JP2004241652A - 基準マーク体及びそれを有する露光装置 - Google Patents
基準マーク体及びそれを有する露光装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004241652A JP2004241652A JP2003029902A JP2003029902A JP2004241652A JP 2004241652 A JP2004241652 A JP 2004241652A JP 2003029902 A JP2003029902 A JP 2003029902A JP 2003029902 A JP2003029902 A JP 2003029902A JP 2004241652 A JP2004241652 A JP 2004241652A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reference mark
- surface film
- substrate
- mark
- mark body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Abstract
【課題】耐久性が高く、正確なマーク位置検出を行うのに適した基準マーク体、及び、そのような基準マーク体を有し、高精度のパターン形成を行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。
【解決手段】基板と、 前記基板上に成膜された表面膜と、 前記表面膜に掘り込まれた、あるいは、突出形成された第1基準マーク及び第2基準マークと、を有する基準マーク体であって、 前記表面膜は複数の小領域に分割され、前記第1基準マークは、前記分割された表面膜の1つの小領域内に形成され、前記第2基準マークは、第1基準マークが形成される小領域と異なる1つの小領域内に形成されていることを特徴とする基準マーク体とした。
【選択図】 図1
【解決手段】基板と、 前記基板上に成膜された表面膜と、 前記表面膜に掘り込まれた、あるいは、突出形成された第1基準マーク及び第2基準マークと、を有する基準マーク体であって、 前記表面膜は複数の小領域に分割され、前記第1基準マークは、前記分割された表面膜の1つの小領域内に形成され、前記第2基準マークは、第1基準マークが形成される小領域と異なる1つの小領域内に形成されていることを特徴とする基準マーク体とした。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路等のリソグラフィに用いる露光装置、及び、それに用いる基準マーク体に関する。特には、耐久性が高く、正確なマーク位置検出を行うのに適した基準マーク体、及び、そのような基準マーク体を有し、高精度のパターン形成を行うことのできる露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の小型化、小線幅化が進んでいる。このため、基板へデバイスパターンを転写する際における露光のアラインメント(位置合わせ)精度の向上が求められている。半導体集積回路や露光装置の各部分の設計値のみに基づいて、露光の調整や位置合わせを行うと、転写されるパターンの位置や形状に大きな誤差を生じるため、必要に応じて装置諸元のキャリブレーションを行う必要がある。そのようなキャリブレーションのために、基準となるマークをマスク(原版)やウエハ(感応基板)あるいはそれらのステージ上に形成しておき、それらの相対的な位置関係を計測したり、露光装置の投影光学系の基準位置とアライメント光学系の基準位置の間の距離(ベースライン) を計測することが行われる(例えば、特許文献1参照)。あるいは、電子線の形状や倍率、ボケの検出のためにも、基準マークが用いられることがある(例えば、特許文献2参照)。
【0003】
従来から使用されている基準マークについて、荷電粒子線露光装置の一種である電子線露光装置の基準マーク体を例にとって説明する。図7は、電子線露光装置のウエハステージ上に設置され、装置の較正やマスクアライメントの際に使用されている、従来の基準マーク体の概要を示す図であり、図7(A)は基準マーク体の上面を示す平面図であり、図7(B)は図7(A)に示す7B−7B線に沿った部分拡大断面図である。
【0004】
図7(A)に示すように、基準マーク体76の右下には、ベースライン計測用の光学式位置検出マーク77(基準マーク)が、左上には、電子線走査式の位置検出マーク75(基準マーク)がそれぞれ設けられている。ベースライン計測は、露光に用いる電子線で位置検出マーク75を検出し、同時に可視光等のアライメント光で光学式位置検出マーク77を検出して、電子線光軸とアラインメント光学系の相対的位置関係、あるいは、マスクステージとウエハステージの相対的位置関係を知るために行う。ここで、光学式アライメント光学系は電子光学鏡筒の外側に配置されるため、基準マーク75と基準マーク77の間の距離は、例えば、数十〜数百mm程度である。
【0005】
図7(B)に示すように、通常、これらの基準マーク75は基板71の上面全体にタンタル(Ta)やタングステン(W)等の重金属の表面膜73を成膜し、パターンをエッチングすることで基準マークパターンを構成することにより形成される。基準マーク体76用の基板71としては、シリコン(Si)、石英、低熱膨張性のセラミックスやガラス等が用いられる。また、基準マークパターンにおける表面膜73の、厚い部分の膜厚は一例で0.5μm以上であり、薄い部分の膜厚は一例で0.2μm以下である。なお、この厚い部分の膜厚と薄い部分の膜厚の差が大きいほどコントラストの面で有利であるため、厚い部分の膜厚は厚い方がよい(例えば、1μm程度)。
【0006】
【特許文献1】
特開平5−21314号公報
【0007】
【特許文献2】
特開2000−349000号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような基板71の上面全体に表面膜73を成膜した基準マーク体76は、表面膜73の応力が問題になってきている。特に、表面膜73の膜厚が厚い場合や、基準マーク75と基準マーク77の間の距離が長く、表面膜73を成膜する面積が大きい場合には、表面膜73の応力を制御することが困難であるため、基準マーク体76に加わるわずかな衝撃等が表面膜73にクラック等のダメージを与える恐れがある。基準マーク体76は長時間安定した状態で用いることが重要であるため、表面膜73へのダメージは非常に重大な問題である。
