JPH05190435A - Electron beam lithography method of semiconductor device - Google Patents

Electron beam lithography method of semiconductor device

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JPH05190435A
JPH05190435A JP619992A JP619992A JPH05190435A JP H05190435 A JPH05190435 A JP H05190435A JP 619992 A JP619992 A JP 619992A JP 619992 A JP619992 A JP 619992A JP H05190435 A JPH05190435 A JP H05190435A
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JP
Japan
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electron beam
wafer
data
deflection
stage
Prior art date
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Application number
JP619992A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiko Okamoto
好彦 岡本
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH05190435A publication Critical patent/JPH05190435A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a drawing method wherein a high-accuracy drawing operation can be performed irrespective of whether a defect and a foreign body exist on a wafer or not and whether the distortion of the wafer exists or not and to provide a drawing method wherein a drawing treatment and a calibration treatment for the dislocation of a position are performed with good efficiency. CONSTITUTION:An alignment mark on the surface of a wafer 2 is scanned by using an electron beam 4; its position and its height are detected. Pieces of their data are compared with stored values which have been classified in advance according to the type, the production stage and the inside-the-face distribution of the wafer at the point of time when the pieces of data are detected. When the pieces of data are outside the permissible range of the distribution of the stored values, corresponding stored values are read out instead of them. By means of the values, the deflection amount of the electron beam, the amount of the electron beam, the shape of a photoelectronic face, and the focal position of the electron beam are corrected by controlling a deflector 7, a rotary lens 6 and an object lens 8. A region which is drawn by one electron beam irradiation treatment is decided on the basis of the scanning width of the electron beam in a direction perpendicular to the movement direction of a specimen stand 1. Whenever the drawing operation of the region is finished, a calibration treatment by detecting a mark is executed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造技術さらに
は電子線を用いた微細加工技術に適用して特に有効な技
術に関し、例えば、表面にレジストが塗布されたウェハ
に回路パターン等を転写する技術に利用して有用な技術
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique which is particularly effective when applied to a semiconductor manufacturing technique and a fine processing technique using an electron beam. For example, a circuit pattern or the like is transferred onto a wafer whose surface is coated with a resist. It is related to the technology useful for utilizing the technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路装置の製造工程におい
て、レジストが塗布されたウェハに所望の集積回路パタ
ーンを転写する露光工程を行うに当り、電子ビーム(電
子線)により該レジストを感光させる電子線露光技術が
公知である(例えば株式会社工業調査会、昭和61年1
1月18日発行、「電子材料」1986年11月号別冊
第110頁〜第114頁)。この電子線露光技術では、
レジストを塗布したウェハ表面に電子線を照射して集積
回路パターンを直接描画するため、従来の光露光技術
(一旦フォトマスクに集積回路パターンを形成し、これ
をウェハ上に転写する技術)よりも微細な集積回路パタ
ーンが形成できる。
2. Description of the Related Art In a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device, an electron beam (electron beam) is used to expose a resist on a wafer coated with the resist to expose a resist on the wafer. Exposure technology is known (for example, Industrial Research Institute Co., Ltd., 1986, 1).
"Electronic Materials", November 18, 1986, separate volume, pages 110-114). With this electron beam exposure technology,
Since the integrated circuit pattern is directly drawn by irradiating an electron beam on the surface of the resist-coated wafer, it is better than the conventional light exposure technology (technology that forms the integrated circuit pattern on a photomask once and transfers it onto the wafer). A fine integrated circuit pattern can be formed.

【0003】従って電子線による微細な集積回路パター
ンの描画を実効あらしめるためには、電子線と試料との
正確な位置合わせが前提とされ、集積回路の設計データ
に基づいて電子線(集束ビーム)をコンピュータ制御す
ることによって、高速、高精度の微細加工処理を実現で
きる。
Therefore, in order to effectively draw a fine integrated circuit pattern by an electron beam, accurate alignment between the electron beam and the sample is premised, and an electron beam (focused beam) is generated based on the design data of the integrated circuit. ) Is controlled by a computer, a high-speed and high-precision fine processing can be realized.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。即ち、集積回路パターンが描
画されるウェハには、多くの工程を繰り返す間に歪みや
表面段差が生じるので、この段差に応じて、電子線によ
って描画される図形(露光図形)に補正を施すことが、
その後相互に重ね合わされる露光図形の合わせ精度や寸
法精度を維持する上で必要である。このためウェハ上に
形成される単位露光領域(図3参照)毎に、電子線描画
装置のコンピュータ制御によって、個々の設計データに
上記段差に応じた所定の補正を施して微細加工を行わな
ければならない。しかるに、多くの工程が行われ、パタ
ーンが半導体ウェハ上の下地パターンに重ね合わされる
と、工程を繰り返す間にウェハ表面に歪みや段差が生じ
たり、或は、作業中にウェハ表面に異物が付着したり、
或は加工工程途中でウェハ上にマーク上の欠陥が生じる
などして、ウェハに形成された上記基準マークを正確に
検出することができなくなる場合がある。このためマー
ク位置検出値に基づいてウェハと回路パターンの位置合
わせの修正を行っても、マークの検出誤差に起因する合
わせ誤差が生じ、高い描画精度が得られないと云う不具
合が生じる。
However, the present inventors have clarified that the above-mentioned technique has the following problems. That is, since a wafer on which an integrated circuit pattern is drawn has a distortion and a surface step during many steps, a figure (exposure figure) drawn by an electron beam should be corrected according to the step. But,
It is necessary to maintain the alignment accuracy and dimensional accuracy of the exposure patterns that are subsequently superimposed on each other. For this reason, for each unit exposure area (see FIG. 3) formed on the wafer, the computer control of the electron beam drawing apparatus must perform a predetermined correction according to the step difference on each design data to perform fine processing. I won't. However, if many processes are performed and the pattern is overlaid on the underlying pattern on the semiconductor wafer, distortion or steps may occur on the wafer surface while the process is repeated, or foreign matter may adhere to the wafer surface during the work. Or
Alternatively, a mark defect may occur on the wafer during the processing process, and it may not be possible to accurately detect the reference mark formed on the wafer. For this reason, even if the alignment of the wafer and the circuit pattern is corrected based on the mark position detection value, a registration error occurs due to the mark detection error, resulting in a problem that high drawing accuracy cannot be obtained.

【0005】また、電子線を用いて微細パターンを描画
するに際しては、照射時間が長くなる程電子線自体の照
射位置の変動量が徐々に大きくなることが知られてい
る。これを抑えるために、一定時間間隔で照射位置が所
望の位置となっているか、ステージ上のマークやウェハ
上のマーク位置に基づいて較正する必要がある。電子線
を用いた描画装置では、描画処理の高速性を保持するた
めに、基準となる合わせマークの位置検出、高さ検出の
時間間隔を極力短くして位置マークの較正を短期間に行
うことが望まれる。又、較正処理は、ウェハ上にパター
ンを全面描画する間に、複数回行う必要があり、これら
の処理は如何なるタイミングで行うかが描画の精度を決
定することとなる。
Further, when drawing a fine pattern using an electron beam, it is known that the variation of the irradiation position of the electron beam itself gradually increases as the irradiation time increases. In order to suppress this, it is necessary to perform calibration based on the mark position on the stage or the mark position on the wafer whether the irradiation position is a desired position at regular time intervals. In a drawing device using an electron beam, in order to maintain high-speed drawing processing, the time interval for position detection and height detection of a reference alignment mark should be made as short as possible to perform position mark calibration in a short period of time. Is desired. Further, the calibration process needs to be performed a plurality of times while the pattern is entirely written on the wafer, and at what timing these processes are performed determines the drawing accuracy.

【0006】また、ウェハを搭載したステージを一方向
に連続移動しながら、ウェハ上にパターンを描画する処
理を実行したところ、前記ステージの連続移動の方向と
ウェハ上に既形成した下地パターンの座標軸の方向と
で、回転段差が生じることが明らかとなった。この回転
誤差により最大500μm程度座標のずれが生じる点が
存在することもある。従来はこの回転誤差を補正するた
めに、誤差検出後、ウェハが搭載されたステージを回転
誤差分だけ微小回転する手法が採られていた。しかしな
がら、ウェハの保持手段として静電チャック方式が採用
されるに至ると回転修正が困難となる。これは静電チャ
ック方式では、ウェハを静電気によりステージ上に固定
しているが、この静電チャック方式の保持力は、室内か
ら描画装置の真空状態に移動する際に一旦解除され描画
装置内での回転位置を最良とするために、位置決めを行
うことはできない。
Further, when a process of drawing a pattern on the wafer is executed while continuously moving the stage on which the wafer is mounted in one direction, the direction of continuous movement of the stage and the coordinate axis of the underlying pattern already formed on the wafer are executed. It became clear that a rotation step was generated in the direction of. There may be a point at which a coordinate shift of about 500 μm occurs due to this rotation error. Conventionally, in order to correct this rotation error, a method has been adopted in which, after detecting the error, the stage on which the wafer is mounted is minutely rotated by the rotation error. However, when the electrostatic chuck method is adopted as the wafer holding means, it becomes difficult to correct the rotation. In the electrostatic chuck method, the wafer is fixed on the stage by static electricity. However, the holding force of the electrostatic chuck method is temporarily released when the wafer is moved from the room to the vacuum state of the drawing apparatus. No positioning can be done to optimize the rotational position of the.

【0007】また、電子線を用いて回路パターンを描画
する際、試料(ウェハ)に電子線が照射されたときに試
料が帯電し、このときの電荷により次に回路パターンを
描画する際に電子線の照射位置が、所望の位置よりシフ
トする。この照射位置のシフト量は、電子線の電流値に
依存するもので、電流値が大きくなる描画処理時に大き
くなり、回路パターンを高精度に描画する際に支障が生
じる。また、1の電子線処理により描画可能な偏向領域
の境界部(隣接偏向領域との境界部)は、電子線の偏向
歪が大きくなり、この境界部近辺では高い精度の描画が
行えない。さらに、電子線自体がクーロンの法則に従っ
て自己の電荷間で互いに影響を与え合い、描画工程時に
輪郭が不明瞭となったり、電子線自体に揺らぎが生じて
描画される回路パターンの寸法や位置にばらつきが生じ
る。これらの問題点は、特に高精度が期待される極微細
の回路パターン描画工程で顕著になる。
Further, when a circuit pattern is drawn using an electron beam, the sample is charged when the sample (wafer) is irradiated with the electron beam, and the electric charge at this time causes an electron to be drawn when the circuit pattern is drawn next. The irradiation position of the line shifts from the desired position. Since the shift amount of the irradiation position depends on the current value of the electron beam, it becomes large during the drawing process in which the current value becomes large, which causes a problem in drawing the circuit pattern with high accuracy. In addition, the deflection distortion of the electron beam becomes large at the boundary portion of the deflection area (the boundary portion with the adjacent deflection area) that can be drawn by the one electron beam processing, and high-precision drawing cannot be performed near this boundary portion. Furthermore, the electron beam itself influences each other's electric charge according to Coulomb's law, and the outline becomes unclear during the drawing process, and fluctuations occur in the electron beam itself, which may affect the dimensions and position of the circuit pattern to be drawn. There are variations. These problems become noticeable especially in an extremely fine circuit pattern drawing process in which high accuracy is expected.

