JPS6258621A

JPS6258621A - 微細パタ−ン形成方法

Info

Publication number: JPS6258621A
Application number: JP19893585A
Authority: JP
Inventors: Norihisa Oiwa; 徳久大岩; Mineo Goto; 後藤　峰夫; Ryoichi Yoshikawa; 良一吉川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-09-09
Filing date: 1985-09-09
Publication date: 1987-03-14

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】〔発明の技術分野〕本発明は、荷電ビーム描画装置と光縮小投影露光装置と
を併用して試料上に微細パターンを形成する方法に係わ
り、特に縮小投影露光による露光歪みを補正して荷電ビ
ーム描画を行う微細パターン形成方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、半導体ウェハ等の試料上に所望パターンを形成す
るものとして、光縮小投影露光装置や各種荷電ビーム描
画装置等が用いられているが、これらの装置にはそれぞ
れ次のような問題がある。

即ち、光縮小投影露光装置は、スループッ１〜は高いが
、解像性が余り良くなくサブミクロンの微細加工には適
用できない。また、荷電ビーム描画装置は、解像性が極
めて高くサブミクロンの微細加工にも十分使用できるが
、スループットが低い。

そこで最近、光縮小投影露光装置と荷電ビーム描画装置
とを併用して用いる、所謂ハイブリッド露光が検討され
ている。この方法では、半導体記憶装置等の超微細化を
はかるために荷電ビーム描画の高解像性を利用してゲー
ト、コンタクトホール等の層を荷電ビームで描画し、他
の層を光縮小投影露光装置で露光することにより、微細
化及びスルーブツトの向上の双方を満足している。

しかしながら、この種の方法では、光縮小投影露光装置
による転写パターンと荷電ビーム描画装置による描画パ
ターンとの重ね合わせ精度が低いと云う欠点がある。即
ち、光縮小投影露光装置による露光の際に装置固有の露
光歪みが生じ、この露光歪みの影響で露光パターンの層
と描画パターンの層との間の重ね合わせ精度が低下する
。そして、各層の重ね合わせ精度が低下すると、パター
ン加工精度が低下することになる。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、光縮小露光による転写パターンと荷電
ビーム描画による描画パターンとの各層の重ね合わせ精
度を向上させることができ、パターン加工精度の向上を
はかり得る微細パターン形成方法を提供することにある
。

（発明の概要〕本発明の骨子は、光縮小投影露光と荷電ビーム描画とを
併用して微細パターンを形成する際に、光縮小投Ｖｅ露
光による露光歪みを補正して荷電ビーム描画を行うこと
にある。

即ち本発明は、試料上で荷電ビームを走査し該試料上に
所望パターンを描画すると共に、試料表面す日らの荷電
ビームを検出して試料上に形成されたマークの位置を測
定する手段を備えた荷電ビーム描画装置と、マスク上に
光を照射し該マスクのパターンを試料上に縮小転写する
光縮小投影露光装置とを併用し、試料上に微細パターン
を形成する方法において、前記光縮小投影露光装置によ
り試料上に複数の露光歪み測定測定用マークを形成し、
前記荷電ビーム描画装置により上記露光歪み、Ｉ１１定
用マークの位置を測定して前記光縮小投影露光装置によ
る露光歪みの量を予め求めておき、前記荷電ビーム描画
装置により所望パターンを描画する際に、上記水められ
た露光歪みを補正するようにした方法である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光縮小投影露光による露光歪みを補正
して荷電ビーム描画を行っているので、上記２つの露光
を混用した場合において、各層のパターン重ね合わせ精
度の向上をはかり１ｑる。このため、パターン加工精度
を著しく向上させることができる。

〔発明の実施例〕

まず、実施例を説明する前に本発明の基本原理について
、第１図のフロチャートを参照して説明する。

■　光縮小投影露光装置を用いて、試料上に複数の露光
歪み測定用マークを、例えばマトリックス状に形成する
。このとき、試料上に形成される露光歪み測定用マーク
は、その位置が光縮小投影露光装置による露光歪みによ
り設計位置からずれている。