【0009】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、耐久性が高く、正確なマーク位置検出を行うのに適した基準マーク体、及び、そのような基準マーク体を有し、高精度のパターン形成を行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る基準マーク体は、 基板と、 前記基板上に成膜された表面膜と、 前記表面膜に掘り込まれた、あるいは、突出形成された第1基準マーク及び第2基準マークと、を有する基準マーク体であって、 前記表面膜は複数の小領域に分割され、 前記第1基準マークは、前記分割された表面膜の1つの小領域内に形成され、 前記第2基準マークは、第1基準マークが形成される小領域と異なる1つの小領域内に形成されていることを特徴とする。
【0011】
本発明によれば、基準マーク体の表面膜は、表面膜の無い分割溝により複数の小領域に分割されている。ここで、1つの基準マークは分割された表面膜の1つの小領域内に形成されており、1つの基準マークが2つ以上の小領域にわたって分割配置されることはない。そして、第1基準マークと第2基準マークは、分割された表面膜の異なる小領域内にそれぞれ形成される。このように、基準マークの有効領域以外の表面膜を分割することにより、表面膜の応力が分散、開放されるため、基準マーク体に加わるわずかな衝撃等が表面膜にクラック等のダメージを与える現象を抑制、又は予防することができる。
【0012】
本発明においては、 基板が表面に露出しないように、基板が重金属以外の導電性膜で被覆されていることが好ましい。
基準マーク体の基板としてセラミックス等の低熱膨張材が用いられる場合、これら低熱膨張材は導電性が無いため、荷電粒子線を照射するとチャージアップ現象が発生し、その電荷のために反射電子や2次電子の放出が影響を受け、測定結果に影響を及ぼす。本発明の基準マーク体においては、表面膜が形成されている部分以外の基板表面が重金属以外の導電性物質で覆われているので、チャージアップが起こらず、正確な測定が可能となる。
【0013】
また、本発明においては、 基板及び表面膜が、共に重金属以外の導電性薄膜で被覆されていることを特徴とする。
本発明によれば、基板と基準マークを構成する表面膜が、共に重金属以外の導電性膜で被覆されている。この構成においても、チャージアップを防止することができる。マーク位置検出のために照射される電子線、可視光等は、導電性膜を通過して表面膜で構成される基準マークを照射することになるが、その際導電性膜で吸収される量は少ないので、測定に影響を及ぼすことはない。
【0014】
また、本発明に係る基準マーク体は、 基板と、 前記基板上に成膜された重金属以外の導電性膜と、 前記導電性膜上に成膜された表面膜と、 前記表面膜に掘り込まれた、あるいは、突出形成された第1基準マーク及び第2基準マークと、を具備する基準マーク体であって、 前記表面膜は複数の小領域に分割され、 前記第1基準マークは、前記分割された表面膜の1つの小領域内に形成され、 前記第2基準マークは、第1基準マークが形成される小領域と異なる1つの小領域内に形成されていることを特徴とする。本発明の構成においても、チャージアップを防止することができ、より正確な測定が可能となる。
【0015】
本発明に係る露光装置は、 感応基板上にエネルギー線を選択的に照射してデバイスパターンを形成する露光装置であって、 感応基板ステージ及び/又は原版ステージ等に、位置合わせや装置調整用の基準となる、前記の基準マーク体が配置されていることを特徴とする。
【0016】
本発明によれば、前述の本発明に係る基準マーク体を具備するため、精度の高いマーク位置検出を行うことができる。したがって、感応基板(半導体ウエハ等)上に、微細高密度パターンを高精度、高歩留で形成できる。なお、ここにいうエネルギー線には、紫外線や軟X線等の電磁波、並びに、電子線やイオンビーム等の荷電粒子線を含む。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
ここでは、荷電粒子線露光装置の一種である電子線露光装置で用いられる基準マーク体を例にとって説明する。電子線による基準マークの検出は、基板上に段差として作成されたマークに電子線を照射し、該マークからの反射電子信号を検出するのが一般的である。
【0018】
図2は、本発明の実施の形態に係る露光装置(縮小投影方式の電子線露光装置)の構成、及び、基準マーク検出方法の概要を示す斜視図である。
図2の上部に示されている照明光学系61から放射された照明ビームB1は、マスクステージ62上に形成されているビーム成形用パターン(指標マーク)11を通過して成形されビームB2となる。マスクステージ62の下には投影光学系63が配置されている。投影光学系63中には電磁レンズやダイナミックフォーカスコイル、非点補正コイル、倍率・回転調整コイル等(いずれも図示されず)が配置されている。投影光学系63に入射するビームB2は、投影光学系63の作用により、反転・縮小され、ビームB3となる。
【0019】
投影光学系63の下方には、偏向器65が配置されている。ビームB3は、偏向器65の静電力あるいは電磁力の作用により偏向させられ、ウエハステージ69上の所望の位置に結像する。この結像したビームが指標マーク像13である。
【0020】
ウエハステージ69上には、基準マーク体16が設けられており、同基準マーク体16には、ベースラインチェック用の光学式位置検出マーク17(第2基準マーク)、及び、電子線走査式の位置検出マーク15(第1基準マーク)が設けられている。
【0021】
この位置検出マーク15は、基板上の表面膜に形成されている凹部あるいは凸部からなっており、照射されるビームB3はこの凹凸部のエッジによって散乱される。この散乱される電子は、ウエハステージ69の上方に配置されている反射電子検出器67により検出される。同反射電子検出器67の検出信号を処理することにより、指標マーク像13と位置検出マーク15との相対的位置関係を測定することができる。
【0022】
さらに、反射検出器67の側方には、光学式検出器(アライメント光学系)18が配置されている。同光学式検出器18は、ハロゲンランプからの可視光等を光学式位置検出マーク17へ照射し、その反射光を検出することにより、光学式位置検出マーク17の位置を測定する。
【0023】
ベースラインチェックは、電子線で電子線用位置検出マーク15を検出し、光学式検出器18で光学式位置検出マーク17を検出し、電子線光軸とアライメント光学系の位置関係を測定することにより行う。
【0024】
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る基準マーク体の概要を示す図であり、図1(A)は基準マーク体の上面を示す平面図であり、図1(B)は図1(A)に示す1B−1B線に沿った部分拡大断面図である。
【0025】
図1(A)に示すように、基準マーク体16の左上には、電子線用位置検出マーク15(第1基準マーク)が、右下には、光学式位置検出マーク17(第2基準マーク)がそれぞれ設けられている。ここで、第1基準マーク15と第2基準マーク17の距離は、数十〜数百mm程度(一例で50mm)である。
