JP3244633B2 - 電子線描画方法及び電子線描画装置 - Google Patents

電子線描画方法及び電子線描画装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子線描画方法及
び電子線描画装置に関し、特に既に描画されているパタ
ーン上に高精度に重ね露光することのできる電子線描画
方法及び電子線描画装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子線描画装置と光縮小露光装置
とを併用し、重ね露光される複数のパターンのうち比較
的微細なパターンを多く含むパターンを電子線描画装置
によって描画し、その他のパターンを光縮小露光装置を
用いて露光することで多層構造を有するＬＳＩを作製す
るハイブリッド露光が行われている。
【０００３】ところで光縮小露光装置による露光パター
ンには、光縮小露光装置のレンズに固有の露光歪みや、
光縮小露光時の環境変化に伴う露光誤差が含まれてい
る。したがって、光縮小露光装置で露光したパターンの
上に重ねて電子線描画装置によって設計通りのパターン
描画を行うと、上下層のパターン間での合わせ誤差が発
生するという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記した光縮小露光装
置による露光パターンと電子線描画装置による描画パタ
ーンの間の重ね精度を改善するために、ウェハ上に光縮
小露光装置によって形成されたマークの位置を測定して
光縮小露光装置に固有の露光歪みを求め、電子線描画時
にこの露光歪みを補正して描画する方法が特開昭６２−
５８６２１号公報に記載されている。しかし、この方法
では、光縮小露光装置の動的な特性変化に対応するため
には、ウェハ上の全チップに対してチップアライメント
を実施する必要があり、また高頻度でマークを計測する
必要がある。
【０００５】また、パターン周辺部に露光歪みを評価す
るのに十分なマークを配置し、描画時にマークを検出し
て補正する方法が特開昭５７−１８６３３１号公報に記
載されている。しかし、この方法では、歪みを評価する
ためのマーク検出点数が多いためスループットを向上す
ることができない。一方、光縮小露光装置では、最近、
特開昭６２−１６９３２９号公報に記載されているよう
に、露光時間の短縮のためアライメント法としてウェハ
内の指定点のマークを検出し、ウェハ全体のチップの配
列情報に補正をかけるアライメント方法が用いられてい
る。この方法には、（１）統計処理することによりマー
ク検出誤差による影響を低減できる、（２）マーク検出
のために要する時間を短縮することができる、というメ
リットがある。しかし、この方法は、配列情報のみの補
正であるため、チップの倍率変化や回転といった補正は
露光結果を見てマニュアルにて微調整しているのが実状
である。
【０００６】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたもので、下層露光装置、特に光縮小露光
装置によって形成された静的歪み及び動的歪みを有する
パターンに対して高精度な重ね合わせ露光を高スループ
ットで行うことのできる電子線描画方法及び電子線描画
装置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】本発明においては、ウェ
ハ上の各チップ内に予め形成されているマークの位置を
所定数のチップに関して計測し、計測されたマークの位
置と、そのマークの設計位置とから、統計処理により、
各チップのウェハ座標とそのチップの形状歪との関係を
求める。そして、その関係を用いて各チップに描画する
パターンに補正をかけることで重ね精度を高めるととも
