JP2000349000A - 荷電粒子線用標準マーク、それを有する荷電粒子線露光装置及び半導体デバイス製造方法 - Google Patents

荷電粒子線用標準マーク、それを有する荷電粒子線露光装置及び半導体デバイス製造方法

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JP2000349000A
JP2000349000A JP11155515A JP15551599A JP2000349000A JP 2000349000 A JP2000349000 A JP 2000349000A JP 11155515 A JP11155515 A JP 11155515A JP 15551599 A JP15551599 A JP 15551599A JP 2000349000 A JP2000349000 A JP 2000349000A
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particle beam
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standard mark
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Takehisa Yahiro
威久 八尋
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    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐久性が高く、正確なマーク位置検出を行う
のに適した標準マークを提供する。 【解決手段】 本荷電粒子線用標準マーク15は、低熱
膨張材からなる基板35上に荷電粒子線照射を受けるパ
ターン31が形成されている。パターン31周辺の基板
表面に導電性物質層33が形成されている。この導電性
物質層33は、荷電粒子線が基板内に進入しない程度の
厚さを有し、アース37に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子線やイオンビ
ームの照射を受ける標準マーク及びそれを有する荷電粒
子線露光装置に関する。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標準マーク、及び、そ
のような標準マークを有し高精度のパターン形成を行う
ことのできる荷電粒子線露光装置に関する。さらには、
そのような荷電粒子線露光装置を用い、高精度の半導体
デバイス製造を行う方法に関する。
【0002】
【従来の技術】荷電粒子線露光装置においては、通常、
ビーム調整のための標準マークが感応基板ステージ上に
設けられている。ここにいうビーム調整とは、フォーカ
ス、倍率、回転などの調整、補正値の測定(キャリブレ
ーション)、ベースラインチェック(光軸とアライメン
ト光学系の位置関係のチェック)などを指す。
【0003】ところで、標準マークの基板を低熱膨張物
質(例えばショット(SCHOTT) 社(独)製ゼロデュア
(ZERODUR )で形成し、基板上に軽金属薄膜でコーティ
ング、重金属薄膜でパターニングを施した標準マークは
公知である。このような標準マークを用いることによ
り、露光装置内の温度変化によるベースラインの変化を
防止することができる。
【0004】図3は、従来の標準マークの一例を示す断
面図である。この標準マーク15′は、ショット社製の
ゼロデュア等の低熱膨張物質からなる基板45を有し、
基板45上には、TaやWからなる重金属パターン43
が形成されている。基板45上には、Cr等の軽金属か
らなる金属コート層41が形成されている。重金属パタ
ーン43は厚い方がコントラストの面で有利であるが、
微小パターンであるために現実には厚さ1μm 程度が限
界である。金属コート層41(クロム薄膜)の厚さは、
種々の条件(反射電子のコントラスト、金属薄膜の熱膨
張、作製の容易さ)を考慮して、0.1μm が適当であ
ると考えられていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ただしこの場合、高加
速の電子線がクロムのコーティングを透過して基板45
に進入し基板表面にダメージを与える恐れがある。すな
わち、低熱膨張物質の多くは電気抵抗が高いことから、
高加速の入射荷電粒子ビームが重金属パターン43、金
属コート層41を通過して低熱膨張物質の基板45に進
入し、帯電・放電を起こし基板45の表面にダメージを
与えることがある。標準マーク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へのダメージは非常に
重大な問題である。
【0006】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
のに適した標準マーク、及び、そのような標準マークを
有し高精度のパターン形成を行うことのできる荷電粒子
線露光装置を提供することを目的とする。さらには、そ
のような荷電粒子線露光装置を用い、高精度の半導体デ
バイス製造を行う方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の荷電粒子線用標準マークは、低熱膨張材か
らなる基板上に荷電粒子線照射を受けるパターンが形成
されている標準マークであって; 該パターン周辺の基
板表面に、上記荷電粒子線が基板内に進入しない程度の
厚さを有するアース接続された導電性物質層が形成され
