JP2000156334A - オートフォーカス調整用マークを備えた基板、オートフォーカス調整方法及びオートフォーカス調整用マークを備えた基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オートフォーカスフォーカス調整を精度よく
行う。 【解決手段】 ６個の開孔２０を単位ユニット２２とし
て互いに重ならないように配置した複数の単位ユニット
２２により構成されたフォーカス調整用マークを備え
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、オートフォーカス
調整用マークを備えた基板、オートフォーカス調整方法
及びオートフォーカス調整用マークの製造方法に関し、
特に、半導体集積回路に用いるEＢ（electron beam）測
長機、観察機に用いるオートフォーカス・非点調整のた
めのオートフォーカス調整用マークを備えた基板、オー
トフォーカス調整方法及びオートフォーカス調整用マー
クを備えた基板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）
に示すように、ＥＢ測長機等に使用されるウエハステー
ジ１００には、ウエハ１０２とは別の位置にオートフォ
ーカス調整用マーク１０４が取り付けられており、オー
トフォーカス機構における自動焦点調整や自動非点調整
は、このマーク１０４を基準として行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウエハ
ステージ１００にウエハ１０２とは別に取り付けられた
マーク１０４を焦点調整や非点調整用のマークとして使
用する場合、オートフォーカス調整用マーク１０４の高
さ位置をウエハ１０２表面の高さ位置とを精度よく合わ
せることは非常に難しく、図１０（Ｂ）に示すような高
さのずれＨが生じるのは避けられない。

【０００４】そのため、この高さのずれＨによって焦点
位置のずれ、非点のずれが生じる。このような焦点位置
のずれ及び非点のずれにより、半導体基板の観察におい
て、十分な解像力が得られないという問題が生じる。

【０００５】この問題を回避するために、ウエハステー
ジ上のウエハに形成された回路パターンをオートフォー
カス調整用マークの変わりに用いて自動焦点調整や自動
非点調整を行うことが考えられる。

【０００６】しかしながら、オートフォーカスラインス
キャナによる信号処理では、オートフォーカス調整用マ
ークの変わりに用いた回路パターンとオートフォーカス
ラインスキャナの走査線とが合致しないと信号取得がで
きず、そのため自動焦点調整や自動非点調整を行えない
という難点がある。

【０００７】また、コントラスト法では、観察測長パタ
ーンが微小なエリアにおいては、チャージアップのノイ
ズに適正なオートフォーカス設定ができないという難点
がある。

【０００８】以上のことから、本発明は、ウエハ表面の
高さ位置と同じ高さ位置で、且つ、検出しやすいオート
フォーカス調整用マークを備えた基板を提供することを
第１の目的とする。また、精度よく自動焦点調整や自動
非点調整を行うことが可能なオートフォーカス調整方法
を提供することを第２の目的とする。

【０００９】さらに、ウエハ表面の高さ位置と同じ高さ
位置で、且つ、検出しやすいオートフォーカス調整用マ
ークが比較的容易に得られるオートフォーカス調整用マ
ークを備えた基板の製造方法を提供することを第３の目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために請求項１の発明のオートフォーカス調整用マー
クを備えた基板は、オートフォーカス調整用マークが、
調整対象の基板の非パターン形成領域に設けられ、内部
にコントラストパターンを有するマークから構成された
ものとしている。

【００１１】すなわち、請求項１の発明では、オートフ
ォーカス調整用マークを調整対象の基板の非パターン形
成領域に設けることで、オートフォーカス調整用マーク
位置を完全にウエハ表面の高さ位置と同じ高さ位置にし
ているため、高さのずれＨによって焦点位置のずれ、非
点のずれの発生を回避できる。

【００１２】それだけでなく、マークのエッジ以外の内
部にコントラストパターンが形成されているため、エッ
ジ以外の個所でも自動焦点調整や自動非点調整を行うこ
とが可能であり、従って高い倍率でオートフォーカス調
整用マークを観察又は測長した場合にもコントラストパ
ターンに基づいて自動焦点調整や自動非点調整を行うこ
とができる。

