JPS58210622A - 電子ビ−ム露光方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の技術分野 本発明は電子ビーム露光方法に係）、特に、電子ビーム
露光装置に配設された試料台（ステージ）と該ステージ
に載置されたウェハーとの回転量のズレの検出方法に関
する。

（２）　　技術の背景 ＬＳＩ（大規模集積回路）の高密度化による、高速低電
力化、高信頼化、経済化をねらいとした設計、製作、評
価と一貫した研究開発が進められているが、その中でも
１〔μｍ〕程度の微細パターン加工技術では、電子ビー
ム露光技術が不可欠なものと考えられている。

第１図は高精度電子ビーム露光装置のブロック構成図で
ある。電子線源１から発生する電子ビーム２Ｆｉ、ビー
ムを細く絞るための集束コイル３、電子ビーム照射位ｔ
を制御するビーム偏向器４、電子ビームのオン（ＯＮ）
、オフ（ＯＦＦ）を行うビームブランキング電極５によ
多制御され、Ｘ。

Ｙ軸方向へ移動するステージ６に載置されたウェハー７
に照射される。そしてこの集束コイル３、偏向器４及び
ビームブランキング電極５は、焦点制御回路８、露光バ
タン発生回路９、偏向信号発生回路１０、自動補正回路
１１、偏向増幅回路１２及びビームブランキング回路１
３によってそれぞれ制御されている。

＊奇、ウェハーフル曲優子スス子−１・）ａ小片優は、
レーザ光を用いたＸ、Ｙ座標測定装置によって高精度な
分解能で測定され、常にその位置はステージ台制御回路
１４、レーザ測長器１５及びパルスモータ１６により制
御される。

一方、電子ビームは制御が容易な反面、電子光学系内の
汚染物質の帯電によシ発生する電界によシ、照射位置が
わずかに変化する。この問題を解決する為に、基準マー
クを一定の時間間隔で走査（スキャン）シ（これをマー
ク検出という）、マーク座標の経時変化から逆圧電子ビ
ームの照射位置の経時変化を測定し、偏向系にフィード
バックする方法がとられてお夛、これがマーク検出回路
１７で行なわれている。

更に、電子ビーム露光装置では、ウェハーに直接バタン
全形成しながらＬＳＩを製造する所謂直接無光の技術も
あシ、この場合問題となるのは、各段階ごとに加熱処理
等の工程が入る為、ウェハーが変形する場合があること
である。この為、この装置では、チップの周囲に合わせ
マークをあらかじめ付加しておき、このマークを検出す
るととにより変形量を測定し、電子ビーム偏向系にフィ
ードバックして、バタンの露光位ｔ’を修正し正確な重
ね合せ露光を行っている。そしてこの変形量を試料変形
測定器１８で測定している。

尚、制御用回路、測定器等８〜１８はインターフェイス
１９を介してコンビエータ２０によ多制御される。

（３）従来技術と問題点 被処理ウェハーを上記電子ビーム露光装量を用いて露光
を行なう際、第１図に示したステージ６上にウェハー７
が配置されるが、このときウェハー７Ｆｉステージ６の
所定の位置に載置されず、ステージ６のＸ、Ｙ軸方向に
対しである回転量のズレを持って配置される。

この回転量のズレを検出する為に、従来は、ウェハーの
両端に２つのマークを１対とする回転量のズレを検出す
る為のマークを１枚のウェハーに少なぐとも１対以上形
成していた。第２図は従来のステージとウェハーとの回
転量のズレを検出する方法を説明する為の模式図である
。同図に於い３− て、７はウェハー、Ａ及びＢは検出用のマークを示す。

マークＡ、　Ｂはウェハー７の中心を通シ、ウェハー７
に対称に設けてあシ、今マークＡ、　　Ｂ間の距離をａ
とする。尚、ウェハー７ＫＨマークを１対だけ設けてい
るが、これは説明を簡単化するためである。また、第１
図で説明した部分と同部分は同記号で指示する０更に、
ウェハー７が配置されるステージ６は互いに直交するＸ
、　Ｙ軸方向のみに移動でき、その方向が第２図の矢印
によって示される。

従来の検出方法は、一般に１ステージ６に対しである回
転量のズレを持って配置されざる得ないウェハー７に電
子ビーム２を照射し、マークＡ’を検出した後、ステー
ジ６をＸ軸方向へａだけ移動し、電子ビーム２をスキャ
ンさせてマークＢを検出して回転量のズレθを求めてい
た。

しかしながら、電子ビーム２のスキャンフィード寸法は
約（２−ＩＸ　２［−１と狭く、回転量のズレが１　／
　１００〜２　／　１００　（ｒａｄ　）’を超えると
マークＢを検出することができないという問題があり、
また４− 検出用マークを１枚のウェハーに２つ以上形成しなけれ
ばならない為、チップの収量が悪くなるという欠点があ
った。