ていることを特徴とする。
【0008】また、本発明の荷電粒子線露光装置は、感
応基板上にパターンを形成する荷電粒子線露光装置であ
って、 感応基板を載置するステージ上に荷電粒子線ビ
ーム調整用の標準マークを備え、 該標準マークが、低
熱膨張材からなる基板上に荷電粒子線照射を受けるパタ
ーンが形成されたものであり; 該パターン周辺の基板
表面に、上記荷電粒子線が基板内に進入しない程度の厚
さを有するアース接続された導電性物質層が形成されて
いることを特徴とする。
【0009】軽金属薄膜等の導電性物質層を、入射した
荷電粒子線が低熱膨張物質中に進入しない程度に厚くす
ることで、基板に進入する荷電粒子線を少なくすること
ができる。そのため、荷電粒子線が基板に進入して帯電
・放電を起こし基板表面にダメージを与える現象を防ぐ
ことができる。なお、上記導電性物質層に進入した荷電
粒子線の電子や電荷はアース線を伝って放出される。こ
れにより低熱膨張物質基板を用いた標準マークを安定し
た状態で長期間使用できることになり、荷電粒子線転写
装置のビーム調整が非常に高精度に行える。
【0010】本発明の半導体デバイス製造方法は、上記
荷電粒子線露光装置を用いてリソグラフィー工程の露光
を行うことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。図2は、本発明の1実施例に係る露光装置(電子線
縮小転写装置)の構成を示す斜視図である。マスクステ
ージ1は、図示せぬ照明光学系により図の上方から照明
ビームB1を受ける。マスクステージ1上には、複数の
帯状のパターンの集合体であるビーム成形用パターン
(指標マーク)11が形成されている。通常は、ビーム
成形用パターン11は、マスクステージ1(又はマス
ク)に孔の開いたものである。照明ビームB1は、ビー
ム成形用パターン11を通過して成形されビームB2と
なる。
【0012】マスクステージ1の下には投影光学系3が
配置されている。投影光学系3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3に入射するビームB2は、投影光学系
3の作用により反転・縮小される。投影光学系3で縮小
されたビームB3は、ウエハステージ9上に結像され
る。
【0013】投影光学系3の下方には、偏向器5が配置
されている。偏向器5は、静電力あるいは電磁力でビー
ムB3を偏向させ、ウエハステージ9上の所望の位置に
ビームB3を当てる。ビームB3は上述のようにウエハ
ステージ9上に結像する。この結像したビームを指標マ
ーク像13とする。また、ウエハステージ9上には、フ
ィデュシャルマーク15が形成されている。
【0014】ウエハステージ9の上方には、反射電子検
出器7が配置されている。この反射電子検出器7は、ビ
ームB3がウエハステージ9上のフィデュシャルマーク
15に当たって反射してくる電子を検出する。同反射電
子検出器7の信号を処理することにより、指標マーク像
13とフィデュシャルマーク15との相対的位置関係を
測定することができる。フィデュシャルマーク15の形
成されている基板16は図の左方向に延びており、その
右端にベースラインチェック用の光用マーク17が形成
されている。アライメントセンサ18は光学式のマーク
検出装置である。ベースラインチェックは、電子線で電
子線用フィデュシャルマーク15を検出し、アライメン
トセンサ18で光用マーク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。両マーク15、17の距離(基板16の長さ)が長
いため、誤差の少ないベースラインチェックを行うに
は、基板16の低熱膨張性が不可欠である。
【0015】図2においては、ライン・アンド・スペー
ス形の標準マークを用いた荷電粒子線転写装置のビーム
調整の様子を示す。この場合レチクルによりライン・ア
ンド・スペースに成形されたビームを対応するライン・
アンド・スペース状の標準マーク上でスキャンし、ビー
ム位置の設計値からのずれを測定することによりビーム
調整(キャリブレーション、ベースラインチェックな
ど)を行っている。
【0016】図1は、本発明の1実施例に係る標準マー
クの構成を模式的に示す断面図である。この標準マーク
15は、ショット社製のゼロデュア等からなる基板35
を有する。この基板35の上には、金属コート層33が
形成されている。さらに、金属コート層33の上に、T
aやWなどの重金属からなるパターン31が形成されて
いる。金属コート層33は、アース線37に接続されて
いる。
【0017】十分に厚い低熱膨張物質(ゼロデュア等)
の基板35上に、入射した高加速の荷電粒子線が透過し
ない程度に厚い軽金属薄膜(クロム等)をコーティング
して金属コート層33を形成する。その上に重金属薄膜
(タンタル等)でパターニングしてマークパターン31
を形成する。軽金属薄膜によるコーティングの厚さは、
現実には数μm 〜数10μm (一例20μm )程度が適
当である。入射した高加速の荷電粒子線は軽金属薄膜の
コート層33に吸収されてアースされるため、荷電粒子
線が基板35に進入して帯電・放電を起こし基板35に
ダメージを与える現象を予防することができる。
【0018】次に本発明の露光装置の使用形態の一例を
説明する。図4は、本発明の半導体デバイス製造方法の
一例を示すフローチャートである。この製造工程は以下
の各主工程を含む。 ウエハを製造するウエハ製造工程(又はウエハを準備
するウエハ準備工程) 露光に使用するマスクを製作するマスク製造工程(又
