JPH11204408A - 電子ビーム露光装置における電子ビーム入射角測定方法及びそれを利用した露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高さの異なる表面を有する試料に対してグロ
ーバルアライメントを適用して電子ビーム露光装置のス
ループットを向上させるため、高精度に且つ簡易に装置
の光軸（ビームの入射角）を測定できる方法を実現す
る。 【解決手段】 電子ビーム露光装置における電子ビーム
の試料への入射角を測定する電子ビーム入射角測定方法
であって、高さの異なる位置に設けられた位置検出用マ
ークの精密な配置位置が判明している測定用試料を準備
する工程101,102と、測定用試料の表面の高さ分布を測
定する工程103 と、電子ビームにより、位置検出用マー
クの位置を検出する工程104 と、位置検出用マークの配
置精度と検出した位置との差である検出位置のずれと、
高さ分布の相関関係から電子ビームの高さ依存性を求め
る工程105 とを備え、試料への入射角の分布を算出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビーム露光装
置における電子ビーム入射角測定方法及びそれを利用し
た露光方法に関し、特に試料（ウエハ）に凹凸がある場
合の補正に関する。半導体集積回路は微細加工技術の進
歩に伴って一層高集積化される傾向にあり、微細加工技
術に要求される性能は益々厳しいものになってきてい
る。とりわけ露光技術においては、従来使用されている
ステッパなどに用いられる光露光技術の限界が予想され
ている。電子ビーム露光技術は、光露光技術に代わって
微細加工の次世代を担う可能性の高い技術であるが、光
露光技術に比べた処理速度の不足が技術的な問題になっ
ている。

【０００２】

【従来の技術】図１は、電子ビーム露光装置におけるビ
ーム照射系の構成を示す図である。図１において、参照
番号１１は電子ビームを発生する電子銃を、１２は電子
銃１１からの電子ビームを平行ビームにする第１の収束
レンズを、１３は通過する平行ビームを所定の形状に成
形するアパーチャを、１４は成形されたビームを絞る第
２の収束レンズを、１５は成形用の偏向器を、１６は第
１のマスク偏向器を、１７はマスクによる非点収差を動
的に補正する偏向器を、１８は第２のマスク偏向器を、
１９はマスク用収束コイルを、２０は第１の成形用レン
ズを、２１はステージ２１Ａで移動されるブロック露光
用のマスクを、２２は第２の成形用レンズを、２３は第
３のマスク偏向器を、２４はビームをオン・オフ制御す
るためのブランキング偏向器を、２５は第４のマクス偏
向器を、２６は第３のレンズを、２７は円形アパーチャ
を、２８は縮小レンズを、２９はフォーカスコイルを、
３０は投影レンズを、３１は電磁的な主偏向器を、３２
は静電的な副偏向器を示し、上記の構成から出力された
電子ビーム１０が試料（ウエハ）１に照射される。ウエ
ハ１は図示していないステージに吸着されて保持され、
ステージはウエハ１を電子ビーム１０に垂直な平面内で
２次元的に移動させる。

【０００３】所望のパターンを露光するには、パターン
データに従って、偏向器１５〜１８及び２２、２４を制
御して露光するマスクを選択し、選択したマスクの形状
の電子ビームが所望の位置に照射されるように主偏向器
３１及び副偏向器３２を制御し、所望の位置に来た時点
で照射されるようにブランキング偏向器２４を制御す
る。主偏向器３１及び副偏向器３２の偏向量はリニアに
変化しないため、パターンデータに応じた偏向量はパタ
ーン補正回路３５で補正された後、ＤＡＣ／ＡＭＰ３３
及びＤＡＣ／ＡＭＰ３４を介して主偏向器３１及び副偏
向器３２にそれぞれ印加される。電子ビーム露光装置
は、広く知られているので、ここでは電子ビーム露光装
置に関するこれ以上の説明は省略する。

