JP2023529008A - サブナノメートルスケール、高精度のリソグラフィ書き込みフィールドのスプライシング方法、利用するリソグラフィシステム、ウェーハ及び電子ビームドリフトの測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(XC2L1´、YC2L1´):XC2L1´=XC1R1´、YC2L1´=YC1R1´
ΔX1 =XC2L1´-XC2L1=XC1R1´-XC2L1
ΔX1 =XC2L1´-XC2L1=XC1R1´-XC2L1
ΔX1 =XC1R1´-XC1L1
ΔY1 =YC1R1´-YC1L1
(XC3L1´´、YC3L1´´):XC3L1´´=XC2R1´´、YC3L1´´=YC2 R1´´
Δ×2 =XC3L1´´-XC3L1´=XC2R1´´-XC3L1´
ΔY2 =YC3L1´´-YC3L1´=YC2R1´´-YC3L1´
Δ×2 =XC2R1´´-XC2L1´
ΔY2 =YC2R1´´-YC2L1´
(XC2L1´、YC2L1´):XC2L1´=XC1R1´、YC2L1´=YC1R1´
ΔX1 =XC2L1´-XC2L1=XC1R1´-XC2L1
ΔY1 =YC2L1´-YC2L1=YC1R1´-YC2L1
ΔX1 =XC1R1´-XC1L1
ΔY1 =YC1R1´-YC1L1
Δ×2 =XC3L1´´-XC3L1´=XC2R1´´-XC3L1´
ΔY2 =YC3L1´´-YC3L1´=YC2R1´´-YC3L1´
Δ×2 =XC2R1´´-XC2L1´
ΔY2 =YC2R1´´-YC2L1´
Claims (33)
- 下記のステップを含むことを特徴とするサブナノメートルスケール、高精度のリソグラフィ書き込みフィールドのスプライシング方法、
ステップ1:リソグラフィシステムの本体(31)にメサ(37)、電子顕微鏡用チューブ(32)及びその電子ガン(372)、移動ウェーハワークベンチ(38)及びナノ接触センサー(39)の少なくとも1台、ウェーハワークベンチ(38)にその移動を制御するためのCNCドライブ装置(371)を設置しておき、ウェーハをリソグラフィシステムに設置するまでウェーハ(1)の全体に感光性接着層(2)を塗布し、電子ビームがスキャンする領域が暴露エリア(22)である。暴露エリアを若干の書き込みフィールドに分け、感光性接着層における各書き込みフィールドに決まった暴露エリアで暴露すると予定の形状が現れるその場アライメント座標マーク(8、10、18、43、44)があり、書き込みフィールドが相次ぎに書き込みフィールドNo.1(22-1)、書き込みフィールドNo.2(22-2)、......、書き込みフィールドNo.n(22-n)である、
ステップ2:感光性接着層(2)が塗布されたウェーハ(1)をワークベンチ(38)に設置し、ウェーハの書き込みフィールドNo.1(22-1)が暴露エリア(22)に落ち込むようにし、電子顕微鏡の電子ビームチューブ(32)が垂直に暴露エリア(22)に向くようにしてから電子ビームの焦点を書き込みフィールドに合わせるようにする、
ステップ3:暴露エリアにおける書き込みフィールドNo.1(22-1)にあるウェーハの一部に対する暴露を行ってからこのウェーハの一部に塗布された感光性接着剤で化学反応が発生し、電子ビームによる変化を引き起こしてグラフィックスを構成する凹凸構造の少なくとも1つまたは1グループが生じるようにする。この凹凸構造の決まった形状は事前に設置したその場アライメント座標マークの特徴的な形状として暴露エリアにおけるその特徴点の座標値をその場アライメント座標にする、
ステップ4:ナノ接触センサー(39)をスタートして前記の凹凸構造の表面形状を測定してからプリセットした決まった形状と照りあって前記のアライメント座標マークを認識し、ワークベンチの表面におけるその座標値(C1L1、C1L2、C1L3、C1R1、C1R2、C1R3)を確定、記憶する、
