KR100307038B1 - 패턴노광방법및장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 축소 투영 노광 장치와 전자빔 노광 장치를 조합하여 패턴을 노광할 때의 위치 정합 오차를 효과적으로 방지할 수 있는 패턴 노광 방법 및 장치를 제공한다. 축소 투영 노광 장치(10)와 전자빔 노광 장치(20)를 조합하여 패턴을 노광하는 패턴 노광 방법에 있으며, 축소 투영 노광 장치(10)로 노광하는 소정 사이즈 영역의 광학적 왜곡을 좌표 검사 장치(30)에 의해 측정하고, 축소 투영 노광 장치(10)에 의해 쇼트 사이즈(shot size:노광크기)의 제1의 패턴을 노광하고, 좌표 검사 장치(30)에 의해 측정된 소정 사이즈 영역의 광학적 왜곡에 의거한 보정치에 의해 보정하면서 전자빔 노광 장치(20)에 의해 제1의 패턴에 중첩하는 제2의 패턴을 형성한다.

Description

패턴 노광 방법 및 장치
본 발명은 축소 투영 노광 장치와 전자빔 노광 장치를 조합하여 패턴을 노광하는 패턴 노광 방법 및 장치에 관한 것이다.
근년에, 반도체 장치는 계속 고집적화 됨에 따라 서브미크론의 패턴규칙이 요구되고 있다. 이 때문에 종래의 축소 투영 노광 장치를 사용하여 패턴을 노광하는 방법으로는 대처할 수 없다는 것이 예상되어, 원리가 다른 노광 장치, 예를 들어, 축소 투영 노광 장치와 전자빔 노광 장치를 조합하여 패턴을 노광하는 방법이 다시 주목되고 있다.
원리가 다른 노광 장치, 예를 들어, 축소 투영 노광 장치와 전자빔 노광 장치를 조합하여 패턴을 노광할 경우에는, 각 노광 장치로 형성되는 패턴간의 중첩 정밀도가 문제가 된다.
예를 들어 축소 투영 노광 장치의 광학적 왜곡을 무시하고 전자빔 노광 장치로 패턴을 중첩시켜 노광하면, 특히 반도체 칩 주변에서의 중첩 정밀도가 떨어져서 위치 정합이 불량해진다.
축소 투영 노광 장치와 전자빔 등의 하전빔 노광 장치의 위치 정합 불량을 방지하는 종래의 기술로서, 일특개소62-58621호 공보 및 특개소62-149127호 공보에 개시된 것이 알려져있다. 이 종래의 기술에서는 축소 투영 노광 장치에 의한 노광 왜곡량을 하전빔 노광 장치에 의해 미리 측정하여, 실제의 패턴을 노광 할 때, 미리 측정한 노광 왜곡을 근거로 보정하도록 하고 있다.
그러나, 종래의 기술에서는 축소 투영 노광 장치에 의한 노광 왜곡량을 하전빔 노광 장치로 측정하기 때문에, 그 측정치에는 축소 투영 노광 장치의 노광 왜곡 이외에 레티클의 제조오차 또는 전자빔 노광 장치의 측정오차가가 포함되어 버린다. 이 때문에 전자빔 노광 장치의 측정치에 의해 위치 정합을 하더라도, 축소 투영 노광 장치와 전자빔 노광 장치의 위치 정합 불량을 유효하게 방지할 수가 없었다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 패턴 노광 방법의 플로우챠트,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 패턴 노광 방법의 설명도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 패턴 노광 방법에서 배치 오차 데이터의 구체예시도,
도 4는 축소 투영 노광 장치에 의한 노광 패턴을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 패턴 노광 방법의 플로우챠트,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 패턴 노광 방법의 설명도,
도 7은 다수의 축소 투영 노광 장치를 사용한 경우의 패턴 노광 방법의 설명도,
도 8은 본 발명의 제3실시예에 의한 패턴 노광 방법의 플로우챠트,
도 9은 본 발명의 제3실시예에 의한 패턴 노광 방법의 설명도,
도 10은 다수의 축소 투영 노광 장치를 사용한 경우의 패턴 노광 방법의 설명도,
도 11은 본 발명의 변형 실시예에 의한 패턴 노광 방법의 설명도,
도 12는 본 발명의 변형 실시예에 의한 패턴 노광 방법의 설명도.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
10 : 축소 투영 노광 장치
20 : 전자빔 노광 장치
21 : 스테이지
22 : 웨이퍼
23 : 전자빔
24 : 편향제어부
25 : 스테이지 제어부
30 : 좌표 검사 장치
50 : 기준 레티클
50a : 측정용 마크
52 : 배치 오차 데이터
54 : 기준 웨이퍼
56 : 배치 오차 데이터
58 : 배치 오차 데이터
60 : 제품 웨이퍼
62 : 신축률 데이터
64 : 보정 데이터
66 : 기준 웨이퍼
68 : 측정용 패턴
70 : 보정 데이터
본 발명의 목적은 축소 투영 노광 장치와 전자빔 노광 장치를 조합하여 패턴을 노광 할 때, 위치 정합 오차를 유효하게 방지할 수 있는 패턴 노광 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적은 축소 투영 노광 장치와 전자빔 노광 장치를 조합하여 패턴을 노광하는 패턴 노광 방법에 있어서, 상기 축소 투영 노광 장치로 노광하는 소정 사이즈 영역의 광학적 왜곡을 제1의 좌표 검사 장치에 의해 측정하는 제1의 스텝과, 상기 축소 투영 노광 장치에 의해 쇼트 사이즈(shot size)의 제1의 패턴을 노광하는 제2의 스텝과, 상기 제1의 좌표 검사 장치에 의해 측정한 상기 소정 사이즈 영역의 광학적 왜곡에 의거한 보정치에 의해 보정하면서 상기 전자빔 노광 장치에 의해 상기 제1의 패턴에 중첩하는 제2의 패턴을 노광하는 제3의 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 방법에 의해 달성된다.
