JPH0897120A

JPH0897120A - 荷電粒子ビーム露光方法

Info

Publication number: JPH0897120A
Application number: JP6229688A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Okawa; 達朗大川; Takamasa Sato; 高雅佐藤; Takashi Kiuchi; 隆木内; Yoshihisa Daikyo; 義久大饗; Junichi Kai; 潤一甲斐
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-09-26
Filing date: 1994-09-26
Publication date: 1996-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】ステージの座標の位置ずれ量の測定領域の内外
にわたり、ステージ位置の高精度の補正を行い、パター
ン配置精度の高い露光を行うことができるようにする。【構成】ステージの座標の位置ずれ量を任意の測定点に
おいて測定し、ステージの座標の位置ずれ量の測定領域
内においては、ステージの座標の位置ずれ量を単一多項
式で近似し、更に、その近似残差をスプライン関数によ
って近似することにより、測定点間のステージの座標の
位置ずれ量を補間し、任意の位置を決定すると共に、ス
テージの座標の位置ずれ量の測定領域外においては、ス
テージの座標の位置ずれ量を前記単一多項式の解によっ
て補外することにより、任意の位置を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、集積回路の製造工程等
において使用される電子ビーム露光装置などの荷電粒子
ビーム露光装置に適用される荷電粒子ビーム露光方法に
関する。

【０００２】近年、集積回路は、ますます、その集積度
を高くし、機能を向上させており、計算機、通信、機械
など広く産業全般にわたり、技術進歩の核技術としての
役割が期待されている。

【０００３】このような集積回路の製造に必要なリソグ
ラフィ技術のうち、光リソグラフィは微細加工の限界が
０.３μｍ程度の所にあるとされているが、電子ビーム
露光によれば、０.１μｍ以下の微細加工が可能であ
る。

【０００４】もし、０.０５μｍ以下の位置合わせ精度
を持ち、１ｃｍ²の領域を１秒で露光できる電子ビーム
露光装置が実現すれば、微細さ、位置合わせ精度、クイ
ック・リターン・アラウンド、信頼性のどれをとって
も、他のリソグラフィ技術の追従を許さず、１ないし４
ギガビットの半導体メモリや、１メガゲートの論理ＬＳ
Ｉの製造が可能となる。

【０００５】

【従来の技術】図１４は集積回路の製造工程において使
用される電子ビーム露光装置の一例の要部を概略的に示
す図であり、図１４中、１は電子ビームの発生源をなす
電子銃、２は電子銃１から発生された電子ビーム、３は
光軸、４〜１０は電磁レンズである。

【０００６】また、１１は電子ビーム２の断面形状を矩
形に整形する矩形アパーチャ１１Ａが形成されてなる矩
形アパーチャ板、１２は矩形アパーチャ１１Ａを通過し
た電子ビーム２を可変矩形整形する場合などに使用され
るスリット偏向器である。

【０００７】また、１３は種々の形状の透過パターン、
いわゆる、ブロックパターンが形成されてなるマスク
板、いわゆる、ブロックマスクである。

【０００８】また、１５〜１８はマスク偏向器であり、
特に、マスク偏向器１５、１６は電子ビーム２を光軸３
から外して、ブロックマスク１３の所望のブロックパタ
ーン部分に偏向するための偏向器である。

【０００９】また、マスク偏向器１７、１８は、マスク
偏向器１５、１６により光軸３外に偏向させられた電子
ビーム２を光軸３上に振り戻すための偏向器である。

【００１０】また、１９は電子ビーム２の通過を制御す
るブランキング偏向器、２０は円形アパーチャ２０Ａが
形成されてなる円形アパーチャ板である。

【００１１】この円形アパーチャ板２０は、電子ビーム
２の電流密度の等しい部分のみを利用するための絞りと
して機能すると共に、ブランキング偏向器１９により偏
向させられた電子ビーム２の通過を遮断する遮断板とし
ても機能する。

【００１２】また、２１は電子ビーム２を比較的大きな
範囲で偏向する電磁偏向器からなる主偏向器、２２は電
子ビーム２を比較的小さな範囲で偏向する静電偏向器か
らなる副偏向器である。

【００１３】また、２３は試料であるウエハ、２４はウ
エハ２３を保持するウエハステージ（以下、単にステー
ジという）、２５はステージ２４の位置を制御するステ
ージ制御部であり、２６はステージ２４の位置座標を測
定するレーザ干渉計、２７はステージ２４を移動するス
テージ移動機構である。

