JP2000114146A - 電子線露光方法 - Google Patents

電子線露光方法

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JP2000114146A JP10282837A JP28283798A JP2000114146A JP 2000114146 A JP2000114146 A JP 2000114146A JP 10282837 A JP10282837 A JP 10282837A JP 28283798 A JP28283798 A JP 28283798A JP 2000114146 A JP2000114146 A JP 2000114146A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のステッパによって露光処理された層に
対する電子線による重ね合わせ露光の場合であっても、
複数の層に対して高い重ね合わせ精度を確保することが
できる電子線露光方法を提供する。 【解決手段】 少なくとも2以上の層を有する半導体装
置の電子線露光方法において、予め光露光装置のディス
トーションを測定し、その測定データを処理して前記デ
ィストーションを補正した補正データを求めておき、前
記層のうち、前記光露光装置による露光処理を受けた層
に対して、前記補正データに基づいて電子線による重ね
合わせ露光を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法において、光リソグラフィと電子線露光を混用する
電子線露光方法に関し、特に、光リソグラフィによるデ
ィストーション(歪曲収差)に対して、電子線露光を重
ね合わせるための補正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、光リソグラフィと電子線露光を混
用して半導体装置を製造する場合に、電子線露光は高い
解像性が得られる反面、パターンを逐次処理し描画する
ためスループットが低いという欠点がある。また、i線
又はKrF等の光源を用いた光リソグラフィは、マスク
(レチクル)を用いた一括転写であるためスループット
は高いが、解像性が光源の波長で制限されてしまうとい
う欠点があった。
【0003】そこで、電子線露光の高い解像性と光リソ
グラフィの高い生産性を両立するために、電子線露光と
光リソグラフィとのMIX&MATCH技術が提案され
ている(特願昭56−071235号公報、T.Ohiwa et
al. Ext. Abstr.17th Conf.Solid State Devices and
Materials(1985)345、Y.Gotoh et al. Jpn.J.Appl.P
hys.12B (1997)7541等)。
【0004】図8乃至図14に従来の光リソグラフィと
電子線露光とを混用した電子線露光方法を説明する。図
8に従来の光リソグラフィと電子線露光とを混用した電
子線露光方法のフローチャートを示す。まず、図9
(a)に示すように電子線露光装置107又は座標測定
器により測定可能な位置測定マーク102が適当なピッ
チで配置されたパターン101を、ディストーションを
測定するステッパを用いて半導体ウエハ100上に露光
する。図9(b)に示すようにパターン101上の位置
測定マーク102群は、ステッパのレンズ全面における
ディストーションが測定できるように、ステッパの最大
転写領域全域Wに配置されていることが望ましい。
【0005】次に、図10に示すように半導体ウエハ1
00上に露光された各々の位置測定マーク101の位置
を電子線露光装置107又は座標測定器等により測定
し、理想格子103からの各マークの位置ずれ量104
を測定する。
【0006】測定結果により、選られた位置ずれ量10
4、即ち、ディストーションデータは図11に示すよう
に電子線露光装置のアライメントにより補正可能な、シ
フト成分、回転成分、倍率成分等の1次成分105を除
去し、図12に示すように最終的にレンズディストーシ
ョンによる位置ずれデータ106とする。
【0007】得られた位置ずれデータ106を最小二乗
法を用いてチップ内X、Y座標の関数として高次多項式
近似する。これは、チップ内各座標における位置ずれ量
を求めるためであり、各側定点間の補間法により位置ず
れ量を求めてもよい。
【0008】次に、測定結果に基づいて半導体ウエハ1
00に露光する方法を説明する。図13は、電子線露光
