(57)【要約】【課題】マスクとウエハとの位置決め時間を短縮し、精度よくダイに転写する。【解決手段】最初のウエハの転写時にマスクの第１マークとパレットの第２マークを第１顕微鏡で撮像するステップ１と、ダイ毎の第３マークとマスクの第４マークを第２顕微鏡で撮像するステップ２と、ステップ１で得た画像に基きずれ量を求めステップ２で得た画像に基きずれ量を求め第２と第３マークの関係を求めるステップ３と、ステップ３での第３と第４マークのずれ量に基きマスクとダイを位置合せしパターンをウエハに転写しこれを各ダイに繰り返すステップ４と、２枚目以降のウエハの転写時に第１と第２マークを第１顕微鏡により撮像するステップ５と、ステップ５で得た画像に基き第１と第２マークのずれ量を求めるステップ６と、ステップ３で求めた第２と第３マークの関係とステップ６で求めた第１と第２マークのずれ量に基きマスクと各ダイを位置合わせ転写しこれを繰り返す。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハにマスクを近接配置し、電子ビームによって前記マスクを走査することにより該マスクに形成されたマスクパターンを、前記ウエハの各ダイ毎に前記ウエハ上のレジスト層に転写し、この操作を複数枚のウエハに対して繰り返し行う電子ビーム近接露光方法において、
最初のウエハの転写に先立って、前記マスクに設けられた位置合わせ用の第１のマークと、前記ウエハに設けられた位置合わせ用の第２のマークとを各マークが設けられた面と直交する方向から同時に撮像するステップであって、前記第１のマーク及び第２のマークにそれぞれピントを合わせることが可能な２組の結像光学系を有する第１の顕微鏡撮像装置によって同時に撮像し、各マークの相対的な位置関係を求め、前記ウエハの転写すべき各ダイの座標を決定するステップであるステップ１と、
最初のウエハの転写時において、前記ウエハと前記マスクとを相対移動させ、前記ウエハの各ダイ毎に設けられた位置合わせ用の第３のマークと、前記マスクに前記第３のマークに対応するように設けられた位置合わせ用の第４のマークとを同時に撮像するステップであって、前記第１の顕微鏡撮像装置又は複数の第２の顕微鏡撮像装置によって前記マスクと１のダイとを同時に撮像するステップであるステップ２と、
最初のウエハの転写時において、前記ステップ１で得られた前記第１のマーク及び第２のマークの画像信号に基づいて前記第１のマークと第２のマークとの相対的な位置ずれ量を求めるとともに、前記ステップ２で得られた１のダイの前記第３のマーク及び第４のマークの画像信号に基づいて１のダイの前記第３のマークと第４のマークとの相対的な位置ずれ量を求め、これらの位置ずれ量より前記第２のマークと前記第３のマークとの相対的な位置関係を求めるステップであるステップ３と、
最初のウエハの転写時において、前記ステップ３での前記第３のマークと第４のマークとの相対的な位置ずれ量に基づいて、前記マスクと前記ウエハの１のダイとを相対的に位置合わせし、前記マスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に転写するステップであるステップ４と、
前記ステップ２からステップ４までを前記ウエハの各ダイに対して繰り返し行うステップであるステップ５と、
２枚目以降のウエハの転写時において、前記第１のマークと、前記第２のマークとを各マークが設けられた面と直交する方向から、前記第１の顕微鏡撮像装置によって同時に撮像するステップであるステップ６と、
２枚目以降のウエハの転写時において、前記ステップ６で得られた前記第１のマーク及び第２のマークの画像信号に基づいて前記第１のマークと第２のマークとの相対的な位置ずれ量を求めるステップであるステップ７と、
２枚目以降のウエハの転写時において、前記ステップ３で求められた前記第２のマークと前記第３のマークとの相対的な位置関係、及び、前記ステップ７で求められた前記第１のマークと第２のマークとの相対的な位置ずれ量に基づいて、前記マスクと前記ウエハの各ダイとを相対的に位置合わせし、前記マスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に転写し、この操作を前記ウエハの各ダイに対して繰り返し行うステップであるステップ８と、
を含むことを特徴とする電子ビーム近接露光方法。
【請求項２】
前記ステップ３において、前記第３のマークと第４のマークとの相対的な位置ずれ量が所定の値未満である場合には、ステップ４に代えて、最初のウエハの転写時において、所定の個数のダイにおいては、前記ステップ３での前記第３のマークと第４のマークとの相対的な位置ずれ量に基づいて、前記マスクと前記ウエハのダイとを相対的に位置合わせし、前記マスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に転写し、
前記所定の個数のダイ以外のダイにおいては、前記ステップ３での前記第１のマークと第２のマークとの相対的な位置ずれ量に基づいて、前記マスクと前記ウエハのダイとを相対的に位置合わせし、前記マスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に転写し、
これらの操作を前記ウエハの各ダイに対して繰り返し行うステップであるステップ４’を採用する請求項１に記載の電子ビーム近接露光方法。
【請求項３】
前記ステップ３において、前記第３のマークと第４のマークとの相対的な位置ずれ量が所定の値を超える場合には、ステップ４に代えて、
全てのダイにおいて、前記ステップ３での前記第１のマークと第２のマークとの相対的な位置ずれ量に基づいて、前記マスクと前記ウエハのダイとを相対的に位置合わせし、前記マスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に転写し、
これらの操作を前記ウエハの各ダイに対して繰り返し行うステップであるステップ４’’を採用する請求項１に記載の電子ビーム近接露光方法。
【請求項４】
前記ステップ４、ステップ４’又はステップ４’’において、前記マスクと前記ウエハの各ダイとを相対的に位置合わせする際に、前記ウエハと前記マスクとをＸ方向及びＹ方向に相対移動させるとともに、前記電子ビームをθ方向に入射角度制御させる請求項１、２又は３のいずれか１項に記載の電子ビーム近接露光方法。
【請求項５】
ウエハにマスクを近接配置し、電子ビームによって前記マスクを走査することにより該マスクに形成されたマスクパターンを、前記ウエハの各ダイ毎に前記ウエハ上のレジスト層に転写し、この操作を複数枚のウエハに対して繰り返し行う電子ビーム近接露光装置において、
前記マスクに設けられた位置合わせ用の第１のマークと、前記ウエハに設けられた位置合わせ用の第２のマークとを各マークが設けられた面と直交する方向から同時に撮像する第１の顕微鏡撮像装置と、
前記ウエハの各ダイ毎に設けられた位置合わせ用の第３のマークと、前記マスクに前記第３のマークに対応するように設けられた位置合わせ用の第４のマークとを同時に撮像する第２の顕微鏡撮像装置と、
前記第１のマーク及び第２のマークの画像信号に基づいて前記第１のマークと第２のマークとの相対的な位置ずれ量を求めるとともに、前記第３のマーク及び第４のマークの画像信号に基づいて前記第３のマークと第４のマークとの相対的な位置ずれ量を求め、これらの位置ずれ量より前記第２のマークと前記第３のマークとの相対的な位置関係を求める検出手段と、