に、スループットを高める。
【０００８】すなわち、本発明は、ウェハ上に電子線を
走査し、ウェハ上に設定された複数のチップに対して所
望のパターンを描画する電子線描画方法において、チッ
プ内に形成されている少なくとも２個のマークを所定数
のチップについて各々検出し、検出されたマークの位置
と該マークの設計位置とからウェハ面内における各チッ
プの形状歪とウェハ座標との関係を統計処理により求め
るステップと、前記ステップで求められたチップの形状
歪とウェハ座標との関係を用いて各チップに描画すべき
パターンを補正しながら全てのチップにパターンを描画
するステップとを含むことを特徴とする。
【０００９】チップの形状歪とウェハ座標との関係は複
数系列もつことができる。また、求められたチップの歪
形状の情報を用いてマークの誤検出を判定することがで
きる。誤検出と判定されたマーク位置の情報を除外して
前記統計処理を行うことにより、チップの形状歪みを高
精度に求めることができる。時間的に変化する歪みある
いはチップ毎に変化する動的歪みに対しては、例えば複
数のチップへの露光順序とチップの形状歪との関係を求
め、各チップに描画するパターンをこうして求められた
露光順序と形状歪の関係を用いて補正することで対応す
ることができる。
【００１０】本発明による電子線描画装置は、統計処理
によって各チップの形状歪みを求め、その形状歪みを補
正して描画する前記描画方法と、チップ毎に形状歪みを
求め、歪みを補正して描画する描画方法等、他の電子線
描画方法とを選択可能なことを特徴とする。
【００１１】本発明による電子線描画装置は、前記統計
処理によってチップの形状歪みを求める電子線描画方法
による重ね合わせ精度を演算する機能と、演算された重
ね合わせ精度が予め設定された精度以内のときは前記統
計処理によってチップの形状歪みを求める電子線描画方
法を選択し、演算された重ね合わせ精度が予め設定され
た精度より低いときは前記他の電子線描画方法に自動的
に切り替える機能を備えることを特徴とする。本発明の
電子線描画方法及び電子線描画装置は、半導体素子の製
造に使用することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１に、本発明の方法に用いられ
る電子線描画装置の概略図を示す。電子源１より照射さ
れた電子線は第一マスク（矩形成形絞り）２を透過し、
成形レンズ４を通過し、第二マスク（可変成形絞り）６
に到達する。第二マスク６に照射する場合、成形偏向器
３に制御計算機１９より成形偏向制御回路１５に成形寸
法が指定され、成形偏向制御回路１５より成形偏向器３
に電圧がかかりウェハ１２上で指定寸法となるような矩
形ビームが第二マスク６を透過する。
【００１３】第二マスクを透過した電子線（成形ビー
ム）９は縮小レンズ７にて縮小され、制御用計算機１９
にて指定された偏向位置を位置決め偏向制御回路１６に
設定することにより位置決め偏向器８に偏向信号が設定
され、成形ビーム９は指定の位置に偏向され対物レンズ
１０を通して試料台１３上のウェハ１２に照射される。
試料台１３の移動は、試料台位置決め機構１４と試料台
位置制御回路１８にて制御計算機１９からの指令により
実施される。
【００１４】このような成形ビーム９の制御と、試料台
１３の制御により、ウェハ１２上の指定された位置に指
定された形状のＬＳＩパターンを描画することができ
る。またウェハ１２上のマークに照射された成形ビーム
９の反射電子信号は反射電子検出器１１にて検出され、
マーク検出回路１７にて処理され、制御用計算機１９に
ウェハ１２上に形成されたマークの位置を通知すること
ができる。
【００１５】次に、この電子線描画装置を用いた本発明