ステップ5:書き込みフィールドNo.2の暴露までの準備を行い、移動ワークベンチ(38)が横向き及び・または縦向きで移動するウェーハ(1)を動かし、暴露されたばかりの書き込みフィールドNo.1エリア(22-1)が暴露エリアから移して出て書き込みフィールド22-1´となるようにし、次に暴露エリアに入るウェーハの書き込みフィールドNo.2(22-2)のためにスペースを空ける、
ステップ6:ナノ接触センサー(39)をスタートして上記の暴露エリアから移した書き込みフィールドNo.1(22-1´)にあるアライメント座標マークを認識し、それが移動してからワークベンチの表面にある書き込みフィールドNo.1の位置座標(C1L1’、C1L2’、C1L3’、C1R1’、C1R2’、C1R3’)を確定し、記憶する、
ステップ7:移動した書き込みフィールドNo.1(22-1´)にあるアライメント座標マークのデータを閉ループフィードバック制御の根拠にして書き込みフィールド移動前後の実際な座標オフセットを算出して電子ビームの次の暴露エリア全体の座標校正値を確定する、
暴露エリアから移した書き込みフィールドNo.1(22-1´)と隣接して暴露するところにある誤差校正された書き込みフィールドNo.2(22-2´)の座標をC1R1´、即ち、座標(XC1R1´、YC1R1´)にする。これは暴露するところにある書き込みフィールドNo.2(22-2´)の移動した書き込みフィールドNo.1(22-1´)にシームレス・スプライシングしなければいけない新規座標でもある、即ち、
(XC2L1´、YC2L1´):XC2L1´=XC1R1´、YC2L1´=YC1R1´
この頃、電子ビームは暴露エリア(22)にある誤差が校正されるまでの書き込みフィールドNo.2(22-2)に対する座標が C2L1、即ち、座標(XC2L1、YC2L1)である。この座標点は00電子ビームに偏向電圧を印加して移動している書き込みフィールドNo.1(22-1´)のエッジ座標C1R1´にぴったりとくっついて書き込みフィールドNo.2(22-2)の座標に対するスプライシング校正及び暴露を行い、校正された書き込みフィールドNo.2の関係座標点がC2L1´、C2L1´とC2L1との座標差が下記のとおりとなるようにしなければいけない、
ΔX1 =XC2L1´-XC2L1=XC1R1´-XC2L1
ΔY1 =YC2L1´-YC2L1=YC1R1´-YC2L1
書き込みフィールドNo.2及びその座標(XC2L1、YC2L1)はワークベンチが移動していなく、暴露していない場合に取得できないので、電子ビームが暴露エリアで書き込みフィールドNo.1及び暴露書き込みフィールドNo.2を暴露する電子ビームドリフトの全体を無視し、暴露エリアにおける書き込みフィールドNo.2(22-2)の暴露、校正されるまでの座標が暴露エリアの書き込みフィールドNo.1(22-1)が暴露される場合の座標のXC2L1=XC1L1、YC2L1=YC1L1と同等となるようにしてこの座標は書き込みフィールドNo.1が暴露してからワークベンチの移動の前に感光性接着層の表面の暴露による凹凸構造により検出できるようにして書き込みフィールドNo.2の電子ビーム座標点のすべての校正に補償が必要である座標差を取得する、
ΔX1 =XC1R1´-XC1L1
ΔY1 =YC1R1´-YC1L1
ステップ8:取得した校正の補償が必要である座標差(ΔX1、ΔY1)に応じて電子ビームチューブ(32)の偏向電圧を調整し、電子ビームの暴露エリアを校正してそれから暴露エリアに入るウェーハの書き込みフィールドNo.2(22-2)のスプライシング座標(C2L1、C2L2、C2L3、C2R1、C2R2、C2R3;)が移動した書き込みフィールドNo.1と隣接するスプライシング座標に校正され、校正された書き込みフィールドNo.2(22-2´)のスプライシング座標が移動した書き込みフィールドNo.1とシームレス・スプライシングを達成するようにする。 - 下記のステップも含むことを特徴とする請求項1に記載のサブナノメートルスケール、高精度のリソグラフィ書き込みフィールドのスプライシング方法、
