JPS6353924A - Alignment mark for particle beam exposure - Google Patents
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- Electron Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、電子ビームやイオンビームなどの粒子ビーム
の露光用位置合せマークに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to alignment marks for exposure of particle beams such as electron beams and ion beams.
従来の技術
電子ビーム露光、イオンビーム露光などは、光露光では
不可能な微細パターンを高い精度で形成できる方法であ
る。この微細パターンの重ね合せを高精度で実現するた
めに、基板上に設けられた凹凸を持つパターンを重ね合
せのための位置合せ用マークとして用いる。以下、電子
ビーム露光について位置合せ用マークの従来例を説明す
る。イオンビーム露光の場合も同様に考えることができ
る。BACKGROUND ART Electron beam exposure, ion beam exposure, and the like are methods that can form fine patterns with high precision that are impossible with light exposure. In order to realize the superposition of these fine patterns with high precision, a pattern with unevenness provided on the substrate is used as an alignment mark for superposition. Hereinafter, conventional examples of alignment marks for electron beam exposure will be described. The same can be considered in the case of ion beam exposure.
電子ビーム露光において、既存パターンへの位置合せは
、第２図（ａ）および第２図（ｂ）に示すように、シリ
コン基板１に存在する位置合せマーク２を電子ビームａ
で走査し、その反射電子を検出して電子回路で処理し、
第２図（ｃ）に示すような波形を得ることにより行なわ
れている。この位置合せ用マーク２の形成方法として、
シリコンやシリコン酸化物（ＳｉＯ□）などシリコン基
板１とほぼ等しい原子番号の材料を用いて深い段差を持
つパターンを形成する方法、または、金やタングステン
など、シリコンより原子番号の大きい材料を用いて形成
する方法がある。In electron beam exposure, as shown in FIGS. 2(a) and 2(b), alignment to an existing pattern is performed by exposing alignment marks 2 existing on a silicon substrate 1 to an electron beam a.
The reflected electrons are detected and processed by an electronic circuit.
This is done by obtaining a waveform as shown in FIG. 2(c). As a method of forming this alignment mark 2,
A method of forming a pattern with deep steps using a material with an atomic number almost the same as that of the silicon substrate 1, such as silicon or silicon oxide (SiO□), or a method of forming a pattern with a deep step using a material with an atomic number higher than silicon, such as gold or tungsten. There is a way to form it.
発明が解決しようとする問題点
従来例の位置合せ用マーク２を用いてマーク検出を行な
う場合１位置合せ用マーク２の上に厚いレジストが塗布
されていると、信号強度が劣化するという問題から、位
置合せ用マーク２を厚くする必要がある。シリコン段差
の位置合せ用マークでは、マークを厚くできるため、厚
いレジストによる信号強度の劣化という問題はないが、
マーク部分とそれ以外の部分とで反射電子の出る数があ
まり変わらないため、極めてＳ／Ｎが悪くなる。Problems to be Solved by the Invention When performing mark detection using the conventional alignment mark 2 1. If a thick resist is coated on the alignment mark 2, the signal strength deteriorates. , it is necessary to make the alignment mark 2 thicker. With silicon step alignment marks, the mark can be made thicker, so there is no problem with signal strength deterioration due to thick resist.
Since the number of backscattered electrons does not differ much between the mark portion and the other portions, the S/N ratio becomes extremely poor.
また、金属の位置合せ用マークでは、金属の応力の関係
から１μｍ以上の厚いマークを形成することは困難であ
り、段差が低いのでやはりＳ／Ｎが劣化する。Furthermore, with metal alignment marks, it is difficult to form thick marks of 1 μm or more due to stress in the metal, and the S/N ratio is also degraded due to the low level difference.
本発明は上記問題点を解決するもめであり、マーク検出
を良好にできて、高精度Φパターンの位置合せを行なう
ことのできる粒子ビーム露光用位置合せマークを提供す
ることを目的とするものである。The present invention is an attempt to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an alignment mark for particle beam exposure that can perform good mark detection and perform high-precision Φ pattern alignment. be.