前記検出手段の検出出力に基づいて前記位置ずれが所定値未満になるように前記マスクとウエハとを相対的に位置合わせする位置合わせ手段と、
を備えることを特徴とする電子ビーム近接露光装置。
【請求項６】
前記位置合わせ手段は、ウエハとマスクとのＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の相対位置の位置合わせを行う手段と、前記電子ビームの入射角度の制御を行う手段と、よりなる請求項５に記載の電子ビーム近接露光装置。
【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近接露光方法及び露光装置に係り、特に電子ビームを用いて半導体ウエハに近接配置されたマスクのマスクパターンをウエハ上のレジスト層に等倍転写する電子ビーム近接露光方法及び露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電子ビーム近接露光装置は、米国特許第５，８３１，２７２号（日本特許第２９５１９４７号に対応）に開示されている（特許文献１）。
【０００３】
図２０は上記電子ビーム近接露光装置の基本構成を示す図である。この電子ビーム近接露光装置１０は、主として電子ビーム１５を発生する電子ビーム源１４と、電子ビーム１５を平行ビームにするレンズ１６及び整形アパーチャ１８を含む電子銃１２と、主偏向器２２、２４及び副偏向器２６、２８を含み、電子ビームを光軸に平行に走査する走査手段２０と、マスク３０とから構成されている。
【０００４】
マスク３０は、表面にレジスト層４２が形成されたウエハ４０に近接するように（たとえば、隙間が５０μｍとなるように）配置される。この状態で、マスク３０に垂直に電子ビームを照射すると、マスク３０のマスクパターンを通過した電子ビームがウエハ４０上のレジスト層４２に照射される。
【０００５】
また、走査手段２０は、図２１に示されるように電子ビーム１５がマスク３０の全面を走査するように電子ビームを偏向制御する。これにより、マスク３０のマスクパターンがウエハ４０上のレジスト層４２に等倍転写される。
【０００６】
この電子ビーム近接露光装置１０は、図２２に示されるように真空チャンバ５０内に設けられている。また、真空チャンバ５０内には、ウエハ４０を吸着するために静電チャック６０と、この静電チャック６０に吸着されたウエハ４０を水平の直交２軸方向に移動させるとともに、水平面内で回転させるためのウエハステージであるθＸＹステージ７０が設けられている。θＸＹステージ７０は、マスクパターンの等倍転写が終了するごとにウエハ４０を所定量移動させ、これにより１枚のウエハ４０に複数のマスクパターンが転写できるようにしている。このような転写方式はダイバイダイ（Ｄｉｅ  ｂｙ  Ｄｉｅ）方式と称されている。なお、図２２上で、ウエハ４０の導通をとるために、ウエハ４０の上面に押し当てられた導通ピン８０が設けられる。
【０００７】
ところで、ウエハはそれぞれマスクパターンの異なる複数のマスクを用いて複数回露光され、これにより集積回路が形成される。そして、各マスクパターンの露光時には、露光するマスクパターンが、既に露光済みのマスクパターンと所定の位置関係になるようにマスクとウエハとを相対的に位置決めする必要がある。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許第５，８３１，２７２号
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のダイバイダイ（Ｄｉｅ  ｂｙ  Ｄｉｅ）方式はマスクとウエハとの位置決めに要する時間がかかり、その結果スループットが低いという大きな問題がある。
【００１０】
一方、上記従来のダイバイダイ方式を採用せず、マスクとウエハとの所定のマーク同士の位置合わせのみで済ます位置決め方式も提案されている。すなわち、ウエハの所定位置とマスクの所定位置に所定の位置合わせ用のマークを設けておき、また、ウエハの位置合わせ用のマークとウエハ上の各ダイとの位置関係を予め求めておき、マスクとウエハとの所定のマーク同士の位置合わせを行う。この方式で一旦マスクとウエハとの位置合わせが済んだ後には、マスクとウエハとのダイのピッチ毎の相対移動で位置決めが行える。したがって、スループットが向上できるというメリットがある。
【００１１】
しかしながら、このように位置決め時間を短縮した場合、位置決め精度が犠牲になる懸念も大きい。
【００１２】
また、上記従来のダイバイダイ方式であっても、たとえばウエハが露光工程等を経て設計値に対して伸縮している場合、位置決め装置に使用されるレーザー測長機のミラーが変形している場合、レーザー光線が空気のゆらぎに影響され誤差を生じる場合等に対しては対処が困難であるという問題もある。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、マスクとウエハとの位置決めに要する時間を極力短縮し、マスクパターンを精度よくウエハの各ダイに転写することができる電子ビーム近接露光方法及び露光装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するために、本発明は、ウエハにマスクを近接配置し、電子ビームによって前記マスクを走査することにより該マスクに形成されたマスクパターンを、前記ウエハの各ダイ毎に前記ウエハ上のレジスト層に転写し、この操作を複数枚のウエハに対して繰り返し行う電子ビーム近接露光方法において、
最初のウエハの転写に先立って、前記マスクに設けられた位置合わせ用の第１のマークと、前記ウエハに設けられた位置合わせ用の第２のマークとを各マークが設けられた面と直交する方向から同時に撮像するステップであって、前記第１のマーク及び第２のマークにそれぞれピントを合わせることが可能な２組の結像光学系を有する第１の顕微鏡撮像装置によって同時に撮像し、各マークの相対的な位置関係を求め、前記ウエハの転写すべき各ダイの座標を決定するステップであるステップ１と、
最初のウエハの転写時において、前記ウエハと前記マスクとを相対移動させ、前記ウエハの各ダイ毎に設けられた位置合わせ用の第３のマークと、前記マスクに前記第３のマークに対応するように設けられた位置合わせ用の第４のマークとを同時に撮像するステップであって、前記第１の顕微鏡撮像装置又は複数の第２の顕微鏡撮像装置によって前記マスクと１のダイとを同時に撮像するステップであるステップ２と、
最初のウエハの転写時において、前記ステップ１で得られた前記第１のマーク及び第２のマークの画像信号に基づいて前記第１のマークと第２のマークとの相対的な位置ずれ量を求めるとともに、前記ステップ２で得られた１のダイの前記第３のマーク及び第４のマークの画像信号に基づいて１のダイの前記第３のマークと第４のマークとの相対的な位置ずれ量を求め、これらの位置ずれ量より前記第２のマークと前記第３のマークとの相対的な位置関係を求めるステップであるステップ３と、
最初のウエハの転写時において、前記ステップ３での前記第３のマークと第４のマークとの相対的な位置ずれ量に基づいて、前記マスクと前記ウエハの１のダイとを相対的に位置合わせし、前記マスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に転写するステップであるステップ４と、
