JP3405671B2 - 電子ビーム描画装置及びマーク位置の検出方法 - Google Patents
電子ビーム描画装置及びマーク位置の検出方法Info
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- JP3405671B2 JP3405671B2 JP30592397A JP30592397A JP3405671B2 JP 3405671 B2 JP3405671 B2 JP 3405671B2 JP 30592397 A JP30592397 A JP 30592397A JP 30592397 A JP30592397 A JP 30592397A JP 3405671 B2 JP3405671 B2 JP 3405671B2
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- mark
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3174—Particle-beam lithography, e.g. electron beam lithography
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アライメントを行
うためのマーク位置の検出を行う手段を具備する電子ビ
ーム描画装置及びマーク位置の検出方法に関する。
うためのマーク位置の検出を行う手段を具備する電子ビ
ーム描画装置及びマーク位置の検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子ビーム露光におけるアライメント調
整に際し、基板上に形成された凹凸マークに対して電子
ビームを走査し、反射電子の信号強度分布から検出され
る凹凸マークの中心位置を用いてアライメント調整を行
う方法が一般的に行われている。
整に際し、基板上に形成された凹凸マークに対して電子
ビームを走査し、反射電子の信号強度分布から検出され
る凹凸マークの中心位置を用いてアライメント調整を行
う方法が一般的に行われている。
【０００３】近年、パターンサイズの微細化に伴い、基
板上の段差を滅らすため化学的機械研磨（ＣＭＰ）を用
いて表面の平坦化を行った後、リソグラフィを行うこと
が提案されている。表面の平坦化を行うとマーク段差が
埋め込まれてしまい、マーク上にビームを走査しても十
分な反射電子信号の強度差を得る事ができず、ＳＮ比が
悪いという問題があった。
板上の段差を滅らすため化学的機械研磨（ＣＭＰ）を用
いて表面の平坦化を行った後、リソグラフィを行うこと
が提案されている。表面の平坦化を行うとマーク段差が
埋め込まれてしまい、マーク上にビームを走査しても十
分な反射電子信号の強度差を得る事ができず、ＳＮ比が
悪いという問題があった。
【０００４】この問題に対し、特開平６−２５２０２５
号には、マーク段差に重金属を埋め込み、マーク部での
電子の反射強度を上げる技術が開示されている。しかし
ながら、このような方法では、マークを作成するための
工程が増加する等の問題が生じる。また、特開平４−１
１１４１９号には、マーク段差に埋め込まれたレジスト
をマークの検出前に除去する技術が開示されているが、
マーク段差内の物質を除去する場合にも、同様に工程数
の増加を引き起こすという問題があった。
号には、マーク段差に重金属を埋め込み、マーク部での
電子の反射強度を上げる技術が開示されている。しかし
ながら、このような方法では、マークを作成するための
工程が増加する等の問題が生じる。また、特開平４−１
１１４１９号には、マーク段差に埋め込まれたレジスト
をマークの検出前に除去する技術が開示されているが、
マーク段差内の物質を除去する場合にも、同様に工程数
の増加を引き起こすという問題があった。
【０００５】ところで、最近では光ステッパ用のマーク
の位置を電子ビームを用いて検出して、アライメント調
整を行う試みがなされている。例えば、チップ内の２ヶ
所に配置された数μｍ幅のライン＆スペースの位置合わ
せマークに対し、電子ビームを走査することによって、
二つのマークの中心位置をそれぞれ検出してアライメン
ト調整を行う技術が発表されている（平成８年春季応用
物理講演会：講演番号２６ａ−ＳＷＺ−１５）。
の位置を電子ビームを用いて検出して、アライメント調
整を行う試みがなされている。例えば、チップ内の２ヶ
所に配置された数μｍ幅のライン＆スペースの位置合わ
せマークに対し、電子ビームを走査することによって、
二つのマークの中心位置をそれぞれ検出してアライメン
ト調整を行う技術が発表されている（平成８年春季応用
物理講演会：講演番号２６ａ−ＳＷＺ−１５）。
【０００６】光ステッパ用の位置合わせマークには、ラ
イン＆スペースだけではなく、図８（ａ）に示すよう
に、複数の島状のホールパターン８１がマトリクス配置
されて構成された位置合わせマーク８０の場合もある。
位置合わせマーク８０に対して電子ビームを走査する
と、電子ビーム２３がホールパターン８１間を通過する
確率が大きいので、マークの位置を検出することが難し
かった。
イン＆スペースだけではなく、図８（ａ）に示すよう
に、複数の島状のホールパターン８１がマトリクス配置
されて構成された位置合わせマーク８０の場合もある。
位置合わせマーク８０に対して電子ビームを走査する
と、電子ビーム２３がホールパターン８１間を通過する
確率が大きいので、マークの位置を検出することが難し
かった。
【０００７】上述した問題の対策として、特開平２−１
３２８１８号には、マーク上にビームを走査させて反射
電子が検出されなかった場合には、ビーム走査位置を任
意の距離ずらして、マーク検出を行う技術が提案されて
いる。しかしながら、この方法でも、最適な位置でマー
クを検出することができる確率が依然として小さいとい
う問題がある。また、ビームをずらす距離を小さくすれ
ば、最適な位置を見つけることができるが、依然として
マーク検出に時間がかかるとの問題があった。
３２８１８号には、マーク上にビームを走査させて反射
電子が検出されなかった場合には、ビーム走査位置を任
意の距離ずらして、マーク検出を行う技術が提案されて
いる。しかしながら、この方法でも、最適な位置でマー
クを検出することができる確率が依然として小さいとい
う問題がある。また、ビームをずらす距離を小さくすれ
ば、最適な位置を見つけることができるが、依然として
マーク検出に時間がかかるとの問題があった。
【０００８】また、図１３に示すように、ホールパター
ン８１の配列方向に対して電子ビーム１０１の走査領域
１０２が傾いている場合、走査領域が島状パターンを通
過しないことがあるという問題があった。従って、得ら
れた信号波形からマークの中心を求めることができない
という問題があった。
ン８１の配列方向に対して電子ビーム１０１の走査領域
１０２が傾いている場合、走査領域が島状パターンを通
過しないことがあるという問題があった。従って、得ら
れた信号波形からマークの中心を求めることができない
という問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の電子ビーム描画における位置合わせ方法では、位
置合わせマーク上に平坦化された膜が形成されている場
合、段差がなくなるためにＳＮ比が悪いという問題があ
った。また、島状パターンがマトリクス配置された位置
合わせマークの場合、正確に島状パターン上を走査する
ことが困難で、確実にマークを検出することが困難であ
るという問題があった。
従来の電子ビーム描画における位置合わせ方法では、位
置合わせマーク上に平坦化された膜が形成されている場
合、段差がなくなるためにＳＮ比が悪いという問題があ
った。また、島状パターンがマトリクス配置された位置
合わせマークの場合、正確に島状パターン上を走査する
ことが困難で、確実にマークを検出することが困難であ
るという問題があった。
