JPH10289842A - 電子線アライメント方法及び装置 - Google Patents
電子線アライメント方法及び装置Info
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- JPH10289842A JPH10289842A JP9110441A JP11044197A JPH10289842A JP H10289842 A JPH10289842 A JP H10289842A JP 9110441 A JP9110441 A JP 9110441A JP 11044197 A JP11044197 A JP 11044197A JP H10289842 A JPH10289842 A JP H10289842A
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- coordinate system
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- H—ELECTRICITY
- 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
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- 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
- H01J2237/317—Processing objects on a microscale
- H01J2237/31735—Direct-write microstructures
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ステージを移動することなく、アライメントを
行い、ウェハの処理能力を向上する電子線アラインメン
ト方法の提供。 【解決手段】アライメントマークを走査する電子線の走
査方向を回転方向に種々変化して走査し、検出された反
射電子電子信号からマークの幅を求め、マークの幅が最
小となる電子線の走査方向を算出し、ステージ座標系と
ウェハ座標系との回転方向のずれとする。
行い、ウェハの処理能力を向上する電子線アラインメン
ト方法の提供。 【解決手段】アライメントマークを走査する電子線の走
査方向を回転方向に種々変化して走査し、検出された反
射電子電子信号からマークの幅を求め、マークの幅が最
小となる電子線の走査方向を算出し、ステージ座標系と
ウェハ座標系との回転方向のずれとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子線アライメント
方法および装置に関し、特に半導体集積回路等の回路パ
ターンを半導体基板上に直接描画する電子線露光方法お
よび装置に関する。
方法および装置に関し、特に半導体集積回路等の回路パ
ターンを半導体基板上に直接描画する電子線露光方法お
よび装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路においては、カス
タムＬＳＩ、セミカスタムＬＳＩなどの小量多品種生産
のＬＳＩの製造が推進されている。これらの要求を満た
すための製造方法として、電子線露光装置が用いられて
いる。この理由は、電子線露光装置は、投影露光装置の
ようにマスクやレチクルを必要とせず、パターンデータ
に基づいて、半導体基板上に直接に回路パターンを形成
するため、マスク、レチクルの製造期間分、工期の短縮
が可能であり、また、マスク、レチクル代が不要である
ため、コストの低減が可能であるからである。
タムＬＳＩ、セミカスタムＬＳＩなどの小量多品種生産
のＬＳＩの製造が推進されている。これらの要求を満た
すための製造方法として、電子線露光装置が用いられて
いる。この理由は、電子線露光装置は、投影露光装置の
ようにマスクやレチクルを必要とせず、パターンデータ
に基づいて、半導体基板上に直接に回路パターンを形成
するため、マスク、レチクルの製造期間分、工期の短縮
が可能であり、また、マスク、レチクル代が不要である
ため、コストの低減が可能であるからである。
【０００３】図６は、従来の電子線露光装置の構成の一
例を模式的に示す図である。図６を参照して、この電子
線露光装置は、本体１と、試料室１３と、を含んでい
る。本体１は、電子を発生させ加速電源１６により加速
し電子線１０を形成する電子銃部１１と、電子線１０の
スポットの成形、ブランキング、ビーム照射位置決め、
照射量決め等を行うための電磁レンズやアパチャなどの
各種電極等から構成された電子鏡筒部１２と、を含む。
試料室１には、描画されるウェハ２０を載せるウェハ台
と、その位置をコントロールするためのＸ−Ｙステージ
１５と、が備えられている。
例を模式的に示す図である。図６を参照して、この電子
線露光装置は、本体１と、試料室１３と、を含んでい
る。本体１は、電子を発生させ加速電源１６により加速
し電子線１０を形成する電子銃部１１と、電子線１０の
スポットの成形、ブランキング、ビーム照射位置決め、
照射量決め等を行うための電磁レンズやアパチャなどの
各種電極等から構成された電子鏡筒部１２と、を含む。
試料室１には、描画されるウェハ２０を載せるウェハ台
と、その位置をコントロールするためのＸ−Ｙステージ
１５と、が備えられている。
【０００４】また、本体１の各部は、それぞれ真空ポン
プ４Ａ〜４Ｃによって真空引きされる。本体１は、防震
台５上に載置されている。
プ４Ａ〜４Ｃによって真空引きされる。本体１は、防震
台５上に載置されている。
【０００５】コンピュータ３は、データ保存部２よりパ
ターンデータを受け取り、このパターンデータ及び予め
決められた各描画パラメータに従って、電子鏡筒部１２
内の電子ビーム１０及びＸ−Ｙステージ１５を制御し、
パターン描画を行わせる。
ターンデータを受け取り、このパターンデータ及び予め
決められた各描画パラメータに従って、電子鏡筒部１２
内の電子ビーム１０及びＸ−Ｙステージ１５を制御し、
パターン描画を行わせる。
【０００６】ところで、ＬＳＩが完成するまでに、パタ
ーン描画は、ウェハ上に数回〜数十回繰り返されるた
め、描画パターンと描画パターンとの重ね合わせは、重
要である。この重ね合わせが悪いと、当該ＬＳＩは不良
品となってしまう。
ーン描画は、ウェハ上に数回〜数十回繰り返されるた