前記ステップ２からステップ４までを前記ウエハの各ダイに対して繰り返し行うステップであるステップ５と、
２枚目以降のウエハの転写時において、前記第１のマークと、前記第２のマークとを各マークが設けられた面と直交する方向から、前記第１の顕微鏡撮像装置によって同時に撮像するステップであるステップ６と、
２枚目以降のウエハの転写時において、前記ステップ６で得られた前記第１のマーク及び第２のマークの画像信号に基づいて前記第１のマークと第２のマークとの相対的な位置ずれ量を求めるステップであるステップ７と、
２枚目以降のウエハの転写時において、前記ステップ３で求められた前記第２のマークと前記第３のマークとの相対的な位置関係、及び、前記ステップ７で求められた前記第１のマークと第２のマークとの相対的な位置ずれ量に基づいて、前記マスクと前記ウエハの各ダイとを相対的に位置合わせし、前記マスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に転写し、この操作を前記ウエハの各ダイに対して繰り返し行うステップであるステップ８と、
を含むことを特徴とする電子ビーム近接露光方法及びこれに使用される露光装置を提供する。
【００１５】
本発明によれば、最初のウエハの転写時においては、ダイバイダイ（Ｄｉｅ  ｂｙ  Ｄｉｅ）方式の電子ビーム近接露光方法が採用される。そして、このときの各マーク間の相対的な位置ずれ量が求められる。次に、この結果を基に、２枚目以降のウエハの転写時においては、ダイバイダイ方式を採用せずに、一旦マスクとウエハとの位置合わせが済んだ後に、マスクとウエハとのダイのピッチ毎の相対移動で各ダイの位置決めを行う。したがって、マスクとウエハとの位置決めに要する時間を極力短縮し、マスクパターンを精度よくウエハの各ダイに転写することができる。
【００１６】
本発明において、前記ステップ３において、前記第３のマークと第４のマークとの相対的な位置ずれ量が所定の値未満である場合には、ステップ４に代えて、最初のウエハの転写時において、所定の個数のダイにおいては、前記ステップ３での前記第３のマークと第４のマークとの相対的な位置ずれ量に基づいて、前記マスクと前記ウエハのダイとを相対的に位置合わせし、前記マスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に転写し、
前記所定の個数のダイ以外のダイにおいては、前記ステップ３での前記第１のマークと第２のマークとの相対的な位置ずれ量に基づいて、前記マスクと前記ウエハのダイとを相対的に位置合わせし、前記マスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に転写し、
これらの操作を前記ウエハの各ダイに対して繰り返し行うステップであるステップ４’を採用することが好ましい。
【００１７】
このように、ダイバイダイ方式において、第３のマークと第４のマークとの相対的な位置ずれ量が所定の値未満である場合には、マスクとウエハのダイとの位置合わせが良好に行われている確率は高い。したがって、各ダイ毎に第３のマークと第４のマークとで位置合わせを行わず、たとえば２ダイ毎、３ダイ毎に第３のマークと第４のマークとで位置合わせを行い、それ以外のダイではフィードフォワード方式の位置決めを行える。これにより、ダイバイダイ方式に要する時間が大幅に短縮化できる。
【００１８】
また、本発明において、前記ステップ３において、前記第３のマークと第４のマークとの相対的な位置ずれ量が所定の値を超える場合には、ステップ４に代えて、
全てのダイにおいて、前記ステップ３での前記第１のマークと第２のマークとの相対的な位置ずれ量に基づいて、前記マスクと前記ウエハのダイとを相対的に位置合わせし、前記マスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に転写し、
これらの操作を前記ウエハの各ダイに対して繰り返し行うステップであるステップ４’’を採用することが好ましい。
【００１９】
第３のマークと第４のマークとの相対的な位置ずれ量が所定の値を超える場合には、ウエハに設けられた第３のマークに損傷を生じている可能性がある。したがって、このようなマークを使用してマスクとウエハのダイとを相対的に位置合わせすると誤差となる。このような場合に、第１のマークと第２のマークとの相対的な位置ずれ量に基づいてマスクとウエハのダイとを相対的に位置合わせすれば、少なくとも所定の精度は確保できる。
【００２０】
また、本発明において、前記ステップ４、ステップ４’又はステップ４’’において、前記マスクと前記ウエハの各ダイとを相対的に位置合わせする際に、前記ウエハと前記マスクとをＸ方向及びＹ方向に相対移動させるとともに、前記電子ビームをθ方向に入射角度制御させることが好ましい。
【００２１】
このように、マーク同士のＸＹ方向のずれ量補正は、ＸＹ方向の微動調整によるのが容易である。また、θ方向のずれ量補正は、電子ビームの入射角度制御によるのが容易である。
【００２２】
特に、θ方向のずれ量補正をウエハステージ等の微動調整によって行った場合、マスクとウエハとの相対的な回転が生じ、ウエハ上の異なる位置のダイにおいては更にθ方向のずれ量補正が必要になり、計算等が煩雑になる。これに対し、θ方向のずれ量補正を電子ビームの入射角度制御によって行えば、マスクとウエハとの相対的な回転が生じないので、このような不具合は生じない。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電子ビーム近接露光方法及び露光装置の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本発明に係る電子ビーム近接露光装置の転写部の上面図である。図２は、図１の２−２線に沿う断面図である。
【００２４】
これらの図面に示されるように、この電子ビーム近接露光装置には、マスク３２に対向して４つの顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＹ１、ＡＸ２、ＡＸＹが設けられている。これらの顕微鏡撮像装置のうち、第２の顕微鏡撮像装置であるＡＸ１、ＡＹ１、ＡＸ２は、電子ビームによる露光時に電子ビームを遮ることがないように撮影光軸がマスク面に対して斜めになるように配置されている。
【００２５】
また、第１の顕微鏡撮像装置である顕微鏡撮像装置ＡＸＹは、撮影光軸がマスク面に対して垂直になるように配置されており、電子ビームによる露光時に電子ビームを遮ることがないように左右方向（Ｘ方向）に移動可能となっている。なお、電子ビーム近接露光装置としての主要な構成は、図２０乃至図２２に示したものと同様のため、その詳細な説明は省略する。
【００２６】
図３は電子ビーム近接露光装置の転写部を拡大した上面図である。同図において、ウエハ４０は、θＸＹステージ７０上の静電チャック６０によって吸着されている。
【００２７】
先ず、図３におけるダイバイダイ方式が適用される構成について説明する。このウエハ４０には、ウエハ４０の各ダイＤのＸ軸方向の位置決めを行うための第３のマークであるダイマークＭＤＸと、Ｙ軸方向の位置決めと行うための第３のマークであるダイマークＭＤＹとがダイが形成される領域外に設けられている。
【００２８】