【0026】
図1(B)に示すように、この基準マーク体16は基板21と、基板21上に成膜された表面膜23を有する。この表面膜23の所定の位置には、第1基準マーク15が掘り込まれて形成されている。基板21としては、Siやセラミックス等を用いることが多い。また、表面膜23としては、原子番号の大きい物質の方が電子線を反射しやすい性質があるため、Ta、W、Pt等の重金属を用いることができる。表面膜23の段差の厚い部分は、0.5μm以上とされており(一例で1μm)、薄い部分は0.2μm以下とされていて、基準マークを構成する厚い部分とそうでない部分で、反射電子発生量の差が大きく、十分なコントラストが得られるようになっている。
【0027】
図1においては、基準マーク体16の表面膜23は、表面膜の無い分割溝25により複数の小領域に分割されている。ここで、第1基準マーク15は分割された表面膜23の1つの小領域23a内に形成されており、基準マーク15が2つ以上の小領域に分割配置されることはない。また、第2基準マーク17は、第1基準マーク15が形成される小領域23aとは別の1つの小領域23b内に形成されている。このように、基準マークの有効領域以外の表面膜23を分割することにより、表面膜23の応力が分散、開放されるため、基準マーク体16に加わるわずかな衝撃等が表面膜23にクラック等のダメージを与える現象を抑制、又は予防することができる。なお、上記の「有効領域」とは、「位置検出用の電子線等が照射される範囲、光学式アライメントセンサの処理範囲をカバーする領域」という意味である。
【0028】
このような基準マーク体16を製造するには、基板21の上面全体に表面膜23を成膜し、分割溝25に対応する領域に開口が設けられたエッチングマスクを用いて、この領域の表面膜23を所定量だけエッチングする。次に、分割溝25、及び、基準マーク15、17における表面膜23の薄い部分に対応する領域に開口が設けられたエッチングマスクを用いて、これらの領域の表面膜23を所定量だけエッチングする。このとき、分割溝25に対応する領域では2回のエッチングで表面膜23が無くなるように、かつ、基準マーク15、17における表面膜23の薄い部分に対応する領域では残された表面膜が所望の厚さを有するように、1回目及び2回目のエッチング量を設定すればよい。
【0029】
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る基準マーク体の概要を示す部分拡大断面図である。第2の実施の形態においては、図1に示す第1の実施の形態に係る基準マーク体16の表面膜23の表面上、及び、分割溝25の露出している基板21の上が導電性膜27で覆われている。導電性膜27に軽金属を使用する場合は、チタン(Ti)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)等を用いることが好ましく、導電性膜27の厚さは、一例で0.1μm〜1μm程度である。
【0030】
基準マーク体16の基板21としてセラミックス等の低熱膨張材が用いられる場合、これら低熱膨張材は導電性が無いため、荷電粒子線を照射するとチャージアップ現象が発生し、その電荷のために反射電子や2次電子の放出が影響を受け、測定結果に影響を及ぼす。図3に示す基準マーク体16においては、表面膜23が形成されている部分以外の基板表面が重金属以外の導電性物質で覆われているので、チャージアップが起こらず、正確な測定が可能となる。なお、重金属以外の導電性膜27からの反射電子や2次電子の放出は少ないので、それが測定に影響を及ぼすことはない。
【0031】
このような基準マーク体16を製造するには、まず、図1に示す第1の実施の形態に係る基準マーク体を製造する場合と同様に、基板21の上面全体に表面膜23を成膜し、分割溝25及び基準マーク15を形成する。その後、表面膜23及び露出している基板21を覆うように、導電性材料による膜27を成膜する。なお、露出している基板21のみを覆うように導電性膜27を成膜してもよい。また、基板21の側面や底面、表面膜21の側面にも導電性膜27を成膜してもよい。
【0032】
図4は、本発明の第3の実施の形態に係る基準マーク体の概要を示す部分拡大断面図である。第3の実施の形態においては、基板21の上に導電性膜27が設けられ、その上に分割溝25により小領域に分割された表面膜23が設けられている。そして、分割された表面膜23の1つの小領域23aに第1基準マーク15が形成されている。また、図4には示していないが、第2基準マーク17は、第1基準マーク15が形成される小領域23aとは別の1つの小領域23b内に形成されている。図4に示す基準マーク体16においても、チャージアップ現象の発生を防止し、正確な測定が可能となる。
【0033】
このような基準マーク体16を製造するには、基板21の上面全体に導電性材料による膜27を成膜し、その導電性膜27の上面に表面膜23を成膜する。その後、分割溝25に対応する領域に開口が設けられたエッチングマスクを用いて、この領域の表面膜23を所定量だけエッチングする。次に、分割溝25、及び、基準マークにおける表面膜23の薄い部分に対応する領域に開口が設けられたエッチングマスクを用いて、これらの領域の表面膜23を所定量だけエッチングし、分割溝25と基準マーク15、17を形成すればよい。なお、基板21の側面や底面にも導電性膜27を成膜してもよい。
【0034】
図5は、表面膜23に形成された凸部からなる基準マークを有する基準マーク体の概要を示す断面図である。図5に示すように、表面膜23の適当な位置に、エッチング処理を施して凸部29を突出形成することにより、第1基準マーク15を形成してもよい。このとき、表面膜23は、表面膜の無い分割溝25により複数の小領域に分割されており、第1基準マーク15と不図示の第2基準マーク17は、分割された表面膜23の異なる1つの小領域内にそれぞれ形成されている。なお、図3、図4に示した実施の形態において、基準マークを凸部で構成可能なことはいうまでもない。
【0035】
図6は、表面膜23を成膜する範囲を有効領域に限った基準マーク体の概要を示す図であり、図6(A)は基準マーク体の上面を示す平面図であり、図6(B)は図6(A)に示す6B−6B線に沿った部分拡大断面図である。
【0036】
図6(B)に示すように、この基準マーク体16は基板21と、基板21上に成膜された表面膜23を有し、この表面膜23には第1基準マーク15が形成されている。表面膜23が成膜されている領域は、図6(A)に示すように、基準マーク体16上で基準マーク(電子線用位置検出マーク15、光学式位置検出マーク17)が配置される領域(例えば、図6(B)中の左上、右下)に限られている。このように、基準マークが配置される有効領域以外の基板21上に表面膜23が無い状態にすることにより、表面膜23の成膜面積が小さくなり、基準マーク体16に加わるわずかな衝撃等が表面膜23にクラック等のダメージを与える現象を抑制、又は予防することができる。ここで、「有効領域」とは、「位置検出用の電子線等が照射される範囲、光学式アライメントセンサの処理範囲をカバーする領域」という意味である。