の電子線描画方法について説明する。はじめに、光縮小
露光装置によって形成されたパターンの歪みに関して以
下に説明する。図２は、ウェハ１２上に形成されたチッ
プの配列を示す。図２に破線で示した矩形形状２０は設
計チップ形状である。これに対して実線で示した四角形
は光縮小露光装置によって露光されたチップ形状を誇張
して表したものである。この例では、各チップにはパタ
ーンと一緒にチップの４隅に十字形のマーク２１が露光
され、実線の四角形はチップの四隅に配置されたマーク
を結んでできた図形である。
【００１６】光縮小露光装置が１ショットで１チップを
露光する場合、各チップの形状は設計形状２０に対して
次の１〜４に示すような種々の歪みを有する。 １．レンズ収差による固有の歪み。 ２．露光時の環境（温度、気圧）変化による倍率変化。 ３．露光位置に依存する各チップ形状の回転。 ４．各チップの配列誤差。
【００１７】レンズ収差による歪みは、チップ中心に対
して静的な高次の歪みである。倍率変化は、１ウェハ露
光中に発生する量は微少であり、ウェハ毎に変化する量
である。各チップの回転は、光縮小露光装置の試料台の
ヨーイング等に起因して発生するものである。また、各
チップの配列誤差はステージ測長系の誤差、例えば気圧
の変化によるレーザー測長系のレーザー波長の変化やス
テージに設定されている測長用ミラーの歪みによって発
生するものである。
【００１８】前記チップ形状の歪みを数式で表現すると
以下のようになる。いま、ウェハ上にＸＹ座標系を設定
し、各チップのウェハ中心からの座標を（Ｘw,Ｙw）、
チップ内の露光位置の座標を（Ｘc,Ｙc）、歪みを考慮
した補正後のチップ内の露光位置を（Ｘ'c,Ｙ'c）とす
れば、Ｘ'c，Ｙ'cは次の〔数１〕及び〔数２〕で表すこ
とができる。
【００１９】
【数１】Ｘ'c＝ｆ0(Ｘw,Ｙw)＋ａ1・Ｘc＋ｆ2(Ｘw,Ｙw)
Ｙc＋ｆ3(Ｘc,Ｙc)
【００２０】
【数２】Ｙ'c＝ｇ0(Ｘw,Ｙw)＋ｇ1(Ｘw,Ｙw)Ｘc＋ｂ2・
Ｙc＋ｇ3(Ｘc,Ｙc)
【００２１】上記〔数１〕及び〔数２〕において、関数
ｆ0(Ｘw,Ｙw)及びｇ0(Ｘw,Ｙw)はシフトすなわち平行移
動を表し、ａ1，ｂ2は倍率変動を表す。また、関数ｆ
2(Ｘw,Yw)及びｇ1(Ｘw,Ｙw)は回転を表し、関数ｆ
3(Ｘc,Ｙc)及びｇ3(Ｘc,Ｙc)は静的な歪みを表す。
【００２２】一方、光縮小露光装置はレンズに照射され
蓄積されたエネルギーによりレンズの温度が変化しレン
ズが変形する。したがってこの変化分を考慮し、ａ1，
ｂ2を座標（Ｘw,Ｙw）の関数とすると、前記〔数１〕及
び〔数２〕は以下の〔数３〕及び〔数４〕のように表す
ことができる。
【００２３】
【数３】Ｘ'c＝ｆ0(Ｘw,Ｙw)＋ｆ1(Ｘw,Ｙw)Ｘc＋ｆ
2(Ｘw,Ｙw)Ｙc＋ｆ3(Ｘc,Ｙc)
【００２４】
【数４】Ｙ'c＝ｇ0(Ｘw,Ｙw)＋ｇ1(Ｘw,Ｙw)Ｘc＋ｇ
2(Ｘw,Ｙw)Ｙc＋ｇ3(Ｘc,Ｙc)
【００２５】上記〔数３〕及び〔数４〕のｆ0，ｆ1，ｆ
2，ｆ3，ｇ0，ｇ1，ｇ2，ｇ3を算出することにより、下
層露光装置にて露光されたチップのウェハ全面での関係
式を求めることができる。そして、この関係式を使用し
てウェハ全面を描画すれば高い重ね精度で露光すること
ができる。次に、図３のフローチャートを参照して上記
関係式を求め、描画位置を補正して描画する手順を説明
する。
【００２６】まず、指定されたチップ内のマーク位置が
成形ビーム９の偏向ゼロ点の位置にくるように試料台１
３を移動させる。その後、ステップ３０において、マー
ク２１上を成形ビームにて走査し、マークの位置をマー
ク検出回路１７にて検出する。その結果を制御計算機１
９に取り込む。このような処理をチップ内の指定マーク