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために、本発明は、半導体基板上
に、前記半導体基板を形成している半導体より原子番号
の大きい金属材料の厚膜と、その厚膜上に前記金属材料
の酸化物の薄膜とを積層してなるものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention provides a thick film of a metal material having a higher atomic number than the semiconductor forming the semiconductor substrate on a semiconductor substrate, and a thick film of the metal material having a higher atomic number than the semiconductor forming the semiconductor substrate. A thin film of an oxide of the metal material is laminated thereon.
作用
上記構成により、応力の問題を解決することができ、そ
れにより位置合せマークを金属で厚く構成できるので、
位置合せマーク上に厚くレジストを塗布した場合におい
ても、マーク検出の劣化がほとんどなく、高い重ね合せ
精度を得ることができる。Effect: The above configuration solves the stress problem and allows the alignment mark to be made thicker with metal.
Even when a thick resist is applied on the alignment mark, there is almost no deterioration in mark detection and high overlay accuracy can be obtained.
実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。Example Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
第１図はマーク形成工程の一例を説明する断面図である
。第１図（ａ）に示すように、シリコン基板ｌｌの上に
、タングステン厚膜１２をスパッタ法により３μｍの厚
さに形成する。ここでのスパッタ条件は、スパッタガス
としてアルゴン（Ａｒ）ガスを用い、Ａｒガス圧２０
ｍ Ｔｏｒｒ、高周波電力ＩＫＷで、１５分間のスパッ
タであった。FIG. 1 is a sectional view illustrating an example of a mark forming process. As shown in FIG. 1(a), a tungsten thick film 12 with a thickness of 3 μm is formed on a silicon substrate 11 by sputtering. The sputtering conditions here are that argon (Ar) gas is used as the sputtering gas, and the Ar gas pressure is 20
Sputtering was performed for 15 minutes at m Torr and high frequency power IKW.
次に、第１図（ｂ）に示すように、タングステン厚膜１
２の上に、タングステンの酸化物、たとえば酸化タング
ステン（Ｗ２Ｏ）などのタングステン酸化薄膜１３を反
応性スパッタ法により０．０５μｍの厚さに形成する。Next, as shown in FIG. 1(b), the tungsten thick film 1
A tungsten oxide thin film 13 of tungsten oxide, such as tungsten oxide (W2O), is formed on 2 by reactive sputtering to a thickness of 0.05 μm.
ここでの反応性スパッタ条件は、反応性スパッタガスと
して酸素（０２）ガスを用い。As for the reactive sputtering conditions here, oxygen (02) gas was used as the reactive sputtering gas.
ｏ２ガス圧２０ ｍ Ｔｏｒｒ、高周波電力ＩＫＷで、
１分間のスパッタであった６ 次に、第１図（ｃ）に示
すように、ジアゾ系ノボラック樹脂からなるポジ型ホト
レジスト０ＦＰＲ８００（東京応化■製）を用いて、光
露光によりレジストパターン１４を厚さ１．８μｍで形
成する。その後、反応性イオンエツチング装置を用いて
、レジストパターン１４をマスクとして、タングステン
酸化薄膜１３、およびタングステン厚膜１２を９分間エ
ツチングすることで、線幅２μｍ、厚さ３．０５μｍの
第１図（ｄ）に示す構造のタングステン厚膜パターン１
５およびタングステン酸化′４膜パターン１６を有する
電子ビーム露光用位置合せマークを得ることができた。O2 gas pressure 20 m Torr, high frequency power IKW,
Next, as shown in FIG. 1(c), the resist pattern 14 was thickened by light exposure using a positive photoresist 0FPR800 (manufactured by Tokyo Ohka Corporation) made of diazo novolac resin. Formed with a thickness of 1.8 μm. Thereafter, using a reactive ion etching device and using the resist pattern 14 as a mask, the tungsten oxide thin film 13 and the tungsten thick film 12 were etched for 9 minutes, resulting in a line width of 2 μm and a thickness of 3.05 μm as shown in FIG. Tungsten thick film pattern 1 with the structure shown in d)
5 and a tungsten oxide '4 film pattern 16 could be obtained.
ここでのエツチング条件は、エツチングガスとして六フ
ッ化硫黄（ＳＦｓ）１５％四塩化炭素（ＣＣａ４）を用
い。The etching conditions here include sulfur hexafluoride (SFs) and 15% carbon tetrachloride (CCa4) as the etching gas.