또한 상기 패턴 노광 방법에서는, 상기 제1의 스텝에서 레티클상에 배치된 측정용 패턴의 배치 오차를 상기 레티클을 사용하여 웨이퍼상에 전사한 상기 측정용 패턴의 배치 좌표로부터 차감하여 상기 축소 투영 노광 장치의 광학적 왜곡을 측정하도록 하여도 좋다.
또한 상기 패턴 노광 방법에서는, 상기 제1의 스텝에서 상기 쇼트 사이즈 영역이 최외주의 광학적 왜곡을 측정하도록 하여도 좋다.
또한 상기 패턴 노광 방법에서는, 상기 제3의 스텝 이전에 상기 제1의 패턴에 의거하여 상기 제1의 패턴을 노광한 웨이퍼의 팽창률을 측정하는 스텝을 더 행하고, 상기 제3의 스텝에서 상기 웨이퍼의 팽창률에 의거한 보정치를 더 고려해서 보정하면서 상기 전자빔 노광 장치에 의해 상기 제1의 패턴에 중첩하는 제2의 패턴을 노광하도록 하여도 좋다.
또한 상기 패턴 노광 방법에서는, 상기 전자빔 노광 장치의 스테이지의 이동 정밀도를 제2의 좌표 검사 장치에 의해 측정하는 스텝을 더 행하고, 상기 제3의 스텝에서 상기 제2의 좌표 검사 장치에 의해 측정한 상기 스테이지의 이동 정밀도에 의거한 보정치를 더 고려해서 보정하면서 상기 전자빔 노광 장치에 의해 상기 제1의 패턴에 중첩하는 제2의 패턴을 노광하도록 하여도 좋다.
또한 상기 패턴 노광 방법에서는, 상기 제1의 좌표 검사 장치 및 상기 제2의 좌표 검사 장치간의 측정치 호환성이 0.2μm 이하인 것이 바람직하다.
또한 상기 패턴 노광 방법에서는, 상기 제1의 좌표 검사 장치와 상기 제2의 좌표 검사 장치를 동일의 좌표 검사 장치로 하는 것이 바람직하다.
또한 상기 패턴 노광 방법에서는, 상기 제1의 스텝에서 상기 쇼트 사이즈 영역의 광학적 왜곡을 측정하도록 하여도 좋다.
또한 상기 패턴 노광 방법에서는, 상기 제3의 스텝에서 상기 제1의 스텝에서 측정된 상기 쇼트 사이즈 영역의 최외주의 광학적 왜곡으로부터 상기 쇼트 사이즈 영역내부의 광학적 왜곡을 환산하고, 그 환산한 광학적 왜곡에 의거한 보정치에 의해 상기 전자빔 노광 장치를 보정하도록 하여도 좋다.
또한 상기 패턴 노광 방법에서는, 상기 제1의 스텝에서 상기 쇼트 사이즈 영역의 매트릭스상으로 배열된 각각의 측정점에서 광학적 왜곡을 측정하도록 하여도 좋다.
또한 상기 패턴 노광 방법에서는, 상기 제1의 스텝에서 상기 축소 투영 노광 장치의 상기 쇼트 사이즈를 포함하여 최대 노광 사이즈 영역의 광학적 왜곡을 측정하는 것이 가능하다.
또한 상기 패턴 노광 방법에서는, 상기 제1의 스텝에서 상기 최대 노광 사이즈 영역의 최외주의 광학적 왜곡을 측정하도록 하여도 좋다.
또한 상기 패턴 노광 방법에서는, 상기 제3의 스텝에서 상기 제1의 스텝에서 측정한 상기 최대 노광 사이즈 영역의 최외주의 광학적 왜곡으로부터 상기 쇼트 사이즈 영역의 광학적 왜곡을 환산하고, 그 환산한 광학적 왜곡에 의거한 보정치에 의해 상기 전자빔 노광 장치를 보정하는 것이 가능하다.
또한 상기 패턴 노광 방법에서는, 상기 제1의 스텝에서 상기 최대 노광 사이즈 영역 내부의 매트릭스형상으로 배열된 각 측정점에서의 광학적 왜곡을 측정하도록 하여도 좋다.
또한 상기 패턴 노광 방법에 있어서, 상기 제1의 스텝은 상기 축소 투영 노광 장치의 광축으로부터 인출한 방사선상에 배열된 각 측정점에서의 광학적 왜곡을 측정하도록 하여도 좋다.
또한 상기 패턴 노광 방법에서는, 상기 제1의 스텝에서 복수의 축소 투영 노광 장치의 광학적 왜곡을 측정하여, 상기 복수의 축소 투영 노광 장치의 광학적 왜곡에 의거한 보정치를 각각 상기 전자빔 노광 장치에 입력하고, 상기 제2의 스텝에서 상기 복수의 축소 투영 노광 장치 중 하나를 사용하여 상기 제1의 패턴을 노광하고, 상기 제3의 스텝에서 상기 제1의 패턴을 노광한 상기 축소 투영 노광 장치의 상기 보정치를 참조하여 상기 제2의 패턴을 노광하도록 하여도 좋다.
또한 상기 목적은 축소 투영 노광 장치와 전자빔 노광 장치를 조합하여 패턴을 노광하는 패턴 노광 장치에 있어서, 상기 축소 투영 노광 장치로 노광하는 소정 사이즈 영역의 광학적 왜곡을 측정하는 좌표 검사 장치를 가지며, 상기 축소 투영 노광 장치로 노광하는 소정 사이즈 영역의 광학적 왜곡을 좌표 검사 장치에 의해 측정하는 제1의 스텝과, 상기 축소 투영 노광 장치에 의해 쇼트 사이즈의 제1의 패턴을 노광하는 제2의 스텝과, 상기 좌표 검사 장치에 의해 측정한 상기 소정 사이즈 영역의 광학적 왜곡에 의거한 보정치에 의해 보정하면서 상기 전자빔 노광 장치에 의해 상기 제1의 패턴에 중첩하는 제2의 패턴을 노광하는 제3의 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 방법을 행하는 것을 특징으로하는 패턴 노광 장치에 의해서도 달성된다.