装置の模式図である。パターンデータは電子線露光装置
107の第1記憶装置内108に保存される。また、上
述の手順で得られたディストーションデータも電子線露
光装置107の第2記憶装置109に記憶される。電子
線露光装置107は各チップの四隅に配置されたアライ
メント用マークを検出し、その位置情報より各チップの
シフト、ゲイン、ローテーション(1次成分)を補正す
る。その後、パターンデータを矩形に分割し、夫々の矩
形の位置情報を位置決め偏向器制御部110を介して位
置決め偏向器111に伝送し半導体ウエハ100上に電
子銃112により電子線露光を行う。この場合には、夫
々の矩形の位置情報に夫々の位置に対応した光露光装置
(以下 ステッパという。)のディストーションデータ
が重畳される。また、電子線露光装置107によって
は、補正を各矩形単位ではなく偏向領域単位で行う。
【0009】これらにより、各パターン及び各偏向領域
は半導体ウエハ100上で、それ本来の位置座標に、該
位置座標に対応した補正量が加算される。そのため、従
来行うことができなかった高次のレンズディストーショ
ン補正が可能となり、光リソグラフィ/電子線露光間で
の高い重ねあわせ精度の確保が可能となる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、レンズディス
トーションはステッパ毎に量及び形状共に異なる。電子
線露光にて重ね合わせを行うべき下地が複数層有り、そ
れらが夫々異なる複数のステッパで露光されている場合
には、例えば、2台のステッパで夫々、DRAMのゲー
ト層及びビット線、電子線露光によって容量コンタクト
を露光する場合。2台のステッパは夫々、ゲート層の露
光を行った一方のステッパがピンクッションタイプのデ
ィストーション、ビット線の露光を行った他方のステッ
パがバレルタイプのディストーションを持っている。容
量コンタクトの露光を行う場合に、ゲート層の露光を行
った一方のステッパに対するディストーション補正を行
うと、他方のステッパで露光したビット線に対する重ね
合わせは図14に示すように不良になる。
【0011】このように従来の手法では、複数ある1台
のステッパに対するディストーション補正を行うと、別
のステッパで露光した下地に対する重ね合わせ精度が劣
化することが問題点となっていた。
【0012】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、複数のステッパによって露光処理された層
に対する電子線による重ね合わせ露光の場合であって
も、複数の層に対して高い重ね合わせ精度を確保するこ
とができる電子線露光方法を提供することを目的とす
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】本願第1発明に係る電子
露光方法は、少なくとも2以上の層を有する半導体装置
の電子線露光方法において、予め光露光装置のディスト
ーションを測定し、その測定データを処理して前記ディ
ストーションを補正した補正データを求めておき、前記
層のうち、前記光露光装置による露光処理を受けた層に
対して、前記補正データに基づいて電子線による重ね合
わせ露光を行うことを特徴とする。
【0014】本発明においては、前記測定データの処理
は、前記露光処理前になされると共に、加算平均処理、
加重平均処理又は加重平均処理と加算平均処理とするこ
とができる。
【0015】また、本発明においては、前記補正は、前
記測定データの処理結果を電子露光のパターンの位置情
報に重畳させるものとすることができる。
【0016】本願第2発明に係る電子露光方法は、少な
くとも2以上の層を有する半導体装置の電子線露光方法
において、予め光露光装置のディストーションを測定
し、前記ディストーションの測定データを前記層のう
ち、前記光露光装置による露光処理を受けた層に対し
て、前記測定データを加算する方向に分割し、許容値の
小さい方向成分を抽出し、電子線露光を行う前記露光処
理を受けている層に対する前記方向の重ね合わせ許容値
を算出し、前記許容値の加算平均処理を行うことを特徴
とする。
【0017】本願第3発明に係る電子露光方法は、少な
くとも2以上の層を有する半導体装置の電子線露光方法
において、予め光露光装置のディストーションを測定
し、前記ディストーションの測定データを前記層のう
ち、前記光露光装置による露光処理を受けた層に対し
て、前記測定データを加重する方向に分割し、許容値の