個数分繰り返し、ステップ３１において、以下の〔数
５〕及び〔数６〕の合わせ係数式を最小自乗法にて算出
する。ここで、チップ内のマーク位置の設計座標を（Ｘ
mc,Ｙmc）とし、チップ内のマーク位置の計測座標を
（ＸmcmＹmcm）とする。
【００２７】
【数５】Ｘmcm＝ａ0＋ａ1Ｘmc＋ａ2Ｙmc＋ａ3ＸmcＹmc
【００２８】
【数６】Ｙmcm＝ｂ0＋ｂ1Ｘmc＋ｂ2Ｙmc＋ｂ3ＸmcＹmc
【００２９】上記式はチップ内に４点マークが存在した
場合の合わせ係数であるが、マークの個数を増やせばさ
らに高次の合わせ補正係数を算出することが可能であ
る。このマーク検出と合わせ補正係数の作成を指定チッ
プ分繰り返す（ステップ３２）。次に、各チップに対し
て計測された合わせ係数ａ0，ａ1，ａ2，ａ3，ｂ0，
ｂ1，ｂ2，ｂ3 とチップのウェハ中心からの座標を（Ｘ
w,Ｙw）の関係式を、以下の〔数７〕〜〔数１４〕のよ
うに仮定する。
【００３０】
【数７】ａ0＝Ａ00＋Ａ01Ｘw＋Ａ02Ｙw＋Ａ03ＸwＹw
【００３１】
【数８】ａ1＝Ａ10＋Ａ11Ｘw＋Ａ12Ｙw＋Ａ13ＸwＹw
【００３２】
【数９】ａ2＝Ａ20＋Ａ21Ｘw＋Ａ22Ｙw＋Ａ23ＸwＹw
【００３３】
【数１０】ａ3＝Ａ30
【００３４】
【数１１】ｂ0＝Ｂ00＋Ｂ01Ｘw＋Ｂ02Ｙw＋Ｂ03ＸwＹｗ
【００３５】
【数１２】ｂ1＝Ｂ10＋Ｂ11Ｘw＋Ｂ12Ｙw＋Ｂ13ＸwＹw
【００３６】
【数１３】ｂ2＝Ｂ20＋Ｂ21Ｘw＋Ｂ22Ｙw＋Ｂ23ＸwＹw
【００３７】
【数１４】ｂ3＝Ｂ30
【００３８】そして、ステップ３３において、上記〔数
７〕〜〔数１４〕式の係数Ａ00，Ａ01，Ａ02，‥‥，Ｂ
22，Ｂ23，Ｂ30を最小自乗法で算出することにより、関
係式ｆ0，ｆ1，ｆ2，ｆ3，ｇ0，ｇ1，ｇ2，ｇ3を算出す
ることが可能となる。上記〔数７〕〜〔数１４〕の係数
の次数は下層露光装置に合わせ、さらに高次に補正する
ことも可能である。特に、〔数７〕及び〔数１１〕で表
されるチップの配列位置に関しての補正式は、試料台１
３に固定され試料台１３の位置を測定するレーザ干渉計
のミラーの直線性に依存するので、３次もしくは５次の
近似式すればさらに高精度の近似が可能である。
【００３９】次に、ウェハ全面を描画する場合は、ステ
ップ３４において、前記〔数７〕〜〔数１４〕で表され
るａ0，ａ1，ａ2，ａ3，ｂ0，ｂ1，ｂ2，ｂ3 に関する
関係式に目標とするチップのウェハ面内座標を代入し、
歪み係数を算出する。続いて、ステップ３５において、
１チップ内の偏向目標データにステップ３４で算出され
た歪み係数を適用し、指定座標に対し補正を行って目標
座標とし、ステップ３６で１チップを描画する。この処
理をウェハ全面のチップに対して行って全チップの描画
を終了する（ステップ３７）。
【００４０】次に、図４に示すように、光縮小露光装置
で用いられるレティクル５１上に複数のパターン（図４
ではＡ，Ｂ、２種類のパターン）が形成されており、片
側のパターンをマスクして１つのパターンずつ露光する
場合がある。このときウェハ１２上には、図示するよう
に、パターンＡのチップとパターンＢのチップが２つの
グループに分けて形成される。
【００４１】このような場合、前記手順で補正すると、
パターンＡのチップとパターンＢのチップとでチップ固
有の歪みは異なるため、前記〔数７〕〜〔数１４〕の関
係式をウェハ全面で共通に使用する場合、パターンＡと
パターンＢとでは固有の歪みが異なるため固有歪みの差
が生じ、重ね合わせ上の問題が生じる。そこでパターン
Ａのチップに関する関係式と、パターンＢのチップに関
する関係式というように複数の関係式を持つことによ
り、いずれのパターンのチップに対しても高精度な重ね