【００１０】本発明の目的は、マーク上に平坦化された
膜が形成されている場合でもＳＮ比の高い信号波形を得
ることができ、高速，高精度な位置合わせが可能で、且
つ矩形パターンがマトリクス配置された位置合わせマー
クであっても確実にマークの検出を行うことができる電
子ビーム描画装置及びマーク位置の検出方法を提供する
ことにある。
膜が形成されている場合でもＳＮ比の高い信号波形を得
ることができ、高速，高精度な位置合わせが可能で、且
つ矩形パターンがマトリクス配置された位置合わせマー
クであっても確実にマークの検出を行うことができる電
子ビーム描画装置及びマーク位置の検出方法を提供する
ことにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】［構成］本発明は、上記
目的を達成するために以下のように構成されている。 （１） 本発明（請求項１）は、被露光物に設けられ、
ｘ軸方向の幅がＷm である矩形が１本以上設けられた位
置合わせマークに対して電子ビームを走査し、該被露光
物からの反射電子若しくは２次電子からなる電子信号の
分布から、該マークの位置を検出する電子ビーム描画装
置であって、前記電子ビームのｘ軸方向の幅ａをＷm ／
ｍに，且つｙ軸方向の高さをｂに成形して、前記位置合
わせマークを含む領域に対して前記電子ビームをｘ軸方
向に走査し、該電子ビームの照射位置（ｘ，ｙ）での前
記電子信号Ｓ(x,y) を測定する検出部と、位置（ｘ，
ｙ）について、加算信号
目的を達成するために以下のように構成されている。 （１） 本発明（請求項１）は、被露光物に設けられ、
ｘ軸方向の幅がＷm である矩形が１本以上設けられた位
置合わせマークに対して電子ビームを走査し、該被露光
物からの反射電子若しくは２次電子からなる電子信号の
分布から、該マークの位置を検出する電子ビーム描画装
置であって、前記電子ビームのｘ軸方向の幅ａをＷm ／
ｍに，且つｙ軸方向の高さをｂに成形して、前記位置合
わせマークを含む領域に対して前記電子ビームをｘ軸方
向に走査し、該電子ビームの照射位置（ｘ，ｙ）での前
記電子信号Ｓ(x,y) を測定する検出部と、位置（ｘ，
ｙ）について、加算信号
【００１２】
【数７】
を演算し、加算信号の分布を求める演算部と、前記加算
信号の分布に基づいて前記位置合わせマークの位置を検
出するマーク位置検出部とを具備してなることを特徴と
する。 （２） 本発明（請求項２）は、被露光物に設けられ、
ｘ軸方向の幅がＷm である矩形パターンがｘ軸方向にＰ
m のピッチ，且つｙ軸方向にＰh のピッチでマトリクス
配置された位置合わせマークに対して位置合わせマーク
に対して電子ビームを走査し、該被露光物からの反射電
子若しくは２次電子からなる電子信号の分布から、該マ
ークの位置を検出する電子ビーム描画装置であって、前
記電子ビームのｘ軸方向の幅をａに、且つｙ軸方向の高
さｂをＰh ／ｎに成形して、前記位置合わせマークを含
む領域に対して前記電子ビームをｘ軸方向に走査し、該
電子ビームの照射位置（ｘ，ｙ）での前記電子信号Ｓ
(x,y) を測定する検出部と、位置（ｘ，ｙ）について、
加算信号
信号の分布に基づいて前記位置合わせマークの位置を検
出するマーク位置検出部とを具備してなることを特徴と
する。 （２） 本発明（請求項２）は、被露光物に設けられ、
ｘ軸方向の幅がＷm である矩形パターンがｘ軸方向にＰ
m のピッチ，且つｙ軸方向にＰh のピッチでマトリクス
配置された位置合わせマークに対して位置合わせマーク
に対して電子ビームを走査し、該被露光物からの反射電
子若しくは２次電子からなる電子信号の分布から、該マ
ークの位置を検出する電子ビーム描画装置であって、前
記電子ビームのｘ軸方向の幅をａに、且つｙ軸方向の高
さｂをＰh ／ｎに成形して、前記位置合わせマークを含
む領域に対して前記電子ビームをｘ軸方向に走査し、該
電子ビームの照射位置（ｘ，ｙ）での前記電子信号Ｓ
(x,y) を測定する検出部と、位置（ｘ，ｙ）について、
加算信号
【００１３】
【数８】
を演算し、加算信号の分布を求める演算部と、前記加算
信号の分布に基づいて前記位置合わせマークの位置を検
出するマーク位置検出部とを具備してなることを特徴と
する。 （３） 本発明（請求項３）は、被露光物に設けられ、
ｘ軸方向の幅がＷm である矩形パターンがｘ軸方向にＰ
m のピッチ，且つｙ軸方向にＰh のピッチでマトリクス
配置された位置合わせマークに対して電子ビームを走査
し、該被露光物からの反射電子若しくは２次電子からな
る電子信号の分布から、該マークの位置の検出を行う電
子ビーム描画装置であって、前記電子ビームのｘ軸方向
の幅ａをＷm ／ｍに、且つｙ軸方向の高さｂをＰh ／ｎ
に成形して、前記位置合わせマークを含む領域に対して
前記電子ビームをｘ軸方向に走査し、該電子ビームの照
射位置（ｘ，ｙ）での前記電子信号Ｓ(x,y) を測定する
検出部と、位置（ｘ，ｙ）について、加算信号
信号の分布に基づいて前記位置合わせマークの位置を検
出するマーク位置検出部とを具備してなることを特徴と
する。 （３） 本発明（請求項３）は、被露光物に設けられ、
ｘ軸方向の幅がＷm である矩形パターンがｘ軸方向にＰ
m のピッチ，且つｙ軸方向にＰh のピッチでマトリクス
配置された位置合わせマークに対して電子ビームを走査
し、該被露光物からの反射電子若しくは２次電子からな
る電子信号の分布から、該マークの位置の検出を行う電
子ビーム描画装置であって、前記電子ビームのｘ軸方向
の幅ａをＷm ／ｍに、且つｙ軸方向の高さｂをＰh ／ｎ
に成形して、前記位置合わせマークを含む領域に対して
前記電子ビームをｘ軸方向に走査し、該電子ビームの照
射位置（ｘ，ｙ）での前記電子信号Ｓ(x,y) を測定する
検出部と、位置（ｘ，ｙ）について、加算信号
【００１４】
【数９】
を演算し、加算信号の分布を求める演算部と、前記加算
信号の分布に基づいて前記位置合わせマークの位置を検
出するマーク位置検出部とを具備してなることを特徴と
する。 （４） 本発明（請求項４）は、被露光物に設けられ、
ｘ軸方向の幅がＷm である矩形が１本以上設けられた位
置合わせマークに対して電子ビームを走査し、該被露光
物からの反射電子若しくは２次電子からなる電子信号の
分布から、該マークの位置を検出するマーク位置の検出
方法であって、前記電子ビームのｘ軸方向の幅ａをＷm
／ｍに成形して、前記位置合わせマークを含む領域に対
して該電子ビームをｘ軸方向に走査しつつ、該電子ビー
ムの照射位置（ｘ，ｙ）での前記電子信号Ｓ(x,y) を測
定するステップと、位置（ｘ，ｙ）について、加算信号
信号の分布に基づいて前記位置合わせマークの位置を検
出するマーク位置検出部とを具備してなることを特徴と
する。 （４） 本発明（請求項４）は、被露光物に設けられ、
ｘ軸方向の幅がＷm である矩形が１本以上設けられた位
置合わせマークに対して電子ビームを走査し、該被露光
物からの反射電子若しくは２次電子からなる電子信号の
分布から、該マークの位置を検出するマーク位置の検出
方法であって、前記電子ビームのｘ軸方向の幅ａをＷm
／ｍに成形して、前記位置合わせマークを含む領域に対
して該電子ビームをｘ軸方向に走査しつつ、該電子ビー
ムの照射位置（ｘ，ｙ）での前記電子信号Ｓ(x,y) を測
定するステップと、位置（ｘ，ｙ）について、加算信号
【００１５】
【数１０】
を順次演算し、加算信号の分布を求めるステップと、前
記加算信号の分布に基づいて前記位置合わせマークの位
置を検出するステップとを含む事を特徴とする。 （５） 本発明（請求項５）は、被露光物に設けられ、
ｘ軸方向の幅がＷm である矩形パターンがｘ軸方向にＰ
m のピッチ，且つｙ軸方向にＰh のピッチでマトリクス
配置された位置合わせマークに対して電子ビームを走査
し、該被露光物からの反射電子若しくは２次電子からな
る電子信号の分布から、該マークの位置の検出を行うマ
ーク位置の検出方法であって、前記電子ビームのｘ軸方