ガス流量１０ｃｃ／ａ＋ｉｎ、ガス圧カフ５ ｍ Ｔｏ
ｒｒ、高周波電力１５０Ｗであった。また、タングステ
ン酸化薄膜１３およびタングステン厚膜１２のエツチン
グ速度はそれぞれ０．０５ μｍ ／ ｗｉｎ、０．２
５ ｐ ｍ／＋ｏｉｎであり、ホトレジストＯＦ Ｐ
Ｒ８００のエツチング速度は０．２０μｍ／ｗｉｎであ
った。Gas flow rate 10cc/a+in, gas pressure cuff 5m To
rr, and the high frequency power was 150W. Furthermore, the etching rates of the tungsten oxide thin film 13 and the tungsten thick film 12 are 0.05 μm/win and 0.2 μm/win, respectively.
5 p m/+oin, photoresist OF P
The etching rate of R800 was 0.20 μm/win.
なお１以上の実施例では、半導体基板としてシリコン基
板を使用したが他の半導体を使用した基板でもよく、ま
たシリコン基板１１の上に厚膜を形成する金属材料とし
てタングステンを用い、その上に形成する金属酸化薄膜
として酸化タングステン（Ｗ２Ｏ）を用いたが、厚膜を
形成する金属材料としてはタングステンの他に、半導体
より原子番号の大きい、たとえばモリブデン、チタン、
タンタルなどがあり、その上に形成する金属酸化薄膜と
しては、それらの金属酸化化合物がある。In one or more embodiments, a silicon substrate is used as the semiconductor substrate, but a substrate using other semiconductors may also be used. Also, tungsten is used as a metal material for forming a thick film on the silicon substrate 11, and a silicon substrate is formed on the silicon substrate 11. Although tungsten oxide (W2O) was used as the metal oxide thin film to form the thick film, in addition to tungsten, metal materials with higher atomic numbers than semiconductors, such as molybdenum, titanium,
Examples include tantalum, and the metal oxide thin film formed thereon includes metal oxide compounds thereof.
第３図に、タングステン厚膜１２（膜厚１．５μｍ）の
Ａｒガス圧に対する内部応力、タングステン酸化薄膜１
３（膜厚０．０５μｍ）の０２ガス圧に対する内部応力
およびタングステン酸化薄膜（膜厚０．０５μｍ）／タ
ングステン厚膜（１１Ｘ厚３μｍ）の２層構造にした場
合の内部応力を示す、タングステン゛ 厚膜１２の場合
、膜形成可能なＡｒガス圧領域では、引張り応力が存在
しており、膜厚１．５μｍでも、その値は１０１０ｄｙ
ｎ／Ｊ台と非常に大きな値を示している。それ以上の厚
さの膜を形成しようとすると、その応力はより大きくな
り、そのために膜剥離が生じる。タングステン酸化薄膜
１３では、圧縮応力が存在しており、０２ガス圧に対し
てその応力はほとんど変化しない。したがって、タング
ステン酸化薄膜／タングステン厚膜の２層構造とするこ
とで、その応力は減少するため、厚い位置合せマークを
金属で実現することができる。FIG. 3 shows the internal stress of the tungsten thick film 12 (film thickness 1.5 μm) with respect to Ar gas pressure, and the tungsten oxide thin film 1
3 (film thickness 0.05 μm) against 02 gas pressure and tungsten In the case of thick film 12, tensile stress exists in the Ar gas pressure region where film formation is possible, and even with a film thickness of 1.5 μm, the value is 1010 dy.
It shows a very large value on the order of n/J. If an attempt is made to form a film with a thickness greater than that, the stress will become greater, resulting in film peeling. Compressive stress exists in the tungsten oxide thin film 13, and the stress hardly changes with respect to the 02 gas pressure. Therefore, by forming the two-layer structure of tungsten oxide thin film/tungsten thick film, the stress is reduced, and thick alignment marks can be realized using metal.
発明の効果
以上のように、本発明によれば、金属の位置合せマーク
の応力を低減することが可能となり、厚い金属マークを
形成できることから、レジストを厚く塗布した場合でも
マーク検出の劣化がなく。Effects of the Invention As described above, according to the present invention, it is possible to reduce stress on metal alignment marks, and thick metal marks can be formed, so there is no deterioration in mark detection even when a thick resist is applied. .
