JPH10321502A - 荷電粒子線投影方法 - Google Patents
荷電粒子線投影方法Info
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- JPH10321502A JPH10321502A JP9127541A JP12754197A JPH10321502A JP H10321502 A JPH10321502 A JP H10321502A JP 9127541 A JP9127541 A JP 9127541A JP 12754197 A JP12754197 A JP 12754197A JP H10321502 A JPH10321502 A JP H10321502A
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- 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
- H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
- H01J37/3045—Object or beam position registration
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/304—Controlling tubes
- H01J2237/30433—System calibration
- H01J2237/30438—Registration
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】感応基板上での各層のパターンの重ね合わせ精
度、特に回転方向の重ね合わせ精度を向上させる。 【解決手段】１層目に転写されているパターンの回転角
誤差と１層目における複数のウエハ５上の小投影領域７
Ａ，７Ｂ，７Ｃ……の並び方向を測定し、２層目の投影
に際して、測定された回転角にしたがって小領域２Ａ，
２Ｂ，２Ｃ……を透過した像の回転角度を補正し、測定
された並び方向にしたがって小領域を透過した像のウエ
ハ５上での偏向方向を補正する。２層目の小投影領域パ
ターン１９０Ａ，１９０Ｂ，１９０Ｃ，……が正しくつ
ながれるとともに、１層目と２層目のパターンを正しく
重ね合わせることもできる。
度、特に回転方向の重ね合わせ精度を向上させる。 【解決手段】１層目に転写されているパターンの回転角
誤差と１層目における複数のウエハ５上の小投影領域７
Ａ，７Ｂ，７Ｃ……の並び方向を測定し、２層目の投影
に際して、測定された回転角にしたがって小領域２Ａ，
２Ｂ，２Ｃ……を透過した像の回転角度を補正し、測定
された並び方向にしたがって小領域を透過した像のウエ
ハ５上での偏向方向を補正する。２層目の小投影領域パ
ターン１９０Ａ，１９０Ｂ，１９０Ｃ，……が正しくつ
ながれるとともに、１層目と２層目のパターンを正しく
重ね合わせることもできる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームやイオ
ンビーム等の荷電粒子線の照射によりマスク上のパター
ンを感応基板へ投影する方法に関する。
ンビーム等の荷電粒子線の照射によりマスク上のパター
ンを感応基板へ投影する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、露光の高解像度と高スループット
との両立を可能とした荷電粒子線露光装置の検討が進め
られている。このような露光装置としては、１ダイ（１
枚のウエハに形成される多数の集積回路の１個分に相当
する）または複数ダイ分のパターンをマスクから感応基
板へ一括して投影する一括投影方式の装置が従来より検
討されていた。ところが、一括投影方式は、投影の原版
となるマスクの製作が困難で、かつ１ダイ以上の大きな
光学フィールド内で光学系の収差を所定値以下に収める
ことが難しい。そこで、最近ではウエハに投影すべきパ
ターンを１ダイに相当する大きさよりも小さい複数の小
領域に分割し、各小領域毎に分割してパターンを投影す
る分割投影方式の装置が検討されている。
との両立を可能とした荷電粒子線露光装置の検討が進め
られている。このような露光装置としては、１ダイ（１
枚のウエハに形成される多数の集積回路の１個分に相当
する）または複数ダイ分のパターンをマスクから感応基
板へ一括して投影する一括投影方式の装置が従来より検
討されていた。ところが、一括投影方式は、投影の原版
となるマスクの製作が困難で、かつ１ダイ以上の大きな
光学フィールド内で光学系の収差を所定値以下に収める
ことが難しい。そこで、最近ではウエハに投影すべきパ
ターンを１ダイに相当する大きさよりも小さい複数の小
領域に分割し、各小領域毎に分割してパターンを投影す
る分割投影方式の装置が検討されている。
【０００３】この分割投影方式では、その小領域ごとに
焦点位置のずれや投影像のディストーションに代表され
るような收差などを補正しながら投影露光を行なうこと
ができる。これにより、一括投影方式に比べて光学的に
広い領域に渡って解像度、および位置精度の良好な露光
を行なうことができる。
焦点位置のずれや投影像のディストーションに代表され
るような收差などを補正しながら投影露光を行なうこと
ができる。これにより、一括投影方式に比べて光学的に
広い領域に渡って解像度、および位置精度の良好な露光
を行なうことができる。
【０００４】このような分割投影方式でパターンを投影
露光する電子線投影露光装置では、マスク上の小領域内
に形成されたパターンが投影光学系によって所定の縮小
率で縮小され、その縮小像が感応基板の表面上に投影さ
れる。感応基板に投影されたパターン像は本来設計上の
縮小率で縮小される筈であるが、收差や周囲環境などに
よる投影光学系の結像特性に基づいて縮小率が設計値か
らずれることがある。また、マスク上のパターンが投影
光学系の結像特性により所定角度だけ回転して感応基板
上で結像することも知られており、そのため、マスクと
ウエハを予め所定角度回転して配置して感応基板上に投
影するようにしている。
露光する電子線投影露光装置では、マスク上の小領域内
に形成されたパターンが投影光学系によって所定の縮小
率で縮小され、その縮小像が感応基板の表面上に投影さ
れる。感応基板に投影されたパターン像は本来設計上の
縮小率で縮小される筈であるが、收差や周囲環境などに
よる投影光学系の結像特性に基づいて縮小率が設計値か
らずれることがある。また、マスク上のパターンが投影
光学系の結像特性により所定角度だけ回転して感応基板
上で結像することも知られており、そのため、マスクと
ウエハを予め所定角度回転して配置して感応基板上に投
影するようにしている。
【０００５】また従来から、縮小率や回転誤差を実測し
て縮小率誤差や回転誤差を抑制するようにした電子線投
影露光装置が、たとえば特開平７ー２２３４９号公報や
特願平８−１３２９８７号明細書で提案されている。と
くに、特願平８−１３２９８７号明細書で提案した縮小
率や回転誤差の計測方法は略０．１５μｍ以下の線幅が
要求される半導体素子の製造に適した手法である。
て縮小率誤差や回転誤差を抑制するようにした電子線投
影露光装置が、たとえば特開平７ー２２３４９号公報や
特願平８−１３２９８７号明細書で提案されている。と
くに、特願平８−１３２９８７号明細書で提案した縮小
率や回転誤差の計測方法は略０．１５μｍ以下の線幅が
要求される半導体素子の製造に適した手法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した既提案の投影
露光装置は、同一の層での投影露光における回路パター
ンのつなぎ合わせを正しく精度よく行なうことを主眼と
するものであり、たとえば１層目の回路パターンに対し
て２層目の回路パターンを正しく精度よく重ね合わせる
ことは考慮していないが、ウエハ上で５μ角のパターン
を使用する場合にはオーバレイの問題は発生しない。し
かしながら、２５０μ角程度の大きなパターンの場合に
は、２層目のパターンと１層目のパターンとの重ね合わ
せ精度が問題となる。
露光装置は、同一の層での投影露光における回路パター
ンのつなぎ合わせを正しく精度よく行なうことを主眼と
するものであり、たとえば１層目の回路パターンに対し
て２層目の回路パターンを正しく精度よく重ね合わせる
ことは考慮していないが、ウエハ上で５μ角のパターン
を使用する場合にはオーバレイの問題は発生しない。し
かしながら、２５０μ角程度の大きなパターンの場合に
は、２層目のパターンと１層目のパターンとの重ね合わ
せ精度が問題となる。
【０００７】本発明の目的は、感応基板上での各層のパ
ターンの重ね合わせ精度、特に回転方向や像の並び方向
の重ね合わせ精度を向上させるようにした荷電粒子線投
影方法を提供することにある。
ターンの重ね合わせ精度、特に回転方向や像の並び方向
の重ね合わせ精度を向上させるようにした荷電粒子線投
影方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】一実施の形態を説明する
図２に対応づけて説明する。請求項１〜４の発明は、複
