(57)【要約】【課題】複数の荷電ビーム光学系を有する荷電ビーム露光装置において、アライメント精度を向上することが可能な荷電ビーム露光装置及び露光方法を提供する。【解決手段】  複数の荷電ビーム光学系のうち第１の荷電ビーム光学系１４により、ウェハ１２内の複数のチップにそれぞれ設けられた第１のマークを検出し、検出された複数の第１のマークの位置情報に基づいて、ウェハ内の各チップ位置を算出し、複数の荷電ビーム光学系１４〜１７のそれぞれにより、ステージ１３上の第２のマークを検出し、検出された第２のマークの位置情報に基づいて、各荷電ビーム光学系１４〜１７のビーム位置を調整し、算出されたチップ位置に基づいて、複数の荷電ビーム光学系１４〜１７を用いてパターンを描画する。【選択図】      図２
2009182269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の荷電ビーム光学系と、
ウェハが載置され、前記複数の荷電ビーム光学系に対して移動可能に設けられたステージと、
前記複数の荷電ビーム光学系と前記ステージを制御する制御部とを具備し、
前記制御部は、
前記複数の荷電ビーム光学系のうち第１の荷電ビーム光学系により、ウェハ内の複数のチップにそれぞれ設けられた第１のマークを検出し、
検出された複数の前記第１のマークの位置情報に基づいて、前記ウェハ内の各チップの位置を算出し、
前記複数の荷電ビーム光学系のそれぞれにより、前記ウェハが載置された前記ステージ上の第２のマークを検出し、前記検出された第２のマークの位置情報に基づいて、各荷電ビーム光学系のビーム位置を調整し、
前記算出されたチップ位置に基づいて、前記複数の荷電ビーム光学系を用いてパターンを描画することを特徴とする荷電ビーム露光装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記描画の直前に前記各荷電ビーム光学系のビーム位置を調整することを特徴とする請求項２記載の荷電ビーム露光装置。
【請求項３】
複数の荷電ビーム光学系のうち第１の荷電ビーム光学系により、ウェハ内の複数のチップにそれぞれ設けられた第１のマークを検出し、
検出された複数の前記第１のマークの位置情報に基づいて、前記ウェハ内の各チップの位置を算出し、
前記複数の荷電ビーム光学系のそれぞれにより、前記ウェハが載置されたステージ上の第２のマークを検出し、前記検出された第２のマークの位置情報に基づいて、各荷電ビーム光学系のビーム位置を調整し、
前記算出されたチップ位置に基づいて、前記複数の荷電ビーム光学系を用いてパターンを描画することを特徴とする荷電ビーム露光方法。
【請求項４】
前記各荷電ビーム光学系のビーム位置の調整は、描画の直前に行われることを特徴とする請求項３記載の荷電ビーム露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電ビーム露光装置に係わり、例えば複数の荷電ビーム光学系を有する荷電ビーム露光装置及び露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電ビーム、例えば電子ビームを基板に照射してパターンを形成する電子ビーム露光装置は、微細パターンを形成できる特徴を有している。しかし、電子ビーム露光装置は、電子ビームを走査して所定のパターンを露光するため、光ステッパやＸ線露光のような一括露光に比べて露光時間が長く、スループットが低いという問題を有している。
【０００３】
また、微細パターンを形成するためには、電子ビームのクーロン反発を抑制するため、ビーム電流を低減する必要がある。ビーム電流を低減した場合、露光に係る時間が増加し、電子ビーム露光におけるスループットを一層低下させることとなる。
【０００４】
上記２つの問題を解決するため、複数の電子ビーム光学系を有するマルチビーム露光装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。このマルチビーム露光装置は、複数のビーム光学系により、ウェハ表面の複数の描画領域のそれぞれをほぼ同時に描画することができるため、スループットを向上させることができる。しかし、マルチビーム露光装置を用いた場合においても、微細パターンを形成するために次のような問題がある。
【０００５】
複数の電子ビーム光学系を用いて、ウェハ表面の歪を調整するグローバルアライメントを行った場合、ウェハ上のチップ位置を検出するための演算が複雑となり、チップ位置に誤差が生じる。すなわち、複数の電子ビーム光学系の相対的なビーム位置の誤差を求め、この誤差を各電子ビーム光学系で求めたチップ上のマーク位置に付加しなければならない。このため、各電子ビーム光学系で求めたチップ上のマーク位置にビーム位置の検出誤差を補正しているため、ここで、さらに誤差が生じ、アライメント精度を向上することが困難であった。