小さい方向成分を抽出し、電子線露光を行う前記露光処
理を受けている層に対する前記方向の重ね合わせ許容値
を算出し、前記許容値の加重平均処理を行うことを特徴
とする。
【0018】本発明においては、前記方向は、第1方向
と、第1方向に対して直交する第2方向であることが好
ましく、更に好ましくは前記方向は、第1方向と、第1
方向に対して直交する第2方向とからなる座標軸を任意
の角度に回転させた方向である。
【0019】本発明においては、複数のステッパにより
露光処理された層に対する電子線による重ね合わせ露光
の場合であっても、複数の層に対して高い重ね合わせ精
度を確保することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
添付の図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明
の実施例に係る電子線露光方法のフローチャートであ
る。図2は、本発明の実施例により露光されたデバイス
を示す模式図である。図3(a)は、ステッパAのレン
ズディストーションを示す図であり、(b)は、抽出さ
れたデータを示すベクトル図である。図4は、(a)
は、ステッパBのレンズディストーションを示す図であ
り、(b)は、抽出されたデータを示すベクトル図であ
る。図5は、本実施例の補正データを示すベクトル図で
ある。
【0021】図2に示すDRAM1において、本実施例
に係る電子線露光方法によりステッパAにより第1レイ
ヤであるゲート層2が露光され、ステッパBにより第2
レイヤであるビット線3が露光されている。そして、ゲ
ート層2及びビット線3が露光された下地レイヤに対
し、電子線露光にて容量コンタクト層4を重ね合わせて
いる。
【0022】本実施例における電子線露光方法について
説明する。まず、下地レイヤを露光するステッパA及び
ステッパBのレンズディストーションを予め測定する。
測定したレンズディストーションデータを電子線露光装
置の記憶装置に記憶させる。夫々のレンズディストーシ
ョンデータは、図3(a)に示すようにステッパAは、
理想格子5に対して糸巻状に像が結像されるピンクッシ
ョンタイプのディストーション6を持ち、ステッパB
は、図4(a)に示すように理想格子5に対して樽状に
像が結像されるバレルタイプのディストーション7を持
つ。また、理想格子5の横軸を第1方向Xとし、縦軸を
第2方向Yとする。
【0023】次に、電子線によって露光される容量コン
タクト層4が、第1方向X及び第1方向に直角な第2方
向Yの夫々の方向において、ゲート層2及びビット線3
のどちらの層に対して許容値が小さいかを判別する。
【0024】電子線によって露光される容量コンタクト
層4は、第1方向Xにはゲート層2に対する重ね合わせ
許容値が小さく、第2方向Yにはビット線層3に対する
重ね合わせ許容値が小さい。
【0025】次に、図3(b)に示すようにステッパA
のディストーションデータより重ね合わせ許容値が小さ
い、第1方向X成分を抽出する。同様に、図4(b)に
示すようにステッパBのディストーションデータより重
ね合わせ許容値(マージン)が小さい第2方向Y成分を
抽出する。その後、抽出した夫々のディストーションデ
ータを処理をして最終的な補正データ8を得る。本実施
例においては、図5に示すように抽出した夫々のディス
トーションデータのベクトル和をとり、補正に用いるデ
ィストーションデータとする。このディストーションデ
ータの位置情報を電子線露光を行なうパターンの夫々対
応した位置情報に重畳させて最終的な補正データ8を得
る。
【0026】最終的な補正データ8を用いて電子線露光
を下地レイヤに行う。その結果、第1方向Xに対しては
重ね合わせ許容値の小さいゲート層2に対して最適な補
正を、第2方向Yに対してはビット線層3に対して最適
な補正を行うことができ、ゲート層2及びビット線層3
に対して精度の高い重ね合わせを行うことができる。
【0027】本実施例のように、複数のディストーショ
ンデータを加算平均して、ディストーションの最終的な
補正データ8を求めることも可能である。
【0028】本実施例においては、ディストーションデ
ータを第1方向X及び第2方向Yに分割したが、特に限
定されるものではなく、任意の座標軸に分割することが
できる。例えば、極座標及び斜交座標に分割することが
できる。
【0029】また、本実施例においては、2台のステッ