또한 상기 패턴 노광 장치에서는, 상기 제3의 스텝 이전에 상기 제1의 패턴에 의거하여 상기 제1의 패턴을 노광한 웨이퍼의 팽창률을 측정하는 스텝을 더 마련하고, 상기 제3의 스텝에서 상기 웨이퍼의 팽창률에 의거한 보정치를 더 고려해서 보정하면서 전자빔 노광 장치에 의해 상기 제1의 패턴에 중첩하는 제2의 패턴을 노광하는 패턴 노광 방법을 행하도록 하여도 좋다.
또한 상기 패턴 노광 장치에서는, 상기 전자빔 노광 장치의 스테이지의 이동 정밀도를 상기 좌표 검사 장치에 의해 측정하는 스텝을 더 마련하고, 상기 제3의 스텝에서 상기 좌표 검사 장치에 의해 측정한 상기 스테이지의 이동 정밀도에 의거한 보정치를 더 고려해서 보정하면서 상기 전자빔 노광 장치에 의해 상기 제1의 패턴에 중첩하는 제2의 패턴을 노광하는 노광 방법을 행하도록 하여도 좋다.
또한 상기 패턴 노광 장치에서는, 복수의 축소 투영 노광 장치를 가지며, 상기 전자빔 노광 장치에서 상기 복수의 축소 투영 노광 장치의 광학적 왜곡에 관계된 보정치를 각각 설정하여, 상기 제3의 스텝에서 상기 복수의 축소 투영 노광 장치중에서 상기 제1의 패턴을 노광한 축소 투영 노광 장치의 광학적 왜곡에 관계된 보정치를 참조하여 상기 제2의 패턴을 노광하는 노광 방법을 행하도록 하여도 좋다.
[제1실시예]
이하 본 발명의 제1실시예에 의한 패턴 노광 방법에 대하여 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 도 1은 본 실시예에 의한 패턴 노광 방법의 플로우챠트이며, 도 2는 본 실시예에 의한 패턴 노광 방법의 설명도이다.
본 실시예의 패턴 노광 방법을 행하기 위해서 도 2에 나타낸 바와 같이, 패턴 노광에 조합 사용되는 축소 투영 노광 장치(10)("스텝퍼(stepper)"라고도 함)와 전자빔 노광 장치(20) 이외에, 축소 투영 노광 장치(10)의 광학적 왜곡을 측정하기 위한 좌표 검사 장치(30)("배치 정밀도 측정기"라고도 함. 예, 니콘(NIKON)제 「고하(KOHA)5i」) (상품명)를 사용한다.
본 실시예의 패턴 노광 방법을 도1의 플로우챠트에 따라 설명한다.
우선 기준 레티클(50)로서, 다수의 측정용 마크(50a)를 매트릭스형상으로 배치한 패턴이 형성된 레티클을 준비한다. 이 기준 레티클(50)의 측정용 마크의 배치 정밀도를 좌표 검사 장치(30)를 사용하여 측정한다(스텝 S11). 이 측정 데이터는 기준 레티클(50)상의 측정용 마크의 배치 오차 데이터(52)로서 좌표 검사 장치(30)내의 메모리(도시안함)내에 기억된다. 또한 기준 레티클(50)상의 측정용 마크의 배치 오차 데이터(52)는, 예를 들어 레티클상의 패턴의 이상적인 배치 좌표를 (Xa, Ya), 측정된 레티클상의 패턴의 배치 좌표를 (Xr,-Yr)로해서,
{(Xr-Xa), (Yr-Ya)}
로 나타낸다.
다음에 기준 웨이퍼(54)로서, 레지스트가 도포된 웨이퍼를 준비한다. 기준 레티클(50)을 축소 투영 노광 장치(10)에 장착하고, 기준 웨이퍼(54)상에 기준 레티클(50)의 패턴을 전사한다(스텝 S12). 이때, 축소 투영 노광 장치(10)는 쇼트 사이즈로 기준 레티클(50)을 기준 웨이퍼(54)에 전사한다.
다음에 기준 웨이퍼(54)상에 도포된 레지스트를 현상한후, 레지스트를 마스크로 하여 웨이퍼를 에칭하고, 그후 레지스트를 제거한다(스텝 S13).
다음에, 좌표 검사 장치(30)를 사용하여 기준 웨이퍼(54)상에 전사된 측정용 패턴의 배치 정밀도를 측정한다(스텝 S14). 이 측정 데이터는 기준 웨이퍼(54)상의 측정용 마크의 배치 오차 데이터(56)로서, 좌표 검사 장치(30)내의 메모리(도시안함)에 기억된다.
다음에, 좌표 검사 장치(30)는 기준 웨이퍼(54)상의 측정용 마크의 배치 오차 데이터(56)로부터 기준 레티클(50)상의 측정용 마크의 배치 오차 데이터(52)를 차감하여 축소 투영 노광 장치(10)의 광학적 왜곡에 의한 배치 오차 데이터(58)을 구하여, 좌표 검사 장치(30)내의 메모리(도시안함)에 기억한다(스텝 S15). 기준 레티클(50)이 N 배의 레티클일 경우에는, 기준 레티클(50)상의 측정용 마크의 배치 오차 데이터(52)를 1/N로하여 계산한다. 예를 들어 5배의 기준 레티클(50)의 경우에는, 배치 오차 데이터(52)를 1/5로 하여 계산한다. 즉, 축소 투영 노광 장치(10)의 광학적 왜곡에 의한 배치 오차 데이터(58)는, 예를 들어 측정한 웨이퍼상의 패턴의 배치 좌표를 (Xw, Yw), 레티클 배율 N을 5로 하여 하기와 같이 나타낸다.