【0008】本発明は、上記事情に鑑みて成されたもの
で、第1の目的は前記ウェハ上の欠陥、異物並びにウェ
ハの歪の影響を少なくして精度の高い描画を可能とした
電子線描画方法を提供することである。又、第2の目的
は、ステージが連続移動される描画装置において電子線
によるパターンの描画処理と位置の較正処理とを効率良
く行うべく、マーク検出動作と電子線の照射動作とを効
率よく行う電子線描画方法を提供することである。又、
第3の目的は静電チャック方式が採用された描画装置に
おいても、ウェハの回転誤差を精度良く補正することを
可能にした電子線描画方法を提供することである。又、
第4の目的は照射された電子線が帯電したウェハによ
り、又は自己の電荷により、その照射位置がずれた場合
であっても、精度の良く描画することが可能な電子線描
画装置及び描画方法を提供することである。この発明の
前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、
本明細書の記述および添附図面から明らかになるであろ
う。
The present invention has been made in view of the above circumstances. A first object of the present invention is to reduce the influence of defects on the wafer, foreign matters and distortion of the wafer, thereby enabling highly accurate electron beam writing. It is to provide a drawing method. A second object is to efficiently perform the mark detection operation and the electron beam irradiation operation in order to efficiently perform the electron beam pattern drawing process and the position calibration process in the drawing device in which the stage is continuously moved. It is to provide an electron beam drawing method. or,
A third object is to provide an electron beam drawing method capable of accurately correcting a rotation error of a wafer even in a drawing device adopting an electrostatic chuck method. or,
A fourth object is an electron beam drawing apparatus and a drawing method capable of drawing with high accuracy even when the irradiation position is shifted due to a charged wafer of an irradiated electron beam or its own electric charge. Is to provide. Regarding the above and other objects and novel features of the present invention,
It will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のと
おりである。すなわち、本発明の描画技術は、例えば、
電子線描画技術に適用した場合は、ウェハ上の複数の合
わせマーク位置と高さの検出に際し、前記試料上歪、欠
陥、異物などによって、前記試料面上のマーク位置と高
さの検出精度劣化を防ぐため、前記試料の複数の検出デ
ータを試料の品種、製造工程、面内分布などの統計処理
によって、分布から外れた検出データを除外して残りの
データを用いて電子線(荷電ビーム)の偏向と電子線の
形成および電子線のビーム焦点位置を合わせ、試料上へ
パターンを描画するようにしたものである。また、ウェ
ハを搭載したステージを連続して移動しながら、ウェハ
上にパターンを描画する際に、電子線(荷電ビーム)の
偏向量によって、ウェハ上の描画領域を前記ステージの
連続移動方向と直交方向に分割し、それぞれの領域毎に
前記マーク位置と高さの検出とパターン描画の繰返して
較正処理を行うようにしたものである。又、ウェハを搭
載したステージを連続して移動しながら、ウェハ上にパ
ターンを描画する際に、前記ステージの連続移動の方向
とウェハ上に形成した下地パターンの座標軸の方向との
回転誤差を計測し、前記回転誤差が小さい場合は電子線
の偏向系に補正を加えることによって、また、前記回転
誤差が小さい場合は、電子線の偏向系に補正を加えるこ
とと電子線の形状の回転に補正を加えることによって、
前記回転誤差を補正して描画するようにしたものであ
る。又、ウェハの移動と電子線の偏向走査と電子線のオ
ンオフとを組合せ、ウェハ上へパターンを描画する方法
において、ウェハ上に描画するパターンの寸法、位置座
標などを複数の基準点を中心とした座標に変換し、各々
の座標に基づいて、1つの描画点に対し複数重ね露光す
るものである。
The typical ones of the inventions disclosed in the present application will be outlined below. That is, the drawing technique of the present invention is, for example,
When applied to electron beam drawing technology, when detecting multiple alignment mark positions and heights on the wafer, the accuracy of detection of mark positions and heights on the sample surface deteriorates due to distortion on the sample, defects, foreign matter, etc. In order to prevent the above, a plurality of detection data of the sample are subjected to statistical processing such as sample type, manufacturing process, in-plane distribution, etc. to exclude the detection data out of the distribution and use the remaining data for the electron beam (charged beam). And the formation of an electron beam and the beam focus position of the electron beam are aligned to draw a pattern on the sample. Further, when a pattern is written on the wafer while continuously moving the stage on which the wafer is mounted, the writing area on the wafer is orthogonal to the continuous movement direction of the stage depending on the deflection amount of the electron beam (charged beam). It is divided in the direction, and the calibration processing is performed by repeating the detection of the mark position and height and the pattern drawing for each area. Also, when drawing a pattern on the wafer while continuously moving the stage on which the wafer is mounted, the rotation error between the direction of continuous movement of the stage and the direction of the coordinate axis of the underlying pattern formed on the wafer is measured. If the rotation error is small, the electron beam deflection system is corrected, and if the rotation error is small, the electron beam deflection system is corrected and the electron beam shape is rotated. By adding
The drawing is performed by correcting the rotation error. Further, in a method of writing a pattern on a wafer by combining movement of a wafer, deflection scanning of an electron beam, and turning on / off of an electron beam, the dimensions, position coordinates, etc. of the pattern to be drawn on the wafer are centered on a plurality of reference points. It is converted into the coordinates described above, and a plurality of exposures are performed for one drawing point based on the respective coordinates.

【0010】[0010]

【作用】上記した本発明の電子線描画技術によれば、ウ
ェハ上の複数の合わせマーク位置と高さの検出に際し
て、前記の検出データが前記試料の位置と高さを反映し
たものか、前記試料面上の欠陥、異物並びに試料の歪を
含んだものかを前記検出データの統計処理により排除す
ることができる。例えば、ウェハ上に特定の配線膜や絶
縁膜の堆積、エッチング加工の後のウェハの歪を基に、
マーク位置や高さの分布を求め、これより外れた検出デ
ータを除く等の処理が可能となる。また、ウェハを搭載
したステージを連続して移動しながら、ウェハ上にパタ
ーンを描画する際に、電子線のドリフト量によって、ウ
ェハ上の描画領域を前記ステージの連続移動方向と直交
方向に分割することで、描画時間を大幅に増加すること
なく、それぞれの領域毎に前記マーク位置と高さの検出
とパターン描画して精度の向上を図ることができる。ま
た、ウェハを搭載したステージを連続して移動しなが
ら、ウェハ上にパターンを描画する際に、前記ステージ
の連続移動の方向とウェハ上に形成した下地パターンの
座標軸の方向との回転誤差を計測し、前記回転誤差が小
さい場合は電子線の偏向系に補正を加えることによっ
て、また、前記回転誤差が大きい場合は、電子線の偏向
系に補正を加えることと電子線の光電子面の形状に回転
に補正を加えることによって、前記回転誤差を補正して
描画するようにしたものである。また、ウェハの移動と
電子線の偏向走査と電子線のオンオフとを組合せ、ウェ
ハ上へパターンを描画する方法において、ウェハ上に描
画するパターンの寸法、位置座標などを規定した一種類
のパターンデータに対して、複数の基準点を中心とした
複数の座標を得、これを基準に、複数回重ね露光するも
のである。これにより、電子線の揺らぎが低減され、電
子線偏向境界部での接続精度の向上が実現できる。
According to the electron beam writing technique of the present invention described above, when detecting a plurality of alignment mark positions and heights on a wafer, whether the detection data reflects the position and height of the sample, It is possible to eliminate by the statistical processing of the detection data whether or not defects on the sample surface, foreign substances, and distortion of the sample are included. For example, based on the deposition of a specific wiring film or insulating film on the wafer, the distortion of the wafer after etching,
It is possible to obtain the distribution of the mark position and the height and remove the detection data deviated from the distribution. Further, when a pattern is written on the wafer while continuously moving the stage on which the wafer is mounted, the drawing area on the wafer is divided into a direction orthogonal to the continuous movement direction of the stage according to the drift amount of the electron beam. As a result, the mark position and height can be detected for each area and the pattern can be drawn for each area without significantly increasing the drawing time to improve the accuracy. Also, while writing a pattern on the wafer while continuously moving the stage on which the wafer is mounted, the rotation error between the direction of continuous movement of the stage and the direction of the coordinate axis of the underlying pattern formed on the wafer is measured. If the rotation error is small, the electron beam deflection system is corrected, and if the rotation error is large, the electron beam deflection system is corrected and the shape of the photoelectron surface of the electron beam is corrected. By correcting the rotation, the rotation error is corrected and the image is drawn. In the method of writing a pattern on the wafer by combining movement of the wafer, deflection scanning of the electron beam, and on / off of the electron beam, one type of pattern data that defines the dimensions, position coordinates, etc. of the pattern to be written on the wafer. On the other hand, a plurality of coordinates centering on a plurality of reference points are obtained, and multiple exposures are performed with reference to these coordinates. As a result, fluctuations in the electron beam are reduced, and the connection accuracy at the electron beam deflection boundary can be improved.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。図1は本発明に係る電子線露光装置の構成
を示すブロック図、図2は電子ビーム装置の構成を示す
斜視図、図3はウェハ上の単位露光領域の配列状態とア
ライメントマークとの関係の一例を示す説明図、図4は
マーク検出データの統計処理フロー、図5、図6はウェ
ハの面内分布によるデータ処理の説明図、図7〜図10
は被露光物(ウェハ)の露光面の高さに応じた偏向係数
を求める処理の一例を示した説明図、図11は偏向係数
を求める際の基準マーク検出位置の一例を示す説明図、
図12は本実施例の電子線露光装置による描画方式の説
明図、図13はウェハ回路パターンの座標軸とステージ
の移動方向の間に生じる回転誤差を示す説明図、図14
は第2実施例の電子線照射手法を用いるデータの生成手
順を示す説明図、図15は上記データに基づく電子線照
射の手順を示す説明図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electron beam exposure apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of an electron beam apparatus, and FIG. 3 is a relationship between an alignment state of unit exposure regions on a wafer and alignment marks. An explanatory view showing an example, FIG. 4 is a statistical processing flow of mark detection data, FIGS. 5 and 6 are explanatory views of data processing by in-plane distribution of a wafer, and FIGS.
11 is an explanatory diagram showing an example of a process for obtaining a deflection coefficient according to the height of the exposed surface of the exposure target (wafer), and FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of a reference mark detection position when obtaining the deflection coefficient,
FIG. 12 is an explanatory view of a drawing method by the electron beam exposure apparatus of this embodiment, FIG. 13 is an explanatory view showing a rotation error occurring between the coordinate axes of the wafer circuit pattern and the moving direction of the stage, FIG.
Is an explanatory diagram showing a procedure for generating data using the electron beam irradiation method of the second embodiment, and FIG. 15 is an explanatory diagram showing a procedure for electron beam irradiation based on the above data.

