JPH10209010A - 荷電ビーム露光方法，荷電ビーム露光装置およびパレット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スループットの向上を図ることができる荷電
ビーム露光方法，荷電ビーム露光装置およびその露光装
置に用いられるパレットの提供。 【解決手段】 露光前の感応基板１０とその感応基板１
０が固定されたパレット９との第１のアライメント計測
を他の感応基板のパターン露光の最中に行い、第１のア
ライメント計測が行われた感応基板１０およびパレット
９をｘｙステージ７に載置してパレット９とｘｙステー
ジ７との第２のアライメント計測を行い、第１および第
２のアライメント計測の結果に基づいて感応基板１０と
ｘｙステージ７とのアライメントを行いながら露光を行
うようにｘｙステージ７と光源を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スループットの向
上を図った荷電ビーム露光技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路を製造するためのリソグ
ラフィにおいては、同一領域に複数回パターン露光を行
う、いわゆるパターンの重ね露光が行われる。その際、
ウエハの正確な位置合せのために用いられるアライメン
トマークの位置計測が行われる。一例として、荷電ビー
ムを利用した露光装置では、ウエハ上にエッチングによ
り形成された複数のアライメントマークを荷電ビームで
走査し、ウエハからの散乱粒子を検出してアライメント
マークの位置を計測し、露光すべきチップパターンの位
置座標を決めている。なお、ウエハはパレットを介して
ステージ上に載置され、ウエハのアライメントマークの
位置はステージのｘｙ位置として検出される。

【０００３】また、荷電ビーム露光装置においては、レ
ーザ光等の光を用いたオフアクシスによりアライメント
マーク位置を検出する場合もある。このアライメントマ
ーク位置検出方法では、ステージを移動することにより
ウエハをいったん投影レンズの光軸から所定距離だけ移
動させ、その位置でアライメントマークをレーザ光によ
り走査してその反射光を検出して各アライメントマーク
の位置を計測する。このようにして全てのアライメント
マーク位置を計測した後に、ウエハを光軸上に移動して
荷電ビームにより露光を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
のアライメントマーク位置検出方法においても露光工程
とアライメントマーク位置計測工程は順次に行われるた
め、計測の時間だけ全体のスループットが低下するとい
う欠点があった。特に、ウエハ上のアライメントマーク
の数が増大するほどアライメント開始から露光開始まで
の時間が長くなり、スループットの改善を図る要望が高
い。

【０００５】本発明の目的は、スループットの向上を図
ることができる荷電ビーム露光方法および露光装置を提
供することにある。また、他の目的はそのような露光方
法や露光装置に用いるパレットを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明の実施の形態を示す
図１〜４に対応付けて説明する。 （１）図４に対応付けて説明すると、請求項１の発明
は、複数の感応基板１０１，１０２を各々パレット９
ａ，９ｂに固定し、そのパレット９ａ，９ｂに固定され
た感応基板１０１，１０２を荷電ビーム露光装置の露光
ステージ７に順に載置してパターンを露光する荷電ビー
ム露光方法に適用され、露光前の感応基板１０２とその
感応基板１０２が固定されたパレット９ｂとの第１のア
ライメント計測を他の感応基板１０１のパターン露光の
最中に行った後に、第１のアライメント計測が行われた
感応基板１０２およびパレット９ｂを露光ステージ７に
載置し、その載置されたパレット９ｂと露光ステージ７
との第２のアライメント計測を行うようにしたことによ
り上述の目的を達成する。 （２）図３に対応付けて説明すると、請求項２の発明
は、パレット９に固定された感応基板１０を露光ステー
ジ７上に載置し、光源からの荷電ビームＢにより感応基
板１０にパターンを露光する荷電ビーム露光装置に適用
され、露光前の感応基板１０とその感応基板１０が固定
されたパレット９との第１のアライメント計測を他の感
応基板のパターン露光の最中に行う第１のアライメント
計測手段８，１７，１８，１２ｘ，１２ｙと、第１のア
ライメント計測が行われた感応基板１０およびパレット
９を露光ステージ７に載置してパレット９と露光ステー
ジ７との第２のアライメント計測を行う第２のアライメ
ント計測手段１５，１６，１１ｘ，１１ｙと、第１およ
び第２のアライメント計測の結果に基づいて感応基板１
０と露光ステージ７とのアライメントを行って露光を行
うように露光ステージ７と光源を制御する制御手段とを
備えて上述の目的を達成する。 （３）請求項３の発明は、請求項２に記載の荷電ビーム
露光装置において、感応基板１０とパレット９との第１
のアライメント計測にレーザ光等の光を用いた。 （４）図１に対応付けて説明すると、請求項４の発明
は、請求項２または３に記載の荷電ビーム露光装置にお
いて、第１のアライメント計測では、感応基板１０上の
複数のアライメントマーク１０ａとパレット９上のアラ
イメントマーク１４ａ，１４ｂとの相対位置関係を計測
する。 （５）図２に対応付けて説明すると、請求項５の発明
は、請求項２〜４のいずれかに記載の荷電ビーム露光装
置に用いられるパレット９であって、第１および第２の
アライメント計測に用いられる複数の検出用マーク１４
ａ，１４ｂを具備して上述の目的を達成する。