{Xw-(Xr-Xa)/5, Yw-(Yr-Ya)/5}
도 3은 스텝 S15에서 구한 광학적 왜곡에 의한 배치 오차 데이터(58)의 구체예이다. 전혀 광학적 왜곡이 없는 축소 투영 노광 장치(10)에서는 도 3a에 나타낸 바와 같이 쇼트 사이즈 영역에서 등간격으로 매트릭스 배치된 패턴이 얻어지겠지만, 축소 투영 노광 장치(10)의 광학적 왜곡에 의해 도3b에 보인 바와 같은 배치 오차가 생긴다. 즉, 축소 투영 노광 장치(10)에 의해 패턴을 노광하면, 쇼트 사이즈내의 영역에서 도 3b에 나타낸 바와 같은 배치 오차가 생기고 만다.
1 쇼트 사이즈 영역에서 축소 투영 노광 장치(10)의 광학적 왜곡에 의한 배치 오차가 있고, 이 축소 투영 노광 장치(10)로 웨이퍼상에 패턴을 형성하면 도 4에 나타낸 바와 같이 1 쇼트 마다 동일하게 왜곡된 배치 오차의 패턴이 형성되게 된다.
이 때문에 본 실시예에서는 축소 투영 노광 장치(10)의 광학적 왜곡에 의한 배치 오차를 고려하여 전자빔 노광 장치(20)를 보정한다. 즉, 축소 투영 노광 장치(10)의 광학적 왜곡에 의한 배치 오차 데이터(58)를 보정치로하여 전자빔 노광 장치(20)에 입력한다(스텝 S16).
전자빔 노광 장치(20)에 의해 패턴을 노광 할 때에는 기부(base)의 패턴을 형성한 축소 투영 노광 장치(10)의 광학적 왜곡에 의한 배치 오차를 보정하면서 중첩할 패턴을 노광한다.(스텝 S17).
이와 같이 함으로써, 전자빔 노광 장치(20)는 축소 투영 노광 장치(10)에 의해 형성한 패턴에 정밀하게 중첩된 패턴을 노광 할 수가 있다.
이와 같이 본 실시예에 의하면, 축소 투영 노광 장치의 쇼트 사이즈 영역의 광학적 왜곡에 의한 배치 오차를 전자빔 노광 장치와는 별도의 측정전용의 좌표 검사 장치에 의해 측정하기 때문에, 레티클의 제조 오차 또는 하전빔 노광 장치의 측정 오차를 배제한 축소 투영 노광 장치에 의한 광학적 왜곡량만에 의거한 오차 데이터로서 얻을 수 있고, 그 오차 데이터에 의거하여 보정을 행하므로, 축소 투영 노광 장치와 전자빔 노광 장치를 조합하여 패턴을 노광 할 때의 위치 정합 오차를 유효하게 방지 할 수가 있다.
[제2실시예]
본 발명의 제2 실시예에 의한 패턴 노광 방법에 대하여 도 5 내지 도 7을 참조하여 이하에 설명한다. 또한 제1실시예에 의한 패턴 노광 방법과 동일한 구성요소에는 동일 부호를 부여하고 그에 대한 설명은 생략한다.
도 5는 본 실시예에 의한 패턴 노광 방법의 플로우챠트, 도 6은 본 실시예에 의한 패턴 노광 방법의 설명도이다.
본 실시예에 의한 패턴 노광 방법은 하지의 패턴을 형성한 축소 투영 노광 장치의 광학적 왜곡에 의한 배치 오차를 보정하면서, 전자빔 노광 장치에 의해 노광을 행하는 점은 제1실시예에 의한 패턴 노광 방법과 동일하다. 본 실시예에 의한 패턴 노광 방법이 제1 실시예에 의한 패턴 노광 방법과 다른 점은 도 6에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼의 신축률에 관한 정보를 보정 데이터로서 피드백(feed back)하는 점이다.
본 실시예의 패턴 노광 방법을 도 5의 플로우챠트에 따라 설명한다.
우선, 제1실시예에 의한 패턴 노광 방법과 동일한 방식으로 레티클상의 마크의 배치 오차 및 웨이퍼상의 마크의 배치 오차를 측정하고, 이들 값으로부터 스텝퍼 특유의 광학적 왜곡을 구한다(스텝 S21).
다음에, 레지스트가 도포된 제품 웨이퍼(60)를 축소 투영 노광 장치(10)에 세트하고, 제품 웨이퍼(60)상에 소정의 장치 패턴(예, 콘택트홀(contact hole)형성용 패턴)을 전사해둔다. 이때, 제품 웨이퍼(60)의 예를 들어 스크라이브 라인 (scribe line)상에 소정의 측정용 패턴을 동시에 전사한다. 이 측정용 패턴은 후 공정에서 제품 웨이퍼(60)의 팽창률을 측정하기 위한 것이다(스텝 S22).
다음에, 제품 웨이퍼(60)상에 도포된 레지스트를 현상하고, 그 레지스트를 마스크로 하여 웨이퍼을 에칭하고, 그후 레지스트를 제거한다. 그에 따라 제품 웨이퍼(60)의 장치 영역에는 소정의 장치 패턴이 형성되고, 스크라이브 라인상에는 웨이퍼의 팽창률을 측정하기 위한 측정용 패턴이 형성된다. 또한 본 제품 웨이퍼 (60)는 그후의 CVD 공정 또는 확산 공정 등의 열공정을 통하여 열팽창이 생긴 후 전자빔에 의해 노광을 행하는 포토리쏘그래픽 공정(photilthography step)을 진행한다.
