウェーハ（４）上に形成されたシリコンの凸形ライ
ン状パターンである。ウェーハは接地され、電子検出器
（５）の間にはグリッドが挿入され、−８０Ｖに設定さ
れている。これにより、被測定パターンの周囲より発生
する低速の２次電子をカットして、光電子のみを検出す
ることが可能になり、検出信号のコントラストが向上す
る。ステージ（６）を微動させながら、検出信号が最大
となるようにステージを制御し、その時のステージの位
置をＨｅ／Ｎｅレーザ（７）とステージに取り付けたミ
ラー（８）を利用した干渉法により測定した。上記の方
法により、ウェーハ上のパターンを測定した結果、測定
精度としてＸ方向が０.０１２μｍ（３σ）、Ｙ方向が
０.００８μｍ（３σ）を得た。本実施例では、従来の
紫外線を用いた反射光検出法に比べて、波長が短かいた
め、ビーム径が絞れるので、検出分解能が向上する。ま
た、電子線を照射する場合には、被測定試料表面での電
荷蓄積度が測定精度を劣化させる大きな要因となるが、
本実施例では電荷蓄積量は著しく低減される。
【０００８】（実施例３）実施例１と同様の方法によ
り、Ｘ線縮小露光光学系を構成する。但し、マスクとウ
ェーハの位置合せを行うときには平面ミラー（６）のか
わりに凹面ミラー（６′）で反射したＸ線をさらに２枚
のミラー（７）（８）で反射させてウェーハの裏面側の
マークに集光させる。実施例１と同様の方法によりマー
クからの２次電子を検出してマスクとウェーハの位置合
せを行う。本実施例によれば、ウェーハ裏面のマークは
レジストに覆われておらず、また、さまざまなウェーハ
処理による劣化も少ないので検出精度が飛躍的に向上す
るという利点がある。
り、Ｘ線縮小露光光学系を構成する。但し、マスクとウ
ェーハの位置合せを行うときには平面ミラー（６）のか
わりに凹面ミラー（６′）で反射したＸ線をさらに２枚
のミラー（７）（８）で反射させてウェーハの裏面側の
マークに集光させる。実施例１と同様の方法によりマー
クからの２次電子を検出してマスクとウェーハの位置合
せを行う。本実施例によれば、ウェーハ裏面のマークは
レジストに覆われておらず、また、さまざまなウェーハ
処理による劣化も少ないので検出精度が飛躍的に向上す
るという利点がある。
【０００９】
【発明の効果】本発明では、集束されたＸ線を被測定パ
ターンに照射し、パターンから発生する２次電子、ある
いは光電子を検出して、パターンの位置を測定する方法
を与える。この方法をＸ線リソグラフィのマスクとウェ
ーハの位置合せに利用した場合、露光光学系を利用した
周一光軸位置合せが可能になるとともに、ウェーハマー
クから強度が大きくかつ、コントラストの高い信号が得
られるので、位置合せ精度が飛躍的に向上する。
ターンに照射し、パターンから発生する２次電子、ある
いは光電子を検出して、パターンの位置を測定する方法
を与える。この方法をＸ線リソグラフィのマスクとウェ
ーハの位置合せに利用した場合、露光光学系を利用した
周一光軸位置合せが可能になるとともに、ウェーハマー
クから強度が大きくかつ、コントラストの高い信号が得
られるので、位置合せ精度が飛躍的に向上する。
【図１】２次電子検出によるＸ線マスクとウェーハの位
置合せ方法の側面図。
置合せ方法の側面図。
【図２】光電子検出による微細パターン寸法の測定方法
の側面図。
の側面図。
【図３】ウェーハ裏面マークからの２次電子検出による
位置合せ方法の側面図。
位置合せ方法の側面図。
（図１）（１）…Ｘ線、（２）…Ｘ線マスク、（３）…
凹面鏡、（４）…凹面鏡、（５）…凸面鏡、（６）…平
面鏡、（７）…ウェーハ、（８）…レジスト、（９）…
ウェーハマーク、（１０）…電子検出器セラトロン、
（１１）…ステージ。（図２）（１）…軟Ｘ線、（２）
…凹面鏡、（３）…凸面鏡、（４）…ウェーハ、（５）
…電子検出器、（６）…ステージ、（７）…Ｈｅ／Ｎｅ
レーザ、(８)…ミラー。（図３）（１）…Ｘ線、（２）
…Ｘ線マスク、（３）…凹面鏡、（４）…凹面鏡、
（５）…凸面鏡、（６）…退避可能な平面鏡、（６′）
…凹面鏡、（７）…凹面鏡、（８）…平面鏡、（９）…
セラトロン、（１０）…ウェーハ、（１１）…裏面マー
ク、（１２）…ステージ。
凹面鏡、（４）…凹面鏡、（５）…凸面鏡、（６）…平
面鏡、（７）…ウェーハ、（８）…レジスト、（９）…
ウェーハマーク、（１０）…電子検出器セラトロン、
（１１）…ステージ。（図２）（１）…軟Ｘ線、（２）
…凹面鏡、（３）…凸面鏡、（４）…ウェーハ、（５）
…電子検出器、（６）…ステージ、（７）…Ｈｅ／Ｎｅ