【０００４】ウエハ１には、露光位置を規定するため、
チップ毎にあらかじめ位置合わせマーク（アライメント
マーク）が設けられており、電子ビームで露光する場合
には、電子ビームでアライメントマークを走査してアラ
イメントマークの位置を検出し、それを基点として露光
位置を決定していた。ウエハ１は、ステージに静電吸着
された上で露光されるが、湾曲などのために露光面が平
面ではなく理想的な露光面に対して凹凸を有し、露光面
の高さが位置により異なる。露光面の高さが変化した場
合には、電子ビームの収束（フォーカス）状態が変化す
るので、それに応じてフォーカスコイル２９に流す電流
を制御してフォーカスを変化させる必要がある。

【０００５】一方、電子ビーム露光装置の電子ビームの
光軸は、ウエハステージの移動面に対して数ｍｒａｄ程
度の傾きを持っているのが一般的である。そのため、フ
ォーカス位置を変化させることによりフォーカスコイル
２９の軸ずれに起因する位置ずれが発生する。フォーカ
スコイル２９の軸ずれに起因する位置ずれは測定できる
ので、フォーカスコイル２９の軸ずれに起因する位置ず
れは容易に補正できる。更に、光軸が傾いているため、
ウエハの高さが変化すると照射位置にずれが生じる。図
２は、ウエハ１の露光面の高さが異なる場合のビーム照
射位置のずれの発生を説明する図である。電子ビーム
は、偏向量がゼロの場合の電子ビーム、すなわち装置の
光軸は、ウエハステージの移動面に対して傾いており、
偏向された場合の電子ビームの入射角は、光軸の傾きに
偏向による電子ビームの角度の振れを加算した量にな
る。図示のように、光軸の傾きによる誤差は露光範囲を
同じようにずれ（シフト）させるオフセットの形で影響
し、偏向による電子ビームの角度の振れは露光フィール
ドサイズの変化となって現れる。

【０００６】従来は、上記のような露光面の高さによる
ずれを次のように補正していた。すなわち、偏向器の偏
向効率の高さ依存性を測定し、フォーカスコイルの軸ず
れによる位置ずれを測定し、ウエハ面の複数の点におい
てウエハ面の高さ分布を測定してこの高さ分布を関数近
似し、そしてウエハ面上の位置の高さを近似された関数
より求め、高さに応じてフォーカスとフォーカスコイル
による位置ずれと偏向器の偏向効率とを、上記の測定結
果に基づいて補正して、アライメントマークの位置を検
出する。このようにして検出されたアライメントマーク
に基づいてパターンの露光を行う。従って、このような
方法で、高さ分布を有するウエハのアライメントマーク
の位置を検出した時には、高さ分布に比例した位置ずれ
分布が、実際のウエハの位置精度に加算されて求められ
ることになる。

【０００７】図３は、上記の従来の手法による露光面の
高さによるずれ補正を説明する図であり、露光面の高さ
に応じて偏向効率が変化され、高さにかかわらずほぼ同
じ位置に露光される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、偏向効率を変
化させて補正できるのは、偏向によるビームの振れによ
る分だけで、光軸の傾きによるオフセットは補正できな
い。これまでは光軸の傾きを簡単に高精度で測定する方
法は知られておらず、光軸の傾きによるオフセットの補
正は行われていなかった。

【０００９】更に、上記の露光面の高さによるずれを補
正する従来の方法は、ウエハ上のチップ毎に設けられた
アライメントマークを検出することにより行われてい
た。これはウエハ全体に渡るアライメントマークの配置
精度を十分なレベルに確保するのが難しいと考えられて
きたことと、上記のようにウエハの高さ分布がアライメ
ントマークの位置ずれに加算されて求められるため、チ
ップの高さが異なるとチップ毎にアライメントマークの
配置精度が変化するためである。しかし、チップ毎にア
ライメントマークを検出するのは、ウエハ全体としてア
ライメントマークの検出に要する時間が長くなり、処理
効率を低下させるという問題を生じる。