数の小領域２Ａ，２Ｂ，２Ｃ……にパターンがそれぞれ
分割して形成されているマスク１上で荷電粒子線を偏向
しながら順次に各小領域を照射して、小領域を透過する
荷電粒子線を投影光学系によって感応基板５上の対応す
る小投影領域７Ａ，７Ｂ，７Ｃ……に順次に投影する荷
電粒子線投影方法に適用される。 （１）請求項１の発明では、感応基板５のｎ層目に転写
されているパターンの回転角を測定し、ｎ＋ｍ層目の投
影に際して、測定された回転角にしたがって、小領域を
透過した像の回転角度、および／または、小領域を透過
した像の感応基板上での偏向方向を補正することによ
り、上述した目的が達成される。 （２）請求項２の発明では、感応基板５のｎ層目に転写
されているパターンの回転角を測定するとともにｎ層目
における複数の小投影領域の並び方向を測定し、ｎ＋１
層目の投影に際して、測定された回転角にしたがって小
領域を透過した像の回転角度を補正し、測定された並び
方向にしたがって小領域を透過した像の感応基板上での
偏向方向を補正することにより、上述した目的が達成さ
れる。 （３）請求項３の発明では、感応基板５のｎ層目におけ
る複数の小投影領域の並び方向を測定し、ｎ＋ｍ層目の
投影に際して、測定された並び方向に基づいて、小領域
を透過した各々の像の感応基板上での偏向方向を補正す
ることにより、上述した目的が達成される。 （４）請求項４の発明では、感応基板５のｎ層目におけ
る複数の小投影領域の並び方向を測定し、ｎ＋ｍ層目の
投影に際して、測定された並び方向に基づいて、小領域
を透過した像の回転角度と、小領域を透過した各々の像
の感応基板上での偏向方向を補正することにより、上述
した目的を達成する。 （５）請求項５および６の発明は、複数の小領域２Ａ，
２Ｂ，２Ｃ……にパターンがそれぞれ分割して形成され
ているマスク１を感応基板５と相対移動させるととも
に、マスク１上で荷電粒子線を偏向しながら順次に各小
領域を照射して、小領域を透過する荷電粒子線を投影光
学系によって感応基板上の対応する小投影領域７Ａ，７
Ｂ，７Ｃ……に順次に投影する荷電粒子線投影方法に適
用される。そして請求項５の発明は、マスク１と感応基
板５との相対移動にともなうヨー誤差を測定し、測定さ
れたヨー誤差にしたがって小領域を透過した各々の像の
感応基板上での偏向方向を補正することにより、上記目
的を達成する。 （６）また請求項６の発明は、請求項５の投影方法にお
いて、測定されたヨー誤差にしたがって小領域を透過し
た像の回転角度も補正するものである。
図２に対応づけて説明する。請求項１〜４の発明は、複
数の小領域２Ａ，２Ｂ，２Ｃ……にパターンがそれぞれ
分割して形成されているマスク１上で荷電粒子線を偏向
しながら順次に各小領域を照射して、小領域を透過する
荷電粒子線を投影光学系によって感応基板５上の対応す
る小投影領域７Ａ，７Ｂ，７Ｃ……に順次に投影する荷
電粒子線投影方法に適用される。 （１）請求項１の発明では、感応基板５のｎ層目に転写
されているパターンの回転角を測定し、ｎ＋ｍ層目の投
影に際して、測定された回転角にしたがって、小領域を
透過した像の回転角度、および／または、小領域を透過
した像の感応基板上での偏向方向を補正することによ
り、上述した目的が達成される。 （２）請求項２の発明では、感応基板５のｎ層目に転写
されているパターンの回転角を測定するとともにｎ層目
における複数の小投影領域の並び方向を測定し、ｎ＋１
層目の投影に際して、測定された回転角にしたがって小
領域を透過した像の回転角度を補正し、測定された並び
方向にしたがって小領域を透過した像の感応基板上での
偏向方向を補正することにより、上述した目的が達成さ
れる。 （３）請求項３の発明では、感応基板５のｎ層目におけ
る複数の小投影領域の並び方向を測定し、ｎ＋ｍ層目の
投影に際して、測定された並び方向に基づいて、小領域
を透過した各々の像の感応基板上での偏向方向を補正す
ることにより、上述した目的が達成される。 （４）請求項４の発明では、感応基板５のｎ層目におけ
る複数の小投影領域の並び方向を測定し、ｎ＋ｍ層目の
投影に際して、測定された並び方向に基づいて、小領域
を透過した像の回転角度と、小領域を透過した各々の像
の感応基板上での偏向方向を補正することにより、上述
した目的を達成する。 （５）請求項５および６の発明は、複数の小領域２Ａ，
２Ｂ，２Ｃ……にパターンがそれぞれ分割して形成され
ているマスク１を感応基板５と相対移動させるととも
に、マスク１上で荷電粒子線を偏向しながら順次に各小
領域を照射して、小領域を透過する荷電粒子線を投影光
学系によって感応基板上の対応する小投影領域７Ａ，７
Ｂ，７Ｃ……に順次に投影する荷電粒子線投影方法に適
用される。そして請求項５の発明は、マスク１と感応基
板５との相対移動にともなうヨー誤差を測定し、測定さ
れたヨー誤差にしたがって小領域を透過した各々の像の
感応基板上での偏向方向を補正することにより、上記目
的を達成する。 （６）また請求項６の発明は、請求項５の投影方法にお
いて、測定されたヨー誤差にしたがって小領域を透過し
た像の回転角度も補正するものである。
【０００９】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が
図示例に限定されるものではない。
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が
図示例に限定されるものではない。
【００１０】
−第１の実施の形態− 図１〜図８を参照して本発明の第１の実施の形態を説明
する。図１は本発明による投影方法によりパターンをウ
エハ上に投影する電子線縮小投影装置の概略を示すもの
である。この図１において、電子光学系の光軸ＡＸに平
行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に垂
直にＸ軸を、図１の紙面に平行にＹ軸を取って説明す
る。
する。図１は本発明による投影方法によりパターンをウ
エハ上に投影する電子線縮小投影装置の概略を示すもの
である。この図１において、電子光学系の光軸ＡＸに平
行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に垂
直にＸ軸を、図１の紙面に平行にＹ軸を取って説明す
る。
【００１１】電子銃１０から放出された電子ビームＥＢ
は、コンデンサレンズ１１で平行ビームとされた後、２
段の電磁偏向器あるいは静電偏向器からなる視野選択偏
向器１２によりＸＹ平面内の主にＹ方向に偏向されて、
マスク１の小領域の一つの照射領域３３に導かれる。視
野選択偏向器１２における偏向量は、装置全体の動作を
統括制御する主制御系１９が偏向量設定器２５を介して
設定する。
は、コンデンサレンズ１１で平行ビームとされた後、２
段の電磁偏向器あるいは静電偏向器からなる視野選択偏
向器１２によりＸＹ平面内の主にＹ方向に偏向されて、
マスク１の小領域の一つの照射領域３３に導かれる。視
野選択偏向器１２における偏向量は、装置全体の動作を
統括制御する主制御系１９が偏向量設定器２５を介して
設定する。
【００１２】マスク１は、たとえば図２に示すように複
数に分割された各小領域２Ａ，２Ｂ，２Ｃ……にそれぞ
れ複数のパターンを形成したもので、視野選択偏向器１
２で順次に偏向量を制御された電子ビームで各小領域２
Ａ，２Ｂ，２Ｃ……を順次に照明する。後述するよう
に、小領域２Ａ，２Ｂ，２Ｃのパターン像は、ウエハ５
などの感応基板上の１チップ領域６Ａ内の対応するパタ
ーン小投影領域７Ａ，７Ｂ，７Ｃに投影される。なお、
各小領域２Ａ，２Ｂ，２Ｃ……は境界領域３で区画され
ている。マスクとしてはいわゆる散乱マスクやステンシ
ルマスクが使用可能である。
数に分割された各小領域２Ａ，２Ｂ，２Ｃ……にそれぞ
れ複数のパターンを形成したもので、視野選択偏向器１
２で順次に偏向量を制御された電子ビームで各小領域２
Ａ，２Ｂ，２Ｃ……を順次に照明する。後述するよう
に、小領域２Ａ，２Ｂ，２Ｃのパターン像は、ウエハ５
などの感応基板上の１チップ領域６Ａ内の対応するパタ
ーン小投影領域７Ａ，７Ｂ，７Ｃに投影される。なお、
各小領域２Ａ，２Ｂ，２Ｃ……は境界領域３で区画され
ている。マスクとしてはいわゆる散乱マスクやステンシ
ルマスクが使用可能である。
【００１３】マスク１には本来露光に用いるパターンと
は別に小領域２Ｉを設けておく。図３（ａ）に示すよう
に、小領域２Ｉには、その各辺中央位置に、ウエハ５上
のやはり本来露光パターンとは別の、小投影領域に対す
るマスク小領域投影像の回転角を測定するための回転角
測定用透過マーク２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２０
０Ｄが設けられている。一方、この回転角測定用透過マ
ーク２００Ａ〜２００Ｄに対応して、ウエハ５上の小投
影領域７Ｉには、図３（ｂ）に示すように、その各辺中
央位置に、回転角測定用マーク７０Ａ，７０Ｂ，７０
Ｃ，７０Ｄが設けられている。一対の回転角測定用透過
マーク２００Ａおよび２００ＢはＹ軸に平行な直線に沿
って所定間隔で配置され、他の一対の回転角測定用マー
ク２００Ｃおよび２００ＤはＸ軸に平行な直線に沿って