【００１３】このオートフォーカス調整用マークは、１
つの前記マークより構成してもよいし、複数の前記マー
クから構成してもよい。オートフォーカス調整用マーク
を１つのマークより構成する場合は、使用エリアを小さ
くできるので好ましい。

【００１４】また、オートフォーカス調整用マークを複
数のマークにより構成する場合は、請求項２の発明のよ
うに、複数のマークのうち、少なくとも１つのマークが
複数方向に伸びる走査線のうちの少なくとも１本と交差
するように複数の前記マークを配置すれば、どのような
走査方向でオートフォーカス調整用マークを走査しても
必ず、内部にコントラストパターンを有するマークを検
出できるので好ましい。

【００１５】なお、内部にコントラストパターンを有す
るマークは、好ましくは、請求項３に記載したように、
底面寸法よりも開口寸法の方が大きくなるように底面に
対して傾斜する凹凸面からなる側面を備えた開孔や、請
求項４に記載したように、凹凸面からなる側面を備え、
略錐状に構成された突状部とするとよい。さらに、請求
項５に記載したように、寸法の異なる矩形状のスリット
を同心状に配置して構成したマークとするとよい。これ
らの構成のマークは観察時に側面の凹凸形状或いはエッ
ジがコントラストパターンとして確認できるので好まし
い。

【００１６】また、上記第２の目的を達成するために、
請求項６の発明のオートフォーカス調整方法は、請求項
１から請求項５のいずれか１項に記載されたオートフォ
ーカス調整用マークを備えた基板を使用してオートフォ
ーカス調整を行う。

【００１７】すなわち、請求項１から請求項５の全てに
記載されたオートフォーカス調整用マークは、観察対象
の基板上に設けられているため、ウエハ表面との誤差が
なく、精度よく検出できるので、請求項１から請求項５
のいずれか１項に記載されたオートフォーカス調整用マ
ークを備えた基板を使用してオートフォーカス調整を行
えば、精度よく自動焦点調整や自動非点調整を行うこと
が可能である。

【００１８】また、上記第３の目的を達成するために、
請求項７の発明のオートフォーカス調整用マークを備え
た基板の製造方法は、非回路パターン形成領域に、少な
くとも１つの開口から構成されるオートフォーカス調整
用マークの開口パターンが形成されたマスクを用い、回
路パターン形成時に、オートフォーカス調整用マークの
開口パターンに対し、回路パターン形成のための露光量
よりも少ない露光量を付与することを特徴とする。

【００１９】すなわち、請求項７の発明では、回路パタ
ーン形成のための露光量よりも少ない露光量を付与する
ことにより露光中に生じる定在波によってレジストが階
段状に削られていき、十分な露光量で初めて底面にほぼ
垂直な側面を有する孔が形成されることに着目し、レジ
ストを完全に露光させない状態で露光を終了することに
よって、定在波により階段状に削られた面を残してこれ
を側面とする孔を得ている。

【００２０】レジストに付与する露光量は露光時間と開
口パターンの寸法との組み合わせによって回路パターン
形成のための露光量よりも少ない露光量となるように制
御することができる。好ましくは、回路パターンの露光
終了時に丁度、底面寸法よりも開口寸法の方が大きくな
るように底面に対して傾斜する凹凸面からなる側面を備
えた開孔が形成されるように、個々の開口パターンの寸
法を決定する。

【００２１】請求項７の方法で得られる孔は、請求項３
に記載したように、底面寸法よりも開口寸法の方が大き
くなるように底面に対して傾斜する凹凸面からなる側面
を備えた開孔であり、定在波により階段状に削られた面
がコントラストパターンとなる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図１から図９を参照して本
発明の実施形態について説明する。

【００２３】（第１の実施の形態）図１に、ウエハ上に
複数形成されるパターン形成領域１４を１つ示す。この
パターン形成領域１４には、中央に回路パターンが形成
される回路パターン形成領域１２があり、回路パターン
形成領域１２の周囲に沿った非パターン形成領域内の１
００μｍ×１００μｍ程度の領域には、フォーカス調整
用マーク１０が設けられている。