め、描画パターンと描画パターンとの重ね合わせは、重
要である。この重ね合わせが悪いと、当該ＬＳＩは不良
品となってしまう。
【０００７】従って、通常は、パターン描画に先立っ
て、ウェハ２０上に、予め２個以上形成されているアラ
イメントマーク（alignment mark）１８を、電子線偏
向制御部３１によって制御された電子ビーム１０で順次
走査し、その時に発生した反射電子２２を反射電子検出
器１７により検出し、電子線偏向制御回路３１から得ら
れる電子線の走査位置情報と電子信号処理部３２から得
られるマーク位置情報及びステージ制御部３３から得ら
れるステージ座標情報とから、コンピュータ３により、
アライメントマーク１８の位置を特定し、ステージ座標
系とウェハ上の座標系とのＸ座標、Ｙ座標及びＸ−Ｙ座
標系の回転方向のずれを算出し、これらのずれを補正し
ながらパターンを所定の位置に描画する。
て、ウェハ２０上に、予め２個以上形成されているアラ
イメントマーク（alignment mark）１８を、電子線偏
向制御部３１によって制御された電子ビーム１０で順次
走査し、その時に発生した反射電子２２を反射電子検出
器１７により検出し、電子線偏向制御回路３１から得ら
れる電子線の走査位置情報と電子信号処理部３２から得
られるマーク位置情報及びステージ制御部３３から得ら
れるステージ座標情報とから、コンピュータ３により、
アライメントマーク１８の位置を特定し、ステージ座標
系とウェハ上の座標系とのＸ座標、Ｙ座標及びＸ−Ｙ座
標系の回転方向のずれを算出し、これらのずれを補正し
ながらパターンを所定の位置に描画する。
【０００８】このようにアライメントマークを基準とす
ることにより、常に、パターンを所望の位置に描画する
ことができ、パターンとパターンとが良好に重ね合わさ
れる。
ることにより、常に、パターンを所望の位置に描画する
ことができ、パターンとパターンとが良好に重ね合わさ
れる。
【０００９】このステージ座標系とウェハ上の座標系と
のＸ座標、Ｙ座標及びＸ−Ｙ座標系の回転方向のずれの
認識方法は、アライメントに用いる電子線１０をパター
ン描画と同じ加速電圧（２０〜５０ｋＶ）を印加して加
速させて、２個以上のアライメントマーク１８に順次照
射し、各々のアライメントマーク１８からの反射電子２
２を反射電子検出器１７で捕捉し、各々のアライメント
マーク１８の位置を求め、これを基に計算により、認識
を行っている。
のＸ座標、Ｙ座標及びＸ−Ｙ座標系の回転方向のずれの
認識方法は、アライメントに用いる電子線１０をパター
ン描画と同じ加速電圧（２０〜５０ｋＶ）を印加して加
速させて、２個以上のアライメントマーク１８に順次照
射し、各々のアライメントマーク１８からの反射電子２
２を反射電子検出器１７で捕捉し、各々のアライメント
マーク１８の位置を求め、これを基に計算により、認識
を行っている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電子線
アライメント方法においては、ステージ座標系とウェハ
上の座標系との回転方向のずれを認識するために、アラ
イメント時に、２個以上のアライメントマークを電子線
で走査している。
アライメント方法においては、ステージ座標系とウェハ
上の座標系との回転方向のずれを認識するために、アラ
イメント時に、２個以上のアライメントマークを電子線
で走査している。
【００１１】各々のアライメントマークは互いに離間し
た位置に形成されているため、第１のアライメントマー
クを電子線で走査してその位置を認識した後、ステージ
を移動して第２のアライメントマークを電子線下に移動
する。しかしながら、ステージを移動には時間が掛か
り、その結果、電子線露光の処理能力を低下する。
た位置に形成されているため、第１のアライメントマー
クを電子線で走査してその位置を認識した後、ステージ
を移動して第２のアライメントマークを電子線下に移動
する。しかしながら、ステージを移動には時間が掛か
り、その結果、電子線露光の処理能力を低下する。
【００１２】この問題点について以下に詳細に説明す
る。図７は、上述した問題点についてより具体的に説明
するための図であり、ステージ上に載置されたウェハ２
０の一部分の上面図である。
る。図７は、上述した問題点についてより具体的に説明
するための図であり、ステージ上に載置されたウェハ２
０の一部分の上面図である。
【００１３】図７を参照して、ウェハ２０上には製造途
中の半導体装置４０がウェハ座標系Ｘ'−Ｙ'に従って規
則的に配列されている。ウェハ２０はステージ上に載置
されるときに、ウェハの外形のばらつきや、載置装置の
精度ばらつき等によりステージ座標系Ｘ−Ｙと一致しな
いのが通常である。そこで、半導体装置４０上に形成し
たアライメントマーク１３Ａ、１３Ｂを電子線で走査
し、その位置を認識し、両座標系のＸ、Ｙ位置ずれ量と
回転ずれ量を求める。
中の半導体装置４０がウェハ座標系Ｘ'−Ｙ'に従って規
則的に配列されている。ウェハ２０はステージ上に載置
されるときに、ウェハの外形のばらつきや、載置装置の
精度ばらつき等によりステージ座標系Ｘ−Ｙと一致しな
いのが通常である。そこで、半導体装置４０上に形成し
たアライメントマーク１３Ａ、１３Ｂを電子線で走査
し、その位置を認識し、両座標系のＸ、Ｙ位置ずれ量と
回転ずれ量を求める。
【００１４】まず、本来ステージ座標系上（０、０）の
位置にくるべき、即ち、ウェハ座標系上（０、０）の位
置に形成されたアライメントマーク１３Ａを電子線直下
に移動し、電子線により走査する。これにより、アライ
メントマーク１３Ａのステージ座標系上の座標（Ｘ
０'、Ｙ０'）が認識される。
位置にくるべき、即ち、ウェハ座標系上（０、０）の位
置に形成されたアライメントマーク１３Ａを電子線直下
に移動し、電子線により走査する。これにより、アライ
メントマーク１３Ａのステージ座標系上の座標（Ｘ
０'、Ｙ０'）が認識される。
【００１５】これで、ステージ座標とウェハ座標系との
Ｘ及びＹ方向のずれ量は求まるが、回転方向のずれを求
めるには、さらに、次のアライメントマークの位置検出
が必要である。
Ｘ及びＹ方向のずれ量は求まるが、回転方向のずれを求
めるには、さらに、次のアライメントマークの位置検出
が必要である。
【００１６】そこで、次に、本来ステージ座標系上（Ｘ
１、０）の位置にくるべき、即ち、ウェハ座標系上（Ｘ