向の幅をａに、且つｙ軸方向の高さｂをＰh ／ｎに成形
して、前記位置合わせマークを含む領域に対して該電子
ビームをｘ軸方向に走査しつつ、該電子ビームの照射位
置（ｘ，ｙ）での前記電子信号Ｓ(x,y) を測定するビー
ム走査を、走査開始点をｙ軸方向にｂずらしてｎ本行う
ステップと、位置（ｘ，ｙ）について、加算信号
記加算信号の分布に基づいて前記位置合わせマークの位
置を検出するステップとを含む事を特徴とする。 （５） 本発明（請求項５）は、被露光物に設けられ、
ｘ軸方向の幅がＷm である矩形パターンがｘ軸方向にＰ
m のピッチ，且つｙ軸方向にＰh のピッチでマトリクス
配置された位置合わせマークに対して電子ビームを走査
し、該被露光物からの反射電子若しくは２次電子からな
る電子信号の分布から、該マークの位置の検出を行うマ
ーク位置の検出方法であって、前記電子ビームのｘ軸方
向の幅をａに、且つｙ軸方向の高さｂをＰh ／ｎに成形
して、前記位置合わせマークを含む領域に対して該電子
ビームをｘ軸方向に走査しつつ、該電子ビームの照射位
置（ｘ，ｙ）での前記電子信号Ｓ(x,y) を測定するビー
ム走査を、走査開始点をｙ軸方向にｂずらしてｎ本行う
ステップと、位置（ｘ，ｙ）について、加算信号
【００１６】
【数１１】
を順次演算し、加算信号の分布を求めるステップと、前
記加算信号の分布に基づいて前記位置合わせマークの位
置を検出するステップとを含む事を特徴とする。 （６） 本発明（請求項６）は、被露光物に設けられ、
ｘ軸方向の幅がＷm である矩形パターンがｘ軸方向にＰ
m のピッチ，且つｘ軸方向にＰh のピッチでマトリクス
配置された位置合わせマークに対して電子ビームを走査
し、該被露光物からの反射電子若しくは２次電子からな
る電子信号の分布から、該マークの位置を検出するマー
ク位置の検出方法であって、前記電子ビームのｘ軸方向
の幅ａをＷm ／ｍに、且つｙ軸方向の高さｂをＰh ／ｎ
に成形して、前記位置合わせマークを含む領域に対して
該電子ビームをｘ軸方向に走査しつつ、該電子ビームの
照射位置（ｘ，ｙ）での前記電子信号Ｓ(x,y) を測定す
るビーム走査を、走査開始点をｙ軸方向にｂずらしてｎ
本行うステップと、位置（ｘ，ｙ）について、加算信号
記加算信号の分布に基づいて前記位置合わせマークの位
置を検出するステップとを含む事を特徴とする。 （６） 本発明（請求項６）は、被露光物に設けられ、
ｘ軸方向の幅がＷm である矩形パターンがｘ軸方向にＰ
m のピッチ，且つｘ軸方向にＰh のピッチでマトリクス
配置された位置合わせマークに対して電子ビームを走査
し、該被露光物からの反射電子若しくは２次電子からな
る電子信号の分布から、該マークの位置を検出するマー
ク位置の検出方法であって、前記電子ビームのｘ軸方向
の幅ａをＷm ／ｍに、且つｙ軸方向の高さｂをＰh ／ｎ
に成形して、前記位置合わせマークを含む領域に対して
該電子ビームをｘ軸方向に走査しつつ、該電子ビームの
照射位置（ｘ，ｙ）での前記電子信号Ｓ(x,y) を測定す
るビーム走査を、走査開始点をｙ軸方向にｂずらしてｎ
本行うステップと、位置（ｘ，ｙ）について、加算信号
【００１７】
【数１２】
を順次演算し、加算信号の分布を求めるステップと、前
記加算信号の分布に基づいて前記位置合わせマークの位
置を検出するステップとを含む事を特徴とする。
記加算信号の分布に基づいて前記位置合わせマークの位
置を検出するステップとを含む事を特徴とする。
【００１８】［作用］本発明は、上記構成によって以下
の作用・効果を有する。本発明によれば、ビーム位置
（ｘ，ｙ）での信号にビーム位置（ｘ＋Ｎｘ・ａ，ｙ＋
Ｎｙ・ｂ）（Ｎｘ，Ｎｙは０以上の整数）の信号を加算
する処理を行う。加算処理により、幅（Ｎx ＋１）×ａ
で高さ（Ｎy ＋１）×ｂのビームで走査したのと同等の
反射電子信号を得る事ができる。
の作用・効果を有する。本発明によれば、ビーム位置
（ｘ，ｙ）での信号にビーム位置（ｘ＋Ｎｘ・ａ，ｙ＋
Ｎｙ・ｂ）（Ｎｘ，Ｎｙは０以上の整数）の信号を加算
する処理を行う。加算処理により、幅（Ｎx ＋１）×ａ
で高さ（Ｎy ＋１）×ｂのビームで走査したのと同等の
反射電子信号を得る事ができる。
【００１９】例えば、図１４（ａ）に示すように、ビー
ム幅ａをマーク１１４の幅Ｗm の１／３にし、あるビー
ム位置１１１での信号に１１２，１１３に示すビーム位
置の信号を加算すれば、幅３・ａ（＝Ｗm ）の仮想的な
電子ビームで走査したのと同じことになる。
ム幅ａをマーク１１４の幅Ｗm の１／３にし、あるビー
ム位置１１１での信号に１１２，１１３に示すビーム位
置の信号を加算すれば、幅３・ａ（＝Ｗm ）の仮想的な
電子ビームで走査したのと同じことになる。
【００２０】従って、マーク幅が最大電子ビームサイズ
より大きい場合でも、マーク幅と同じビーム幅でマーク
検出をしたのと同等な反射電子信号が得ることができ
る。また、位置合わせマーク上に厚い膜が成膜され且つ
表面が平坦化されて基板段差がない場合でも、図１４
（ｂ）に示すように、大きな信号強度を得ることが可能
となり、ＳＮ比が向上し、高精度なマーク位置検出が可
能となる。
より大きい場合でも、マーク幅と同じビーム幅でマーク
検出をしたのと同等な反射電子信号が得ることができ
る。また、位置合わせマーク上に厚い膜が成膜され且つ
表面が平坦化されて基板段差がない場合でも、図１４
（ｂ）に示すように、大きな信号強度を得ることが可能
となり、ＳＮ比が向上し、高精度なマーク位置検出が可
能となる。
【００２１】また、複数の矩形パターンがマトリクス配
置された位置合わせマークの場合、仮想的なビームの高
さをピッチ幅Ｐm にする。すると、矩形パターンと矩形
パターンとの間をビームが通過することがないので、確
実に検出を行うことができる。また、ビームの走査方向
に垂直な方向において、仮想的なビームと矩形の重なり
あう面積が常に一定となる。この結果、ビーム走査方向
がマークに対して傾いていた場合でも、確実にマーク位
置を検出することができるようになる。
置された位置合わせマークの場合、仮想的なビームの高
さをピッチ幅Ｐm にする。すると、矩形パターンと矩形
パターンとの間をビームが通過することがないので、確
実に検出を行うことができる。また、ビームの走査方向
に垂直な方向において、仮想的なビームと矩形の重なり
あう面積が常に一定となる。この結果、ビーム走査方向
がマークに対して傾いていた場合でも、確実にマーク位
置を検出することができるようになる。
【００２２】また、複数の矩形パターンがマトリクス配
置された位置合わせマークの場合、仮想的なビームの幅
を矩形の幅Ｗm に，且つ高さをピッチ幅Ｐm にする。す
ると、上記効果に加え、大きな信号強度を得ることが可
能となり、ＳＮ比が向上し、高精度なマーク位置検出が
可能となる。
置された位置合わせマークの場合、仮想的なビームの幅
を矩形の幅Ｗm に，且つ高さをピッチ幅Ｐm にする。す
ると、上記効果に加え、大きな信号強度を得ることが可
能となり、ＳＮ比が向上し、高精度なマーク位置検出が
可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図面
を参照して説明する。 ［第１実施形態］図１は、本発明の第１実施形態に係わ
る電子ビーム描画装置の概略構成を示す図である。
を参照して説明する。 ［第１実施形態］図１は、本発明の第１実施形態に係わ
る電子ビーム描画装置の概略構成を示す図である。
【００２４】ＥＯＳ鏡筒１０内に電子銃１１、電子銃１
１から照射された電子ビーム１２の成形及び偏向を行う
ビーム偏向系１３が格納されている。ビーム偏向系１３
に接続されているビーム偏向回路４１によって、電子ビ
ームの形状、照射位置が制御される。
１から照射された電子ビーム１２の成形及び偏向を行う
ビーム偏向系１３が格納されている。ビーム偏向系１３
に接続されているビーム偏向回路４１によって、電子ビ
ームの形状、照射位置が制御される。