【０００７】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図５を参照して本発
明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施の形
態を示す図であり、荷電ビーム露光装置の概略を示す平
面図である。１は試料室、２は試料室１と一体の室とし
て形成された供給室、３は中間室、４は大気室であり、
供給室２と中間室３および中間室３と大気室４とはそれ
ぞれバルブ５，６を介して連結され、試料室１と供給室
２とはバルブを介さず直接に連結されている。なお、試
料室１と供給室２とを含む室および中間室３はそれぞれ
不図示の真空排気装置によってそれぞれ真空引きするよ
うに構成されている。７，８はパレット９に固定された
ウエハ等の感応基板１０が載置されるｘｙステージであ
り、１１ｘ，１１ｙおよび１２ｘ，１２ｙはそれぞれｘ
ｙステージ７，８の位置を計測するレーザ干渉計であ
る。感応基板１０にはアライメントマーク１０ａが複数
設けられている。

【０００９】図２はパレット９の斜視図であり、パレッ
ト９の上面には感応基板１０を固定する静電チャック１
３が設けられる一方、アライメントマーク１４ａ，１４
ｂも設けられている。アライメントマーク１４ａ，１４
ｂはシリコン基板上に重金属（Ａｕ，Ｔａ，Ｗ等）の蒸
着等によりパターンを形成したものである。

【００１０】図３は図１に示す露光装置の正面図であ
り、試料室１には荷電ビームを発生する荷電ビーム源１
５１，電磁レンズ１５２，偏向器１５３等を備える荷電
ビーム光学系１５が設けられ、ステージ７に載置された
感応基板１０に荷電ビーム光学系１５からの荷電ビーム
Ｂが照射されて所定の露光が行われる。試料室１にはま
た、パレット９のアライメントマーク１４ａ，１４ｂを
荷電ビームＢで走査した際に発生する散乱荷電粒子を検
出する検出器１６が設けられ、後述するアライメントマ
ーク位置計測に用いられる。一方、供給室２にはＨｅ−
Ｎｅレーザ等の光を発生する光源１７１やレンズ１７２
等を備えるアライメント光学系１７が設けられるととも
に、感応基板１０上に形成されたアライメントマーク１
０ａ（図１参照）やパレット９のアライメントマーク１
４ａ，１４ｂに光を照射したときに発生する回折光を検
出するための検出器１８も設けられている。なお、図３
ではレーザ干渉計１１ｙ，１２ｙおよび標準マーク１４
ｂについては図示せず括弧付きの符号のみ表示した。

【００１１】ここで、供給室２および試料室１のそれぞ
れにおけるアライメントマーク位置の計測について説明
する。供給室２ではパレット９と感応基板１０上の複数
地点との相対位置関係を計測し、試料室１ではパレット
９とステージ７との相対位置関係を計測する。これによ
り、試料室１では間接的にステージ７と感応基板１０上
の複数地点との相対位置関係を知り、アライメントが行
われる。