（４）発明の目的 本発明はかかる問題点を解決し、ステージと該ステージ
に載置されたウェハーとの回転量のズレを容易に検出で
き、且つ１枚のウェハーでのチップの収１・を向上させ
る電子ビーム露光方法を提供するものである。

（５）　　発明の構成 本発明の目的は、回転量のズレを検出するマークが形成
されたウェハーを電子ビーム露光装置のステージに載置
し、前記マーク上に電子ビームを走査して電子ビーム座
標系とウェハー座標系との関係を求め、該電子ビーム座
標系とウェハー座標系との関係と、電子ビーム座標系と
ステージ座標系との関係とから、ウェハー座標系とステ
ージ座標系との関係を導く工程を有することにより達成
される。

（６）発明の実施例 以下、本発明の一実施例を説明する０第３図乃至第５図
は本実施例に使用されるウェハー及びウェハーに形成さ
れた検出用マークを示している。

第１図及び第２図で説明した部分と同部分は同記号で指
示する。

（ａ）　　例えばウェハーのほぼ中心に１つの検出用の
マークＡ′が設けられたウェハー７をステージ６に載置
する。検出用マークＡ′は第４図に示す如く、ウェハー
のほぼ中心に位置する一辺の長さが１０〔μｍ〕の矩形
状凹部Ｃ１該凹部Ｃを中心として一辺の長さ１．１（ｉ
ｎ）の正方形を形作るように各頂点に配置された一辺の
長さが６０Ｃμｍ）ノ矩形状凹部り、、Ｄ、、Ｄ、、Ｄ
、。

及び各頂点を対角線状に結ぶ幅１０〔μｍ〕の溝Ｅｌ　
ｓ　　Ｅｔから構成される。尚、このときウェハー７は
ステージ６のＸ、Ｙ軸方向に対しである回転量のズレを
持って配置されてしまうのが一般である。

缶）　ウェハー７が配置されているステージ６全Ｘ或い
はＹ軸方向に移動してウェハー７に形成された検出用の
マークＡ′が電子ビームのスキャンフィードのほぼ中心
に来るようにする。

（ｃ）　　第５図に示す如くビーム偏向器４によって制
御される電子ビーム２を電子ビーム座標系のＸ′軸方向
ヘスキャンし、＃Ｅｌ及びＥ、を検出しこの位置座標を
Ｍｌ　　（ｍ＋　＊　Ｏ）＊及びＭ、（ｍ、。

０）とする。尚、このとき電子ビームのスキャンフィー
ドの位ｔＯｅ（ｏ、ｏ）とする。これ（（ｍ＋　＋ｍｓ
　）／２ｔ　　Ｏ）で示すことができる。

次に、電子ビーム２を電子ビーム座標系に於けるＹ’　
＝４！及びＹ’＝−ノに沿ってスキャンすることによシ
、溝Ｅ、及びＥ、を検出する。

今、Ｙ’　＝４に沿ってスキャンしたときに溝Ｅ。

及びＥｘｔ検出できたとし、この位置座標をＭ：＝Ｉム
がｌにほぼ一致するならば、ステージ６’ｌｘ軸方向に
−（ｍｓ　＋ｍｔ　）／　２　＊　Ｙ軸方向に７− −１３／２　ｓｍすると、電子ビームのスキャンフィー
ルドの中心直下に検出用マークＡ′の中心、即ちウェハ
ー６の中心を持って来ることができる０ （ｄ）　　今、電子ビーム座標系の中心をスキャンフィ
ールドの中心とし、ウェハー座標系の中心をウェハーの
中心とし、またウェハー座標系からみた凹部Ｄ１ｓＤｅ
、Ｄａ及びＤ４の位置座標をそれぞれ（Ｗｔｘ、　ｗ、
　”Ｉ　）　ｓ　（ＷｔＸｓ　Ｗｔｙ）　、（ｗ、ｘ。

Ｗａｙ）及び（Ｗ４　Ｘ　＋　Ｗ４　ｙ）とし、更に電
子ビーム座標系からみた該ＤＩ　ｔ　　Ｄｔ　＋　Ｄｌ
及びＤ４の位置座標ヲそれぞれ（Ｂｌｘ、　Ｂｔ　ｙ）
ｓ　　（Ｂｏｘ。

Ｂｔ’ｌ　）ｔ　　（Ｂｓｘｓ　Ｂｓ’ｌ　）ｓ　　（
Ｂ４ＸＩ　Ｂ４ｙ）とする〇凹部Ｄ＋、Ｄｔ＊　Ｄｓｔ
　Ｄ４を順次電子ビーム２を偏向してスキャンすること
によシ以下に示す関係が見い出される。