【００１４】この電子ビーム露光装置において、例え
ば、ブロック露光が行われる場合には、電子銃１から発
生された電子ビーム２は、矩形アパーチャ１１Ａにより
断面形状を矩形に整形された後、マスク偏向器１５、１
６によってブロックマスク１３の所望のブロックパター
ン部分に偏向される。

【００１５】そして、所望のブロックパターンにより断
面形状を整形された電子ビーム２は、マスク偏向器１
７、１８により光軸３上に振り戻され、電磁レンズ８に
よって縮小・回転され、主偏向器２１及び副偏向器２２
によってウエハ２３上の所望の位置に露光される。

【００１６】この場合、その前提として、レーザ干渉計
２６を使用してステージ２４の位置座標が測定され、ス
テージ移動機構２７によるステージ２４の位置決めが行
われる。

【００１７】ここに、レーザ干渉計２６は、図１５に示
すように、ステージ２４のＸ軸方向の位置座標を測定す
るためのＸレーザ干渉計２９と、ステージ２４のＹ軸方
向の位置座標を測定するためのＹレーザ干渉計３０とか
ら構成される。

【００１８】なお、３１、３２はステージ２４に固定さ
れたミラーであり、３３、３４はミラー３１、３２のミ
ラー面である。

【００１９】ここに、図１６に示すように、ミラー３
１、３２のミラー面３３、３４に歪みがある場合や、ス
テージ２４自体に捩れなどがある場合には、レーザ干渉
計２６により測定されたステージ２４の位置座標と、実
際のステージ２４の位置座標とが異なってしまい、ウエ
ハ２３に形成されるパターンは、設計位置からの位置ず
れを起こしてしまう。

【００２０】また、電子ビーム露光装置においては、露
光パターンを理想的な設計パターンと一致させるだけで
なく、ステッパなどによって形成されたパターン（以
下、下地パターンという）とも一致させなければならな
い場合があるが、この場合、下地パターンの配置誤差
や、ウエハ２３の歪みなども考慮して、パターン配置を
行わなければならない。

【００２１】ここに、図１７は、設計パターン（又は下
地パターン）と、露光パターンとの位置合わせを説明す
るための図であり、図１７Ａは位置わせ前の状態、図１
７Ｂは位置合わせ後の状態を概念的に示している。

【００２２】図１７中、３６はウエハ２３上に配置され
ているチップ、３７〜４０はチップ３６の位置検出マー
ク、４１は電子ビーム露光装置の座標系におけるチップ
３６の形状であり、破線で囲まれている部分４２は、露
光すべきパターンである。

【００２３】即ち、設計パターンと、露光パターンとの
位置合わせを行う場合には、まず、チップ３６の四隅に
設けられた位置検出マーク３７〜４０の位置が電子ビー
ム２の走査により測定される。

【００２４】そして、チップ３６内の歪み量を、チップ
３６の配置位置のずれ、伸縮、回転、台形歪みを表わす
補正係数により近似し、図１７Ｂに示すように、４つの
位置検出マーク３７〜４０から作られる四角形の位置、
歪みに合わせて露光パターンが配置される。

【００２５】このようにして設計パターンと、露光パタ
ーンとの位置合わせが行われるが、数１は、この位置合
わせに使用される補正式の一例を示しており、ａｉ、ｂ
ｉ、ｃｉ、ｄｉ、ｅｉ、ｆｉ、ｇｉ、ｈｉはｉ番目のチ
ップの補正係数である。

【００２６】

【数１】

【００２７】ここに、ウエハ２３上の全てのチップにつ
いて、補正係数を求める方法としては、ウエハ２３上
の全てのチップについて、位置検出マークの位置検出を
行い、それぞれ、その補正係数を求める方法や、ウエ
ハ２３上の一部のチップについてのみ、位置検出マーク
の位置検出を行い、測定を行ったチップについては、そ
れぞれ、位置検出の結果から、その補正係数を算出し、
非測定チップについては、近似式による数値演算により
補正係数を決定する方法がある。

【００２８】の方法によれば、直接測定した位置にパ
ターンを配置するので、チップの内部で座標系が比較的
均一に歪んでいる場合には、高精度のパターン配置を行
うことができるが、全てのチップについて、位置検出マ
ークの位置検出を行わなければならないため、ウエハ一
枚当たりの処理時間が増大してしまうという欠点があ
る。

【００２９】これに対して、の方法によれば、ウエハ
一枚当たりの処理時間は、の方法よりも短くて済む
が、非測定チップにおいては、近似式によって補正係数
が推定されるため、パターンが位置ずれを生じる場合が
ある。