ステップ9:前記の電子ビームの暴露座標の校正された暴露エリアに移された書き込みフィールドNo.2(22-2´)のウェーハ部に対する電子ビーム暴露を行い、暴露されたこのウェーハの一部に塗布された感光性接着剤が化学反応を行って前記のプリセットされた決まった凹凸構造を特徴にするこの書き込みフィールドにあるアライメント座標マークが現れるようにする、
ステップ10:ナノ接触センサー(39)をスタートしてプリセットした決まった形状と照りあって前記のアライメント座標マークを認識し、ワークベンチの表面にある校正された書き込みフィールドNo.2(22-2´)における特徴座標点の位置座標(C2L1´、C2L2´、C2L3´、C2R1´、C2R2´、C2R3´)を確定し、記憶する、
ステップ11:書き込みフィールドNo.3の暴露前の準備を行い、もう一度移動ワークベンチ(38)が横向き及び・または縦向きで移動するウェーハ(1)を動かし、これまで移動したことのある書き込みフィールドNo.1(22-1´)及び暴露されたばかりの校正された書き込みフィールドNo.2(22-2´)が移動され、暴露されたばかりの校正された書き込みフィールドNo.2が暴露エリアから移すようにする。ワークベンチの移動により、これまで移動したことのある書き込みフィールドNo.1(22-1´)は位置座標が変わり、二回に移動したことのある書き込みフィールドNo.1(22-1´)となり、位置座標が(C1Lx´、C1Rx´)から(C1Lx´´、C1Rx´´)に変わり、校正されてから暴露エリアから移された書き込みフィールドNo.2の位置座標により(C2Lx´、C2Rx´)から(C2Lx´´、C2Rx´´)に変わる。この書き込みフィールドNo.2は移動した書き込みフィールドNo.2(22-2´´)となり、それから暴露エリアに移すウェーハの書き込みフィールドNo.3(22-3´)にスペースを開ける、
ステップ12:もう一度ナノ接触センサー(39)をスタートして上記の暴露エリアから移した書き込みフィールドNo.2(22-2´´)にあるアライメント座標マークを認識し、ワークベンチ(38)の表面にある位置座標(C2L1´´、C2L2´´、C2L3´´、C2R1´´、C2R2´´、C2R3´´)を確定し、記憶する、
ステップ13:移動した書き込みフィールドNo.2にあるアライメント座標マークのデータを閉ループフィードバック制御の根拠にして移動前後の実際な座標オフセットを算出して電子ビームの次の暴露エリアの書き込みフィールドの校正値のΔ×2及びΔY2を確定する、
暴露エリアから移した移動した書き込みフィールドNo.2と隣接して暴露するところにある書き込みフィールドNo.3の座標をC2R1´´、即ち、座標(XC2R1´´、YC2R1´´)にする。これは暴露するところにある書き込みフィールドNo.3がシームレスで移動した書き込みフィールドNo.2にスプライシングする校正座標でもある、即ち、
(XC3L1´´、YC3L1´´):XC3L1´´=XC2R1´´、YC3L1´´=YC2 R1´´
この頃、電子ビームは暴露エリアにある書き込みフィールドNo.3に対する座標が C3L1、即ち、座標(XC3L1、YC3L1)であり、スプライシングに従って暴露する移動している書き込みフィールドNo.2との座標差がこの座標点であり、電子ビーム付加偏向電圧により移動している書き込みフィールドNo.2(22-2´´)のエッジC2 R1´´にぴったりとくっついてスプライシング暴露を行い、校正された書き込みフィールドNo.3(22-3´´)の関係座標点がC3 L1´´、C3 L1´´とC3 L1´との座標差が下記のとおりである、
Δ×2 =XC3L1´´-XC3L1´=XC2R1´´-XC3L1´
ΔY2 =YC3L1´´-YC3L1´=YC2R1´´-YC3L1