高い重ね合せ精度を得ることができる。High overlay accuracy can be obtained.
第１図（ａ）〜第１図（ｄ）は本発明の一実施例の粒子
ビーム露光用位置合せマーク形成工程を説明する断面図
、第２図（ａ）は位置合せ用マークの作用を説明するた
めの平面図、第２図（ｂ）は第２図（ａ）のＡ−Ａ’断
面図、第２図（ｃ）は同位置合せ用マークにおける反射
電子検出波形図、第３図はタングステン厚膜（膜厚１．
５μｍ）、タングステン酸化薄膜（膜厚０．０５μｍ）
およびタングステン酸化薄膜（膜厚０，０５μｍ）／タ
ングステン厚膜（［厚３．０μｍ）の２層構造のガス圧
に対する内部応力特性図である。
１１・・・シリコン基板、１２・・・タングステン厚膜
、１３・・・タングステン酸化薄膜、１４・・・レジス
トパターン、１５・・・タングステン厚膜パターン、１
６・・・タングステン酸化薄膜パターン。
代理人 森 本 義 私
記１図
ｔ３−−タンフ゛°スブン酸Ｉ嬶様
第２図FIGS. 1(a) to 1(d) are cross-sectional views explaining the process of forming alignment marks for particle beam exposure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2(a) shows the action of the alignment marks. A plan view for explanation, FIG. 2(b) is a sectional view taken along the line AA' in FIG. 2(a), FIG. 2(c) is a backscattered electron detection waveform diagram at the alignment mark, and FIG. 3 is a tungsten thick film (thickness 1.
5μm), tungsten oxide thin film (film thickness 0.05μm)
FIG. 2 is a diagram showing internal stress characteristics with respect to gas pressure of a two-layer structure of a tungsten oxide thin film (thickness: 0.05 μm)/tungsten thick film (thickness: 3.0 μm). DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... Silicon substrate, 12... Tungsten thick film, 13... Tungsten oxide thin film, 14... Resist pattern, 15... Tungsten thick film pattern, 1
6...Tungsten oxide thin film pattern. Agent Yoshi Morimoto Personal Note 1 Figure t3--Tamphisubunic Acid I Figure 2
Claims (1)
導体より原子番号の大きい金属材料の厚膜と、その厚膜
上に前記金属材料の酸化物の薄膜とを積層してなる粒子
ビーム露光用位置合せマーク。1. Particle beam exposure in which a thick film of a metal material having a higher atomic number than the semiconductor forming the semiconductor substrate is laminated on a semiconductor substrate, and a thin film of an oxide of the metal material is laminated on the thick film. alignment marks.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61197929A JPH0789535B2 (en) | 1986-08-22 | 1986-08-22 | Alignment mark for particle beam exposure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61197929A JPH0789535B2 (en) | 1986-08-22 | 1986-08-22 | Alignment mark for particle beam exposure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6353924A true JPS6353924A (en) | 1988-03-08 |
| JPH0789535B2 JPH0789535B2 (en) | 1995-09-27 |
Family
ID=16382628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61197929A Expired - Lifetime JPH0789535B2 (en) | 1986-08-22 | 1986-08-22 | Alignment mark for particle beam exposure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0789535B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62158180A (en) * | 1985-12-28 | 1987-07-14 | 鈴木 敏郎 | Manufacture of cementitious composition |
| JPS62158181A (en) * | 1985-12-28 | 1987-07-14 | 鈴木 敏郎 | Preparation of heavy concrete |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6294927A (en) * | 1985-10-22 | 1987-05-01 | Nec Corp | Checking blank |
-
1986
- 1986-08-22 JP JP61197929A patent/JPH0789535B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6294927A (en) * | 1985-10-22 | 1987-05-01 | Nec Corp | Checking blank |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62158180A (en) * | 1985-12-28 | 1987-07-14 | 鈴木 敏郎 | Manufacture of cementitious composition |
| JPS62158181A (en) * | 1985-12-28 | 1987-07-14 | 鈴木 敏郎 | Preparation of heavy concrete |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0789535B2 (en) | 1995-09-27 |
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