【0012】(第1実施例)先ず図1、図2を参照し
て、電子線描画装置による描画手順について説明する。
図中1で示す試料台は、水平面内においてX方向及びY
方向(例えば図3の横方向と縦方向)に移動自在なX−
Yステージからなり、該試料台1の上には、被露光物
(試料)として例えば、表面に感電子線レジストが被着
された半導体ウェハ2が載置される。試料台1の上方に
は電子線源3が設けられており、試料台1に載置された
ウェハ2に向けて電子線4が照射される。電子線源3と
試料台1との間には、成形器5、回転レンズ6、偏向器
7及び対物レンズ8などからなる電子光学系の電子線調
整装置が設けられている。
(First Embodiment) First, a drawing procedure by an electron beam drawing apparatus will be described with reference to FIGS.
The sample stage indicated by 1 in the drawing is in the horizontal direction in the X direction and the Y direction.
X- that can move in any direction (for example, the horizontal and vertical directions in FIG. 3)
On the sample stage 1, a semiconductor wafer 2 having an electron beam resist coated on the surface thereof, for example, is placed as an object to be exposed (sample) on the sample stage 1. An electron beam source 3 is provided above the sample table 1, and an electron beam 4 is emitted toward a wafer 2 mounted on the sample table 1. Between the electron beam source 3 and the sample stage 1, an electron beam adjusting device of an electron optical system including a molding machine 5, a rotating lens 6, a deflector 7, an objective lens 8 and the like is provided.

【0013】前記電子線源3から照射される電子線4は
成形器5を通過することによってその内部に設けられた
アパーチャ5a,5b(図2)により光電子面が所定の
形状(方形)に変換された後、回転レンズ6による回転
補正と偏向器7による偏向補正がなされ、これによりウ
ェハ(被露光物)2上の任意の位置に任意の光量にて電
子線が照射される。そして前記対物レンズ8によって、
照射された電子線4の被露光物2の表面に対する焦点合
わせが行われる。
The electron beam 4 emitted from the electron beam source 3 passes through the shaper 5, and the apertures 5a, 5b (FIG. 2) provided therein convert the photoelectron surface into a predetermined shape (rectangular shape). After that, the rotation lens 6 corrects the rotation and the deflector 7 corrects the deflection, whereby an arbitrary position on the wafer (object to be exposed) 2 is irradiated with an electron beam at an arbitrary light amount. And by the objective lens 8,
Focusing of the irradiated electron beam 4 on the surface of the object 2 to be exposed is performed.

【0014】前記試料台1の被露光物2の上方位置に
は、ウェハ2に当てられた電子線4の反射光を検出して
ウェハ2における電子線4の入射部位の高さを測定する
Z測定器23が形成されている。又、試料台1上方位置
には、前記電子線4又は他の光源21を試料上面のマー
ク形成部に照射したときの二次電子、又は散乱光22を
検出し、この検出結果に基づいて被露光物上のマーク位
置を検出するマーク検出器24が設けられている。これ
らのZ測定器23およびマーク検出器24はいずれも制
御計算機16に接続されて、その検出結果が該計算機1
6に送られるようになっている。
At the position above the object 2 to be exposed on the sample table 1, the height of the incident portion of the electron beam 4 on the wafer 2 is measured by detecting the reflected light of the electron beam 4 applied to the wafer 2. Z A measuring device 23 is formed. In addition, at the position above the sample table 1, secondary electrons or scattered light 22 when the electron beam 4 or another light source 21 is irradiated on the mark forming portion on the sample upper surface, are detected, and based on this detection result, A mark detector 24 for detecting the mark position on the exposed object is provided. The Z measuring device 23 and the mark detector 24 are both connected to the control computer 16 and the detection result is obtained by the computer 1.
It will be sent to 6.

【0015】光電子面を所定形状に変換する前記成形器
5は、成形器制御部9および成形信号発生部10を介し
て高速アクセス可能な第1のバッファメモリ25更には
制御計算機16に接続され、回転レンズ6は回転レンズ
制御部12を介して、演算部11、第1のバッファメモ
リ25、制御計算機16に接続される。又、回転レンズ
制御部12は第2のバッファメモリ25、更に制御計算
機16に接続されている。又、偏向器7は、偏向制御部
14および偏向信号発生部15を介して前記演算部11
と第2のバッファメモリ25とに夫々接続されている。
一方、対物レンズ8は対物レンズ制御部17及び第2の
バッファメモリ25を介して演算部11及び制御計算機
16に接続されている。又、試料台1のX−Yステージ
の動作を制御する試料台制御部19は制御計算機16に
接続されている。
The shaper 5 for converting the photoelectron surface into a predetermined shape is connected to a first buffer memory 25 and a control computer 16 which can be accessed at high speed via a shaper controller 9 and a molding signal generator 10. The rotating lens 6 is connected to the calculating unit 11, the first buffer memory 25, and the control computer 16 via the rotating lens control unit 12. The rotary lens controller 12 is connected to the second buffer memory 25 and the control computer 16. In addition, the deflector 7 is provided with the calculation unit 11 via the deflection control unit 14 and the deflection signal generation unit 15.
And the second buffer memory 25, respectively.
On the other hand, the objective lens 8 is connected to the computing unit 11 and the control computer 16 via the objective lens control unit 17 and the second buffer memory 25. A sample table controller 19 that controls the operation of the XY stage of the sample table 1 is connected to the control computer 16.

【0016】上記制御計算機16には、被露光物2に露
光する図形に関する大量の情報が格納される、例えば大
記憶容量のハードディスク装置などからなる、描画デー
タ格納部20が接続されている。この描画データ格納部
20は制御計算機16によって適宜選択された所定の図
形情報を、必要に応じて、高速アクセスが可能な第1の
バッファメモリ18に転送するように構成されている。
また、前記制御計算機16には、被露光物(ウェハ)2
のマーク位置や高さに関するデータを、ウェハの品種
(CMOSLSI,バイポーラLSI,…)、当該露光
が行われる製造工程の別、ウェハの面内分布に応じて格
納するデータベース26が接続されている。そしてこの
データは、個々のウェハ2に対応した露光ジョブプログ
ラムにリンクして逐次取り出せるようになっている。
The control computer 16 is connected to a drawing data storage unit 20 which stores, for example, a large amount of information about a figure to be exposed on the object to be exposed 2, and which is composed of a hard disk device having a large storage capacity. The drawing data storage unit 20 is configured to transfer predetermined graphic information appropriately selected by the control computer 16 to the first buffer memory 18, which can be accessed at high speed, as necessary.
Further, the control computer 16 is provided with an exposure target (wafer) 2
A database 26 is connected to store data regarding the mark position and height of the wafer according to the wafer type (CMOS LSI, bipolar LSI, ...), the manufacturing process in which the exposure is performed, and the in-plane distribution of the wafer. Then, this data is linked to an exposure job program corresponding to each wafer 2 and can be sequentially fetched.

【0017】一方、演算部11は、バッファメモリ18
に保持されている図形情報に基づいて、電子線4の光電
子面の形状(方形の大きさ等)や偏向量(電磁偏光、静
電偏光の制御量)などを演算して、この各種演算結果に
応じた種々の制御信号を出力する。この演算部11から
の制御信号を受けた成形信号発生部10および成形器制
御部9は、該信号に基づいて成形器5の制御(光電子面
の形状の制御)を行う。更に上記制御信号は回転レンズ
制御部12、偏向信号発生部15、対物レンズ制御部1
7にも送られる。このうち前記回転レンズ制御部12は
回転レンズ6の作動制御を行い、偏向信号発生部15は
偏向制御部14と協働して偏向器7の制御を行う。そし
て対物レンズ制御部17は対物レンズ8の制御(焦点合
わせ)を行なうようになっている。この場合、制御計算
機16と偏向信号発生部15、計算機16と回転レンズ
制御部12、および、計算機16と対物レンズ制御部1
7の間には第2のバッファメモリ25(記憶手段)が介
設されており、この第2のバッファメモリ25は前記Z
測定器23からの高さデータが入力されるようになって
いる。
On the other hand, the arithmetic unit 11 includes a buffer memory 18
Based on the graphic information held in the, the shape of the photoelectron surface of the electron beam 4 (square size, etc.) and the deflection amount (control amount of electromagnetic polarization, electrostatic polarization), etc. are calculated, and the various calculation results are calculated. It outputs various control signals according to. The shaping signal generation unit 10 and the shaping device control unit 9 receiving the control signal from the arithmetic unit 11 control the shaping device 5 (control of the shape of the photoelectron surface) based on the signals. Further, the control signals are the rotary lens controller 12, the deflection signal generator 15, and the objective lens controller 1.
Also sent to 7. Of these, the rotary lens controller 12 controls the operation of the rotary lens 6, and the deflection signal generator 15 cooperates with the deflection controller 14 to control the deflector 7. The objective lens controller 17 controls the objective lens 8 (focusing). In this case, the control calculator 16 and the deflection signal generator 15, the calculator 16 and the rotary lens controller 12, and the calculator 16 and the objective lens controller 1
A second buffer memory 25 (storing means) is provided between 7 and the second buffer memory 25 is the same as the Z buffer.
Height data from the measuring device 23 is input.

【0018】そして上記Z測定器23により得られる検
出結果(高さデータ)は後述の素子領域P1,P2…Pn
(図3参照)の各々の偏向領域毎(面内分布毎)に、検
出により測定された露光面高さが認識され、この認識さ
れた高さに応じて第2のバッファメモリ25に予め格納
された任意の補正係数が選択的に読み出される。このよ
うに読み出された補正係数は前記偏向信号発生部15、
回転レンズ制御部12および対物レンズ制御部17にそ
の旨を表す信号として送られる。
Then, the detection results (height data) obtained by the Z measuring device 23 are element regions P 1 , P 2 ... P n described later.
The exposure surface height measured by the detection is recognized for each deflection area (for each in-plane distribution) (see FIG. 3), and is stored in the second buffer memory 25 in advance according to the recognized height. The thus-corrected arbitrary correction coefficient is selectively read. The correction coefficient read out in this manner is used for the deflection signal generator 15,
It is sent to the rotary lens controller 12 and the objective lens controller 17 as a signal indicating that fact.