【００２５】鏡筒１０に接続された試料室２０内に、上
部に６インチＳｉウエハ３０が載置され、平面内を移動
するステージ２１が設置されている。ステージ２１は、
ステージ制御回路４３によって、その移動が制御され
る。試料室２０内にウェハ３０からの反射電子や２次電
子等の電子量を検出するための電子検出器２２が設置さ
れている。電子検出器２２の検出信号は検出回路４２に
入力されている。
部に６インチＳｉウエハ３０が載置され、平面内を移動
するステージ２１が設置されている。ステージ２１は、
ステージ制御回路４３によって、その移動が制御され
る。試料室２０内にウェハ３０からの反射電子や２次電
子等の電子量を検出するための電子検出器２２が設置さ
れている。電子検出器２２の検出信号は検出回路４２に
入力されている。
【００２６】また、試料室２０内には、ウェハ３０のグ
ローバルアライメントを行うためのＴＶカメラ４５が設
置されている。このＴＶカメラ４５は、位置合わせマー
クの画像を取り込んで、ステージ２１上のウェハ位置・
回転を求めるためのもので、画像信号は画像処理回路４
６を通してアライメント処理部５１に接続されている。
ローバルアライメントを行うためのＴＶカメラ４５が設
置されている。このＴＶカメラ４５は、位置合わせマー
クの画像を取り込んで、ステージ２１上のウェハ位置・
回転を求めるためのもので、画像信号は画像処理回路４
６を通してアライメント処理部５１に接続されている。
【００２７】ビーム偏向回路４１、検出回路４２及びス
テージ制御回路４３は、制御計算機５０内のアライメン
ト処理部５１に接続されている。また、制御計算機５０
にデータ入力部４４が接続されている。
テージ制御回路４３は、制御計算機５０内のアライメン
ト処理部５１に接続されている。また、制御計算機５０
にデータ入力部４４が接続されている。
【００２８】なお、本装置の最大ビームサイズは２μｍ
で、加速電圧５０ｋＶである。Ｓｉウェハ３０には、図
２（ａ）に示すように、チップ３１が複数個形成されて
いる。チップ３１には、図２（ｂ）に示すように、幅４
μｍのｘ軸検出用ライン３３とｙ軸検出用ライン３４と
が直交配置された十字型マーク３２が形成されている。
十字型マーク３２は、図２（ｃ）の断面図に示すよう
に、Ｓｉウェハ３０にＲＩＥ法を用いて形成された深さ
０．５μｍの溝である。
で、加速電圧５０ｋＶである。Ｓｉウェハ３０には、図
２（ａ）に示すように、チップ３１が複数個形成されて
いる。チップ３１には、図２（ｂ）に示すように、幅４
μｍのｘ軸検出用ライン３３とｙ軸検出用ライン３４と
が直交配置された十字型マーク３２が形成されている。
十字型マーク３２は、図２（ｃ）の断面図に示すよう
に、Ｓｉウェハ３０にＲＩＥ法を用いて形成された深さ
０．５μｍの溝である。
【００２９】本装置における位置合わせ方法を図３のフ
ローチャートを用いて説明する。先ず、ウエハ３０上の
チップ３１のレイアウト情報、並びにチップ３１内の十
字型マーク３２の位置，及びマーク３２の平面及び凹凸
形状等のマーク情報をデータ入力部４４を通して、制御
計算機５０に入力する（ステップＳ１）。
ローチャートを用いて説明する。先ず、ウエハ３０上の
チップ３１のレイアウト情報、並びにチップ３１内の十
字型マーク３２の位置，及びマーク３２の平面及び凹凸
形状等のマーク情報をデータ入力部４４を通して、制御
計算機５０に入力する（ステップＳ１）。
【００３０】次いで、アライメント処理部５１は、入力
されたマーク情報に基づき、ウエハ３０に対して照射す
る電子ビーム１２のビームの幅ａと高さｂを決定する
（ステップＳ２）。なお、幅は電子ビーム１２の走査方
向に対して平行な方向の長さ、高さは電子ビーム１２の
走査方向に対して垂直な方向の長さである。
されたマーク情報に基づき、ウエハ３０に対して照射す
る電子ビーム１２のビームの幅ａと高さｂを決定する
（ステップＳ２）。なお、幅は電子ビーム１２の走査方
向に対して平行な方向の長さ、高さは電子ビーム１２の
走査方向に対して垂直な方向の長さである。
【００３１】チップ３１に形成されているｘ軸及びｙ軸
検出用ライン３３，３４の幅はそれぞれ４μｍであり、
本装置の最大ビームサイズが２μｍであることから、電
子ビーム１２の幅ａを、ライン３３，３４の幅Ｗm の１
／２である２μｍとした。また、電子ビームの高さｂを
幅ａと同じ２μｍｔした。
検出用ライン３３，３４の幅はそれぞれ４μｍであり、
本装置の最大ビームサイズが２μｍであることから、電
子ビーム１２の幅ａを、ライン３３，３４の幅Ｗm の１
／２である２μｍとした。また、電子ビームの高さｂを
幅ａと同じ２μｍｔした。
【００３２】次いで、ウェハ３０のエッジを検出し、ウ
ェハ３０の中心位置を求める。そして、予め指定した２
ヶ所のチップ３１の十字型マーク３２をＴＶカメラ４５
で読み込み、２ヶ所の十字型マーク３２の傾きと位置か
らウエハ３０の面内の傾き及び位置を検出する。アライ
メント処理部５１は、入力されたチップレイアウト情報
及びマーク情報，並びに求められたウェハ３０の中心位
置及び傾きを基に、チップ３１に形成されたマーク３２
の位置を計算する（ステップＳ３）。
ェハ３０の中心位置を求める。そして、予め指定した２
ヶ所のチップ３１の十字型マーク３２をＴＶカメラ４５
で読み込み、２ヶ所の十字型マーク３２の傾きと位置か
らウエハ３０の面内の傾き及び位置を検出する。アライ
メント処理部５１は、入力されたチップレイアウト情報
及びマーク情報，並びに求められたウェハ３０の中心位
置及び傾きを基に、チップ３１に形成されたマーク３２
の位置を計算する（ステップＳ３）。
【００３３】そして、マーク位置の計算結果に基づき、
ステージ２１を動かし、鏡筒１０直下にマーク３２を移
動させる（ステップＳ４）。次いで、図４（ａ）に示す
ように、ビーム偏向回路４１及びビーム偏向系１３を用
いて、十字型マーク３２のｘ軸検出用ライン３３を含む
領域に対して電子ビーム１２をｘ軸方向に０．０２μｍ
のピッチで走査し、反射電子を電子検出器２２で検出す
る。そして、電子検出器２２で検出された信号を、検出
回路４２で対応する電圧信号に変換し、数値データとし
てアライメント処理部５１に出力する（ステップＳ
５）。電子ビームを走査して得られた信号分布の波形
を、図４（ｂ）に示す。図４（ａ）において、横軸はビ
ーム走査位置を示し、縦軸は反射電子信号強度を示す。
ステージ２１を動かし、鏡筒１０直下にマーク３２を移
動させる（ステップＳ４）。次いで、図４（ａ）に示す
ように、ビーム偏向回路４１及びビーム偏向系１３を用
いて、十字型マーク３２のｘ軸検出用ライン３３を含む
領域に対して電子ビーム１２をｘ軸方向に０．０２μｍ
のピッチで走査し、反射電子を電子検出器２２で検出す
る。そして、電子検出器２２で検出された信号を、検出
回路４２で対応する電圧信号に変換し、数値データとし
てアライメント処理部５１に出力する（ステップＳ
５）。電子ビームを走査して得られた信号分布の波形
を、図４（ｂ）に示す。図４（ａ）において、横軸はビ
ーム走査位置を示し、縦軸は反射電子信号強度を示す。
【００３４】次いで、アライメント処理部５１では、ビ
ーム照射位置（ｘ，ｙ）で得られた反射電子信号につい
て、電子ビーム１２の幅ａ離れた位置での反射電子信号
を加算した加算信号を順次求め、加算信号の分布を求め
る（ステップＳ６）。つまり、本装置では、位置（ｘ，
ｙ）での反射電子信号Ｓ(x,y) と位置（ｘ＋ａ，ｙ）の
反射電子信号Ｓ(x+a,y) とを加算し、ビーム位置（ｘ，
ｙ）での加算信号Ｓadd(x,y)を計算する。
ーム照射位置（ｘ，ｙ）で得られた反射電子信号につい
て、電子ビーム１２の幅ａ離れた位置での反射電子信号
を加算した加算信号を順次求め、加算信号の分布を求め
る（ステップＳ６）。つまり、本装置では、位置（ｘ，
ｙ）での反射電子信号Ｓ(x,y) と位置（ｘ＋ａ，ｙ）の
反射電子信号Ｓ(x+a,y) とを加算し、ビーム位置（ｘ，
