JPS60246631A

JPS60246631A - 光電子像縮小投影方法及び装置

Info

Publication number: JPS60246631A
Application number: JP59102857A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yasuda; 洋安田; Kenichi Kawashima; 川島　憲一
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1984-05-22
Filing date: 1984-05-22
Publication date: 1985-12-06

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】技術分野本発明は、光電子像発生レチクルを用いて光電子像を基
板上に縮小投影する方法及びその装置に関する。

従来技術光による開光はその積度等限界に達し、電子ビームを用
いたより高精度の技術が普及きれつつある。しかし、従
来の市、子ビーム開光は電子ビームでバター／を描画す
るものであるから、時間がかかるという欠点を持つ。そ
こで、これを解決するため本発明者等は先に光電子発生
レチクルを用い、これに全面的に均一な光を照射して、
発生（また電子像を基板上に縮小して投影する方法及び
その装置を発明［７た。

ところが、ごの方法では従来の電子ビーム露光と異なり
光学系に困難性があり、位置合せもむづかしいという問
題点がある。従来の１本のビームのときは、基板に凹凸
マークを設け（ダイ／ングライン上）、その上をレジス
トでＯい、これを−。

子ビーム走査し、反射電子を受けてその年号によってマ
ーク位置を検出し、これに基づいて位置合せをしている
。この概要を第１図ＶＣｙｒ＜　しており、Ｓｉ　基板
上に凹部ｙを形成し、その上に電子線レジストＲを被覆
し、この基板を電子ビームＥで走査して、反射電子を検
出器ＦＤ　（半導体のＰＮ接合を用いる）で電気信号と
して検出している（図Ａ）。

検出器ＰＤの出力は図Ｂのごとくなり、凹部境界で大き
な信号が出力し、凹部の底部で平坦な信号が出力するパ
ターンが得られ、これにもとづいて位置の検知１位１＾
−合せが行なわれる。

これに対して、光電子発生レチクルを用いる場合は電子
像を基板上に結像する方式であるから、上記のような１
本のビームを用いた位置の検知及び位置合せは適用でき
ない。

発明の目的本発明は、光電子像縮小投影に際して効果的な位置合せ
方法を提供し、微細パターンを精度良く、かつ高速で転
写すると七を可能ならしめることをその目的とする。

問題点解決の手段本発明においては、光電子発生レチクルに位置合せ用の
光電子放出マークを設け、該マークに局所的な強いエネ
ルギ密度の光を照射し、位置合せ用の電子ビームを発生
せしめ、該電子ビームで基板上の位置合せ用のマークを
走査し、相対的位置情報を検出し、これに基づいて縮率
２回転またはオフセット（横ずれ）を合わせる。以−ト
、本発明を実施例によって具体的に説明する。

発明の実施例第２図に本発明方法を実施する装置の構成を示している
。図において、１は電、子細レジストが塗布された半導
体ウェハ（以下基枦という）であり、該基板は横位置及
び回転調整機構（図示せず）を備えたステージ２に（６
）定されている。６はモータであってステージ２の送り
婢の駆動用である。なお、ステージ２の位置はレーザ光
を用いた周知手段で読んでいる。そして、ステージ２の
上方にはレチクル４が配されており、レチクル４け図の
ように曲率をつけることによって、基板上の結像が周囲
でほけることを防止している。レチクル４の表面には光
電子放射物質からなるパターン７が形成され、該パター
ンは、仕事函数が小さい光量、子放射物質を仕事函数が
大きく光電子を出さない材料上に形成してバターニング
すること郷によって形成される。そして該パターン７の
周囲にＩ″ｉ２〜４個の位置合せ用マークが形成される
。図では２ケの位置合せ用マーク５．６を示している。

φ１〜φ４は発生した光電子を引出して加速する同心円
状の電極、８はブランキングコイルで、露光時間の微調
整を行なう。９はアパーチャで所望外の方向のビームを
除去する作用をなし、１ｏは走査用の偏向コイル、１１
は軸対称な電磁石のレンズ、１２は反射電子検出器、１
５，１４．１５は紫外線ランプ（水銀ランプ、クセノン
ランプ等）、１６，１７．１８は紫外線ランプ１３，１
４．１５の光を遮ぎる７ヤツタ（機械的シャッタ、偏光
板を組合せたシャッタ等）である。

次に、本発明における位置合せ例の工程を追って訣明す
る。

［１）初期状態第５図（ａ）は基板１餉、（ｂ）はレチクル側を示す図
であって、２１に示すチップ位置の周囲に位置合せ用マ
ークＡｆ＋、Ｍ宜（凹凸など従来のもので良い）が形成
されている。これに対してレチクルのパターン７の近傍
に位置合せ用の光を子放射物質の位Ｉ６合せ用マーク５
，６が形成されている。両者の位置関係は、基板１及び
レチクル４を第２図のようにセットした初期においては
、一般に回転、オフセット（横ずれ）、オたは縮率のず
れが生じている。