【００１２】すなわち、供給室２では、感応基板１０上
に形成されたアライメントマーク１０ａおよびパレット
９に形成されたアライメントマーク１４ａ，１４ｂがレ
ーザ光によりそれぞれ走査され、それらの回折光を検出
器１８で検出し、その検出データとレーザ干渉計１２
ｘ，１２ｙによるｘｙステージ８の位置とに基づいてア
ライメントマーク１４ａ，１４ｂと各アライメントマー
ク１０ａとの位置関係が求められる。すなわち、アライ
メントマーク１４ａの位置座標（ｘ1，ｙ1）とアライメ
ントマーク１４ｂの位置座標（ｘ2，ｙ2）とからパレッ
ト９の座標系が定められ、その座標系に対する感応基板
１０上の各アライメントマーク１０ａの位置が求められ
る。

【００１３】このように、供給室２においてパレット９
と感応基板１０上のアライメントマーク１０ａとの相対
位置関係の計測が行われたら、不図示の搬送装置により
試料室１のステージ７上のパレット９と供給室２のステ
ージ８上のパレット９とを同時に交換する。このとき、
各パレット９は感応基板１０がそれぞれ静電チャック１
３に固定された状態でｘｙステージ７，８上に載置さ
れ、パレット９と感応基板１０との位置関係は変化しな
いため、試料室１においては、荷電ビームにより２つの
アライメントマーク１４ａ，１４ｂの位置を検出し、こ
の検出データとレーザ干渉計１１ｘ，１１ｙにより計測
されるステージ７の位置データとに基づいてステージ７
に対するパレット９の位置座標が求められる。そして、
供給室２で計測されたパレット９と感応基板１０上のア
ライメントマーク１０ａとの相対位置関係とともに、試
料室１で計測されたステージ７に対するパレット９の位
置座標を使用することにより露光すべきパターンの位置
が決定される。

【００１４】次に、図４を用いて露光装置の一連の動作
について説明する。図４において９ａ〜９ｃはそれぞれ
中間室３，供給室２および試料室１に備えられたパレッ
トであり、１０１〜１０５は感応基板である。図４
（ａ）において、初めはバルブ５は開かれバルブ６は閉
じていて、室１〜３は全て真空排気されているものとし
て説明を開始する。図４（ａ）に示す工程では、先ずバ
ルブ５を閉じて中間室３の圧力を大気圧に戻す。中間室
３が大気圧になったならばバルブ６を開けて不図示の搬
送装置により大気室４から感応基板１０１を中間室３の
パレット９ａ上に搬送し、静電チャック１３（図３参
照）により静電吸着して固定する。

【００１５】図４（ｂ）に示す工程では、バルブ６を閉
じて中間室３を所定の圧力まで真空排気する。中間室３
が所定の圧力になったならばバルブ５を開け、供給室２
のパレット９ｂと中間室３にある感応基板１０１が固定
された状態のパレット９ａとを交換する。その後、バル
ブ５を閉じて中間室３内の圧力を大気圧に戻した後にバ
ルブ６を開け、大気室４の感応基板１０２を中間室３の
パレット９ｂの静電チャック１３に載置して固定する。
一方、供給室２では、上述した感応基板１０１のアライ
メントマーク１０ａとパレット９ａとの相対位置関係
（以下、第１のアライメント計測と呼ぶ）が行われる。

【００１６】図４（ｃ）に示す工程では、バルブ６を閉
じて中間室３を真空排気し、所定の圧力になったならば
バルブ５を開ける。そして、試料室１のパレット９ｃと
供給室２のパレット９ａとを交換し、さらに供給室２に
搬送されたパレット９ｃと中間室３のパレット９ｂとを
交換する。その後、バルブ５を閉じ、試料室１において
パレット９ａのアライメントマーク１４ａ，１４ｂの位
置を計測し（以下、第２のアライメント計測と呼ぶ）、
この計測結果と供給室２での第１のアライメント計測結
果とに基づいて、試料室１のステージ７と感応基板１０
１上のアライメントマーク１０ａとの相対位置関係を求
め、その後、感応基板１０１へのパターン露光を行う。
これらの位置計測と露光工程と並行して、供給室２にお
いてパレット９ｂと感応基板１０２上のアライメントマ
ーク１０ａとの第１のアライメント計測を行う。一方、
中間室３を大気圧に戻した後にバルブ６を開けてパレッ
ト９ｃに感応基板１０３を固定する。なお、感応基板１
０１に施された斜線は、パターンが露光されたことを示
している。