【００２４】このフォーカス調整用マーク１０は、図２
（Ａ）に示すように、６個の開孔２０を単位ユニット２
２として、図２（Ｂ）に示すように、互いに重ならない
ように配置した複数の単位ユニット２２により構成され
ている。

【００２５】複数の単位ユニット２２は、複数方向に伸
びる走査線２６ａ、２６ｂ、２６ｃ（図２（Ｂ）では説
明のため、３本だけ示す。）のそれぞれに対して、前記
複数の単位ユニットに含まれる全ての開孔２０のうち少
なくとも１つの開孔２０が交差するように配置されてい
る。

【００２６】単位ユニット２２を構成する個々の開孔２
０は、図３に示すように、断面が略階段状に形成された
側面２４を有する逆円錘形状に構成されている。このよ
うな構成の開孔２０は、図４に示すように、前記単位ユ
ニット２２の配置に対応するように設けられた６個の矩
形状開口４０を単位４２として、図５に示すように、前
記矩形状開口４０の単位４２を前記単位ユニット２２の
配置に対応するように配置したマスクを使用して、露光
量が不充分となるように調整され、かつ、定在波が生じ
ている露光光により形成することができる。

【００２７】フォーカス調整用マークのマスクは、本実
施の形態では、回路パターンが形成されたＣｒ材よりな
るマスクの非回路パターン形成領域に形成されている。
フォーカス調整用マークを構成する開孔２０は、レジス
ト３０が完全に露光される露光エネルギーよりも若干少
ない露光エネルギー(好ましくはレジスト３０が完全に
露光される露光エネルギーよりも約１０％程度少ない露
光エネルギー)を与えることで形成できるので、回路パ
ターンの露光が完全に終了したときに露光された部分の
レジストの露光状態が不充分となるように、マスク寸法
を決定する(図６参照)。マスク寸法を小さくした場合、
回路パターンにこ比べ、不充分な露光エネルギーが照射
されることとなる。

【００２８】すなわち、露光によるレジスト３０の光化
学変化は露光対象領域の中央部から始まるため、露光エ
ネルギーを少ししか与えない場合は、露光対象領域の中
央部のみに光化学変化が生じる程度であるので、現像に
よりレジストを除去すると、図７(Ａ)に示すように、露
光領域の中央部分に微小な穴３２が形成された状態とな
る。

【００２９】露光エネルギーの照射を続けると、中央部
から周囲に向かって徐々に光化学反応が進んでいく。こ
のとき、露光光中に生じる定在波の影響で、定在波が生
じる部分のレジストの光化学変化は他よりも速く進むた
め、現像によりレジストを除去すると、図７(Ｂ）に示
すように、略階段状に形成された側面２４を有する逆円
錘形状の孔３４が得られる。

【００３０】さらに十分な露光エネルギーの付与により
露光対象領域全域に亙ってレジスト３０の光化学変化が
進むので、図７(Ｃ)に示すように、開孔３６が形成され
ることとなる。

【００３１】本実施の形態では、上記レジストの定在波
により光化学変化が部分的に進むことを利用して、図７
(Ｂ)に示す形状の孔３４を単位ユニットに含まれる全て
の開孔２０として利用している。

【００３２】開孔２０を図７(Ｂ)に示す形状とすること
により、画像として検出した際に開孔２０の側面の凹凸
が縞模様として認識できるので、コントラストのあるマ
ークとなる。

【００３３】このように、第１の実施の形態では、フォ
ーカス調整用マークを回路パターンが形成されている基
板上に設けたため、回路パターン面とフォーカス調整用
マーク形成面との間に高さ位置ずれがなく、精度よく焦
点調整や非点調整を行うことができる。

【００３４】また、フォーカス調整用マークを、内部に
コントラストのある多数の開孔２０によって構成してい
るため、複数方向に伸びる走査線２６ａ、２６ｂ、２６
ｃのそれぞれに対して、少なくとも１つの開孔が交差す
るので、どのような走査方向にも対応できるという利点
もある。