【００３０】この位置ずれの原因としては、ステージ２
４の座標の歪みに起因する位置ずれや、チップ３６の形
状やウエハ２３が変形したことによる位置検出マークの
位置ずれ等が考えられるが、の方法では測定できない
ような複雑な位置依存性を持つ位置ずれは、ステージ２
４の座標の歪みに起因する位置ずれであると考えられて
いる。

【００３１】即ち、図１８はチップ３６の配置座標の歪
みを示し、図１９はステージ２４の座標の歪みを示して
いるが、図１８に示すチップ３６の配置座標の歪みは、
図１９に示すステージ２４の座標の歪みに、チップ３６
の形状やウエハ２３の変形が加わることによるものと考
えられている。

【００３２】このように、の位置合わせ方法では、パ
ターンの位置ずれ量は、（ａ）電子ビーム露光装置のス
テージ２４の座標の歪み成分、（ｂ）チップ形状の歪み
成分、（ｃ）ウエハ自体の変形による歪み成分に分類さ
れている。

【００３３】そこで、電子ビーム露光装置では、ステー
ジ２４の座標の歪みによるパターンの位置ずれを高精度
の補正により取り除いた上で、チップの歪みによるパタ
ーンの位置ずれと、ウエハ自体の変形によるパターンの
位置ずれについては、ウエハごとに一部のチップの位置
検出マークの位置検出を行い、近似関数を決定し、近似
関数から算出される近似値によって、全てのステージ位
置に対して、ビーム偏向位置ないしステージ移動位置の
補正が実施されている。

【００３４】この場合、チップの位置検出マークは、同
一のものが繰り返し配置されていると考えられるので、
ウエハ上の位置によらず同一であるか、ウエハ上の位置
に依存性があったとしても、単純な関数により近似する
ことができる。

【００３５】ここに、ステージ２４の位置座標の誤差の
測定方法としては、（イ）実際にウエハ２３面上に露光
して形成した基準パターン（レジストパターン）の位置
と、その設計位置との間のずれ量を測長装置により直接
測定する方法と、（ロ）予め基準ウエハ上に配置した位
置検出マークを、或るステージ位置座標に移動させ、位
置検出を行い、ステージ２４の位置ずれ量を基準ウエハ
の位置検出マークからの位置ずれ量として間接測定する
方法が存在する。

【００３６】なお、基準パターンを直接測定する方法
は、レジスト塗布、基準パターンの露光、現像、測長装
置による測定と多数の工程を経なければならず、測定に
要する時間が増大するという問題点を有している。

【００３７】これに対して、位置検出マークによる測定
は、容易であり、測定に要する時間も短くて済むが、間
接測定であるため、それだけでは、ステージ２４の歪み
に起因する位置ずれ量を高精度に測定することが困難で
あるという問題点を有している。

【００３８】ここに、ステージ２４の座標の歪みに起因
するパターンの位置ずれに対する補正は、ステージ２４
の座標の位置ずれ量をステージ２４の位置の関数で近似
し、ステージ２４を動かすたびに近似関数で演算される
位置ずれ量だけ余分に動かすことにより行うことができ
る。

【００３９】従来、この近似関数として、ステージ位置
座標により記述された単一多項式、例えば、数２に示す
式が使用されていた。但し、ｘ、ｙは、ステージ２４の
位置座標である。

【００４０】

【数２】

【００４１】

【発明が解決しようとする課題】ここに、図２０は、ス
テージ２４のＸ軸方向の位置座標ｘに対するパターンの
位置ずれ量δｘの一例を示している。なお、黒点は、位
置ずれ量をプロットしたものであり、図２１〜図２３に
おいても、同じである。

【００４２】この図２０から明らかなように、パターン
の位置ずれ量は、複雑なステージ位置依存性を持ってお
り、低次の単純な単一多項式による近似、例えば、図２
１に示すような２次関数による近似では近似誤差が大き
くなることを避けることができない。

【００４３】これに対して、図２２に示すように、近似
関数として、高次関数を使用する場合には、近似精度を
改善することが可能であるが、それでも、最大で約０.
０５μｍ程度の近似誤差を持ち、また、測定領域の外側
では、近似値が急激に大きくなり、この近似関数を使用
して補正を行うことで、かえって、位置ずれ量を増加さ
せることになってしまう。

【００４４】また、図２３に示すように、区分多項式で
あるスプライン関数を使用する場合には、測定領域内で
は高精度の近似を行うことができるが、測定領域外で
は、参照される座標値が少し変化するだけで補正値が大
きく変化することになるので、適切な近似値を補外（外
挿）することができない。