■　次いで、荷電ビーム描画装置を用い、露光歪み測定
用マークに荷電ビームを照射し、その反射ビーム等を該
装置に通常備わっている荷電ビーム検出器で検出する。

そして、この検出信号と試料位置を測長するレーザ測長
計等の測長値とに基づいて上記露光歪み測定用マークの
実際の形成位置を測定する。

■　露光歪み測定用マークの測定位置と設計位置とのず
れ量を算出し、この算出結果から光縮小投影露光装置に
よる露光歪みの値を求める。

■　上記の前処理を予め行っておき、荷電ビーム描画装
置で試料上に微細パターンを描画する際に、上記露光歪
みに基づき描画位置の補正を行い、所望パターンを描画
形成する。

本発明ではこのような補正によって、光縮小露光装置に
よる転写パターンと、荷電ビーム描画装置による描画パ
ターンとの重ね合わせ精度を十分高め、パターン加工精
度の向上をはかっている。

以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第２図は本発明の一実施例方法に使用した電子ビーム描
画装置を示す概略構成図である。図中１１は電子銃で、
この電子銃１１から放射された電子ビームは各種電磁レ
ンズ１２．ブランキング用偏向器１３及び走査用園内器
１４を介してウェハ（試料）１５上に照射される。ウェ
ハ１５は、テーブル（試料台）１７上に載置されている
。テーブル１７は、計算機２０からの指令を受けた駆動
回路１８によりＸ方向（紙面左右方向）及びＹ方向く紙
面表裏方向）に移動せられる。そして、このテーブル１
７の移動位置は、レーザ測長計１９により高精度に測定
されるものとなっている。

ブランキング用偏向器１３はビームを０Ｎ−ＯＦＦする
もので、この偏向器１３には描画制菌回路２１からブラ
ンキング信号が与えられる。走査用偏向器１４はビーム
をウェハ１５上で走査するもので、この偏向器１４には
偏向制御回路２２から走査信号が与えられる。そして、
これらの偏向器１３．１４により、ウェハ１５上に所望
のパターンが描画されるものとなっている。さらに、レ
ンズ１２には、レンズ電源２３から励磁電流が供給され
ている。

また、走査用偏向器１４の下方には、反射電子検出器２
４が配置されている。反射電子検出器２４の検出信号は
反射電子信号処理回路２５に供給されている。そして、
上記検出器２４及び信号処理回路２５等により、ウェハ
１５上のマーク等を検出したときのレーザ測長計１９の
測長値から、マークの位置が測定されるものとなってい
る。なお、図中２６は、後ｉ１する露光歪みを格納する
メモリを示している。

第３図は上記実施例方法に使用した光縮小投影露光装置
を示す概略構成図である。図中３１は光源であり、この
光源３１からの光はレンズ３２を介してマスク３３上に
照射される。マスク３３には、ウェハ上に転写すべきマ
スクパターンが形成されており、マスク３３を通過した
光は縮小レンズ３４を介してウェハ１５上に縮小投影露
光される。

なお、図には示さないが、ウェハ１５はＸＹ方向に移動
可能なテーブル上に載置され、マスクパターンはステッ
プベリピート方式でウェハ１５上に転写されるものとな
っている。

次に、上記光縮小投影露光装置及び電子ビーム描画装置
を併用した微細パターン形成方法について説明する。

まず、半縮小投影露光装置を用い、ウェハ１５上に第４
図に示す如く、十字型（或いはＬ字型）の露光歪み測定
用マーク４１をマトリックス状に形成する。なお、図中
４２は光縮小投影露光装置における最大露光領域を示す
。また、露光歪み測定用マーク４１の間隔はａ、Ｘ方向
腕の長さはＸ１Ｙ方向腕の長さはｙとする。歪み測定用
マークを実際に形成するには、次のようにする。即ち、
歪み測定用マーク形成のためのパターン５１が形成され
たマスク５２を前記第３図に示す光縮小投影露光装置の
所定位置に配置し、第５図（ａ）に示す如くウェハ１５
上に上記パターンを投影露光する。そして、ウェハ１５
上のレジストを現像した後、ウェハ１５を選択エツチン
グして、第５図（ｂ）に示す如くｖ溝マーク（露光歪み
測定用マーク）５５を形成する。ここで、５５は実際に
形成さ机たマーク、５６は設計マークの位置である。

