JPH05243135A - 電子ビーム描画装置を用いたパターン重ね合わせ評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】多層状に形成されたパターンの重ね合わせの評
価を電子ビーム描画装置を用いて高い精度で簡単に行
う。 【構成】第１層と第２層の評価パターンＰ1 ，Ｐ2 とが
材料上に重ね合わせて形成される。まず、パターンＰ1
の位置と光軸とが一致するようにステージ５を移動させ
る。この時、ステージ５の移動量を、レーザ干渉計を用
いたステージ測長系１１によって求める。ステージ停止
後、パターンＰ1 を横切って電子ビームを走査し、パタ
ーンからの信号に基づいてコンピュータ７は、パターン
Ｐ1 の位置ａを求める。同様にパターンＰ2 の位置と光
軸とを一致させ、パターンＰ2 の位置ｂを求める。この
後、コンピュータ７は、両パターンの位置ａ，ｂと理論
的距離Ｄとから次の演算によって重なり誤差Δεを求め
る。 Δε＝（ｂ−ａ）−Ｄ

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子ビーム描画装置を
用いて、多層状に形成されたパターンの重ね合わせの評
価を行う方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩなどのデバイスを作成する場合、
基板上に多層状にパターンを形成している。例えば、シ
リコンウエハに特定物質を蒸着し、その上にレジストを
塗布し、その後、所定のパターンの描画を電子ビームに
よって行う。描画の後、現像，エッチングなどの処理を
施して特定物質による第１のパターンを形成する。次
に、第１のパターンが形成されたウエハ上に第２の特定
物質を蒸着し、その上にレジストを塗布し、その後、所
定のパターンの描画を電子ビームによって行う。描画の
後、現像，エッチングなどの処理を施して第２の特定物
質による第２のパターンを形成する。このようにして多
層状にパターンが形成されるが、第１のパターンと第２
のパターンの位置関係がある一定の許容値以内に入って
いなければならない。このため、第１のパターンの描画
時と第２のパターンの描画時に、それぞれバーニヤパタ
ンーンを描画して形成し、形成されたバーニヤパターン
を光学顕微鏡を用いて観察し、第１のパターンと第２の
パターンとの重ね合わせの誤差を読み取り、多層パター
ンの重ね合わせの評価を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た重ね合わせの評価は、光学的な検査機を用いているた
めに、光の波長による精度の限界があり、十分な精度で
評価を行うことかできない。また、所定のパターンと一
緒にチップ単位でバーニヤパターンを形成しなければな
らないが、そのため、バーニヤパターンの形成のために
ウエハの利用範囲が制限されてしまう。更に、バーニヤ
パターンでの重ね合わせ精度の読み取りは不便である。

【０００４】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、高い精度で簡単に多層パターンの
重ね合わせの評価を行うことができる電子ビーム描画装
置を用いたパターン重ね合わせ評価方法を実現するにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に基づく電子ビー
ム描画装置を用いたパターン重ね合わせ評価方法は、材
料上への第１層の各種パターンの描画の際、基準位置か
ら第１の所定距離離れた位置に電子ビームで第１の評価
パターンを描画して第１の評価パターンを形成し、該材
料上への第２層の各種パターンの描画の際、該基準位置
から第２の所定距離離れた位置に電子ビームで第２の評
価パターンを描画して第２の評価パターンを形成し、そ
の後、第１と第２の評価パターン位置から第１層と第２
層の重ね合わせの精度の評価を行う方法において、該材
料を電子ビーム描画装置にセットし、該材料の移動量を
測定しつつ第１の評価パターン位置に電子ビーム光軸が
一致するように該材料を移動させ、その後、電子ビーム
を第１の評価パターンを横切って走査し、第１の評価パ
ターン部分から得られた信号に基づいて第１の評価パタ
ーン位置を測定し、次に、該材料の移動量を測定しつつ
第２の評価パターン位置に電子ビーム光軸が一致するよ
うに該材料を移動させ、その後、電子ビームを第２の評
価パターンを横切って走査し、第２の評価パターン部分
から得られた信号に基づいて第２の評価パターン位置を
測定し、測定された第１の評価パターン位置と第２の評
価パターン位置と、両評価パターン位置の間の理論値と
から、第１層と第２層との間のパターンの重ね合わせ描
画の精度を測定するようにしたことを特徴としている。