【００１０】一方、チップ毎にアライメントマークの検
出を行わず、ウエハ全体で数チップのアライメントマー
クの検出のみを行う、グローバルアライメントと呼ばれ
るアライメント方法がある。このグローバルアライメン
ト方法は、フォトステッパなどで一般的に用いられる方
法で、ウエハ上に配列されたチップのうち数チップのア
ライメントマークを検出することにより、チップ配列の
座標情報を得て、これに基づいて露光する方法である。
この方法の利点は、（１）一点一点のランダムな誤差を
平均化することにより、より高精度なアライメントが可
能になること、（２）測定点数が減少するために処理時
間が減少することである。現状のウエハに直接描画する
電子ビーム露光装置における最大の問題は、処理時間の
長さであり、（２）の利点からグローバルアライメント
を行うことが望ましい。

【００１１】しかしながら、グローバルアライメントで
露光位置精度が保証できる前提条件は、下地のウエハに
おけるチップ配列が高精度であること、すなわち、チッ
プのアライメントマークがウエハ全体に渡って高精度で
あることと、露光装置のステージ精度が高精度であるこ
とである。このような前提条件下で、露光装置により検
出されるチップ配列座標は高精度の格子点となり、非常
に少ないチップを検出するだけで、全体の座標系を精度
よく求めることができるのである。

【００１２】上記のように、ウエハはステージに静電吸
着されるが、近年のアライメントマークの形成技術の進
歩などにより、吸着されて平面に矯正された時のアライ
メントマークの配置精度はかなり良く、十分にグローバ
ルアライメントが適用できるレベルになってきた。とこ
ろが、露光面の高さによるずれを補正する従来の方法で
は、上記のように、高さ分布がアライメントマークの検
出に影響し、検出されるアライメントマークの位置がそ
の分ずれるため、少数のチップのアライメントマークを
検出してウエハ上の座標系を計算すると、ずれの分重ね
精度の劣化が生じる。そのため、露光面の高さによるず
れを補正する従来の方法では、グローバルアライメント
ではなく、チップ毎にアライメントマークを検出してア
ライメントを行っており、アライメントに要する処理時
間が長いという問題があった。

【００１３】以上のように、これまで電子ビームの入射
角を高精度に簡易に測定する方法は知られていなかっ
た。また、従来の方法では、電子ビーム露光装置の光軸
の傾き、すなわち電子ビームの入射角を測定できなくて
もアライメントマークの位置さえ精密に検出すれば露光
精度の点ではほとんど問題を生じなかった。しかし、そ
のためにチップ毎にアライメントマークを検出してお
り、装置のスループットを向上させるのが難しかった。
このように、このような問題は、精度とスループットを
極限まで追求した結果浮かび上がってきた問題と言え
る。

【００１４】本発明は、このような問題を解決するため
のもので、表面の高さが異なる試料（ウエハ）に対して
高さによるずれを補正する露光方法において、グローバ
ルアライメントが適用できるようすることで、電子ビー
ム露光装置のスループットを向上させることを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を実現するた
め、本発明では、まず電子ビームの試料（ウエハ）面に
対する入射角（光軸の傾き）を簡易に測定できるように
する。そのため、本発明の第１の態様である電子ビーム
露光装置における電子ビームの入射角測定方法では、配
置位置の判明している高さの異なる位置検出用マークの
高さを測定すると共にその位置を電子ビームで検出し
て、位置のずれと高さの関係から入射角を測定する。

