JP2708300B2 - 電子線描画方法 - Google Patents
電子線描画方法Info
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
- H01J37/3045—Object or beam position registration
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Description
とくにウエハを移動させたままアライメントマ−クを精
度よく検出することのできる電子線描画方法に関する。
体ウエハをカセット(治具)に装着してウエハステ−ジ
に搭載しウエハ上にチップパタ−ンを描画する。上記パ
タ−ンの位置はウエハ上のアライメントマ−クを基準に
して相対的に決められている。電子ビ−ムは描画パタ−
ンに応じて偏向されるので、アライメントマ−クの位置
(座標値)が設計値から変化した場合にはその分だけ電
子ビ−ムの偏向信号を補正しておく必要がある。
ステ−ジを制御してウエハ上のアライメントマ−クを電
子ビ−ム原点(無偏向状態の電子ビ−ムの照射位置)に
置いて測定される。上記ウエハステ−ジの制御信号(位
置指令値)は電子ビ−ムの偏向信号(パタ−ン情報)と
関連付けられているので、上記アライメントマ−クの設
計値からの位置づれが無ければアライメントマ−クは電
子ビ−ム原点に一致する。しかし、上記カセットやステ
−ジ等の位置誤差、およびウエハの変形があるとアライ
メントマ−クは電子ビ−ム原点からずれてくる。
子ビ−ムをアライメントマ−ク上に走査してその反射電
子を上記電子ビ−ム原点に対して対称な位置に置いた2
個の反射電子検出器により検出するようにしていたの
で、アライメントマ−クは電子ビ−ム原点からずれてい
たり、あるいは反射電子検出器が電子ビ−ム原点に対し
て非対称位置に配置されているような場合には、反射電
子検出器の出力波形が非対称形となり、これによりマ−
ク位置検出に誤差が生じるという問題があった。
ライメントマ−クを向きの異なる二つの方向から2回走
査し、それそれのマ−ク検出信号を算術平均して上記波
形の非対称による誤差を低減することが開示されてい
る。また、1つのマ−クを複数回走査し、各々の走査信
号を加算平均してランダムノイズの影響を低減させ、検
出信号のS/Nを向上させることもおこなわれていた。
しかし、上記の方法ではステ−ジの移動と停止を繰り返
してウエハ上の複数のマ−クを順次測定するので(ステ
ップアンドリピ−ト方式)時間がかかり、装置のスル−
プットが悪いという問題があった。
報においては、ステ−ジを連続的に移動しつつマ−ク位
置を検出する、いわゆるステ−ジ連続移動方式が開示さ
れている。しかし、上記ステ−ジ連続移動方式はマ−ク
検出時間を短縮できるものの、各マ−ク位置を必ずしも
電子ビ−ム原点直下で検出できないため、検出信号波形
の非対称性により測定誤差が増大するという問題があっ
た。
は、上記マ−ク検出信号の非対称度を予測する関数を設
定し、これにより上記非対称性を走査位置に応じて補正
する方法が開示されている。しかし、実際にはマ−ク検
出信号の非対称度を精度よく予測できないので、非対称
性も十分に補正されないという問題があった。
ステ−ジ連続移動方式を採用して装置のスル−プットを
高め、同時に上記マ−ク検出信号の非対称度を精度よく
補正することのできる電子線描画装置を提供することに
ある。
に、試料面上のアライメントマ−クを上記電子ビ−ムの
原点に対して対称な位置に連続的に移動し、それぞれの
対称位置において上記アライメントマ−クに電子ビ−ム
を走査して得られる各反射信号をメモリに記憶し、上記
記憶された各反射信号を加算して対称波形化し、これよ
り位置情報を抽出するようにする。このとき、上記アラ
イメントマ−クからの反射信号の位置座標値と上記試料
ステ−ジの位置座標値の差分を上記反射信号の相対位置
座標値として上記メモリに記憶するようにし、上記電子
ビ−ム原点に対して対称な位置にて検出された上記アラ
イメントマ−クの反射信号記憶値を加算して、反射信号
波形を対称化するようにする。
の原点に対して対称な位置に移動して得られる上記各反
射信号を加算することにより反射信号波形を対称化す
る。また、上記対称波形化された反射信号波形の上記相