【０００６】

【作用】本発明に基づく電子ビーム描画装置を用いたパ
ターン重ね合わせ評価方法は、材料上への第１層の各種
パターンの描画の際、基準位置から第１の所定距離離れ
た位置に電子ビームで第１の評価パターンを描画して第
１の評価パターンを形成し、該材料上への第２層の各種
パターンの描画の際、該基準位置から第２の所定距離離
れた位置に電子ビームで第２の評価パターンを描画して
第２の評価パターンを形成し、２種の評価パターンが形
成された後、材料を移動させ、電子ビーム光軸と材料上
に形成された各評価パターン位置とを一致させて各評価
パターン位置の測定を行い、この位置から求めた評価パ
ターン間の距離の実測値と、評価パターン間の設計値
（理論値）とから多層状に形成されたパターンの重ね合
わせの評価を行う。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は、本発明に基づく重ね合わせ評価方
法を実施するための電子ビーム描画装置の一例を示して
おり、１は電子銃である。電子銃１から発生した電子ビ
ームは、電子レンズ部２によって被描画材料３上に集束
され、また、偏向器４によって偏向される。被描画材料
３は、移動ステージ５上に載せられており、ステージ５
は、駆動系６によって２次元的に移動させられる。駆動
系６は、コンピュータ７によって制御されるが、コンピ
ュータ７は、ブランキング制御系８，レンズ制御系９，
偏向器制御系１０を制御する。１１は、ステージ５の移
動量を測定するレーザ干渉計を用いたステージ測長系で
ある。次に、このような装置を用いた動作を説明する。

【０００８】まず、材料３としてのシリコンウエハ上に
第１の特定物質を蒸着し、更にその上にレジストを塗布
し、ステージ５上に載せる。そして、コンピュータ７か
らの制御によってステージ５を移動させ、フィールド毎
にブランキング制御系８を制御して電子ビームのブラン
キングを行い、また、偏向器制御系１０を制御して電子
ビームを偏向し、所望のパターンの描画を行う。この
時、各種パターンの描画と共に、図２に示すように、予
め設けられているマークＭから所定距離離れた位置に評
価パターンＰ1 を描画する。所定の第１層の描画が終了
した後、材料３は電子ビーム描画装置から取り出され、
現像処理やエッチング処理が行われて、第１層のパター
ンが形成される。その後、第１層パターンが形成された
材料３上に、第２の特定物質を蒸着し、更にその上にレ
ジストを塗布し、ステージ５上に載せる。そして、コン
ピュータ７からの制御によってステージを移動させ、フ
ィールド毎に電子ビームを偏向し、所望のパターンの描
画を行う。この時、第２層の各種パターンの描画と共
に、図２に示すように、マークＭから所定距離離れた位
置に評価パターンＰ2 を描画する。所定の第２層の描画
が全て終了した後、材料３は電子ビーム描画装置から取
り出され、現像処理やエッチング処理が行われて第２層
のパターンが形成される。

【０００９】このような処理の結果、図２に示すよう
に、第１層の評価パターンＰ1 と第２層の評価パターン
Ｐ2 とが同一の材料上に重ね合わせて形成される。この
パターンＰ1 とＰ2 との位置関係は、理想的には距離Ｄ
（設計値）離されて形成されており、実際に測定した距
離ｄと理想的な距離Ｄとの差が重ね合わせ誤差であり、
その差によって重ね合わせの評価を行うことができる。
さて、実際の距離ｄを測定するに当って、ステージ５が
コンピュータ７からの制御によって移動させられ、マー
クＭの中心位置Ｏm と電子ビーム光軸とが一致させられ
る。ここでマークＭ部分での電子ビームの走査を行っ
て、マークＭの中心位置を測定する。次に、再びステー
ジ５がコンピュータ７からの制御によって移動させら
れ、パターンＰ1 の中心Ｏ1 と電子ビーム光軸とが一致
するようにされる。この時、ステージ５の移動量は、レ
ーザ干渉計を用いたステージ測長系１２によって求めら
れる。ステージが停止した後、パターンＰ1 を横切って
電子ビームを走査し、パターンＰ1 のＸ方向の中心位置
と光軸とのずれ量が求められる。このようにして求めら
れたマークＭの位置、マークの中心位置から第１の評価
パターン位置Ｐ1 までのステージの移動量、ステージ移
動後におけるパターンＰ1 の中心と光軸とのずれ量か
ら、コンピュータ７は、パターンＰ1 の位置ａを求め
る。

【００１０】次に、コンピュータ７からの指令により、
駆動系６によってパターンＰ1 とパターンＰ2 との間の
距離だけステージが移動させられる。すなわち、光軸と
パターンＰ2 の中心Ｏ2 とが一致させられる。この指令
移動距離は、前記した理想的な距離（設計値）Ｄであ
る。この時、ステージ５の移動量は、ステージ測長系１
１によって測定される。そして、ステージ５が停止させ
られた後、パターンＰ2を横切って電子ビームの走査が
行われ、パターンＰ2 と光軸とのずれ量が求められる。
このパターンＰ1 位置からパターン位置Ｐ2 までのステ
ージの移動量，パターンＰ2 と光軸とのずれ量とから、
パターンＰ2 の位置ｂが求められる。この後、コンピュ
ータ７は、両パターンの位置ａ，ｂと理論的距離Ｄとか
ら次の演算によって重なり誤差Δεを求める。