１、０）の位置に形成されたアライメントマーク１３Ｂ
をステージを動かすことにより、電子線直下に移動し、
電子線により走査する。
１、０）の位置にくるべき、即ち、ウェハ座標系上（Ｘ
１、０）の位置に形成されたアライメントマーク１３Ｂ
をステージを動かすことにより、電子線直下に移動し、
電子線により走査する。
【００１７】これにより、アライメントマーク１３Ｂの
ステージ座標系上の座標（Ｘ１'、Ｙ１'）が認識され
る。なお、ここでは、内容をわかり易くするため、アラ
イメントマーク１３Ａをウェハ座標系の原点に、また、
アライメントマーク１３Ｂをウェハ座標系のＸ軸上にあ
るものとした。
ステージ座標系上の座標（Ｘ１'、Ｙ１'）が認識され
る。なお、ここでは、内容をわかり易くするため、アラ
イメントマーク１３Ａをウェハ座標系の原点に、また、
アライメントマーク１３Ｂをウェハ座標系のＸ軸上にあ
るものとした。
【００１８】その後、これらアライメントマーク１３
Ａ、１３Ｂの位置データから、ステージ座標系とウェハ
座標系との、Ｘ方向ずれ量Ｘ０'、Ｙ方向ずれ量Ｙ０'、
及び、回転方向ずれ量（Ｙ１'−Ｙ０'）／Ｘ１、が算出
される。
Ａ、１３Ｂの位置データから、ステージ座標系とウェハ
座標系との、Ｘ方向ずれ量Ｘ０'、Ｙ方向ずれ量Ｙ０'、
及び、回転方向ずれ量（Ｙ１'−Ｙ０'）／Ｘ１、が算出
される。
【００１９】ここでは、半導体装置１チップあたり２つ
のアライメントマークの場合について説明したが、より
高い回転方向の精度を必要とするときには、アライメン
トマークを３つあるいは４つと増やすことにより実行す
る。
のアライメントマークの場合について説明したが、より
高い回転方向の精度を必要とするときには、アライメン
トマークを３つあるいは４つと増やすことにより実行す
る。
【００２０】ところで、１チップあたり４つのアライメ
ントマークを用いると、ステージ移動を３回行うことに
なる。そして、ウェハ上には、半導体装置の種類にもよ
るが、通常、数十から数百チップの半導体デバイスが配
列されている。
ントマークを用いると、ステージ移動を３回行うことに
なる。そして、ウェハ上には、半導体装置の種類にもよ
るが、通常、数十から数百チップの半導体デバイスが配
列されている。
【００２１】一例として、百チップの場合、アライメン
トのためだけで、ステージ移動回数が３００回にもな
る。１回のステージ移動に０．２秒程度要するため、ウ
ェハあたりのステージ移動時間は、６０秒にもなってし
まう。
トのためだけで、ステージ移動回数が３００回にもな
る。１回のステージ移動に０．２秒程度要するため、ウ
ェハあたりのステージ移動時間は、６０秒にもなってし
まう。
【００２２】このため、電子線露光のウェハ処理能力が
大幅に低下し、その結果、供給される半導体デバイスの
価格が高価なものとなってしまうという問題がある。
大幅に低下し、その結果、供給される半導体デバイスの
価格が高価なものとなってしまうという問題がある。
【００２３】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的は、電子線露光装置
において、アライメント時のステージ移動回数を低減
し、電子線露光の処理能力を向上し得る電子線アライメ
ント方法および装置を提供することにある。
てなされたものであって、その目的は、電子線露光装置
において、アライメント時のステージ移動回数を低減
し、電子線露光の処理能力を向上し得る電子線アライメ
ント方法および装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の電子線アライメント方法は、ステージ上に
載置された半導体基板上に所望のパターンを描画するに
際し、前記半導体基板上のアライメントマークを電子線
で走査し、前記アライメントマークから発生した反射電
子を反射電子検出器により検出して前記アライメントマ
ークの位置を認識した後、ステージ座標系とウェハ座標
系との位置ずれ及び回転方向のずれを算出、補正する電
子線アライメント方法において、前記アライメントマー
クを走査する電子線の走査方向を回転方向に種々変化し
て走査し、検出された反射電子信号から前記アライメン
トマークの幅を求め、前記アライメントマークの幅が最
小となる前記電子線の走査方向算出し前記ステージ座標
系とウェハ座標系との回転方向のずれとすることを特徴
としたものである。
め、本発明の電子線アライメント方法は、ステージ上に
載置された半導体基板上に所望のパターンを描画するに
際し、前記半導体基板上のアライメントマークを電子線
で走査し、前記アライメントマークから発生した反射電
子を反射電子検出器により検出して前記アライメントマ
ークの位置を認識した後、ステージ座標系とウェハ座標
系との位置ずれ及び回転方向のずれを算出、補正する電
子線アライメント方法において、前記アライメントマー
クを走査する電子線の走査方向を回転方向に種々変化し
て走査し、検出された反射電子信号から前記アライメン
トマークの幅を求め、前記アライメントマークの幅が最
小となる前記電子線の走査方向算出し前記ステージ座標
系とウェハ座標系との回転方向のずれとすることを特徴
としたものである。
【００２５】本発明による電子線アライメント方法は、
上記のほかにステージ上に載置された半導体基板上に所
望のパターンを描画するに際し、前記半導体基板上のア
ライメントマークを電子線で走査し、前記アライメント
マークから発生した２次電子を２次電子検出器により検
出して前記アライメントマークの位置を認識した後、ス
テージ座標系とウェハ座標系との位置ずれ及び回転方向
のずれを算出、補正する電子線アライメント方法におい
て、前記アライメントマークを走査する電子線の走査方
向を回転方向に種々変化して走査し、検出された２次電
子信号から前記アライメントマークの幅を求め、前記ア
ライメントマークの幅が最小となる前記電子線の走査方
向算出し前記ステージ座標系とウェハ座標系との回転方
向のずれとすることを特徴とする。
上記のほかにステージ上に載置された半導体基板上に所
望のパターンを描画するに際し、前記半導体基板上のア
ライメントマークを電子線で走査し、前記アライメント
マークから発生した２次電子を２次電子検出器により検
出して前記アライメントマークの位置を認識した後、ス
テージ座標系とウェハ座標系との位置ずれ及び回転方向