所定間隔で配置されている。マーク７０Ａ〜Ｄは溝マー
クあるいは凸マークであり、マーク表面に重金属の薄膜
を形成してもよい。
は別に小領域２Ｉを設けておく。図３（ａ）に示すよう
に、小領域２Ｉには、その各辺中央位置に、ウエハ５上
のやはり本来露光パターンとは別の、小投影領域に対す
るマスク小領域投影像の回転角を測定するための回転角
測定用透過マーク２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２０
０Ｄが設けられている。一方、この回転角測定用透過マ
ーク２００Ａ〜２００Ｄに対応して、ウエハ５上の小投
影領域７Ｉには、図３（ｂ）に示すように、その各辺中
央位置に、回転角測定用マーク７０Ａ，７０Ｂ，７０
Ｃ，７０Ｄが設けられている。一対の回転角測定用透過
マーク２００Ａおよび２００ＢはＹ軸に平行な直線に沿
って所定間隔で配置され、他の一対の回転角測定用マー
ク２００Ｃおよび２００ＤはＸ軸に平行な直線に沿って
所定間隔で配置されている。マーク７０Ａ〜Ｄは溝マー
クあるいは凸マークであり、マーク表面に重金属の薄膜
を形成してもよい。
【００１４】図４（ａ）に示すように、マスク１の小領
域２Ａと２Ｈの近傍の光学フィールド外には、ウエハ５
上の小投影領域７Ａ，７Ｂ，７Ｃ……の並び方向を測定
するための並び方向測定用透過マーク２００Ｅ，２００
Ｆが設けられている。一方。この並び方向測定用透過マ
ーク２００Ｅ，２００Ｆに対応して、ウエハ５上の小投
影領域７Ａ，７Ｈの露光領域外には、図４（ｂ）に示す
ように、並び方向測定用マーク７０Ｅ，７０Ｆが設けら
れている。マーク７０Ｅ，Ｆは溝マークあるいは凸マー
クであり、マーク表面に重金属の薄膜を形成してもよ
い。
域２Ａと２Ｈの近傍の光学フィールド外には、ウエハ５
上の小投影領域７Ａ，７Ｂ，７Ｃ……の並び方向を測定
するための並び方向測定用透過マーク２００Ｅ，２００
Ｆが設けられている。一方。この並び方向測定用透過マ
ーク２００Ｅ，２００Ｆに対応して、ウエハ５上の小投
影領域７Ａ，７Ｈの露光領域外には、図４（ｂ）に示す
ように、並び方向測定用マーク７０Ｅ，７０Ｆが設けら
れている。マーク７０Ｅ，Ｆは溝マークあるいは凸マー
クであり、マーク表面に重金属の薄膜を形成してもよ
い。
【００１５】図１において、マスク１を通過した電子ビ
ームＥＢは２段の偏向器１３により所定量偏向された上
でレンズ１４に導かれ、レンズ１４によりクロスオーバ
ＣＯで像を結んだ後，対物レンズ１５を介してウエハ５
上の所定位置に所定の縮小率（例えば１／４）で結像さ
れる。偏向器１３における偏向量は主制御系１９が偏向
補正量設定器２６を介して設定する。
ームＥＢは２段の偏向器１３により所定量偏向された上
でレンズ１４に導かれ、レンズ１４によりクロスオーバ
ＣＯで像を結んだ後，対物レンズ１５を介してウエハ５
上の所定位置に所定の縮小率（例えば１／４）で結像さ
れる。偏向器１３における偏向量は主制御系１９が偏向
補正量設定器２６を介して設定する。
【００１６】分割投影方式では、マスク１上の各小領域
は境界領域３（図２）を挟んで配置されているのに対し
て、対応するウエハ５上の各小投影領域は密着して配置
されており、偏向器１３は通常その境界領域３の分だけ
電子ビームを横ずれさせる。あるいはマスク１とウエハ
５の移動の同期誤差を補正したり、後述するように小領
域像の並び方向を補正するためなどにも偏向器１３が使
用される。偏向器１３は電磁偏向器、静電偏向器、ある
いは電磁偏向器と静電偏向器とを組合せた偏向器が使用
可能である。
は境界領域３（図２）を挟んで配置されているのに対し
て、対応するウエハ５上の各小投影領域は密着して配置
されており、偏向器１３は通常その境界領域３の分だけ
電子ビームを横ずれさせる。あるいはマスク１とウエハ
５の移動の同期誤差を補正したり、後述するように小領
域像の並び方向を補正するためなどにも偏向器１３が使
用される。偏向器１３は電磁偏向器、静電偏向器、ある
いは電磁偏向器と静電偏向器とを組合せた偏向器が使用
可能である。
【００１７】また、投影レンズ１４および対物レンズ１
５の内部に投影像の回転角を補正するための補正レンズ
３４および３５がそれぞれ配置されている。補正レンズ
３４および３５による回転角の補正量も、主制御系１９
が偏向補正量設定器２６を介して設定する。補正レンズ
３４および３５としては、巻線式の空芯コイルなどが使
用可能である。さらに、対物レンズ１５の底面にウエハ
側からの反射電子を検出するための反射電子検出器３６
が配置され、反射電子検出器３６の出力信号が信号処理
回路３７によって処理されて反射電子信号Ｓが生成さ
れ、この反射電子信号Ｓが主制御系１９に供給されてい
る。本実施の形態では、後述のように、その反射電子信
号Ｓを使用して回転角測定用マークや並び方向測定用マ
ークの位置を検出する。
５の内部に投影像の回転角を補正するための補正レンズ
３４および３５がそれぞれ配置されている。補正レンズ
３４および３５による回転角の補正量も、主制御系１９
が偏向補正量設定器２６を介して設定する。補正レンズ
３４および３５としては、巻線式の空芯コイルなどが使
用可能である。さらに、対物レンズ１５の底面にウエハ
側からの反射電子を検出するための反射電子検出器３６
が配置され、反射電子検出器３６の出力信号が信号処理
回路３７によって処理されて反射電子信号Ｓが生成さ
れ、この反射電子信号Ｓが主制御系１９に供給されてい
る。本実施の形態では、後述のように、その反射電子信
号Ｓを使用して回転角測定用マークや並び方向測定用マ
ークの位置を検出する。
【００１８】マスク１はマスクステージ１６に載置され
る。マスクステージ１６は、駆動装置１７によりＸ軸方
向に連続移動し、Ｙ軸方向にステップ移動する。マスク
ステージ１６のＹ座標位置はレーザ干渉計１８で検出さ
れて主制御装置１９に出力される。Ｘ座標位置も不図示
のレーザ干渉計で測定される。
る。マスクステージ１６は、駆動装置１７によりＸ軸方
向に連続移動し、Ｙ軸方向にステップ移動する。マスク
ステージ１６のＹ座標位置はレーザ干渉計１８で検出さ
れて主制御装置１９に出力される。Ｘ座標位置も不図示
のレーザ干渉計で測定される。
【００１９】表面にレジストを塗布したウエハ５は基板
台２０の可動ステージ２１上に載置される。可動ステー
ジ２１は、駆動装置２２によりマスクステージ１６のＸ
軸方向の連続移動とは逆方向へ連続移動可能とされる。
逆方向としたのはレンズ１４，１５によりパターン像が
反転するためである。可動ステージ２１のＹ座標位置は
レーザ干渉計２３で検出されて主制御系１９に出力され
る。Ｘ座標位置も不図示のレーザ干渉計で測定される。
台２０の可動ステージ２１上に載置される。可動ステー
ジ２１は、駆動装置２２によりマスクステージ１６のＸ
軸方向の連続移動とは逆方向へ連続移動可能とされる。
逆方向としたのはレンズ１４，１５によりパターン像が
反転するためである。可動ステージ２１のＹ座標位置は
レーザ干渉計２３で検出されて主制御系１９に出力され
る。Ｘ座標位置も不図示のレーザ干渉計で測定される。
【００２０】主制御系１９は、入力装置２４から入力さ
れる露光データと、レーザ干渉計１８，２３が検出する
ウエハステージ１６および可動ステージ２１の位置情報
とに基づいて、視野選択偏向器１２および偏向器１３に
よる電子ビームＥＢの偏向量を演算するとともに、マス
クステージ１６および可動ステージ２１の動作を制御す
るために必要な情報（例えば位置および移動速度）を演
算する。偏向量の演算結果は偏向量設定器２５，２６に
出力され、これら偏向量設定器２５，２６により視野選
択偏向器１２および偏向器１３における電子ビームの偏
向量が設定される。ステージ１６，２１の動作に関する
演算結果はドライバ２７，２８にそれぞれ出力される。
ドライバ２７，２８は演算結果にしたがってステージ１
６，２１が動作するように駆動装置１７，２２の動作を
制御する。
れる露光データと、レーザ干渉計１８，２３が検出する
ウエハステージ１６および可動ステージ２１の位置情報
とに基づいて、視野選択偏向器１２および偏向器１３に
よる電子ビームＥＢの偏向量を演算するとともに、マス
クステージ１６および可動ステージ２１の動作を制御す
るために必要な情報（例えば位置および移動速度）を演
算する。偏向量の演算結果は偏向量設定器２５，２６に
出力され、これら偏向量設定器２５，２６により視野選
択偏向器１２および偏向器１３における電子ビームの偏
向量が設定される。ステージ１６，２１の動作に関する
演算結果はドライバ２７，２８にそれぞれ出力される。
ドライバ２７，２８は演算結果にしたがってステージ１
６，２１が動作するように駆動装置１７，２２の動作を
制御する。
【００２１】なお、入力装置２４としては、露光データ
の作成装置で作成した磁気情報を読み取るもの、マスク
１やウエハ５に登録された露光情報をこれらの搬入の際
に読み取るものなどがある。また、本実施の形態では、
主制御系１９は、必要に応じて偏向補正量設定器２６お
よび補正レンズ３４，３５を介して結像特性の補正、像
の回転角の補正を各部に指示する。
の作成装置で作成した磁気情報を読み取るもの、マスク
１やウエハ５に登録された露光情報をこれらの搬入の際