【0019】図2は上記電子ビーム装置の描画装置の構
成を示す斜視図である。図2に示す試料の水平面内にお
いて移動自在なX−Yステージ(試料台)1の上には表
面に感電子線レジスト等が塗布されたウェハ(被露光
物)1が搭載されている。試料台1の上方には、電子線
源たる電子銃3が設けられており、ウェハ2に向けて電
子線4が放射されるように構成される。電子線源3から
試料台1に至る電子線4の経路には、成型器5、回転レ
ンズ6、偏向器7、対物レンズ8などからなる電子光学
系が設けられて電子線調整部(装置)が構成される。
FIG. 2 is a perspective view showing the construction of the drawing apparatus of the electron beam apparatus. On an XY stage (sample stage) 1 which is movable in the horizontal plane of the sample shown in FIG. 2, a wafer (exposed object) 1 having an electron sensitive resist or the like coated on its surface is mounted. An electron gun 3 serving as an electron beam source is provided above the sample table 1 and configured to emit an electron beam 4 toward the wafer 2. In the path of the electron beam 4 from the electron beam source 3 to the sample stage 1, an electron optical system including a molding machine 5, a rotating lens 6, a deflector 7, an objective lens 8 and the like is provided, and an electron beam adjusting unit (device) is provided. Is configured.

【0020】かかる構成の電子線描画装置を用いたウェ
ハ位置合わせ/パターンの露光の動作手順を図3を参照
して具体的に説明する。半導体ウェハ2の露光面は、図
3に示すように複数の素子領域(単位露光領域)P1
2…Pnに区切られており、各々の素子領域P1,P2
nの所定位置には、アライメントマークK1,K2…Kn
が設けられている。このアライメントマークは、例えば
ウェハ表面に集積回路の素子を形成する際に複数回繰り
返される露光工程にて、各々の工程毎に用いられる複数
の回路パターン相互の重ね合わせ精度を維持するための
もの(位置合わせ用)である。実際にこのアライメント
マークを用いて位置合わせを行うには、該アライメント
マーク(K1,K2…Kn)に電子線4又は光源21から
の光22を当てて、このときの散乱光をZ検出器23又
はマーク検出器24によって検出して、アライメントマ
ーク位置を3次元的に認識する。そして、このように検
出したデータをLi(xi,yi,zi)と表して、該デー
タLiがウェハ2上に形成されたアライメントKiの情報
(マーク形成路のデータ;理想格子点)を正しく反映し
たものかどうかを、例えば図4に示したフローチャート
で判別する。このようにフローチャートに従ってデータ
内容を比較することにより、被露光物(ウェハ)2上に
異物が付着したり、下地段差が生じていた場合に生じ
る、アライメントマークの検出エラーが排除される。
An operation procedure of wafer alignment / pattern exposure using the electron beam writing apparatus having the above structure will be specifically described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the exposed surface of the semiconductor wafer 2 has a plurality of element regions (unit exposure regions) P 1 ,
It is divided into P 2 ... P n , and each element region P 1 , P 2 ...
At a predetermined position of P n , alignment marks K 1 , K 2 ... K n
Is provided. This alignment mark is for maintaining the overlay accuracy of a plurality of circuit patterns used in each step in an exposure step that is repeated a plurality of times when forming an integrated circuit element on the wafer surface ( (For alignment). In order to actually perform the alignment using this alignment mark, the electron beam 4 or the light 22 from the light source 21 is applied to the alignment mark (K 1 , K 2 ... K n ) and the scattered light at this time is Z. The alignment mark position is three-dimensionally recognized by detecting it by the detector 23 or the mark detector 24. The data thus detected is represented as L i (x i , y i , z i ), and the data L i is information on the alignment K i formed on the wafer 2 (data of the mark forming path; ideal). Whether or not the grid points are correctly reflected is determined by, for example, the flowchart shown in FIG. By comparing the data contents according to the flow charts in this way, alignment mark detection errors that occur when foreign matter adheres to the object to be exposed (wafer) 2 or a base step is generated are eliminated.

【0021】このフローチャートでは、先ずステップ1
でウェハ上に設けられた複数のアライメントマーク(K
1,K2…Kn)を測定し、ステップ2でこの測定データ
を座標変換してデータLi(xi,yi,zi)を得る。そ
して、該得られてたデータLiとマークを表す理想格子
点(設計段階での値)との誤差ΔLiを算出し、ステッ
プ3〜6にて該誤差ΔLiが、過去の検出データに基
づく品種毎の統計処理によって既に決定されている基準
値以下となっているか否か、製造工程毎に決定される
基準値以下となっているか否か、ロット毎に決定され
ている基準値以下となっているか否か、ウェハの面内
分布毎に決定された範囲内か否かが夫々判別される。こ
こで品種毎とは、ウェハに形成されるLSIの種類(例
えばバイポーラLSI,CMOS…)の違いを云い、工
程毎とはアルミ1層、層間絶縁膜、アルミ2層…などの
製造工程の違いを云う。そして、これらの判別が全て
“Yes”のときにはステップ7で、このデータLi
採用して新たなマーク位置,高さを表すデータを算出す
る。一方、ステップ3〜6の何れかが“No”のときに
は、更にステップ8でK1〜Knのエラー測定比率が所定
値(5%)以上であるか否かが判別される。ここでエラ
ー測定比率とは、データを検出した全てのマーク(図3
に示す各マーク)のうち、その検出値が上記基準値より
外れたマークが幾つあったかを表す比率である。この判
別結果が“No”のときにはステップ1に戻って、デー
タの検出からやり直し、一方、“Yes”のときには、
上記基準値から外れたデータを既に記憶されている値と
置き換えて(ステップ9)、その後の処理が行われる。
尚上記ステップS3〜S6の判別の基準となるものは、
それまでに行われた処理で検出したデータであり、この
データを被露光物の品種、製造工程、ロット、面内分布
により分類して記憶しておき、この分類条件に対応した
ウェハの検出データが、新たなデータの検出時に適宜読
み出されて比較の基準とされる。この方式では、被露光
物の検査が繰り返されると、それだけデータが多く蓄積
されるので、判定基準の精度を経時的に向上させること
ができる。
In this flowchart, first, step 1
A plurality of alignment marks (K
1 , K 2 ... K n ) are measured, and in step 2, the measurement data is subjected to coordinate conversion to obtain data L i (x i , y i , z i ). Then, calculates an error [Delta] L i from the ideal grid point (the value at the design stage) that represents the data L i and the mark has been該得, in step 3-6 said error [Delta] L i is the past detection data Based on whether or not it is below the reference value already determined by the statistical processing for each product type, below the reference value determined for each manufacturing process, and below the reference value determined for each lot. Whether or not it is within the range determined for each in-plane distribution of the wafer. Here, each product type refers to a difference in the type of LSI formed on a wafer (for example, bipolar LSI, CMOS ...), and each process refers to a difference in manufacturing process such as aluminum 1 layer, interlayer insulating film, aluminum 2 layer ... Say. Then, when all of these judgments are “Yes”, in step 7, this data L i is adopted to calculate data representing a new mark position and height. On the other hand, if any of Steps 3 to 6 is “No”, it is further determined in Step 8 whether or not the error measurement ratios of K 1 to K n are the predetermined value (5%) or more. Here, the error measurement ratio means all marks (Fig.
Of each mark), the ratio represents the number of marks whose detection value deviates from the reference value. When the result of this determination is "No", the process returns to step 1 and data detection is performed again, while when "Yes",
The data deviating from the reference value is replaced with the already stored value (step 9), and the subsequent processing is performed.
The criteria used for the determination in steps S3 to S6 are:
This is the data detected by the processing performed up to that point, and this data is classified and stored according to the type of product to be exposed, manufacturing process, lot, and in-plane distribution, and the wafer detection data corresponding to this classification condition. , Is read out as appropriate when new data is detected and is used as a reference for comparison. In this method, as the inspection of the object to be exposed is repeated, a larger amount of data is accumulated, so that the accuracy of the determination standard can be improved over time.

【0022】次に、被露光物(ウェハ)の面内分布に基
づいて、上記検出データLiに関する異常データの排
除、および補足を行う手順について図5、図6を用いて
説明する。図5に示すように、検出データLiに異常点
のデータ(Li+4)が含まれている場合、各検出データ
の理想格子点からの誤差分ΔLに対し、異常点データを
差分し(Li+4)、これを平均値処理して、この処理し
たデータを異常点データと置換する。
Next, a procedure for eliminating and supplementing abnormal data relating to the detection data L i based on the in-plane distribution of the object to be exposed (wafer) will be described with reference to FIGS. 5 and 6. As shown in FIG. 5, when the detected data L i includes the abnormal point data (L i + 4 ), the abnormal point data is subtracted from the error ΔL from the ideal grid point of each detected data. (L i + 4 ), average value processing is performed on this, and the processed data is replaced with the abnormal point data.

【0023】ところで素子領域(単位露光領域)P1
2…Pnに対する描画データ格納部20内の図形情報に
基づいて被露光物(ウェハ)2に露光処理を行うに当た
っては該被露光物(ウェハ)2の露光面高さに応じた
対物レンズ8の制御による焦点合わせおよび偏向器7の
偏向係数に対する補正(第1の補正)、被露光物2上
の素子領域P1,P2…Pnを形成している座標系と電子
光学系の座標系の不一致および被露光物2の有する歪み
に対する偏向器7の偏向係数に対する補正(第2の補
正)が必要である。そこで本実施例では上述したデータ
処理を終了後、以下の修正処理を行う。
By the way, the element region (unit exposure region) P 1 ,
When performing exposure processing on the object (wafer) 2 to be exposed based on the graphic information in the drawing data storage section 20 for P 2 ... P n , an objective lens corresponding to the height of the exposed surface of the object (wafer) 2 to be exposed Focusing by the control of 8 and correction for the deflection coefficient of the deflector 7 (first correction), the coordinate system forming the element regions P 1 , P 2 ... P n on the exposed object 2 and the electron optical system. It is necessary to correct the deflection coefficient of the deflector 7 for the mismatch of the coordinate systems and the distortion of the exposed object 2 (second correction). Therefore, in this embodiment, the following correction processing is performed after the above-described data processing is completed.