【0037】
なお、基板21が表面に露出しないように、基板21を重金属以外の導電性膜で被覆してもよい。これにより、チャージアップ現象の発生を防止し、より正確な測定が可能となる。
【0038】
以上、本発明の実施の形態に係る基準マーク体及びそれを有する露光装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な変更を加えることができる。例えば、第1基準マーク、第2基準マーク以外のその他の基準マークを有する基準マーク体の場合、各基準マークを分割された表面膜の異なる小領域内にそれぞれ形成してもよい。また、基準マーク間の距離が短い場合、その他の基準マークを、第1基準マーク又は第2基準マークが形成される小領域と同じ1つの小領域内に形成してもよい。さらに、1つの小領域内に2つ以上のその他の基準マークを形成してもよい。
【0039】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、基準マーク体の表面膜に対するダメージを予防できるため、基準マーク体を安定した状態で長期間使用することができる。これによりマーク位置検出が高精度かつ効率よく行えるため、高解像度、高重ね合わせ精度、高スループットの転写露光を安定して長期間行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る基準マーク体の概要を示す図であり、図1(A)は基準マーク体の上面を示す平面図であり、図1(B)は図1(A)に示す1B−1B線に沿った部分拡大断面図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る露光装置(縮小投影方式の電子線露光装置)の構成、及び、基準マーク検出方法の概要を示す斜視図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係る基準マーク体の概要を示す部分拡大断面図である。
【図4】本発明の第3の実施の形態に係る基準マーク体の概要を示す部分拡大断面図である。
【図5】表面膜に形成された凸部からなる基準マークを有する基準マーク体の概要を示す部分拡大断面図である。
【図6】表面膜を成膜する範囲を有効領域に限った基準マーク体の概要を示す図であり、図6(A)は基準マーク体の上面を示す平面図であり、図6(B)は図6(A)に示す6B−6B線に沿った部分拡大断面図である。
【図7】電子線露光装置のウエハステージ上に設置され、装置の較正やマスクアライメントの際に使用されている、従来の基準マーク体の概要を示す図であり、図7(A)は基準マーク体の上面を示す平面図であり、図7(B)は図7(A)に示す7B−7B線に沿った部分拡大断面図である。
【符号の説明】
11 ビーム成形用パターン(指標マーク)
13 指標マーク像
15 電子線走査式の位置検出マーク(第1基準マーク)
16 基準マーク体
17 光学式位置検出マーク(第2基準マーク)
18 光学式検出器(アライメントセンサ)
21 基板 23 表面膜
25 分割溝 27 導電性膜
29 凸部
61 照明光学系 62 マスクステージ
63 投影光学系 65 偏向器
67 反射電子検出器 69 ウエハステージ
71 基板 73 表面膜
75 電子線走査式の位置検出マーク(基準マーク)
76 基準マーク体
77 光学式位置検出マーク(基準マーク)
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路等のリソグラフィに用いる露光装置、及び、それに用いる基準マーク体に関する。特には、耐久性が高く、正確なマーク位置検出を行うのに適した基準マーク体、及び、そのような基準マーク体を有し、高精度のパターン形成を行うことのできる露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の小型化、小線幅化が進んでいる。このため、基板へデバイスパターンを転写する際における露光のアラインメント(位置合わせ)精度の向上が求められている。半導体集積回路や露光装置の各部分の設計値のみに基づいて、露光の調整や位置合わせを行うと、転写されるパターンの位置や形状に大きな誤差を生じるため、必要に応じて装置諸元のキャリブレーションを行う必要がある。そのようなキャリブレーションのために、基準となるマークをマスク(原版)やウエハ(感応基板)あるいはそれらのステージ上に形成しておき、それらの相対的な位置関係を計測したり、露光装置の投影光学系の基準位置とアライメント光学系の基準位置の間の距離(ベースライン) を計測することが行われる(例えば、特許文献1参照)。あるいは、電子線の形状や倍率、ボケの検出のためにも、基準マークが用いられることがある(例えば、特許文献2参照)。
【0003】
従来から使用されている基準マークについて、荷電粒子線露光装置の一種である電子線露光装置の基準マーク体を例にとって説明する。図7は、電子線露光装置のウエハステージ上に設置され、装置の較正やマスクアライメントの際に使用されている、従来の基準マーク体の概要を示す図であり、図7(A)は基準マーク体の上面を示す平面図であり、図7(B)は図7(A)に示す7B−7B線に沿った部分拡大断面図である。
【0004】
図7(A)に示すように、基準マーク体76の右下には、ベースライン計測用の光学式位置検出マーク77(基準マーク)が、左上には、電子線走査式の位置検出マーク75(基準マーク)がそれぞれ設けられている。ベースライン計測は、露光に用いる電子線で位置検出マーク75を検出し、同時に可視光等のアライメント光で光学式位置検出マーク77を検出して、電子線光軸とアラインメント光学系の相対的位置関係、あるいは、マスクステージとウエハステージの相対的位置関係を知るために行う。ここで、光学式アライメント光学系は電子光学鏡筒の外側に配置されるため、基準マーク75と基準マーク77の間の距離は、例えば、数十〜数百mm程度である。
【0005】
図7(B)に示すように、通常、これらの基準マーク75は基板71の上面全体にタンタル(Ta)やタングステン(W)等の重金属の表面膜73を成膜し、パターンをエッチングすることで基準マークパターンを構成することにより形成される。基準マーク体76用の基板71としては、シリコン(Si)、石英、低熱膨張性のセラミックスやガラス等が用いられる。また、基準マークパターンにおける表面膜73の、厚い部分の膜厚は一例で0.5μm以上であり、薄い部分の膜厚は一例で0.2μm以下である。なお、この厚い部分の膜厚と薄い部分の膜厚の差が大きいほどコントラストの面で有利であるため、厚い部分の膜厚は厚い方がよい(例えば、1μm程度)。
