JPH07120618B2 - 粒子線描画方法 - Google Patents

粒子線描画方法

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JPH07120618B2
JPH07120618B2 JP61211562A JP21156286A JPH07120618B2 JP H07120618 B2 JPH07120618 B2 JP H07120618B2 JP 61211562 A JP61211562 A JP 61211562A JP 21156286 A JP21156286 A JP 21156286A JP H07120618 B2 JPH07120618 B2 JP H07120618B2
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二三夫 村井
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、粒子線描画装置に係り、合わせ精度を高く、
かつチツプ内の利用可能面積を広げた直接描画に好適な
粒子線描画装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、粒子線描画装置において描画を行なう際、描画位
置確定のための粗合わせ(ウエハアライメント)、及び
精密合わせ(チツプアライメント)を行なう場合、共に
粒子線でのものが用いられてきた。この種の装置として
関連するものに実開昭56−29953に記載のものがあげら
れる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の粒子線描画装置の位置合わせ精度は、ほぼ±0.05
μm以内と高いが、位置検出パターン領域外のパターン
部への照射が生じる可能性があること、また位置検出マ
ークを約500μm角となるべく大きくし他部分の照射を
防ごうとするため、チツプ内の利用可能面積をせばめる
という問題点があつた。
第2図は従来装置におけるステージを上方から見た状況
を示す。ここでは図中12の基準マークを光・電子線用共
用マークとして用い、まず光学的に検出し光学的な座標
原点とする。そして、このマークに対するウエハ上のマ
ーク13の相対位置を光学的に計測する。
更に、電子線で共用マーク12を検出し電子線の座標原点
とし、光学的な座標原点を電子線の座標原点とのずれを
求める。
光学的に求められたウエハ上のマーク13の位置情報を光
学的原点を電子線原点のずれ量で補正して、以下通常の
電子線直接描画を行なう。この方法によれば、ウエハ上
に粒子線を照射してマーク検出をする必要がないため、
不要な電子線照射を避けることができた。
しかし、この場合、マーク検出はすべて光学的に行なわ
れており、その位置検出精度が高々±0.3μm程度であ
り、ULSIレベルの加工には問題であつた。また、位置検
出の際、電子線が用いられていないことから、電子線固
有のビームドリフトによる位置ずれに対する対応ができ
ない。
本発明の目的は、高精度かつ、チツプ内の利用可能面積
を広げられる粒子線描画装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
マーク領域外への粒子線照射を避け、位置検出精度を高
め、かつチツプ内の利用可能面積を広げることはウエハ
上での位置合わせをする際位置合せ操作を大まかな粗合
わせ(ウエハアライメント)と、位置の精密合わせ(チ
ツプアライメント)とに分け、各々に対する検出マーク
をウエハ上に形成し、前者を光学的に、後者を粒子線を
用いて行なうことにより、達成される。
〔作用〕
粗合わせ(ウエハアライメント)に用いられる光として
粒子線レジストを感応させない波長を用いることができ
る。そのため、ウエハ位置を粗く決定する際、ウエハ上
を広い領域にわたつて走査することができ、検出される
べきマークの大きさを小型化することが可能である。
上記の粗合わせ(ウエハアライメント)が完了した後、
粒子線を用いて位置の精密合わせ(チツプアライメン
ト)を行なう。この際、ビームのドリフトにより、ビー
ムの位置がずれることがあつても、精密合わせ(チツプ
アライメント)時にそのずれ量を制御系にフイードバツ
クすることにより、補正することが可能である。
ここで、粗合わせ(ウエハアライメント)が完了してい
るため、精密合わせ(チツプアライメント)用の検出マ
ークは小型化できる。
以上のように、粗合わせ(ウエハアライメント)は光学
的に、精密合わせ(チツプアライメント)は粒子線を用
いて行なうことにより、マーク領域外への粒子線照射を
避け、位置検出精度を高め、かつ検出マークを小型化す
ることにより、チツプ内の利用可能面積を広げることが
できる。
なお、光学的検出をした場合の位置座標と、粒子線を用
いて検出した場合の位置座標とは、必ずしも一致してい
ない。
しかしこの座標位置のずれ量を予じめ求めておくことに
よりこの差を補正することができる。
また、粒子線としては、電子線,イオン線,X線及びγ線
を用いることができることは云うまでもない。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図(a),(b),
(c),(d)により説明する。
ここでは、粒子線として電子線を用いた場合について説
明を行なう。本実施例の粒子線描画装置では、 (1)ウエハ4をステージ5上にセツトする。
(2)光学的位置座標検出装置器2によつて、ウエハマ
ーク9を検出して、粗合わせ(ウエハアライメント)を
行なう。
なお、検出は次のように行なう。
ビーム径を1μm程度にしぼつた光を用い、X方向及び
Y方向に試料面を走査する。
ウエハマーク9の位置は、設計時の座標から、あらかじ