に読み取るものなどがある。また、本実施の形態では、
主制御系１９は、必要に応じて偏向補正量設定器２６お
よび補正レンズ３４，３５を介して結像特性の補正、像
の回転角の補正を各部に指示する。
【００２２】以上のように構成された電子線投影露光装
置の動作を説明する。電子銃１０から射出されて断面正
方形状に整形された電子ビームＥＢが、偏向器１２によ
り光学系の光軸ＡＸから所定距離だけ偏向せしめられて
マスク１の小領域２Ａ（図２）に導かれる。小領域２Ａ
への電子ビームＥＢの照射に伴って、その小領域２Ａに
形成された電子ビームの透過部に対応した形状のパター
ン像が第１投影レンズ１４および第２投影レンズ１５を
介してウエハ５の所定領域７Ａ（図２）に所定の縮小率
（例えば１／４）で結像投影される。投影時には、たと
えば小領域２Ａ，２Ｂ，２Ｃ……を単位として電子ビー
ムＥＢの照射が繰り返され、各小領域内のパターン像が
ウエハ５上の異なる小投影領域７Ａ，７Ｂ，７Ｃ……に
順次投影される。ウエハ５に対するパターン像の投影位
置は、マスク２とウエハ５との間の光路中に設けられた
偏向器１３により、各小領域２Ａ，２Ｂ，２Ｃ……に対
応するウエハ上の投影領域７Ａ，７Ｂ，７Ｃ……が互い
に接するように調整される。すなわち、小領域を通過し
た電子ビームＥＢを第１投影レンズ１４および第２投影
レンズ１５でウエハ５上に集束させるだけでは、マスク
１の小領域のみならず境界領域３の像までも所定の縮小
率で投影され、境界領域３に相当する無露光領域が各投
影領域の間に生じる。そのため、境界領域３の幅に相当
する分だけパターン像の投影位置をずらしている。
置の動作を説明する。電子銃１０から射出されて断面正
方形状に整形された電子ビームＥＢが、偏向器１２によ
り光学系の光軸ＡＸから所定距離だけ偏向せしめられて
マスク１の小領域２Ａ（図２）に導かれる。小領域２Ａ
への電子ビームＥＢの照射に伴って、その小領域２Ａに
形成された電子ビームの透過部に対応した形状のパター
ン像が第１投影レンズ１４および第２投影レンズ１５を
介してウエハ５の所定領域７Ａ（図２）に所定の縮小率
（例えば１／４）で結像投影される。投影時には、たと
えば小領域２Ａ，２Ｂ，２Ｃ……を単位として電子ビー
ムＥＢの照射が繰り返され、各小領域内のパターン像が
ウエハ５上の異なる小投影領域７Ａ，７Ｂ，７Ｃ……に
順次投影される。ウエハ５に対するパターン像の投影位
置は、マスク２とウエハ５との間の光路中に設けられた
偏向器１３により、各小領域２Ａ，２Ｂ，２Ｃ……に対
応するウエハ上の投影領域７Ａ，７Ｂ，７Ｃ……が互い
に接するように調整される。すなわち、小領域を通過し
た電子ビームＥＢを第１投影レンズ１４および第２投影
レンズ１５でウエハ５上に集束させるだけでは、マスク
１の小領域のみならず境界領域３の像までも所定の縮小
率で投影され、境界領域３に相当する無露光領域が各投
影領域の間に生じる。そのため、境界領域３の幅に相当
する分だけパターン像の投影位置をずらしている。
【００２３】上述したように電子ビームをＹ方向に偏向
するとき、マスクステージ１６を−Ｘ方向に速度ＶＭで
連続移動し、マスクステージ１６の連続移動と同期して
可動ステージ２１を＋Ｘ方向に速度ＶＷで連速移動す
る。ここで、マスクステージ１６の速度ＶＭと可動ステ
ージ２１の速度ＶＷとの間には次式（１）の関係があ
る。
するとき、マスクステージ１６を−Ｘ方向に速度ＶＭで
連続移動し、マスクステージ１６の連続移動と同期して
可動ステージ２１を＋Ｘ方向に速度ＶＷで連速移動す
る。ここで、マスクステージ１６の速度ＶＭと可動ステ
ージ２１の速度ＶＷとの間には次式（１）の関係があ
る。
【数１】 ＶＷ＝β｛Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）｝ＶＭ （１） ただし、 β：縮小率 Ｌ１：マスク小領域のＸ方向幅 Ｌ２：境界領域３のＸ方向の幅
【００２４】そして、マスク１上の多数の小領域中で、
ほぼ光軸ＡＸを横切る位置に達したＹ方向に一列に配列
された複数の小領域（図２では小領域２Ａ，２Ｂ……）
に対して、図１の視野選択偏向器１２を介して順次に電
子ビームＥＢが照射され、各小領域内のパターンが順次
にウエハ５の１ダイ分の投影領域６Ａ内に隙間なく投影
される。マスク１およびウエハ５がＸ方向に移動するの
に伴って、光軸ＡＸを横切る位置に達した一列の複数の
小領域内のパターンが順次ウエハ５に投影される動作が
繰り返されて、マスク１上の全部の小領域内のパターン
がウエハ上に投影露光されると、ウエハ５上の投影領域
６Ａのパターンの投影露光が終了する。この際、各小領
域ごとにウエハ５上に結像される小領域の像の焦点位置
やディストーションなどの收差などを補正しながら投影
を行なう。また、その後、ウエハ５上の隣接する別の１
ダイ分の投影露光領域にも同様にマスク１のパターンが
投影露光される。
ほぼ光軸ＡＸを横切る位置に達したＹ方向に一列に配列
された複数の小領域（図２では小領域２Ａ，２Ｂ……）
に対して、図１の視野選択偏向器１２を介して順次に電
子ビームＥＢが照射され、各小領域内のパターンが順次
にウエハ５の１ダイ分の投影領域６Ａ内に隙間なく投影
される。マスク１およびウエハ５がＸ方向に移動するの
に伴って、光軸ＡＸを横切る位置に達した一列の複数の
小領域内のパターンが順次ウエハ５に投影される動作が
繰り返されて、マスク１上の全部の小領域内のパターン
がウエハ上に投影露光されると、ウエハ５上の投影領域
６Ａのパターンの投影露光が終了する。この際、各小領
域ごとにウエハ５上に結像される小領域の像の焦点位置
やディストーションなどの收差などを補正しながら投影
を行なう。また、その後、ウエハ５上の隣接する別の１
ダイ分の投影露光領域にも同様にマスク１のパターンが
投影露光される。
【００２５】次に、ｎ層目の転写パターンに対するｎ＋
１層目のマスクパターン像の回転角誤差の計測と、ウエ
ハ上のｎ層目の小投影領域転写パターンの並び方向の計
測、およびｎ＋１層目のパターン投影時にそれらの計測
値を用いた補正動作の一例について説明する。
１層目のマスクパターン像の回転角誤差の計測と、ウエ
ハ上のｎ層目の小投影領域転写パターンの並び方向の計
測、およびｎ＋１層目のパターン投影時にそれらの計測
値を用いた補正動作の一例について説明する。
【００２６】この実施の形態では、まずｎ＋１層目の投
影露光に先立って、ｎ層目の転写パターンのうち測定専
用の小投影領域の転写パターンと、マスク上の対応する
測定専用の小領域の電子ビーム像との回転誤差を測定
し、さらに、ｎ層目の転写パターンの各小投影領域の並
び方向を測定する。そして、補正レンズ３４，３５によ
ってマスク透過像の回転角度を制御するとともに、マス
ク透過像の偏向方向を偏向器１３で制御するものであ
る。
影露光に先立って、ｎ層目の転写パターンのうち測定専
用の小投影領域の転写パターンと、マスク上の対応する
測定専用の小領域の電子ビーム像との回転誤差を測定
し、さらに、ｎ層目の転写パターンの各小投影領域の並
び方向を測定する。そして、補正レンズ３４，３５によ
ってマスク透過像の回転角度を制御するとともに、マス
ク透過像の偏向方向を偏向器１３で制御するものであ
る。
【００２７】すなわち、１層目の転写パターンに対する
２層目のマスクパターン像の回転誤差を補正制御すると
ともに、マスク透過電子ビーム像の偏向方向をも、測定
された並び方向に対応して制御することにより、図８に
示すように、転写パターン１９０Ａ，１９０Ｂ，１９０
Ｃ……を正しくつなぎ合わせることができ、しかも、１
層目の転写パターン９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃ……と２層
目の投影像１９０Ａ，１９０Ｂ，１９０Ｃ……を正しく
重ね合わせることができる。
２層目のマスクパターン像の回転誤差を補正制御すると
ともに、マスク透過電子ビーム像の偏向方向をも、測定
された並び方向に対応して制御することにより、図８に
示すように、転写パターン１９０Ａ，１９０Ｂ，１９０
Ｃ……を正しくつなぎ合わせることができ、しかも、１
層目の転写パターン９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃ……と２層
目の投影像１９０Ａ，１９０Ｂ，１９０Ｃ……を正しく
重ね合わせることができる。
【００２８】上述したように、図３（ａ）において、小
領域２Ｉの各辺に接するように、４個のそれぞれ正方形
の透過孔よりなるマーク２００Ａ〜２００Ｄが形成され
ている。本例では、図１のマスクステージ１６を駆動し
てマスク１の小領域２Ｉの中心をほぼ光軸ＡＸ上に配置
し、可動ステージ２１を駆動して小領域２Ｉに対応する
ウエハ上の小投影領域７Ｉの中心をほぼ光軸ＡＸ上に配
置する。そして、マスク１上の小領域２Ｉ上に電子ビー
ムＥＢを照射して、小領域２Ｉ内のマークパターンの縮
小像を投影レンズ１４および対物レンズ１５により小投
影領域７Ｅに、すなわち、ほぼ光軸ＡＸを中心とする領
域上に投影する。
領域２Ｉの各辺に接するように、４個のそれぞれ正方形
の透過孔よりなるマーク２００Ａ〜２００Ｄが形成され
ている。本例では、図１のマスクステージ１６を駆動し