다음에, 포토리쏘그래픽 공정에서, 제품 웨이퍼(60)상에 EB 노광용 레지스트를 도포한후, 레지스트가 도포된 제품 웨이퍼(60)를 전자빔 노광 장치(20)에 장착한다.
다음에, 제품 웨이퍼(60)의 스크라이브 라인상을 전자빔으로 주사하고, 반사 전자선의 강도 변화에 의해 측정용 패턴의 제품 웨이퍼(60)상에서의 좌표를 측정한다. 이 측정용 패턴은 축소 투영 노광 장치(10)에 의해 쇼트 마다 형성되고 있으므로, 제품 웨이퍼(60)상의 측정용 패턴들간의 좌표 간격을 산출하여 웨이퍼 신축률을 구 할 수가 있다(스텝 S23).
또한 웨이퍼 신축률은 전자빔 노광 전에, 제품 웨이퍼(60) 마다 측정하여, 제품 웨이퍼(60)의 신축률 데이터(62)(스케일 보정 데이터)로서 일시적으로 메모리 (도시않됨)에 기억해둔다(스텝 S24).
다음에, 좌표 검사 장치(30)의 메모리에 기억되어 있는 배치 오차 데이터 (58) 및 신축률 데이터(62)에 의거하여 웨이퍼의 신축을 고려한 보정 데이터(64)를 산출한다.
전자빔 노광 장치(20)에 의해 패턴을 노광 할 때에는, 보정 데이터(64)에 의거하여 하지의 패턴을 형성한 축소 투영 노광 장치(10)의 광학적 왜곡에 의한 배치 오차 및 웨이퍼 신출률에 의해 보정하면서, 중첩하는 장치 패턴(예를 들어 배선형성용 패턴)을 노광한다(스텝 S25).
이와 같이 함으로써, 전자빔 노광 장치(20)는 열에 의한 웨이퍼의 신축이 있을 경우에도 축소 투영 노광 장치(10)로 형성한 패턴에 양호한 정밀도로 중첩한 패턴을 노광 할 수 있다.
도 7은 다수의 축소 투영 노광 장치 A, B, C,…를 사용하여, 제품 웨이퍼의 신축률 보정까지도 고려한 경우의 전자빔 노광 장치(20)의 보정을 설명한 도면이다.
전자빔 노광 장치(20)의 기본 원리는 스테이지(21)상에 웨이퍼(22)를 탑재하고, 전자빔(23)을 편향시켜서 웨이퍼(22)상에 패턴을 노광한다. 전자빔(23)은 편향 제어부(24)에 의해 제어되고, 스테이지(21)는 스테이지 제어부(25)에 의해 제어된다. 웨이퍼(22)의 노광 위치는 스테이지(22)의 이동량과 전자빔(26)의 편향량에 의해 결정한다.
전자빔 노광 장치(20)는 기본적으로는 설계 데이터에 의거하여 노광을 제어하지만, 축소 투영 노광 장치(10)의 광학적 왜곡 보정과 온도에 의한 제품 웨이퍼의 신축을 위한 스케일 보정을 병행한다.
광학적 왜곡 보정에 대해서는, 사전에 각각의 축소 투영 노광 장치 A, B, C,…마다 좌표 검사 장치(30)를 사용하여 측정한 광학적 왜곡에 의한 배치 오차 데이터를 준비해 둔다.
스케일 보정에 대해서는, 노광하는 제품 웨이퍼 마다 측정하여, 그 측정치로부터 보정량을 결정한다.
전자빔 노광 장치(29)에 의해 패턴을 형성할 경우에는 중첩하는 패턴을 형성한 축소 투영 노광 장치의 광학적 왜곡에 의한 배치 오차 데이터의 보정치와 그 제품 웨이퍼의 스케일 보정의 보정치를 고려하여, 설계 데이터를 보정하면서 노광하여 패턴을 형성한다.
이와 같이 본 실시예에 의하면, 축소 투영 노광 장치의 광학적 왜곡량 및 웨이퍼의 신축률에 의거하여 보정 데이터를 발생하고, 이 보정 데이터에 의거하여 전자빔 노광 장치에 의해 노광을 행하므로, 축소 투영 노광 장치와 전자빔 노광 장치를 조합하여 패턴을 노광 할 때의 위치 정합 오차를 더 유효하게 방지할 수가 있다.
[제3실시예]
본 발명의 제3 실시예에 의한 패턴 노광 방법에 대하여 도 8 내지 도 10을 참조하여 이하에 설명한다. 또한 제1 또는 제2실시예에 의한 패턴 노광 방법과 동일한 구성요소에는 동일 부호를 부여하고 그에 대한 설명을 생략한다.
도 8은 본 실시예에 의한 패턴 노광 방법의 플로우챠트, 도 9는 본 실시예에 의한 패턴 노광 방법의 설명도이다.
본 실시예에 의한 패턴 노광 방법은 하지 패턴을 형성한 축소 투영 노광 장치의 광학적 왜곡에 의한 배치 오차 및 웨이퍼의 신축률을 보정하면서, 전자빔 노광 장치에 의해 노광을 행하는 점은 제2실시예에 의한 패턴 노광 방법과 동일하다. 본 실시예에 의한 패턴 노광 방법이 제2실시예에 의한 패턴 노광 방법과 다른 점은 도 9에 나타낸 바와 같이 전자빔 노광 장치의 노광 배치 정밀도(스테이지 정밀도)까지도 보정 데이터로서 피드백하는 점이다.
본 실시예의 패턴 노광 방법을 도 8의 플로우챠트에 따라 설명한다.