め概ねわかつており、走査領域はその付近について行な
う。
ウエハマーク9の形状は、例えば第1図(c)のような
平面構造とし、100μm角の大きさを有している。光に
よるウエハマーク検出のための走査は、予想位置の例え
ば500μm角の範囲で行なう。この走査により得られた
信号より、第1図(c)のの位置を走査した時に得ら
れる6個の連続した信号を検知することによりウエハマ
ーク位置を認識することができる。そして、上記の場
合の中央部2箇所の検出信号の中心座標として、マーク
の中心位置座標を決定することができる。この場合500
μm角のような広範囲を走査しても、検出光はレジスト
を感光させることがないため、ウエハマークは前述の10
0μm角とすることができる。検出光のビーム径は1μ
m程度のため、位置精度±1μmでウエハ位置を確定す
ることができる。
(3)次にウエハマーク9に対する相対位置が与えられ
ているチツプマーク10を、電子線位置座標検出器3を用
いて検出し、精密合わせ(チツプアライメント)を行な
う。ここで検出される電子線は、ウエハからの反射電子
線である。ビームドリフトによるビームの位置ずれは、
チツプマーク検出直後に描画を行なうため問題とならな
い。なお、ここで検出されるチツプマークの一例とし
て、第1図(d)に示す。大きさ50μm角のものであ
る。電子線の径をしぼることにより、位置検出精度は±
0.05μmとなつた。
チツプマークの個数は、通常1チツプあたり4個である
が、必ずしも4個とは限らない。
(4)チツプ内の描画パターンの設計時の位置座標に
(3)に求まつた位置ずれ量が補正され、以下通常の電
子線直接描画を行なう。
ここで光学的検出位置と、電子線検出位置とのずれ量
は、次のようにして求まる。
まず、電子線を用いてウエハ上のある座標位置に光学的
検出用パターンを描画する。一旦、ウエハを取り出し、
マークパターンを形成した後、再び装置内にウエハをセ
ツトする。そして、このパターンの光学的位置座標を光
学的位置座標検出器2を用いて検出する。
この値と、先の描画時の位置座標との差が、光学的検出
位置と電子線検出位置の差である。
この値は約50μmであつたが、経時変化はほとんど無
く、描画装置過稼動開始時に一度求めておけばよく、以
下その値を用いればよい。
また、以上の手順において示された座標は、すべてレー
ザ干渉用ミラー6とレーザ干渉計7によつて得られるス
テージ座標とする。
ここまでは、粒子線として電子線を用いた場合について
の実施例であるが、他の粒子線についても、装置の構造
を多少異るものの、合わせ機構は基本的に同様に考える
ことができる。
即ち、粗合わせ(ウエハアライメント)は光学的に行な
い、精密合わせ(チツプアライメント)は粒子線照射に
よりマークから放出される粒子線信号を検出することで
行なう。
〔発明の効果〕
本発明によれば、粒子線描画の際、粗合わせ(ウエハア
ライメント)時にレジストに感知しない波長の光を用
い、精密合わせ(チツプアライメント)時に粒子線を用
いるため、マーク領域外への粒子線照射を避け、従来法
に比べ6倍以上の位置検出精度を得ることができ、かつ
検出マークを小型化することによりチツプ内の利用可能
面積を20%以上広げることができるという効果がある
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明の一実施例を側面から見た模式図
であり、同図(b)はステージを上方から見た図であ
り、同図(c)はウエハマークの一例を示す図であり、
同図(d)はチツプマークの一例を示す図である。第2
図は従来の光・電子線共同マークを用いた場合のステー
ジを上方から見た図である。 1……粒子線鏡筒、2……光学的位置座標検出器、3…
…電子線位置座標検出器、4……ウエハ、5……ステー
ジ、6……レーザ干渉用ミラー、7……レーザ干渉計、
8……ステージ移動用モータ、9……ウエハマーク、10
……チツプマーク、11……チツプ、12……光・電子線共
用基準マーク、13……光・電子線共用基準マークを備え
た際ウエハ上に形成されたウエハマーク。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】粒子線源と、該粒子線源からの粒子線を集
    束するレンズ手段と、 ウエハ上の所定の位置に上記粒子線を偏向する手段から
    成る粒子線描画装置を用い、 上記粒子線でウエハ上の所定位置に粗合わせ用マークパ
    ターンを描画する工程と、 上記描画された粗合わせ用マークパターンを光学的検出
    粗合わせ用マークパターンとして形成する工程と、 上記形成された光学的検出粗合わせ用マークパターンを
    光ビームを用い検出する検出工程と、 粒子線座標系における上記所定位置と光ビーム座標系に
    おける上記検出工程での座標値とから誤差を演算し制御
    系にフィードバックする工程と、 上記両座標系における上記誤差を補正した粒子線で上記
    粗合わせ用マークパターンに対して相対位置が与えられ
    ているウエハ上に形成された精密合わせ用マークパター
    ンを検出する粒子線検出工程と、 上記粒子線検出工程で得られた座標値とあらかじめ決め
    られた精密合わせ用マークパターンの座標値との誤差を
    演算する工程と、 上記演算工程での誤差を補正値として描画する所定パタ
    ーンの座標値を補正して上記粒子線で描画する工程を含
    むことを特徴とする粒子線描画方法。
  2. 【請求項2】上記粒子線として電子線、イオン線のいず
    れかを用いることを特徴とする粒子線描画方法。
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