てマスク１の小領域２Ｉの中心をほぼ光軸ＡＸ上に配置
し、可動ステージ２１を駆動して小領域２Ｉに対応する
ウエハ上の小投影領域７Ｉの中心をほぼ光軸ＡＸ上に配
置する。そして、マスク１上の小領域２Ｉ上に電子ビー
ムＥＢを照射して、小領域２Ｉ内のマークパターンの縮
小像を投影レンズ１４および対物レンズ１５により小投
影領域７Ｅに、すなわち、ほぼ光軸ＡＸを中心とする領
域上に投影する。
【００２９】図５（ａ），（ｂ）はその小領域２Ｉ内の
パターンの投影像９を示し、上述したように、矩形投影
像９の各辺に接するように、小領域２Ｉ内のマーク２０
０Ａ〜２００Ｄを縮小したマーク像８Ａ〜８Ｄが投影さ
れている。マーク像８Ａとマーク７０Ａ、マーク像８Ｂ
とマーク７０Ｂ、マーク像８Ｃとマーク７０Ｃ、マーク
像８Ｄとマーク７０Ｄの各相対位置を、後述するように
各マーク像８Ａ〜８Ｄに個別に電子線を照射して、いわ
ゆるマーク検出法により測定する。
パターンの投影像９を示し、上述したように、矩形投影
像９の各辺に接するように、小領域２Ｉ内のマーク２０
０Ａ〜２００Ｄを縮小したマーク像８Ａ〜８Ｄが投影さ
れている。マーク像８Ａとマーク７０Ａ、マーク像８Ｂ
とマーク７０Ｂ、マーク像８Ｃとマーク７０Ｃ、マーク
像８Ｄとマーク７０Ｄの各相対位置を、後述するように
各マーク像８Ａ〜８Ｄに個別に電子線を照射して、いわ
ゆるマーク検出法により測定する。
【００３０】この場合、投影像９の縮小率の誤差および
回転角があると、投影像９内のマーク像８Ａ〜８Ｄの位
置関係からずれるようになる。図５（ａ）は投影像９に
縮小率βの誤差がある場合を示し、この図５（ａ）にお
いて、点線で示す矩形の投影像９Ａは縮小率の誤差およ
び回転角の誤差がない投影像である。この場合、Ｙ軸に
沿って配列されている２つのマーク像８Ａ，８Ｂの中心
の間隔Ｙ１およびＸ軸に沿って配列されている２つのマ
ーク像８Ｃ，８Ｄの中心の間隔Ｘ１を、小投影領域７Ｉ
上のパターンを基準として計測し、計測結果をマーク７
０Ａ〜７０Ｄの対応する間隔で除算することによってそ
れぞれ、Ｙ方向の縮小率βＹおよびＸ方向の縮小率βＸ
を算出する。そして、求められた縮小率より設計上の縮
小率β０を差し引くことにより、縮小率の誤差を求め
る。
回転角があると、投影像９内のマーク像８Ａ〜８Ｄの位
置関係からずれるようになる。図５（ａ）は投影像９に
縮小率βの誤差がある場合を示し、この図５（ａ）にお
いて、点線で示す矩形の投影像９Ａは縮小率の誤差およ
び回転角の誤差がない投影像である。この場合、Ｙ軸に
沿って配列されている２つのマーク像８Ａ，８Ｂの中心
の間隔Ｙ１およびＸ軸に沿って配列されている２つのマ
ーク像８Ｃ，８Ｄの中心の間隔Ｘ１を、小投影領域７Ｉ
上のパターンを基準として計測し、計測結果をマーク７
０Ａ〜７０Ｄの対応する間隔で除算することによってそ
れぞれ、Ｙ方向の縮小率βＹおよびＸ方向の縮小率βＸ
を算出する。そして、求められた縮小率より設計上の縮
小率β０を差し引くことにより、縮小率の誤差を求め
る。
【００３１】一方、図５（ｂ）は投影像９に回転角の誤
差がある場合を示している。この図５（ｂ）において、
点線で示す矩形の投影像９Ａは縮小率の誤差および回転
角の誤差がない投影像９Ａに対して投影像９は回転して
いる。この場合、Ｙ軸に沿って配列されている２つのマ
ーク像８Ａ，８Ｂの中心のＸ方向への位置ずれ量ΔＸ、
およびＸ軸に沿って配列されている２つのマーク像８
Ｃ，８Ｄの中心のＹ方向への位置ずれ量ΔＹを計測す
る。そして、位置ずれ量ΔＸを２つのマーク像８Ａ，８
ＢのＹ方向の間隔で除算することによってＹ軸の回転角
θＹを求め、位置ずれ量ΔＹを２つのマーク像８Ｃ，８
ＤのＸ方向の間隔で除算することによってＸ軸の回転角
θＸを求める。さらに、回転角θＹおよびθＸより設計
上の回転角を差し引くことにより、各軸の回転角の誤差
を求める。また、回転角θＸおよびθＹの差分より、投
影像の直交度の誤差を求めることもできる。
差がある場合を示している。この図５（ｂ）において、
点線で示す矩形の投影像９Ａは縮小率の誤差および回転
角の誤差がない投影像９Ａに対して投影像９は回転して
いる。この場合、Ｙ軸に沿って配列されている２つのマ
ーク像８Ａ，８Ｂの中心のＸ方向への位置ずれ量ΔＸ、
およびＸ軸に沿って配列されている２つのマーク像８
Ｃ，８Ｄの中心のＹ方向への位置ずれ量ΔＹを計測す
る。そして、位置ずれ量ΔＸを２つのマーク像８Ａ，８
ＢのＹ方向の間隔で除算することによってＹ軸の回転角
θＹを求め、位置ずれ量ΔＹを２つのマーク像８Ｃ，８
ＤのＸ方向の間隔で除算することによってＸ軸の回転角
θＸを求める。さらに、回転角θＹおよびθＸより設計
上の回転角を差し引くことにより、各軸の回転角の誤差
を求める。また、回転角θＸおよびθＹの差分より、投
影像の直交度の誤差を求めることもできる。
【００３２】このように本実施の形態では、基本的に４
つのマーク像８Ａ〜８Ｄの内の２つのマーク像のＹ方向
（あるいはＸ方向）の間隔、およびＸ方向（あるいはＹ
方向）への位置ずれ量を計測することによって、投影像
９の回転角の誤差を求める。そこで、一例として２つの
マーク像８Ａ，８Ｂの中心のＹ方向の間隔Ｙ１を計測す
る手順を説明する。
つのマーク像８Ａ〜８Ｄの内の２つのマーク像のＹ方向
（あるいはＸ方向）の間隔、およびＸ方向（あるいはＹ
方向）への位置ずれ量を計測することによって、投影像
９の回転角の誤差を求める。そこで、一例として２つの
マーク像８Ａ，８Ｂの中心のＹ方向の間隔Ｙ１を計測す
る手順を説明する。
【００３３】まず、図５（ａ）に示すように、マスク１
の小領域２Ｉ内のパターンの投影像９は、ほぼ光軸ＡＸ
を中心とする領域に投影されている。この状態で、偏向
器１３で小領域のマーク２００Ａを透過した電子ビーム
を偏向してウエハ上のマーク７０Ａを走査する。マーク
７０Ａからの反射電子は反射電子検出器３６で検出さ
れ、その検出信号は信号処理回路３７で処理されて反射
電子信号Ｓが主制御系１９に入力される。マーク２００
Ａを走査する際、他のマーク２００Ｂ〜２００Ｄには電
子ビームが照射されないように電子ビームの照射位置を
制御する必要がある。
の小領域２Ｉ内のパターンの投影像９は、ほぼ光軸ＡＸ
を中心とする領域に投影されている。この状態で、偏向
器１３で小領域のマーク２００Ａを透過した電子ビーム
を偏向してウエハ上のマーク７０Ａを走査する。マーク
７０Ａからの反射電子は反射電子検出器３６で検出さ
れ、その検出信号は信号処理回路３７で処理されて反射
電子信号Ｓが主制御系１９に入力される。マーク２００
Ａを走査する際、他のマーク２００Ｂ〜２００Ｄには電
子ビームが照射されないように電子ビームの照射位置を
制御する必要がある。
【００３４】図６は反射電子信号Ｓの信号波形図であ
り、横軸が電子ビームの偏向量、縦軸が信号強度であ
る。干渉計で検出されるステージ位置と、信号強度が最
も大きい位置の電子ビームの偏向量とからマーク像８Ａ
とマーク７０Ａの相対位置を計測することができる。
り、横軸が電子ビームの偏向量、縦軸が信号強度であ
る。干渉計で検出されるステージ位置と、信号強度が最
も大きい位置の電子ビームの偏向量とからマーク像８Ａ
とマーク７０Ａの相対位置を計測することができる。
【００３５】同様にして小領域２Ｉのマーク２００Ｂの
電子ビーム像で小投影領域７Ｅのマーク７０Ｂを走査
し、マーク２００Ｃの電子ビーム像で小投影領域７Ｅの
マーク７０Ｃを走査し、マーク２００Ｄの電子ビーム像
で小投影領域７Ｅのマーク７０Ｄを走査して、マーク像
８Ａとマーク７０Ａ、マーク像８Ｂとマーク７０Ｂ、マ
ーク像８Ｃとマーク７０Ｃ、マーク像８Ｄとマーク７０
Ｄの各相対位置を計測する。そして、主制御系１９で
は、これらの計測値に基づいて回転角を算出する。
電子ビーム像で小投影領域７Ｅのマーク７０Ｂを走査
し、マーク２００Ｃの電子ビーム像で小投影領域７Ｅの
マーク７０Ｃを走査し、マーク２００Ｄの電子ビーム像
で小投影領域７Ｅのマーク７０Ｄを走査して、マーク像
８Ａとマーク７０Ａ、マーク像８Ｂとマーク７０Ｂ、マ
ーク像８Ｃとマーク７０Ｃ、マーク像８Ｄとマーク７０
Ｄの各相対位置を計測する。そして、主制御系１９で
は、これらの計測値に基づいて回転角を算出する。
【００３６】次に偏向方向の測定について説明する。ま
ず、図７において、図４（ａ）で説明したように、光軸
から最も離れている小領域２Ａと２Ｈの近傍の光学フィ
ールド外に偏向量測定用マーク２００Ｅ，２００Ｆが設
けられている。小領域２Ｅを光軸上に位置させ、この小
領域２Ｅに対応する小投影領域７Ｅを光軸上に位置させ
る。視野選択偏向器１２で電子ビームをマーク２００Ｅ
上に照射し、そのマーク２００Ｅを透過した電子ビーム
を偏向器１３でＸ方向に偏向することによりウエハ上の
マーク７０Ｅ上で走査する。次に、視野選択偏向器１２
で電子ビームをマーク２００Ｆ上に照射し、そのマーク
を透過した電子ビームを偏向器１３でＸ方向に偏向する
ことによりウエハ上のマーク７０Ｆ上で走査する。マー
ク７０Ｅ，７０Ｆからの反射電子は反射電子検出器３６
で検出され、その検出信号は信号処理回路３７で処理さ
れて反射電子信号Ｓが主制御系１９に入力される。反射
電子信号Ｓの信号波形は図６と同様であり、マーク２０