一方、マスク３２には、破線で示される領域内にマスクパターンが形成されており、破線で示される領域外に前記ダイマークＭＤＸ、ＭＤＹとの関係でマスク３２とウエハ４０とのＸ方向、Ｙ方向のずれ、及び、ＸＹ平面の回転方向のずれを検出するための第４のマークである３つのマスクマークＭＭＸ１  、ＭＭＸ２  、ＭＭＹ１  が設けられている。なお、図３における、全体マスクマークＭ等については後で説明する。
【００２９】
図４及び図５により上記ダイマーク及びマスクマークの詳細について説明する。図４は図３の符号Ａで示した部分の拡大図であり、図５は図４の５−５線に沿う断面図である。図４に示されるように、マスク３２には、マスクマークＭＭＸ１  が形成され、マスク３２を介してその下側のダイマークＭＤＸ、ＭＤＸが透視できるようになっている。
【００３０】
マスク３２に形成されるマスクマークＭＭＸ１  は、５×３個の小さな開口によって構成されており、一方、ダイマークＭＤＸは、１４×３個の凸部によって構成されている（図４、図５参照）。なお、ウエハやマスクに形成する位置決め用のマークは、この実施の形態には限定されない。
【００３１】
次に、顕微鏡撮像装置について説明する。ここでは、顕微鏡撮像装置ＡＸ１について説明するが、他の顕微鏡撮像装置ＡＹ１、ＡＸ２も同様の構成である。図６に顕微鏡撮像装置ＡＸ１の概略を示す。同図に示されるように、顕微鏡撮像装置ＡＸ１は、水平に配置されたマスク３２に対して光軸の入射角が所定の角度αとなるように配設されている。
【００３２】
顕微鏡対物レンズ９０の前面には、カバーガラス９１が取り付けられている。このカバーガラス９１の表面には、導電性の薄膜９１Ａが蒸着され、この導電性の薄膜９１Ａは、導電性の保持部材９２及び顕微鏡撮像装置ＡＸ１の筐体を介して接地されている。これにより、電子ビームによる転写時に散乱する電子又は２次電子がカバーガラス９１の表面に帯電しないようにしている。
【００３３】
なお、導電性の薄膜９１Ａとしては、錫酸化膜又はインジウム錫酸化膜（ＩＴＯ）などが使用される。また、この実施の形態では、カバーガラス９１の表面に導電性の薄膜９１Ａを蒸着するようにしたが、カバーガラスが設けられていない顕微鏡撮像装置の場合には、顕微鏡対物レンズ９０の表面に導電性の薄膜を蒸着し、この導電性の薄膜を接地するようにする。
【００３４】
また、上記導電性の薄膜９１Ａの代わりにメカニカルなシャッタ機構を設け、電子ビームによる転写時には、シャッタ機構を閉じて顕微鏡撮像装置の光学部材を遮蔽し、撮像時にはシャッタ機構を開くようにしてもよい。なお、この場合のシャッタ機構は、電子が帯電しないものが使用される。
【００３５】
この顕微鏡撮像装置ＡＸ１の内部には、照明手段が設けられている。すなわち、照明手段は、白色光源９３、レンズ９４、反射ミラー９５及びハーフミラー９６から構成されており、白色光源９３から出射された白色照明光は、レンズ９４によってほぼ平行光にされ、反射ミラー９５、ハーフミラー９６、対物レンズ９０及びカバーガラス９１を介してマスク３２及びウエハ４０を照明する。
【００３６】
このようにして照明されたマスク３２のマスクマーク及びウエハ４０のダイマークでの散乱光は、対物レンズ９０、ハーフミラー９６を介して撮像部９７に入射して撮像される。
【００３７】
図７（Ａ）に示されるように、マスクマークＭＭＸ１  及びダイマークＭＤＸは、顕微鏡撮像装置の焦点面Ｆ上にマークの一部が位置するように、各マークの長さや撮影光軸の入射角αなどが決定されている。なお、図７（Ａ）上で、Ｐは白色照明光の正反射光、Ｑ、ＲはそれぞれマスクマークＭＭＸ１  及びダイマークＭＤＸでの白色照明光の散乱光、Ｇはマスク３２とウエハ４０との間隔である。
【００３８】
図７（Ｂ）は顕微鏡撮像装置によって白色照明光の散乱光Ｑ、Ｒが撮像された様子を示す画像である。
【００３９】
次に、上記のようにして撮像されたマスクマーク及びダイマークに基づいてマスクとウエハとのずれを検出する方法について説明する。図８（Ａ）に示されるように撮像されたマスクマーク及びダイマークの画像中からピントがあっている部分（枠で囲んだ部分）を、Ｘ方向に連続して抽出する。図８（Ｂ）は、このようにして抽出した画像のＸ方向の各位置における輝度レベルを示している。
【００４０】
ここで、図８（Ｂ）に示されるように２つのマスクマークＭＭＸ、ＭＭＸ及び１つのダイマークＭＤＸに対応する輝度レベルについて、それぞれ３つのピークのうちの中心のピーク位置を求め、各ピーク間の距離Ｘ１  、Ｘ２  を求める。そして、マスクマークＭＭＸとダイマークＭＤＸとのＸ方向の位置ずれ量ΔＸは、次式、
【００４１】
【数１】
ΔＸ＝（Ｘ１  −Ｘ２  ）／２
によって求めることができる。
【００４２】
なお、顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＸ２によってマスク３２とウエハ４０のＸ方向の２つの位置ずれ量を検出することができ、顕微鏡撮像装置ＡＹ１によってマスク３２とウエハ４０のＹ方向の１つの位置ずれ量を検出することができる。
【００４３】
次に、ウエハ４０のダイＤとマスク３２との位置合わせ方法について説明する。図３に示されるように、まず、ウエハ４０の左上隅のダイＤ１とマスク３２とを位置決めする。この位置決めは、各顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＹ１、ＡＸ２によって検出される位置ずれ量が、同時にゼロになるようにθＸＹステージ７０をＸ方向、Ｙ方向に移動させるとともに、ＸＹ平面内でθＸＹステージ７０を回転させることによって行われる。
【００４４】
なお、この実施の形態では、θＸＹステージ７０を回転させるようにしたが、マスク３２を回転させるようにしてもよいし、θ方向のずれ量補正を電子ビームの入射角度制御によって行ってもよい。また、ウエハ４０を移動させる代わりにマスク３２をＸ方向、Ｙ方向に移動させてもよい。
【００４５】
上記のようにしてマスク３２と第１のダイＤ１との位置決めが完了すると、マスクパターン転写を行う。続いて隣接するダイＤ２（図示されない）とマスク３２とを同様の手順で位置決めする。以下、順にダイＤ３、Ｄ４、Ｄ５とマスク３２との位置決めを行って行く。この際の各ダイＤにおけるθＸＹステージ７０等の移動量等は、後述する制御部のメモリ２０３に記憶しておく。
【００４６】
なお、ウエハ４０におけるダイＤの位置決め、転写の順序は、上記例に限定されるものではない。
【００４７】
次に、第１のマーク及び第２のマークにそれぞれピントを合わせることが可能な２組の結像光学系を有する第１の顕微鏡撮像装置によって同時に撮像するステップであるステップ１の構成について説明する。図９は、電子ビーム近接露光装置の要部縦断面図であり、図１０は図９に示した電子ビーム近接露光装置の要部上面図のうち、第１の顕微鏡撮像装置である顕微鏡撮像装置ＡＸＹの要部上面図である。
【００４８】
図９及び図１０に示されるように、この電子ビーム近接露光装置には、１つの顕微鏡撮像装置ＡＸＹが、顕微鏡ステージ８４によってＸ方向及びＹ方向に移動できるようになっている。各図において、１０２は電子光学鏡筒である。
【００４９】