パの例を用いて説明したが、特にこれに限定されるもの
ではなく、3台以上のステッパを用いて、夫々のディス
トーションデータ測定し、その測定結果より補正データ
を抽出しベクトル和を求めてもよい。求めたベクトル和
を最終的な補正データとして用いて電子線露光をするこ
とができる。
【0030】本発明に係る他の実施例について、添付し
た図面を参照して説明する。なお、図1乃至図5に示す
実施例と同一構成物には、同一符号を付してその詳細な
説明は省略する。図6は、本発明の他の実施例に係る電
子線露光方法で露光されたデバイスの模式図である。図
7は、本発明の他の実施例におけるディストーション補
正データを示す図である。
【0031】本実施例は、実施例と比較して、図6に示
すように、ステッパAで露光されたゲート層2とステッ
パBで露光されたフィールド層9とに対して、電子線露
光にてビットコンタクト10を露光することが異なる以
外は、ステッパA及びステッパBのレンズディストーシ
ョンデータも含め、実施例と同一構成である。
【0032】本実施例において、ビットコンタクト10
の重ね合わせ許容値は、ゲート層2及びフィールド層9
に対して第1方向Xに小さい。本実施例の場合には、ビ
ットコンタクト10のゲート層2に対する重ね合わせ許
容値を40nm、フィールド層9に対する重ね合わせ許
容値を60nmとする。
【0033】ステッパAとステッパBに対するディスト
ーション補正を行う場合には、ステッパAのディストー
ションデータとステッパBのディストーションデータに
任意定数をかけてベクトル和を求め補正に用いるディス
トーションデータとする。かける任意定数は重ね合わせ
許容値の小さいステッパAは大きな値、許容値の大きい
ステッパBは小さな値とする。図7に示すようにステッ
パAに0.6、ステッパBに0.4をかけてベクトル和
を求め、ディストーションデータとする。このディスト
ーションデータの位置情報を電子線露光を行なうパター
ンの夫々対応した位置情報に重畳させて最終的な補正デ
ータ8を求める。
【0034】本実施例のように、複数のディストーショ
ンデータを加重平均して、ディストーションの補正デー
タ11を求めることも可能である。
【0035】本実施例においては、補正データ11を複
数のディストーションデータを加重平均して求めている
が、これに特に限定されるものではなく、第1方向Xに
はステッパAのディストーションデータのみを用い、第
2方向Yには、ステッパA及びステッパBとの加重平均
をとるなど、さまざまな形の処理が可能である。
【0036】上述のいずれの実施例においても、最終的
な補正データを求める場合に、加算平均処理及び加重平
均処理を単独で用いてい処理しているが、これに特に限
定されるものではなく、加算平均処理及び加重平均処理
を組み合わせて、最終的な補正データを求めることもで
きる。
【0037】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ス
テッパ毎にディストーションを測定して処理することに
より、複数のステッパによって露光された層に対する電
子線による重ね合わせ露光の場合であっても、複数の層
に対して高い重ね合わせ精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る電子線露光方法のフロー
チャートを示す図である。
【図2】本発明の実施例に係る電子線露光方法により露
光されたデバイスを示す模式図である。
【図3】(a)は、ステッパAのレンズディストーショ
ンを示す図であり、(b)は、抽出されたデータを示す
ベクトル図である。
【図4】(a)は、ステッパBのレンズディストーショ
ンを示す図であり、(b)は、抽出されたデータを示す
ベクトル図である。
【図5】本実施例の補正データを示すベクトル図であ
る。
【図6】本発明の他の実施例に係る電子線露光方法で露
光されるデバイスの模式図である。
【図7】本発明の他の実施例におけるディストーション
の補正データを示すベクトル図である。
【図8】従来の電子線露光方法のフローチャートを示す
図である。
【図9】(a)は、レンズディストーションの測定方法
を示す模式図であり、(b)は、位置測定マークが適当
なピッチで配置されたパターンを示す模式図である。
【図10】レンズの理想格子からの位置ずれ量を示す図
である。
【図11】1次成分を示す図である。
【図12】ディストーションによる位置ずれデータを示
す図である。
【図13】電子線露光装置の模式図である。
