JPS5858733A - 荷電ビ−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】 本発明は、試料（ウェハ）の高さ情＠を予め測定してお
き、この高さ情報と試料面上に設けられているウェハ・
マークの検出情報と金用い。

チップ・マークは一切不要で変形した試料にも高精度ｐ
ｔｌ　ｚＪ？ターンを直接描画するようにした荷電ビー
ム無光方法に関する。

従来のこの槍の荷電ビーム露光は、特開昭５５−１０２
２２８号公報（％願昭５４−００８１５４号；発明の名
称「電子ビームに光装置」）に示されているように、／
９ターン描画に先立って試料即ちウェハの高さ情報を測
定してこれを記録しておき、描画に際しては試料に設け
られている２　＜ｍのウェハ・マークと各チップに１個
ずつ設けられているチップ・マーク′に＃電ビーム露光
装置自体で検出し、これらの検出結果と上記の記録結果
とを用いて試料設置誤差即ちＸＹ方向のシフト並びに回
転を補正して・９タ一ン金描画している。しかし。

（１）　　ウェハ・マークが２個である＊ｋｔ）ｘ　ｙ
方向のシフトと回転は補正できるが、試料の高さ測定後
にグロセ哀処理によシ生じる異方性の熱変形は補正でき
ない。また （２）高さ情報の記録結果と検出結果とに基づく補正に
は格別の工夫がなく且つウニ／Ｓ・マークが２個である
ため、チップ毎にチップ形状の歪を補正することができ
ず、極めて高精度な描画としては十分とは言えない。

（３）　　チップ毎に１回のチップ・マーク検出を要す
るため、荷電ビーム゛露光装置における描画の生産性が
損われてしまう。

（４）チップ・マーク管必要とするため、チツ！のパタ
ーン設計にあ九ってはチップ・マーク領域を確保せねば
ならず、パターン密度が高くできない。

という欠点がある。

本発明は上述した従来技術の固点を解決し。

荷電ビーム露光において高精度なパターン描画ｔ−高い
生産性のもとに災現すると共に、チップのノ母ターン設
計においてはチップ内のチップ・マーク領域を一掃して
ノリーン密度の向上を図ることができる荷電ビーム露光
方法を提供することを目的とする。この目的を達成する
ため。

本発明では、ウェハ・マークは少くとも１個とし、予め
得た試料の高さ測定情報とウェハ・マークの検出結果と
からチップ四角の位置を数式演算で高精度に算出して推
定し、この推定位置を用いることにより、チップ・マー
ク自体及びその検出を一切必要とせずにチップ形状を補
正しながらノリーンを描画する。以下２図面に基づいて
本発明を説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る補正描画動作を表現す
るフロー図、第２図は試料の高さ測定をする際の測定点
を示す説明図、第３図は測定点を結ぶ試料面上の曲線Ｃ
ｘ、ｃｙとそれの近似関数ｆｘ、ｆ建示す説明図、第４
図は仮想チップ・マーク位置の推定を示す説明図、第５
図（ａ）〜（Ｃ）は補正の過程を段階的に示す説明図で
ある。但　　　□し、第５図では理解の便のため試料は
長方形状で示した。

第１図によ〕説明すると、パターン描画に先立ち第１ｆ
ｖｘツク鳳に示す如く試料の高さ分布即ち、測定点（Ｋ
ｅｙ）に対する高さｚｔ−測定する。測定点は菓２図に
示すように、試料１０における各チツ７’ｌｌの四角の
点１２と４個のウェハ・マーク１３〜１６とを含む格子
点状にしである。格子点間隔は目標の描画精度に応じて
設定するが１例えば０．５μ病ルール・パターン描画に
必要とする重ね合せ精度士Ｑ、１μ鋼（但し。

３＃値）ｔ−４インチウェハで得るには２−程度の格子
点間隔が良い。

次に、上記の高さ測定結果とウェハ・マーク座標及びチ
ップの設計データとから、第２ノロツク２にて仮想チッ
プ・マーク位ｗを算出し、第３ｆロツク３にてウェハ・
マー）位［ｒ算出する。仮想チップ・マークとは各チッ
プ１１の四角の点１２を言うが、実際にはチップ上にこ
の点！２のマークは存在していない。なお、従来では四
角の点に現実にマークを設け、これを検出してチップ形
状の情報を得ていた。

