JPH04127551A

JPH04127551A - 露光パターンの検査方法

Info

Publication number: JPH04127551A
Application number: JP2249225A
Authority: JP
Inventors: Shuzo Oshio; 大塩　修三
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-09-19
Filing date: 1990-09-19
Publication date: 1992-04-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕露光パターンの検査方法に係り、特に電子線露光パター
ンの検査方法に関し。

露光パターンを現像する前に露光パターンの検査を行う
方法の提供を目的とし。

半導体基板上のレジストに電子線描画により露光パター
ンを作成し、該露光パターンを検査するための検査方法
であって、予め該半導体基板に位置合わせマーク及び検
査用マークを形成しておき。

該露光パターンの露光に先立ち、該位置合わせマーク上
を電子線で走査して該位置合わせマークの位置を検出し
、その検出値に基づいて露光パターンデータ座標及び検
査用マークデータ座標に補正を加え、その後、該補正さ
れた座標に基づいて露光パターンの露光を行うと共に該
検査用マーク上を電子線で走査して該検査用マークの位
置を検出し、その検出値を前記補正を加えた検査用マー
クデータ座標と比較してずれを求めること＆ｑより。

露光された露光パターンのずれを評価する露光パターン
の検査方法により構成する。

また、露光パターンの露光を行った後、該検査用マーク
の位置を検出する露光パターンの検査方法により構成す
る。

また１位置合わせマークと検査用マークを共用する露光
パターンの検査方法により構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は露光パターンの検査方法に係り、特に電子線露
光パターンの検査方法に関する。

半導体基板上に塗布したレジストに電子線描画により形
成される露光パターンは、レジスト現像後に光学顕微鏡
や走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等により視覚検査を行っ
ている。

電子線露光の場合、ブロック（チップ）を露光する前に
位置合わせマークを電子線で走査し９位置検出を行って
位置を確認してから露光するが。

電子レンズ系の収差（デイスト−ジョン）やアンプの特
性によって像の重ね合わせがずれることがある。さらに
、電子線露光特有の現象として、基板上に電荷が蓄積す
ることによるずれも生じる。

これらのずれは、ある程度の規則性はあるが、露光する
パターンや露光条件により変わるので９通常９位置合わ
せチエツクのため、副尺パターンを設けるが、これとて
必ずしも位置合わせを保証するものではなく、このため
、実際のデバイスパターンを目視により調べることにな
る。この検査は長時間を要し、また、定量的なデータと
はなりにくい。

それゆえ、電子線露光パターンの検査を短時間で信頼性
よ（検査することが望まれる。

〔従来の技術〕

第３図（ａ）、　（ｂ）は従来例を説明するための図で
。

（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図であり、■は半
導体基板、　２ａ〜２ｄは位置合わせマーク、５は電子
線レジス３５ａは凹み、６は主尺パターン、７は副尺パ
ターン、　１１はチップ領域、　１２はスクライブ領域
を表す。

この例は、電子線露光としてｌチップ力月フィールドの
場合で、チップコーナーに位置合わせマークを形成して
いる。

位置合わせマーク２ａ〜２ｄは９例えば、チップ領域１
１の四隅に接近するスクライブ領域１２に、−辺５μｍ
程度の四角形の凹みとして形成され、その上に塗布する
電子線レジストにも位置合わせマーク２ａ〜２ｄに対応
して凹み５ａが生じる。

さらに、半導体基板ｌには１例えば、チップ領域１１内
の一隅に主尺パターン６が形成されている。

副尺パターン７は電子線レジストにデバイスパターンを
露光するときに、いっしょに露光されるパターンで主尺
パターン６に隣接し９位置あわせ検査に使用される。

まず、パターン露光に先立って位置合わせマークの検出
を行う。

第４図（ａ）〜（Ｃ）は位置合わせマーク検出の方法を
説明するための図である。

第４図（ａ）は位置合わせマーク２ａを含む断面図で、
電子線レジスト５には位置合わせマーク２ａに対応する
凹み５ａがある。

第４図（ｂ）は電子線レジスト５上を電子線で走査する
ときの反射電子信号を示す。凹み５ａを反映するプロフ
ィルが得られる。

第４図（Ｃ）は反射電子微分信号を示す。この微分波形
のピークの中点が位置合わせマーク２ａの中心として検
出される。

このような位置合わせマークの検出を位置合わせマーク
２ａ〜２ｄについて、また、Ｘ方向及びＹ方向について
行い、これらの位置合わせマーク検出値から、チップの
伸び縮みを補正するゲイン、チップの回転分を補正する
ローテーション、チップの片寄りを補正するオフセット
等を算出して、露光すべきデバイスパターンデータ座標
に補正を加える。副尺パターンデータ座標にも同様に補
正を加える。