次いで、電子ビーム描画ｖｉ装置を用い、露光歪み測定
用マーク５５に電子ビームを照射し、その反射電子を検
出して前記第４図の各マークＭ（ｍ、ｎ＞の位置を検出
する。この検出されたマーク位置と設計マーク位置との
位置ずれ量から、光縮小投影露光装置による露光歪みの
量を求める。即ち、光縮小投影露光装置の露光領域を第
５図（Ｃ）に示す如＜２５０［μｍ口］に分割して、そ
れぞれの２５０［μｍ口］の領域（以下補正フィールド
と称する）毎に、下記に示す４点福間式を使って、露光
歪み量を求める。

そして、上記求めた露光歪み量は、前記メモリ２６に格
納しておく。

次いで、第６図に示す如く位置合わせマーク６１を形成
したウェハ１５に、光縮小投影露光による露光歪みを補
正して電子ビーム描画を行う際の、ウェハの形状歪みの
測定方法について述べる。ウェハ１５の形状歪みの測定
は、各チップ６２に形成されている位置合わせマーク６
１を検出し、光縮小投影露光の露光歪みの求め方と同様
に４点補間により行う、即ち、ウェハ１５上の全語光領
域を補正フィールドに分割し、各補正フィールド毎に４
点補間によりウェハの形状歪みの量を求める。

次いで、上記２つの歪みデータを用いて電子ビーム描画
を行う場合について、第７図に示す偏向制御回路のブロ
ックダイアグラムを参照して述べる。なお、第７図中７
１はカウンタ、７２は歪み補正データメモリ、７３．７
４．７５はＡＤＤ、７６は縮小投影露光歪みデータ、７
７はウェハ形状歪みデータ、７８はパターン描画位置デ
ータ、７９はレーザ測長値データを示している。前記メ
モリ２６に格納されている露光歪みデータ７６は、描画
位置に対応する補正フィールド毎にウェハ歪みデータ７
７に加えられ、歪み補正データとして歪み補正データメ
モリ７２に格納される。この様子を第８図に示す。そし
て、パターン描画位置データ７８は前記レーザ測長計１
９の副長値データ７つと加減算され、歪みのない場合の
ビーム照射位置が決定される。さらに、描画制御回路２
１からビーム照射位置が変わる毎にカウンタ７１にパル
スが入り、ビーム照射位置が２５０［μｍ］移肋するま
でカウントアツプされる。そして、照射位置が２５０［
μｍ１移動した時にメモリ７２へのアドレスがカウント
アツプされ、補正フィールドに対応した歪み補正データ
がメモリ７２から取り出されて、上記歪み補正のない場
合のビーム照射位置データに加えられる。これにより、
歪み補正を行ったビーム照射位置データが決定される。

上記ビーム照射位置データを用いて電子ビーム描画を行
うことにより、光縮小投影露光の露光歪み及びウェハの
形状歪みを補正した電子ビーム描画が可能となる。なお
、露光歪みの測定は個々のウェハ毎に行う必要はなく、
素子形成に供されるウェハとは別のウェハを用意し、電
子ビーム描画の前に予め行っておけばよい。

このように本実施例方法によれば、光縮小投影露光装置
による露光歪みの潰を予め求めておき、電子ビーム描画
を行う際に、この歪みを補正するようにしているので、
投影露光による転写パターンと電子ビーム描画による描
画パターンとの重ね合わせ精度の向上をはかり得る。こ
のため、パターン加工精度の大幅な向上をはかり得る。