仮想チップ・マークの位置は次のように推定する。まず
第３図に示すように、仮想チップ・マークＣＩ、Ｊ）が
位置すべき測定点を通る試料面１０ａ上のＸ、Ｙ各方向
の２つの曲線Ｃｘ。

Ｃ建仮定し、これを近似する関数ｆｘ、　ｆｙ？全測定
点の座標（ｘｓｙ＊ｇ）ｔ−用いて求める・但し、第３
図中の１７は測定の格子である。近似は例えば最小二乗
法により６次の多項式で求めるが、ウェハが３インチの
場合には４次の多項式でも良い。なお、原理的にはスプ
ライン関数やベジェの関数を用いて近似できるが、高さ
測定の誤差の影響を減じるには最小二乗法による多項式
近似が良い。かくして近似関数ｆＸｉ’；　−ｆβ得た
ら予め設定した原点から近似関数ｆｘ１ｆｙｔ″線積分
し、ＩｖｉＩ積分値ｆｘ、ｆｙ即ち曲線ｃｘ、　ｃｙ上
での道のシが仮想チップ・マーク位置の設計値ｃ　ｘ’
　、　ｙ’　）に一致するときのＸ′及びｙ′を求める
。

即ち。

Ｔ、　＝ｆＸ′％　ｄｘ　＝　Ｘ’　　　　　−・・式
（１）ζ−ゲ’　ｑ　ｄｙ　＝　ｙ′　　　　　　・・
・式（２）を満足する座標（ｘ’、ｙ’）を演算によシ
求める。

第４図にはＸ方向の座標Ｘ′の算出のみを例示しである
。但し第４図中、ｌＯ′は第５図（ａ）の如き設計時の
平担な試料、　　１０“は第５図（ロ）の如くプロセス
地塊により変形した実際の試料、ｉｓ扛基準面、１９は
Ｘ方向の原点である。

上述の演算を試料上の全チップの四角にあたる仮想チッ
プ・マークについて行い、その座標（Ｘｉ　＊　Ｖｉ　
）３を得る。但し、ｉ＝１〜４．　　ｊ＝１〜Ｎであ）
、Ｎは試料上のチップ数である。

また、上述と同様にして試料上の４個のウェハ・マーク
凰、３〜１６の位ｉ１についても、近似関数と設計値と
【用いて第３ブロツク３にて算出しておく。これらのＸ
、Ｙ方向の位置座標【’　ｍｋ’　”ｋ）ｋ−１，とす
る。

とζろで、上述した仮想チップ・マーク及びウェハ・マ
ークの位置座標についての算出値（”ｉ　、７’ｉ　）
ｊ＊　（ＩＩＩ）ｋｓ　ｎｌｃ％−□〜４が有効である
九めには、試料ｌＯ＃の変形が第４図に示す如く１反）
が主でありこれに比べて伸びや縮みが小であることか必
要である。実際には、試料が゛グロセス処理を経たとき
の反シ量は４インチウエノ・で２００μｍ程度であるが
、試料の熱膨張係数はシリコンウェハで約Ｉ　Ｘ　ＩＱ
　　であるから±０．２℃程度の温度管理下では４イン
チウェハで±０．２μｍとなシ、この伸縮は反シに比べ
て極めて小さいから上述の算出方法は十分有効である。

斯くして求った位置座標（ｘ’ｌ　−ｙｉ　）ｊと（ｍ
ｋ、ｎｋ）ｋ、、、１〜４を第４ブロツク４にて蓄積し
記録しておく。この段階は、第５１山）の如くグ°ロセ
ス処塩に１夛変形した試料でのウェハ・マーク座標と仮
想チップ・マーク座標を得九ことになる。

以上の高さ測定１位置座標の算出及び記録の動作は、荷
電ビームによる露光動作とは別に即ち試料を荷電ビーム
露光装置に装着する前に別途行う。これによシ荷電ビー
ム露光装置の使用　　　１上の生産性が向上する。