【００４５】ここに、電子ビーム露光装置においては、
図２４に示すように、ウエハ２３のすぐ外側に電子ビー
ム調整用の位置検出マークが形成されたチップ４４が存
在しており、電子ビーム２の調整を行う上では、パター
ンの位置ずれ量の絶対値でなく、その変化量が大きく影
響するので、チップ４４の位置での実際のずれ量の変化
が、このように急峻であるとは考えられないため、補正
値の変化が急峻であることは好ましくないし、また、測
定領域の外側を露光する場合も考えられる。なお、図２
４において、実線４５で囲まれた領域４６は測定領域を
示している。

【００４６】本発明は、かかる点に鑑み、ステージの座
標の位置ずれ量の測定領域の内外にわたり、ステージ位
置の高精度の補正を行い、パターン配置精度の高い露光
を行うことができるようにした荷電粒子ビーム露光方法
を提供することを目的とする。

【００４７】

【課題を解決するための手段】本発明による荷電粒子ビ
ーム露光方法は、荷電粒子ビーム発生源から発生された
荷電粒子ビームを、水平方向に移動可能とされたステー
ジ上に保持された試料の所望位置に照射することにより
露光を行う荷電粒子ビーム露光装置において適用される
ものである。

【００４８】本発明においては、まず、図１に示すよう
に、ステージの座標の位置ずれ量が任意の測定点におい
て測定される。なお、図１において、黒点は、位置ずれ
量をプロットしたものであり、図２においても、同じで
ある。

【００４９】そして、ステージの座標の位置ずれ量の測
定領域内においては、ステージの座標の位置ずれ量を単
一多項式で近似し、更に、その近似残差を区分多項式で
あるスプライン関数によって近似することにより、測定
点間の前記ステージの座標の位置ずれ量を補間し、ステ
ージ位置の補正が行われる。

【００５０】また、ステージの座標の位置ずれ量の測定
領域外においては、ステージの座標の位置ずれ量を、前
述したステージの座標の位置ずれ量を近似してなる単一
多項式の解によって補外することにより、ステージ位置
の補正が行われる。

【００５１】

【作用】本発明においては、ステージの座標の位置ずれ
量の測定領域内においては、ステージの位置ずれ量を単
一多項式で近似し、その近似残差を区分多項式であるス
プライン関数により近似することによって、測定点間の
ステージの座標の位置ずれ量を補間し、ステージ位置の
補正が行われるので、測定領域内においては、近似誤差
の少ないステージ位置の補正を行うことができる。

【００５２】また、ステージの座標の位置ずれ量の測定
領域外においては、ステージの位置ずれ量を近似してな
る単一多項式の解によって補外することにより、ステー
ジ位置の補正が行われるので、測定領域外においても、
測定領域内の位置ずれ量の傾向を反映した近似を行うこ
とができ、近似誤差の少ないステージ位置の補正を行う
ことができる。

【００５３】ところで、測定領域内の全ての測定点に対
して最小２乗近似を行い、単一多項式を求める場合に
は、図１に示すように、測定領域内と測定領域外との境
界部分では、近似関数に比較的急峻な変化が残ってしま
う場合がある。

【００５４】そこで、図２に示すように、測定領域の最
外部の測定データＡ、Ｂだけ（平面的には、最外部の少
なくとも３個の測定点のデータ）を使用して最小２乗近
似で単一多項式を求め、測定領域の端においては、スプ
ライン関数で近似すべき近似残差を減少させるようにす
る方法もある。

【００５５】このようにする場合には、本発明による近
似関数により作られる平面は、図３に示すようになり、
測定領域内では勿論、測定領域の境界部や、その外部で
も、ステージの座標の位置ずれ量をパターン配置精度の
誤差程度である０.０７μｍ程度とすることができる。

【００５６】ちなみに、図４は、従来の方法（単一多項
式による近似）により作られる平面を示しており、ステ
ージの座標の位置ずれ量は、最大０.２μｍ（測定領域
の４ｍｍ外側）となっている。

【００５７】ここに、測定結果が境界上で平坦なもので
あれば、図５に示すように、近似関数は、平坦なものと
なるが、図６に示すように、境界部が、近似関数が作る
平面（曲面）に乗り切らない場合には、所定の効果をあ
げることができない可能性がある。

【００５８】そこで、図７及び図８に示すように、単一
多項式での近似誤差が０であるような疑似的な測定点４
７を付加した測定データ群を使用して、スプライン関数
に対して最小２乗近似を行う。