のずれを算出、補正する電子線アライメント方法におい
て、前記アライメントマークを走査する電子線の走査方
向を回転方向に種々変化して走査し、検出された２次電
子信号から前記アライメントマークの幅を求め、前記ア
ライメントマークの幅が最小となる前記電子線の走査方
向算出し前記ステージ座標系とウェハ座標系との回転方
向のずれとすることを特徴とする。
【００２６】本発明の電子線露光装置は、ステージ上に
載置された半導体基板上に所望のパターンを描画するに
際し、前記半導体基板上のアライメントマークを電子線
で走査し、前記アライメントマークから発生した反射電
子又は２次電子を電子検出器により検出して前記アライ
メントマークの位置を認識した後、ステージ座標系とウ
ェハ座標系との位置ずれ及び回転方向のずれを算出、補
正する電子線露光装置において、前記アライメントマー
クを横切って走査する電子線の走査方向を回転方向に角
度θについて１回又は複数回変化して走査し、検出され
た反射電子又は２次電子信号から、前記電子線走査方向
θに対する前記アライメントマークの幅Ｗを求め、前記
アライメントマークの幅が最小となる前記電子線の走査
方向を算出し、前記ステージ座標系とウェハ座標系との
回転方向のずれとする手段を備えた、ことを特徴とす
る。
載置された半導体基板上に所望のパターンを描画するに
際し、前記半導体基板上のアライメントマークを電子線
で走査し、前記アライメントマークから発生した反射電
子又は２次電子を電子検出器により検出して前記アライ
メントマークの位置を認識した後、ステージ座標系とウ
ェハ座標系との位置ずれ及び回転方向のずれを算出、補
正する電子線露光装置において、前記アライメントマー
クを横切って走査する電子線の走査方向を回転方向に角
度θについて１回又は複数回変化して走査し、検出され
た反射電子又は２次電子信号から、前記電子線走査方向
θに対する前記アライメントマークの幅Ｗを求め、前記
アライメントマークの幅が最小となる前記電子線の走査
方向を算出し、前記ステージ座標系とウェハ座標系との
回転方向のずれとする手段を備えた、ことを特徴とす
る。
【００２７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に説明する。本発明は、その好ましい実施の形態におい
て、半導体基板上のアライメントマーク（図２（ａ）の
４１）を走査する電子線の走査方向を回転方向に種々変
化して走査し（図２（ａ）のθ＝０、θ＝θ１、θ＝θ
２、…参照）、検出された反射電子信号（図２（ｂ）の
４３）もしくは２次電子信号からアライメントマークの
幅Ｗ（θ）を求める。
に説明する。本発明は、その好ましい実施の形態におい
て、半導体基板上のアライメントマーク（図２（ａ）の
４１）を走査する電子線の走査方向を回転方向に種々変
化して走査し（図２（ａ）のθ＝０、θ＝θ１、θ＝θ
２、…参照）、検出された反射電子信号（図２（ｂ）の
４３）もしくは２次電子信号からアライメントマークの
幅Ｗ（θ）を求める。
【００２８】そして、アライメントマークの幅Ｗが最小
となる電子線の走査方向（図３のθ′）を算出し、この
ステージ座標系とウェハ座標系との回転方向のずれとす
る。
となる電子線の走査方向（図３のθ′）を算出し、この
ステージ座標系とウェハ座標系との回転方向のずれとす
る。
【００２９】このように、本発明の実施の形態によれ
ば、ステージを移動することなく、アライメントマーク
を走査する電子線の走査方向を回転方向に種々変化して
走査し、検出された反射電子信号あるいは２次電子信号
から前記アライメントマークの幅を求め、前記アライメ
ントマークの幅が最小となる前記電子線の走査方向算出
し、ステージ座標系とウェハ座標系との回転方向のずれ
を高精度に得ることができる。すなわち、本発明の実施
の形態によれば、ステージを移動することなく、アライ
メントを行いことができ、ウェハの処理能力を特段に向
上するものである。なお、この実施の形態において、電
子線露光装置の基本構成は、図６に示したものと同様と
されるが、上記したように、電子線の走査方向を順次変
化させるように制御すると共に、コンピュータ３におい
て、反射電子信号あるいは２次電子信号からアライメン
トマークの幅を求め、前記アライメントマークの幅が最
小となる前記電子線の走査方向算出する処理する手段が
実装される。
ば、ステージを移動することなく、アライメントマーク
を走査する電子線の走査方向を回転方向に種々変化して
走査し、検出された反射電子信号あるいは２次電子信号
から前記アライメントマークの幅を求め、前記アライメ
ントマークの幅が最小となる前記電子線の走査方向算出
し、ステージ座標系とウェハ座標系との回転方向のずれ
を高精度に得ることができる。すなわち、本発明の実施
の形態によれば、ステージを移動することなく、アライ
メントを行いことができ、ウェハの処理能力を特段に向
上するものである。なお、この実施の形態において、電
子線露光装置の基本構成は、図６に示したものと同様と
されるが、上記したように、電子線の走査方向を順次変
化させるように制御すると共に、コンピュータ３におい
て、反射電子信号あるいは２次電子信号からアライメン
トマークの幅を求め、前記アライメントマークの幅が最
小となる前記電子線の走査方向算出する処理する手段が
実装される。
【００３０】
【実施例】上記した本発明の実施の形態について更に詳
細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照し
て以下に説明する。
細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照し
て以下に説明する。
【００３１】［実施例１］図１は、本発明の一実施例を
説明するための図であり、ステージ上に載置されたウェ
ハの一部分の上面図である。
説明するための図であり、ステージ上に載置されたウェ
ハの一部分の上面図である。
【００３２】図１を参照して、ウェハ２０上には、製造
途中の半導体装置４０がウェハ座標系Ｘ'−Ｙ'に従って
規則的に配列されている。半導体装置４０上には、本発
明の電子線アライメント方法で用いるアライメントマー
ク４１が形成されている。アライメントマーク４１は、
ウェハ座標系のＹ'方向に長い、長辺Ｌ０、短辺Ｗ０の
矩形型（長方形）パターンである。
途中の半導体装置４０がウェハ座標系Ｘ'−Ｙ'に従って