ｙ）での加算信号Ｓadd(x,y)を計算する。
【００３５】この加算処理によって、最小の電子ビーム
サイズの２倍の幅、つまり幅４μｍの電子ビームを用い
て走査した場合と同等な信号波形を得る事ができる。加
算処理の結果得られた信号波形を図４（ｃ）に示す。こ
の信号波形では、ビーム左下を電子ビームの位置座標と
した場合、信号分布は、マークエッジＡから−４μｍの
位置Ａ’で値が変化してマークエッジＡで極小値をと
り、マークエッジＢ以降の位置で一定の値をとってい
る。
サイズの２倍の幅、つまり幅４μｍの電子ビームを用い
て走査した場合と同等な信号波形を得る事ができる。加
算処理の結果得られた信号波形を図４（ｃ）に示す。こ
の信号波形では、ビーム左下を電子ビームの位置座標と
した場合、信号分布は、マークエッジＡから−４μｍの
位置Ａ’で値が変化してマークエッジＡで極小値をと
り、マークエッジＢ以降の位置で一定の値をとってい
る。
【００３６】次いで、信号分布から座標Ａ及びＢの中間
点を計算し、求められた中間点Ｃをｘ軸検出用ライン３
３の中心とした（ステップＳ７）。次いで、ｙ軸検出用
ライン３４に対して、ステップＳ５〜Ｓ７に示した工程
と同様に、ｙ方向ライン３４を用いて反射電子測定、加
算処理を行い、ｙ方向ライン３４の中心を求める（ステ
ップＳ８）。
点を計算し、求められた中間点Ｃをｘ軸検出用ライン３
３の中心とした（ステップＳ７）。次いで、ｙ軸検出用
ライン３４に対して、ステップＳ５〜Ｓ７に示した工程
と同様に、ｙ方向ライン３４を用いて反射電子測定、加
算処理を行い、ｙ方向ライン３４の中心を求める（ステ
ップＳ８）。
【００３７】そして、ｘ軸検出用ライン３３とｙ軸検出
用ライン３４との中心から十字形マーク３２の位置を求
める。本実施形態によれば、ビームの幅をマーク幅４μ
ｍの１／２の大きさである２μｍに成形し、位置（ｘ，
ｙ）での信号Ｓ(x,y) とビーム幅分離れた位置での信号
Ｓ(x+a,y) とを加算することにより、幅４μｍの電子ビ
ームで走査した場合と同様な結果を得ることができる。
つまり、マーク幅が最大電子ビームサイズより大きい場
合でも、マーク幅と同じビーム幅でマーク検出をしたの
と同等な反射電子信号が得ることができる。
用ライン３４との中心から十字形マーク３２の位置を求
める。本実施形態によれば、ビームの幅をマーク幅４μ
ｍの１／２の大きさである２μｍに成形し、位置（ｘ，
ｙ）での信号Ｓ(x,y) とビーム幅分離れた位置での信号
Ｓ(x+a,y) とを加算することにより、幅４μｍの電子ビ
ームで走査した場合と同様な結果を得ることができる。
つまり、マーク幅が最大電子ビームサイズより大きい場
合でも、マーク幅と同じビーム幅でマーク検出をしたの
と同等な反射電子信号が得ることができる。
【００３８】この結果、マーク検出によって得られる反
射電子信号のＳＮ比が改善され、高精度なマーク位置検
出が可能となる。位置合わせマーク上に厚い膜が成膜さ
れ、且つ平坦化が行われて基板段差が小さい場合でも、
大きな信号強度を得ることが可能となり、ＳＮ比が向上
する。
射電子信号のＳＮ比が改善され、高精度なマーク位置検
出が可能となる。位置合わせマーク上に厚い膜が成膜さ
れ、且つ平坦化が行われて基板段差が小さい場合でも、
大きな信号強度を得ることが可能となり、ＳＮ比が向上
する。
【００３９】［第２実施形態］本実施形態では、幅Ｗm
を有する複数本の矩形が、ピッチ幅Ｐm で平行に配列さ
れた位置合わせマークの位置検出について説明する。
を有する複数本の矩形が、ピッチ幅Ｐm で平行に配列さ
れた位置合わせマークの位置検出について説明する。
【００４０】試料としては６インチＳｉウエハを使用し
た。図５（ａ）に示すように、Ｓｉウエハに形成された
チップ３１には、幅Ｗm ＝４μｍ、長さ７０μｍのライ
ン７１が８μｍ（＝Ｐm ）ピッチで７本並んだライン＆
スペース（Ｌ＆Ｓ）型マーク７０が形成されている。各
ライン７１は、図５（ｂ）に示すように、Ｓｉウエハ３
０に対しＲＩＥ法を用いて形成された深さ０．５μｍの
溝である。Ｌ＆Ｓ型マーク７０は、図５（ｃ）に示すよ
うに、１０ｍｍ角のチップ３１の縦及び横の辺の中心に
ｘ軸検出用マーク７０ａ、ｙ軸検出用マーク７０ｂが配
置されている。
た。図５（ａ）に示すように、Ｓｉウエハに形成された
チップ３１には、幅Ｗm ＝４μｍ、長さ７０μｍのライ
ン７１が８μｍ（＝Ｐm ）ピッチで７本並んだライン＆
スペース（Ｌ＆Ｓ）型マーク７０が形成されている。各
ライン７１は、図５（ｂ）に示すように、Ｓｉウエハ３
０に対しＲＩＥ法を用いて形成された深さ０．５μｍの
溝である。Ｌ＆Ｓ型マーク７０は、図５（ｃ）に示すよ
うに、１０ｍｍ角のチップ３１の縦及び横の辺の中心に
ｘ軸検出用マーク７０ａ、ｙ軸検出用マーク７０ｂが配
置されている。
【００４１】以下に、図６のフローチャートを用いて、
ライン＆スペース状の位置合わせマークを用いた場合の
マーク位置の検出方法を説明する。なお、第１実施形態
で説明した電子ビーム描画装置を用いて位置合わせを行
った。
ライン＆スペース状の位置合わせマークを用いた場合の
マーク位置の検出方法を説明する。なお、第１実施形態
で説明した電子ビーム描画装置を用いて位置合わせを行
った。
【００４２】先ず、第１実施形態と同様にチップ３１の
レイアウト情報及びマーク情報をデータ入力部を通し
て、制御計算機５０に入力する（ステップＳ３１）。次
いで、制御計算機５０内のアライメント処理部５１は、
入力されたレイアウト情報及びマーク情報に基づき、ウ
エハ３０に対して照射する電子ビーム１２のビームの幅
ａと高さｂを決定する（ステップＳ３２）。Ｌ＆Ｓ型マ
ーク７０に形成されているライン７１の幅が４μｍであ
り、電子ビーム１２の最大幅が２μｍであることから、
電子ビーム１２の幅ａをライン幅Ｗm の１／２である２
μｍとした。また、電子ビームの高さｂを幅ａと同じ２
μｍとした。
レイアウト情報及びマーク情報をデータ入力部を通し
て、制御計算機５０に入力する（ステップＳ３１）。次
いで、制御計算機５０内のアライメント処理部５１は、
入力されたレイアウト情報及びマーク情報に基づき、ウ
エハ３０に対して照射する電子ビーム１２のビームの幅
ａと高さｂを決定する（ステップＳ３２）。Ｌ＆Ｓ型マ
ーク７０に形成されているライン７１の幅が４μｍであ
り、電子ビーム１２の最大幅が２μｍであることから、
電子ビーム１２の幅ａをライン幅Ｗm の１／２である２
μｍとした。また、電子ビームの高さｂを幅ａと同じ２
μｍとした。
【００４３】次いで、第１実施形態と同様に、ウエハ３
０の中心位置及び傾きを検出する。そして、アライメン
ト処理部５１は、入力されたチップ３１のレイアウト情
報及びマーク情報、並びに検出された中心位置及び傾き
に基づいて、マーク７０の位置を計算する（ステップＳ
３３）。そして、計算結果に基づき、ステージ２１を動
かし、ＥＯＳ鏡筒１０の直下にｘ軸検出用マーク７０ａ
を移動させる（ステップＳ３４）。
０の中心位置及び傾きを検出する。そして、アライメン
ト処理部５１は、入力されたチップ３１のレイアウト情
報及びマーク情報、並びに検出された中心位置及び傾き
に基づいて、マーク７０の位置を計算する（ステップＳ
３３）。そして、計算結果に基づき、ステージ２１を動
かし、ＥＯＳ鏡筒１０の直下にｘ軸検出用マーク７０ａ
を移動させる（ステップＳ３４）。
【００４４】次いで、ｘ軸検出用マーク７０ａに対し
て、２μｍ角の電子ビーム１２を０．０２μｍピッチ
で、ｘ軸方向に７０μｍ走査し、反射電子信号を検出す
る（ステップＳ３５）。この時の平均走査回数は１６回
とした。検出結果を図７（ａ）に示す。図７（ａ）にお
いて、横軸はビーム走査位置を示し、縦軸は反射電子信
号強度を示す。
て、２μｍ角の電子ビーム１２を０．０２μｍピッチ
で、ｘ軸方向に７０μｍ走査し、反射電子信号を検出す
る（ステップＳ３５）。この時の平均走査回数は１６回
とした。検出結果を図７（ａ）に示す。図７（ａ）にお