【００５９】このようにする場合には、図９及び図１０
に示すように、境界上の急激な変化を解消することがで
きる。なお、疑似的な測定点４７は、最外部の測定点よ
り、少なくとも測定点の間隔以上の距離離れていること
が好適である。

【００６０】このようにして、近似された位置ずれ量分
だけステージのレーザ干渉計の測長値を変化させること
で、ステージの位置座標の誤差を補正することができ
る。

【００６１】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、本発明を
集積回路の製造工程において使用される電子ビーム露光
装置に使用される電子ビーム露光方法に適用した場合を
例して説明する。

【００６２】本実施例においては、まず、（１）基準ウ
エハに対して位置測定用パターンを、ウエハ座標上で、
任意の間隔、例えば、１〜数ｍｍで露光して形成する。

【００６３】そして、この位置測定用パターンの位置を
測長装置により測定し、このウエハ上でのパターンの理
想的な位置、即ち、パターンの設計位置（Ｘｉ’、Ｙ
ｉ’）からの位置ずれ量（ΔＸｉ、ΔＹｉ）を算出す
る。但し、（Ｘｉ’、Ｙｉ’）はｉ番目のパターンの設
計位置である。

【００６４】また、この場合におけるステージ位置（Ｘ
ｉ、Ｙｉ）（レーザ干渉計による測長値）を求め、ステ
ージ位置（Ｘｉ、Ｙｉ）と位置ずれ量（ΔＸｉ、ΔＹ
ｉ）（補正量）とを対応づける。

【００６５】（２）次に、ステージの位置ずれ量の測定
領域の最外部の測定点を抽出し、最外部の測定点の位置
ずれ量のＸ、Ｙ成分Ｘｉ、Ｙｉをそれぞれ、位置座標の
一次関数ｆx（Ｘ、Ｙ）＝ＡＸ＋ＢＹ＋Ｅ、ｆy（Ｘ、
Ｙ）＝ＣＸ＋ＤＹ＋Ｆにより近似する。なお、係数Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆは、最小２乗法により近似する。

【００６６】（３）次に、全ての測定点（Ｘｉ、Ｙｉ）
について、近似式ｆx（Ｘ、Ｙ）、ｆy（Ｘ、Ｙ）による
近似残差δＸｉ＝ΔＸｉ−ｆx（Ｘ、Ｙ）、δＹｉ＝Δ
Ｙｉ−ｆy（Ｘ、Ｙ）を算出する。

【００６７】次に、測定領域の外部の位置で、近似残差
δＸｉ＝δＹｉ＝０である擬似的な測定点を測定データ
に付加する（図７、図８参照）。

【００６８】（４）擬似的な測定点を加えた全ての測定
点での近似残差（δＸｉ、δＹｉ）を、３次のスプライ
ン関数ｇx（Ｘ、Ｙ）＝ΣａmＨ（Ｘ、Ｙ）、ｇy（Ｘ、
Ｙ）＝ΣｂnＩ（Ｘ、Ｙ）で近似する。

【００６９】なお、Ｈ（Ｘ、Ｙ）、Ｉ（Ｘ、Ｙ）は、基
底関数となるｂ−スプライン関数であり、係数ａm、ｂn
は最小２乗法により決定される。

【００７０】（５）ステージを移動し得る全領域を一定
間隔、例えば、１ｍｍで区切り、その格子点（Ｘｓ、Ｙ
ｔ）での位置ずれ量ΔＸｓｔ、ΔＹｓｔを近似式ｆx
（Ｘｓ、Ｙｔ）＋ｇx（Ｘｓ、Ｙｔ）、ｆy（Ｘｓ、Ｙ
ｔ）＋ｇy（Ｘｓ、Ｙｔ）に従い補間し、算出する。

【００７１】但し、Ｘｓ＝Ｐx・ｓ、Ｙｔ＝Ｐy・ｔであ
り、Ｐx、Ｐyは補間を行う間隔、ｓ、ｔは整数である。

【００７２】（６）複数、多種類の基準ウエハ上に何種
類かの間隔で位置測定パターンを露光し、前述の（１）
〜（６）までの工程を繰り返すことにより、複数の基準
ウエハ上の位置ずれ量の値（ΔＸｓｔ、ΔＹｓｔ）を算
出する。

【００７３】そして、複数の測定により得られた同一位
置での補正量を相加平均し、測定誤差や、ウエハの歪の
ウエハ間の違いの影響を除き、ステージ座標系の歪みに
起因する位置ずれ量を得るようにする。