【0006】
【特許文献1】
特開平5−21314号公報
【0007】
【特許文献2】
特開2000−349000号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような基板71の上面全体に表面膜73を成膜した基準マーク体76は、表面膜73の応力が問題になってきている。特に、表面膜73の膜厚が厚い場合や、基準マーク75と基準マーク77の間の距離が長く、表面膜73を成膜する面積が大きい場合には、表面膜73の応力を制御することが困難であるため、基準マーク体76に加わるわずかな衝撃等が表面膜73にクラック等のダメージを与える恐れがある。基準マーク体76は長時間安定した状態で用いることが重要であるため、表面膜73へのダメージは非常に重大な問題である。
【0009】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、耐久性が高く、正確なマーク位置検出を行うのに適した基準マーク体、及び、そのような基準マーク体を有し、高精度のパターン形成を行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る基準マーク体は、 基板と、 前記基板上に成膜された表面膜と、 前記表面膜に掘り込まれた、あるいは、突出形成された第1基準マーク及び第2基準マークと、を有する基準マーク体であって、 前記表面膜は複数の小領域に分割され、 前記第1基準マークは、前記分割された表面膜の1つの小領域内に形成され、 前記第2基準マークは、第1基準マークが形成される小領域と異なる1つの小領域内に形成されていることを特徴とする。
【0011】
本発明によれば、基準マーク体の表面膜は、表面膜の無い分割溝により複数の小領域に分割されている。ここで、1つの基準マークは分割された表面膜の1つの小領域内に形成されており、1つの基準マークが2つ以上の小領域にわたって分割配置されることはない。そして、第1基準マークと第2基準マークは、分割された表面膜の異なる小領域内にそれぞれ形成される。このように、基準マークの有効領域以外の表面膜を分割することにより、表面膜の応力が分散、開放されるため、基準マーク体に加わるわずかな衝撃等が表面膜にクラック等のダメージを与える現象を抑制、又は予防することができる。
【0012】
本発明においては、 基板が表面に露出しないように、基板が重金属以外の導電性膜で被覆されていることが好ましい。
基準マーク体の基板としてセラミックス等の低熱膨張材が用いられる場合、これら低熱膨張材は導電性が無いため、荷電粒子線を照射するとチャージアップ現象が発生し、その電荷のために反射電子や2次電子の放出が影響を受け、測定結果に影響を及ぼす。本発明の基準マーク体においては、表面膜が形成されている部分以外の基板表面が重金属以外の導電性物質で覆われているので、チャージアップが起こらず、正確な測定が可能となる。
【0013】
また、本発明においては、 基板及び表面膜が、共に重金属以外の導電性薄膜で被覆されていることを特徴とする。
本発明によれば、基板と基準マークを構成する表面膜が、共に重金属以外の導電性膜で被覆されている。この構成においても、チャージアップを防止することができる。マーク位置検出のために照射される電子線、可視光等は、導電性膜を通過して表面膜で構成される基準マークを照射することになるが、その際導電性膜で吸収される量は少ないので、測定に影響を及ぼすことはない。
【0014】
また、本発明に係る基準マーク体は、 基板と、 前記基板上に成膜された重金属以外の導電性膜と、 前記導電性膜上に成膜された表面膜と、 前記表面膜に掘り込まれた、あるいは、突出形成された第1基準マーク及び第2基準マークと、を具備する基準マーク体であって、 前記表面膜は複数の小領域に分割され、 前記第1基準マークは、前記分割された表面膜の1つの小領域内に形成され、 前記第2基準マークは、第1基準マークが形成される小領域と異なる1つの小領域内に形成されていることを特徴とする。本発明の構成においても、チャージアップを防止することができ、より正確な測定が可能となる。
【0015】
本発明に係る露光装置は、 感応基板上にエネルギー線を選択的に照射してデバイスパターンを形成する露光装置であって、 感応基板ステージ及び/又は原版ステージ等に、位置合わせや装置調整用の基準となる、前記の基準マーク体が配置されていることを特徴とする。
【0016】
本発明によれば、前述の本発明に係る基準マーク体を具備するため、精度の高いマーク位置検出を行うことができる。したがって、感応基板(半導体ウエハ等)上に、微細高密度パターンを高精度、高歩留で形成できる。なお、ここにいうエネルギー線には、紫外線や軟X線等の電磁波、並びに、電子線やイオンビーム等の荷電粒子線を含む。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
ここでは、荷電粒子線露光装置の一種である電子線露光装置で用いられる基準マーク体を例にとって説明する。電子線による基準マークの検出は、基板上に段差として作成されたマークに電子線を照射し、該マークからの反射電子信号を検出するのが一般的である。
【0018】
図2は、本発明の実施の形態に係る露光装置(縮小投影方式の電子線露光装置)の構成、及び、基準マーク検出方法の概要を示す斜視図である。
図2の上部に示されている照明光学系61から放射された照明ビームB1は、マスクステージ62上に形成されているビーム成形用パターン(指標マーク)11を通過して成形されビームB2となる。マスクステージ62の下には投影光学系63が配置されている。投影光学系63中には電磁レンズやダイナミックフォーカスコイル、非点補正コイル、倍率・回転調整コイル等(いずれも図示されず)が配置されている。投影光学系63に入射するビームB2は、投影光学系63の作用により、反転・縮小され、ビームB3となる。
【0019】
投影光学系63の下方には、偏向器65が配置されている。ビームB3は、偏向器65の静電力あるいは電磁力の作用により偏向させられ、ウエハステージ69上の所望の位置に結像する。この結像したビームが指標マーク像13である。
【0020】
ウエハステージ69上には、基準マーク体16が設けられており、同基準マーク体16には、ベースラインチェック用の光学式位置検出マーク17(第2基準マーク)、及び、電子線走査式の位置検出マーク15(第1基準マーク)が設けられている。
【0021】
この位置検出マーク15は、基板上の表面膜に形成されている凹部あるいは凸部からなっており、照射されるビームB3はこの凹凸部のエッジによって散乱される。この散乱される電子は、ウエハステージ69の上方に配置されている反射電子検出器67により検出される。同反射電子検出器67の検出信号を処理することにより、指標マーク像13と位置検出マーク15との相対的位置関係を測定することができる。