顕微鏡撮像装置ＡＸＹの照明手段を構成するランプハウス１１０は、真空チャンバ５０の外側に配設され、このランプハウス１１０から出射される照明光は、光ファイバ１１１、照明用の光学系１１２、及び真空チャンバ５０の天板に設けられた窓５４、及び光ファイバ１１３を介して顕微鏡撮像装置ＡＸＹ内に導かれるようになっている。また、この顕微鏡撮像装置ＡＸＹは、電子光学鏡筒１０２とマスク３２との間に顕微鏡先端の対物レンズ等が挿入できるように構成されている。
【００５０】
電子ビーム近接露光装置の転写部を拡大した上面図である既述の図３において、マスク３２には、既述したようにマスクパターンが形成されている。また、マスクパターン外側の左右の位置には、位置合わせ用の第１のマークである全体マスクマークＭが形成されており、マスクパターンと全体マスクマークとは一定の関係をもって形成されている。
【００５１】
なお、図３において、説明の便宜のため、マスクパターンは１つのみ図示してあるが、実際は、たとえば、８インチマスクでは４種類のマスクパターンが形成されている。
【００５２】
顕微鏡撮像装置ＡＸＹによって全体マスクマークＭを観察する場合には、この全体マスクマークＭが顕微鏡撮像装置ＡＸＹの視野に入るように顕微鏡ステージ８４を移動させる。なお、この顕微鏡ステージ８４の位置（Ｘ、Ｙ）は、レーザ干渉計ＬＸＭ、ＬＹＭ（図１４参照）によって測定できるようになっている。
【００５３】
一方、ウエハ４０は、図３に示されるようにウエハパレット４４上に電磁チャック６０によって吸着固定されている。このウエハパレット４４は、図２２に示したθＸＹステージ７０の電磁チャック６０上に搭載され固定される。なお、図２２は、ウエハパレット４４を使用せずに、ウエハ４０が直接電磁チャック６０上に搭載されている場合に関して示している。
【００５４】
ウエハ４０には、マスク３２の全体マスクマークＭに対応する位置にウエハマークＷが設けられている。このウエハマークＷと、各ダイマークＭＤＸ、ＭＤＹとの位置関係は、ウエハ４０をウエハパレット４４に搭載した後、別途測定されデータとして保存されている。したがって、θＸＹステージ７０上でのウエハマークＷの位置が検知できれば、各ダイマークＭＤＸ、ＭＤＹの位置は前記ウエハマークＷと各ダイマークＭＤＸ、ＭＤＹとの位置関係から計算で求めることができる。なお、θＸＹステージ７０の位置（Ｘ、Ｙ）は、レーザ干渉計ＬＸＷ、ＬＹＷ（図１４参照）によって測定できるようになっている。
【００５５】
図９及び図１０に示した顕微鏡撮像装置ＡＸＹは、マスク３２の全体マスクマークＭと、ウエハマークＷとを同時に観察し、各マーク間の位置ずれ量を測定するもので、マスク面及びウエハパレット面（ウエハ面）と直交する方向から同時に撮像するとともに、高さ（Ｚ方向の位置）が異なる各マークに同時にピントを合わせることが可能な２組の結像光学系を有している。
【００５６】
図１１、は上記顕微鏡撮像装置ＡＸＹの詳細を示す光学部品配置図である。同図に示されるように顕微鏡撮像装置ＡＸＹの結像光学系は、対物レンズ１２０を共通にして３つの光路に分岐している。すなわち、顕微鏡撮像装置ＡＸＹは、全体マスクマークを固体撮像素子（ＣＣＤ）１３０に結像させるマスクマーク撮像用光学系と、ウエハマークをＣＣＤ１３１に結像させるウエハマーク撮像用光学系と、全体マスクマークをＣＣＤ１３２に結像させるオートフォーカス用光学系とを有している。
【００５７】
マスクマーク撮像用光学系は、対物レンズ１２０、ハーフミラー１２１、１２２及びマスクマーク結像用リレーレンズ１２３から構成され、ウエハマーク撮像用光学系は、対物レンズ１２０、ハーフミラー１２１、１２２、１２４及びウエハマーク結像用リレーレンズ１２５から構成され、オートフォーカス用光学系は、対物レンズ１２０、ハーフミラー１２１、１２２、１２４及びフォーカス用レンズ１２６から構成されている。
【００５８】
顕微鏡撮像装置ＡＸＹは、対物レンズ１２０、ハーフミラー１２１、全反射ミラー１２７、レンズ１２８、光ファイバ１１３、光学系１１２及び光ファイバ１１１からなる照明用光学系と、この照明用光学系を介して照明光を出射するランプハウス１１０とからなる照明手段を有している。照明光学系内の光学系１１２は、ＮＡ可変絞り１１２Ａ、レンズ１１２Ｂ、及び視野可変絞り１１２Ｃから構成されている。
【００５９】
対物レンズ１２０及びウエハマーク結像用リレーレンズ１２５は、それぞれ光軸方向に微小量移動できるようになっており、対物レンズ１２０をたとえばピエゾ素子によって移動させることによって、全体マスクマークがＣＣＤ１３０に結像するようにピント調整が行われ、ウエハマーク結像用リレーレンズ１２５を移動させることによって、ウエハマークがＣＣＤ１３１に結像するようにピント調整が行われる。
【００６０】
すなわち、対物レンズ１２０は、オートフォーカス用光学系を介して、全体マスクマークを撮像するＣＣＤ１３２の出力信号のコントラストが最大になるように、自動的にレンズ位置が制御される。ここで、オートフォーカス用光学系及びマスクマーク撮像用光学系は、全体マスクマークがＣＣＤ１３２に結像されるときに、ＣＣＤ１３０にも結像されるように予め調整されている。したがって、ＣＣＤ１３２に全体マスクマークが結像するように対物レンズ１２０を移動させることにより、ＣＣＤ１３０に全体マスクマークを結像させることができる。なお、オートフォーカス用光学系は、ピント調整が容易にできるように、マスクマーク撮像用光学系よりも撮影倍率が低くなっている。
【００６１】
また、ＣＣＤ１３１は、マスク４０からたとえば５０μｍ下側に配置されるウエハ（ウエハマーク）が結像するようにウエハマーク結像用リレーレンズ１２５の位置が調整されているが、マスクとウエハとの隙間が変更される場合にもウエハマークが結像できるように、ウエハマーク結像用リレーレンズ１２５は、たとえば超音波モータなどによって光軸方向に微小量移動できるようになっている。
【００６２】
なお、この実施の形態では、対物レンズ１２０とウエハマーク結像用リレーレンズ１２５とがそれぞれピント調整用に光軸方向に移動できるようになっているが、これに限らず、対物レンズ１２０、マスクマーク結像用リレーレンズ１２３及びウエハマーク結像用リレーレンズ１２５のうちの少なくとも２つが光軸方向に移動できるように構成すれば、全体マスクマーク及びウエハマークにそれぞれピントを合わせることができる。また、この顕微鏡撮像装置ＡＸＹは、瞳位置に図示しない位相差板が着脱できるようになっており、位相差顕微鏡としての機能を備えている。更に、この顕微鏡撮像装置ＡＸＹに適用される照明手段は、落射照明又は臨界照明に手動で切り替えられるように構成されている。
【００６３】
また、この実施の形態では、全体マスクマークとウエハマークとがそれぞれ結像される２つのＣＣＤ（ＣＣＤ１３０、１３１）を設けるようにしているが、２組の結像光学系の光路をミラーやハーフミラーを介して合流させ、全体マスクマークとウエハマークとを１つのＣＣＤに結像させるようにしてもよい。
【００６４】
図１２は全体マスクマークとウエハマークとを１つのＣＣＤに結像させる顕微鏡撮像装置ＡＸＹ’の光学部品配置図である。なお、図１１と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６５】