レーザ、(８)…ミラー。（図３）（１）…Ｘ線、（２）
…Ｘ線マスク、（３）…凹面鏡、（４）…凹面鏡、
（５）…凸面鏡、（６）…退避可能な平面鏡、（６′）
…凹面鏡、（７）…凹面鏡、（８）…平面鏡、（９）…
セラトロン、（１０）…ウェーハ、（１１）…裏面マー
ク、（１２）…ステージ。
Claims (7)
- 【請求項１】光をパターンに照射することにより、パタ
ーンから発生する光電子あるいは２次電子を検出してパ
ターンの座標を測定することを特徴とするパターン位置
測定方法および測定装置。 - 【請求項２】請求項１の光電子あるいは２次電子におい
て、被測定試料と検出器の間に電位差を設け、該電子の
検出効率を向上させることを特徴とするパターン位置測
定方法および測定装置。 - 【請求項３】請求項１において、光の波長が０.７〜１
００ｎｍ 、パターンの一方がＸ線マスク上に形成され
たもの、他方が半導体ウェーハ上に形成されたものであ
り、該マスク上パターンからの反射光もしくは透過光を
該ウェーハ上パターンに照射して、パターンより発生す
る光電子あるいは２次電子を検出することにより、該マ
スク上パターンと該ウェーハ上パターンの位置を合わせ
ることを目的とするパターン位置測定方法。 - 【請求項４】請求項３の方法により、該マスク上パター
ンを該ウェーハ上パターンに位置合わせするためのアラ
イナ装置。 - 【請求項５】請求項４の方法により、パターンの位置合
わせを行った後、パターンの位置合わせに利用したもの
と同じ光ならびに光学系を用いて、該マスク上パターン
を該ウェーハ上に転写するリソグラフィ方法ならびにリ
ソグラフィ装置。 - 【請求項６】請求項５において、光学系が該マスクパタ
ーンからの反射像あるいは透過像を縮小してウェーハ上
に結像させるものであることを特徴とするリソグラフィ
方法ならびにリソグラフィ装置。 - 【請求項７】請求項１〜６項において、試料より発生す
る光電子のエネルギーを分析し、ある特定のエネルギー
を持つ光電子のみを検出して検出精度を高めることを特
徴とするパターン位置測定方法ならびに測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23924391A JPH0582420A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | パターン位置測定方法および測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23924391A JPH0582420A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | パターン位置測定方法および測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582420A true JPH0582420A (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=17041871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23924391A Pending JPH0582420A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | パターン位置測定方法および測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0582420A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6291554A (ja) * | 1985-10-18 | 1987-04-27 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | 着色ポリエステル組成物 |
-
1991
- 1991-09-19 JP JP23924391A patent/JPH0582420A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6291554A (ja) * | 1985-10-18 | 1987-04-27 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | 着色ポリエステル組成物 |
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