合わせで描画することができる。
【００４２】このとき、パターンＡのチップに関する
〔数７〕〜〔数１４〕で表されるａ0，ａ1，ａ2，ａ3，
ｂ0，ｂ1，ｂ2，ｂ3 に関する関係式は、パターンＡの
チップ内に設けられたマークを検出することにより算出
し、パターンＢのチップに関する補正の関係式は、パタ
ーンＢのチップ内に設けられたマークを検出することに
より算出するのは言うまでもないことである。
【００４３】上では、倍率の係数ａ1，ｂ2 をチップの
座標ＸW，ＹW の関係式にて算出している。しかし、図
５に示すように、光縮小露光装置の場合、倍率は、未露
光状態つまりレンズに光が照射されていない状態から、
安定露光状態つまりレンズに光が照射され、光照射によ
るレンズの温度上昇が飽和してレンズの温度が一定にな
るまで変化する。このように変化するものを位置Ｘ，Ｙ
の関係式であらわすのは困難である。
【００４４】そこで、あらかじめ制御計算式に下層露光
装置の各チップの露光順序を記憶させておき、この露光
順序Ｔn と倍率変化の係数ａ1，ｂ2 の関係式を次の
〔数１５〕及び〔数１６〕により算出する。
【００４５】
【数１５】ａ1＝Ｃ0＋Ｃ1Ｔn＋Ｃ2Ｔn 2
【００４６】
【数１６】ｂ2＝Ｄ0＋Ｄ1Ｔn＋Ｄ2Ｔn 2
【００４７】倍率の変化は、ある時間経過するとレンズ
の温度が安定状態になるので、倍率が変化しなくなる。
上記近似式をすべてのチップに当てはめると誤差が生じ
る。そこで下層露光開始のチップより次の計測対象チッ
プに対して順次倍率変化量を求め、ある一定量以下にな
ったチップまでを上記関係式に当てはめ、それ以後のチ
ップを、それ以降のチップの平均倍率にて露光を実施す
る。
【００４８】このような下層を露光した露光順序に関し
ての関係式により露光を実施することにより、下層露光
装置の露光順に依存した倍率変化に対応した重ね露光が
可能となる。マーク計測の対象とするチップも、下層露
光時の露光開始後のチップを密に指定しておき、安定状
態になったと予想されるチップに関しては荒く指定する
ことにより、スループットの低下を押さえつつ、高精度
な露光を実施することができる。
【００４９】以上説明した方法によれば各係数の関係式
ｆ0，ｆ1，ｆ2，ｆ3，ｇ0，ｇ1，ｇ2，ｇ3 を算出する
のに最小自乗法を適用しているため、１チップ毎にマー
ク検出を行い、その検出結果に従って１チップを描画す
る従来のチップアライメント方式に比較し、マーク検出
自身に伴う微少誤差を軽減できる。しかし、マーク破損
等により発生する大きな誤差は回避できず、その影響が
描画結果に反映される。このようなマーク検出誤差を除
去する方法として、検出されたマーク座標全体を一次近
似し、その差分から異常マークを判定する方法が考えら
れている。しかしこの方法では、異常マークも含めてマ
ーク座標全体を一次近似するため、異常マークの近傍の
マークに対して正常に計測されたマークであるにもかか
わらず、異常マークとみなされる可能性がある。
【００５０】本発明の方法では、各チップ毎のチップ形
状が算出される。そこで、このチップ形状の変化を利用
することにより、正確なエラー判定が可能である。前述
のように、ウェハ上のＸＹ座標に関し２次以上の歪みは
装置固有の静的な歪みである。そこで、各計測チップ毎
に算出される〔数５〕〔数６〕内のａ3，ｂ3 値及びウ
ェハ面内で算出された〔数１０〕〔数１４〕のＡ30，Ｂ
30値をマーク異常検出評価に使用する。
【００５１】図６のフローチャートを用いて、異常マー
クを除外した歪み係数の算出方法について説明する。ま
ず、ステップ６０において、計測チップに関して、個々
のチップに対して求められたａ3，ｂ3 値と最小自乗法
により全チップに対して求められたＡ30，Ｂ30値の差分