【００３５】さらに、開孔２０の一部しか見えない程度
に観察時の倍率を高くしても開孔２０内部のコントラス
トのある部分が検出できるので検出しやすいという利点
がある。

【００３６】また、本第１の実施例によれば、比較的簡
単に断面が略階段状に形成された側面２４を有する逆円
錘形状の開孔２０が形成できる。

【００３７】(第２の実施形態)第２の実施の形態では、
上述した第１の実施の形態における略階段状に形成され
た側面２４を有する逆円錘形状の開孔２０の代わりに、
図８に示すように、矩形状の溝１４ａ、１４ｂを同心円
状に配置し、中央に矩形状の開孔１５をレジスト３０に
パターンニングして設けた構成のマーク１２を用いる。

【００３８】この場合、レジストの露光を完全に行うの
で露光状態によってマーク１２の形状が変わることな
く、常に同じ形状のマーク１２が得られる。また、同心
円状に矩形状の溝を形成したため、マーク１２の内部に
複数のエッジが存在することとなり、このエッジは線と
して検出されるので、マーク１２は内部に縞模様のある
マークとして検出される。なお、図８では説明のため、
矩形状の溝を２つ形成した場合を挙げているが矩形状の
溝の数は２つに限定されるものではなく、必要な分だけ
形成することができる。また、中央部分を矩形状の開孔
としているが、マーク１２内に多数のエッジが存在すれ
ばよいため、中央部分を開孔としない構成とすることも
できる。

【００３９】マーク内に存在するエッジにより形成され
る縞模様によりコントラストが得られるので、マーク１
２の一部しか見えない程度に観察時の倍率を高くしても
マーク１２内部のコントラストのある部分(エッジ)が検
出できるので検出しやすいという利点がある。なお、こ
のマーク１２の形成方法としては従来のリソグラフィ技
術により行えるので詳細な説明は省略する。また、その
他の構成、作用、効果は、上記第１の実施の形態と同様
であるので説明は省略する。

【００４０】また、なお、以上述べた第１の実施形態と
第２の実施の形態において、実施の形態では使用するレ
ジストをネガ型として説明したがポジ型のレジストを使
用する場合にも応用できる。

【００４１】(第３の実施の形態)第３の実施の形態で
は、上述した第２の実施の形態におけるマーク１２の代
わりに、図８に示すように、寸法の異なる矩形状のパタ
ーン１６ａ〜１６ｅを同心円状に積層して設けた構成の
マーク１８を用いる。

【００４２】このマーク１８は、矩形状のパターン１６
ａ〜１６ｅを同心円状に積層して形成したため、マーク
１８の内部に複数のエッジが存在することとなり、この
エッジは線として検出されるので、マーク１２は内部に
縞模様のあるマークとして検出される。

【００４３】この縞模様によりコントラストが得られる
ので、マーク１８の一部しか見えない程度に観察時の倍
率を高くしてもマーク１８内部のコントラストのある部
分(エッジ)が検出できるので検出しやすいという利点が
ある。

【００４４】このような矩形状のパターン１６ａ〜１６
ｅを同心円状に積層して形成したマーク１８は、回路パ
ターン形成時のレジストの露光工程とは別の工程により
矩形状のパターンを形成して上記構成のマーク１８を得
る。このマーク１８の形成方法としては従来のリソグラ
フィ技術により行えるので詳細な説明は省略する。ま
た、その他の構成、作用、効果は、上記第１の実施の形
態と同様であるので説明は省略する。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１から請求
項５の発明のオートフォーカス調整用マークを備えた基
板によれば、ウエハ表面の高さ位置と同じ高さ位置で、
且つ、検出しやすい、という効果が得られる。

【００４６】また、請求項６のオートフォーカス調整方
法によれば、精度よく自動焦点調整や自動非点調整を行
うことができる、という効果が得られる。

【００４７】さらに、請求項７のオートフォーカス調整
用マークを備えた基板の製造方法によれば、ウエハ表面
の高さ位置と同じ高さ位置で、且つ、検出しやすいオー
トフォーカス調整用マークが比較的容易に得られる、と
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ウエハ上に繰り返し形成するパターン形成領域
の概略を示す上面図である。