対位置座標値により、上記アライメントマ−クの電子ビ
−ム原点に対する位置ずれを検出する。
明する。周知のようにLSIの製造に際しては、拡散や
蒸着等の各工程に応じた数多くのパタ−ンがウエハ上に
重ね書きされる。最初のパタ−ンを描画する際に図1に
示すようなウェハマ−ク11とチップマ−ク12の2種
類のアライメントマ−クがウエハ206上に描かれ、2
回目以降のパタ−ン描画では上記2種類のアライメント
マ−ク位置を基準にしてパタ−ンの位置合わせを行い、
同時にウエハの伸縮その他の誤差を補正する。本発明は
上記2回目以降のパタ−ンの位置合わせに関する。
て電子線描画装置のステ−ジ上にセットし、ウェハマ−
ク11の位置を検出してウェハの伸びや回転を求め、こ
れらによるウエハの位置誤差を補正する。次いで、チッ
プマ−ク12の位置を検出して重ね描画を行う。本発明
においては、ステ−ジを連続的に移動して各チップマ−
ク12の位置を連続的に検出する。すなわち、各チップ
マ−クが順次電子ビ−ム直下を通過するようにステ−ジ
を連続的に移動する。例えば図1において、左下側から
上側に向かって各チップマ−クが順次電子ビ−ム直下を
通過するようし、次いで右隣のチップマ−ク列に移って
ウエハを上方に移動するようにする。
チップマ−クがたどる位置を示している。すなわち注目
するチップマ−クはy方向401に沿って40D,40
C,40B,40A等の位置を順次通過する。ここで、
位置40Dと40Aは電子ビ−ム202の原点400に
対して等距離にあり、位置40Cと40Bも同様に原点
400から等距離にあるものとする。そして、上記チッ
プマ−クが上記40D,40C,40B,40A等の位
置にきたときに電子ビ−ム202を偏向してチップマ−
クを走査するとそれぞれの位置に応じて図2の下側に示
すような41D,41C,41B,41A等の波形が反
射電子検出器より得えられる。
個で構成され、それぞれは電子ビ−ム直下点400に対
して対称、等距離の位置に設置され、両反射電子検出器
の出力の和がチップマ−クの位置信号21D,21C,
21B,21A等になる。なお、反射電子検出器の数は
必ずしも図4のように2個である必要はなく、電子ビ−
ム直下点200に対して対称、等距離の配置であればさ
らに数を増やすこともできる。図3は上記ビ−ム走査を
説明する図であり、電子ビ−ム202は例えば矢印3A
〜3Dのようにチップマ−ク12を走査する。このよう
に同一部分を同一方向に複数回走査して得られる反射信
号加算すると、反射信号のS/Nを向上することができ
る。
きたときにはチップマ−クからの反射電子が上記2個の
反射電子検出器に等量づつ入力するので、その出力は図
2の41に示すように対称な波形になる。しかし、チッ
プマ−クが40D,40C,40B,40Aのように電
子ビ−ム直下点400からずれている場合には二つの反
射電子検出器に入力する反射電子強度が不平衡になるの
で、位置信号波形も41D,41C,41B,41Aの
ように非対称になる。しかし、例えば41Dと41Aの
ようにマ−ク位置が電子ビ−ム直下点400から当距離
にあるとそれぞれに対応する位置信号波形は41Dと4
1Aのように互いに裏返した波形になる。41Cと41
Bについても同様である。そこで本発明では上記互いに
裏返しの関係にある位置信号波形同志を加算して41と
同様な対称波形を得るようにする。上記波形の対称性は
加算する波形数を増やすと個々のバラツキが平均化され
て向上するので、例えば41D,41C,41B,41
Aの全てを加算するようにしてもよい。
ので、上記加算処理においては時間軸をシフトして波形
同志を正確に重ね合わせてやる必要がある。この処理は
一般的にかなり面倒であるが、本発明では上記波形の時
間軸シフト処理を省略して、各アライメントマ−クの位
置ずれのみを直接的に抽出できるので、以下、その理由
を説明する。図4は本発明による電子線描画装置の概略
の構成図である。CPU211はチップアライメントマ
−クの設計デ−タからステ−ジ207の駆動値と電子ビ
−ム202の偏向値をステ−ジ制御ユニット210およ
び電子ビ−ム制御ユニット209へ送付する。電子検出
器205はマ−クからの反射電子を検出して検出信号を
検出信号処理ユニット209へ送付する。
