JPS61250506A - 整合修正装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明はりソゲラフイエ具の整合の修正量を決定する装
置に関する。

Ｂ、開示の概要 本発明に従ってリソグラフイエ具のための整合の修正量
を決定する装置が与えられる。整合情報を含む周期的な
表面レリーフ構造体を照射して回折ビームを発生する。

物体を周期的表面レリーフ構造体に直交して並進して、
回折ビームの強度に変化を与える。整合の修正量は回折
ビームの強度の変化に基づいて決定される。

Ｃ０従来技術 自動的焦点合せ法はりソグラフィの分野で良く知られて
いて、例えば米国特許第３２７４９１３号、第３９４５
０２３号、第４１８３６４２号、第４２０１４５６号、
第４３１１９０４号及び第４４５３８１８号に開示され
ている。しかしながらリソグラフイエ具の分野では、現
在使用しているすべての整合修正技法は視覚的検査を必
要とする１本発明は視覚的検査に代って機械的読取り検
査を行う事によって従来の方法の精度及び速度を改良す
る装置を与える。この検査装置は回折格子として働く微
細な線パターンから回折する光の強度の測定に基づいて
いる。

Ｄ。発明が解決しようとする問題点 本発明の目的はりソゲラフイエ具のための最適焦点位置
を正確に、繰返し可能に及び高速に決定する装置を与え
る事にある。

Ｅ０問題点を解決するための手段 本発明は従えば、リソグラフィ工具中に形成されるテス
ト物体上の整合情報を含む周期的表面レリーフ構造体を
照射して１回折ビームを発生する。

このテスト物体を元の周期的表面レリーフ構造体に直角
に平行移動して、回折ビームの強度に変化を与える０次
に上記回折ビームの強度を測定して回折ビームの強度の
変化に基すいて、整列の修正量を決定する０本発明の装
置は一分以内に機械で読取って焦点調節データを与え、
焦点のシフトの決定の場合には±０．３ミクロン及び焦
点の傾斜の決定の場合には±０．０３０．０３ミフロン
／を有する。

本発明の整列修正装置はパーキン・エルマ（Ｐ　ｅｒｋ
ｆＶ−Ｅ　１ｍｅｒ）　５００の様なホトリソグラフイ
エ具に使用するのに特に適している。この様な工具では
１：１の反射型の結像システムがマスクの像を感光材料
で被覆した表面５代表的にはホトレジストで被覆した半
導体ウェハ上に結像する。

像の品質の最も良い環状領域をコンデンサ・レンズ装置
を通して照射し、その後マスク及び表面の同時走査によ
って表面Ｓを露光する。これ等の工具では小さな特徴（
１乃至２ミクロン）が結像出来るので、焦点深度も又小
さく（数ミクロン）。

正確な焦点の決定が不可欠である。しかし、すべての現
在の方法は視覚的検査段階を必要としている。

Ｆ、実施例 本発明においては視覚検査を機械的読取り検査で置換え
る。この機械的読取り検査は回折格子として働く微細な
線パターンから回折した光の強度に基づいている。

適切なマスク・パターンが第３図に示されている。これ
は微細な間隔の水平（Ｈ）及び垂直線（Ｖ）の交互の帯
より成る。これ等の線は１．５ミクロンの幅を有し、５
ミクロンの中心間隔て位置付けられている。リソグラフ
ィ工具中の焦点の集束状態をテストするために、傾斜を
導入する。

ｙ軸のまわりに傾斜すると、垂直線はＸ方向の限られた
範囲において焦点が合う、この様子が順次に第２図（第
２Ａ図、第２Ｂ図）に示されている。

図からパターンの横方向の広がりは工具の焦点深度（δ
）及びウェハと理想的像平面間の傾斜角に依存する事が
明らかである。

ホトリソグラフィ工具中で表面を露光し、その後現像し
た後にテスト表面を、例えば第１図に示した好ましくは
ヘリウム・ネオン・レーザの様なレーザ１を使用して照
射する１表面上の格子パターンは第１図に示された様に
光を回折する。焦点のずれたパターンからは光は回折し
ない、格子線に垂直に表面を並進して１回折効率の変化
を測定する事によって露光パターンの広がりを決定する
事が出来る。ピントの合ったパターンの広がりはパター
ンの両側の焦点ぼけの領域とピントの合った領域間の遷
移場所を決める事によって決定される。最良焦点の位置
は回折効率の良い走査部の中心に存在する０表面の中心
に関するこの位置、即ち第５図のＯＣを正確に決定し、
露光時の傾斜角αを知る事によって、必要な焦点の修正
量Δｆを次式によって決定する事が出来る。