우선, 제1실시예에 의한 패턴 노광 방법과 동일한 방식으로, 레티클상의 마크의 배치 오차 및 웨이퍼상의 마크의 배치 오차를 측정하고, 그 값들로부터 스텝퍼 특유의 광학적 왜곡을 구한다(스텝 S31).
그 다음, 전자빔 노광 장치의 노광 배치 정밀도(스테이지 정밀도)를 측정한다.
우선, 기준 웨이퍼(66)로서 레지스트가 도포된 웨이퍼를 준비한다. 이 기준 웨이퍼(66)에 전자빔 노광 장치(20)에 의해 측정용 마크(68)로서 예를 들어 매트릭스 패턴을 노광한다(스텝 S32).
그 다음, 기준 웨이퍼(66)상에 도포된 레지스트를 현상하고, 그 레지스트를 마스크로 하여 웨이퍼를 에칭하고, 그후, 레지스트를 제거한다(스텝 S33).
그다음 좌표 검사 장치(30)를 사용하여, 기준 웨이퍼(66)상에 전사된 측정용 패턴(68)의 배치 정밀도를 측정한다(스텝 S34). 이 측정 데이터는 전자빔 노광 장치의 스테이지 정밀도를 나타내는 것이며, 배치 오차 데이터(70)(스테이지 보정 데이터)로서 좌표 검사 장치(30)내의 메모리(도시않됨)에 기억된다(스텝 35).
다음에 제2실시예에 의한 패턴 노광 방법과 마찬가지로, 제품 웨이퍼(60)의 신축률 데이터(62)를 구한다(스텝 S36).
다음에 좌표 검사 장치(30)의 메모리에 기억되어 있는 배치 오차 데이터 (58,70) 및 신축률 데이터(62)에 의거하여, 이 파라미터들을 포함하는 보정 데이터 (72)를 산출하여 전자빔 노광 장치(20)에 입력한다.
전자빔 노광 장치(20)에 의한 패턴을 노출할 때에는, 기부의 패턴을 형성한 축소 투영 노광 장치(10)의 광학적 왜곡에 의한 배치 오차, 전자빔 노광 장치(20)의 스테이지 정밀도 및 웨이퍼 신축률에 의해 보정하면서 중첩하는 패턴을 노광한다(스텝 S37).
이와 같이 함으로써, 전자빔 노광 장치(20)는 축소 투영 노광 장치(10)에 의해 형성한 패턴에 더욱 양호한 정밀도로 중첩시킨 패턴을 노광 할 수가 있다.
도 10은 다수의 축소 투영 노광 장치 A, B, C,…를 사용하여, 제품 웨이퍼의 신축률 보정 및 전자빔 노광 장치의 스테이지 보정을 고려한 경우의 전자빔 노광 장치(20)의 보정에 관한 설명도이다.
전자빔 노광 장치(20)는 기본적으로는 설계 데이터에 의거하여 노광을 제어하지만, 축소 투영 노광 장치의 광학적 왜곡 보정과, 온도에 의한 웨이퍼의 스케일 보정과, 전자빔 노광 장치의 스테이지 보정도 병행한다.
광학적 왜곡 보정에 대해서는 사전에 각각의 축소 투영 노광 장치 A, B, C,…마다 좌표 검사 장치(30)를 사용하여 측정한 광학적 왜곡에 의한 배치 오차 데이터를 준비해둔다.
스테이지 보정에 대해서는 사전에, 좌표 검사 장치(30)를 사용하여 측정한 전자빔 노광 장치(20)에 의한 배치 오차 데이터(70)(스테이지 보정 데이터)를 준비해둔다.
신축률 보정(스케일 보정)에 대해서는 노광하는 웨이퍼 마다 측정하여 그 측정치로부터 보정량을 결정한다. 보정치는 일시적으로 메모리(도시않됨)에 기억된다.
전자빔 노광 장치(29)에 의해 패턴을 형성할 경우에는, 중첩하는 패턴을 형성한 축소 투영 노광 장치(10)의 광학적 왜곡에 의한 배치 오차 데이터에 의한 보정치와, 전자빔 노광 장치의 스테이지 정밀도를 반영하는 스케일 보정 데이터에 의한 보정치와, 그 웨이퍼의 스케일 보정의 보정치를 고려하여, 설계 데이터를 보정하면서 노광하여 패턴을 형성한다.
이와 같이 본 실시예에 의하면, 축소 투영 노광 장치의 광학적 왜곡량, 스테이지 정밀도 및 웨이퍼의 신축률에 의거하여 보정 데이터를 발생시키고, 이 보정 데이터에 의거하여 전자빔 노광 장치에 의해 노광을 행하므로, 축소 투영 노광 장치와 전자빔 노광 장치를 조합하여 패턴을 노광할 때의 위치 정합 오차를 더욱 유효하게 방지할 수가 있다.
[변형 실시예]
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 여러 다른 수정 변경이 가능하다.
예를 들어, 상기 실시예에서는 쇼트 사이즈 영역 내부의 광학적 왜곡에 대해서도 매트릭스상으로 배치된 측정점에 의해 측정하였으나, 쇼트 사이즈 영역의 최외주의 측정점만에 대해서 광학적 왜곡을 측정하도록 하여도 좋다. 즉, 도 11a에 나타낸 바와 같이, 쇼트 사이즈 영역의 최외주의 측정점(+마크)에서의 광학적 왜곡을 측정하고, 쇼트 사이즈 영역 내부의 각 점에 대해서는 도 11b에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 선형으로 변화하는 것으로서 환산하여 배치 오차를 환산하고, 그 환산된 배치 오차에 의거하여 보정한다.