をとり、この差分値に次の〔数１７〕〔数１８〕のよう
に、マークのチップ中心からの各座標データを当てはめ
る。
【００５２】
【数１７】ｄＸ＝｜(Ａ30−ａ3)ＸmcＹmc｜
【００５３】
【数１８】ｄＹ＝｜(Ｂ30−ｂ3)ＸmcＹmc｜
【００５４】ステップ６１では、〔数１７〕〔数１８〕
で計算されたデータとあらかじめ制御用計算機１９に指
定しておいた許容値ｐ1 とを比較し、ｐ1 を超えるマー
クが存在するチップに関してその位置とマーク及び歪み
係数情報を記憶する。また、すべてがｐ1 を超えないチ
ップに関してのみの係数式〔数７〕〜〔数１４〕を再演
算し、以下の〔数１９〕〜〔数２６〕を得る（ステップ
６２、ステップ６４）。
【００５５】
【数１９】 ａ0=Ａ'00＋Ａ'01Ｘw＋Ａ'02Ｙw＋Ａ'03ＸwＹw
【００５６】
【数２０】 ａ1=Ａ'10＋Ａ'11Ｘw＋Ａ'12Ｙw＋Ａ'13ＸwＹw
【００５７】
【数２１】 ａ2=Ａ'20＋Ａ'21Ｘw＋Ａ'22Ｙw＋Ａ'23ＸwＹw
【００５８】
【数２２】ａ3=Ａ'30
【００５９】
【数２３】 ｂ0=Ｂ'00＋Ｂ'01Ｘw＋Ｂ'02Ｙw＋Ｂ'03ＸwＹw
【００６０】
【数２４】 ｂ1=Ｂ'10＋Ｂ'11Ｘw＋Ｂ'12Ｙw＋Ｂ'13ＸwＹw
【００６１】
【数２５】 ｂ2=Ｂ'20＋Ｂ'21Ｘw＋Ｂ'22Ｙw＋Ｂ'23ＸwＹw
【００６２】
【数２６】ｂ3=Ｂ'30
【００６３】このようにすれば、異常マークを排除して
より現実に近いチップの高次歪みを算出することができ
る。しかし、チップのシフト、回転、倍率に関してはよ
り多くの情報があるほうが精度よく近似することができ
る。そこで〔数１９〕〜〔数２６〕の関係式を使用し、
許容値ｐ1を超えたチップ（エラーチップ）に関して以
下の処理を実施し、エラーマークを判定する。ステップ
６５の判定で処理チップがエラーチップであるときはス
テップ６６に進む。ステップ６６では、〔数１９〕〜
〔数２６〕を用い、エラーチップに関しての歪み係数を
算出する。そして、その算出結果にチップ座標を代入
し、各マークに対する推定座標を算出し、その座標と計
測マーク座標の差分の絶対値をとり、あらかじめ制御計
算機に記憶させておいた許容値ｐ2と比較する。
【００６４】ステップ６７の判定で比較結果が許容値ｐ
2 内のマークはステップ６９、ステップ７１で歪み係数
の計算に使用し、許容値ｐ2 を超えるものは異常マーク
として扱い、ステップ６７からステップ７０に進んで、
チップの歪みの計算に使用しない。ここで説明している
例ではマークの個数はチップ内４個で、係数はシフト、
回転、倍率、ＸＹ項の４個で表現しているので、マーク
個数が減った場合は、マークの個数に合わせ算出可能な
係数までを算出する。
【００６５】このようにして得られたエラーマークを含
むチップに関しての歪み係数と正常なチップの歪み係数
（ステップ６８）を使用し、さらにステップ７３で〔数
７〕〜〔数１４〕の係数を再々演算し、ウェハ面内での
係数を作成する。こうして得られた係数を用いて露光す
ることにより、さらに異常マークの影響を受け難い高精
度の露光が可能となる。
【００６６】ところで、このような方法によればウェハ
全面にわたり高精度な露光が可能であるが、すべて近似
計算を実施しているため、下層露光装置の描画結果にお
いてランダムな歪みが存在する場合、その歪み成分は誤
差として残る。プロセス上のマークの破損がなくマーク
検出精度が高ければ、スループットの点では問題となる
が、チップ毎にマークを検出し描画を行うチップアライ
メントが有効であり、またチップアライメントは、研究
試作等でウェハ面内において１チップでも高精度な露光
結果がほしい場合にも有効である。そこで以上述べた本