【００１７】図４（ｄ）に示す工程では、バルブ６を閉
じて中間室３を真空排気し、所定の圧力になったならば
バルブ５を開ける。そして、試料室１のパレット９ａと
供給室２のパレット９ｂとを交換し、さらに供給室２に
搬送されたパレット９ａと中間室３のパレット９ｃとを
交換する。その後、バルブ５を閉じ、試料室１において
図４（ｃ）の感応基板１０１に対して行ったと同様の第
２のアライメント計測を行い、ステージ７と感応基板１
０２上のアライメントマーク１０ａとの相対位置関係を
求めた後、感応基板１０２へのパターン露光を行う。こ
の一連の工程と並行して、供給室２においてパレット９
ｃと感応基板１０３との第１のアライメント計測を行
う。一方、中間室３を大気圧に戻した後にバルブ６を開
けてパレット９ａ上の露光済みの感応基板１０１を大気
室４に搬送し、その後にパレット９ａに感応基板１０４
を搬送し固定する。このようにして、次々と感応基板の
アライメントおよびパターン露光が行われる。図５
（ａ）〜図５（ｃ）に供給室２での第１のアライメント
計測工程、試料室１での第２のアライメント計測工程、
試料室１での露光工程のタイムチャートを示す。

【００１８】図５（ａ）〜（ｃ）からわかるように、試
料室１での感応基板１０１に関する第２のアライメント
計測工程および露光工程に並行して、供給室２で次の感
応基板１０２の第１のアライメント計測が行われるので
スループットが向上する。一方、従来の場合には、試料
室１で感応基板１０１上のアライメントマーク１０ａの
位置計測を行ってパレット９ａを介さずに直接ステージ
７とのアライメントを行り、その後に露光を行っている
ため、図５（ｄ）に示すように効率が悪くなり、感応基
板１枚当りの処理時間ｔ２（アライメント計測工程と露
光工程を合せた処理時間）は、本実施の形態の装置によ
る処理時間ｔ１にくらべ長い。

【００１９】上述した露光装置では、図４（ｃ）の工程
で説明したように、感応基板１０２上のアライメントマ
ーク１０ａとパレット９ｂとの第１のアライメント計測
（アライメント時間の大部分を占める）は感応基板１０
１の露光中に並行して行われ、試料室１における感応基
板１０２の第２のアライメント計測の際にはパレット９
ｂに設けられた僅か２つのアライメントマーク１４ａ，
１４ｂ（図３を参照）を検出するだけでよい。そのた
め、従来に比べスループットに占めるアライメント計測
時間の割合が減り、スループットの向上が図れる。

【００２０】上述した実施の形態では第１のアライメン
ト計測の際に光を用いてマークを検出したが、荷電ビー
ムを用いても良い。また、アライメント光学系１７等を
供給室２の代りに中間室３に設けて中間室３で第１のア
ライメント計測を行うことも可能であるが、中間室３は
真空排気されたり大気圧に戻されたりするためアライメ
ント計測後に感応基板の位置ずれ等が生じるおそれがあ
り、安定した真空状態にある供給室２の方がアライメン
ト計測に適している。さらにまた、上述した露光装置で
は第１のアライメント計測を露光装置内で行っている
が、第１のアライメント計測は必ずしも同一装置内で行
われなくてもよく、例えば、露光装置で他の感応基板を
露光している最中に、露光装置とは別に設けたアライメ
ント計測装置で感応基板上の複数地点とパレットとの第
１のアライメント計測を行い、計測済みの感応基板およ
びパレットを露光装置に搬送して第２のアライメント計
測を行い、その後にパターン露光を行うようにしても良
い。