【特許文献１】特開２００４−１５０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、複数の荷電ビーム光学系を有する荷電ビーム露光装置において、アライメント精度を向上することが可能な荷電ビーム露光装置及び露光方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様の荷電ビーム露光装置は、複数の荷電ビーム光学系と、ウェハが載置され、前記複数の荷電ビーム光学系に対して移動可能に設けられたステージと、前記複数の荷電ビーム光学系と前記ステージを制御する制御部とを具備し、前記制御部は、前記複数の荷電ビーム光学系のうち第１の荷電ビーム光学系により、ウェハ内の複数のチップにそれぞれ設けられた第１のマークを検出し、検出された複数の前記第１のマークの位置情報に基づいて、前記ウェハ内の各チップの位置を算出し、前記複数の荷電ビーム光学系のそれぞれにより、前記ウェハが載置された前記ステージ上の第２のマークを検出し、前記検出された第２のマークの位置情報に基づいて、各荷電ビーム光学系のビーム位置を調整し、前記算出されたチップ位置に基づいて、前記複数の荷電ビーム光学系を用いてパターンを描画することを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２の態様の荷電ビーム露光方法は、複数の荷電ビーム光学系のうち第１の荷電ビーム光学系により、ウェハ内の複数のチップにそれぞれ設けられた第１のマークを検出し、検出された複数の前記第１のマークの位置情報に基づいて、前記ウェハ内の各チップの位置を算出し、前記複数の荷電ビーム光学系のそれぞれにより、前記ウェハが載置されたステージ上の第２のマークを検出し、前記検出された第２のマークの位置情報に基づいて、各荷電ビーム光学系のビーム位置を調整し、前記算出されたチップ位置に基づいて、前記複数の荷電ビーム光学系を用いてパターンを描画することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の荷電ビーム光学系を有する荷電ビーム露光装置において、アライメント精度を向上することが可能な荷電ビーム露光装置及び露光方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
図２は、本実施形態に係る電子ビーム露光装置の構成を示している。チャンバー１１内に、ウェハ１２が載置されるステージ１３が配置されている。このステージ１３は、チャンバー１１内を図示Ｘ−Ｙ方向に移動可能とされている。
【００１２】
チャンバー１１上には、電子ビーム光学系を構成する複数のコラム１４〜１７が配置されている。ここでは、説明を簡略化するため、４つのコラムを示しているが、これに限定されるものではなく、それ以上であってもよい。各コラム内には、例えば電子銃２１、複数のレンズ２２、偏向器２３、及び反射電子検出器２６が設けられている。電子銃２１から発生された電子ビームＥＢは、複数のレンズ２２により、ビームの径が絞られ、偏向器２３を介してウェハ上に照射される。この偏向器２３により電子ビームを走査することにより、ウェハ上にパターンが描画される。また、後述するように、ウェハ又はステージ表面から反射された電子は、反射電子検出器２６により検出される。
【００１３】
各コラム１４〜１７のレンズ２２は、レンズ制御部３１により制御され、偏向器２３は、偏向制御部３２により制御される。これらレンズ制御部３１、偏向制御部３２、電子銃２１、反射電子検出器２６は、制御回路３３に接続されている。さらに、ステージ１３は、ステージ制御部３４により制御される。ステージ制御部３４及び制御回路３３は、計算機３５に接続されている。計算機３５は、電子ビーム露光装置全体を制御するものである。
【００１４】
上記各コラム１４〜１７は、ウェハ１２の露光範囲が割り当てられている。
【００１５】
図３は、コラム１４，１５の偏向領域とウェハ１２の関係を概略的に示すものであり、コラム１４，１５とウェハ１２との実際の位置関係とは相違している。また、図３において、コラム１６、１７は、省略している。
【００１６】
図３において、ウェハ１２内の描画領域が、コラム１４、１５にそれぞれ割り当てられている。各コラム１４、１５は、ステージ１３が移動され、割り当てられた描画領域が、各コラムのビーム偏向領域内にある場合、電子ビームＥＢをウェハ１２の所要のチップに照射する。ビーム偏向領域の大きさは例えば百μｍから数ｍｍであり、偏向領域を越える範囲に描画を行う場合、描画領域がビーム偏向領域内に位置するようステージ１３が移動される。
【００１７】
上記構成において、図１乃至図４を参照して、電子ビーム露光方法について説明する。
【００１８】
先ず、複数のコラム１４〜１７のうち、１つのコラム１４を用いて、ウェハのグローバルアライメントが行われる（Ｓ１１）。図４に示すように、ウェハ１２の各チップ１２Ａには、アライメントマーク１２Ｂが形成されている。このアライメントマーク１２Ｂは、例えば十字形であり、シリコン基板をエッチングして形成されている。図４には、そのうちの一部のみを示している。グローバルアライメントにおいて、複数のチップ１２Ａのうち、予め定められた代表的な例えば８個のチップに形成されたアライメントマーク１２Ｂが検出される。
【００１９】
すなわち、ステージ１３がＸ，Ｙ方向に移動され、予め定められたチップ１２Ａのアライメントマーク１２Ｂがコラム１４のビーム偏向領域内に移動される。この状態において、コラム１４から電子ビームがアライメントマーク１２Ｂに照射される。このアライメントマーク１２Ｂから反射された電子は反射電子検出器２６により検出され、制御装置３３に供給される。制御装置３３は、電子信号の強弱を測定することによって、アライメントマーク１２Ｂの位置を検出する。このような動作を繰り返すことにより、８個のチップのアライメントマークが検出される。