発明の統計処理によるアライメント方式と、チップ毎の
アライメント等その他のアライメント方式の指定をあら
かじめ制御用計算機１９にて可能とし、指定されたアラ
イメント方式にて切り替えて描画することによりユーザ
ーが希望する精度のＬＳＩ製品を作製することができ
る。
【００６７】また、本発明の統計処理によるアライメン
ト方式で算出された係数を用い、各マークのマーク理想
座標を逆算することができる。こうして逆算された結果
と実際に検出されたマーク座標とを比較する。比較結果
の分散値を算出し、その分散値と制御用計算機１９に予
め記憶されている許容値ｐ3 とを比較し、分散値が許容
値ｐ3 を超える場合は、光縮小露光装置のランダムな歪
み成分が大きいとみなし、チップ毎にマーク検出をし、
チップを描画するアライメント方式に切り替える機能を
付加することにより、スループットは低下するがランダ
ムな歪みを持つ下層に対しても高精度の描画を自動的に
実施することができる。
【００６８】ここでは可変成形の電子線描画装置に関し
て説明したが、本発明はスポット型の電子線描画装置に
対しても適用可能である。また、チップ内の複数マーク
を計測できかつ、チップ内の描画位置を任意に変更可能
な露光装置であれば本発明を適用することは可能であ
る。また、ここではマークがチップの４隅に配置されて
いる場合について説明したが、光縮小露光装置のチップ
（１ショット）内の歪みは、光縮小露光装置のレンズが
複数個のレンズの組み合わせであることにより、高次
（３次以上）の歪み式の合成で表される。したがって、
チップ内部の補正を正確に行い、本発明の統計処理によ
るアライメント方式で対応するためには、チップ内に多
数（１０個以上）のマークを配置する必要があり、スル
ープット上問題がある。そこで特開昭６２−５８６２１
号公報に記載されているように、チップ内の歪みをあら
かじめ計測する方法が考えられる。
【００６９】しかし、チップ内の歪みには光縮小露光装
置の動的な変化によるものがあり、そのままでは動的な
変化に対応することができない。光縮小露光装置の動的
な変化にも対応するためには、高頻度で歪みを計測する
必要がある。そこで計測結果より、倍率、回転といった
項目を除去したものを光縮小露光装置の静的な歪みとし
て記憶しておく。この静的な歪みは各ウェハにて計測す
る必要はなく、光縮小露光装置１台につきレンズの機械
的変更がないかぎり１回計測しておけばよい。
【００７０】マーク検出結果よりこの静的な歪み成分を
除去して本発明を適用し、描画時のチップ内データに本
発明の歪み補正係数のデータ及び記憶されている静的な
歪み成分を合成する方法をとればチップ内の合わせ精度
とともにスループットを向上することができる。
【００７１】
【発明の効果】本発明によれば、マニュアルの調整な
く、高スループット、高精度で下層との重ね合わせ露光
を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法に用いられる電子線描画装置の概
略図。
【図２】下層の露光結果を説明する図。
【図３】本発明による描画方法を説明するフローチャー
ト。
【図４】複数のパターンが形成されたレティクルを用い
た露光方法の説明図。
【図５】光露光装置による露光順序と各チップの倍率変
化の関係を示す図。
【図６】異常マークを除外した歪み係数の算出方法を説
明するフローチャート。
【符号の説明】
１…電子源、２…矩形成形絞り、３…成形偏向器、４…
成形レンズ、５…ブランカ、６…可変成形絞り、７…縮
小レンズ、８…位置決め偏向器、９…成形ビーム、１０
…対物レンズ、１１…マーク検出用反射電子検出器、１
２…ウェハ、１３…試料台、１４…試料台位置決め機
構、１５…成形偏向制御回路、１６…位置決め偏向制御