Δｆ＝ＯＣ・α　　　　　　　　　　（１）本発明の好
ましい実施例においては１回折ビームの強度の検出は広
面積の光検出器２によって行われる。この検出器は０次
の回折を除き多数のプラス及びマイナスの次数の回折を
検出する。この型の検出器２が第１図に示されている。

第４図はテスト表面をｙ軸及びＸ軸のまわりに等しい傾
斜角θｙ及びθＸだけ傾斜したところを示す、斜線の領
域は焦点深度内に入る表面上の領域を示す、ｙ軸のまわ
りの傾斜は測定を行うために意図的に導入したものであ
る。その後Ｘ軸のまわりに傾斜させる時は良好な焦点帯
はもはやｙ軸に平行でなくなり、第４図に示した様に成
る角度だけ傾く、再びこの傾斜の値を知って、焦点帯の
位置を測定する事により、Ｘ軸のまわりの傾斜の値を決
定する事が出来る。この測定を行うためには、第５図に
示された様に予め定められた距離Δｙだけ互に変位した
２本の走査が必要である。２本の走査で帯の中心は点Ａ
及びＢにある事がわかる。次にＸ軸上の位置Ｃを計算し
て距離ＯＣを使用して、式１により焦点のシフトの量を
決定する。

点ＡとＢを結ぶ線とｙ軸のなす角度は次の式（２）で示
す様に傾斜に直角な傾斜角βに関連する。

−Ａ この手順をマスク３を９０”回転した第２のテスト構造
体の形成に関して繰返して、Ｘ軸のまわりの傾斜を導く
。この様にして傾斜及びピントはずれに対する値の第２
の組が得られる。この裸にして４つの値を得て、リソグ
ラフイエ具のための正しい焦点合せ及び傾斜の修正に使
用する。２つの焦点修正値が得られた事に注意されたい
、これ等は水平線及び垂直線のための最適焦点に対応す
る。もしリソグラフイエ具に非点収差が存在しなければ
、これ等の２つの位置は等しい、もしこれ等の間に差が
あればその差が非点収差である。必要ならばこの情報を
繰返し使用する事によって、光学的な整合を調節する。

この技術を使用する際に関連のある追加の問題は、（例
えばバイアス傾斜を導入する前にＸ及びｙ傾斜がある時
の様に）工具中に既に存在する傾斜が複雑である時に生
ずる。この場合にはピントずれもしくは直交傾斜を計算
する前にバイアス傾斜を補正する必要がある。

この修正は先ずすべての４つの走査を遂行する事によっ
て行われる０次に露光中に使用するバイアス傾斜に基ず
いて中間の傾斜を計算する。これ等の中間傾斜値が零で
ない場合には反復アルゴリズムを使用して実際の傾斜値
を計算する。

再び第１図を参照するに、本発明に有用な装置の概略図
を示している。照射に使用するヘリウム・ネオン・レー
ザ１の焦点はずれている。２つのＵＤＴケイ素検出器を
使用する。走査はステップ・モータ５を用いる計算モー
タ駆動装置によって駆動されるマクベン（ＭｃＢａｉｎ
）精密移動段４によって行われる。Ｘ段には軸符号器が
取付けられていて、データ収集のための位置信号を発生
している。装置全体は計算機、例えば通常のパーソナル
・コンピュータを使用して制御され、データを収集し、
処理する。

本発明の実際の処理を行う時には、ホトレジスト表面レ
リーフ構造体によって露出したケイ素ウェハが真空チャ
ックに取付けられる。チャックにはウェハを整置するた
めの２つの後退可能なビンが組込まれている。これ等の
ピンはウェハを２つの直交する方向に０．０５閣の精度
で位置決めする。従ってウェハの中心は読取りビームに
関して正確に位置付けられ、ウェハをＸもしくはｙ方向
に走査する事が出来る。２つの走査が必要であるから、
ビーム・スプリッタと２つの検出器を使用して、段の１
回の物理的並進運動で２本の走査を与える。第１図の帯
マスクの場合には、これ等のビームは１８■だけ離れて
いる。工具は又走査線をｙ方向に位置付けるのに使用す
る直交した移動段を有し、異なるｙ位置で多くの走査を
行う。