【００２０】
また、図示せぬＺ方向のセンサを用いてウェハ１２各部における表面の高さが測定され、その測定結果が制御装置３３に供給される。
【００２１】
制御装置３３は、８個のチップのアライメントマークの検出結果、及びＺ方向のセンサ出力を用いてウェハの歪、及びチップの歪がウェハ１２の全面に対して演算される。
【００２２】
この後、グローバルアライメントの演算結果を用いて、ウェハ１２内の全てのチップの位置が算出される（Ｓ１２）。
【００２３】
次に、各コラム１４、１５、１６、１７のビーム位置が調整される（Ｓ１３）。この調整は、コラム１４、１５、１６、１７のそれぞれを用いて行われる。図３に示すように、ステージ１３上の予め定められた位置にアライメントマーク１３Ａが形成されている。このアライメントマーク１３Ａは、例えば各チップ１２Ａに設けられたアライメントマーク１２Ｂと同様の形状であり、アライメントマーク１２Ｂと同様に製造されている。
【００２４】
ビーム調整では、各コラム１４〜１７を用いて、アライメントマーク１２Ｂの検出と同様にして、アライメントマーク１３Ａが検出され、各コラム１４〜１７間のオフセットが調整される。すなわち、ステージ１３がＸ、Ｙ方向に移動され、各コラムのビーム偏向領域内にアライメントマーク１３Ａが移動される。この状態において、対応するコラムから電子ビームが照射され、アライメントマーク１３Ａから反射された電子が反射電子検出器２６により検出され、制御装置３３に供給される。制御装置３３は、電子信号の強弱を測定することによって、アライメントマーク１３Ａの位置を検出する。この動作を繰り返すことにより、各コラム１４〜１７によって、アライメントマーク１３Ａが検出される。
【００２５】
制御装置３３は、各コラム１４〜１７から供給される検出信号に基づき、各コラム１４〜１７のビームのオフセット量を算出する。また、隣接するコラム間（電子ビーム間）の距離は既知であり、この距離に前記算出されたオフセット量が加算される。すなわち、コラム１４とコラム１５の間の距離は既知である。この距離にコラム１５のビームのオフセット量を加算することにより、コラム１５のビームの位置ずれを補正することができる。各コラムについてこのような演算を行うことにより、各コラムのビームの位置ずれを補正することができる。
【００２６】
上記のように、各コラムの電子ビームの位置を調整した後、ステップＳ１２において算出したチップの位置に基づき、複数のコラム１４〜１７を用いて、各チップに所定のパターンが描画される（Ｓ１４）。
【００２７】
上記実施形態によれば、複数のコラム１４〜１７のうち、コラム１４を用いてグローバルアライメントを行い、グローバルアライメントの結果を用いてウェハ上の全チップの位置を算出している。このため、チップ位置の算出を簡単化でき、短時間で全チップ位置を算出することができる。
【００２８】
しかも、１つのコラム１４を用いて全チップ位置を算出しているため、複数のコラムを使用してチップ位置を算出する場合に比べて誤差を低減することができる。
【００２９】
また、ステージ１３上のアライメントマーク１３Ａを各コラム１４〜１７により検出し、各コラム１４〜１７のビーム位置を調整している。したがって、複数のコラム１４〜１７を有する電子ビーム露光装置において、各コラム１４〜１７のビーム位置を高精度に調整することができる。
【００３０】
このように、各チップ位置を高精度に算出でき、各コラム１４〜１７のビーム位置を高精度に調整することができる。したがって、微細且つ高精度のパターンを描画することができる。
【００３１】
さらに、各コラムのビーム位置の調整は、描画直前で行っている。このため、高精度の描画が可能である。すなわち、各コラムの電子ビームは、偏向系の絶縁体に電子が帯電することにより、ビーム位置が例えばｎｍのオーダでドリフトする。このため、描画する直前において複数コラムのビーム位置を調整することにより、ビーム位置のドリフトを最小限に抑制することができる。したがって、高精度の描画が可能となる。
【００３２】
尚、上記実施形態は、電子ビーム露光装置を例に説明した。しかし、これに限定されるものではなく、例えば荷電ビームとしてイオンビームを用いた露光装置に適用することも可能である。
【００３３】
その他、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変えない範囲において種々変形実施可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態の動作を示すフローチャート。
【図２】本実施形態に係る電子ビーム露光装置を示す構成図。
【図３】各コラムのビーム偏向領域とウェハの関係を概略的に示す図。
【図４】ウェハ内のチップの一例を示す平面図。
【符号の説明】
【００３５】
１２…ウェハ、１２Ａ…チップ、１２Ｂ…アライメントマーク、１３…ステージ、１３Ａ…アライメントマーク、１４〜１７…コラム、３３…制御装置。
【図１】
2009182269.tif 000003
【図２】
2009182269.tif 000004
【図３】
2009182269.tif 000005
【図４】
2009182269.tif 000006