【0024】即ち上記露光面高さに応じた偏向器7の偏
向係数の算出及びこれに対する補正を以下の手順に従っ
て行う。被露光物2に対する露光操作に先だっては高さ
の補正が行われる。この場合、先ず高さの差が既知の異
なる高面32および低面31を有する試料を試料台1の
上に設け試料の高面32,低面31の標準マークMH
Lの位置を検出する。この場合MHを検出するに当たっ
ては、図7、図8に示すように試料台1の位置を移動さ
せ、電子線4を偏向させてMHを照射する際の二次電子
を、マーク検出器24(図1)にて検出し、これによ
り、異なった偏向位置での標準マークMH検出結果を得
る。一方、標準マークMLを検出するに当たっても、図
9、図10に示すように、上記と同様に、異なった偏向
位置(試料台1を移動させて)で標準マークMLを検出
する。そして、試料台1を所定の距離だけ移動させなが
ら偏向領域内の複数の位置m1,m2,m3,…mn(図1
1)において標準マークMH,MLの位置を夫々検出する
ことにより、露光面高さの変化に応じた歪み量が求めら
れる(尚、この場合、当該位置m1,m2,m3,…mn
表すデータは試料台1(X−Yステージ)の送り量に基
づいて試料台制御部19により正確に求められると仮定
する)。
That is, the calculation of the deflection coefficient of the deflector 7 according to the height of the exposed surface and the correction thereof are performed according to the following procedure. The height is corrected prior to the exposure operation on the object to be exposed 2. In this case, first, a sample having a high surface 32 and a low surface 31 having different height differences is provided on the sample table 1, and the standard marks M H of the high surface 32 and the low surface 31 of the sample,
Detect the position of M L. In this case, in detecting M H , the position of the sample stage 1 is moved to deflect the electron beam 4 to irradiate M H as shown in FIGS. 24 (FIG. 1), thereby obtaining standard mark M H detection results at different deflection positions. On the other hand, when detecting a standard mark M L, as shown in FIGS. 9 and 10, similarly to the above, detecting the standard mark M L at different deflection position (by moving the sample stage 1). Then, a plurality of positions of the deflection area while moving the sample stage 1 by a predetermined distance m 1, m 2, m 3 , ... m n ( FIG. 1
By detecting the positions of the standard marks M H and M L in 1), the amount of distortion corresponding to the change in the height of the exposed surface can be obtained (in this case, the positions m 1 , m 2 , m 3 , It is assumed that the data representing m n is accurately obtained by the sample table controller 19 based on the feed amount of the sample table 1 (XY stage).

【0025】図1の偏向信号発生部15に与えられるべ
き偏向補正係数は、X,Yを偏向のX,Y座標、ΔX,
ΔYを試料台1の位置より求めた歪み量とした場合に、
表される次式(1),(2)の左辺を0とする係数A0,A1
9,B0,B1…B9である。 ΔX=A0+A1X+A2Y+A32 +A4XY+A52+A63 +A72Y+A8XY2+A93 …(1) ΔY=B0+B1X+B2Y+B32 +B4XY+B52+B63 +B72Y+B8XY2+B93 …(2)
The deflection correction coefficient to be given to the deflection signal generator 15 of FIG. 1 is such that X and Y are X and Y coordinates of deflection, ΔX,
When ΔY is the strain amount obtained from the position of the sample table 1,
Coefficients A 0 , A 1 with the left side of the following equations (1) and (2) represented as 0 ...
A 9, B 0, B 1 ... is a B 9. ΔX = A 0 + A 1 X + A 2 Y + A 3 X 2 + A 4 XY + A 5 Y 2 + A 6 X 3 + A 7 X 2 Y + A 8 XY 2 + A 9 Y 3 (1) ΔY = B 0 + B 1 X + B 2 Y + B 3 X 2 + B 4 XY + B 5 Y 2 + B 6 X 3 + B 7 X 2 Y + B 8 XY 2 + B 9 Y 3 (2)

【0026】又、任意の試料面高さZでの偏向補正係数
n Z,Bn Zは、図7〜図10に示した標準マークのう
ち、標準マークMHのデータを上記(1),(2)式に当てはめ
て求めた偏向補正計数をAn H,Bn Hとし、標準マークM
Lを用いて求めた偏向補正係数をAn L,Bn Lとすると、 An Z=(An H−An L)Z/H …(3) Bn Z=(Bn H−Bn L)Z/H …(4) として与えられる(ここでHは、標準マークMH,ML
高さの差である)。
For the deflection correction coefficients A n Z and B n Z at an arbitrary sample surface height Z, the data of the standard mark MH among the standard marks shown in FIGS. , Deflection correction coefficients obtained by applying the equation (2) to A n H and B n H , and the standard mark M
Assuming that the deflection correction coefficients obtained by using L are A n L and B n L , A n Z = (A n H −A n L ) Z / H (3) B n Z = (B n H −B n L ) Z / H (4) (where H is the difference in height between the standard marks M H and M L ).

【0027】一方、対物レンズ8に関しては焦点位置お
よび非点収差に対する補正が行われる。この場合の焦点
補正の電流値Irは偏向座標X,Yに応じて定まるもの
で次式(5)にて求められる。 Ir=α0+α1X+α2Y+α32 +α4XY+α52+α63 +α72Y+α8XY2+α93 …(5) ここでα0は試料面高さZに応じて変化するもので次式
(6)で求められる。 α0 Z=α0 L+(α0 H−α0 L)/H・Z …(6)
On the other hand, the objective lens 8 is corrected for the focal position and astigmatism. In this case, the focus correction current value I r is determined according to the deflection coordinates X and Y, and is calculated by the following equation (5). I r = α 0 + α 1 X + α 2 Y + α 3 X 2 + α 4 XY + α 5 Y 2 + α 6 X 3 + α 7 X 2 Y + α 8 XY 2 + α 9 Y 3 (5) where α 0 is the sample surface height Z. Which changes according to
Required in (6). α 0 Z = α 0 L + (α 0 H −α 0 L ) / H · Z (6)

【0028】又、非点収差補正の電流値ISXは、同様
に、 ISX=β0+β1X+β2Y+β32 +β4XY+β52+β63 +β72Y+β8XY2+β93SY=γ0+γ1X+γ2Y+γ32 +γ4XY+γ52+γ6 +γ2Y+γ8XY2+γ93 …(7) として与えられる。ここでβ0,γ0がZの関数として β0 Z=β0 L+(β0 H−β0 L)Z/ …(8) γ0 Z=γ0 L+(γ0 H−γ0 L)Z/H …(9)として与え
られる。
Similarly, the current value I SX for astigmatism correction is I SX = β 0 + β 1 X + β 2 Y + β 3 X 2 + β 4 XY + β 5 Y 2 + β 6 X 3 + β 7 X 2 Y + β 8 XY 2 + Β 9 Y 3 I SY = γ 0 + γ 1 X + γ 2 Y + γ 3 X 2 + γ 4 XY + γ 5 Y 2 + γ 6 X 3 + γ 7 X 2 Y + γ 8 XY 2 + γ 9 Y 3 (7) Where β 0 and γ 0 are functions of Z, β 0 Z = β 0 L + (β 0 H −β 0 L ) Z / (8) γ 0 Z = γ 0 L + (γ 0 H −γ 0 L ) Z / H is given as (9).

【0029】本実施例の電子線露光装置では試料面の高
さに応じて変化する補正係数An z(A1 Z,A2 Z‥‥
9 Z),Bn z(B1 Z,B2 Z‥‥B9 Z),及びα0 Z
β0 Z,γ0 Zに関しては、前記高、低2面間の高低差H
あるいはその外側をも含んだ試料面高さを按分し、各
試料面高さZ1,Z2,Z3,…Znに対応した値を、前も
って算出されたγ1,γ2‥‥γ3,β1,β2‥‥β3(一
定値)と共に前記第2のバッファメモリ25に格納し、
さらに各アライメントブロックK1,K2‥‥Km(図
3参照)毎に算出した各露光領域毎の位置合わせのため
の補正係数C0i,C1i,C2i,C3i,D0i,D1i
2i,D3iを前記第2のバッファメモリ25に格納し、
これを基に例えば個々の素子領域P1,P2…Pnに対
応する各露光領域毎に露光面高さZに依存する補正係数
を、測定された露光面高さZに応じて第2のバッファメ
モリ25内に予め格納されている値より選択し、既定
の値をとるものとともに当該第2のバッファメモリ25
から読み出して制御計算機16を介在させることなく直
接的に偏向信号発生部15、回転レンズ制御部12およ
び対物レンズ制御部17へ与える。この手順によって、
個々の単位露光領域の露光作業が行なわれる。
In the electron beam exposure apparatus of this embodiment, the correction coefficient A n z (A 1 Z , A 2 Z ...
A 9 Z ), B n z (B 1 Z , B 2 Z ... B 9 Z ), and α 0 Z ,
Regarding β 0 Z and γ 0 Z , the height difference H between the high and low surfaces is H.
Alternatively, the sample surface height including the outside thereof is apportioned, and the values corresponding to the respective sample surface heights Z 1 , Z 2 , Z 3 , ... Z n are calculated in advance as γ 1 , γ 2 ,. Stored in the second buffer memory 25 together with 3 , β 1 , β 2, ... β 3 (constant value),
Further, correction coefficients C 0i , C 1i , C 2i , C 3i , D 0i , D for alignment for each exposure area calculated for each alignment block K 1 , K 2, ... K m (see FIG. 3) are provided. 1i ,
D 2i and D 3i are stored in the second buffer memory 25,
This example in the group individual element regions P 1, P 2 ... second correction coefficient dependent on the exposure surface height Z for each of the exposure areas corresponding to P n, in accordance with the measured exposure level height Z Selected from the values stored in advance in the buffer memory 25 of the second buffer memory 25
The read signal is given to the deflection signal generator 15, the rotary lens controller 12, and the objective lens controller 17 directly without interposing the control computer 16. By this procedure,
An exposure operation is performed on each unit exposure area.

【0030】電子線露光装置の制御計算機16に、被露
光物(ウェハ)に関するデータ、即ち、ウェハの種類、
製造工程、着工ロット、面内分布等の情報を有するデー
タベース26を接続し、これらのデータを被露光物の露
光制御用のジョブデータにリンクして取り出せるように
し、更に被露光物の実際のマーク検出データを前述の図
4に示すフローに従って、これら取り出されたデータを
基に判別することで、被露光物への露光の重ね合わせ精
度を確実に向上させることができる。
The control computer 16 of the electron beam exposure apparatus displays data on the object to be exposed (wafer), that is, the type of wafer,
A database 26 having information on the manufacturing process, starting lot, in-plane distribution, etc. is connected so that these data can be linked to the job data for exposure control of the object to be exposed, and the actual mark of the object to be exposed can be obtained. By discriminating the detected data according to the flow shown in FIG. 4 based on the extracted data, it is possible to surely improve the overlay accuracy of the exposure on the exposed object.