規則的に配列されている。半導体装置４０上には、本発
明の電子線アライメント方法で用いるアライメントマー
ク４１が形成されている。アライメントマーク４１は、
ウェハ座標系のＹ'方向に長い、長辺Ｌ０、短辺Ｗ０の
矩形型（長方形）パターンである。
【００３３】ステージ座標系とウェハ座標系との回転量
θ'を求めるには、まず、電子線をステージ座標系のＸ
方向に走査する。説明を分かり易くするために、図２
（ａ）に、図１に示したアライメントマーク４１付近の
部分拡大図を示す。図２（ａ）は、アライメントマーク
近傍の上面図であり、図２（ｂ）はアライメントマーク
４１を電子線で走査したときに得られる反射電子信号の
強度を示す図である。
θ'を求めるには、まず、電子線をステージ座標系のＸ
方向に走査する。説明を分かり易くするために、図２
（ａ）に、図１に示したアライメントマーク４１付近の
部分拡大図を示す。図２（ａ）は、アライメントマーク
近傍の上面図であり、図２（ｂ）はアライメントマーク
４１を電子線で走査したときに得られる反射電子信号の
強度を示す図である。
【００３４】アライメントにおいては、まず、図２
（ａ）に示したように、電子線４２をステージ座標系の
Ｘ軸と平行な方向に、アライメントマーク４１を完全に
横切るように走査する。この時、走査に同期して、反射
電子強度を反射電子検出器で検出する。得られた反射電
子信号４３を、図２（ｂ）に示す。
（ａ）に示したように、電子線４２をステージ座標系の
Ｘ軸と平行な方向に、アライメントマーク４１を完全に
横切るように走査する。この時、走査に同期して、反射
電子強度を反射電子検出器で検出する。得られた反射電
子信号４３を、図２（ｂ）に示す。
【００３５】反射電子信号４３から、ピーク検出法、ス
レッショールド法、もしくは微分法などの信号処理アル
ゴリズムを適宜用い、アライメントマーク４１の幅Ｗ
（θ０）を求める。通常、得られるアライメントマーク
の幅の値の信頼性を向上するために、電子線走査を複数
回繰り返す。
レッショールド法、もしくは微分法などの信号処理アル
ゴリズムを適宜用い、アライメントマーク４１の幅Ｗ
（θ０）を求める。通常、得られるアライメントマーク
の幅の値の信頼性を向上するために、電子線走査を複数
回繰り返す。
【００３６】次に、電子線４２の走査方向を、図２
（ａ）に示したように、回転方向にθ１だけ変化し、
Ｘ'の方向に走査し、先ほどと同様得られる反射電子信
号からアライメントマーク４１の幅Ｗ（θ１）を求め
る。
（ａ）に示したように、回転方向にθ１だけ変化し、
Ｘ'の方向に走査し、先ほどと同様得られる反射電子信
号からアライメントマーク４１の幅Ｗ（θ１）を求め
る。
【００３７】さらに、電子線４２の走査方向を回転方向
にθ２、θ３、…、即ち、Ｘ''、Ｘ'''、…方向に順次
変化し、前述と同様、各々アライメントマークの幅Ｗ
（θ２）、Ｗ（θ３）、…を求める。
にθ２、θ３、…、即ち、Ｘ''、Ｘ'''、…方向に順次
変化し、前述と同様、各々アライメントマークの幅Ｗ
（θ２）、Ｗ（θ３）、…を求める。
【００３８】このようにして得られたアライメントマー
クの幅Ｗを、電子線の走査方向θに対してプロットす
る。実際には、図をプロットすることなく、露光装置に
付随するコンピュータによって自動的に行うが、ここで
は、説明を分かり易くするために、図面を参照して説明
する。
クの幅Ｗを、電子線の走査方向θに対してプロットす
る。実際には、図をプロットすることなく、露光装置に
付随するコンピュータによって自動的に行うが、ここで
は、説明を分かり易くするために、図面を参照して説明
する。
【００３９】図３は、電子線走査方向（θ）に対して、
検出されたアライメントマークの幅Ｗをプロットしたも
のである。ウェハ座標系がステージ座標系に対してθ'
だけ回転している場合、電子線走査方向とアライメント
マークの幅Ｗとの関係は、次式（１）で与えられる。
検出されたアライメントマークの幅Ｗをプロットしたも
のである。ウェハ座標系がステージ座標系に対してθ'
だけ回転している場合、電子線走査方向とアライメント
マークの幅Ｗとの関係は、次式（１）で与えられる。
【００４０】Ｗ＝Ｗ０／ＣＯＳ（θ−θ'） …(1)
【００４１】これより、電子線走査方向θがθのとき
に、アライメントマークの幅Ｗは最小値であるアライメ
ントマークの短辺Ｗ０となる。即ち、図３から、アライ
メントマークの幅Ｗが最小となるときのθを求めると、
その値がステージ座標系とウェハ座標系との回転ずれ量
θ'である。
に、アライメントマークの幅Ｗは最小値であるアライメ
ントマークの短辺Ｗ０となる。即ち、図３から、アライ
メントマークの幅Ｗが最小となるときのθを求めると、
その値がステージ座標系とウェハ座標系との回転ずれ量
θ'である。
【００４２】以上のようにして、ステージ移動すること
なく、ステージ座標系とウェハ座標系との回転ずれ量を
求めることが可能である。
なく、ステージ座標系とウェハ座標系との回転ずれ量を
求めることが可能である。
【００４３】なお、本実施例において、電子線の走査方
向を変化する回数は、３回以上必要であるが、何回にす
るかは必要とする重ね合わせ精度によって適宜変化すれ
ばよい。
向を変化する回数は、３回以上必要であるが、何回にす
るかは必要とする重ね合わせ精度によって適宜変化すれ
ばよい。
【００４４】また、電子線走査方向θとアライメントマ
ークの幅Ｗとの関係からθ'を求めるに当たって、測定
点が多ければ、測定点のうちから求めても良いし、上式
（１）を当てはめても良いし、方法は、適宜選択すれば
良く、本発明は、上記本実施例に述べたものに限定され
るものではない。
ークの幅Ｗとの関係からθ'を求めるに当たって、測定
点が多ければ、測定点のうちから求めても良いし、上式
（１）を当てはめても良いし、方法は、適宜選択すれば
良く、本発明は、上記本実施例に述べたものに限定され
るものではない。
【００４５】さらに、上記実施例では、アライメントマ
ークの幅Ｗを求めるのに、電子線走査によって得られる
反射電子を反射電子検出器によって検出する例を用いた
が、２次電子をシンチレータなどの２次電子検出器によ
って検出することでも可能である。
ークの幅Ｗを求めるのに、電子線走査によって得られる
反射電子を反射電子検出器によって検出する例を用いた
が、２次電子をシンチレータなどの２次電子検出器によ
って検出することでも可能である。