その後チップの露光を行う。デバイスパターンの露光と
ともに副尺パターンの露光も行う。

第５図はチップ内の露光順序の例を示す模式図である。

チップ領域１１内を四角形のセルに分割して端から順番
に走査し、セル毎に露光して行（。

露光後現像して、副尺パターン７を基板上の主尺パター
ン６と比較し、光学顕微鏡あるいは走査型電子顕微鏡に
より目視で位置ずれを検査する。

ところが、一箇所の副尺パターンでチップ内全域の位置
合わせを保証することは難しい。そこで。

デバイスパターンそのものを目視で検査することになる
が、そのためには長時間を要する。チップ内に副尺パタ
ーンを多数配置すれば、チップ内全域の定量的なデータ
を得て９位置ずれに関する全体像を把握することができ
るが、主尺パターン及び副尺パターンの形成は数十μｍ
におよぶチップ領域を占有し、これが多数あるのはデバ
イスの有効面積が減少するから問題がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って、従来は露光パターンを現像してから目視で検査
するために長時間かかるという問題があり、さらに主尺
パターン及び副尺パターンの形成によりチップの有効面
積が減少するという問題があった。

本発明は上記の問題に鑑み、パターン露光後。

現像して目視検査することを待たずに露光パターンの位
置ずれを評価する方法を提供するものであり、さらに、
検査パターンがチップ内に占有する面積も削減して、チ
ップの有効面積を増加する方法を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は、半導体基板１上のレジスト５に電子線描画
により露光パターンを作成し、該露光パターンを検査す
るための露光パターンの検査方法であって、予め該半導
体基板ｌに位置合わせマーク２ａ〜２ｄ及び検査用マー
ク３ａ〜３ｅを形成しておき。

該露光パターンの露光に先立ち、該位置合わせマーク２
ａ〜２ｄ上を電子線で走査して該位置合わせマーク２ａ
〜２ｄの位置を検出し、その検出値に基づいて露光パタ
ーンデータ座標及び検査用マークデータ座標に補正を加
え、その後、該補正された座標に基づいて露光パターン
の露光を行うと共に該検査用マーク３ａ〜３ｅ上を電子
線で走査して該検査用マーク３ａ〜３ｅの位置を検出し
、その検出値を前記補正を加えた検査用マークデータ座
標と比較してずれを求めることにより、露光された露光
パターンのずれを評価する露光パターンの検査方法によ
って解決される。

また、露光パターンの露光を行った後、検査用マーク３
ａ〜３ｅ上を電子線で走査して該検査用マーク３ａ〜３
ｅの位置を検出する露光パターンの検査方法によって解
決される。

また、露光パターンの露光と並行して検査用マーク３ａ
〜３ｅの位置を検出する露光パターンの検査方法によっ
て解決される。

また９位置合わせマーク４ａ〜４ｄと検査用マーク４ａ
〜４ｄを共用する露光パターンの検査方法によって解決
される。

〔作用〕

本発明では、予め半導体基板１に位置合わせマーク２ａ
〜２ｄ及び検査用マーク３ａ〜３ｅを形成しておき、露
光パターンの露光に先立ち９位置合わせマーク２ａ〜２
ｄ上を電子線で走査して位置合わせマーク２ａ〜２ｄの
位置を検出し、その検出値に基づいて露光パターンデー
タ座標及び検査用マークデータ座標に補正を加えている
。その後、露光パターンの露光を行い、かつ検査用マー
ク３ａ〜３ｅ上を電子線で走査して検査用マーク３ａ〜
３ｅの位置を検出し。

その検出値を補正を加えた検査用マークデータ座標と比
較してずれを求めている。

検査用マークを露光パターンに接近して形成し。

さらに、露光パターンの露光と検査用マーク上の電子線
走査を時間的に接近して行うようにすれば。

現像する前に検査用マークの位置ずれでもって露光パタ
ーンの位置ずれを精度よく評価することができる。

また、露光パターンの露光と並行して検査用マーク３ａ
〜３ｅの位置を検出するようにすれば、露光パターンの
位置ずれ検出の精度がよい。

また、検査用マーク３ａ〜３ｅは主尺パターンや副尺パ
ターンのように大きい必要はないので、従来法のように
チップ内の有効面積を大幅に減少させることもない。

また、露光パターンの露光を行った後、検査用マーク３
ａ〜３ｅ上を電子線で走査して検査用マーク３ａ〜３ｅ
の位置を検出するようにすれば、露光パターンの露光中
に生じた位置ずれを知ることができる。

また１位置合わせマーク４ａ〜４ｄと検査用マーク４ａ
〜４ｄを共用するようにすれば９位置合わせマークと検
査用マークがチップを占有する面積を削減することがで
きる。