【００１１】Δε＝（ｂ−ａ）−Ｄ この重なり誤差Δεは、第１層の描画の際形成した第１
の評価パターンＰ1 と第２層の描画の際形成した第２の
評価パターンＰ2 との間の理論的な距離と、実際に描画
して形成された評価パターン間の実測値との間のずれ量
であり、このずれ量が第１層と第２層の描画の重ね合わ
せの誤差量に相当する。したがって、この誤差量Δεに
よって重ね合わせの評価が行われる。

【００１２】このように、上記した実施例では、重ね合
わせの評価のために形成されたパターンの中心部分にス
テージを移動させ、その評価パターンの位置の測定を行
うようにしたので、電子ビームの偏向歪に影響されず、
この位置測定を極めて正確に行うことができる。

【００１３】以上本発明の一実施例を詳述したが、本発
明はこの実施例に限定されない。例えば、各評価パター
ンの中心位置を測定するようにしたが、評価パターンの
一方の端部位置を測定し、重ね合わせ誤差を求めるよう
にしても良い。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく本
発明に基づく電子ビーム描画装置を用いたパターン重ね
合わせ評価方法は、材料上への第１層の各種パターンの
描画の際、基準位置から第１の所定距離離れた位置に電
子ビームで第１の評価パターンを描画して第１の評価パ
ターンを形成し、該材料上への第２層の各種パターンの
描画の際、該基準位置から第２の所定距離離れた位置に
電子ビームで第２の評価パターンを描画して第２の評価
パターンを形成し、２種の評価パターンが形成された
後、材料を移動させ、電子ビーム光軸と材料上に形成さ
れた各評価パターン位置とを一致させて各評価パターン
位置の測定を行い、この位置から求めた評価パターン間
の距離の実測値と、評価パターン間の設計値（理論値）
とから多層状に形成されたパターンの重ね合わせの評価
を行うようにしたので、光学的な検査機を使用する必要
がなく、精度高く重ね合わせの評価を行うことができ
る。また、評価パターンの位置測定を行うときに各評価
パターンの位置と光軸とを一致させ、光軸直下で電子ビ
ームを偏向し、評価パターンの位置の測定を行うように
したので、電子ビームの偏向歪の影響をほとんど受ける
ことがなく、より精度の高い重ね合わせの評価を行うこ
とができる。更に、バーニヤパターンのような目視観察
を行わないので、評価を簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく方法を実施するための電子ビー
ム描画装置の一例を示す図である。

【図２】材料上に形成された評価パターンを示す図であ
る。

【符号の説明】

１…電子銃 ２…電子レンズ部 ３…材料 ４…偏向器 ５…ステージ ６…駆動系 ７…コンピュータ ８…ブランキング制御系 ９…レンズ制御系 １０…偏向器制御系 １１…ステージ測長系

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 材料上への第１層の各種パターンの描画
   の際、基準位置から第１の所定距離離れた位置に電子ビ
   ームで第１の評価パターンを描画して第１の評価パター
   ンを形成し、該材料上への第２層の各種パターンの描画
   の際、該基準位置から第２の所定距離離れた位置に電子
   ビームで第２の評価パターンを描画して第２の評価パタ
   ーンを形成し、その後、第１と第２の評価パターン位置
   から第１層と第２層の重ね合わせの精度の評価を行う方
   法において、該材料を電子ビーム描画装置にセットし、
   該材料の移動量を測定しつつ第１の評価パターン位置に
   電子ビーム光軸が一致するように該材料を移動させ、そ
   の後、電子ビームを第１の評価パターンを横切って走査
   し、第１の評価パターン部分から得られた信号に基づい
   て第１の評価パターン位置を測定し、次に、該材料の移
   動量を測定しつつ第２の評価パターン位置に電子ビーム
   光軸が一致するように該材料を移動させ、その後、電子
   ビームを第２の評価パターンを横切って走査し、第２の
   評価パターン部分から得られた信号に基づいて第２の評
   価パターン位置を測定し、測定された第１の評価パター
   ン位置と第２の評価パターン位置と、両評価パターン位
   置の間の理論値とから、第１層と第２層との間のパター
   ンの重ね合わせ描画の精度を測定するようにした電子ビ
   ーム描画装置を用いたパターン重ね合わせ評価方法。