また、光縮小投影露光と電子ビーム描画とのハイブリッ
ド露光を行うことにより、サブミクロンの微細加工に十
分使用でき、さらにスルーブツトの向上をはかり得る等
の利点がある。

なお、本発明は上述した実施例方法に限定されるもので
はない。例えば、前記電子ビーム描画装置の代りには、
イオンビーム描画装置を用いることが可能である。さら
に、ビーム偏向領域が大きいステップ＆リピート方式の
荷電ご一ム描画装置に適用可能であるのも、勿論のこと
である。また、マーク検出手段としては、反射電子の代
りに２次電子、さらにはビーム照射により試料表面から
放出されるビームを利用することができる。また、荷電
ビーム描画装置及び光縮小投影露光装置の構造は実施例
に同等限定されるものではなく、仕様に応じて適宜変更
可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
、種々変形して実施することができる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の基本原理を説明するためのフローチャ
ート、第２図は本発明の一実施例方法に使用した電子ビ
ーム描画装置を示す概略構成図、第３図は上記実施例方
法に使用した光縮小投影露光装置を示す概略構成図、第
４図は露光歪み測定用マークが形成されたつ１ハを示す
平面図、第５図は露光歪み測定の原理を説明するための
模式図、第６図はウェハ上のチップ及び位置合わせマー
クの配置状態を示す平面図、第７図は鍋内制御回路の具
体的構造を示すブロツク図、第８図は露光歪みデータと
形状歪み゛データとの合成過程を示す模式図である。１１・・・電子銃、１２，３２．３４・・・レンズ、１
３・・・ブランキング用偏向器、１４・・・走査用猛向
器、１５・・・ウェハ（試料）、１７・・・試料台、１
８・・・駆動回路、１９・・・レーザ測長計、２０・・
・計算機、２１・・・描画制御回路、２２・・・偏向制
御回路、２４・・・反射電子検出器、３１・・・光源、
３３・・・マスク、４１．５５・・・露光歪み測定用マ
ーク、６１・・・位置合わせマーク。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第３図 −ａ− 第４図（ａ）ら１（ｂ）　　　　　　　　　　　　（ｃ）第Ｓ図ステｙハ０−＃万客ウェーハ１第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）試料上で荷電ビームを走査し該試料上に所望パタ
ーンを描画すると共に、試料表面からの荷電ビームを検
出して試料上に形成されたマークの位置を測定する機能
を備えた荷電ビーム描画装置と、マスク上に光を照射し
該マスクのパターンを試料上に縮小転写する光縮小投影
露光装置とを併用し、試料上に微細パターンを形成する
方法において、前記光縮小投影露光装置により試料上に
複数の露光歪み測定用マークを形成し、前記荷電ビーム
描画装置により上記露光歪み測定用マークの位置を測定
して前記光縮小投影露光装置による露光歪みの量を予め
求めておき、前記荷電ビーム描画装置により所望パター
ンを描画する際に、上記求められた露光歪みを補正する
ことを特徴とする微細パターン形成方法。
（２）前記露光歪み測定用マークは、前記試料上にマト
リックス状に形成されることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の微細パターン形成方法。
（３）前記光縮小投影露光装置による露光歪みの量を求
める手段として、前記露光歪み測定用マークの測定位置
と該マークの設計位置とのずれ量を求めることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の微細パターン形成方法
。
（４）前記光縮小投影露光装置による露光歪みの量を求
める手段として、露光領域を（５０μｍ〜１ｃｍ）×（
５０μｍ〜１ｃｍ）の小領域に分割して該小領域毎に前
記露光歪み測定用マークを形成しておき、上記小領域毎
に露光歪みの量を求めることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の微細パターン形成方法。
（５）前記光縮小投影露光装置による露光歪みの量を求
めると共に、前試料の形状歪みの量を求め、前記荷電ビ
ーム描画装置により試料上に所望パターンを描画する際
に、上記露光歪み及び形状歪みを補正することを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の微細パターン形成方法
。