JPH09106945A - 粒子線のアライメント方法及びそれを用いた照射方法並びに装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】粒子線を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
クをなるべく大きくし他部分の照射を防ごうとするた
め、チップ内の利用可能面積をせばめていた。 【解決手段】形成された粗合わせ用マークを基板上に塗
布された感光性材料の膜を感光しない光ビームで照射検
出２し、その検出結果を元に前記粒子線を補正し予め形
成した精密合わせマークを走査して位置検出３する。更
にこの検出結果をもとに再度粒子線を補正してた後基板
上に所定のパターンを照射する。 【効果】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ップ内の利用可能面
積を２０％以上広げることができるという効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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、かつチッ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。

【０００２】

【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（チップアライメント）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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の粒子線描画装置
の位置合わせ精度は、ほぼ±０.０５μｍ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５００
μｍ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、チップ内の利用可能面積をせばめるという問題点
があった。

【０００４】図２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。

【０００５】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。

【０００６】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。

【０００７】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
った。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。

【０００８】本発明の目的は、高精度かつ、チップ内の
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。

【０００９】

【課題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、かつチップ内の利用
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（チップアライメント）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。

【００１０】

【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っ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。

【００１１】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（チップ
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っても、精密合わ
せ（チップアライメント）時にそのずれ量を制御系にフ
ィードバックすることにより、補正することが可能であ
る。

【００１２】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（チップアライメン
ト）用の検出マークは小型化できる。

【００１３】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（チップアライメント）
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、チップ内の利用可能面積を
広げることができる。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１（ａ），
（ｂ），（ｃ），（ｄ）により説明する。

【００１８】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上にセットする。

【００１９】（２）光学的位置座標検出装置器２によっ
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。

【００２０】なお、検出は次のように行なう。

【００２１】ビーム径を１μｍ程度にしぼった光を用
い、Ｘ方向及びＹ方向に試料面を走査する。

【００２２】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っており、走査領域はその付近
について行なう。

【００２３】ウエハマーク９の形状は、例えば図１
（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図１（ｃ）の（２）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（２）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５００μｍ角のようた広範囲を
走査しても、検出光はレジストを感光させることができ
ないため、ウエハマークは前述の１００μｍ角とするこ
とができる。検出光のビーム径は１μｍ程度のため、位
置精度±μｍでウエハ位置を確定することができる。

【００２４】（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ップマーク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（チップアライ
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、チッ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ップマー
クの一例として、図１（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となった。

【００２５】チップマークの個数は、通常１チップあた
り４個であるが、必ずしも４個とは限らない。

【００２６】（４）チップ内の描画パターンの設計時の
位置座標に（３）に求まっ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。

【００２７】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。

【００２８】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
内にウエハをセットする。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。

【００２９】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。

【００３０】この値は約５０μｍであったが、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。

【００３１】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
って得られるステージ座標とする。

【００３２】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なるものの、合わせ機構は基本
的に同様に考えることができる。

【００３３】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（チップアライメント）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。

【００３４】

【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（チップアライメント）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ップ
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】

【図１】（ａ）は本発明の一実施例を側面から見た摸式
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）はチップマークの一例を示す図である。

【図２】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。

【符号の説明】

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…チップマーク、
１１…チップ、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 (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粒子線で基板上の所定位置に第１のマーク
   パターンを形成する工程と、前記基板上に粒子線に感応
   する材料の膜を形成する工程と、前記形成された第１の
   マークパターンを、前記材料の膜を感応させない光ビー
   ムを用い検出する工程と、予め決められた第１のマーク
   パターンの位置と前記光ビームを用い検出された位置と
   の誤差を演算し制御系にフィードバックする工程と、前
   記誤差を補正した前記粒子線で第２のマークパターン上
   を偏向して２次粒子線を検出する粒子線検出工程と、前
   記粒子線検出工程で得られた位置と予め決められた第２
   のマークパターンの位置との誤差を演算する工程と、前
   記演算工程での誤差を補正値として前記基板上を偏向照
   射する工程を含むことを特徴とする粒子線照射方法。
2. 【請求項２】前記検出工程で前記第１のマークパターン
   上を走査し前記光ビームで５００オm角以下の範囲で走査
   し検出することを特徴とする請求項１記載の粒子線照射
   方法。
3. 【請求項３】粒子線源と、該粒子線源からの粒子線を集
   束するレンズと、基板上の所定の位置に前記粒子線を偏
   向する偏向器を含む粒子線鏡筒と、前記粒子線に感応す
   る材料の膜が形成された基板を保持するステージと、前
   記材料の膜を感応させない光ビームを照射する手段と、
   前記基板上に形成された第１のマークパターンを前記光
   ビームで照射して前記第１のマークパターンからの情報
   を検出するための光検出器と、予め決められた第１のマ
   ークパターンの位置と前記光検出器で得られた位置との
   誤差を演算し前記偏向器にフィードバックする手段と、
   前記粒子線を基板に照射し前記基板上の第２マークパタ
   ーンからの２次粒子線を検出するための粒子線検出器
   と、上記粒子線検出器で得られた位置とあらかじめ決め
   られた第２のマークパターンの位置との誤差を演算する
   手段を含むことを特徴とする粒子線照射装置。
4. 【請求項４】前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請求項３記載の粒子線照
   射装置。
5. 【請求項５】前記第１のマークパターンが１００オm角以
   下の領域で形成されていることを特徴とする請求項３記
   載の粒子線照射装置。
6. 【請求項６】前記第２のマークパターンが５０オm角以下
   の領域で形成されていることを特徴とする請求項３記載
   の粒子線照射装置。
7. 【請求項７】前記第１のマークパターンが粗合わせ用マ
   ークであり第２のマークパターンが精密合わせ用マーク
   であることを特徴とする請求項３又は６のいずれか記載
   の粒子線照射装置。
8. 【請求項８】粒子線で基板上の所定位置に１００オm角以
   下の領域に第１のマークパターンを形成する工程と、前
   記基板上に粒子線に感応する材料の膜を形成する工程
   と、前記形成された第１のマークパターンを、前記材料
   の膜を感応させない光ビームを用い５００オm角以下の領
   域を照射して検出する検出工程と、予め決められた第１
   のマークパターンの位置と前記光ビームを用い検出され
   た位置との誤差を演算し制御系にフィードバックする工
   程と、前記誤差を補正した前記粒子線で５０オm角以下の
   領域の第２のマークパターン上を偏向して２次粒子線を
   検出する粒子線検出工程と、前記粒子線検出工程で得ら
   れた位置と予め決められた第２のマークパターンの位置
   との誤差を演算する工程と、前記演算工程での誤差を補
   正値として前記基板上を偏向照射する工程から成ること
   を特徴とする粒子線アライメント方法。