いて、横軸はビーム走査位置を示し、縦軸は反射電子信
号強度を示す。
【００４５】次いで、反射電子信号の加算処理を行う
（ステップＳ３６）。この加算処理では、位置（ｘ，
ｙ）での反射電子信号Ｓ(x,y) と位置（ｘ＋ａ，ｙ）で
の反射電子信号Ｓ(x+a,y) とを加算し、ビーム位置
（ｘ，ｙ）での加算反射電子信号Ｓadd(x,y)を計算し
た。この加算処理を行った結果を、図７（ｂ）に示す。
ここで、加算信号の最小値をとる位置は各ライン７１の
左端の位置を示し、最大値をとる位置は各ライン７１の
右端を示している。
（ステップＳ３６）。この加算処理では、位置（ｘ，
ｙ）での反射電子信号Ｓ(x,y) と位置（ｘ＋ａ，ｙ）で
の反射電子信号Ｓ(x+a,y) とを加算し、ビーム位置
（ｘ，ｙ）での加算反射電子信号Ｓadd(x,y)を計算し
た。この加算処理を行った結果を、図７（ｂ）に示す。
ここで、加算信号の最小値をとる位置は各ライン７１の
左端の位置を示し、最大値をとる位置は各ライン７１の
右端を示している。
【００４６】もし、仮想のビームの幅をラインの幅Ｗm
より大きくすると、ＳＮ比が悪くなる。また、仮想のビ
ームの幅をラインの幅Ｗm より小さくすると、最小値を
となる部分ができてしまい、ピークの判別が困難にな
る。
より大きくすると、ＳＮ比が悪くなる。また、仮想のビ
ームの幅をラインの幅Ｗm より小さくすると、最小値を
となる部分ができてしまい、ピークの判別が困難にな
る。
【００４７】次いで、得られた加算信号の強度分布の７
個の信号強度のピーク位置を平均加算し、７本のライン
から構成されるｘ軸検出用マーク７０ａの中心位置を計
算する（ステップＳ３７）。
個の信号強度のピーク位置を平均加算し、７本のライン
から構成されるｘ軸検出用マーク７０ａの中心位置を計
算する（ステップＳ３７）。
【００４８】次いで、ステージを動かしＥＯＳ鏡筒１０
の直下にｙ軸検出用マーク７０ｂを移動させた後、ｙ軸
検出用マーク７０ｂについても、ステップ２５〜Ｓ２７
と同様に、ｙ軸検出用マーク７０ｂを用いた反射電子測
定、加算処理を行い、ｙ軸検出用マーク７０ｂの中心を
求める（ステップＳ３８）。
の直下にｙ軸検出用マーク７０ｂを移動させた後、ｙ軸
検出用マーク７０ｂについても、ステップ２５〜Ｓ２７
と同様に、ｙ軸検出用マーク７０ｂを用いた反射電子測
定、加算処理を行い、ｙ軸検出用マーク７０ｂの中心を
求める（ステップＳ３８）。
【００４９】本実施形態によれば、マークを構成するラ
インの幅が４μｍと最大ビームサイズ２μｍより大きい
にもかかわらず、ライン幅４μｍと同じビーム幅でマー
ク検出をした場合と同等な反射電子信号が得られるよう
になる。この結果、反射電子信号のＳＮ比が大きくな
り、マーク位置を高精度に検出することができる。
インの幅が４μｍと最大ビームサイズ２μｍより大きい
にもかかわらず、ライン幅４μｍと同じビーム幅でマー
ク検出をした場合と同等な反射電子信号が得られるよう
になる。この結果、反射電子信号のＳＮ比が大きくな
り、マーク位置を高精度に検出することができる。
【００５０】［第３実施形態］本実施形態では、幅Ｗ
m 、高さＨm の大きさを持つ矩形パターンが、ピッチ幅
Ｐm ，Ｐh でマトリクス配置された位置合わせマークの
位置検出について説明する。
m 、高さＨm の大きさを持つ矩形パターンが、ピッチ幅
Ｐm ，Ｐh でマトリクス配置された位置合わせマークの
位置検出について説明する。
【００５１】図８（ａ）に示すように、本実施形態のマ
ーク８０は、幅及び高さが４μｍのホールバターン８１
が８μｍピッチで７×５個並んで構成されている。ホー
ルパターン８１は、図８（ｂ）に示すように、Ｓｉウエ
ハ３０に対しＲＩＥ法を用いて形成された深さ０．５μ
ｍの孔である。マーク８０は、１０ｍｍ角のチップ３１
の縦及び横の辺の中心に１個ずつ配置されている。
ーク８０は、幅及び高さが４μｍのホールバターン８１
が８μｍピッチで７×５個並んで構成されている。ホー
ルパターン８１は、図８（ｂ）に示すように、Ｓｉウエ
ハ３０に対しＲＩＥ法を用いて形成された深さ０．５μ
ｍの孔である。マーク８０は、１０ｍｍ角のチップ３１
の縦及び横の辺の中心に１個ずつ配置されている。
【００５２】以下に、図９のフローチャートを用いて、
位置合わせマーク８０を用いた場合のマーク位置の検出
方法を説明する。なお、第１実施形態で説明した電子ビ
ーム描画装置を用いて位置合わせを行った。
位置合わせマーク８０を用いた場合のマーク位置の検出
方法を説明する。なお、第１実施形態で説明した電子ビ
ーム描画装置を用いて位置合わせを行った。
【００５３】先ず、第１実施形態と同様に、レイアウト
情報、並びにマーク情報をデータ入力部４４を通して、
制御計算機５０に入力する（ステップＳ５１）。次い
で、アライメント処理部５１は、入力されたマーク情報
に基づき、ウエハ３０に対して照射する電子ビーム１２
のビームの幅と高さを決定する（ステップＳ５２）。
情報、並びにマーク情報をデータ入力部４４を通して、
制御計算機５０に入力する（ステップＳ５１）。次い
で、アライメント処理部５１は、入力されたマーク情報
に基づき、ウエハ３０に対して照射する電子ビーム１２
のビームの幅と高さを決定する（ステップＳ５２）。
【００５４】マーク８０を構成するホールパターン８１
の大きさは、縦・横４μｍであり、装置の最大ビームサ
イズが２μｍであることから、電子ビーム１２の幅をホ
ール幅の１／２である２μｍとした。また、ホールパタ
ーン８１の配置ピッチが８μｍであることから、電子ビ
ーム１２の高さを２μｍとし、ｙ軸方向に２μｍずつず
らして４回の走査を行うことにした。
の大きさは、縦・横４μｍであり、装置の最大ビームサ
イズが２μｍであることから、電子ビーム１２の幅をホ
ール幅の１／２である２μｍとした。また、ホールパタ
ーン８１の配置ピッチが８μｍであることから、電子ビ
ーム１２の高さを２μｍとし、ｙ軸方向に２μｍずつず
らして４回の走査を行うことにした。
【００５５】次いで、第１実施形態と同様に、ウエハ３
０の中心位置及び傾きを検出する。そして、アライメン
ト処理部５１は、入力されたチップ３１のレイアウト情
報及びマーク情報、並びに検出された中心位置及び傾き
に基づいて、マーク８０の位置を計算する（ステップＳ
５３）。そして、計算結果に基づいてステージ２１を動
かし、鏡筒１０の直下にマーク８０を移動させる（ステ
ップＳ５４）。
０の中心位置及び傾きを検出する。そして、アライメン
ト処理部５１は、入力されたチップ３１のレイアウト情
報及びマーク情報、並びに検出された中心位置及び傾き
に基づいて、マーク８０の位置を計算する（ステップＳ
５３）。そして、計算結果に基づいてステージ２１を動
かし、鏡筒１０の直下にマーク８０を移動させる（ステ
ップＳ５４）。
【００５６】次いで、２μｍ角の電子ビーム１２を０．
０１μｍピッチで、ｘ軸方向に７０μｍ走査して、反射
電子信号を検出する（ステップＳ５５）。この時の平均
走査回数は１６回とした。検出結果を図１０（ａ）に示
す。図１０（ａ）において、横軸は電子ビームの照射位
置を示し、縦軸は反射電子信号強度を示す。
０１μｍピッチで、ｘ軸方向に７０μｍ走査して、反射
電子信号を検出する（ステップＳ５５）。この時の平均
走査回数は１６回とした。検出結果を図１０（ａ）に示
す。図１０（ａ）において、横軸は電子ビームの照射位
置を示し、縦軸は反射電子信号強度を示す。
【００５７】さらに、走査開始点をｙ軸方向に２μｍず
つずらして電子ビームの走査及び反射電子の検出を３回
行い、計４回の電子ビームの走査を行う。次いで、反射
電子信号の信号処理を行う。この加算処理では、図１１
に示すような位置（ｘ，ｙ）、（ｘ＋ａ，ｙ）、（ｘ，
ｙ＋ｂ）、（ｘ＋ａ，ｙ＋ｂ）、（ｘ，ｙ＋２ｂ）、
（ｘ＋ａ，ｙ＋２ｂ）、（ｘ，ｙ＋３ｂ）及び（ｘ＋
ａ，ｙ＋３ｂ）で得られた反射電子信号Ｓ(x,y) ，Ｓ
(x+a,y) ，Ｓ(x,y+b) ，Ｓ(x+a,y+b) ，Ｓ(x,y+2b)，Ｓ