次に荷電ビーム露光装置によるノやターン描画に入る。

まず荷電ビーム露光装置に試料を装着し、第５ｆＥｌツ
ク５に示す如く試料上の４個のウェハ・マークの位置座
標を荷電ビームを用いた周知の方法で検出する。検出結
果を（ｒｎ’ｌ　、　”ｋ　）、＝□９とする。ここで
得良実際のウェハ・マーク位置座標（ｒｄｋ’　”ｋ）
ｋ−ｘ−＋と予め演１１で°得た位置座標（１１１に＊
　”ｋ’に、ｉ〜４とには一般に差が生じるが、この差
には。

（１）荷電ビーム露光装置への試料設置誤差即ち第５図
（ｂ）に示す位置座標算出時の状態と同図（Ｃ）に示す
設置状態間に生じる７ｘ及びｄｙなるＸ。

Ｙ方向へのシフトとΔ−なる回転、並びに（２）　　高
さ測定時から荷電ビームによるウェハ・マーク検出時１
４時間経過中に生じた等方性及び異方性の熱変形。

とが反映されている。゛従って、仮想チップ・マークに
も上記２者による影響が反映されている。

そこで、上述の影響を排除するため、第６ブロツク６に
て、ウェハ歪補正係数を求める。これには、算出した位
置座標（ｍｋ’　”ｋ）ｋ−ｚ〜４から検出した位置座
標（４−”ｋ）、□〜４の写像としてＸｅＹ項を含む１
次の多項式を設足し、この係数を求めることによシウエ
ハ歪補正係数が得られる。即ち。

よシ求めた（Ａｉ’ｉ−１，、（Ｂ山−０〜４　をウェ
ハ歪補正係数とする。

一方、第７ノロツク７では演算によｐ′求めた仮想チッ
プ・マークの位置座標（ｘ／、　ｌ　ｙ／、　）　ｊＫ
対し、上記のウェハ歪補正係数（Ａ・）、（Ｂ・）１ｉ
−１〜４凰ｉ自１〜４ を用いて補正演算を行い、試料設置状態での即ち最終的
な仮想チップ・マークの位−座標（ｘｉ、ｙｌ）。

全推定する。即ち。

ＸＩ　＝　ＡＩ　＋　Ａ２　・ｘ／、　＋　Ａｓ　・ｘ
ｉ十人、　ｘｉ　　　、、・式（５）Ｙ１＝Ｂｘ＋Ｂｔ
・）’ｉ＋Ｂｓ−７ｉ＋Ｂａ’７ｉ一式（６）′Ｏ演算
をチップ毎の四角について繰）返すことによｐ、最終的
な仮想チップ・マークの位置座標（Ｘｌ−ｙｌ）ｊを得
る。以上によシ、第５図（ｃ）　Ｋ示す設置状態の段階
での各ｉ−りの位置座標ＣＭｌｋ−ｎ′に’ト４１　（
Ｘｉ　−７１）　ｊが全て得られた。

第８プｐツク８におけるチップ歪補正係数の算出並びに
第９ｆロツク９におけるパターンの描画は周知Ｏ方法で
ある。つまり、第８ブ党ツク畠では、仮想チップ・マー
クの位置座標（Ｘｌ　＝　７１）ｊＫ対応する設計座標
　（Ｍ、、　Ｎ、＞、に基づき１次式（７）　、　（８
）　Ｋよ）チップ毎にチップ歪補正係数（町）１．□−
４”　ｂＬ　’ｉ−１，を得る。

そして第９ブロック９では、各チップ内の描。

画データ即ち設計値（ＸＤ、ＹＤ）に対し。

Ｘ＝　ａｌ＋　ａｓ−ＸＤ＋　ａｌＸＤ＋　ａ４ＸＤ＋
＋ａ式（９）ｙ　＝、ｂ、＋　ｂ、・ＹＤ＋ｂ魯・ｙＤ
十ｂ４・ＹＤ　　・・・成員なる演算を施し、この補正
済み描画データ（Ｘ。

Ｙ）金柑いて荷電ビーム露光装置のビームを偏向させる
と共に、第１ブロツク１で既に得である試料面の高さ情
報を基に、ビームの焦点合せと偏向感度を主とする偏向
歪の補正とを行って各チップ毎に７９ターンを描画する
。