【００４６】［実施例２］次に、本発明の第２の実施例
について図面を参照して説明する。図４は、本発明の第
２の実施例を説明するためのウェハの一部分の上面図で
あり、本発明の電子線アライメント方法で用いるアライ
メントマーク４４の近傍の上面図である。
について図面を参照して説明する。図４は、本発明の第
２の実施例を説明するためのウェハの一部分の上面図で
あり、本発明の電子線アライメント方法で用いるアライ
メントマーク４４の近傍の上面図である。
【００４７】図４を参照すると、本実施例においては、
上記実施例１で説明したアライメントマーク４１に代わ
り、アライメントマーク４４を用いる。アライメントマ
ーク４４は、３本の幅が同一の直線状パターンからな
る。
上記実施例１で説明したアライメントマーク４１に代わ
り、アライメントマーク４４を用いる。アライメントマ
ーク４４は、３本の幅が同一の直線状パターンからな
る。
【００４８】アライメント時、上記実施例１と同じよう
に、電子線４２をアライメントマーク４４を完全に横切
るように走査する。この時、本実施例のアライメントマ
ークでは、直線３本分の幅が求められる。これは、前記
実施例１で、アライメントマーク４１を３回電子線走査
したのと同じことである。
に、電子線４２をアライメントマーク４４を完全に横切
るように走査する。この時、本実施例のアライメントマ
ークでは、直線３本分の幅が求められる。これは、前記
実施例１で、アライメントマーク４１を３回電子線走査
したのと同じことである。
【００４９】このように、直線状マークの本数を増やす
ことにより、１本のアライメントマークを複数回電子線
走査したのと同様の効果を出すことが可能である。これ
により、複数回電子線走査する場合よりも、電子線走査
に伴う時間を短縮することが可能である。
ことにより、１本のアライメントマークを複数回電子線
走査したのと同様の効果を出すことが可能である。これ
により、複数回電子線走査する場合よりも、電子線走査
に伴う時間を短縮することが可能である。
【００５０】なお、本実施例では、３本の例を挙げた
が、必ずしも、３本である必要はなく、アライメントマ
ークを挿入する位置と電子線の走査範囲とが許す限り、
本数を増加して良い。
が、必ずしも、３本である必要はなく、アライメントマ
ークを挿入する位置と電子線の走査範囲とが許す限り、
本数を増加して良い。
【００５１】［実施例３］次に、本発明の第３の実施例
について図面を参照して説明する。図５は本発明の第３
の実施例を説明するためのウェハの一部分の上面図であ
り、本発明の電子線アライメント方法で用いるアライメ
ントマーク４５の近傍の上面図である。
について図面を参照して説明する。図５は本発明の第３
の実施例を説明するためのウェハの一部分の上面図であ
り、本発明の電子線アライメント方法で用いるアライメ
ントマーク４５の近傍の上面図である。
【００５２】図５を参照すると、本実施例では、上記実
施例１で説明したアライメントマーク４１に代わり、ア
ライメントマーク４５を用いる。このアライメントマー
ク４５は、線幅が種々変化したパターンからなる。
施例１で説明したアライメントマーク４１に代わり、ア
ライメントマーク４５を用いる。このアライメントマー
ク４５は、線幅が種々変化したパターンからなる。
【００５３】アライメント時、線幅の異なるどこを用い
てアライメントを行っても良い。線幅の細い部分を、ｓ
ｃａｎ（スキャン）１のように電子線走査し、その後、
前記実施例１と同様に、順次走査方向を変化して回転方
向のずれを求めても良いし、ｓｃａｎ２あるいはｓｃａ
ｎ３のように線幅の異なる部分を電子線走査しても良
い。また、これらのうち、何カ所かを、あるいは全てを
電子線走査し、それぞれから求まる回転方向のズレ量を
統計処理して、より高精度化することも可能である。
てアライメントを行っても良い。線幅の細い部分を、ｓ
ｃａｎ（スキャン）１のように電子線走査し、その後、
前記実施例１と同様に、順次走査方向を変化して回転方
向のずれを求めても良いし、ｓｃａｎ２あるいはｓｃａ
ｎ３のように線幅の異なる部分を電子線走査しても良
い。また、これらのうち、何カ所かを、あるいは全てを
電子線走査し、それぞれから求まる回転方向のズレ量を
統計処理して、より高精度化することも可能である。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ステージ上に載置された半導体基板上に所望のパターン
を描画するに際し、ステージを移動することなく、アラ
イメントマークを走査する電子線の走査方向を回転方向
に種々変化して走査し、検出された反射電子あるいは２
次電子信号からアライメントマークの幅を求め、アライ
メントマークの幅が最小となる電子線の走査方向算出
し、ステージ座標系とウェハ座標系との回転方向のずれ
を求めるため、露光装置の処理能力を大幅に向上するこ
とができ、このため高品質で安価な半導体装置を大量に
供給できるという効果を奏する。
ステージ上に載置された半導体基板上に所望のパターン
を描画するに際し、ステージを移動することなく、アラ
イメントマークを走査する電子線の走査方向を回転方向
に種々変化して走査し、検出された反射電子あるいは２
次電子信号からアライメントマークの幅を求め、アライ
メントマークの幅が最小となる電子線の走査方向算出
し、ステージ座標系とウェハ座標系との回転方向のずれ
を求めるため、露光装置の処理能力を大幅に向上するこ
とができ、このため高品質で安価な半導体装置を大量に
供給できるという効果を奏する。
【図１】本発明の一実施例を説明するための図であり、
ウェハの一部分の上面図である。
ウェハの一部分の上面図である。
【図２】本発明の一実施例を説明するための図であり、
（ａ）アライメントマーク近傍の上面図、（ｂ）アライ
メントマークを電子線で走査したときに得られる反射電
子信号を示す図である。
（ａ）アライメントマーク近傍の上面図、（ｂ）アライ
メントマークを電子線で走査したときに得られる反射電
子信号を示す図である。
【図３】本発明の一実施例を説明するための図であり、
電子線走査方向に対して、検出されたアライメントマー
クの幅を示した図である。
電子線走査方向に対して、検出されたアライメントマー
クの幅を示した図である。
【図４】本発明の第２の実施例を説明するための図であ
り、アライメントマーク近傍の上面図である。
り、アライメントマーク近傍の上面図である。