【００１６】すなわち、本発明の第１の態様である電子
ビーム露光装置における電子ビームの入射角測定方法
は、電子ビームを試料に照射する時の電子ビームの試料
への入射角を測定する電子ビーム入射角測定方法であっ
て、表面に凹凸を有し、位置検出用マークが高さの異な
る位置に設けられ、位置検出用マークの精密な配置位置
が判明している測定用試料を準備する工程と、測定用試
料を電子ビーム露光装置内に導入し、測定用試料の表面
の高さ分布を測定する工程と、電子ビームにより、位置
検出用マークの位置を検出する工程と、判明している位
置検出用マークの精密な配置精度と検出した位置検出用
マークの位置との差である検出位置のずれと、高さ分布
から得られる位置検出用マークの高さとの相関関係か
ら、電子ビームの高さ依存性を求める工程とを備え、電
子ビームの高さ依存性、すなわち、試料への入射角の分
布を算出することを特徴とする。

【００１７】図４は、本発明の第１の態様の電子ビーム
露光装置における電子ビーム入射角測定方法の検出原理
を説明する図である。図４の（１）に示すように、基準
面４１と一致した表面を有するウエハ上にマーク２ａが
あるとする。ウエハの表面が４２で示すように湾曲した
とすると、マークは２ｂで示す高さ位置になる。このマ
ークを傾いた電子ビーム１０で検出すると、基準面４１
では２ｃの位置にあるように検出され、２ａとの間に位
置ずれを生じる。この位置ずれは、電子ビーム１０の傾
きに高さを乗じた量であり、逆に高さと位置ずれが分か
れば電子ビーム１０のその部分における傾きが検出でき
る。図４の（２）は、一定の傾きの電子ビームで、同心
円状に湾曲したウエハ上の格子点を検出した場合の位置
ずれの様子を示す図である。

【００１８】いずれにしろ、本発明の第１の態様の方法
により、電子ビームの入射角の分布が求まる。従来、電
子ビームの入射角については測定されていなかったが、
本発明の方法により簡易に測定することが可能になる。
本発明の第１の態様の方法で使用する、表面に凹凸を有
し、位置検出用マークが高さの異なる位置に設けられ、
位置検出用マークの精密な配置位置が判明している測定
用試料は、例えば、位置検出用マークが十分に精度よく
配置された試料を使用するか、又は位置検出用マークの
配置精度が十分に精度よく測定された試料を使用し、そ
の上に薄膜を堆積することにより湾曲させ、位置検出用
マークの高さを異ならせることにより作成される。

【００１９】なお、ウエハを湾曲させることによる位置
ずれも懸念されるが、これは余弦（ｃｏｓ）誤差となる
ため非常に小さくすることができる。湾曲によるウエハ
表面の傾き角を０．５ｍｒａｄ以下とすると、変形は
０．２５ｐｐｍ以下にすることができる。従って、変形
が問題にならない範囲で、約１５２ｍｍ（６インチ）ウ
エハでも２０μｍ以上の高低差を持たせることが可能で
ある。局所的な弾性変形があると位置精度に影響を与え
るが、例えば、均一なストレスをもつ薄膜を堆積して緩
やかな変形をさせれば、位置精度に影響を与えずに湾曲
させて凹凸を与えることができる。

【００２０】本発明の第１の態様の方法で、いくら位置
ずれが既知であっても、電子ビーム露光装置に導入した
時のウエハの回転角の変化や、温度変化による膨張があ
るため、線形な歪が生じることがある。しかし、このよ
うな線形な歪は装置のステージ座標の一次の傾き成分と
して観測されるため、入射角を持つビームによって凹凸
のあるウエハ上のマークを検出した時の非線形な歪分布
とは分離することができる。

【００２１】そこで、本発明の第１の態様の方法で、測
定した測定用試料の表面の高さ分布の少なくとも３点以
上の高さ測定値から、一次の傾き成分を算出し、傾き成
分を高さ分布から差し引いて補正高さ分布を算出する工
程と、少なくとも３点以上の位置検出用マークの検出位
置のずれから一次の傾き成分を算出し、傾き成分を検出
位置のずれから差し引いて補正検出位置のずれを算出す
る工程とを備え、入射角の分布を算出する工程では、補
正高さ分布と補正検出位置との相関関係から、入射角の
分布を算出するようにする。