値と電子ビ−ム202の偏向値を共に電子ビ−ム直下点
400を原点とする座標値(x,y)に換算して表現す
ることにする。上記のような座標値を用いるとステ−ジ
207の位置とチップマ−クの位置とが同じように移動
するので、例えば図2においてチップマ−クが40Dの
位置にあるときのステ−ジ207の駆動値(x1、y1)
とすると、電子ビ−ムがこの位置のチップマ−クの中心
を通過するときの上記電子ビ−ムの偏向値も(x1、
y1)になる。実際にはチップマ−クがy方向にΔyだ
け位置ずれしているとすると、上記チップマ−クの中心
に対応する電子ビ−ム偏向値は(x1、y1+Δy)とし
て検出される。したがって、チップマ−クの位置ずれ量
Δyは上記電子ビ−ムの偏向値(x1、y1+Δy)から
ステ−ジ207の駆動値(x1、y1)を減ずることによ
って抽出することができる。チップマ−クが40C〜4
0Aの位置にあるときにも同様にして上記Δyが抽出さ
れる。
クをy方向にビ−ム走査して得られる各位置信号波形の
y座標値から対応するステ−ジ207のy座標値分だけ
減ずると、図5の42D〜42Aのような位置信号波形
がえられる。これらはそれぞれ図2の41D〜41Aと
同一波形であり、単に横軸の値が共通化されているに過
ぎない。これより例えば42Dと42Aを加算すると4
2のような対称波形が得られ、この対称波形よりチップ
マ−クの位置ずれΔyが正確に抽出できるようになる。
42Cと42Bを加算したり、42D〜42Aの全てを
加算する場合も同様である。
0を通過する際にもマ−ク位置信号も上記波形42と同
様になる。したがって、上記処理により電子ビ−ムの直
下におけるチップマ−クの位置ずれΔyを波形の非対称
性により生ずる誤差を排除して正確に検出することがで
きるのである。また、上記の処理はCPU211が行
う。また、図2においては、1つのマ−ク位置の検出回
数を4回としたが、検出回数は4回に限定されない。な
お、本発明においては上記のように電子ビ−ムの直下位
置400に対する対称な位置のマ−ク検出信号よりマ−
クの位置ずれを知ることができるのであるから、各マ−
クは必ずしも直下位置400を通過する必要はなく、要
は上記対称位置を通過すれば良いのである。また、上記
実施例においてはマ−ク検出手段として電子ビ−ムを用
いたが、荷電粒子ビ−ムや光ビ−ム等を用いることもで
きる。また、本発明の方法は描画装置のみならず、例え
ば測長装置等にも適用可能である。
おけるマ−クの位置検出精度を向上することができ、こ
れにより電子線描画装置の生産性を向上することができ
る。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 試料ステ−ジに搭載された試料のアライ
メントマ−クの位置を電子ビ−ム走査により検出して上
記試料の位置決めを行う電子線描画方法において、上記
試料面上のアライメントマ−クを上記電子ビ−ムの原点
(無偏向時における上記電子ビ−ムの照射位置)に対し
て対称な位置に移動し、それぞれの対称位置において上
記アライメントマ−クに電子ビ−ムを走査し、上記各電
子ビ−ム走査により得られるアライメントマ−クからの
反射信号をメモリに記憶し、上記記憶された各反射信号
より上記アライメントマ−クの位置情報を抽出するよう
にしたことを特徴とする電子線描画方法。 - 【請求項2】 請求項1において、上記アライメントマ
−クマ−クからの反射信号の位置座標値と上記試料ステ
−ジの位置座標値の差分を上記反射信号の相対位置座標
値として上記メモリに記憶するようにしたことを特徴と
する電子線描画方法。 - 【請求項3】 請求項1および2において、上記メモリ
が記憶する上記電子ビ−ム原点に対して対称な位置にお
いて検出された上記アライメントマ−クマ−クからの反
射信号を加算して、反射信号波形を対称化するようにし
たことを特徴とする電子線描画方法。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
上記試料ステ−ジを連続的に移動して上記アライメント
マ−クからの反射信号を検出するようにしたことを特徴
とする電子線描画方法。
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