【図２】第１の実施の形態のフォーカス調整用マークの
説明図であり、(Ａ)は、フォーカス調整用マーク１０を
構成する単位ユニット２２を示す上面図、(Ｂ)は、フォ
ーカス調整用マーク１０上を走査する走査線の方向を示
す説明図である。

【図３】単位ユニット２２を構成する開孔２０上面及び
断面を示す説明図である。

【図４】単位ユニット２２の配置に対応するように設け
られた６個の矩形状開口４０を示す上面図である。

【図５】単位ユニット２２の配置に対応するように配置
された６個の矩形状開口４０の単位４２の配置状態を示
す部分上面図である。

【図６】回路パターン形成のための露光曲線と、開孔２
０形成のための露光曲線とを示す線図である。

【図７】露光エネルギーに対するレジストの光化学変化
の状態を示す説明図であり、(Ａ)は、露光エネルギーを
少ししか与えない場合であり、(Ｂ)は、レジストが完全
に露光する場合に比べて若干少ない露光エネルギーを与
えた場合であり、(Ｃ)は、レジストが完全に露光した場
合である。

【図８】第２の実施の形態のフォーカス調整用マークの
説明図である。

【図９】第３の実施の形態のフォーカス調整用マークの
説明図である。

【図１０】オートフォーカス機構におけるウエハステー
ジの概略を示す説明図であり、(Ａ)は上面図、(Ｂ)は
(Ａ)のＡ−Ａ線部分断面図である。

【符号の説明】

１０ フォーカス調整用マーク １２ 回路パターン形成領域 １４ パターン形成領域 ２０ 開孔 ２２ 単位ユニット ２４ 側面

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 調整対象の基板の非パターン形成領域に
   設けられ、内部にコントラストパターンを有するマーク
   から構成されたオートフォーカス調整用マークを備えた
   基板。
2. 【請求項２】 前記オートフォーカス調整用マークは、 少なくとも１つの前記コントラストパターンを有するマ
   ークが複数方向に伸びる走査線のうちの少なくとも１本
   と交差するように配置された複数の前記コントラストパ
   ターンを有するマークから構成されている請求項１に記
   載のオートフォーカス調整用マークを備えた基板。
3. 【請求項３】 前記コントラストパターンを有するマー
   クは、底面寸法よりも開口寸法の方が大きくなるように
   底面に対して傾斜する凹凸面からなる側面を備えた開孔
   であり、 前記コントラストパターンを有するマーク内部のコント
   ラストパターンは、前記側面の凹凸により形成されるこ
   とを特徴とする請求項１又は2に記載のオートフォーカ
   ス調整用マークを備えた基板。
4. 【請求項４】 前記コントラストパターンを有するマー
   クは、凹凸面からなる側面を備え、略錐状に構成された
   突状部からなり、 前記コントラストパターンを有するマーク内部のコント
   ラストパターンは、前記突状部側面の凹凸により形成さ
   れることを特徴とする請求項１又は2に記載のオートフ
   ォーカス調整用マークを備えた基板。
5. 【請求項５】 前記コントラストパターンを有するマー
   クは、寸法の異なる複数の矩形状のスリットを同心状に
   配置して構成され、 前記マーク内部のコントラストパターンは、前記複数の
   スリットのエッジにより形成されることを特徴とする請
   求項１又は2に記載のオートフォーカス調整用マークを
   備えた基板。
6. 【請求項６】 請求項1から請求項５のいずれか1項に記
   載されたオートフォーカス調整用マークを備えた基板を
   使用してオートフォーカス調整を行うオートフォーカス
   調整方法。
7. 【請求項７】 非回路パターン形成領域に、少なくとも
   １つの開口から構成されるオートフォーカス調整用マー
   クの開口パターンが形成されたマスクを用い、 回路パターン形成時に、オートフォーカス調整用マーク
   の開口パターンに対し、回路パターン形成のための露光
   量よりも少ない露光量を付与することを特徴とするオー
   トフォーカス調整用マークを備えた基板の製造方法。