８− （１）及び（２）式に於いて、ΔＷ１ｘ〜ムＷ４ｍ及び
ｍＶＪ、ｙ〜諾４ｙは各凹部Ｄ＋　＊　Ｄｔ　−Ｄｓｔ
　Ｄ４座標に於けるズレの量Ｏｘ及びｏｙＦｉシフト変
化量、Δ、！ｉ’ｘ及びΔｇｙは偏向利得変化量、Δｒ
ｘ及びΔｒｙは回転変化量、Δｈｘ及びΔｈｙは台形歪
変化ｉをそれぞれ示す。

スキャンフィールドＦｉ、２（關）Ｘ２（ｘｉ）と大変
小さい為△ｈｘキ０．ΔｈｙキＯとなシ、（１）及び（
２）式の連立方程式を解くと、（３）式の如＜４Ｘ。

△ｇｙＩΔｒＸ、△ｒｙが求まる０ （３）式に於いて、Ｌは凹部Ｄ　ｓ、Ｄ　ｔ、Ｄ　ｓ−
Ｄ　４ｔ−頂点とする正方形の一辺の長さ、本実施例で
はＬ＝１．１（酊〕である。

従って、ウェハー固有の座標系（Ｗｘ、　Ｗｙ　）と電
子ビーム固有の座標系（Ｂｘ、　Ｂｙ）との関係は次の
式で示すことができる。

１＋Δ、ｌｉｌ’ｘ＝Ｇｘ、１＋Δ＆７ＥＧｙｓ　１＋
Δｒｘ＝Ｒｘ＋１＋ΔｒｙミＲＦとして（４）式を行列
で示すととなる。

（４３）　　今、スキャンフィード中心直下のステージ
の位置座標をステージ座標系の中心とし、ステージ座標
系からみた凹部Ｄｓ　＊　Ｄｔ、Ｄａ及びＤ４の位置座
標をそれぞれ（ＳＩｘ＊　Ｓｔｙ　）ｔ　（Ｓ鵞ＸｓＳ
ｍ）’）　＊　　（ＳｍＸｅ　５ｓｙ）　を及び（Ｓ４
ｘ、　Ｆ３４ｙ　）とする０ （Ｓｅｘ、　Ｓｔ）’　）　ｔ　　（Ｓ３ｘ、　５ｓｙ
）及び（Ｓ４ｘ、５４ｙ）の位置に順次設定し、各位置
毎に電子ビーム２を偏向して凹部Ｃを検出することによ
り以下に示される関係が見い出される。

（６）及び（７）式に於いて、ΔＳＩｘ〜△Ｓ４Ｘ及び
△Ｓ１ｙ〜ΔＳ４ｙは各凹部Ｄ＋　ｓ　Ｄｔ　、Ｄａ　
ｔ　Ｄ番座標に於けるズレの童、ＯＸ及びＯｙはシフト
変化量、Δｆｉｘ及び６ｓｙは偏向利得変化量、Δｒｘ
　及び△ｒｙは回転変化量、Δｈｘ及びΔｈｙは台形歪
変１１− 化量を示す。

スキャンフィールドＨ２（闘）Ｘ２（闘〕ト大変小さい
為、Δｈｘ≠０．Δｈｙ’：＝ｏとなシ、（句及び（７
）式の連立方程式を解くと、（８）式の如くΔＩＩｘ′
、Δｇｙ′、Δｒｘ′、Δｒｙが求まる。

（８）式に於いて、Ｌ′は凹部Ｃが描いた正方形の一辺
の長さ、本実施例ではＬ’＝１．１（ｘｉ）である０ 従って、ステージ固有の座標系（Ｓｘｓ　Ｓｙ　）と電
子ビーム固有の座標系（Ｂｘ　＋　Ｂ）’　）との関係
は次の式で示すことができる。

１２− １＋△ｒｙ＝Ｒｙとして（９）式を行列で示すととなる
。

尚、本実施例では、ステージ系とビーム系との関係を導
出したが、電子ビーム露光装置によっては、Ｇｘ、Ｇｙ
ｔＲｘｔＲ）’　　の値が決ってお９、導き出す必要が
ない場合もある。