또한 상기 실시예에서는 축소 투영 노광 장치의 쇼트 사이즈 영역에 대해서 광학적 왜곡을 측정했으나, 축소 투영 노광 장치의 최대 노광 사이즈 영역에 대하여 광학적 왜곡을 측정해도 좋다. 축소 투영 노광 장치의 쇼트 사이즈는 제조하는 장치에 적합한 크기이므로, 장치 마다 다르게 되어, 동일한 축소 투영 노광 장치를 사용할 경우에도, 쇼트 사이즈가 다르면, 광학적 왜곡을 다시 측정할 필요가 있다. 따라서, 축소 투영 노광 장치의 최대 노광 사이즈 영역에 대해서 매트릭스상으로 배치된 측정점에 대해서 광학적 왜곡을 측정해두면, 그에 의해 설사 쇼트 사이즈가 상이하더라도 다시 측정할 필요없이 그 쇼트 사이즈의 광학적 왜곡을 구 할 수가 있다.
또한 축소 투영 노광 장치의 최대 노광 사이즈 영역에 대해서 광학적 왜곡을 측정할 경우에도, 최대 노광 사이즈 영역의 최외주의 측정점만에 대해서 광학적 왜곡을 측정하도록 하여도 좋다. 최대 노광 사이즈 영역의 최외주의 측정점에 대한 광학적 왜곡으로부터 그 영역 내부의 각 점에 대해서, 예를 들어 선형으로 변화하는 것으로 해서 환산하여 광학적 왜곡을 환산해도 좋다.
또한 광학적 왜곡의 측정은 반드시 사각형의 영역에 의거하여 행할 필요는 없고, 광축의 중심점을 원점으로하여 방사선상의 임의의 점에 대해서 좌표를 측정함으로써 방사선 방향의 왜곡을 측정해도 좋다 (도 12참조). 축소 투영 노광 장치는 일반적으로 광축에 대하여 점대칭인 렌즈 광학계로 구성되므로, 광학적인 왜곡은 방사선 방향으로 변화하는 것으로 생각된다. 따라서, 이와 같이 광학적 왜곡을 측정함으로써, 더욱 정밀도가 높은 왜곡 보정을 행 할 수가 있다.
또한 상기 실시예에서는, 축소 투영 노광 장치의 광학적 왜곡을 측정할 때에 사용하는 좌표 검사 장치와, 전자빔 노광 장치의 스테이지 정밀도를 측정할 때 사용하는 좌표 검사 장치를 동일한 검사장치에 의해 행하고 있는데, 이는 측정 데이터간의 오차를 적게하여 정밀도가 높은 보정치를 산출하기 위한 것이다. 따라서, 축소 투영 노광 장치의 광학적 왜곡을 측정할 때 사용하는 좌표 검사 장치와 전자빔 노광 장치의 스테이지 정밀도를 측정할 때 사용하는 좌표검사장치는 반드시 동일한 검사장치일 필요는 없고 각기 별개의 검사장치를 사용해도 좋다. 단 본 발명에 의한 효과를 충분히 발휘하기 위해서는 적어도 이들 검사장치간의 측정치 호환성이 약 0.2㎛ 이하일 것이 요망된다.
또한 상기 실시예에서는 축소 투영 노광 장치와 전자빔 노광 장치를 조합한 패턴 노광 방법에 대하여 나타냈지만, 축소 투영 노광 장치와 이온빔, 그밖의 하전입자빔을 조합한 패턴 노광 방법에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 축소 투영 노광 장치의 광학적 왜곡에 의한 배치 오차를 전자빔 노광 장치와는 별도의 측정 전용의 좌표 검사 장치에 의해 측정하였으므로, 레티클의 제조오차 또는 하전빔 노출장치의 측정오차를 배제한 축소 투영 노광장치에 의한 광학적 왜곡량만에 의거한 오차 데이터로서 얻을 수가 있으며, 그 오차 데이터에 의거하여 보정을 행하므로, 축소 투영 노광 장치와 전자빔 노광 장치를 조합하여 패턴을 노광할 때의 위치 정합 오차를 유효하게 방지할 수가 있다.

Claims (20)

  1. 축소 투영 노광 장치와 전자빔 노광 장치를 조합하여 패턴을 노광하는 패턴 노광 방법에 있어서, 상기 축소 투영 노광 장치로 노광하는 소정 사이즈 영역의 광학적 왜곡을 제1의 좌표 검사 장치에 의해 측정하는 제1의 스텝과, 상기 축소 투영 노광 장치에 의해 쇼트 사이즈의 제1의 패턴을 노광하는 제2의 스텝과, 상기 제1의 좌표 검사 장치에 의해 측정된 상기 소정 사이즈 영역의 광학적 왜곡에 의거한 보정치에 의해 보정하면서 상기 전자빔 노광 장치에 의해 상기 제1의 패턴에 중첩하는 제2의 패턴을 노광하는 제3의 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1의 스텝에서 레티클상에 배치된 측정용 패턴의 배치 오차를 상기 레티클을 사용하여 웨이퍼상에 전사한 상기 측정용 패턴의 배치 좌표로부터 차감하여 상기 축소 투영 노광 장치의 광학적 왜곡을 측정하는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제3의 스텝 전에 상기 제1의 패턴에 의거하여 상기 제1의 패턴을 노광한 웨이퍼의 팽창률을 측정하는 스텝을 더 행하고, 상기 제3의 스텝에서 상기 웨이퍼의 팽창률에 의거한 보정치를 더 고려해서 보정하면서 상기 전자빔 노광 장치에 의해 상기 제1의 패턴에 중첩하는 제2의 패턴을 노광하는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전자빔 노광 장치의 스테이지의 이동 정밀도를 제2의 좌표 검사 장치에 의해 측정하는 스텝을 더 행하고, 상기 제3의 스텝에서는 상기 제2의 좌표 검사 장치에 의해 측정된 상기 스테이지의 이동 정밀도에 의거한 보정치를 더 고려해서 보정하면서 상기 전자빔 노광 장치에 의해 상기 제1의 패턴에 중첩하는 제2의 패턴을 노광하는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1의 좌표 검사 장치 및 상기 제2의 좌표 검사 장치간에서 측정치 호환성이 0.2μm 이하인 것을 특징으로 하는 패턴 노광 방법.