図１２に示されるように、この顕微鏡撮像装置ＡＸＹ’のマスクマーク撮像用光学系は、対物レンズ１２０、ハーフミラー１４０、１４１、反射ミラー１４３、マスクマーク結像用リレーレンズ１２３、及びハーフミラー１４４から構成され、ウエハマーク撮像用光学系は、対物レンズ１２０、ハーフミラー１４０、１４１、ウエハマーク結像用リレーレンズ１２５、ハーフミラー１４２、及びハーフミラー１４４から構成されている。また、オートフォーカス用光学系は、対物レンズ１２０、ハーフミラー１４０、１４１、ウエハマーク結像用リレーレンズ１２５、ハーフミラー１４２、及びフォーカス用レンズ１２６から構成されている。
【００６６】
上記構成のマスクマーク撮像用光学系及びウエハマーク撮像用光学系は、同一のアライメント用ＣＣＤ１４５にマスクマークとウエハマークとを同時に結像させることができる。
【００６７】
次に、全体マスクマークとウエハマークとの位置ずれ量の検出方法について説明する。図１３は顕微鏡撮像装置ＡＸＹの視野Ｖ内に全体マスクマークＭと、ウエハマークＷとを入れた場合に関して示している。
【００６８】
全体マスクマークＭは、マスクのＸ方向の位置を検出するための５×２個の開口からなる全体マスクマークＭＸ  と、マスクのＹ方向の位置を検出するための５×２個の開口からなる全体マスクマークＭＹ  とから構成されており、ウエハマークＷは、ウエハのＸ方向の位置を検出するための５本の凸部（又は凹部）からなるウエハマークＷＸ  と、ウエハのＹ方向の位置を検出するための５本の凸部（又は凹部）からなるウエハマークＷＹ  とから構成されている。
【００６９】
このマスク３２は、マスク３２の下方に位置するウエハマークＷを観察できる程度の膜厚に形成されている。したがって、ウエハマークＷは実線で表示してある。
【００７０】
なお、マスク３２には、マスク３２の下方に位置するウエハマークＷを観察するためのＬ字状の開口を形成する構成も採用できる。この構成にすれば、開口により、ウエハマークＷでの散乱光による像は、マスク３２によって減衰することなく撮像されるため、ウエハマークＷの像と背景とのコントラストが低下することがない。
【００７１】
全体マスクマークＭとウエハマークＷとの位置ずれ量を求める場合には、全体マスクマークＭが結像されるＣＣＤ１３０から得られる画像信号を信号処理し、全体マスクマークＭＸ  の中心位置と全体マスクマークＭＹ  の中心位置をそれぞれ求める。同様にしてウエハマークＷが結像されるＣＣＤ１３１から得られる画像信号を信号処理し、ウエハマークＷＸ  の中心位置とウエハマークＷＹ  の中心位置をそれぞれ求める。
【００７２】
上記のようにして求めた全体マスクマークＭの中心位置を示すＣＣＤ１３０上の画素位置と、ウエハマークＷの中心位置を示すＣＣＤ１３１上の画素位置との画素位置の差分に基づいて全体マスクマークＭとウエハマークＷとの位置ずれ量を測定する。
【００７３】
そして、最初のウエハの転写時におけるステップ３では、第２のマークであるウエハマークと第３のマークであるダイマークとの相対的な位置関係を求めるのみとし、マスクパターンの転写はダイバイダイ方式とする。
【００７４】
２枚目以降のウエハの転写時におけるステップ８では、この測定した位置ずれ量が所定値未満（実質的にはゼロ）になるように、θＸＹステージ７０又はマスクステージ８２を移動させ、全体マスクマークＭが示す位置とウエハマークＷが示す位置とを一致させる。そして、以下、マスクパターンをウエハ４０上のレジスト層に転写し、この操作をウエハ４０の各ダイＤに対して繰り返し行う。
【００７５】
なお、図１３は、全体マスクマークＭが示す位置とウエハマークＷが示す位置とが一致している場合に関して示している。また、顕微鏡撮像装置ＡＸＹの対物レンズ１２０が微小量移動すると、撮影倍率が変動するが、図１３に示される形状の全体マスクマークＭが示す位置及びウエハマークＷが示す位置は、顕微鏡撮像装置ＡＸＹの撮影倍率が変動しても変化量が極めて少ない。
【００７６】
この図１３に示される全体マスクマークＭと、ウエハマークＷの形状は、一例であり、このパターン以外の各種パターンのマークが採用できる。
【００７７】
図１４は電子ビーム近接露光装置の制御部の実施の形態を示すブロック図である。同図において、中央処理装置（ＣＰＵ）２００は、装置全体を統括制御するもので、マスクとウエハとの位置合わせ時の処理、露光時の電子ビームの偏向制御等を行う。第２の顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＸ２、ＡＹ１での撮像によって得られたダイマークＭＤＸ、ＭＤＹ及びマスクマークＭＭＸ、ＭＭＹ、第１の顕微鏡撮像装置ＡＸＹでの撮像によって得られた全体マスクマークＭ及びウエハマークＷを示す各画像信号は、信号処理回路２０２に加えられる。信号処理回路２０２は、入力した各画像信号に基づいて、ダイマークＭＤＸ、ＭＤＹとマスクマークＭＭＸ、ＭＭＹとの位置ずれ量、全体マスクマークＭとウエハマークＷとの位置ずれ量等を算出する。
【００７８】
１枚目のウエハのダイバイダイ方式の転写時において、ＣＰＵ２００は、信号処理回路２０２から入力する、ダイマークＭＤＸ、ＭＤＹとマスクマークＭＭＸ、ＭＭＹとの位置ずれ量がゼロになるようにステージ駆動回路２０４を介してθＸＹステージ７０を移動させ、又はステージ駆動回路２０６を介してマスクステージ８２を移動させる。
【００７９】
同様に、２枚目以降のウエハの転写時において、ＣＰＵ２００は、信号処理回路２０２から入力する、全体マスクマークＭとウエハマークＷとの位置ずれ量がゼロになるようにステージ駆動回路２０４を介してθＸＹステージ７０を移動させ、又はステージ駆動回路２０６を介してマスクステージ８２を移動させる。
【００８０】
また、ＣＰＵ２００は、全体マスクマークＭとウエハマークＷとが一致したときのθＸＹステージ７０のＸ方向及びＹ方向の位置（Ｘ、Ｙ）を、レーザ干渉計ＬＸＷ、ＬＹＷから取り込み、同様にマスクステージ８２のＸ方向及びＹ方向の位置（ｘ、ｙ）を、レーザ干渉計ＬＸＭ、ＬＹＭから取り込み、メモリ２０３に記憶させる。
【００８１】
また、メモリ２０３には、図３で説明したようにウエハマークＷと、各ダイマークＤＭとの位置関係を示すデータが保存されている。なお、メモリ２０３に記憶したθＸＹステージ７０やマスクステージ８２の位置等に基づくマスクとウエハとの位置合わせ制御の詳細については後述する。
【００８２】
更に、ＣＰＵ２００は、マスク３２を走査する際の偏向量データとともにマスク３２の歪みに応じた補正データをデジタル演算回路２０５に供給し、デジタル演算回路２０５は偏向量データに基づいてマスク３２を走査するためのデジタル信号を主ＤＡＣ／ＡＭＰ２０８に出力し、補正データに基づいてマスク３２の歪みを補正するためのデジタル信号を副ＤＡＣ／ＡＭＰ２１０に出力する。
【００８３】
主ＤＡＣ／ＡＭＰ２０８は、入力したデジタル信号をアナログ信号に変換したのち増幅し、これを図２０に示される主偏向器２２、２４に出力する。これにより、電子ビーム１５は、光軸と平行な状態を維持したまま、図２１に示されるようにマスク３２の全面を走査するように偏向される。
【００８４】
また、副ＤＡＣ／ＡＭＰ２１０は、入力したデジタル信号をアナログ信号に変換したのち増幅し、これを図２０に示される副偏向器２６、２８に出力する。これにより、電子ビーム１５のマスクへの入射角度が制御され、マスク３２が歪んでいてもマスクパターンを正規の位置に転写できるようにしている。副ＤＡＣ／ＡＭＰ２１０は、更に、電子ビーム１５のθ方向の制御も行える。
【００８５】