【００７４】なお、露光時は、現在のステージ位置（レ
ーザ干渉計による測長値）が含まれる領域の四隅の位置
における補正量より一次補間を行い、現在の位置での補
正量を得るようにする。

【００７５】ここでは、補間演算を行う位置間隔は、位
置ずれ量の変化に比べ十分小さく、その区間の１次補間
でも高精度な補間ができる間隔である（測長値＋補正
量）を真のステージの位置座標として取り扱うことで、
ステージの座標の歪みに起因する位置ずれ量の補正を行
うことができる。

【００７６】また、ウエハ毎ないしロット毎のパターン
の位置合わせとしては、上記の補正を行った上で、ウエ
ハ上の数〜十数チップのマーク位置検出を行い、数３に
示すチップ内の位置ずれ量（ΔＸ、ΔＹ）をそのチップ
内での位置座標（Ｘ、Ｙ）の関数に対して最小２乗近似
する。

【００７７】

【数３】

【００７８】そして、求めた係数ａｉ、ｂｉ、ｃｉ、ｄ
ｉ、ｅｉ、ｆｉ、ｇｉ、ｈｉを更に、数４に示すウエハ
上のチップ中心位置の位置座標の関数により最小２乗近
似を行う。

【００７９】

【数４】

【００８０】なお、（Ｘｉ、Ｙｉ）は、位置（Ｘ、Ｙ）
を含む、ウエハ上のｉ番目のチップの中心位置、ｆxj
（Ｘｉ、Ｙｉ）はΣα_klＸ^kＹ^l、例えば、ＸとＹの２次
関数である。

【００８１】ここに、露光時は、全てのチップの補正係
数ａｉ、ｂｉ、ｃｉ、ｄｉ、ｅｉ、ｆｉ、ｇｉ、ｈｉを
数４に従い算出し、数３により位置ずれ量を算出し、そ
の位置ずれ量分だけ、電子ビーム偏向位置を変化させる
ことで補正し位置合わせを行う。

【００８２】このように、本実施例によれば、ステージ
の座標の位置ずれ量の測定領域内においては、ステージ
の位置ずれ量を１次関数で近似し、その近似残差を３次
スプライン関数により近似することによって、測定点間
のステージの座標の位置ずれ量を補間し、ステージ位置
の補正を行うと共に、ステージの座標の位置ずれ量の測
定領域外においては、ステージの位置ずれ量を近似して
なる１次関数の解によって補外することにより、ステー
ジ位置の補正を行うとしているので、ステージの座標の
位置ずれ量の測定領域の内外にわたり、ステージ位置の
高精度の補正を行い、パターン配置精度の高い露光を行
うことができる。

【００８３】また、本実施例においては、ステージの座
標系の歪み量が経時変化した場合の補正量の再校正が行
われる。

【００８４】図１１は、ステージ上の或る一点での位置
ずれ量の経時変化を補正する従来の方法を説明するため
の図であり、従来においては、ステージ上の或る一点で
の位置ずれ量を、所定の測定周期、かつ、直接測定法に
より、即ち、基準パターンを直接露光して形成すること
によって測定することにより、位置ずれ量を補正してい
た。

【００８５】本実施例においては、直接測定法を介して
の補正周期の間は、図１２又は図１３に示す補正方法を
追加して、ステージ上の或る一点での位置ずれ量の経時
変化の補正が行われる。

【００８６】ここに、図１２に示す方法は、直接測定法
を介しての補正周期の間は、間接測定法により、即ち、
予め基準ウエハに形成されている位置検出マークを使用
してステージの位置ずれ量を測定し、前述の（２）〜
（６）の工程を行い、ステージ位置の補正を行うという
ものである。

【００８７】この場合、間接測定法を介しての補正周期
を短くすることで、その間の位置ずれ量の単位時間（又
はウエハ１枚）当たりの時間的変化量を小さくすること
ができる。

【００８８】また、図１３に示す方法は、図１２に示す
間接測定法を介しての補正周期の間は、位置ずれ量を予
測して、ステージ上の或る一点での位置ずれ量の経時変
化の補正を行うとするものである。

【００８９】この方法においては、１回目の測定は、直
接測定法により行われるが、この場合、測定されたステ
ージ上の或る一点での補正量をＥ₀とする。

【００９０】また、この場合、直接測定法による測定の
他に、位置検出マークが入った基準ウエハに対して間接
測定法による測定を行い、先に述べた（２）〜（６）の
工程を行い、誤差量の近似値を得るようにする。この場
合、算出された補正量（誤差量）をＭ₀とする。