〔実施例〕

第１図（ａ）、　（ｂ）は実施例Ｉ、　ＩＩを説明する
ための図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は位置合わせマー
クを含むＡ−Ａ断面図であり、１は半導体基板、　２ａ
〜２ｄは位置合わせマーク、　３ａ〜３ｅは検査用マー
ク。

５は電子線レジスト５ａは凹み、　１１はチップ領域。

１２はスクライブ領域を表す。

チップコーナーのスクライブ領域１２に４箇の位置合わ
せマーク２ａ〜２ｄ、チップ領域１１に５箇の検査用マ
ーク３ａ〜３ｅが形成されている。位置合わせマーク２
ａ〜２ｄ、検査用マーク３ａ〜３ｅとも９例えば。

各々５μｍ口の凹みであり、電子線レジスト５の厚さは
９例えば、１．０μｍである。

実施例１位置合わせマーク２ａ〜２ｄ上を９例えば、スリット幅
０．１μｍ、スリット長３μｍの電子線でＸ方向及びＹ
方向に走査して、第４図（ａ）〜（Ｃ）で説明した方法
により９位置合わせマーク２ａ〜２ｄの位置（中点）を
求める。それらの値でもって露光パターンデータ座標と
検査用マーク（３ａ〜３ｅ）データ座標に補正を加える
。

露光パターンの露光の順序は９例えば、第５図に示した
ような方法によりより、チップの左下からセル毎に走査
する。セルの寸法は９例えば。

１００μｍである。

走査が検査用マーク３ａ〜３ｅに来た時には、第４図と
同様の方法により、検査用マーク３ａ〜３ｅの位置（中
点）を求め、その座標値を決定する。全域の露光が終わ
った段階で、今求めた検査用マーク３８〜３ｅの座標値
を、先に位置合わせマーク２ａ〜２ｄの位置でもって補
正した検査用マークデータ座標と比較して、ずれ量を求
める。

このずれ量を露光パターンの位置合わせ精度の基準値と
比較して、良否を判定する。

また、電子線の走査は必ずしも全域を行う必要はな（、
露光すべきデバイスパターン及び検査用マーク３ａ〜３
ｅを含む領域であればよい。

この実施例Ｉによれば、検査用マークに近い位置の露光
パターンのずれを精度よく求めることができる。

実施例■ 位置合わせは実施例Ｉと同様に行う。

露光パターンの露光の順序は、まず、露光すべきデバイ
スパターンを全部走査する。

その後、検査用マーク３ａ〜３ｅを電子線で走査して検
査用マーク３ａ〜３ｅの位置（中点）を求め、その座標
値を決定する。その座標値を、先に補正した検査用マー
クデータ座標と比較して、ずれ量を求める。

この実施例■は、露光パターンの露光中に生じた位置ず
れを知ることができる。

実施例Ｉの方法と実施例Ｈの方法を組み合わせれば、場
所的な位置ずれ９時間的な位置ずれに関する定量的なデ
ータが得られ、装置に起因する位置ずれ、プロセスに起
因する位置ずれに関する情報も得られる。

第合図（ａ）、　（ｂ）は実施例１．　ＩＶを説明する
ための図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は位置合わせマー
クを含むＡ−Ａ断面図であり、■は半導体基板、　４ａ
〜４ｄは位置合わせマーク兼検査用マーク、５は電子線
レジスト、　５ａは凹み、　１１はチップ領域、１２は
スクライブ領域を表す。

チップコーナーのスクライブ領域１２に４箇の位置合わ
せマーク兼検査用マーク４ａ〜４ｄが形成されている。

この例は検査用マークをチップ領域に設けずにスクライ
ブ領域に設け、しかも位置合わせマークと検査用マーク
を兼用するもので９位置合わせマーク兼検査用マーク４
ａ〜４ｄは９例えば、各々５μｍ口の凹みであり、電子
線レジスト５の厚さは９例えば、１．０μｍである。

実施例■ 実施例■と同様にして９位置合わせマーク兼検査用マー
ク４ａ〜４ｄ上を電子線をＸ方向及びＸ方向に走査して
９位置合わせマーク兼検査用マーク４ａ〜４ｄの位置（
中点）を求める。それらの値でもって露光パターンデー
タ座標と位置合わせマーク兼検査用マーク（４ａ〜４ｄ
）自身のデータ座標に補正を加える。

露光パターンの露光の順序は９例えば、第５図に示した
ような方法により１位置合わせマーク兼検査用マーク４
ａ〜４ｄを含めてチップの左下から電子線でもって全域
を走査する。

走査が位置合わせマーク兼検査用マーク４ａ〜４ｄに来
た時には、実施例Ｉと同様にして位置合わせマーク兼検
査用マーク４ａ〜４ｄの位置（中点）を求め、その座標
値を決定する。その座標値を、先に補正した位置合わせ
マーク兼検査用マーク自身のデータ座標と比較して、ず
れ量を求める。