【0022】
さらに、反射検出器67の側方には、光学式検出器(アライメント光学系)18が配置されている。同光学式検出器18は、ハロゲンランプからの可視光等を光学式位置検出マーク17へ照射し、その反射光を検出することにより、光学式位置検出マーク17の位置を測定する。
【0023】
ベースラインチェックは、電子線で電子線用位置検出マーク15を検出し、光学式検出器18で光学式位置検出マーク17を検出し、電子線光軸とアライメント光学系の位置関係を測定することにより行う。
【0024】
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る基準マーク体の概要を示す図であり、図1(A)は基準マーク体の上面を示す平面図であり、図1(B)は図1(A)に示す1B−1B線に沿った部分拡大断面図である。
【0025】
図1(A)に示すように、基準マーク体16の左上には、電子線用位置検出マーク15(第1基準マーク)が、右下には、光学式位置検出マーク17(第2基準マーク)がそれぞれ設けられている。ここで、第1基準マーク15と第2基準マーク17の距離は、数十〜数百mm程度(一例で50mm)である。
【0026】
図1(B)に示すように、この基準マーク体16は基板21と、基板21上に成膜された表面膜23を有する。この表面膜23の所定の位置には、第1基準マーク15が掘り込まれて形成されている。基板21としては、Siやセラミックス等を用いることが多い。また、表面膜23としては、原子番号の大きい物質の方が電子線を反射しやすい性質があるため、Ta、W、Pt等の重金属を用いることができる。表面膜23の段差の厚い部分は、0.5μm以上とされており(一例で1μm)、薄い部分は0.2μm以下とされていて、基準マークを構成する厚い部分とそうでない部分で、反射電子発生量の差が大きく、十分なコントラストが得られるようになっている。
【0027】
図1においては、基準マーク体16の表面膜23は、表面膜の無い分割溝25により複数の小領域に分割されている。ここで、第1基準マーク15は分割された表面膜23の1つの小領域23a内に形成されており、基準マーク15が2つ以上の小領域に分割配置されることはない。また、第2基準マーク17は、第1基準マーク15が形成される小領域23aとは別の1つの小領域23b内に形成されている。このように、基準マークの有効領域以外の表面膜23を分割することにより、表面膜23の応力が分散、開放されるため、基準マーク体16に加わるわずかな衝撃等が表面膜23にクラック等のダメージを与える現象を抑制、又は予防することができる。なお、上記の「有効領域」とは、「位置検出用の電子線等が照射される範囲、光学式アライメントセンサの処理範囲をカバーする領域」という意味である。
【0028】
このような基準マーク体16を製造するには、基板21の上面全体に表面膜23を成膜し、分割溝25に対応する領域に開口が設けられたエッチングマスクを用いて、この領域の表面膜23を所定量だけエッチングする。次に、分割溝25、及び、基準マーク15、17における表面膜23の薄い部分に対応する領域に開口が設けられたエッチングマスクを用いて、これらの領域の表面膜23を所定量だけエッチングする。このとき、分割溝25に対応する領域では2回のエッチングで表面膜23が無くなるように、かつ、基準マーク15、17における表面膜23の薄い部分に対応する領域では残された表面膜が所望の厚さを有するように、1回目及び2回目のエッチング量を設定すればよい。
【0029】
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る基準マーク体の概要を示す部分拡大断面図である。第2の実施の形態においては、図1に示す第1の実施の形態に係る基準マーク体16の表面膜23の表面上、及び、分割溝25の露出している基板21の上が導電性膜27で覆われている。導電性膜27に軽金属を使用する場合は、チタン(Ti)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)等を用いることが好ましく、導電性膜27の厚さは、一例で0.1μm〜1μm程度である。
【0030】
基準マーク体16の基板21としてセラミックス等の低熱膨張材が用いられる場合、これら低熱膨張材は導電性が無いため、荷電粒子線を照射するとチャージアップ現象が発生し、その電荷のために反射電子や2次電子の放出が影響を受け、測定結果に影響を及ぼす。図3に示す基準マーク体16においては、表面膜23が形成されている部分以外の基板表面が重金属以外の導電性物質で覆われているので、チャージアップが起こらず、正確な測定が可能となる。なお、重金属以外の導電性膜27からの反射電子や2次電子の放出は少ないので、それが測定に影響を及ぼすことはない。
【0031】
このような基準マーク体16を製造するには、まず、図1に示す第1の実施の形態に係る基準マーク体を製造する場合と同様に、基板21の上面全体に表面膜23を成膜し、分割溝25及び基準マーク15を形成する。その後、表面膜23及び露出している基板21を覆うように、導電性材料による膜27を成膜する。なお、露出している基板21のみを覆うように導電性膜27を成膜してもよい。また、基板21の側面や底面、表面膜21の側面にも導電性膜27を成膜してもよい。
【0032】
図4は、本発明の第3の実施の形態に係る基準マーク体の概要を示す部分拡大断面図である。第3の実施の形態においては、基板21の上に導電性膜27が設けられ、その上に分割溝25により小領域に分割された表面膜23が設けられている。そして、分割された表面膜23の1つの小領域23aに第1基準マーク15が形成されている。また、図4には示していないが、第2基準マーク17は、第1基準マーク15が形成される小領域23aとは別の1つの小領域23b内に形成されている。図4に示す基準マーク体16においても、チャージアップ現象の発生を防止し、正確な測定が可能となる。
【0033】
このような基準マーク体16を製造するには、基板21の上面全体に導電性材料による膜27を成膜し、その導電性膜27の上面に表面膜23を成膜する。その後、分割溝25に対応する領域に開口が設けられたエッチングマスクを用いて、この領域の表面膜23を所定量だけエッチングする。次に、分割溝25、及び、基準マークにおける表面膜23の薄い部分に対応する領域に開口が設けられたエッチングマスクを用いて、これらの領域の表面膜23を所定量だけエッチングし、分割溝25と基準マーク15、17を形成すればよい。なお、基板21の側面や底面にも導電性膜27を成膜してもよい。
【0034】