【００９１】そして、１回目の測定を行ったならば、ス
テージ移動ごとに、所定のステージ位置から補正量Ｅ₀
だけ、座標を変化させ、ステージ位置の補正を行う。

【００９２】２回目の測定は、補正量Ｅ₀だけ補正をし
た状態で間接測定法による測定のみを行い、補正量Ｍ₁
を求める。

【００９３】すると、補正量Ｅ₀、Ｍ₀を測定した時から
の時間変化量Ｍ₁と単位時間当たりの変化量Ｍ₁／Ｔ
₁（Ｔ₁は１回目の測定と２回目の測定との測定間隔又は
処理ウエハ枚数）が求められる。

【００９４】以降は、補正量をＥ₀＋Ｍ₁＋ｔＭ₁／Ｔ
₁（Ｍ₁は２回目の間接測定法による測定、補間により求
めた補正量、ｔは最後に間接測定法による測定を行って
からの時間）として補正を行う。

【００９５】ここに、補正量の第１項（Ｅ₀）は、位置
ずれ量の時間変化しない成分であり、第２項（Ｍ₁）
は、１〜２回目の測定の間に経時変化した位置ずれ量で
あり、第３項（ｔＭ₁／Ｔ₁）は、２回目の測定から時間
変化した位置ずれ量である。

【００９６】３回目以降の測定も、また、間接測定法に
よる測定のみを行い、補正量をＥ₀＋Ｍ_N＋ｔＭ_N／Ｔ
_N（Ｍ_NはＮ＋１回目の間接測定法による測定、補間によ
り求めた補正量、Ｔ_NはＮ回目の測定とＮ＋１回目の測
定との測定間隔又は処理ウエハ枚数）に更新して、ステ
ージ位置の補正を行う。

【００９７】なお、間接測定法による測定だけでは、誤
差が生じる可能性があり、また、補正の有効性を再確認
する必要性があることから、間接測定法による測定と補
正量の更新を一定回数繰り返したならば、再び、直接測
定法による測定、近似と補間を行い、補正量を更新して
誤差量を０にする。

【００９８】このようにして、ステージ上の或る一点で
の位置ずれ量の経時変化の補正を行う場合には、図１２
に示す方法よりも、精度の高いステージ位置の補正を行
うことができる。

【００９９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ステー
ジの座標の位置ずれ量の測定領域内においては、ステー
ジの位置ずれ量を単一多項式で近似し、その近似残差を
区分多項式であるスプライン関数により近似することに
よって、測定点間のステージの座標の位置ずれ量を補間
し、ステージ位置の補正を行うと共に、ステージの座標
の位置ずれ量の測定領域外においては、ステージの位置
ずれ量を近似してなる単一多項式の解によって補外する
ことにより、ステージ位置の補正を行うとしているの
で、ステージの座標の位置ずれ量の測定領域の内外にわ
たり、ステージの位置の高精度の補正を行い、パターン
配置精度の高い露光を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明するための図（本発明におけるス
テージ位置と位置ずれ量との関係を示す図）である。