実施例■ 露光パターンデータ座標と位置合わせマーク兼検査用マ
ーク４ａ〜４ｄ自身のデータ座標に補正を加えるところ
までは実施例■と同じである。

その後９位置合わせマーク兼検査用マーク４ａ〜４ｄを
電子線で走査して９位置合わせマーク兼検査用マーク４
ａ〜４ｄの位置（中点）を求め、その座標値を決定する
。その座標値を、先に補正した位置合わせマーク兼検査
用マーク４ａ〜４ｄ自身のデータ座標と比較して、ずれ
量を求める。

実施例■、■では１位置合わせマーク兼検査用マーク４
ａ〜４ｄをスクライブ領域に形成しているので、検査の
ためのパターンがチップの有効面積を削減することがな
い。

勿論９位置合わせマーク兼検査用マーク４ａ〜４ｄをチ
ップ領域１１内に、また、デバイスパターン近くに形成
しても構わない。

以上の実施例において、従来例と極めて異なる点は、露
光パターンを露光した後、現像処理、目視検査を待たず
に直ちに露光パターンの位置ずれを評価できることにあ
る。そのため、検査工数が大幅に削減され、早期に不良
品を排除することができる。

さらに１位置ずれに関して定量的なデータを蓄積するこ
とができ、装置やプロセスの特異性に対処した露光を行
うことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように９本発明によれば、電子線露光パタ
ーンを現像せずとも露光終了後に直ちにその位置ずれを
評価することができるから、従来の現像してから目視に
よる検査を行うのに比較すると検査工数が大幅に削減で
きる。しかも、早期に不良品を排除することができる。

また、電子線露光パターンの位置ずれに関して。

定量的なデータを蓄積することができる。

さらに、検査用マークに要するチップ上の占有面積を削
減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）は実施例Ｉ、■を説明するため
の図。第２図（ａ）、　（ｂ）は実施例■、■を説明するため
の図。第３図（ａ）、　（ｂ）は従来例を説明するための図。第４図（ａ）〜（Ｃ）は位置合わせマーク検出の方であ
る。図において。 ■は半導体基板。２ａ〜２ｄは位置合わせマーク。３ａ〜３ｅは検査用マーク。４ａ〜４ｄは位置合わせマーク兼検査用マーク。５はレジストであって電子線レジスト５ａは凹み。６は主尺パターン。７は副尺パターン。１１はチップ領域。１２はチップ領域外であってスクライブ領域（ｂ）矢方色イ列Ｉ、Ｉａ名免明てろ乙めのログ　１　　図突施ダυｍ［、ＩＩε説明１ろはめの間第　　２　　圓（ｂ）、従来イ列Ｅ説ｅ［るｑ−めの図第　　３　　凹位置合）ｈｔｒマーク紙出の力泳Ｅ説朗でるための間第
　４　図チップ囚のＧｔ”順序のイ列とｊいず末り氏口＄　　５
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Claims

【特許請求の範囲】〔１〕半導体基板（１）上のレジスト（５）に電子線描
画により露光パターンを作成し、該露光パターンを検査
するための露光パターンの検査方法であって、予め該半導体基板（１）に位置合わせマーク（２ａ〜２
ｄ）及び検査用マーク（３ａ〜３ｅ）を形成しておき、
該露光パターンの露光に先立ち、該位置合わせマーク（
２ａ〜２ｄ）上を電子線で走査して該位置合わせマーク
（２ａ〜２ｄ）の位置を検出し、その検出値に基づいて
露光パターンデータ座標及び検査用マークデータ座標に
補正を加え、その後、該補正された座標に基づいて露光
パターンの露光を行うと共に該検査用マーク（３ａ〜３
ｅ）上を電子線で走査して該検査用マーク（３ａ〜３ｅ
）の位置を検出し、その検出値を前記補正を加えた検査
用マークデータ座標と比較してずれを求めることにより
、露光された露光パターンのずれを評価することを特徴
とする露光パターンの検査方法。〔２〕露光パターンの露光を行った後、検査用マーク（
３ａ〜３ｅ）上を電子線で走査して該検査用マーク（３
ａ〜３ｅ）の位置を検出することを特徴とする請求項１
記載の露光パターンの検査方法。〔３〕露光パターンの露光と並行して検査用マーク（３
ａ〜３ｅ）の位置を検出することを特徴とする請求項１
記載の露光パターンの検査方法。〔４〕位置合わせマーク（４ａ〜４ｄ）と検査用マーク
（４ａ〜４ｄ）を共用することを特徴とする請求項１記
載の露光パターンの検査方法。