〔■〕初期位置合せそこで、寸ず第２図においてシャッタ１３を開き（ンヤ
ソタ１７，１８は閉じている）、マーク５に光のスポッ
ト２０をあてる。この元は十分強力で局所的であること
が必要であるから、紫外線ランプ１６の光を細く絞って
照射する。電子ビーム強度でいうと、Ｉ＾光ビーム強度
が例えば１０＝Ａ（アンペア）　／　ｃｍ２であるのに
対して、その１万倍”　／　ｃｒｎ”以上のエネルギ密
度のスポット２０で照射する。その結果中じた光−子は
、光学系により第２図の２２のごとき軌跡をとって基板
１上に１子ビームスポツト５′を形成する。

当初、第６図（ａ）のようにマークＭ１　とスポット５
′とはずれているので、偏光コイル１０によってスポッ
ト５′を走査し、反射電子検出器１２によってマークＭ
、　を検出しく検出法自体は既知のすべての手段が使え
る）、レチクル４のパターンと基板１との相対的な位置
ずれを検知する。

そして、この位置情報に基づいてレチクルと基板との位
置合せを以下のように行なう。

基板１を初めにセットすると基板１はレチクルに対して
回転しており、したがって各チップ領域も回転している
。この回転を合わせるには、少なくとも２ケの基板上の
マークをレチクル上の２ケのマークより生ずる電子ビー
ムで走査する必要がある。そのため、前述のスポット５
′によるマークＭ、の走査に続いて、マークＭ２の走査
のために、シャッタ　１７を開きマーク６に紫外線ラン
プ１４　よりの光を照射し、これより生ずる光１４１、
子のビームのスポット６′を形成する。

スポット６′でマークＭ２を走査し第２の位置情報を得
る。このように、最低２ケのマークと２つのビームをつ
かって相対的回転をめる。さらに、回転たけでなく伸縮
ずれも検知されるから、そのときは知子光学系をそれ自
体周知の手段で調整して、ゲイン（倍率）を変える。回
転を冶わせるには、基板１．従ってステージ２又はレチ
クル４のいずれかを回転してやる。

［１１１）基板のステップ送り毎の位泗′合せ〔旧によ
って回転とゲインが合えば、一枚の基板の処理において
は回転やゲインはそう変動するものではないので、チッ
プ送り毎に通常横位ＩＷだけを合わせれば良い。すなわ
ち、１ケのビームで１個のマーク（例えばスポット５′
で当該チップのマークＭｌ）を走査し、オフセットすな
わち横位置ずれのみ合わせれば良い。なお、これは時間
が許されればさらに高精度を期するため伏数のビームで
複数のマークを合わせるようにしても良く、種々のモー
ドがある。オフセットの整合は、走査用偏光コイル１０
に流す’ｔ％。

流を調整することにより行なうことがでへる。

［■）バ光７ヤソタ　１８を開いて、紫外線ランプ１５より光をレ
チクル４の光電子放出パターン７全面に一様に照射し、
光電子像を基板１上に例えば１７５〜’／１０　Ｋ縮小
して結像して露光する。例えば、電子像のエネルギを１
０’Ａ／ｃ−とすると、ＰＭＭＡを０．５秒で焼くこと
ができる。

以上の（１）〜〔■〕の工程を縁返すことによって、チ
ップ毎にレチクルのパターンを転写することができる。

なお、上記〔１〕〜（ＩＶ）は必ずしもこれに限るもの
でなく、多くのモードがあり発明の精神を免税しない限
り変更可能である。また、第２図において光源１３．１
４はフしく１７１５の光を導いて使用する等の変形が可
能である。さらに、レチクル上の光電子放射マーク５，
６は、光′Ｉ、子放射パターン７よりも同じ強度の元に
対して強い光電子を放射する物質を透定することもでき
る。また、シャッタ１６．１７は露光中は閉じるのが普
通であるが、μ光を妨げなければ開いておいても良い。