【0031】図12は、上記電子線露光装置による描画
方式の一例を示す説明図である。この描画方式では、電
子線描画装置(図2)のX−Yステージ(試料台)1は
Y方向(図12中上下方向)にのみ連続移動されるよう
になっている。これは上記描画装置では、過電流を防止
するためにX−Yステージが金属以外の材質(セラミッ
ク製)にて構成され、この場合、ステージの重量が大き
くなって、このステージをX−Y両方向に連続移動させ
る構成とするには装置全体の機能向上(拡大化)を図ら
なければならないからである。
FIG. 12 is an explanatory view showing an example of a drawing method by the electron beam exposure apparatus. In this drawing method, the XY stage (sample stage) 1 of the electron beam drawing apparatus (FIG. 2) is continuously moved only in the Y direction (vertical direction in FIG. 12). This is because in the above drawing apparatus, the XY stage is made of a material (ceramic) other than metal in order to prevent overcurrent. In this case, the weight of the stage becomes large, and the stage is moved in both XY directions. This is because it is necessary to improve (enlarge) the function of the entire device in order to continuously move the device.

【0032】一方向(Y方向)のみ連続移動させる描画
方式を行うに当たっては、ウェハ2の露光面がステージ
の連続移動方向(図中上下方向)と直交方向に縦分割さ
れて複数の描画領域が形成され、それぞれの描画領域へ
の描画動作を一動作単位として制御(露光)が行われ
る。尚、ビーム装置が一回の動作で連続描画可能な動作
時間は、一定となっており、従って、一動作単位として
設定された上記描画領域は、上記動作時間内に十分描画
可能な範囲より小さな領域に設定される。そして、一動
作単位終了毎に、ウェハ上のマーク(アライメントマー
ク)の位置検出とマーク高さ検出が行われる。そして、
その後、次の描画動作が行われ、これら一連の処理が繰
り返される。この場合、マーク検出と描画動作との間
は、X−Yステージ1が、その連続移動方向と直交方向
に、ステップ移動され、マーク検出と当該領域でのパタ
ーン描画動作とが交互に繰返し行われる。尚、この実施
例ではM1点からE1点までの動作(描画/較正)を一動
作単位とし、描画領域(図12中斜線で示す領域)は電
子線のドリフト量の2倍の幅(図4の格子2個分)に
て、その横幅(ステージ移動方向と直交する方向の幅)
が決定されている。
In carrying out the drawing method of continuously moving only in one direction (Y direction), the exposure surface of the wafer 2 is vertically divided into a direction orthogonal to the continuous moving direction of the stage (vertical direction in the figure) to form a plurality of drawing areas. Control is performed (exposure) by using the drawing operation in each drawing area as one operation unit. Note that the operation time that the beam device can continuously draw in one operation is constant, and therefore, the drawing area set as one operation unit is smaller than the range that can be sufficiently drawn within the operation time. Set to area. Then, the position of the mark (alignment mark) on the wafer and the mark height are detected each time one operation unit is completed. And
Then, the next drawing operation is performed, and the series of processes is repeated. In this case, between the mark detection and the drawing operation, the XY stage 1 is stepwise moved in the direction orthogonal to the continuous movement direction thereof, and the mark detection and the pattern drawing operation in the area are alternately repeated. .. In this embodiment, the operation (drawing / calibration) from the point M 1 to the point E 1 is set as one operation unit, and the drawing area (the area indicated by the diagonal lines in FIG. 12) is twice as wide as the drift amount of the electron beam ( The width (width in the direction orthogonal to the stage movement direction) of the two grids in FIG. 4)
Has been decided.

【0033】上記位置合わせマーク(アライメント)の
検出は、試料のマーク部(ウェハのディスクライブ領域
に形成される)に電子線を照射し、図1に示すマーク検
出器24にて、反射電子(又は二次電子)を検出するこ
とにより行う(先ず、図中1点鎖線で示す経路M1に沿
ってマーク検出が行われる)。マーク検出器4にて検出
されたマーク位置データは、図1に示すデータベース
(マーク位置データ格納部)26に保管される。その際
に、描画する電子線と試料(ウェハ)2との相対位置が
ドリフトすると描画パターンの位置精度が劣化するた
め、この描画方式では一定時間経過毎に、電子線4と試
料(ウェハ)2との相対位置のドリフトに対する補正
(較正処理)が行われる。
To detect the alignment mark (alignment), the mark portion (formed in the wafer's describe region) of the sample is irradiated with an electron beam, and the mark detector 24 shown in FIG. Or secondary electrons) are detected (first, mark detection is performed along the path M1 indicated by the one-dot chain line in the figure). The mark position data detected by the mark detector 4 is stored in the database (mark position data storage unit) 26 shown in FIG. At this time, if the relative position between the electron beam to be drawn and the sample (wafer) 2 drifts, the position accuracy of the drawing pattern deteriorates. Therefore, in this drawing method, the electron beam 4 and the sample (wafer) 2 are not removed every fixed time. A correction (calibration process) for the drift of the relative position with respect to is performed.

【0034】位置合わせマーク(アライメントマーク)
1,K2…は、図3に示したように、ウェハ2のディス
クライブ領域の周辺部に形成されるので、位置合わせマ
ークの検出と描画マークの検出とは同時にできない。そ
こで、分割された領域毎にその領域のマーク検出を行な
い、その後に当該領域内の回路パターンの描画を行うよ
うにしている(図中2点鎖線で示す経路E1に沿って行
われる)。この描画方式ではマーク位置検出処理と描画
処理とをウェハの分割された描画領域毎に処理を行って
おり、これによってマーク位置検出処理と描画処理との
切換えに要するステージ移動時間を少なくすることがで
きる。この結果効率よく電子線4と試料(ウェハ)2と
のズレの補正が行われ、ウェハ上への回路パターンの描
画精度が一層向上する。
Alignment mark (alignment mark)
Since K 1 , K 2, ... Are formed in the peripheral portion of the describe area of the wafer 2 as shown in FIG. 3, it is not possible to detect the alignment mark and the drawing mark at the same time. Therefore, the mark detection for each of the divided areas is performed, and then the circuit pattern in the area is drawn (performed along a path E1 indicated by a two-dot chain line in the figure). In this drawing method, the mark position detection processing and the drawing processing are performed for each of the divided drawing areas of the wafer, which can reduce the stage movement time required to switch between the mark position detection processing and the drawing processing. it can. As a result, the deviation between the electron beam 4 and the sample (wafer) 2 is efficiently corrected, and the drawing accuracy of the circuit pattern on the wafer is further improved.

【0035】図13は、ステージの連続移動方向とウェ
ハ上のパターンの機械的な回転誤差を模式的に示したも
のである。半導体製造ラインでは、ウェハ上のパターン
の機械的な回転誤差を管理しないと、場所によっては最
大500μm/100mm程度座標がずれる。従って本
実施例の描画方式では、これらの誤差をステージのX−
Y移動方向の座標軸(例えばX軸)とウェハ2上に形成
した下地パターンの座標軸(X軸)との回転角度差θ
(図13)を計測し、この計測値θに基づいて任意の描
画点F(x,y)に回転誤差の補正を行って修正後の座
標P(x,y)を得る。尚、検出値θを計測するに当た
っては、少なくともウェハ表面に形成された2箇所の合
わせマークを検出して、これらを互いに比較することに
より、測定される。
FIG. 13 schematically shows the continuous movement direction of the stage and the mechanical rotation error of the pattern on the wafer. In the semiconductor manufacturing line, if the mechanical rotation error of the pattern on the wafer is not managed, the coordinates may shift by a maximum of about 500 μm / 100 mm depending on the location. Therefore, in the drawing method of the present embodiment, these errors are eliminated by the X- of the stage.
A rotation angle difference θ between the coordinate axis in the Y movement direction (for example, the X axis) and the coordinate axis of the base pattern formed on the wafer 2 (X axis).
(FIG. 13) is measured, and the rotation error is corrected at an arbitrary drawing point F (x, y) based on the measured value θ to obtain the corrected coordinate P (x, y). In measuring the detection value θ, at least two alignment marks formed on the wafer surface are detected and compared with each other.

【0036】この回転誤差θは描画パターンの位置精度
を劣化させるものである。これは、電子線による描画で
は、図2に示したアパーチャにより形成される方形の光
電子面が、連続的に並べられて所望のパターンが形成さ
れるため、回転誤差θが大きくなるにつれ、方形の光電
子面同士の接合点に大きな段差が生じ、仮に、直線を描
画しようとした場合には、各光電子面が階段状に並んで
段差が生じるからである。本実施例では値θが小さい場
合は、電子線4の偏向系に補正を加えることによっての
み、該回転誤差を補正し(図1の偏向器7に上記回転誤
差の補正分を加える)、θが大きい場合は、前記偏向器
7による補正を行うと共に電子線の回転レンズ6に補正
を加えて光電子面の形状(方形)自体にも該回転誤差の
補正をする。このように光電子面自体に回転誤差に応じ
た補正を行うことにより、方形の光電子面が回転誤差の
生じた座標系に対し、角度補正がなされ、当該光電子面
を連続的に並べた図形(パターン)に段差が生じなくな
る。このように回転誤差に応じた補正を行うことによっ
てステージの連続移動方向(図中X,Y方向)とウェハ
上のパターン(ウェハ上の座標、図中x,y方向)との
機械的な回転誤差θに拘らず、常にパターンの描画精度
を高く保持することができる。
This rotation error θ deteriorates the positional accuracy of the drawing pattern. This is because in drawing with an electron beam, the square photoelectron surfaces formed by the apertures shown in FIG. 2 are continuously arranged to form a desired pattern, and thus the square error becomes larger as the rotation error θ increases. This is because a large step is generated at the junction between the photoelectron surfaces, and if a straight line is to be drawn, the photoelectron surfaces are arranged in a stepwise manner and a step is generated. In the present embodiment, when the value θ is small, the rotation error is corrected only by adding the correction to the deflection system of the electron beam 4 (the correction amount of the rotation error is added to the deflector 7 in FIG. 1), and θ Is large, correction is performed by the deflector 7 and the rotation lens 6 for the electron beam is also corrected to correct the rotation error in the shape (square) of the photoelectron surface itself. In this way, by correcting the photoelectron surface itself according to the rotation error, the rectangular photoelectron surface is angle-corrected with respect to the coordinate system in which the rotation error occurs, and the figure (pattern ) Does not cause a step. By performing the correction according to the rotation error in this way, the mechanical rotation between the continuous movement direction of the stage (X and Y directions in the figure) and the pattern on the wafer (coordinates on the wafer, x and y directions in the figure) Regardless of the error θ, it is possible to always maintain high pattern drawing accuracy.