回路、１７…マーク検出回路、１８…試料台位置制御回
路、１９…制御計算機、２０…露光対象チップ設計形
状、２１…チップ歪み計測用マーク、５１…光縮小露光
装置用レティクル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北條 穣 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株式会社 日立製作所 計測器事業部内 (72)発明者 大貫 和喜 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株式会社 日立製作所 計測器事業部内 (72)発明者 伊藤 博之 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株式会社 日立製作所 計測器事業部内 審査官 岩本 勉 (56)参考文献 特開 平８−97114（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−191416（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−283404（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 H01J 37/305 G03F 9/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウェハ上に電子線を走査し、ウェハ上に
    設定された複数のチップに対して所望のパターンを描画
    する電子線描画方法において、 前記チップ内に形成されている少なくとも２個のマーク
    を所定数のチップについて各々検出し、検出されたマー
    クの位置と該マークの設計位置とからウェハ面内におけ
    る各チップの形状歪とウェハ座標との関係を統計処理に
    より求めるステップと、 前記ステップで求められた前記チップの形状歪とウェハ
    座標との関係を用いて前記各チップに描画すべきパター
    ンを補正しながら全てのチップにパターンを描画するス
    テップとを含むことを特徴とする電子線描画方法。
  2. 【請求項２】 前記チップの形状歪とウェハ座標との関
    係を複数系列もつことを特徴とする請求項１記載の電子
    線描画方法。
  3. 【請求項３】 求められたチップの歪形状の情報を用い
    てマークの誤検出を判定することを特徴とする請求項１
    記載の電子線描画方法。
  4. 【請求項４】 前記複数のチップへの露光順序とチップ
    の形状歪との関係を求め、各チップに描画するパターン
    を前記露光順序と形状歪の関係を用いて補正することを
    特徴とする請求項１記載の電子線描画方法。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電
    子線描画方法と、他の電子線描画方法とを選択可能なこ
    とを特徴とする電子線描画装置。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載の電子線描画方法による
    重ね合わせ精度を演算する機能と、演算された重ね合わ
    せ精度が予め設定された精度以内のときは前記請求項１
    に記載の電子線描画方法を選択し、演算された重ね合わ
    せ精度が予め設定された精度より低いときは前記他の電
    子線描画方法に自動的に切り替える機能を備えることを
    特徴とする請求項５記載の電子線描画装置。
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