JPH05243136A - 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

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

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JPH05243136A
JPH05243136A JP7986191A JP7986191A JPH05243136A JP H05243136 A JPH05243136 A JP H05243136A JP 7986191 A JP7986191 A JP 7986191A JP 7986191 A JP7986191 A JP 7986191A JP H05243136 A JPH05243136 A JP H05243136A
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JP
Japan
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electron beam
pattern
evaluation
deflector
evaluation pattern
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JP7986191A
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Kaoru Nakamura
薫 中村
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Jeol Ltd
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Jeol Ltd
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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。2種のパターンの中
間位置と光軸とが一致するようにステージ6を移動させ
る。この時、ステージ6の移動量を、レーザ干渉計を用
いたステージ測長系13によって求める。ステージ停止
後、電子ビームを各パターン部分に大偏向器11によっ
て偏向し、更に、各パターン部分を小偏向器12によっ
て走査し、各パターンの位置a,bを求める。この後、
コンピュータ8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
評価を行うことができない。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か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
料を第1と第2の偏向器を有した電子ビーム描画装置に
セットし、電子ビームを第1の偏向器によって第1の評
価パターン部分に偏向し、この状態で第1の評価パター
ン部分で第2の偏向器によって電子ビームの走査を行
い、この走査によって得られた信号と、第1の偏向器に
よる偏向量とに基づいて第1の評価パターンの位置を測
定し、次に、電子ビームを第1の偏向器によって第2の
評価パターン部分に偏向し、この状態で第2の評価パタ
ーン部分で第2の偏向器によって電子ビームの走査を行
い、この走査によって得られた信号と、第1の偏向器に
よる偏向量とに基づいて第2の評価パターンの位置を測
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、第1の偏向器によって電子ビームを第1と
第2の評価パターン部分に偏向し、各評価パターン部分
で第2の偏向器により電子ビームの走査を行い、第1の
偏向器による偏向量と電子ビーム走査に基づく信号とに
よっ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、第1の偏向器4と第2の偏向器5によって
偏向される。この第1の偏向器4は、大偏向が可能な偏
向器で大偏向器として動作し、第2の偏向器5は、小領
域を高速かつ高精度で電子ビームを偏向することができ
る小偏向器として動作する。被描画材料3は、移動ステ
ージ6上に載せられており、ステージ6は、駆動系7に
よって2次元的に移動させられる。駆動系7は、コンピ
ュータ8によって制御されるが、コンピュータ8は、ブ
ランキング制御系9,レンズ制御系10,偏向器制御系
11,12を制御する。13は、ステージ6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6上に載せる。そして、コンピュータ8か
らの制御によってステージ6を移動させ、フィールド毎
にブランキング制御系9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11,12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6上に載せる。そし
て、コンピュータ8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6が
コンピュータ8からの制御によって移動させられ、おお
むね第1の評価パターンP1 と第2の評価パターンP2
との中間部分と光軸とが一致させられる。この時、ステ
ージ測長系13によって基準位置からのステージの移動
量が測定される。ステージが停止した後、大偏向器11
によって電子ビームは第1の評価パターンP1 部分へ偏
向され、そして、小偏向器12によって電子ビームは図
2の点線で示す第1のエリアS1 部分を走査する。この
S1部分での電子ビームの走査により、材料3から発生
した2次電子などを検出し、この検出信号と2種の偏向
器11,12による電子ビームの偏向量とに基づいて、
コンピュータ8は第1の評価パターンP1 の位置aを求
める。次に、大偏向器11によって電子ビームは第2の
評価パターンP2 部分へ偏向され、そして、小偏向器1
2によって電子ビームは図2の点線で示す第2のエリア
S2 部分を走査する。このS2 部分での電子ビームの走
査により、材料3から発生した2次電子などを検出し、
この検出信号と2種の偏向器11,12による電子ビー
ムの偏向量とに基づいて、コンピュータ8は第2の評価
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。
【0010】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。
【0011】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2種のパターン部分にス
テージを移動させ、その後、各評価パターン毎に電子ビ
ームを偏向して評価パターンの位置の測定を行うように
したので、この位置測定を高速に正確に行うことができ
る。
【0012】又、本実施例では、大偏向が可能な第1の
偏向器により電子ビームを各評価パターン部分に夫々偏
向し、各評価パターン部分夫々を、小領域を高速且つ高
精度偏向が可能な第2の偏向器により電子ビームで走査
する様にしたので、各評価パターンを前記第2の偏向器
と同じ精度の偏向が可能な1種類の偏向器のみで電子ビ
ームを偏向してパターンの重ね合わせ評価をする場合に
比べ、著しく高速にパターンの重ね合わせ評価が出来
る。更に、本実施例における第2の偏向器の偏向範囲が
後者の偏向器の偏向範囲に比べ著しく小さくてすむので
偏向による歪が著しく小さく、その為に、パターンの重
ね合わせ評価の精度が高い。
【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、第1の偏向器によって電子ビームを第1と第2の評
価パターン部分に偏向し、各評価パターン部分で第2の
偏向器により電子ビームの走査を行い、第1の偏向器に
よる偏向量と電子ビーム走査に基づく信号とによって各
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、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 4,5…偏向器 6…ステージ 7…駆動系 8…コンピュータ 9…ブランキング制御系 10…レンズ制御系 11,12…偏向器制御系 13…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、該材料を第1と第2の偏向器を有した電子
    ビーム描画装置にセットし、電子ビームを第1の偏向器
    によって第1の評価パターン部分に偏向し、この状態で
    第1の評価パターン部分で第2の偏向器によって電子ビ
    ームの走査を行い、この走査によって得られた信号と、
    第1の偏向器による偏向量とに基づいて第1の評価パタ
    ーンの位置を測定し、次に、電子ビームを第1の偏向器
    によって第2の評価パターン部分に偏向し、この状態で
    第2の評価パターン部分で第2の偏向器によって電子ビ
    ームの走査を行い、この走査によって得られた信号と、
    第1の偏向器による偏向量とに基づいて第2の評価パタ
    ーンの位置を測定し、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。
JP7986191A 1991-04-12 1991-04-12 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 Withdrawn JPH05243136A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013129148A1 (ja) * 2012-02-28 2013-09-06 株式会社 日立ハイテクノロジーズ パターン寸法測定装置、荷電粒子線装置、及びコンピュータプログラム
JP2013213781A (ja) * 2012-04-04 2013-10-17 Hitachi High-Technologies Corp 位置ずれ計測装置及び位置ずれ計測方法ならびに位置ずれ計測装置を用いた走査電子顕微鏡
JP2014048180A (ja) * 2012-08-31 2014-03-17 Toshiba Corp 位置ずれ計測方法およびフォトマスク

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Effective date: 19980711