暴露エリアで書き込みフィールドNo.2及び書き込みフィールドNo.3を暴露する暴露エリアにある電子ビームドリフトの全体を無視し、暴露エリアの暴露座標が校正されるまでの書き込みフィールドNo.3の座標が書き込みフィールドNo.2が暴露される場合の座標のXC3L1´=XC2L1´、YC3L1´=YC2L1´と同等であるようにし、この座標書き込みフィールドNo.2が暴露してからワークベンチが移動するまで感光性接着層の表面の暴露による凹凸構造により検出できるようにして書き込みフィールド暴露点のすべての電子ビームの座標校正に補償が必要である座標差を取得する、
Δ×2 =XC2R1´´-XC2L1´
ΔY2 =YC2R1´´-YC2L1´
ステップ14:取得した校正値に応じて電子ビームチューブ(32)の偏向電圧を調整し、電子ビームの暴露エリアを校正してそれからウェーハの書き込みフィールドNo.3のすべての暴露点にある座標が移動した書き込みフィールドNo.2と隣接するスプライシング座標と一致してシームレス・スプライシングを達成するようにする、
ステップ15:繰り返してウェーハの全体の書き込みフィールドエリアの全部の暴露、移動及びスプライシングを完成する。 - 前記の電子ビームがイオンビームでも光子ビームでも原子ビームでも構わないことを特徴とする請求項1に記載のサブナノメートルスケール、高精度のリソグラフィ書き込みフィールドのスプライシング方法。
- 前記のナノ接触センサー(39)が原子力針先センサー、トンネル電子プローブセンサーまたはナノスケール表面仕事関数測定センサーのいずれかまたは複数の組み合わせであることを特徴とする請求項1に記載のサブナノメートルスケール、高精度のリソグラフィ書き込みフィールドのスプライシング方法。
- 前記のウェーハが完全なウェーハ、ウェーハの一部またはフォトリソグラフィ書き込みフィールドスプライシングによる処理の必要である非ウェーハ材料を含むであることを特徴とする請求項1に記載のサブナノメートルスケール、高精度のリソグラフィ書き込みフィールドのスプライシング方法。
- 前記のその場アライメント座標マーク(8、10、18)が平面構成のグラフィックスマークであることを特徴とする請求項1に記載のサブナノメートルスケール、高精度のリソグラフィ書き込みフィールドのスプライシング方法。
- 前記の平面構成のグラフィックスマークが平面の1つに1つ、2つ、3つ、4つ、5つ、6つまたは更に多くあることを特徴とする請求項6に記載のサブナノメートルスケール、高精度のリソグラフィ書き込みフィールドのスプライシング方法。
- 前記の平面構成のグラフィックスマークが電子ビームがフォトレジスト表面を誘導して生じた微小のジオメトリ構造の変化によるグラフィックスマークを含むことを特徴とする請求項6に記載のサブナノメートルスケール、高精度のリソグラフィ書き込みフィールドのスプライシング方法。
- 前記のその場アライメント座標マーク(43、44)が立体形のマークであることを特徴とする請求項1に記載のサブナノメートルスケール、高精度のリソグラフィ書き込みフィールドのスプライシング方法。
- 前記の立体形のマークがピラミッド形または円錐形であり、このマークが平面の1つに1つ、2つ、3つ、4つ、5つ、6つまたは更に多くあることを特徴とする請求項9に記載のサブナノメートルスケール、高精度のリソグラフィ書き込みフィールドのスプライシング方法。
- 前記のナノ接触センサー(39)が1つ、2つ、3つ、4つまたは更に多くであり、前記の暴露エリアの周りにあることを特徴とする請求項1~10のいずれかに記載のサブナノメートルスケール、高精度のリソグラフィ書き込みフィールドのスプライシング方法。
- 前記のナノ接触センサー(39)にてこ式センサーアーム(391)があり、タッチアーム(391)に列で並んでいる針先誘導コンタクター(392)があることを特徴とする請求項11に記載のサブナノメートルスケール、高精度のリソグラフィ書き込みフィールドのスプライシング方法。