０Ｅの像とマーク７０Ｅ，マーク２００Ｆの像とマーク
７０ＦのＸ座標相対位置を計測することができる。そし
て、マーク７０Ｅと７０ＦとのＹ方向の間隔と、両者の
Ｘ方向の間隔から偏向方向θｈが算出される。
ず、図７において、図４（ａ）で説明したように、光軸
から最も離れている小領域２Ａと２Ｈの近傍の光学フィ
ールド外に偏向量測定用マーク２００Ｅ，２００Ｆが設
けられている。小領域２Ｅを光軸上に位置させ、この小
領域２Ｅに対応する小投影領域７Ｅを光軸上に位置させ
る。視野選択偏向器１２で電子ビームをマーク２００Ｅ
上に照射し、そのマーク２００Ｅを透過した電子ビーム
を偏向器１３でＸ方向に偏向することによりウエハ上の
マーク７０Ｅ上で走査する。次に、視野選択偏向器１２
で電子ビームをマーク２００Ｆ上に照射し、そのマーク
を透過した電子ビームを偏向器１３でＸ方向に偏向する
ことによりウエハ上のマーク７０Ｆ上で走査する。マー
ク７０Ｅ，７０Ｆからの反射電子は反射電子検出器３６
で検出され、その検出信号は信号処理回路３７で処理さ
れて反射電子信号Ｓが主制御系１９に入力される。反射
電子信号Ｓの信号波形は図６と同様であり、マーク２０
０Ｅの像とマーク７０Ｅ，マーク２００Ｆの像とマーク
７０ＦのＸ座標相対位置を計測することができる。そし
て、マーク７０Ｅと７０ＦとのＹ方向の間隔と、両者の
Ｘ方向の間隔から偏向方向θｈが算出される。
【００３７】次に、１層目のパターンの回転角度と偏向
方向を計測し、２層目のパターンを投影する際に測定結
果にしたがって補正する手順について説明する。１層目
のパターン転写に先立って、マスクとウエハのアライメ
ントを行なう。アライメント完了後、１層目のマスクの
各小領域のパターンを上述したようにウエハ上に投影し
てウエハ上のレジストを感光する。そのウエハをプロセ
ス処理し、その後、ウエハステージにウエハを再度セッ
トするとともに、２層目のマスクをマスクステージにセ
ットする。
方向を計測し、２層目のパターンを投影する際に測定結
果にしたがって補正する手順について説明する。１層目
のパターン転写に先立って、マスクとウエハのアライメ
ントを行なう。アライメント完了後、１層目のマスクの
各小領域のパターンを上述したようにウエハ上に投影し
てウエハ上のレジストを感光する。そのウエハをプロセ
ス処理し、その後、ウエハステージにウエハを再度セッ
トするとともに、２層目のマスクをマスクステージにセ
ットする。
【００３８】２層目のパターンを転写するのに先立っ
て、１層目と同様にマスクとウエハのアライメントを行
なう。さらに、１層目の小投影領域転写パターンに投影
したマスク小領域パターン像との回転誤差、および１層
目の転写パターンの並び方向（偏向方向）を上述した手
法で実測する。２層目の投影に際しては、２層目の投影
露光に先立って実測した回転角度誤差を補正するように
補正レンズ３４，３５を駆動する。また、マスク透過電
子ビーム像の偏向方向を、実測したパターン並び方向に
一致するように偏向器１３で調節する。
て、１層目と同様にマスクとウエハのアライメントを行
なう。さらに、１層目の小投影領域転写パターンに投影
したマスク小領域パターン像との回転誤差、および１層
目の転写パターンの並び方向（偏向方向）を上述した手
法で実測する。２層目の投影に際しては、２層目の投影
露光に先立って実測した回転角度誤差を補正するように
補正レンズ３４，３５を駆動する。また、マスク透過電
子ビーム像の偏向方向を、実測したパターン並び方向に
一致するように偏向器１３で調節する。
【００３９】なお以上では、１層前のパターンについて
測定した結果に基づいて補正をすることとしたが、２層
以上前のパターンについての測定結果に基づいて補正を
行なうようにしてもよい。また以上では、像の回転角度
と並び方向の双方を測定してそれぞれの測定結果で補正
を行なったが、回転角度だけ測定し、その結果に基づい
て像の回転方向と並び方向の補正を行なってもよい。
測定した結果に基づいて補正をすることとしたが、２層
以上前のパターンについての測定結果に基づいて補正を
行なうようにしてもよい。また以上では、像の回転角度
と並び方向の双方を測定してそれぞれの測定結果で補正
を行なったが、回転角度だけ測定し、その結果に基づい
て像の回転方向と並び方向の補正を行なってもよい。
【００４０】また、像の回転角度の誤差が小さい場合に
は、感応基板５の１層目における複数の小投影領域の並
び方向だけを測定し、２層目の投影に際して、測定され
た並び方向に基づいて、小領域を透過した各々の像の感
応基板上での偏向方向を補正することにより、上述した
実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
は、感応基板５の１層目における複数の小投影領域の並
び方向だけを測定し、２層目の投影に際して、測定され
た並び方向に基づいて、小領域を透過した各々の像の感
応基板上での偏向方向を補正することにより、上述した
実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４１】さらに、感応基板５の１層目における複数
の小投影領域の並び方向だけを測定し、２層目の投影に
際して、測定された並び方向に基づいて、小領域を透過
した像の回転角度と、小領域を透過した各々の像の感応
基板上での偏向方向を補正することにより、上述した実
施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
の小投影領域の並び方向だけを測定し、２層目の投影に
際して、測定された並び方向に基づいて、小領域を透過
した像の回転角度と、小領域を透過した各々の像の感応
基板上での偏向方向を補正することにより、上述した実
施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４２】−第２の実施の形態− マスク１を移動する際のステージ１６のヨー誤差と、ウ
エハ５を移動する際のステージ２１のヨー誤差を測定し
て、少なくとも偏向器１３による電子ビームの偏向方向
を補正して小領域の像の並び方向を補正する。さらに
は、測定されたヨー誤差に基づいて電子ビームの偏向方
向のみならず、像の回転角度を補正してもよい。ステー
ジ１６や２１のヨー誤差はダブルパス方式のレーザ干渉
計で測定することができる。
エハ５を移動する際のステージ２１のヨー誤差を測定し
て、少なくとも偏向器１３による電子ビームの偏向方向
を補正して小領域の像の並び方向を補正する。さらに
は、測定されたヨー誤差に基づいて電子ビームの偏向方
向のみならず、像の回転角度を補正してもよい。ステー
ジ１６や２１のヨー誤差はダブルパス方式のレーザ干渉
計で測定することができる。
【００４３】ヨー誤差による回転角補正あるいは偏向方
向の補正について詳細に説明する。まず、マスクステー
ジ１６およびウエハステージ２１の走査方向（図２のＸ
方向）についてのヨー誤差を測定する。ここで、マスク
ステージ１６のヨー誤差をＭｅ、ウエハステージ２１の
ヨー誤差をＷｅとする。ヨー誤差ＭｅとＷｅの差Δｅを
求め、この差Δｅに基づいて像の回転角の補正量と偏向
方向の補正量を算出する。Δｅが小さいときは偏向方向
だけ補正して回転方向の補正は行なわない。Δｅが大き
いときは偏向方向も回転方向も補正する。電子ビームの
偏向量に対する回転角が小さいときは、小領域間のつな
ぎ誤差の影響は小さいが、逆の場合にはつなぎ誤差の影
響が大きくなる。したがって、Δｅを所定の基準値と比
較して偏向方向だけ補正するか、回転角も補正するかを
決定することができる。
向の補正について詳細に説明する。まず、マスクステー
ジ１６およびウエハステージ２１の走査方向（図２のＸ
方向）についてのヨー誤差を測定する。ここで、マスク
ステージ１６のヨー誤差をＭｅ、ウエハステージ２１の
ヨー誤差をＷｅとする。ヨー誤差ＭｅとＷｅの差Δｅを
求め、この差Δｅに基づいて像の回転角の補正量と偏向
方向の補正量を算出する。Δｅが小さいときは偏向方向
だけ補正して回転方向の補正は行なわない。Δｅが大き
いときは偏向方向も回転方向も補正する。電子ビームの
偏向量に対する回転角が小さいときは、小領域間のつな
ぎ誤差の影響は小さいが、逆の場合にはつなぎ誤差の影
響が大きくなる。したがって、Δｅを所定の基準値と比
較して偏向方向だけ補正するか、回転角も補正するかを
決定することができる。
【００４４】第１の実施の形態と第２の実施の形態の双
方の補正を同時に行なえば、像のつなぎ誤差とオーバレ
イ誤差をさらに精度よく改善することができる。
方の補正を同時に行なえば、像のつなぎ誤差とオーバレ
イ誤差をさらに精度よく改善することができる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、ｎ層目に転写されているパターンの回転角を測
定し、ｎ＋ｍ層目の投影に際して、測定された回転角に
したがって小領域を透過した像の回転角度、および／ま
たじは、小領域を透過した像の感応基板上での偏向方向
を補正するようにしたので、ｎ＋ｍ層目の小投影領域パ
ターンが正しくつながれるとともに、ｎ層目とｎ＋ｍ層
目のパターンを正しく重ね合わせることができる。
よれば、ｎ層目に転写されているパターンの回転角を測