【図14】容量コンタクトのビット線に対する重ね合わ
せ不良を示すベクトル図である。
【符号の説明】
1;DRAM 2;ゲート層 3;ビット線 4;容量コンタクト 5;理想格子 6、7;ディストーション 8、11;最終的な補正データ 9;フィールド 10;ビットコンタクト 100;半導体ウエハ 101;パターン 102;位置測定マーク 103;理想格子 104;位置ずれ量 105;1次成分 106;位置ずれデータ 107;電子露光装置 108;第1記憶装置 109;第2記憶装置 111;位置決め偏向器 112;電子銃 X;第1方向 Y;第2方向 W;ステッパの転写最大幅

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも2以上の層を有する半導体装
    置の電子線露光方法において、 予め光露光装置のディストーションを測定し、その測定
    データを処理して前記ディストーションを補正した補正
    データを求めておき、前記層のうち、前記光露光装置に
    よる露光処理を受けた層に対して、前記補正データに基
    づいて電子線による重ね合わせ露光を行うことを特徴と
    する電子線露光方法。
  2. 【請求項2】 前記測定データの処理は、前記露光処理
    前になされると共に、加算平均処理であることを特徴と
    する請求項1に記載の電子線露光方法。
  3. 【請求項3】 前記測定データの処理は、前記露光処理
    前になされると共に、加重平均処理であることを特徴と
    する請求項1に記載の電子線露光方法。
  4. 【請求項4】 前記測定データの処理は、前記露光処理
    前になされると共に、加重平均処理と加算平均処理との
    組み合わせであることを特徴とする請求項1に記載の電
    子線露光方法。
  5. 【請求項5】 前記補正は、前記測定データの処理結果
    を電子露光のパターンの位置情報に重畳させるものであ
    ることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記
    載の電子線露光方法。
  6. 【請求項6】 少なくとも2以上の層を有する半導体装
    置の電子線露光方法において、 予め光露光装置のディストーションを測定し、前記ディ
    ストーションの測定データを前記層のうち、前記光露光
    装置による露光処理を受けた層に対して、前記測定デー
    タを加算する方向に分割し、許容値の小さい方向成分を
    抽出し、電子線露光を行う前記露光処理を受けている層
    に対する前記方向の重ね合わせ許容値を算出し、前記許
    容値の加算平均処理を行うことを特徴とする電子線露光
    方法。
  7. 【請求項7】 少なくとも2以上の層を有する半導体装
    置の電子線露光方法において、 予め光露光装置のディストーションを測定し、前記ディ
    ストーションの測定データを前記層のうち、前記光露光
    装置による露光処理を受けた層に対して、前記測定デー
    タを加重する方向に分割し、許容値の小さい方向成分を
    抽出し、電子線露光を行う前記露光処理を受けている層
    に対する前記方向の重ね合わせ許容値を算出し、前記許
    容値の加重平均処理を行うことを特徴とする電子線露光
    方法。
  8. 【請求項8】 前記方向は、第1方向と、第1方向に対
    して直交する第2方向であることを特徴とする請求項6
    又は7に記載の電子線露光方法。
  9. 【請求項9】 前記方向は、第1方向と、第1方向に対
    して直交する第2方向とからなる座標軸を任意の角度に
    回転させた方向であることを特徴とする請求項6又は7
    に記載の電子線露光方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010021289A (ko) * 1999-08-13 2001-03-15 가네꼬 히사시 전자빔노광방법 및 반도체장치 제조방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010021289A (ko) * 1999-08-13 2001-03-15 가네꼬 히사시 전자빔노광방법 및 반도체장치 제조방법

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