(x+a,y+2b)，Ｓ(x,y+3b)及びＳ(x+a,y+3b)を加算し・ビ
ーム位置（ｘ，ｙ）での加算反射電子信号Ｓadd(x,y)を
計算した。この加算処理を行った後の信号波形を図１０
（ｂ）に示す。ここで、加算信号の最小値をとる位置は
各ホールパターン８１の左端の位置を示し、最大値をと
る位置は各ホールパターン８１の右端を示している。
つずらして電子ビームの走査及び反射電子の検出を３回
行い、計４回の電子ビームの走査を行う。次いで、反射
電子信号の信号処理を行う。この加算処理では、図１１
に示すような位置（ｘ，ｙ）、（ｘ＋ａ，ｙ）、（ｘ，
ｙ＋ｂ）、（ｘ＋ａ，ｙ＋ｂ）、（ｘ，ｙ＋２ｂ）、
（ｘ＋ａ，ｙ＋２ｂ）、（ｘ，ｙ＋３ｂ）及び（ｘ＋
ａ，ｙ＋３ｂ）で得られた反射電子信号Ｓ(x,y) ，Ｓ
(x+a,y) ，Ｓ(x,y+b) ，Ｓ(x+a,y+b) ，Ｓ(x,y+2b)，Ｓ
(x+a,y+2b)，Ｓ(x,y+3b)及びＳ(x+a,y+3b)を加算し・ビ
ーム位置（ｘ，ｙ）での加算反射電子信号Ｓadd(x,y)を
計算した。この加算処理を行った後の信号波形を図１０
（ｂ）に示す。ここで、加算信号の最小値をとる位置は
各ホールパターン８１の左端の位置を示し、最大値をと
る位置は各ホールパターン８１の右端を示している。
【００５８】そして、加算処理によって得られた信号強
度分布のビーク位置から各ホールパターン８１の中心位
置を求め、さらに各ホールパターン８１の中心位置を平
均加算してマーク８０のｘ軸方向の中心位置を求める。
度分布のビーク位置から各ホールパターン８１の中心位
置を求め、さらに各ホールパターン８１の中心位置を平
均加算してマーク８０のｘ軸方向の中心位置を求める。
【００５９】電子ビームの走査の際、電子ビームの走査
方向がホールパターンの配列方向に対して傾いていたと
しても、図１２に示すように、仮想的なビーム９１の走
査領域９２には、必ずホールパターン８１が重なる。そ
して、仮想的なビームと矩形の重なりあう面積の最大値
は常に一定となり、加算信号の最大値も一定になる。従
って、ｘ軸方向の中心位置を確実に求めることができ
る。
方向がホールパターンの配列方向に対して傾いていたと
しても、図１２に示すように、仮想的なビーム９１の走
査領域９２には、必ずホールパターン８１が重なる。そ
して、仮想的なビームと矩形の重なりあう面積の最大値
は常に一定となり、加算信号の最大値も一定になる。従
って、ｘ軸方向の中心位置を確実に求めることができ
る。
【００６０】そして、ステップＳ５５〜５７と同様に、
ｙ軸検出用マークについても電子ビームの走査を行っ
て、反射電子の検出及び加算処理を行い、マークの中心
位置を求める（ステップＳ５８）。
ｙ軸検出用マークについても電子ビームの走査を行っ
て、反射電子の検出及び加算処理を行い、マークの中心
位置を求める（ステップＳ５８）。
【００６１】本実施形態によれば、仮想的なビームの照
射範囲に必ずホールパターンが重なるので、迅速にマー
クの検出を行うことができる。また、ホールパターンの
配列方向に対して電子ビームの走査方向が傾いている場
合でも、正確なマーク検出を行う事ができる。
射範囲に必ずホールパターンが重なるので、迅速にマー
クの検出を行うことができる。また、ホールパターンの
配列方向に対して電子ビームの走査方向が傾いている場
合でも、正確なマーク検出を行う事ができる。
【００６２】また、マーク検出によって得られる反射電
子信号のＳＮ比が改善され、高精度なマーク位置検出が
可能となる。また、位置合わせマーク上に厚い膜が成膜
され且つ平坦化が行われて基板段差が小さい場合でも、
大きな信号強度を得ることが可能となり、ＳＮ比が向上
する。
子信号のＳＮ比が改善され、高精度なマーク位置検出が
可能となる。また、位置合わせマーク上に厚い膜が成膜
され且つ平坦化が行われて基板段差が小さい場合でも、
大きな信号強度を得ることが可能となり、ＳＮ比が向上
する。
【００６３】なお、必ずしもビームの幅をホールパター
ンの幅の整数分の一にする必要はなく、ビームの高さを
ピッチ幅の整数分の一にするだけでも良い。この場合、
ＳＮ比は劣るが、仮想的なビームの照射範囲に必ずホー
ルパターンが重なるので、迅速にマークの検出を行うこ
とができる。なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施することが可能である。
ンの幅の整数分の一にする必要はなく、ビームの高さを
ピッチ幅の整数分の一にするだけでも良い。この場合、
ＳＮ比は劣るが、仮想的なビームの照射範囲に必ずホー
ルパターンが重なるので、迅速にマークの検出を行うこ
とができる。なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施することが可能である。
【００６４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ビ
ーム位置（ｘ，ｙ）での信号にビーム位置（ｘ＋Ｎｘ・
ａ，ｙ＋Ｎｙ・ｂ）（Ｎｘ，Ｎｙは整数）の信号を加算
する処理を行うことにより、幅（Ｎx ＋１）×ａで高さ
（Ｎy ＋１）×ｂのビームで走査したのと同等の反射電
子信号を得る事ができる。その結果、マーク検出におけ
る反射電子信号のＳＮ比が最大となるため、高精度なマ
ーク位置検出が可能となる。
ーム位置（ｘ，ｙ）での信号にビーム位置（ｘ＋Ｎｘ・
ａ，ｙ＋Ｎｙ・ｂ）（Ｎｘ，Ｎｙは整数）の信号を加算
する処理を行うことにより、幅（Ｎx ＋１）×ａで高さ
（Ｎy ＋１）×ｂのビームで走査したのと同等の反射電
子信号を得る事ができる。その結果、マーク検出におけ
る反射電子信号のＳＮ比が最大となるため、高精度なマ
ーク位置検出が可能となる。
【図１】第１実施形態に係わる電子ビーム描画装置の概
略構成を示す図。
略構成を示す図。
【図２】第１実施形態に係わるウエハに形成されたマー
クを示す図。
クを示す図。
【図３】第１実施形態に係わる位置合わせ方法の手順を
説明する図。
説明する図。
【図４】第１実施形態に係わるマークと電子ビームの関
係、並びに反射電子の信号波形及び加算処理を行った後
の信号波形を示す図。
係、並びに反射電子の信号波形及び加算処理を行った後
の信号波形を示す図。
【図５】第２実施形態に係わるウエハに形成されたマー
クを示す図。
クを示す図。
【図６】第２実施形態に係わる位置合わせ方法の手順を
説明する図。
説明する図。
【図７】第２実施形態に係わる検出された反射電子の信
号波形、及び加算処理を行った後の信号波形を示す図。
号波形、及び加算処理を行った後の信号波形を示す図。
【図８】第３実施形態に係わるウエハに形成されたマー
クを示す図。
クを示す図。
【図９】第３実施形態に係わる位置合わせ方法の手順を
説明する図。
説明する図。
【図１０】第３実施形態に係わる検出された反射電子の
信号波形、及び加算処理を行った後の信号波形を示す
図。
信号波形、及び加算処理を行った後の信号波形を示す
図。
【図１１】ホールパターンと電子ビームの照射範囲を示
す平面図。
す平面図。
【図１２】第３実施形態に係わるホールパターンの配列
に対して傾いて電子ビームの走査を行った場合を説明す
る図。
に対して傾いて電子ビームの走査を行った場合を説明す
る図。
【図１３】島状パターンの配列に対して傾いて電子ビー
ムの走査を行った場合の問題点を説明する図。
ムの走査を行った場合の問題点を説明する図。
【図１４】本発明の作用・効果を説明するための図。
１０…ＥＯＳ鏡筒
１１…電子銃
１２…電子ビーム
１３…ビーム偏向系
２０…試料室
２１…ステージ
２２…電子検出器
３０…Ｓｉウェハ
３１…チップ
３２…十字型マーク
３３…ｘ軸検出用ライン
３４…ｙ軸検出用ライン
３５…溝
４１…ビーム偏向回路
４２…検出回路
４３…ステージ制御回路
４４…データ入力部
５０…制御計算機
５１…アライメント処理部
７０…Ｌ＆Ｓ型マーク
７０ａ…ｘ軸検出用マーク