（ｆ）　　前記（５）及び（１０）式からウェハー座標
系（Ｗｘ　＋Ｗｙ）とステージ座標系（ＳｘｔＳｙ）と
の関係を導き出すことができる。

（１１）式の関係からステージと該ステージに載置され
たウェハーとの回転量のズレの量を検出でき、高精度表
つなぎ合わせ及び重ね合わせ露光を行なうことができる
。

（７）発明の効果 本発明によれば、検出用マークを１つウェハーに形成す
ればよい為、ステージと該ステージに載置されたウェハ
ーとの回転量のズレを容易に検出でき、且つ１枚のウェ
ハーでのチップの収量を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は高精度電子ビーム露光装置のブロック構成図、
第２図は従来の方法を説明する模式図、第３図乃至第５
図は本発明の一実施例を説明する為のウェハー及び検出
用マークを示した図である。 ２・　・・・・　・電子ビー・ム。 ４・　・・・・・偏向器。 ６・・・・・・・・・・ステージ。 ７゛°゛°゛°°°°°゛ウニバージ Ａ、　Ａ’、　Ｂ・・・検出用マーク。 １５− 第　２　図 第　３　図 第　４　図 第　５　図 手続補正書槍発） １、事件の表示 昭和５７　年持許願第ｔ／３ｒクフ　号３、補正をする
者 事件との関係　　　　　特許出願人 住所　神奈川県用崎市中原区上小田中１０１５番地（５
２２）名称富士通株式会社 ４　代　　理　　人　　　　　住所　神奈川県用崎市中
原区上小田中１（１１５番地富士通株式会社内 ７　補　正　の　対　象　明細書の特許請求の範囲の欄
および発明の詳細な説明の欄（１）本願明細書、第１頁
、第５〜１３行記載の特許請求の範囲の欄を以下の様に
補正する。 ［回転量のズレを検出するマークが形成された劃 ウェハーを電子ビーム露光装置のステージに装置し、前
記マーク上に電子ビームを走査して電子ビーム座標系と
ウェハー座標系との関係を求め、前子ビーム座標系とウ
ェハー座標系との関係と、電子ビーム座標系とステージ
座標系との関係とから、ウェハー座標系とステージ座標
系との関係を導く工程を有することを特徴とする電子ビ
ーム露光方法。」　　　　□ （２）同第６頁、第１１〜１９行記載の発明の構成楠を
以下の様に補正する。 「本発明の目的は、回転量のズレを検出するマを走査し
て電子ビーム座標系とウェハー座標系と介して該帽子ビ
ーム座標系とステージ座標系との系との関係とから、ウ
エノ為−座標系とステージ座標系との関係を導く工程を
有することにより達成される。」 （３）同第１１頁、第６行記載の「Ｗｘ　＝　（１＋Δ
９３：）Ｂｘ　＋　（ｉ十ΔｒＤｃ）ＢｙＪをβ〜Ｙ、
　−（１＋Δ＆３ｃ）Ｂｚ＋ΔｒｇＢ）’Ｊに補正する
〇 （４）同第１１頁、第７行記載のｒａｙ　−（１＋Δτ
ｙ）Ｂｒ＋（１＋Δｇｙ）ＢｙＪをｒａｙ−Δｒ）ＩＢ
ｇ　＋（１＋Δｇｙ）Ｂ幻に補正する〇 （５）同第１１頁、第８行記載の「１＋Δｒｘ＝Ｒｘｊ
を［Δ”：ｔ＝ＲｘＪに補正する・ （６１同第１１頁、第９行記載の［１＋Δτｙ＝ＲｙＪ
　を［ΔｒＹ二ＲｙＪに補正する。 （７）同第１３頁、第１６行記載のｒｓ、ｒ＝（１＋Δ
ｇ、、’）ＢＺ＋（１＋Δｒｇ’）ＢｙＪを「５ｚ−−
（ｉ＋Δｇｘ’）Ｂｘ十Δｒ’ｘＢｙＪに補正する。 （８）同第１３頁、第１７行記載のｒＳｙ　−（ｌ十Δ
ｒｙ　／　）１３！＋（１＋Δ、！７ｙ’）　Ｂｙ　Ｊ
をｒＳｙ　＝Δｒｙ’Ｂ、２１−＋（１＋Δ、ｐｙ’）
ＢｙＪに補正する。 （９）同第１３頁、第１８行記載の「１＋Δｒｘ’ミＲ
ｘｌ」を「Δ１”ｘ′＝Ｒｒ’Ｊに補正する。 ００）同第１４頁、第１行記載の「ｌ＋Δｒ、ｔ　＝Ｒ
ｙ′Ｊを「Δｒ　ｙ　／ミＲｙ勺に補正する◇

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転量のズレを検出するマークが形成されたウェハーを
   電子ビーム露光装置のステージに載置し、前記マーク上
   に電子ビームを走査して電子ビーム座標系とウェハー座
   標系との関係を求め、該電子ビーム座標系とウェハー座
   標系との関係と、電子ビーム座標系とステージ座標系と
   の関係とから、ウェハー座標系とステージ座標系との関
   係を導く工程を有することを特徴とする電子ビーム露光
   方法。