【図２】本発明を説明するための図（本発明におけるス
テージ位置と位置ずれ量との関係を示す図）である。

【図３】本発明による場合の効果を説明するための図で
ある。

【図４】従来の方法（単一多項式による近似）による場
合の効果を説明するための図である。

【図５】本発明における近似関数により作られる曲面を
示す図である。

【図６】本発明における近似関数により作られる曲面
（境界部が近似関数が作る平面に乗り切らない場合）を
示す図である。

【図７】本発明において付加される擬似的な測定点を示
す図である。

【図８】本発明において付加される擬似的な測定点を示
す図である。

【図９】本発明において、擬似的な測定点を付加した場
合の近似関数を示す図である。

【図１０】本発明において、擬似的な測定点を付加した
場合の近似関数が作る曲面を示す図である。

【図１１】ステージ上の或る一点での位置ずれ量の経時
変化を補正する従来の方法を説明するための図である。

【図１２】本発明の一実施例において追加されるステー
ジ上の或る一点での位置ずれ量の経時変化を補正する方
法の一例を説明するための図である。

【図１３】本発明の一実施例において追加されるステー
ジ上の或る一点での位置ずれ量の経時変化を補正する方
法の他の例を説明するための図である。

【図１４】集積回路の製造工程において使用される電子
ビーム露光装置の一例の要部を概略的に示す図である。

【図１５】図１４に示す電子ビーム露光装置の一部分を
示す図である。

【図１６】ミラー面の歪みを示す図である。

【図１７】設計パターン（又は下地パターン）と、露光
パターンとの位置合わせを説明するための図である。

【図１８】チップの配置座標の歪みを示す図である。

【図１９】ステージの座標の歪みを示す図である。

【図２０】ステージの座標の位置ずれ量のステージ位置
依存性を示す図である。

【図２１】ステージの座標の位置ずれ量を位置の２次関
数で近似する場合を示す図である。

【図２２】ステージの座標の位置ずれ量を位置の高次関
数で近似する場合を示す図である。

【図２３】ステージの座標の位置ずれ量を位置のスプラ
イン関数で近似する場合を示す図である。

【図２４】ステージの座標の位置ずれ量を位置のスプラ
イン関数で近似する場合の問題点を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｆ 7/20 ５２１Ｇ２１Ｋ 5/04 ＭＨ０１Ｊ 37/305 Ｂ 9508−2Ｇ (72)発明者大饗義久神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者甲斐潤一神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷電粒子ビーム発生源から発生された荷電
粒子ビームを水平方向に移動可能とされたステージ上に
保持された試料の所望位置に照射することにより露光を
行う荷電粒子ビーム露光装置において、前記ステージの
座標の位置ずれ量を任意の測定点において測定し、前記
ステージの座標の位置ずれ量の測定領域内においては、
前記ステージの座標の位置ずれ量を単一多項式で近似
し、更に、その近似残差をスプライン関数によって近似
することにより、前記測定点間の前記ステージの座標の
位置ずれ量を補間し、前記ステージ位置の補正を行い、
前記ステージの座標の位置ずれ量の測定領域外において
は、前記ステージの座標の位置ずれ量を前記単一多項式
の解によって補外することにより、前記ステージ位置の
補正を行うことを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項２】前記単一多項式は、前記測定領域内の最外
部の測定点の少なくとも３点以上を用いた最小２乗近似
値をとることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビー
ム露光方法。
【請求項３】前記測定領域内の最外部の測定点の外側
に、前記単一多項式の解である疑似的な測定点を設け、
この疑似的な測定点を含めて、前記スプライン関数を求
めることを特徴とする請求項１又は２記載の荷電粒子ビ
ーム露光方法。
【請求項４】前記疑似的な測定点は、前記測定領域内の
最外部の測定点から、前記測定点の間隔以上の距離離れ
ていることを特徴とする請求項３記載の荷電粒子ビーム
露光方法。
【請求項５】前記ステージの座標の位置ずれ量の任意の
測定点における測定は、実際に試料面上に露光して形成
した基準パターンの位置と、その設計位置との間のずれ
量を測長装置により直接測定することにより行われるこ
とを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の荷電粒子
ビーム露光方法。
【請求項６】前記ステージの座標の位置ずれ量の任意の
測定点における測定は、所望の時間間隔又は所望の処理
試料枚数ごとに行われることを特徴とする請求項１、
２、３又は４記載の荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項７】前記ステージの座標の位置ずれ量の任意の
測定点における測定は、基準試料上に配置した位置検出
マークの位置検出を行うことにより行われることを特徴
とする請求項１、２、３又は４記載の荷電粒子ビーム露
光方法。
【請求項８】前記ステージの座標の位置ずれ量の任意の
測定点における測定は、実際に試料面上に露光して形成
した基準パターンの位置と設計位置との間のずれ量の測
長装置による測定と、この測長装置による測定の後、所
望の時間間隔又は所望の処理試料枚数ごとに行う、基準
試料上に配置した位置検出マークの位置検出による測定
とを含んで行われることを特徴とする請求項１、２、３
又は４記載の荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項９】前記位置検出マークのＮ回目（但し、Ｎは
正の整数）の位置検出時点における検出位置と、前記位
置検出マークのＮ＋１回目の位置検出時点における検出
位置との差から検出時間間隔又は処理試料枚数当たりの
位置ずれ量を算出し、前記位置検出マークのＮ回目の位
置検出時点と前記位置検出マークのＮ＋１回目の位置検
出時点との間の位置ずれ量を、前記検出時間間隔又は処
理試料枚数当たりの位置ずれ量により一次補間すること
で、単位時間又は単位試料枚数当たりの位置ずれ量を予
測し、前記位置検出マークのＮ＋１回目の位置検出時点
から前記位置検出マークのＮ＋２回目の位置検出時点の
間においては、予測された前記単位時間又は単位試料枚
数当たりの位置ずれ量を加えた位置ずれ量に基づいて、
前記ステージ位置の補正を行うことを特徴とする請求項
８記載の荷電粒子ビーム露光方法。