ただし、シャッタ１６．１７　Ｋ関して袖、位置の検知
の障害となるので交互に一方は閉じる必要がある。

本発明は、微細パターンに広く適用されるが、半導体装
置の製造方法としてきわめて有用である。

以１に半導体装置の製造方法の態様を示す。すなわち、
その態様は、レチクルにチップ対応の所用の−Ｘ％Ｘ数
子パターン及び位置合せ用の光電子放出マークを設け、
該光電子放出マークに局所的な強いエネルギ密度の光を
批射し、位１合せ用の電子ビームを発生し、該位置合せ
用の電子ビームで電子線レジストを形成した半導体ウニ
・・上のマークを走査し、相対的位置情報を検出し、こ
れに基づいて縮率２回転またはオフセットの少なくとも
いずれかを合わせ、次いで前記所用の光電子放出パター
ン全面に均一な光照射ケ行ない、光電子像を発生し、η
・１子光学系を介して前記半導体ウエノ・上に縮小して
投影し、前記電子線レジストを露光し、次いで次のチッ
プ位置に半導体ウェハを送り、同様に相対的位置情報の
検知を行ない、これに基づいて少なくともオフセットを
合わせ、同様に！子線レジストを〆光し、以下同様にし
て次々と他のチップ位置に陽光し、該半導体ウェハの露
光完了後露光した電子線レジストを現像し、所用のパタ
ーンを半導体ウェハ上に形成することを特徴とするもの
である。

発明の効果以上、本発明の光電子像縮小投影のだめの位置合せ方法
によれば、効率的に微細パターンを高精度で位置合せす
ることができ、半導体集積回路等の露光工程を高精度か
つ高速化でき、産業上益する所きわめて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電子ビーム露光における位置の検出法を
示す図、第２図は本発明の光電子像縮小投影方法及び装
置を説明する構成図、第５図（ロ））は本発明における
位置合せの際のウエノ・１ｌｌｌｌ、（ｂ）は同レチク
ル側を示す図。１・・・基板＜ウェハ）、２・・・ステージ、６・・・
モータ、４・・・レチクル、５，６・・・位置合せ用（
光電子放出）マーク、７・・・光電子放出パターン、８
・・・ブランキングコイル、９・・・アパーチャ、１０
・・・偏光コイル（走査用）、１１・・・（軸対称の）
を磁石（レンズ）、１２・・・反射電子検出器、１３．
ｉ４，１５・・・紫外線ランプ、１６，１７．１８・・
シャッタ。特許出願人富士通株式会社代理人弁理士玉蟲久五部（外１名）

Claims

【特許請求の範囲】（］）　所用の光電子放出パターンが形成されたレチク
ルの該光電子放出パターンに均一な光照射を行ない、光
電子像を発生し、電子光学系を介して基板上に縮小して
投影する光電子像縮小投影方法において、前記レチクル
に位置合せ用の光電子放出マークを設け、該光電子放出
マークに局所的に光を照射し、位置合せ用の電子ビーム
金発生せしめ、該位置合せ用の電子ビームで前記基板上
の位置合せ用のマークを走査し、前記レチクルの光′電
子放出パターンと基板との相対的位置情報を検出するこ
とを特徴とする光電子像縮小投影方法。（２）　レチクルに所用の光電子放出パターン及び位置
合せ用の少なくとも２個の光電子放出マークを設け、該
光電子放出マークの少なくとも２個に順次局所的に光を
照射し、他の光電子放出マ一りへの光をカットし、各別
に位置合せ用の電子ビームを発生し、各々の位置合せ用
の電子ビームで基板の少なくとも２個の位置合せマーク
を順次走査し、前記レチクルの光電子放出パターンと基
板との相対的位渡ずれまたは縮率のずれを検出し、これ
らに基づいて縮率１回転またはオフセットの少なくとも
一つを調整し、次いで前記所用の光電子放出パターンに
均一な光照射を行ない、光）、予信を発生し、事、子光
学系を介して前記基板に光電子像を縮小して投影し、次
いで次の露光位置に基板を送り、少なくとも１個の前記
レチクルの光電子放出マークに光を照射し、位置合せ用
の光電子ビームを発生し基板の位置合せマークを走査し
、相対的位置情報を得て少なくともオフセットを合わせ
、基板に前記光電子信金縮小して投影し、以下同様に次
々と他の蕗九位ｔ＠、　Ｋ基板を送り、基板に前記光電
子像を縮小して投影することを特徴とする光電子像縮小
投影方法。（３）　−面に所用の光電子放出パターンを形成したレ
チクル、該レチクルの光電子放出パターンに均一な光を
照射する手段、該照射により発生した光″＃ｆ１子像を
基板上に縮小投影する電子光学系のそれぞれを具備する
光電子像縮小投影装置において、前記レチクルには少な
くとも２個の位置合せ用の光電子放出マークを設け、さ
らに１該光電子放出マークを各別に局所的に照射する光
源と、前記光電子放出マークより発生する光電子ビーム
で基板を走査する手段と、該基板に形成される位置合せ
マークを検知し相対的位置情報を検出する手段と、該相
対的位置情報に基づいて縮率の調整または前記基板、レ
チクルもしくは旬、予信のいずれかを動かして位置合せ
する手段とを具備することを特徴とする光電子像縮小投
影装置。