【００２２】試料にパターンを露光する場合には、第１
の態様の方法であらかじめ電子ビームの入射角を測定し
ておく。そして、試料の高さ分布を測定し、電子ビーム
で数チップの位置合わせマーク（アライメントマーク）
の位置を検出し、検出した位置から入射角と高さによる
ずれを差し引いてマークの位置を補正し、補正したマー
クの位置に基づいてチップ配列格子を求め、それに従っ
て位置ずれを補正しながら露光を行う。

【００２３】すなわち、本発明の第２の態様である電子
ビーム露光装置における露光方法は、電子ビームを発生
する電子ビーム発生器と、電子ビームを成形する電子ビ
ーム成形手段と、電子ビームを試料面上に収束する電子
ビーム収束手段と、電子ビームを偏向する電子ビーム偏
向手段とを含む電子光学コラムと、試料を電子ビームに
垂直な面内で移動する試料移動手段と、電子光学コラム
及び試料移動手段を制御する制御手段とを備える電子ビ
ーム露光装置を使用して、高さ分布を有するウエハ上に
パターンを露光する露光方法であって、第１の態様の方
法で電子ビームの試料への入射角の分布を測定する工程
と、試料の高さ分布を測定する工程と、試料上のチップ
から数チップを選択し、電子ビームにより選択したチッ
プの位置合わせマークの位置を検出する工程と、入射角
の分布と高さ分布から、位置合わせマークにおける入射
角と高さを算出し、入射角と高さによる位置ずれを算出
し、検出した位置合わせマークの位置から位置ずれを差
し引いて高さ補正マーク位置を算出する工程と、高さ補
正マーク位置を基に試料上のチップ配列格子を求める工
程とを備え、チップ配列格子に従って、入射角の分布と
高さ分布から露光位置における位置ずれを補正しながら
ウエハ上にパターンを露光することを特徴とする。

【００２４】本発明の電子ビーム露光装置における露光
方法では、あらかじめ電子ビームの入射角の分布が測定
されているため、試料の高さ分布を測定すれば高さによ
る位置ずれを算出してこの分を除くことが可能である。
前述のように、近年の技術ではアライメントマークの配
置精度は十分に良好であり、位置ずれを除かれたマーク
の位置は高精度であり、十分にグローバルアライメント
方法を適用できる。そして、露光の時には、測定した入
射角の分布と高さ分布から露光位置における位置ずれを
補正しながら露光を行う。

【００２５】複数枚の試料（ウエハ）を連続して露光す
る場合には、位置合わせマークの高さが異なるものを選
択し、その一枚を測定用試料として利用する。その一枚
における位置合わせマークの位置を外部で正確に測定
し、第１の態様の方法で入射角の分布を測定する。以
下、この一枚と残りの試料を、第２の態様の露光方法で
露光する。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を説明する
が、説明を簡略化するために、以下の２点を仮定する。
（１）実施例において、電子ビーム露光装置のフォーカ
スコイルは軸ずれがなく、フォーカスコイルにより焦点
位置を変化させても、これに伴う位置ずれはないものと
する。実際の電子ビーム露光装置においては、軸ずれが
存在するが、これは前述の通り補正可能であるので、見
かけ上軸ずれを起こさないようにすることは可能であ
り、このような仮定をしても一般性を失いことはない。
更に、（２）実施例に用いる測定用ウエハは、十分に精
度よくマークが配置されているものとする。測定用ウエ
ハの精度が不十分な場合は、全体位置測定装置により、
十分に精度よくマークの位置ずれを測定することがで
き、この測定データを電子ビーム露光装置による測定デ
ータから差し引けばよいので、この仮定も特に実施例の
一般性を失うものではない。