以上、実施例を説明したが、試料面上のウェハ・マーク
の数は例示した４個に同ら限定されるものではない。即
ち、大、きな試料に対しては。

１つの試料を４等分や９等分した領域を想定してそれぞ
れの領域を試料と考え、各領域について上述の補正露光
動作を行うことによシ露光精度が向上する。この場合に
は大きな試料面上に３Ｘ３＝９個あるいは４×４＝簾６
個のクエ／トマーク金設けておくことになる。一方、試
料が小さい場合や特別な高精度全必要としない場合　　
　）に、３個、２個あるいは１個のウエト・マークを設
けるだけでも、所望の精度のもとに荷電ビーム露光装置
の生産性向上及びパターン密度の向上を達成することが
できる。但し。

（１）　　ウェハ・ｉ−りが４個の場合は式（３）及び
式（４）かられかるように。

Ｘ、Ｙ方向のシフト。

同転。

熱変形によゐ等方性及び異方性の伸縮（ｒイン）。

Ｘ、Ｙの直交度、及び 台形状の変形（台形項）を補正できるが。

（２）３個の場合は台形項の補正ができず。

（３）　２個の場合は台形項、１直交度及び異方性伸縮
の補正ができず。

（４）１個の場合は台形項、直交度、伸縮及び回転糧゛
正できない点に留意し、に料の種類によって選択する必
要がある。

以上説明したように１本発明は一切のチップ・ｉ−りを
不要とし且つウェハ・マークの検出結果から、試料の設
置誤差に加えて試料の変形も補正する方法であるため、
下記（イ）〜に）の利点を有する。

（イ）チップ・マークの検出時間がないため、荷電ビー
ム露光装置の生産性が向上する、。

←）チップ内にチップ・マーク領域がないため。

チップ内の・母ターン数が増し密度が高まゐ。

（う　試料の高さ測定時から試料設置時までの間に生じ
る熱変形を補正できるので高精度な）臂ターン描画が可
能である。

に）荷電ビームの偏向歪補正及び焦点合せ、並びにチッ
プ形状の歪の補正【拠現できるので。

高精度なパターン描画が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すフロー図。 第２図は高さ測定の測定、ａを示す説明図、第３図は試
料面上の曲１ｉ！　ＣＸ　ｅ　Ｃｙとこれらの近似関数
ｆｘ、ｆｙｔ−示す６明図、第４図は仮想チップ・マー
ク位置の推定を示す説明図、第５図（萄〜（Ｃ）は補正
の過程を段階的に示す説明図である。 図面中。 １０は試料。 １０ａは試料面。 １０’は設計上の平担な試料。 １０＃はｆａミセス理によ）変形した試料。 １１はチツｆ。 １２はチツｆＣＪ角の点（仮想チップ・マーク）。 １３〜１６はウェハ・ｉ−り。 Ｃｘと６．は−線。 ｆｘとｆ、は曲線の近似関数。 （Ｘ　ｓ　Ｆ　ｅ寡）は測定点の座標。 Ｘ′は仮想チップ・マークＯＸ方向の設計座標。 Ｘ”ｌは算出した仮想チップ・、マークのＸ方向の位置
座標。 ｆＦｉ自１１１ｃｘに沿った道ｏ５゜ ΔＸとノｙは設置時のＸ、Ｙ方向へのシフト誤差。 Δ＃は設置時の回転誤差である。 特許出願人 日本電信電話公社 代　　　塩　　　入 弁理士　光　石　士部（他１名） 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 描ＩｍＫ先立ち、試料面の所定の点の高さ測定を行い、
   高さ測定結果から試料面上に沿い且つウェハ・マーりを
   経由する曲線及び同じく試料面上に沿い且つチップの四
   角を経由する曲線を近似する関数を求め、各近似関数の
   線積分値とウェハ・マーク座標及びチップについての設
   計データとからウェハ・マークの位置座標とチップ四角
   の位置座標とを演算により求めて配録しておき、　’１
   １ｍ１ｉｉｉＫ際しては、試料を荷電ビーム露光装置に
   装着して荷電ビームを用いてウェハ・マークを検出し、
   このウェハ・マーク検出結果と先に算出しであるウェハ
   ・マークの位置座標とから先に算出したチップ四角の位
   置座標を補正し、この補正後のチップ四角の位置座ａｔ
   用いてチップの変形を補正しなかちツヤターンを描画す
   ることｔ％微とする荷電ビーム露光方法。