多層積層の検証

F-1 機で最初に実施したのは，F-0 機の評価と同様に薄膜による多層積層の検証である．

Fig. 3-22は，1層の膜厚が170 nmのAlCu合金製薄膜を10層積層したターゲット基板の SEM写真である．1 mm角のセル内に多数の構造体が作製されていることが確認できる．

一方Fig. 3-23は積層後のドナー基板の顕微鏡写真であり，第1層と第10層の位置を示し

ている．茶色に見える丸や矩形の領域がAlCuパターン転写後の離型層（ポリイミド）表面

であり，2.7.1節で示したようにポリイミドのエッチバックをしているためパターンと同一

の形状のポリイミドが残って見える．各写真の周囲に見える白色パターンが，転写エリア 外のAlCuパターンである．この例はピラミッド状構造体の作製であるので，第10層のパ ターンは第1層のパターンよりも小さいことが分かる．

なお F-0 機の積層テストで用いたパターンは円形，矩形，六角形など多種類の幾何学パ ターンを配したTEG (Test Element Group) としたが，3.2.2節で述べたようにF-1機用に ドナー基板のレイアウトを変更したことからTEGを新たに設計し（TEG3），その中にてオ ーバーレイ誤差が評価しやすい円形と矩形パターンのみを配したセルを主に積層している．

次にF-1 機の積層精度＝オーバーレイ誤差を評価した[2]．オーバーレイ誤差の評価には Fig. 3-24 (a) に示す矩形パターンのSEM写真を用い，(b) のように各層の四辺に補助線（赤 線）を引いて矩形パターンの中心座標を算出した（計測方法の詳細は第4章4.2.2節で述べ る）．そして各層の中心座標の隣接レイヤ間のシフト量をオーバーレイ誤差とした．これを 4つの矩形パターン（f4, e3, e4, f5）に対して実施し，プロットしたものがFig. 3-25である．

これらのデータのばらつきは標準偏差で

σx = 92 nm, σy = 40 nm, 二乗和の平方根= 100 nm

となり（n = 36），目標値を達成した．ただしFig. 3-25に見られるように，X方向とY方 向では傾向の違いが存在し，この誤差をもたらす要因も現時点では明らかでない．

このオーバーレイ誤差は F-1 機における加工誤差であり，この加工誤差の究明が本論文 の主題である．上記のようにオーバーレイ誤差の計測方法は煩雑であり，データ数を増や すことは容易でない．そこで新たな計測方法の開発を第 4 章で述べ，それを用いたオーバ ーレイ誤差の解析結果を第5章で述べることにする．

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(a) Overview of the target substrate (b) Close-up view of the structures Fig. 3-22 SEM photograph of 10-layered structures

(a) Cell #1 (1^st layer) (b) Cell #10 (10^th layer) Fig. 3-23 Micrograph of the donor substrate after lamination

(a) Rectangle pattern for the evaluation (b) Measurement of an overlay error Fig. 3-24 Evaluation of the overlay error in F-1 machine

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Fig. 3-25 Overlay error between adjacent layers

-300 -200 -100 0 100 200 300

-300 -200 -100 0 100 200 300

Y direction nm

X direction nm

25μm角_ｆ4 25μm角_e3 20μm角_e4 20μm角_f5 Avex= -1, σx= 92

Avey= 58,σy= 40

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