【００２７】図５は、本発明の実施例で使用する電子ビ
ーム露光装置の構成を示す図である。参照番号９が電子
ビーム露光装置の電子光学コラムであり、図１に示すよ
うな構成を有している。図１で示したのと同様に、参照
番号１はウエハであり、１０は電子ビームであり、２９
はフォーカスコイルであり、３１は主偏向器（メインデ
フ）であり、３２は副偏向器（サブデフ）である。ウエ
ハ１は、ステージ３６に静電吸着されて保持され、電子
ビームの照射方向に垂直な平面内を移動可能である。参
照番号３７は、レーザ変位計であり、ステージ３６に保
持されたウエハ１の表面の高さ分布を測定する。

【００２８】図６は、実施例において、電子ビーム露光
装置の電子ビームの入射角の分布を測定する処理を示す
フローチャートである。これに従って、入射角の分布測
定の処理を説明する。ステップ１０１で、図７に示すよ
うな格子点上にマークが高精度に配置された測定用ウエ
ハ１を作成する。ステップ１０２で、測定用ウエハ１の
上に１μｍ以下の薄膜を堆積することにより測定用ウエ
ハ１を湾曲させる。例えば、この薄膜の堆積により、測
定用ウエハ１が約１５２ｍｍ（６インチ）のウエハであ
れば約２０μｍ程度の高低差が生じる。堆積する薄膜
は、電子ビームによる検出が容易なように、原子量の大
きく導電性のある材料がよい。また、同心円状に湾曲さ
せるには、ストレスが均一になるように堆積することが
必要である。実際には、半導体の配線材料であるタング
ステン（Ｗ）をスパッタなどで堆積した。

【００２９】ステップ１０３では、測定用ウエハ１をス
テージ３６に吸着し、レーザ変位計３７の部分に移動し
てマーク位置におけるウエハ面の高さ分布Ｈｉｊを測定
する。なお、本実施例ではレーザ変位計３７でウエハの
高さを測定したが、電子ビームのフォーカスを変えなが
らマークの部分を走査して、もっともシャープな像が検
出される時のフォーカスから高さを測定することも可能
である。

【００３０】ステップ１０４では、測定用ウエハ１のマ
ークを電子ビームで走査してマークの位置を検出し、分
かっているマークの位置と検出したマークの位置の差、
すなわち位置ずれ量（δｘｉｊ，δｙｉｊ）（i=1,2,3,
…,N, j=1,2,3,…,M）を測定する。この時、電子ビーム
は角マークにおいて十分にシャープな像を結ぶようにフ
ォーカスコイルによってフォーカス位置が調整される
が、前述の仮定の通り、このフォーカス変化によるビー
ム位置ずれはないものとする。図８は、ステップ１０４
で測定された位置ずれ量の一方δｘｉｊの分布の例であ
る。

【００３１】ステップ１０５では、測定された高さ分布
Ｈｉｊと、位置ずれ量δｘｉｊ及びδｙｉｊの各々に対
して、格子点の位置の一次式で表される傾き成分を最小
二乗法などにより求めて差し引き、一次の傾き成分が補
正されたＨ’ｉｊ、δｘ’ｉｊ、δｙ’ｉｊを求める。
このようにして得られたδｘ’ｉｊの分布の例を、図９
に示す。図１０に示すように、このようにして得られた
Ｈ’ｉｊとδｘ’ｉｊ及びδｙ’ｉｊの相関を求めるこ
とにより、電子ビーム位置の高さ依存性、すなわち電子
ビームの入射角が求まる。図１０では、δｘ’ｉｊ及び
δｙ’ｉｊがそれぞれ直線上に分布しており、この直線
が電子ビームの光軸の傾きのＸＺ平面とＹＺ平面の成分
を表す。

【００３２】以上のようにして、電子ビームの入射角、
すなわち光軸の傾きを測定することができる。電子ビー
ム露光装置の光軸の傾きは、一旦製作した後は大きく変
化することはないが、環境条件などによりある程度は変
化するため、毎日、あるいは所定時間毎に定期的に測定
することが望ましい。図１１は、本実施例における露光
処理を示すフローチャートである。図１１を参照して、
本発明の実施例における露光処理について説明する。