図5は、表面膜23に形成された凸部からなる基準マークを有する基準マーク体の概要を示す断面図である。図5に示すように、表面膜23の適当な位置に、エッチング処理を施して凸部29を突出形成することにより、第1基準マーク15を形成してもよい。このとき、表面膜23は、表面膜の無い分割溝25により複数の小領域に分割されており、第1基準マーク15と不図示の第2基準マーク17は、分割された表面膜23の異なる1つの小領域内にそれぞれ形成されている。なお、図3、図4に示した実施の形態において、基準マークを凸部で構成可能なことはいうまでもない。
【0035】
図6は、表面膜23を成膜する範囲を有効領域に限った基準マーク体の概要を示す図であり、図6(A)は基準マーク体の上面を示す平面図であり、図6(B)は図6(A)に示す6B−6B線に沿った部分拡大断面図である。
【0036】
図6(B)に示すように、この基準マーク体16は基板21と、基板21上に成膜された表面膜23を有し、この表面膜23には第1基準マーク15が形成されている。表面膜23が成膜されている領域は、図6(A)に示すように、基準マーク体16上で基準マーク(電子線用位置検出マーク15、光学式位置検出マーク17)が配置される領域(例えば、図6(B)中の左上、右下)に限られている。このように、基準マークが配置される有効領域以外の基板21上に表面膜23が無い状態にすることにより、表面膜23の成膜面積が小さくなり、基準マーク体16に加わるわずかな衝撃等が表面膜23にクラック等のダメージを与える現象を抑制、又は予防することができる。ここで、「有効領域」とは、「位置検出用の電子線等が照射される範囲、光学式アライメントセンサの処理範囲をカバーする領域」という意味である。
【0037】
なお、基板21が表面に露出しないように、基板21を重金属以外の導電性膜で被覆してもよい。これにより、チャージアップ現象の発生を防止し、より正確な測定が可能となる。
【0038】
以上、本発明の実施の形態に係る基準マーク体及びそれを有する露光装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な変更を加えることができる。例えば、第1基準マーク、第2基準マーク以外のその他の基準マークを有する基準マーク体の場合、各基準マークを分割された表面膜の異なる小領域内にそれぞれ形成してもよい。また、基準マーク間の距離が短い場合、その他の基準マークを、第1基準マーク又は第2基準マークが形成される小領域と同じ1つの小領域内に形成してもよい。さらに、1つの小領域内に2つ以上のその他の基準マークを形成してもよい。
【0039】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、基準マーク体の表面膜に対するダメージを予防できるため、基準マーク体を安定した状態で長期間使用することができる。これによりマーク位置検出が高精度かつ効率よく行えるため、高解像度、高重ね合わせ精度、高スループットの転写露光を安定して長期間行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る基準マーク体の概要を示す図であり、図1(A)は基準マーク体の上面を示す平面図であり、図1(B)は図1(A)に示す1B−1B線に沿った部分拡大断面図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る露光装置(縮小投影方式の電子線露光装置)の構成、及び、基準マーク検出方法の概要を示す斜視図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係る基準マーク体の概要を示す部分拡大断面図である。
【図4】本発明の第3の実施の形態に係る基準マーク体の概要を示す部分拡大断面図である。
【図5】表面膜に形成された凸部からなる基準マークを有する基準マーク体の概要を示す部分拡大断面図である。
【図6】表面膜を成膜する範囲を有効領域に限った基準マーク体の概要を示す図であり、図6(A)は基準マーク体の上面を示す平面図であり、図6(B)は図6(A)に示す6B−6B線に沿った部分拡大断面図である。
【図7】電子線露光装置のウエハステージ上に設置され、装置の較正やマスクアライメントの際に使用されている、従来の基準マーク体の概要を示す図であり、図7(A)は基準マーク体の上面を示す平面図であり、図7(B)は図7(A)に示す7B−7B線に沿った部分拡大断面図である。
【符号の説明】
11 ビーム成形用パターン(指標マーク)
13 指標マーク像
15 電子線走査式の位置検出マーク(第1基準マーク)
16 基準マーク体
17 光学式位置検出マーク(第2基準マーク)
18 光学式検出器(アライメントセンサ)
21 基板 23 表面膜
25 分割溝 27 導電性膜
29 凸部
61 照明光学系 62 マスクステージ
63 投影光学系 65 偏向器
67 反射電子検出器 69 ウエハステージ
71 基板 73 表面膜
75 電子線走査式の位置検出マーク(基準マーク)
76 基準マーク体
77 光学式位置検出マーク(基準マーク)
Claims (5)
- 基板と、
前記基板上に成膜された表面膜と、
前記表面膜に掘り込まれた、あるいは、突出形成された第1基準マーク及び第2基準マークと、
を有する基準マーク体であって、
前記表面膜は複数の小領域に分割され、
前記第1基準マークは、前記分割された表面膜の1つの小領域内に形成され、
前記第2基準マークは、第1基準マークが形成される小領域と異なる1つの小領域内に形成されていることを特徴とする基準マーク体。 - 請求項1に記載の基準マーク体であって、
前記基板が表面に露出しないように、基板が重金属以外の導電性膜で被覆されていることを特徴とする基準マーク体。 - 請求項1に記載の基準マーク体であって、
前記基板及び表面膜が、共に重金属以外の導電性薄膜で被覆されていることを特徴とする基準マーク体。 - 基板と、
前記基板上に成膜された重金属以外の導電性膜と、
前記導電性膜上に成膜された表面膜と、
前記表面膜に掘り込まれた、あるいは、突出形成された第1基準マーク及び第2基準マークと、
を具備する基準マーク体であって、
前記表面膜は複数の小領域に分割され、
前記第1基準マークは、前記分割された表面膜の1つの小領域内に形成され、
前記第2基準マークは、第1基準マークが形成される小領域と異なる1つの小領域内に形成されていることを特徴とする基準マーク体。 - 感応基板上にエネルギー線を選択的に照射してデバイスパターンを形成する露光装置であって、