定し、ｎ＋ｍ層目の投影に際して、測定された回転角に
したがって小領域を透過した像の回転角度、および／ま
たじは、小領域を透過した像の感応基板上での偏向方向
を補正するようにしたので、ｎ＋ｍ層目の小投影領域パ
ターンが正しくつながれるとともに、ｎ層目とｎ＋ｍ層
目のパターンを正しく重ね合わせることができる。
【００４６】また請求項２の発明によれば、ｎ層目に転
写されているパターンの回転角とｎ層目における複数の
小投影領域の並び方向をそれぞれ測定し、ｎ＋ｍ層目の
投影に際して、測定された回転角にしたがって小領域を
透過した像の回転角度を補正し、測定された並び方向に
したがって小領域を透過した像の感応基板上での偏向方
向を補正するようにしたので、請求項１の方法に比べて
さらに精度よく、ｎ＋ｍ層目の小投影領域パターンが正
しくつながれるとともに、ｎ層目とｎ＋ｍ層目のパター
ンを正しく重ね合わせることができる。
写されているパターンの回転角とｎ層目における複数の
小投影領域の並び方向をそれぞれ測定し、ｎ＋ｍ層目の
投影に際して、測定された回転角にしたがって小領域を
透過した像の回転角度を補正し、測定された並び方向に
したがって小領域を透過した像の感応基板上での偏向方
向を補正するようにしたので、請求項１の方法に比べて
さらに精度よく、ｎ＋ｍ層目の小投影領域パターンが正
しくつながれるとともに、ｎ層目とｎ＋ｍ層目のパター
ンを正しく重ね合わせることができる。
【００４７】さらに請求項３のように、像の回転角度の
誤差が小さい場合には、感応基板のｎ層目における複数
の小投影領域の並び方向だけを測定し、ｎ＋ｍ層目の投
影に際して、測定された並び方向に基づいて、小領域を
透過した各々の像の感応基板上での偏向方向を補正する
ことにより、上述したと同様な効果を得ることができ
る。
誤差が小さい場合には、感応基板のｎ層目における複数
の小投影領域の並び方向だけを測定し、ｎ＋ｍ層目の投
影に際して、測定された並び方向に基づいて、小領域を
透過した各々の像の感応基板上での偏向方向を補正する
ことにより、上述したと同様な効果を得ることができ
る。
【００４８】さらにまた請求項４のように、感応基板５
のｎ層目における複数の小投影領域の並び方向だけを測
定し、ｎ＋ｍ層目の投影に際して、測定された並び方向
に基づいて、小領域を透過した像の回転角度と、小領域
を透過した各々の像の感応基板上での偏向方向を補正す
ることにより、上述したと同様の効果を得ることができ
る。
のｎ層目における複数の小投影領域の並び方向だけを測
定し、ｎ＋ｍ層目の投影に際して、測定された並び方向
に基づいて、小領域を透過した像の回転角度と、小領域
を透過した各々の像の感応基板上での偏向方向を補正す
ることにより、上述したと同様の効果を得ることができ
る。
【００４９】請求項５や６の発明によれば、ヨー誤差を
測定し、その測定されたヨー誤差にしたがって、小領域
を透過した像の感応基板上での偏向方向を補正したり、
さらには、像の回転角度を補正するようにしたので、請
求項１〜４と同様の作用効果を奏することができる。
測定し、その測定されたヨー誤差にしたがって、小領域
を透過した像の感応基板上での偏向方向を補正したり、
さらには、像の回転角度を補正するようにしたので、請
求項１〜４と同様の作用効果を奏することができる。
【図１】本発明による方法が実施される電子線投影露光
装置の実施の形態の構成を示す図
装置の実施の形態の構成を示す図
【図２】マスク上の小領域とウエハ上の小投影領域を説
明する斜視図
明する斜視図
【図３】（ａ）はマスク小領域内に設けられた回転角度
測定用透過マークの平面図、（ｂ）はそのウエハ上の回
転角度測定用マークを示す図
測定用透過マークの平面図、（ｂ）はそのウエハ上の回
転角度測定用マークを示す図
【図４】（ａ）はマスクの光学フィールド外に設けられ
た偏向方向測定用透過マークの平面図、（ｂ）はウエハ
上の偏向方向測定用マークを示す図
た偏向方向測定用透過マークの平面図、（ｂ）はウエハ
上の偏向方向測定用マークを示す図
【図５】マスク小領域内に設けられた回転角度測定用透
過マークをウエハに投影した場合の図であり、（ａ）は
縮小率を説明するもの、（ｂ）は回転角度を説明するも
の
過マークをウエハに投影した場合の図であり、（ａ）は
縮小率を説明するもの、（ｂ）は回転角度を説明するも
の
【図６】ウエハ上のマークからの反射電子を検出した検
出器の信号波形図
出器の信号波形図
【図７】１層目に転写されたパターンの並び方向の測定
を説明する図
を説明する図
【図８】回転角度と偏向方向を補正した場合の１層目と
２層目のパターンの重ね合わせを説明する図
２層目のパターンの重ね合わせを説明する図
１ マスク ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ… 小領域 ５ ウエハ ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ……小投影領域 １９ 主制御装置
Claims (6)
- 【請求項１】複数の小領域にパターンがそれぞれ分割し
て形成されているマスク上で荷電粒子線を偏向しながら
順次に各小領域を照射し、小領域を透過する荷電粒子線
を投影光学系によって感応基板上の対応する小投影領域
に順次に投影する荷電粒子線投影方法において、 前記感応基板のｎ層目に転写されているパターンの回転
角を測定し、 ｎ＋ｍ層目の投影に際して、前記測定された回転角にし
たがって、前記小領域を透過した像の回転角度、および
／または、前記小領域を透過した各々の像の前記感応基
板上での偏向方向を補正することを特徴とする荷電粒子
線投影方法。 - 【請求項２】複数の小領域にパターンがそれぞれ分割し
て形成されているマスク上で荷電粒子線を偏向しながら
順次に各小領域を照射し、小領域を透過する荷電粒子線
を投影光学系によって感応基板上の対応する小投影領域
に順次に投影する荷電粒子線投影方法において、 前記感応基板のｎ層目に転写されているパターンの回転
角を測定し、 前記ｎ層目における複数の小投影領域の並び方向を測定
し、 ｎ＋ｍ層目の投影に際して、前記測定された回転角にし
たがって、前記小領域を透過した像の回転角度を補正す
るとともに、前記測定された並び方向に基づいて、前記
小領域を透過した各々の像の前記感応基板上での偏向方
向を補正することを特徴とする荷電粒子線投影方法。 - 【請求項３】複数の小領域にパターンがそれぞれ分割し
て形成されているマスク上で荷電粒子線を偏向しながら
順次に各小領域を照射し、小領域を透過する荷電粒子線
を投影光学系によって感応基板上の対応する小投影領域
に順次に投影する荷電粒子線投影方法において、 前記感応基板のｎ層目における複数の小投影領域の並び
方向を測定し、 ｎ＋ｍ層目の投影に際して、前記測定された並び方向に
基づいて、前記小領域を透過した各々の像の前記感応基
板上での偏向方向を補正することを特徴とする荷電粒子
線投影方法。 - 【請求項４】複数の小領域にパターンがそれぞれ分割し
て形成されているマスク上で荷電粒子線を偏向しながら
順次に各小領域を照射し、小領域を透過する荷電粒子線
を投影光学系によって感応基板上の対応する小投影領域
に順次に投影する荷電粒子線投影方法において、 前記感応基板のｎ層目における複数の小投影領域の並び
方向を測定し、 ｎ＋ｍ層目の投影に際して、前記測定された並び方向に
基づいて、前記小領域を透過した像の回転角度と、前記
小領域を透過した各々の像の前記感応基板上での偏向方
向とを補正することを特徴とする荷電粒子線投影方法。 - 【請求項５】複数の小領域にパターンがそれぞれ分割し
て形成されているマスクを感応基板と相対移動させると
ともに、前記マスク上で荷電粒子線を偏向しながら順次
に各小領域を照射し、小領域を透過する荷電粒子線を投
影光学系によって感応基板上の対応する小投影領域に順
次に投影する荷電粒子線投影方法において、 前記マスクと感応基板との相対移動にともなうヨー誤差
を測定し、 前記測定されたヨー誤差にしたがって前記小領域を透過
した各々の像の前記感応基板上での偏向方向を補正する
ことを特徴とする荷電粒子線投影方法。 - 【請求項６】請求項５の投影方法において、 前記測定されたヨー誤差にしたがって前記小領域を透過
した像の回転角度も補正することを特徴とする荷電粒子
線投影方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9127541A JPH10321502A (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | 荷電粒子線投影方法 |
| US09/080,873 US6072184A (en) | 1997-05-16 | 1998-05-18 | Charged-particle-beam projection methods |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9127541A JPH10321502A (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | 荷電粒子線投影方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10321502A true JPH10321502A (ja) | 1998-12-04 |