【００３３】電子ビーム露光装置の光軸の傾きは、上記
の実施例の方法ですでに測定されているとする。使用す
るウエハには、チップ毎にアライメントマークが設けら
れており、アライメントマークは十分に精度よく配置さ
れているものとする。前述のように、近年の技術ではア
ライメントマークをグローバルアライメントが可能なレ
ベルの配置精度で形成することは十分に可能であり、こ
れが本実施例におけるグローバルアライメントを可能に
する条件である。

【００３４】ステップ１１１では、図６のステップ１０
３と同様の方法で、ウエハの高さ分布を測定する。ステ
ップ１１２では、ウエハのチップの内適当な位置のチッ
プ、例えば、周辺の四隅の４チップ、あるいはこれに中
心のチップを加えた５チップのアライメントマークの位
置を検出して、位置ずれ分布を求める。ステップ１１３
では、ステップ１１１で測定した高さ分布と既に測定し
てある電子ビームの入射角を用いて、標準高さＨ０にお
ける位置ずれ分布データに変換する。例えば、高さＨに
おいて（δｘ，δｙ）という位置ずれデータを得たなら
ば、これを次式に従ってδ’ｘとδ’ｙに変換する。

【００３５】δｘ’＝δｘ−（Ｈ−Ｈ０）×αｘ δｙ’＝δｙ−（Ｈ−Ｈ０）×αｙ （但し、αｘとαｙは、電子ビームの入射角のＸ軸とＹ
軸方向の成分である。） ステップ１１４では、標準高さにおけるずれに変換され
た位置ずれ分布データから、ウエハの配列格子の座標系
を最小二乗法で求める。

【００３６】ステップ１１５では、上記の配列格子の座
標系に従って、高さに依存する位置ずれを補正しながら
パターンを露光する。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子ビーム露光装置の光軸の傾き、すなわち電子ビーム
の入射角が高精度に簡易に測定できる。また、高さ分布
を有するウエハであっても、測定した電子ビームの入射
角と高さにより、電子ビームによる位置検出時のずれが
求まるので、検出したアライメントマークの位置を補正
して正しい位置を求めることができる。従って、アライ
メントマークがグローバルアライメントが可能なレベル
に高精度に配置されていれば、グローバルアライメント
方法が適用でき、装置のスループットが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子ビーム露光装置の電子光学コラムの部分の
構成を示す図である。

【図２】露光面の高さ変化による照射位置のずれの発生
を説明する図である。

【図３】従来例における高さによる影響の補正方法を説
明する図である。

【図４】本発明の電子ビーム入射角の検出原理を説明す
る図である。

【図５】本発明の実施例で使用する電子ビーム露光装置
の構成を示す図である。

【図６】実施例における電子ビームの入射角の測定処理
を示すフローチャートである。

【図７】実施例における測定用試料（ウエハ）の例を示
す図である。

【図８】実施例における測定データの例を示す図であ
る。

【図９】実施例におけるウエハの傾き補正後のデータの
例を示す図である。

【図１０】実施例における電子ビームの入射角の求め方
を示す図である。

【図１１】実施例における露光時の高さ補正処理を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

１…試料（ウエハ） ９…電子光学コラム １０…電子ビーム １１…電子銃 ２９…フォーカスコイル ３１…主偏向器（メインデフレクタ） ３２…副偏向器（サブデフレクタ） ３７…レーザ変位計