【００２１】さらに、従来、マーク検出は露光に用いら
れる荷電ビームを利用して行われており、マーク検出の
際に荷電ビームでマーク上を複数回走査して検出信号の
Ｓ／Ｎ比を向上させている。ところで、最近は高スルー
プットを図るために、チップパターンを複数の小領域に
分割して各小領域毎にパターンを露光する方法が提案さ
れているが、この方法で用いられる荷電ビームは電流密
度が低いために高いＳ／Ｎ比を得るのが難しい。しかし
ながら、図１に示した露光装置のようにマーク検出を光
で行った場合には、荷電ビームの電流密度に関係なくＳ
／Ｎ比の良い検出ができるという利点がある。

【００２２】上述した発明の実施の形態と特許請求の範
囲の要素との対応において、レーザ干渉計１１ｘ，１１
ｙ，荷電ビーム光学系１５および検出器１６は第１のア
ライメント計測手段を、アライメント光学系１７，検出
器１８，レーザ干渉計１２ｘ，１２ｙおよびｘｙステー
ジ８は第２のアライメント計測手段をそれぞれ構成す
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
感応基板とパレットとの第１のアライメント計測は他の
感応基板の露光の最中に並行して行われ、露光ステージ
に載置された感応基板およびパレットに関してはパレッ
トと露光ステージとの第２のアライメント計測を行うだ
けで良い。そのため、従来に比べスループットに占める
アライメント計測時間の割合が減り、スループットの向
上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】荷電ビーム露光装置の平面図。

【図２】パレット９の斜視図。

【図３】図１に示す荷電ビーム露光装置の正面図。

【図４】露光装置の動作を説明する図であり、（ａ）〜
（ｄ）は各工程を示す。

【図５】アライメント計測工程，露光工程のタイムチャ
ート図。

【符号の説明】

１ 試料室 ２ 供給室 ３ 中間室 ４ 大気室 ７，８ ｘｙステージ ９，９ａ〜９ｃ パレット １０，１０１〜１０５ 感応基板 １０ａ，１４ａ，１４ｂ アライメントマーク １１ｘ，１１ｙ，１２ｘ，１２ｙ レーザ干渉計 １５ 荷電ビーム光学系 １６，１８ 検出器 １７ アライメント光学系

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の感応基板を各々パレットに固定
   し、そのパレットに固定された感応基板を荷電ビーム露
   光装置の露光ステージに順に載置してパターンを露光す
   る荷電ビーム露光方法において、 露光前の感応基板とその感応基板が固定されたパレット
   との第１のアライメント計測を他の感応基板のパターン
   露光の最中に行った後に、前記第１のアライメント計測
   が行われた感応基板およびパレットを前記露光ステージ
   に載置し、その載置されたパレットと前記露光ステージ
   との第２のアライメント計測を行うようにしたことを特
   徴とする荷電ビーム露光方法。
2. 【請求項２】 パレットに固定された感応基板を露光ス
   テージ上に載置し、光源からの荷電ビームにより前記感
   応基板にパターンを露光する荷電ビーム露光装置におい
   て、 露光前の感応基板とその感応基板が固定されたパレット
   との第１のアライメント計測を他の感応基板のパターン
   露光の最中に行う第１のアライメント計測手段と、 前記第１のアライメント計測が行われた感応基板および
   パレットを前記露光ステージに載置して前記パレットと
   前記露光ステージとの第２のアライメント計測を行う第
   ２のアライメント計測手段と、 前記第１および第２のアライメント計測の結果に基づい
   て前記感応基板と前記露光ステージとのアライメントを
   行って露光を行うように前記露光ステージと前記光源を
   制御する制御手段とを備えることを特徴とする荷電ビー
   ム露光装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の荷電ビーム露光装置に
   おいて、 前記感応基板とパレットとの第１のアライメント計測に
   レーザ光等の光を用いたことを特徴とする荷電ビーム露
   光装置。
4. 【請求項４】 請求項２または３に記載の荷電ビーム露
   光装置において、 前記第１のアライメント計測では、前記感応基板上の複
   数のアライメントマークと前記パレット上のアライメン
   トマークとの相対位置関係を計測することを特徴とする
   荷電ビーム露光装置。
5. 【請求項５】 請求項２〜４のいずれかに記載の荷電ビ
   ーム露光装置に用いられるパレットであって、 前記第１および第２のアライメント計測に用いられる複
   数の検出用マークを具備することを特徴とするパレッ
   ト。