- 前記の電子ビームはガウスビームであることを特徴とする請求項1~10のいずれかに記載のサブナノメートルスケール、高精度のリソグラフィ書き込みフィールドのスプライシング方法。
- 前記の電子ビームは変形ビームであることを特徴とする請求項1~10のいずれかに記載のサブナノメートルスケール、高精度のリソグラフィ書き込みフィールドのスプライシング方法。
- 静止して設置された機器(31)及び機器にあるメサ(37)を含み、メサの上部に電子顕微鏡、ナノ接触センサー(39)の少なくとも1台及び移動ウェーハワークベンチ(38)、電子顕微鏡に電子ビームチューブ(32)、ウェーハワークベンチ(38)にそれを引いて前後及び・または左右及び・または上下の移動及び角度の変化を行うためのCNCドライブ装置(371)があるサブナノメートルスケール、高精度の書き込みフィールドスプライシングリソグラフィシステム。
- 前記のリソグラフィシステムがグラフィックジェネレーター(46)、電子ビーム制御システム(34)及び前記のウェーハワークベンチ(38)のCNCドライブ装置(371)とつながっている制御用コンピューター(42)も含み、前記のナノ接触センサー(39)が採集した検出されるウェーハにあるその場アライメント座標マーク信号(40)及び・または電子ビームドリフト信号(40)を制御用コンピューター(42)に制御されてグラフィックジェネレーター(46)に送信し、グラフィックジェネレーター(46)制御用コンピューター(42)に制御されて演算処理された校正された電子ビームのスキャン・制御信号を電子ビーム制御システム(34)に送信し、電子ビーム制御システム(34)が電子ビームチューブ(32)のフォーカスシステム(32)のシャッター及び電子ビームの偏向を制御するための偏向コイル(35)を制御することを特徴とする請求項15に記載のサブナノメートルスケール、高精度の書き込みフィールドスプライシングリソグラフィシステム。
- 前記の電子ビームチューブ(32)に採集した電子ビームにスキャンされた二次画像を前記の電子ビーム制御システム(34)を通じて前記の制御用コンピューター(42)にフィードバックする二次電子イメージング信号取得装置(36)もあることを特徴とする請求項15に記載のサブナノメートルスケール、高精度の書き込みフィールドスプライシングリソグラフィシステム。
- 前記のナノ接触センサー(39)が原子力針先センサー、トンネル電子プローブセンサーまたはナノスケール表面仕事関数測定センサーのいずれかまたは複数の組み合わせであることを特徴とする請求項15に記載のサブナノメートルスケール、高精度の書き込みフィールドスプライシングリソグラフィシステム。
- 前記のナノ接触センサー(39)にてこ式センサーアーム(391)、タッチアーム(391)に針先誘導コンタクター(392)があることを特徴とする請求項15に記載のサブナノメートルスケール、高精度の書き込みフィールドスプライシングリソグラフィシステム。
- 前記の各タッチアーム(391)に針先誘導コンタクター(392)の1つまたは複数があることを特徴とする請求項19に記載のサブナノメートルスケール、高精度の書き込みフィールドスプライシングリソグラフィシステム。
- 前記の各タッチアーム(391)に針先誘導コンタクターの少なくとも1列、各列に針先誘導コンタクター(392)の1つ以上があることを特徴とする請求項19に記載のサブナノメートルスケール、高精度の書き込みフィールドスプライシングリソグラフィシステム。
- 前記のナノ接触センサー(39)が2列あり、列ごとに4つがあり、2列がそれぞれ前記の電子ビームチューブ(32)の両側にあることを特徴とする請求項15~21のいずれかに記載のサブナノメートルスケール、高精度の書き込みフィールドスプライシングリソグラフィシステム。
- 前記の電子ビームチューブ(32)が前記のワークベンチ(38)にあるウェーハの暴露エリア(22)に向いていることを特徴とする請求項22に記載のサブナノメートルスケール、高精度の書き込みフィールドスプライシングリソグラフィシステム。