Family
ID=14962570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9127541A Pending JPH10321502A (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | 荷電粒子線投影方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6072184A (ja) |
| JP (1) | JPH10321502A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110064361A (ko) * | 2009-12-08 | 2011-06-15 | 삼성전자주식회사 | 마스크리스 노광 장치와 이를 이용한 패턴 보정 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5854671A (en) | 1993-05-28 | 1998-12-29 | Nikon Corporation | Scanning exposure method and apparatus therefor and a projection exposure apparatus and method which selectively chooses between static exposure and scanning exposure |
| JPH11142121A (ja) * | 1997-11-11 | 1999-05-28 | Nikon Corp | レチクルの歪み計測方法および歪み計測装置 |
| JP2000232053A (ja) * | 1999-02-09 | 2000-08-22 | Canon Inc | マスクパターン転写方法、該マスクパターン転写方法を用いたマスクパターン転写装置及びデバイス製造方法 |
| JP2000260695A (ja) * | 1999-03-09 | 2000-09-22 | Nikon Corp | パターン転写方法 |
| US20030089863A1 (en) * | 2001-10-02 | 2003-05-15 | Nikon Corporation | Beam-calibration methods for charged-particle-beam microlithography systems |
| JP2003115432A (ja) * | 2001-10-02 | 2003-04-18 | Nikon Corp | 荷電ビーム露光方法及び荷電ビーム露光装置 |
| US8299446B2 (en) * | 2009-08-12 | 2012-10-30 | Ultratech, Inc. | Sub-field enhanced global alignment |
| JP5506560B2 (ja) * | 2010-06-18 | 2014-05-28 | キヤノン株式会社 | 描画装置及びデバイス製造方法 |
| US10226837B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-03-12 | Nlight, Inc. | Thermal processing with line beams |
| JP2014220263A (ja) * | 2013-04-30 | 2014-11-20 | キヤノン株式会社 | リソグラフィ装置、及び物品の製造方法 |
| US10069271B2 (en) | 2014-06-02 | 2018-09-04 | Nlight, Inc. | Scalable high power fiber laser |
| US10310201B2 (en) | 2014-08-01 | 2019-06-04 | Nlight, Inc. | Back-reflection protection and monitoring in fiber and fiber-delivered lasers |
| US9837783B2 (en) | 2015-01-26 | 2017-12-05 | Nlight, Inc. | High-power, single-mode fiber sources |
| US10050404B2 (en) | 2015-03-26 | 2018-08-14 | Nlight, Inc. | Fiber source with cascaded gain stages and/or multimode delivery fiber with low splice loss |
| WO2017008022A1 (en) | 2015-07-08 | 2017-01-12 | Nlight, Inc. | Fiber with depressed central index for increased beam parameter product |
| US10768433B2 (en) | 2015-09-24 | 2020-09-08 | Nlight, Inc. | Beam parameter product (bpp) control by varying fiber-to-fiber angle |
| CN108367389B (zh) | 2015-11-23 | 2020-07-28 | 恩耐公司 | 激光加工方法和装置 |
| US11179807B2 (en) | 2015-11-23 | 2021-11-23 | Nlight, Inc. | Fine-scale temporal control for laser material processing |
| US10466494B2 (en) * | 2015-12-18 | 2019-11-05 | Nlight, Inc. | Reverse interleaving for laser line generators |
| CN109791252B (zh) | 2016-09-29 | 2021-06-29 | 恩耐公司 | 可调整的光束特性 |
| US10673198B2 (en) | 2016-09-29 | 2020-06-02 | Nlight, Inc. | Fiber-coupled laser with time varying beam characteristics |
| US10730785B2 (en) | 2016-09-29 | 2020-08-04 | Nlight, Inc. | Optical fiber bending mechanisms |
| US10732439B2 (en) | 2016-09-29 | 2020-08-04 | Nlight, Inc. | Fiber-coupled device for varying beam characteristics |
| US10673199B2 (en) | 2016-09-29 | 2020-06-02 | Nlight, Inc. | Fiber-based saturable absorber |
| US10673197B2 (en) | 2016-09-29 | 2020-06-02 | Nlight, Inc. | Fiber-based optical modulator |
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|---|---|---|---|---|
| JPH0732111B2 (ja) * | 1985-06-10 | 1995-04-10 | 日本電信電話株式会社 | 荷電ビ−ム投影露光装置 |
| JP2702183B2 (ja) * | 1988-11-04 | 1998-01-21 | 富士通株式会社 | 半導体製造装置 |
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| JPH09320931A (ja) * | 1996-05-28 | 1997-12-12 | Nikon Corp | 結像特性計測方法及び該方法を使用する転写装置 |
-
1997
- 1997-05-16 JP JP9127541A patent/JPH10321502A/ja active Pending
-
1998
- 1998-05-18 US US09/080,873 patent/US6072184A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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|---|---|
| US6072184A (en) | 2000-06-06 |
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