  6. 제4에 있어서, 상기 제1의 좌표 검사 장치와 상기 제2의 좌표 검사 장치가 동일의 좌표 검사 장치인 것을 특징으로 하는 패턴 노광 방법.
  7. 제1항 내지 제6항중 어느 한항에 있어서, 상기 제1의 스텝은 상기 쇼트 사이즈 영역의 광학적 왜곡을 측정하는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1의 스텝은 상기 쇼트 사이즈 영역의 최외주의 광학적 왜곡을 측정하는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제3의 스텝은 상기 제1의 스텝에서 측정된 상기 쇼트 사이즈 영역의 최외주의 광학적 왜곡으로부터 상기 쇼트 사이즈 영역 내부의 광학적 왜곡을 환산하여, 그 환산한 광학적 왜곡에 의거한 보정치에 의해 상기 전자빔 노광 장치를 보정하는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제1의 스텝은 상기 쇼트 사이즈 영역 내부의 매트릭스 형상으로 배열된 각 측정점에서의 광학적 왜곡을 측정하는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 방법.
  11. 제1항 내지 제6항중 어느 한항에 있어서, 상기 제1의 스텝은 상기 축소 투영 노광 장치의 상기 쇼트 사이즈를 포함하여 최대 노광 사이즈 영역의 광학적 왜곡을 측정하는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1의 스텝은 상기 최대 노광 사이즈 영역의 최외주의 광학적 왜곡을 측정하는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제3의 스텝은 상기 제1의 스텝에서 측정된 상기 최대 노광 사이즈 영역의 최외주의 광학적 왜곡으로부터 상기 쇼트 사이즈 영역의 광학적 왜곡을 환산하여 그 환산한 광학적 왜곡에 의거한 보정치에 의해 상기 전자빔 노광 장치를 보정하는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제1의 스텝은 상기 최대 노광 사이즈 영역내부의 매트릭스 형상으로 배열된 각 측정점에서의 광학적 왜곡을 측정하는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 방법.
  15. 제1항 내지 제6항 중 어느 한항에 있어서, 상기 제1의 스텝은 상기 축소 투영 노광 장치의 광축으로부터 인출한 방사선상으로 배열된 각 측정점에서 광학적 왜곡을 측정하는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 방법.
  16. 제1항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1의 스텝에서는 복수의 축소 투영 노광 장치의 광학적 왜곡을 측정하고, 상기 복수의 축소 투영 노광 장치의 광학적 왜곡에 의거한 보정치를 각각 상기 전자빔 노광 장치에 입력하고, 상기 제2의 스텝에서는 상기 복수의 축소 투영 노광 장치 중 어느 하나를 사용하여 상기 제1의 패턴을 노광하고, 상기 제3의 스텝에서는 상기 제1의 패턴을 노광한 상기 축소 투영 노광 장치의 상기 보정치를 참조하여 상기 제2의 패턴을 노광하는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 방법.
  17. 축소 투영 노광 장치와 전자빔 노광 장치를 조합하여 패턴을 노광하는 패턴 노광 장치에 있어서, 상기 축소 투영 노광 장치로 노광하는 소정 사이즈 영역의 광학적 왜곡을 측정하는 좌표 검사 장치를 갖고, 상기 축소 투영 노광 장치로 노광하는 소정 사이즈 영역의 광학적 왜곡을 좌표 검사 장치에 의해 측정하는 제1의 스텝과, 상기 축소 투영 노광 장치에 의해 쇼트 사이즈의 제1의 패턴을 노광하는 제2의 스텝과, 상기 좌표 검사 장치에 의해 측정된 상기 소정 사이즈 영역의 광학적 왜곡에 의거한 보정치에 의해 보정하면서 상기 전자빔 노광 장치에 의해 상기 제1의 패턴에 중첩하는 제2의 패턴을 형성하는 제3의 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 방법을 행하는 것을 특징으로하는 패턴 노광 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제3의 스텝 이전에 상기 제1의 패턴에 의거하여 상기 제1의 패턴을 노광한 웨이퍼의 팽창률을 측정하는 스텝을 더 행하고, 상기 제3의 스텝에서 상기 웨이퍼의 팽창률에 의거한 보정치를 더 고려해서 보정하면서 상기 전자빔 노광 장치에 의해 상기 제1의 패턴에 중첩하는 제2의 패턴을 노광하는 패턴 노광 방법을 행하는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 장치.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 전자빔 노광 장치의 스테이지의 이동 정밀도를 상기 좌표 검사 장치에 의해 측정하는 스텝을 더 행하고, 상기 제3의 스텝에서는 상기 좌표 검사 장치에 의해 측정된 상기 스테이지의 이동 정밀도에 의거한 보정치를 더 고려해서 보정하면서 상기 전자빔 노광 장치에 의해 상기 제1의 패턴에 중첩하는 제2의 패턴을 노광하는 노광 방법을 행하는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 장치.
  20. 제17항 내지 제18항에 있어서, 복수의 축소 투영 노광 장치를 가지며, 상기 전자빔 노광 장치에는 상기 복수의 축소 투영 노광 장치의 광학적 왜곡에 관계된 보정치가 각각 설정되어 있고, 상기 제3의 스텝에서는 상기 복수의 축소 투영 노광 장치내의 상기 제1의 패턴을 노광한 축소 투영 노광 장치의 광학적 왜곡에 관한 보정치를 참조하여 상기 제2의 패턴을 노광하는 노광 방법을 행하는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 장치.
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