- 前記のウェーハ及び・またはその感光性接着層の書き込みフィールドエリアに電子ビームに暴露されてから現れ、凹及び・または凸からなり、決まった形状があり、ナノ接触センサー(39)がその場座標を認識するためのその場アライメント座標マーク(8、10、18、43、44)があることを特徴とする暴露処理される感光性接着層が塗布された前処理ウェーハ。
- 前記のその場アライメント座標マーク(8、10、18)が平面構成のグラフィックスマークであることを特徴とする請求項24に記載の前処理ウェーハ。
- 前記の平面構成のグラフィックスマークが平面の1つに1つ、2つ、3つ、4つ、5つ、6つまたは更に多くあることを特徴とする請求項25に記載の前処理ウェーハ。
- 前記の平面構成のグラフィックスマークが電子ビームがフォトレジスト表面を誘導して生じた微小のジオメトリ構造の変化によるグラフィックスマークであることを特徴とする請求項26に記載の前処理ウェーハ。
- 前記のその場アライメント座標マーク(43、44)が立体形のマークであることを特徴とする請求項24に記載の前処理ウェーハ。
- 前記の立体形のマークが平面の1つに1つ、2つ、3つ、4つ、5つ、6つまたは更に多くあることを特徴とする請求項28に記載の前処理ウェーハ。
- 前記のウェーハが完全なウェーハ、ウェーハの一部またはフォトリソグラフィ書き込みフィールドスプライシングによる処理の必要である非ウェーハ材料を含むことを特徴とする請求項24~29のいずれかに記載の前処理ウェーハ。
- 下記のステップを含むことを特徴とする電子ビームドリフトの測定方法。リソグラフィシステムの本体(31)にメサ(37)、電子顕微鏡用チューブ(32)及びその電子ガン(372)、移動ウェーハワークベンチ(38)及びナノ接触センサー(39)を設置しておき、ウェーハワークベンチ(38)にその移動を制御するためのCNCドライブ装置(371)を設置し、ウェーハに感光性接着層を塗布し、電子ガン(372)で電子ビーム(17)を射出し、焦点を感光性接着層に当て、それを暴露し、暴露により感光性接着層の表面に電子ビームに誘導される凹凸構造の幾何学的形状の微小な変化が生じるようにし、この微小な変化を検出し、時間に応じる焦点のドリフトをトレースし、時間に応じる電子ビームのドリフト軌跡(30)の座標値及びドリフト量を記録する。
- 下記のステップを含むことを特徴とする請求項31に記載の電子ビームドリフトの測定方法。記録した時間に応じる電子ビームのドリフト軌跡(30)の座標値及びドリフト量により開始から終止までの期間に時間のドリフトに応じる電子ビームの暴露座標値及び校正補償差値を算出し、次の書き込みフィールド暴露の校正座標を確定する。
- フォトリソグラフィ処理されるウェーハに突起構成のウェーハ3D アライメントマーク(43)を設置してからそこに感光性接着層(2)を塗布し、3D アライメントマークのある箇所にも該当する突起構成の感光性接着層の3D アライメントマーク(44)が生じるようにしてからウェーハワークベンチ(38)により3D アライメントマークのあるウェーハ(1)を電子ビーム(4)が暴露できる書き込みフィールドエリアに移し、電子ビーム(4)を感光性接着層の3D アライメントマーク(44)と合わせて点暴露を行い、感光性接着層の暴露点以外の処に実際にオフセットのある3Dマーク(45)が生じ、ナノ接触センサーの感光性接着層で3D アライメントマーク(44)及びオフセットのある3Dマーク(45)の実際な座標値を測定し、そして書き込みフィールドの暴露エリアの校正値を算出し、縦向きの精確な合わせ及び暴露を達成するように電子ガンを制御し、縦向きの精確なスプライシングを達成することを特徴とするサブナノメートルスケール、高精度のフォトリソグラフィ書き込みフィールドの縦向きのスプライシング方法。
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