７０ｂ…ｙ軸検出用マーク
７１…ライン
８０…位置合わせマーク
８１…ホールパターン
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/027
G03F 9/00
Claims (6)
- 【請求項１】被露光物に設けられ、ｘ軸方向の幅がＷm
である矩形が１本以上設けられた位置合わせマークに対
して電子ビームを走査し、該被露光物からの反射電子若
しくは２次電子からなる電子信号の分布から、該マーク
の位置を検出する電子ビーム描画装置であって、 前記電子ビームのｘ軸方向の幅ａをＷm ／ｍに，且つｙ
軸方向の高さをｂに成形して、前記位置合わせマークを
含む領域に対して前記電子ビームをｘ軸方向に走査し、
該電子ビームの照射位置（ｘ，ｙ）での前記電子信号Ｓ
(x,y) を測定する検出部と、 位置（ｘ，ｙ）について、加算信号 【数１】 を演算し、加算信号の分布を求める演算部と、前記加算
信号の分布に基づいて前記位置合わせマークの位置を検
出するマーク位置検出部とを具備してなることを特徴と
する電子ビーム描画装置。 - 【請求項２】被露光物に設けられ、ｘ軸方向の幅がＷm
である矩形パターンがｘ軸方向にＰm のピッチ，且つｙ
軸方向にＰh のピッチでマトリクス配置された位置合わ
せマークに対して電子ビームを走査し、該被露光物から
の反射電子若しくは２次電子からなる電子信号の分布か
ら、該マークの位置を検出する電子ビーム描画装置であ
って、 前記電子ビームのｘ軸方向の幅をａに、且つｙ軸方向の
高さｂをＰh ／ｎに成形して、前記位置合わせマークを
含む領域に対して前記電子ビームをｘ軸方向に走査し、
該電子ビームの照射位置（ｘ，ｙ）での前記電子信号Ｓ
(x,y) を測定する検出部と、 位置（ｘ，ｙ）について、加算信号 【数２】 を演算し、加算信号の分布を求める演算部と、前記加算
信号の分布に基づいて前記位置合わせマークの位置を検
出するマーク位置検出部とを具備してなることを特徴と
する電子ビーム描画装置。 - 【請求項３】被露光物に設けられ、ｘ軸方向の幅がＷm
である矩形パターンがｘ軸方向にＰm のピッチ，且つｙ
軸方向にＰh のピッチでマトリクス配置された位置合わ
せマークに対して電子ビームを走査し、該被露光物から
の反射電子若しくは２次電子からなる電子信号の分布か
ら、該マークの位置を検出する電子ビーム描画装置であ
って、 前記電子ビームのｘ軸方向の幅ａをＷm ／ｍに、且つｙ
軸方向の高さｂをＰh／ｎに成形して、前記位置合わせ
マークを含む領域に対して前記電子ビームをｘ軸方向に
走査し、該電子ビームの照射位置（ｘ，ｙ）での前記電
子信号Ｓ(x,y)を測定する検出部と、 位置（ｘ，ｙ）について、加算信号 【数３】 を演算し、加算信号の分布を求める演算部と、 前記加算信号の分布に基づいて前記位置合わせマークの
位置を検出するマーク位置検出部とを具備してなること
を特徴とする電子ビーム描画装置。 - 【請求項４】被露光物に設けられ、ｘ軸方向の幅がＷm
である矩形が１本以上設けられた位置合わせマークに対
して電子ビームを走査し、該被露光物からの反射電子若
しくは２次電子からなる電子信号の分布から、該マーク
の位置を検出するマーク位置の検出方法であって、 前記電子ビームのｘ軸方向の幅ａをＷm ／ｍに成形し
て、前記位置合わせマークを含む領域に対して該電子ビ
ームをｘ軸方向に走査しつつ、該電子ビームの照射位置
（ｘ，ｙ）での前記電子信号Ｓ(x,y) を測定するステッ
プと、 位置（ｘ，ｙ）について、加算信号 【数４】 を順次演算し、加算信号の分布を求めるステップと、前
記加算信号の分布に基づいて前記位置合わせマークの位
置を検出するステップとを含むことを特徴とするマーク
位置の検出方法。 - 【請求項５】被露光物に設けられ、ｘ軸方向の幅がＷm
である矩形パターンがｘ軸方向にＰm のピッチ，且つｙ
軸方向にＰh のピッチでマトリクス配置された位置合わ
せマークに対して電子ビームを走査し、該被露光物から
の反射電子若しくは２次電子からなる電子信号の分布か
ら、該マークの位置の検出を行うマーク位置の検出方法
であって、 前記電子ビームのｘ軸方向の幅をａに、且つｙ軸方向の
高さｂをＰh ／ｎに成形して、前記位置合わせマークを
含む領域に対して該電子ビームをｘ軸方向に走査しつ
つ、該電子ビームの照射位置（ｘ，ｙ）での前記電子信
号Ｓ(x,y) を測定するビーム走査を、走査開始点をｙ軸
方向にｂずらしてｎ本行うステップと、 位置（ｘ，ｙ）について、加算信号 【数５】 を順次演算し、加算信号の分布を求めるステップと、 前記加算信号の分布に基づいて前記位置合わせマークの
位置を検出するステップとを含むことを特徴とするマー
ク位置の検出方法。 - 【請求項６】被露光物に設けられ、ｘ軸方向の幅がＷm
である矩形パターンがｘ軸方向にＰm のピッチ，且つｘ
軸方向にＰh のピッチでマトリクス配置された位置合わ
せマークに対して電子ビームを走査し、該被露光物から
の反射電子若しくは２次電子からなる電子信号の分布か
ら、該マークの位置を検出するマーク位置の検出方法で
あって、 前記電子ビームのｘ軸方向の幅ａをＷm ／ｍに、且つｙ
軸方向の高さｂをＰh／ｎに成形して、前記位置合わせ
マークを含む領域に対して該電子ビームをｘ軸方向に走
査しつつ、該電子ビームの照射位置（ｘ，ｙ）での前記
電子信号Ｓ(x,y) を測定するビーム走査を、走査開始点
をｙ軸方向にｂずらしてｎ本行うステップと、 位置（ｘ，ｙ）について、加算信号 【数６】 を順次演算し、加算信号の分布を求めるステップと、 前記加算信号の分布に基づいて前記位置合わせマークの
位置を検出するステップとを含むことを特徴とするマー
ク位置の検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30592397A JP3405671B2 (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 電子ビーム描画装置及びマーク位置の検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30592397A JP3405671B2 (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 電子ビーム描画装置及びマーク位置の検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11145037A JPH11145037A (ja) | 1999-05-28 |
| JP3405671B2 true JP3405671B2 (ja) | 2003-05-12 |
Family
ID=17950934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30592397A Expired - Fee Related JP3405671B2 (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 電子ビーム描画装置及びマーク位置の検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3405671B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4951036B2 (ja) * | 2009-07-14 | 2012-06-13 | 株式会社ブイ・テクノロジー | 露光装置 |
-
1997
- 1997-11-07 JP JP30592397A patent/JP3405671B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11145037A (ja) | 1999-05-28 |
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