図１５は、電子ビーム１５のマスク３２への入射角度の制御について説明する概念図である。いま、図１５に示されるように、電子ビーム１５のマスク３２への入射角度をβ、マスク３２とウエハ４０との間隔をＧとすると、入射角度βによるマスクパターンの転写位置のずれ量δは、次式、
【００８６】
【数２】
δ＝Ｇ・ｔａｎ  β
で表される。図１５上ではマスクパターンは、ずれ量δだけ正規の位置からずれた位置に転写される。
【００８７】
従って、電子ビームの走査位置に応じて入射角度βを変化させることにより、転写位置を変化させたり、転写倍率を変化させたりすることができる。なお、転写倍率を変化させる場合には、入射角度βは、マスク中心では入射角度βを０とし、マスク中心から遠ざかるにしたがって入射角度βを大きくする。
【００８８】
次に、上記構成の装置を使用した電子ビーム近接露光方法の手順について説明する。
【００８９】
ステップ１では、最初のウエハ４０の転写時に先立って、マスク３２に設けられた第１のマークである全体マスクマークＭと、ウエハ４０に設けられた第２のマークであるウエハマークＷとを顕微鏡撮像装置ＡＸＹによって同時に撮像する。
【００９０】
ステップ２では、最初のウエハ４０の転写時において、ウエハ４０とマスク３２とを相対移動させ、ウエハ４０の各ダイＤ毎に設けられた第３のマークであるダイマークＭＤＸ、ＭＤＹと、マスク３２にダイマークＭＤＸ、ＭＤＹに対応するように設けられた第４のマークであるマスクマークＭＭＸ、ＭＭＹとを顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＸ２、ＡＹ１によって同時に撮像する。
【００９１】
ステップ３では、最初のウエハ４０の転写時において、ステップ１で得られた全体マスクマークＭ及びウエハマークＷの画像信号に基づいて、マスクマークＭとウエハマークＷとの相対的な位置ずれ量を求めるとともに、ステップ２で得られたダイマークＭＤＸ、ＭＤＹ及びマスクマークＭＭＸ、ＭＭＹの画像信号に基づいて、ダイマークＭＤＸ、ＭＤＹとマスクマークＭＭＸ、ＭＭＹとの相対的な位置ずれ量を求め、これらの位置ずれ量よりウエハマークＷとダイマークＭＤＸ、ＭＤＹとの相対的な位置関係を求める。
【００９２】
ステップ４では、最初のウエハ４０の転写時において、ステップ３でのダイマークＭＤＸ、ＭＤＹとマスクマークＭＭＸ、ＭＭＹとの相対的な位置ずれ量に基づいて、マスク３２とウエハ４０の各ダイＤとを相対的に位置合わせし、マスクパターンをウエハ４０上のレジスト層に転写を行う。
【００９３】
ステップ５では、ステップ２〜ステップ４までの操作をウエハ４０の各ダイＤに対して繰り返し行う。すなわち、ステップ５では、ダイバイダイ方式の電子ビーム近接露光方法を行う。
【００９４】
ステップ６では、２枚目以降のウエハ４０の転写時において、全体マスクマークＭと、ウエハマークＷとを各マークが設けられた面と直交する方向から、顕微鏡撮像装置ＡＸＹによって同時に撮像する。
【００９５】
ステップ７では、２枚目以降のウエハ４０の転写時において、ステップ６で得られた全体マスクマークＭ及びウエハマークＷの画像信号に基づいて全体マスクマークＭとウエハマークＷとの相対的な位置ずれ量を求める。
【００９６】
ステップ８では、２枚目以降のウエハ４０の転写時において、ステップ３で求められたウエハマークＷとダイマークＭＤＸ、ＭＤＹとの相対的な位置関係、及び、ステップ７で求められた全体マスクマークＭとウエハマークＷとの相対的な位置ずれ量に基づいて、マスク３２とウエハ４０の各ダイＤとを相対的に位置合わせし、マスクパターンをウエハ４０上のレジスト層に転写し、この操作をウエハ４０の各ダイＤに対して繰り返し行う。
【００９７】
次に、上記ステップ６〜ステップ８の詳細について、フローチャートを用いて更に説明する。図１６は、２枚目以降のウエハの転写時における（ステップ６〜ステップ８）マスクとウエハの位置合わせ方法を含む電子ビーム近接露光方法の動作手順を示すフローチャートである。なお、この動作手順は、１枚目のウエハの転写時におけるステップ１及びステップ３とも共通する。ここでは、相互に離れた位置にある２個の全体マスクマークＭ１、Ｍ２が使用される。
【００９８】
まず、マスク３２をマスクステージ８２にロードし（ステップＳ１００）、続いて、１の全体マスクマークＭが顕微鏡撮像装置ＡＸＹの視野に入るように顕微鏡ステージ８４を移動させる（ステップＳ１０２）。なお、ステップＳ１００は、通常は１枚目のウエハの転写時において、既に行われている。
【００９９】
次に、ウエハパレット４４をθＸＹステージにロードし、ウエハマークＷが顕微鏡撮像装置ＡＸＹの視野に入るようにθＸＹステージ７０を移動させる（ステップＳ１０４）。
【０１００】
顕微鏡撮像装置ＡＸＹは、視野内の全体マスクマークＭ及びウエハマークＷにそれぞれピントが合うように対物レンズ１２０やウエハマーク結像用対物レンズ１２５を移動させる（ステップＳ１０６）。
【０１０１】
次に、ウエハマークＷを基準にして全体マスクマークＭ、Ｍ２を測定し、その測定結果に基づいてマスク３２の回転量θＭ  を計算する（ステップＳ１０８）。
【０１０２】
図１７は上記ステップＳ１０８の詳細を示すフローチャートである。同図に示されるように顕微鏡撮像装置ＡＸＹの視野内の全体マスクマークＭとウエハマークＷとの位置ずれ量を顕微鏡撮像装置ＡＸＹから得られる画像信号を処理することによって測定する（ステップＳ１０８Ａ）。この測定した位置ずれ量がゼロか否かを判別し（ステップＳ１０８Ｂ）、位置ずれ量≠０の場合には、位置ずれ量がゼロに近づく方向にθＸＹステージ７０を移動させ（ステップＳ１０８Ｃ）、ステップＳ１０８Ａで再び全体マスクマークＭとウエハマークＷとの位置ずれ量を測定する。そして、位置ずれ量＝０になるまでステップＳ１０８Ａ、Ｓ１０８Ｂ、Ｓ１０８Ｃの処理を繰り返す。
【０１０３】
ステップＳ１０８Ｃで位置ずれ量＝０と判別されると、そのときのθＸＹステージ７０の移動位置（Ｘ１  、Ｙ１  ）をレーザ干渉計ＬＸＷ、ＬＹＷから読み取ってメモリ２０３に記憶させる（ステップＳ１０８Ｄ）。
【０１０４】
次に、マスク３２の全体マスクマークＭ２が顕微鏡撮像装置ＡＸＹの視野に入るように顕微鏡ステージ８４を移動させる（ステップＳ１０８Ｅ）。なお、電子光学鏡筒１０２とマスク３２との隙間は狭いため、全体マスクマークＭ２を視野に入れるように顕微鏡撮像装置ＡＸＹを移動させることができない場合が考えられるが、この場合には全体マスクマークＭ２を観察するための他の顕微鏡撮像装置を設ける必要がある。
【０１０５】
その後、上記と同様にして全体マスクマークＭ２とウエハマークＷとの位置ずれ量がゼロになるようにθＸＹステージ７０を移動させる（ステップＳ１０８Ｆ、Ｓ１０８Ｇ、Ｓ１０８Ｈ）。そして、ステップＳ１０８Ｇで位置ずれ量＝０と判別されたときのθＸＹステージ７０の移動位置（Ｘ２  、Ｙ２  ）を、レーザ干渉計ＬＸＷ、ＬＹＷから読み取ってメモリ２０３に記憶させる（ステップＳ１０８Ｉ）。
【０１０６】
上記のようにして測定された全体マスクマークＭ、Ｍ２がそれぞれウエハマークＷと一致したときのθＸＹステージ７０の位置（Ｘ１  、Ｙ１  ）、（Ｘ２  、Ｙ２  ）からマスク３２の回転量θＭ  を計算する（ステップＳ１０８Ｊ）。
【０１０７】
図１６に戻って、ステップＳ１１０では、全体マスクマークＭ２を基準にしてウエハマークＷを測定し、その測定結果に基づいてウエハパレット４４の回転量θＰ  を計算する。
【０１０８】