工具全体は典型的には６０Ｘ６０３の光学台の上に取付
けられている。関連する電源、駆動電子装置は４Ｂ、２
６Ｘ６０．９６Ｘ６０．９６３のシャーシ・ラック中に
収納されている。

電子制御装置を概略的に第６図に示す、Ｘ及びＹ計算モ
ータ段はＲ８２３２インターフエイスを　５介マてパー
ソナル・コンピュータ６に結合している。Ｘ計算モータ
に結合しである軸符号器は移動段が移動する時に毎回転
１００個のトリガ・パルスを発生する。これ等のパルス
はテクマ・ラブ・テンプ・カード７　（Ｔｅｃ＋ｓａｒ
　Ｌａｂ　Ｔａｎｄａｒ　Ｃａｒｄ）によって光検出器
データのＡＤ変換を開始するのに使用される。符号器の
パルスを受取った後に、このデータを変換し、個別の配
列体に記憶する。

テクマ・カードは又シャッタ電子装置８及びウェハ方向
スイッチ９を制御するのに使用する。

適切なプログラムが、速度を必要とする場合の機械コー
ド呼出しと共にコンパイルド・ベーシック（Ｃｏｍｐｉ
ｌｅｄ　Ｂ　ａｓｉｃ）で書かれる。レーザのシャッタ
を開いた後にＸステップ・モータを始動する。速度を上
げるために、軸符号器からパルスを受取る度にデータは
走行中に収集される。レーザ・シャッタを走査の終りに
、レーザのシャッタを閉ざし、モータを逆転して、段を
ホーム位置に戻す。

次にデータをプロットする。ピーク検出アルゴリズムを
使用し、必要な計算を行って、焦点シフト及び２つの直
交する傾斜を決定する。計算結果をディスプレイ・モニ
タ上に表示する。もしくは計算結果を随意にオンライン
制御装置で印刷してハードコピーにする事が出来る。

段は１０．１６ａｍ移動出来、０．００２５４ａｍの間
に４０００個のデータ点を得る事が出来る。

親ねじは３．９４／３のピッチを有し、計算モータ駆動
装置は１回転当り２５４００のステップを発生する。デ
ータは７００デ一タ点／秒の割合で収集され、段の最大
速度は７回転／秒である。２枚のウェハを走査して計算
するのに要する時間は１分以下である０回折強度を走査
ウェハ上の位置の関数として描くと、第２図に示した様
に強度は最小値から幅広い最大値を通って背景の最小値
に戻る事がわかる。これ等の状態はウェハの露光期間中
に使用した傾斜によって生じたものである。

実際には１幅広い中央領域の回折光の強度は表面レリー
フ・パターンの端近くの回折光の強度よりも低い。これ
等の最大値から、２つの外側のピークの位置を検出して
、より正確に走査の中心位置を決定出来る。

Ｇ６発明の効果 本発明に従いリソグラフイエ具のための最適焦点位置を
正確に、繰返し且高遠に決定する装置が与えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施した装置の概略図である。 第２図はテスト物体面と理想的像面間の傾斜を使用した
焦点シフトの決定方法を示し、第２Ａ図はピントの合っ
たテスト表面、第２Ｂ図は焦点をずれたテスト物体表面
を示す、第３図は本発明で使用する帯状条片パターンを
示した図である。第４図はＸ軸及びｙ軸のまわりの合成
傾斜を示した図である。第５図はシフト及び傾斜を求め
るための２本の走査線による測定方法を示した図である
。 第６図は本発明に使用するに適した電子制御装置の概略
図である。 １・・・・レーザ、２・・・・強度検出器、３・・・・
マスク、４・・・・精密並進段、５・・・・ステップ・
モータ、Ｓ・・・・テスト表面。 出願人　　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 代理人　　弁理士　　山　　本　　仁　　朗（外１名） 回折焦叔調節！！ 第１図 テスト表面 第２Ｂ図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）リソグラフィ工具中で形成される物体上にある整
   合情報を含む周期的表面レリーフ構造体を照射して、回
   折ビームを与える装置と、
2. （２）上記周期的表面レリーフ構造体に直交して物体を
   移動させて回折ビームの強度に変化を与える装置と、
3. （３）上記回折ビームの強度を検出する装置と、
4. （４）回折強度の変化に基づいて整合の修正量を決定す
   る装置とより成る、 リソグラフィ装置のための整合修正装置。