【0037】(第2実施例)図14は、図2の電子ビー
ム装置を用いて描画を行うに当り、描画装置の試料台
(X−Yステージ)1がX−Y方向にステップ移動させ
る描画方式(第2実施例の描画方式)での描画データ
(露光の座標系)の変換の手法を示す説明図である。こ
の描画方式では、ウェハ上に描画する描画領域(露光の
座標点)を指定するために先ず描画装置側のフィールド
(単位露光領域)内の座標(Fx,Fy)及びこれを中
心に4つの基準座標(Fx+Δ,Fy+Δ),(Fx
-Δ,Fy+Δ),(Fx-Δ,Fy-Δ),(Fx+Δ,
Fy-Δ)を設定する。今仮に、座標(Fx,Fy)を
基準とした所定のパターン座標(Px,Py)を描画す
る場合を考える。この場合、先ず、4つの基準座標(F
+Δ,Fy+Δ),(Fx-Δ,Fy+Δ),(Fx
-Δ,Fy-Δ),(Fx+Δ,Fy-Δ)を中心とした、
上記パターン座標(Px,Py)の4つの変更座標を求
める。この場合、4つの座標は、(Px-Δ,Py
-Δ),(Px+Δ,Py-Δ),(P+xΔ,Py
+Δ),(Px-Δ,Py+Δ)となる。そして、この4
種類の各々のパターンデータ(座標)に基いて4回の描
画処理の重ね合わせが行われる。尚、実際に描画を行う
に当たっては、多数のパターン座標に対し4つの変換さ
れたパターン座標が夫々算出されることとなる。図14
のデータ(a)〜(d)は、座標(Fx,Fy)をX
方向,Y方向に所定移動量+Δだけシフトさせた場合
(Fx+Δ,Fy+Δ)、X方向に−Δ,Y方向に+Δ
シフトさせた場合(Fx-Δ,Fy+Δ)、X方向に+
Δ,Y方向に−Δシフトさせた場合(Fx-Δ,Fy
-Δ)、X方向,Y方向に共に−Δシフトさせた場合
(Fx+Δ,Fy-Δ)の、元のパターンデータ(Px,
Py)に対するシフト後のパターンデータ(座標)の変
換後の値を示す。この例では、フィールドの中心座標
(Fx,Fy)のシフト方向が移動した分、パターンデ
ータの座標(Px,Py)を反対方向にシフトさせて、
フィールド座標が±Δシフトした分だけずれる描画デー
タを、反対方向に修正している。上記のシフト量Δは、
X方向,Y方向共に電子線描画装置の最大電磁偏向幅と
最大静電偏向幅の合計(描画可能範囲)の1/2以下と
しているが、これは当該描画範囲の中で少なくとも4回
の描画処理の重ね合わせを行うため、1回の移動後の描
画点が必ず描画範囲内に存在するようにしている。
(Second Embodiment) FIG. 14 is a drawing in which the sample stage (X-Y stage) 1 of the drawing apparatus is moved stepwise in the XY direction when drawing is performed using the electron beam apparatus of FIG. It is explanatory drawing which shows the method of conversion of the drawing data (exposure coordinate system) by the method (drawing method of 2nd Example). In this drawing method, in order to specify a drawing area (exposure coordinate point) to be drawn on the wafer, first, coordinates (Fx, Fy) in a field (unit exposure area) on the drawing apparatus side and four reference values centered on the coordinates (Fx, Fy) Coordinates (Fx + Δ, Fy + Δ), (Fx
- Δ, Fy + Δ), (Fx - Δ, Fy - Δ), (Fx + Δ,
Fy - Δ) is set. Suppose now that a predetermined pattern coordinate (Px, Py) is drawn based on the coordinate (Fx, Fy). In this case, first, four reference coordinates (F
x + Δ, Fy + Δ), (Fx - Δ, Fy + Δ), (Fx
- delta, Fy - centered on Δ), - Δ), ( Fx + Δ, Fy
Four modified coordinates of the pattern coordinates (Px, Py) are obtained. In this case, the four coordinates are (Px - Δ, Py
- Δ), (Px + Δ , Py - Δ), (P + xΔ, Py
+ Δ), (Px - Δ, Py + Δ). And this 4
Based on the pattern data (coordinates) of each type, the drawing processes are superposed four times. In actual drawing, four converted pattern coordinates are calculated for many pattern coordinates. 14
Of the data (a) to (d) of the coordinates (Fx, Fy) are X
When a predetermined amount of movement + Δ is shifted in the Y and Y directions (Fx + Δ, Fy + Δ), −Δ in the X direction and + Δ in the Y direction.
When shifted (Fx - Δ, Fy + Δ), + in the X direction
When shifted by Δ in the Δ and Y directions (Fx Δ, Fy
- delta), X-direction, when obtained by both -Δ shifted in the Y direction (Fx + Δ, Fy - Δ ) of the original pattern data (Px,
The converted value of the pattern data (coordinates) after the shift for Py) is shown. In this example, the coordinate (Px, Py) of the pattern data is shifted in the opposite direction by the amount that the shift direction of the center coordinates (Fx, Fy) of the field has moved.
The drawing data, which is displaced by the amount of ± Δ shift in the field coordinates, is corrected in the opposite direction. The above shift amount Δ is
The maximum electromagnetic deflection width and the maximum electrostatic deflection width of the electron beam drawing apparatus in both the X and Y directions are set to 1/2 or less of the total (drawable range). In order to superimpose the processing, the drawing point after one movement is always in the drawing range.

【0038】図15は、上記の描画方式を模式的に示し
たもので、1つのフィールド(単位露光領域)にシフト
量がX,Y方向に±Δシフトされた4つの基準座標(F
x,Fy),(Fax,Fay),(Fbx,Fb
y),(Fcx,Fcy),(Fdx,Fdy)が設け
られ、各々の座標を基準として、1の描画点(Px,P
y)が異なった座標として表されている。そして、上記
4つの基準座標を夫々中心とした4回の描画処理が重ね
て行われることとなる。
FIG. 15 schematically shows the above-mentioned drawing method, and four reference coordinates (F) in which the shift amount is shifted ± Δ in the X and Y directions in one field (unit exposure area).
x, Fy), (Fax, Fay), (Fbx, Fb
y), (Fcx, Fcy), (Fdx, Fdy) are provided, and one drawing point (Px, P
y) are represented as different coordinates. Then, the drawing process is repeated four times with each of the above four reference coordinates as the center.

【0039】この描画方式では、電子線の偏向と電子線
のオン/オフとを組合せて偏向制御が行われている。電
子線4の偏向は、電磁偏向と静電偏向とが組み合わされ
て行われている(電磁偏向は最大ビーム偏向幅5mm程
度,静電偏向は電子線偏向幅50〜500μm程度)。
従って、X−Yステージが固定された状態での当該描画
装置の描画可能な範囲はこれら2つの偏向幅の和とな
る。従って、上述のように、1つのパターンデータに対
して、4回の重ね露光するに当たって、前記X−Yステ
ージの移動量(シフト量Δ)を、電子線4の電磁偏向幅
と静電偏向幅と和の1/2シフトさせると、4回重ねの
露光が効率良く行われる。このように1の描画領域に4
回の露光工程を施した場合、電子線4の揺らぎ、特に描
画領域同士の境界部で電子線4の不明瞭化が平均化さ
れ、精度のよい照射が可能となる。
In this drawing method, deflection control is performed by combining deflection of the electron beam and ON / OFF of the electron beam. The electron beam 4 is deflected by a combination of electromagnetic deflection and electrostatic deflection (electromagnetic deflection has a maximum beam deflection width of about 5 mm, and electrostatic deflection has an electron beam deflection width of about 50 to 500 μm).
Therefore, the drawable range of the drawing apparatus with the XY stage fixed is the sum of these two deflection widths. Therefore, as described above, the amount of movement (shift amount Δ) of the XY stage is set to the electromagnetic deflection width and the electrostatic deflection width of the electron beam 4 when performing the four-time overlapping exposure for one pattern data. By shifting 1/2 of the sum, the exposure of four times is efficiently performed. 4 in 1 drawing area
When the exposure process is performed twice, fluctuations of the electron beam 4, particularly obscuration of the electron beam 4 at the boundary between the drawing regions, is averaged, and accurate irradiation is possible.

【0040】以上説明したように、本実施例では、ウェ
ハ上の複数の合わせマーク位置と高さの検出に際し、前
記試料上歪、欠陥、異物などによって、前記試料面上の
マーク位置と高さの検出精度劣化を防ぐため、前記試料
の複数の検出データを試料の品種、製造工程、面内分布
などの統計処理によって、分布から外れた検出データを
除外して残りのデータを用いて電子線(荷電ビーム)の
偏向と電子線の形成および電子線のビーム焦点位置を合
わせ、試料上へパターンを描画するようにしたので、ウ
ェハ上の複数の合わせマーク位置と高さの検出に際し
て、前記の検出データが前記試料の位置と高さを反映し
たものか、前記試料面上の欠陥、異物並びに試料の歪を
含んだものかを判断して、これを排除することができ
る。また、ウェハを搭載したステージを連続して移動し
ながら、ウェハ上にパターンを描画する際に、電子線
(荷電ビーム)の偏向量によって、ウェハ上の描画領域
を前記ステージの連続移動方向と直交方向に分割し、そ
れぞれの領域毎に前記マーク位置と高さの検出とパター
ン描画の繰返して較正処理を行うようにしたので、描画
時間を大幅に増加することなく較正処理を行うことがで
きる。又、ウェハを搭載したステージを連続して移動し
ながら、ウェハ上にパターンを描画する際に、前記ステ
ージの連続移動の方向とウェハ上に形成した下地パター
ンの座標軸の方向との回転誤差を計測し、前記回転誤差
が小さい場合は電子線の偏向系に補正を加えることによ
って、また、前記回転誤差が小さい場合は、電子線の偏
向系に補正を加えることと電子線の形状の回転に補正を
加えることによって、前記回転誤差を補正して精度の高
い描画が行われる。又、ウェハの移動と電子線の偏向走
査と電子線のオンオフとを組合せ、ウェハ上へパターン
を描画する方法において、ウェハ上に描画するパターン
の寸法、位置座標などを複数の基準点を中心とした座標
に変換し、各々の座標に基づいて、1つの描画点に対し
複数重ね露光したので、電子線の揺らぎが低減され、電
子線偏向境界部での接続精度の向上が実現できる。
As described above, in the present embodiment, when detecting a plurality of alignment mark positions and heights on the wafer, the mark positions and heights on the sample surface are affected by the strain on the sample, defects, foreign matters, and the like. In order to prevent deterioration of detection accuracy of the sample, the detection data deviated from the distribution is excluded from the plurality of detection data of the sample by statistical processing such as product type, manufacturing process, in-plane distribution, etc. Since the deflection of the (charged beam) and the formation of the electron beam and the beam focus position of the electron beam are aligned to draw a pattern on the sample, the above-mentioned method is used when detecting a plurality of alignment mark positions and heights on the wafer. It is possible to judge whether the detection data reflects the position and height of the sample, or includes defects on the sample surface, foreign matter and sample strain, and eliminate them. Further, when a pattern is written on the wafer while continuously moving the stage on which the wafer is mounted, the writing area on the wafer is orthogonal to the continuous movement direction of the stage depending on the deflection amount of the electron beam (charged beam). Since the calibration processing is performed by dividing the area into directions and repeating the detection of the mark position and height and the pattern drawing for each area, the calibration processing can be performed without significantly increasing the drawing time. Also, when drawing a pattern on the wafer while continuously moving the stage on which the wafer is mounted, the rotation error between the direction of continuous movement of the stage and the direction of the coordinate axis of the underlying pattern formed on the wafer is measured. If the rotation error is small, the electron beam deflection system is corrected, and if the rotation error is small, the electron beam deflection system is corrected and the electron beam shape is rotated. Is added to correct the rotation error and perform highly accurate drawing. Further, in a method of writing a pattern on a wafer by combining movement of a wafer, deflection scanning of an electron beam, and turning on / off of an electron beam, the dimensions, position coordinates, etc. of the pattern to be drawn on the wafer are centered on a plurality of reference points. Since the plurality of exposures are performed on one drawing point based on the respective coordinates after the conversion, the fluctuation of the electron beam is reduced and the connection accuracy at the electron beam deflection boundary can be improved.