感応基板ステージ及び/又は原版ステージ等に、位置合わせや装置調整用の基準となる、請求項1乃至4のいずれかに記載の基準マーク体が配置されていることを特徴とする露光装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003029902A JP2004241652A (ja) | 2003-02-06 | 2003-02-06 | 基準マーク体及びそれを有する露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003029902A JP2004241652A (ja) | 2003-02-06 | 2003-02-06 | 基準マーク体及びそれを有する露光装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004241652A true JP2004241652A (ja) | 2004-08-26 |
Family
ID=32956949
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003029902A Pending JP2004241652A (ja) | 2003-02-06 | 2003-02-06 | 基準マーク体及びそれを有する露光装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004241652A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009260273A (ja) * | 2008-03-21 | 2009-11-05 | Nuflare Technology Inc | 荷電粒子ビーム描画装置の較正用基板及び描画方法 |
JP2013140846A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-18 | Canon Inc | 描画装置及び物品の製造方法 |
-
2003
- 2003-02-06 JP JP2003029902A patent/JP2004241652A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009260273A (ja) * | 2008-03-21 | 2009-11-05 | Nuflare Technology Inc | 荷電粒子ビーム描画装置の較正用基板及び描画方法 |
JP2013140846A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-18 | Canon Inc | 描画装置及び物品の製造方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100776479B1 (ko) | 하전 입자빔 묘화 방법, 하전 입자빔 묘화 장치, 위치오차량 계측 방법 및 위치 계측장치 | |
US6649923B2 (en) | Positional deviation detecting method and device manufacturing method using the same | |
US20050174553A1 (en) | Mask-making member and its production method, mask and its making method, exposure process, and fabrication method of semiconductor device | |
JP5087258B2 (ja) | 荷電粒子ビーム描画方法、荷電粒子ビーム描画装置、位置ずれ量計測方法及び位置計測装置 | |
US6429090B1 (en) | Fiducial mark bodies for charged-particle-beam (CPB) microlithography, methods for making same, and CPB microlithography apparatus comprising same | |
US20100227261A1 (en) | Flare-measuring mask, flare-measuring method, and exposure method | |
US7167582B2 (en) | Mask inspection method, mask defect inspection system, and method of production of mask | |
JP6858732B2 (ja) | Opc方法、及びそのopc方法を利用したマスク製造方法 | |
JP4365908B2 (ja) | 面位置検出装置、露光装置およびデバイス製造方法 | |
JP3287017B2 (ja) | 結像特性の測定方法 | |
CN109581821A (zh) | 极紫外光微影设备、工艺控制方法及评估焦距控制的方法 | |
JPH11191529A (ja) | 荷電ビーム露光方法 | |
JPH09320931A (ja) | 結像特性計測方法及び該方法を使用する転写装置 | |
US6414326B1 (en) | Technique to separate dose-induced vs. focus-induced CD or linewidth variation | |
JP2004241652A (ja) | 基準マーク体及びそれを有する露光装置 | |
JP3814384B2 (ja) | 面位置検出方法及び面位置検出装置 | |
US20070285641A1 (en) | Exposure apparatus, and device manufacturing method | |
US6531786B1 (en) | Durable reference marks for use in charged-particle-beam (CPB) microlithography, and CPB microlithography apparatus and methods comprising same | |
JP2005116731A (ja) | 電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法 | |
JP2004158559A (ja) | フィデューシャルマーク及びそれを有する露光装置 | |
JP3998633B2 (ja) | レンズ系の特性決定のための方法およびマスク | |
KR20200090210A (ko) | 검사 툴 및 검사 툴의 왜곡을 결정하는 방법 | |
US20040027553A1 (en) | Method for the characterization of an illumination source in an exposure apparatus | |
JP2000058447A (ja) | 荷電粒子ビ―ム露光装置及び半導体デバイス製造方法 | |
CN107402497B (zh) | 曝光掩模、曝光设备和用于校准曝光设备的方法 |