【図５】本発明の第３の実施例を説明するための図であ
り、アライメントマーク近傍の上面図である。
り、アライメントマーク近傍の上面図である。
【図６】従来の電子線露光装置の構成の一例を模式的に
示す図である。
示す図である。
【図７】従来の問題点を説明するための図であり、ウェ
ハの一部分の上面図である。
ハの一部分の上面図である。
１ 本体 ２ データ保存部 ３ コンピュータ １０、４２ 電子ビーム １５ Ｘ−Ｙステージ １７ 反射電子検出器 １８ アライメントマーク ２０ ウェハ ２２ 反射電子 ３１ 電子線偏向制御部 ３２ 電子信号処理部 ３３ ステージ制御部 ４０ 半導体装置 ４１、４３〜４５ アライメントマーク
Claims (8)
- 【請求項１】ステージ上に載置された半導体基板上に所
望のパターンを描画するに際し、前記半導体基板上のア
ライメントマークを電子線で走査し、前記アライメント
マークから発生した反射電子を反射電子検出器により検
出して前記アライメントマークの位置を認識した後、ス
テージ座標系とウェハ座標系との位置ずれ及び回転方向
のずれを算出、補正する電子線アライメント方法におい
て、 前記アライメントマークを走査する電子線の走査方向を
回転方向に種々変化して走査し、 検出された反射電子信号から前記アライメントマークの
幅を求め、 前記アライメントマークの幅が最小となる前記電子線の
走査方向を算出し、前記ステージ座標系とウェハ座標系
との回転方向のずれとする、ことを特徴とする電子線ア
ライメント方法。 - 【請求項２】ステージ上に載置された半導体基板上に所
望のパターンを描画するに際し、前記半導体基板上のア
ライメントマークを電子線で走査し、前記アライメント
マークから発生した２次電子を２次電子検出器により検
出して前記アライメントマークの位置を認識した後、ス
テージ座標系とウェハ座標系との位置ずれ及び回転方向
のずれを算出、補正する電子線アライメント方法におい
て、 前記アライメントマークを走査する電子線の走査方向を
回転方向に種々変化して走査し、 検出された２次電子信号から前記アライメントマークの
幅を求め、 前記アライメントマークの幅が最小となる前記電子線の
走査方向を算出し、前記ステージ座標系とウェハ座標系
との回転方向のずれとする、ことを特徴とする電子線ア
ライメント方法。 - 【請求項３】前記アライメントマークが直線状のマーク
である、ことを特徴とする請求項１または２記載の電子
線アライメント方法。 - 【請求項４】前記アライメントマークが複数本の直線状
マークである、ことを特徴とする請求項１または２記載
の電子線アライメント方法。 - 【請求項５】前記アライメントマークが、１又は複数本
の直線状部分を有するマークである、ことを特徴とする
請求項１または２記載の電子線アライメント方法。 - 【請求項６】ステージ上に載置された半導体基板上に所
望のパターンを描画するに際し、前記半導体基板上のア
ライメントマークを電子線で走査し、 前記アライメントマークから発生した反射電子又は２次
電子を検出器により検出して前記アライメントマークの
位置を認識した後、ステージ座標系とウェハ座標系との
位置ずれ及び回転方向のずれを算出して、補正する電子
線露光装置において、 前記アライメントマークを横切って走査する電子線の走
査方向を回転方向に角度θについて１回又は複数回変化
して走査し、検出された反射電子又は２次電子信号か
ら、前記電子線走査方向θに対する前記アライメントマ
ークの幅Ｗを求め、前記アライメントマークの幅が最小
となる前記電子線の走査方向を算出し、前記ステージ座
標系とウェハ座標系との回転方向のずれとする手段を備
えた、ことを特徴とする電子線露光装置。 - 【請求項７】前記アライメントマークが、１又は複数並
んで配置された同一幅の、矩形形状のパターンからなる
ことを特徴とする請求項１記載の電子線アライメント方
法。 - 【請求項８】前記アライメントマークが、互いに幅の異
なる複数の矩形形状の領域を備えたパターンからなるこ
とを特徴とする請求項１記載の電子線アライメント方
法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9110441A JP2950283B2 (ja) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | 電子線アライメント方法及び装置 |
| US09/046,037 US6034375A (en) | 1997-04-11 | 1998-03-23 | Method of aligning a semiconductor substrate with a base stage and apparatus for doing the same |
| TW087105369A TW378348B (en) | 1997-04-11 | 1998-04-09 | Method of aligning a semiconductor substrate with a base stage and apparatus for doing the same |
| CN98101184A CN1197283A (zh) | 1997-04-11 | 1998-04-10 | 将半导体衬底对准底座台的方法及实施该方法的装置 |
| KR1019980012713A KR100280768B1 (ko) | 1997-04-11 | 1998-04-10 | 베이스 스테이지를 가진 반도체 기판 정렬 방법및 그 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9110441A JP2950283B2 (ja) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | 電子線アライメント方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10289842A true JPH10289842A (ja) | 1998-10-27 |
| JP2950283B2 JP2950283B2 (ja) | 1999-09-20 |
Family