はマスクを準備するマスク準備工程) ウエハに必要な加工処理を行うウエハプロセッシング
工程 ウエハ上に形成されたチップを1個づつ切り出し、動
作可能にならしめるチップ組立工程 できたチップを検査するチップ検査工程 なお、それぞれの工程はさらにいくつかのサブ工程から
なっている。
【0019】この主工程の中で、半導体のデバイスの性
能に決定的な影響を及ぼす主工程がウエハプロセッシン
グ工程である。この工程では、設計された回路パターン
をウエハ上に順次積層し、メモリやMPUとして動作す
るチップを多数形成する。このウエハプロセッシング工
程は以下の各工程を含む。 絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、あるいは電極部を
形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程(CVDや
スパッタリング等を用いる) この薄膜層やウエハ基板を酸化する酸化工程 薄膜層やウエハ基板等を選択的に加工するためにマス
ク(レチクル)を用いてレジストのパターンを形成する
リソグラフィー工程 レジストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエ
ッチング工程(例えばドライエッチング技術を用いる) イオン・不純物注入拡散工程 レジスト剥離工程 さらに加工されたウエハを検査する検査工程 なお、ウエハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り
返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造す
る。
【0020】図5は、図4のウエハプロセッシング工程
の中核をなすリソグラフィー工程を示すフローチャート
である。このリソグラフィー工程は以下の各工程を含
む。 前段の工程で回路パターンが形成されたウエハ上にレ
ジストをコートするレジスト塗布工程 レジストを露光する露光工程 露光されたレジストを現像してレジストのパターンを
得る現像工程 現像されたレジストパターンを安定化させるためのア
ニール工程 上記露光工程に本発明の露光装置を用いると、リソグラ
フィー工程のパターン形成の精度が大幅に改善される。
特に、必要な最小線幅、及びそれに見合った重ね合わせ
精度を実現することに係わる工程はリソグラフィー工
程、その中でも位置合わせ制御を含めた露光工程であ
り、本発明の適用により、今まで困難であった半導体デ
バイスの製造が可能になる。
【0021】
【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、低熱膨張物質基板を用いた荷電粒子線用標準
マークに対するダメージを予防できるため、低熱膨張の
標準マークを安定した状態で長期間使用することができ
る。これによりビーム調整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。さらに
は、そのような荷電粒子線露光装置を用い、高精度の半
導体デバイス製造を行う方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例に係る標準マークの構成を模
式的に示す断面図である。
【図2】本発明の1実施例に係る露光装置(電子線縮小
転写装置)の構成を示す斜視図である。
【図3】従来の標準マークの一例を示す断面図である。
【図4】本発明の半導体デバイス製造方法の一例を示す
フローチャートである。
【図5】図4のウエハプロセッシング工程の中核をなす
リソグラフィー工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 レチクル 3 投影光学系 5 偏向器 7 反射電子検出
器 9 ウェハステージ 11 ビーム成形用
パターン 13 成形ビーム 15 指標マーク 31 重金属パターン 33 金属コート
層 35 低熱膨張物質基板 37 アース線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01J 37/305 H01J 37/305 B H01L 21/30 541D

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低熱膨張材からなる基板上に荷電粒子線
    照射を受けるパターンが形成されている標準マークであ
    って;該パターン周辺の基板表面に、上記荷電粒子線が
    基板内に進入しない程度の厚さを有するアース接続され
    た導電性物質層が形成されていることを特徴とする荷電
    粒子線用標準マーク。
  2. 【請求項2】 感応基板上にパターンを形成する荷電粒
    子線露光装置であって、 感応基板を載置するステージ上に荷電粒子線ビーム調整
    用の標準マークを備え、 該標準マークが、低熱膨張材からなる基板上に荷電粒子
    線照射を受けるパターンが形成されたものであり、 該パターン周辺の基板表面に、上記荷電粒子線が基板内
    に進入しない程度の厚さを有するアース接続された導電
    性物質層が形成されていることを特徴とする荷電粒子線
    露光装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の荷電粒子線露光装置を用
    いてリソグラフィー工程の露光を行うことを特徴とする
    半導体デバイス製造方法。
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