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子ビーム露光装置において、電子ビー
   ムを試料に照射する時の前記電子ビームの前記試料への
   入射角を測定する電子ビーム入射角測定方法であって、 表面に凹凸を有し、位置検出用マークが高さの異なる位
   置に設けられ、該位置検出用マークの精密な配置位置が
   判明している測定用試料を準備する工程と、 該測定用試料を当該電子ビーム露光装置内に導入し、前
   記測定用試料の表面の高さ分布を測定する工程と、 前記電子ビームにより、前記位置検出用マークの位置を
   検出する工程と、 判明している前記位置検出用マークの精密な配置精度と
   検出した前記位置検出用マークの位置との差である検出
   位置のずれと、前記高さ分布から得られる前記位置検出
   用マークの高さとの相関関係から、前記電子ビームの高
   さ依存性を求める工程とを備え、 前記電子ビームの高さ依存性から前記試料への入射角の
   分布を算出することを特徴とする電子ビーム露光装置に
   おける電子ビーム入射角測定方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電子ビーム露光装置に
   おける電子ビーム入射角測定方法であって、 前記測定用試料は、前記位置検出用マークが十分に精度
   よく配置されるか、又は前記位置検出用マークの配置精
   度が十分に精度よく測定された前記測定用試料に、薄膜
   を堆積して当該測定用試料を湾曲させ、前記位置検出用
   マークの高さを異ならせることにより作成される電子ビ
   ーム露光装置における電子ビーム入射角測定方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の電子ビーム露光
   装置における電子ビーム入射角測定方法であって、 測定した前記測定用試料の表面の高さ分布の少なくとも
   ３点以上の前記高さ測定値から、一次の傾き成分を算出
   し、該傾き成分を前記高さ分布から差し引いて補正高さ
   分布を算出する工程と、 少なくとも３点以上の前記位置検出用マークの前記検出
   位置のずれから一次の傾き成分を算出し、該傾き成分を
   前記検出位置のずれから差し引いて補正検出位置のずれ
   を算出する工程とを備え、 前記電子ビームの高さ依存性を求める工程では、前記補
   正高さ分布と前記補正検出位置との相関関係から、前記
   電子ビームの高さ依存性を算出する電子ビーム露光装置
   における電子ビーム入射角測定方法。
4. 【請求項４】 電子ビームを発生する電子ビーム発生器
   と、該電子ビームを成形する電子ビーム成形手段と、前
   記電子ビームを試料面上に収束する電子ビーム収束手段
   と、前記電子ビームを偏向する電子ビーム偏向手段とを
   含む電子光学コラムと、 前記試料を前記電子ビームに垂直な面内で移動する試料
   移動手段と、 前記電子光学コラム及び前記試料移動手段を制御する制
   御手段とを備える電子ビーム露光装置を使用して、高さ
   分布を有するウエハ上にパターンを露光する露光方法で
   あって、 請求項１から３のいずれか１項に記載の方法で、前記電
   子ビームの前記試料への入射角の分布を測定する工程
   と、 前記試料の高さ分布を測定する工程と、 前記試料上のチップから数チップを選択し、前記電子ビ
   ームにより選択したチップの位置合わせマークの位置を
   検出する工程と、 前記入射角の分布と前記高さ分布から、当該位置合わせ
   マークにおける前記入射角と高さを算出し、入射角と高
   さによる位置ずれを算出し、検出した前記位置合わせマ
   ークの位置から前記位置ずれを差し引いて高さ補正マー
   ク位置を算出する工程と、 前記高さ補正マーク位置を基に前記試料上のチップ配列
   格子を求める工程とを備え、 前記チップ配列格子に従って、前記入射角の分布と前記
   高さ分布から露光位置における位置ずれを補正しながら
   ウエハ上にパターンを露光することを特徴とする電子ビ
   ーム露光装置における露光方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の電子ビーム露光装置に
   おける露光方法であって、 複数枚の試料を連続的に露光する時に、１枚を前記測定
   用試料として用いて、前記電子ビームの前記試料への入
   射角の分布を測定し、 前記１枚及び残りの試料を、測定した入射角の分布に従
   って露光する電子ビーム露光装置における露光方法。