ID=14535808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9110441A Expired - Fee Related JP2950283B2 (ja) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | 電子線アライメント方法及び装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6034375A (ja) |
| JP (1) | JP2950283B2 (ja) |
| KR (1) | KR100280768B1 (ja) |
| CN (1) | CN1197283A (ja) |
| TW (1) | TW378348B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7732105B2 (en) | 2006-07-13 | 2010-06-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Photomask with overlay mark and method of fabricating semiconductor device |
| JP2016178231A (ja) * | 2015-03-20 | 2016-10-06 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | 荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビームのビーム分解能測定方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6298027B1 (en) * | 1998-03-30 | 2001-10-02 | Seagate Technology Llc | Low-birefringence optical fiber for use in an optical data storage system |
| CN100535755C (zh) * | 2005-11-24 | 2009-09-02 | 上海微电子装备有限公司 | 同轴对准垂向扫描长度的自适应优化方法 |
| CN112114347B (zh) * | 2019-06-21 | 2024-05-17 | 清华大学 | 用于制造闪烁体探测器的设备和方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5775428A (en) * | 1980-10-29 | 1982-05-12 | Toshiba Corp | Detection of positioning mark for electron beam exposure |
| US4812661A (en) * | 1986-08-20 | 1989-03-14 | Hewlett-Packard Company | Method and apparatus for hybrid I.C. lithography |
| JPH03194916A (ja) * | 1989-12-22 | 1991-08-26 | Nippon Seiko Kk | アライメントマーク位置検出方法及び装置 |
| JPH03201526A (ja) * | 1989-12-28 | 1991-09-03 | Nippon Seiko Kk | マルチ荷電子ビーム露光装置のアライメント装置及び方法 |
| JP3927620B2 (ja) * | 1996-06-12 | 2007-06-13 | キヤノン株式会社 | 電子ビーム露光方法及びそれを用いたデバイス製造方法 |
-
1997
- 1997-04-11 JP JP9110441A patent/JP2950283B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-03-23 US US09/046,037 patent/US6034375A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-04-09 TW TW087105369A patent/TW378348B/zh not_active IP Right Cessation
- 1998-04-10 KR KR1019980012713A patent/KR100280768B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1998-04-10 CN CN98101184A patent/CN1197283A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7732105B2 (en) | 2006-07-13 | 2010-06-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Photomask with overlay mark and method of fabricating semiconductor device |
| JP2016178231A (ja) * | 2015-03-20 | 2016-10-06 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | 荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビームのビーム分解能測定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR19980081264A (ko) | 1998-11-25 |
| KR100280768B1 (ko) | 2001-03-02 |
| TW378348B (en) | 2000-01-01 |
| US6034375A (en) | 2000-03-07 |
| JP2950283B2 (ja) | 1999-09-20 |
| CN1197283A (zh) | 1998-10-28 |
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|---|---|---|---|
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