【0041】[0041]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。即ち、ウェハ表面に欠陥、異物、歪が
生じた場合であっても精度の高い描画処理を行うことが
できる。また、ウェハの描画処理と較正処理とが効率よ
く行えるので、描画処理全体として処理速度が速くなっ
て、動作効率が高められる。また、X−Yステージの連
続移動の方向とウェハ上に形成した下地パターンの座標
軸の方向との回転誤差が生じた場合であっても、これを
補正して精度の高い描画を行うことができる。1の描画
点に対して複数回の重ね露光が行われるので、電子線の
揺らぎが低減され、電子線偏向境界部での描画精度が高
められる。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, even if a defect, a foreign substance, or a distortion is generated on the wafer surface, highly accurate drawing processing can be performed. Further, since the wafer drawing process and the calibration process can be efficiently performed, the processing speed is increased as a whole of the drawing process and the operation efficiency is improved. Further, even if a rotation error occurs between the direction of continuous movement of the XY stage and the direction of the coordinate axis of the underlying pattern formed on the wafer, this can be corrected to perform accurate drawing. .. Since multiple exposures are performed for one drawing point, fluctuations of the electron beam are reduced and drawing accuracy at the electron beam deflection boundary portion is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る電子線露光装置の構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electron beam exposure apparatus according to the present invention.

【図2】電子ビーム装置の構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of an electron beam device.

【図3】ウェハ上の単位露光領域の配列状態とアライメ
ントマークとの関係の一例を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a relationship between an alignment state of unit exposure areas on a wafer and alignment marks.

【図4】マーク検出データの統計処理フローチャートで
ある。
FIG. 4 is a statistical processing flowchart of mark detection data.

【図5】ウェハの面内分布によるデータ処理の説明図で
ある。
FIG. 5 is an explanatory diagram of data processing based on in-plane distribution of a wafer.

【図6】ウェハの面内分布によるデータ処理の説明図で
ある。
FIG. 6 is an explanatory diagram of data processing based on in-plane distribution of a wafer.

【図7】被露光物(ウェハ)の露光面の高さに応じた偏
向係数を求める手法の一例を示した説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a method of obtaining a deflection coefficient according to the height of an exposed surface of an object to be exposed (wafer).

【図8】被露光物(ウェハ)の露光面の高さに応じた偏
向係数を求める手法の一例を示した説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a method of obtaining a deflection coefficient according to the height of an exposed surface of an object to be exposed (wafer).

【図9】被露光物(ウェハ)の露光面の高さに応じた偏
向係数を求める手法の一例を示した説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of a method of obtaining a deflection coefficient according to the height of an exposed surface of an object to be exposed (wafer).

【図10】被露光物(ウェハ)の露光面の高さに応じた
偏向係数を求める手法の一例を示した説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of a method of obtaining a deflection coefficient according to the height of an exposed surface of an object to be exposed (wafer).

【図11】偏向係数を求める際の基準マーク検出位置の
一例を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of reference mark detection positions when obtaining a deflection coefficient.

【図12】本実施例の電子線露光装置による描画方式の
説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a drawing method by the electron beam exposure apparatus of this embodiment.

【図13】ウェハ回路パターンの座標軸とステージの移
動方向の間に生じる回転誤差を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a rotation error generated between the coordinate axis of the wafer circuit pattern and the moving direction of the stage.

【図14】第2実施例の電子線照射手法を実行する際に
用いるデータの生成手順を示す説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a procedure for generating data used when executing the electron beam irradiation method of the second embodiment.

【図15】図14に示すデータに基づいた電子線照射の
手順を示す説明図である。
15 is an explanatory diagram showing a procedure of electron beam irradiation based on the data shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 試料台(X−Yステージ) 2 ウェハ 4 電子線 6 回転レンズ 7 偏向器 8 対物レンズ 12 回転レンズ制御部 14 偏向制御部 16 制御計算機 17 対物レンズ制御部 20 描画データ格納部 23 Z測定器 24 マーク検出器24 26 データベース P1,P2…Pn 素子領域 K1,K2…Kn アライメントマーク MH,ML 標準マーク1 sample stage (X-Y stage) 2 wafer 4 electron beam 6 rotating lens 7 deflector 8 objective lens 12 rotating lens control unit 14 deflection control unit 16 control computer 17 objective lens control unit 20 drawing data storage unit 23 Z measuring device 24 mark detector 24 26 database P 1, P 2 ... P n element region K 1, K 2 ... K n alignment marks M H, M L standard mark

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体ウェハ表面を電子線にて走査して
該ウェハ上に形成された複数の位置合せマークの位置又
はウェハ表面の高さの少なくとも一方を検出し、斯く検
出したデータを、データ検出時点でのウェハ状態に応じ
て予め分類された記憶値又は面内分布の少なくとも一方
に応じて予め分類された記憶値と比較し、該検出したデ
ータが記憶されたデータの分布の許容範囲から外れてい
ると判断されたときに、これに対応する上記記憶値を読
み出し、該外れたデータに代えてこの記憶値を用いて電
子線の偏向量、電子線の光電子面の形状及び電子線の焦
点位置の少なくとも1つを修正してウェハ表面に塗布さ
れたレジストを感光することを特徴とする電子線描画方
法。
1. A semiconductor wafer surface is scanned with an electron beam to detect at least one of the positions of a plurality of alignment marks formed on the wafer or the height of the wafer surface, and the detected data is used as data. Compared with a stored value pre-classified according to at least one of a stored value pre-classified according to the wafer state at the time of detection and a stored value pre-classified according to at least one of the distribution values of the stored data of the detected data. When it is determined that the electron beam is deviated, the stored value corresponding thereto is read out, and the stored value is used instead of the deviated data, and the deflection amount of the electron beam, the shape of the photoelectron surface of the electron beam, and the electron beam An electron beam drawing method, characterized in that at least one of the focal positions is corrected to expose the resist applied on the wafer surface.
【請求項2】 ウェハを搭載するX−Yステージを一方
向に移動させながら該ウェハに電子線を当ててウェハ上
に塗布されたレジストを露光する電子線描画方法におい
て、ウェハの露光領域を、試料台の移動方向にこれと直
交する方向の電子線走査幅に基いて複数の露光領域に分
割し、該分割した露光領域の1つの領域に対する露光処
理の終了毎に、ウェハ表面に形成された位置合せマーク
の位置又は高さの少なくとも一方を検出し、この検出結
果に基いて位置合わせのずれに対する修正を行なうこと
を特徴とする電子線描画方法。
2. An electron beam drawing method for exposing a resist coated on a wafer by irradiating the wafer with an electron beam while moving an XY stage on which the wafer is mounted in one direction. The sample was divided into a plurality of exposure regions based on the electron beam scanning width in the direction orthogonal to the moving direction of the sample stage, and formed on the wafer surface every time the exposure process for one of the divided exposure regions was completed. An electron beam drawing method characterized by detecting at least one of a position and a height of an alignment mark and correcting the alignment deviation based on the detection result.
【請求項3】 ウェハを搭載するX−Yステージの連続
移動方向と、ウェハ上に形成されるパターンの座標軸と
の回転誤差を計測し、該回転誤差に基いて電子線の偏向
量の修正又は電子線の光電子面の形状の回転角度修正の
少なくとも一方を行うことを特徴とすることを特徴とす
る電子線描画方法。
3. A rotation error between a continuous movement direction of an XY stage on which a wafer is mounted and a coordinate axis of a pattern formed on the wafer is measured, and a deflection amount of an electron beam is corrected or corrected based on the rotation error. An electron beam drawing method characterized in that at least one of correction of a rotation angle of a shape of a photoelectron surface of an electron beam is performed.
【請求項4】 電子線の偏向制御と、表面にレジストが
塗布されたウェハが搭載されるX−YステージのX方向
又はY方向の少なくとも一方へのステップ移動とを組み
合わせてウェハ表面に所望のパターンを露光する電子線
描画方法において、所定の基準点を中心とした電子線の
偏向照射により描画可能な範囲より小さい描画領域を形
成し、この描画領域に少なくとも2以上の描画基準点を
形成し、この2以上の描画基準点に上記所定の基準点を
順次合わせて同一パターンに対し2以上の電子線露光処
理を行うようにしたことを特徴とする電子線描画方法。
4. A combination of electron beam deflection control and step movement in at least one of the X-direction and the Y-direction of an XY stage on which a wafer whose surface is coated with a resist is mounted is combined to obtain a desired wafer surface. In an electron beam drawing method for exposing a pattern, a drawing area smaller than a drawable range is formed by electron beam deflection irradiation around a predetermined reference point, and at least two drawing reference points are formed in this drawing area. An electron beam drawing method characterized in that the predetermined reference points are sequentially aligned with the two or more drawing reference points and two or more electron beam exposure processes are performed on the same pattern.
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