図１８は上記ステップＳ１１０の詳細を示すフローチャートである。前記ステップＳ１０８の処理が終了した時点では、ウエハマークＷと全体マスクマークＭ２とが一致している状態にあり、また、このときのθＸＹステージ７０の位置（Ｘ１  、Ｙ１  ）及びマスクステージ８２の位置（Ｘ２  、Ｙ２  ）は測定済みである。
【０１０９】
図１８のステップＳ１１０Ａでは、ウエハパレット４４のウエハマークＷ２が顕微鏡撮像装置ＡＸＹの視野に入るようにθＸＹステージ７０を移動させ、顕微鏡撮像装置ＡＸＹの視野内の全体マスクマークＭ２とウエハマークＷ２との位置ずれ量を顕微鏡撮像装置ＡＸＹから得られる画像信号を処理することによって測定する。この測定した位置ずれ量がゼロか否かを判別し（ステップＳ１１０Ｂ）、位置ずれ量≠０の場合には、位置ずれ量がゼロに近づく方向にθＸＹステージ７０を移動させ（ステップＳ１１０Ｃ）、ステップＳ１１０Ａで再び全体全体マスクマークＭ２とウエハマークＷ２との位置ずれ量を測定する。そして、位置ずれ量＝０になるまでステップＳ１１０Ａ、Ｓ１１０Ｂ、Ｓ１１０Ｃの処理を繰り返す。
【０１１０】
ステップＳ１１０Ｂで位置ずれ量＝０と判別されると、そのときのθＸＹステージ７０の移動位置（Ｘ２  、Ｙ２  ）をレーザ干渉計ＬＸＭ、ＬＹＭから読み取ってメモリ２０３に記憶させる（ステップＳ１１０Ｄ）。
【０１１１】
上記のようにして測定されたウエハマークＷがそれぞれ全体マスクマークＭ２と一致したときのθＸＹステージ７０の位置（Ｘ１  、Ｙ１  ）、（Ｘ２  、Ｙ２  ）からウエハパレット４４の回転量θＰ  を計算する（ステップＳ１１０Ｅ）。なお、θＸＹステージ７０の位置（Ｘ１  、Ｙ１  ）は、図１７のステップＳ１０８Ｄで既に測定されている。
【０１１２】
次に、図１６に戻って、顕微鏡ステージ８４を駆動して顕微鏡撮像装置ＡＸＹを転写領域から退避させる（ステップＳ１１２）。続いて、マスク３２に対してウエハ４０の各ダイＤを位置合わせするための各ダイＤの位置（θＸＹステージ７０の位置（Ｘ、Ｙ）とθＸＹステージ７０の回転量θ）を計算する（ステップＳ１１４）。
【０１１３】
上記のようにして計算した各ダイＤの位置（θＸＹステージ７０の位置（Ｘ、Ｙ）とθＸＹステージ７０の回転量θ）に基づいてθＸＹステージ７０を移動させるとともに、θＸＹステージ７０を回転させる（ステップＳ１１６）。
【０１１４】
次に、電子ビームによってマスク３２に形成されたマスクパターンをウエハ４０に転写する（ステップＳ１１８）。続いて、全てのダイＤの転写が終了したか否かを判別し（ステップＳ１２０）、終了していない場合にはステップＳ１１６に戻って他のダイＤの位置合わせを行い、再びマスクパターンの転写を行う。このようにして全てのダイＤの転写が終了すると、ウエハ４０をアンロードして終了する。
【０１１５】
なお、この実施の形態では、マスクマークとウエハマークとの位置ずれ量がゼロになるようにマスクステージ又はウエハステージを移動させ、そのときのマクスステージ及びウエハステージの移動位置を測定するようにしたが、これに限らず、マスクマークとウエハマークとの位置ずれ量を顕微鏡撮像装置の画面上の位置ずれ量から測定するとともに、この測定時におけるマクスステージ及びウエハステージの移動位置を測定し、これらの測定結果に基づいてマスクマークとウエハマークとの位置ずれ量がゼロになるときのマスクステージ及びウエハステージの移動位置を算出するようにしてもよい。
【０１１６】
また、この実施の形態では、ウエハ３２がウエハパレット４４に搭載され、更にウエハパレット４４がθＸＹステージ７０（θＸＹステージ７０の電磁チャック６０）に搭載される例について説明したが、これに限らず、本発明はウエハ３２を直接θＸＹステージ７０上の電磁チャック６０に吸着させる場合にも適用できる。この場合にも、ウエハ４０上の少なくとも２つのウエハマークの位置を測定する。
【０１１７】
次に、本発明に係る電子ビーム近接露光方法及び露光装置の他の実施の形態について説明する。これは、請求項２の発明に該当する。すなわち、ステップ３において、ダイマークＭＤＸ、ＭＤＹとマスクマークＭＭＸ、ＭＭＹとの相対的な位置ずれ量が所定の値未満である場合には、ステップ４に代えて、以下に記載するステップ４’を採用する電子ビーム近接露光方法である。
【０１１８】
ステップ４’では、最初のウエハ４０の転写時において、所定の個数のダイＤにおいては、ステップ３でのダイマークＭＤＸ、ＭＤＹとマスクマークＭＭＸ、ＭＭＹとの相対的な位置ずれ量に基づいて、マスク３２とウエハ４０のダイとＤを相対的に位置合わせし、マスクパターンをウエハ４０上のレジスト層に転写し、前記所定の個数のダイＤ以外のダイＤにおいては、ステップ３での全体マスクマークＭとウエハマークＷとの相対的な位置ずれ量に基づいて、マスク３２とウエハ４０のダイＤとを相対的に位置合わせし、マスクパターンをウエハ４０上のレジスト層に転写し、これらの操作をウエハ４０の各ダイＤに対して繰り返し行う。
【０１１９】
図１９は、このステップ４’の詳細な手順を説明するフローチャートである。所定の工程時（たとえば、図３における１番目のダイＤ１の転写が終了した時点）における、ダイＤ１の位置合わせ情報を記憶する（ステップＳ２０２）。そして、この記憶した位置合わせ情報より次に転写するダイＤ２の位置合わせ位置を算出する（ステップＳ２０３）。
【０１２０】
この算出結果に基いて次に転写するダイＤ２を転写する位置に位置決めする（ステップＳ２０４）。そして、マスク３２に設けられたマスクマーク（ＭＭＸ、ＭＭＹ、ＭＭＸ１  、ＭＭＸ２  、ＭＭＹ１  、ＭＭＹ２  ）とダイＤ２に設けられたダイマーク（ＭＤＸ、ＭＤＹ、ＭＤＸ１  、ＭＤＸ２  、ＭＤＹ１  、ＭＤＹ２  ）とを撮像し、この撮像した情報よりダイＤ２の位置決め結果を算出する（ステップＳ２０５）。
【０１２１】
このステップＳ２０３で算出された位置合わせ位置とステップＳ２０５で算出された位置決め結果とを比較する。そして、この比較結果よりマスク３２とダイＤ２との位置ズレ量が所定の値ν未満になるように位置合わせを行い及び／又は電子ビームの入射角度を制御する（ステップＳ２０６）。なお、所定の値νの具体例としては、５ｎｍが採用できる。次いで、マスクパターンをウエハ３２上のレジスト層に転写する（ステップＳ２０７）。
【０１２２】
次に、ステップＳ２０６での比較結果であるマスク３２とダイＤ２との位置ズレ量が所定の閾値γ未満であるかの有無が判断される（ステップＳ２０８）。なお、所定の閾値γの具体例としては、５ｎｍが採用できる。
【０１２３】
位置ズレ量が所定の閾値γ以上である場合には、ステップＳ２０２に戻り、次のダイ（本例では、ダイＤ３）の位置合わせが開始される。
【０１２４】
位置ズレ量が所定の閾値γ未満である場合には、この閾値γ未満となる度数をカウントし、このカウント結果が所定の度数Ｑとなった場合には、以降の工程において所定の数毎のダイではステップＳ２０５及びステップＳ２０６を省略する。以下、流れに従って説明する。
【０１２５】
ダイＤ２において、位置ズレ量が閾値γ未満であった場合、これまでのダイＤにおいて位置ズレ量が閾値γ未満であった回数Ｎに１を加算する。すなわち、Ｎ＝Ｎ＋１の計算を行う（ステップＳ２０９）。そして、このＮの値を所定の度数Ｑと比較する（ステップＳ２１０）。
【０１２６】
Ｎの値が所定の度数Ｑ未満の場合には、ステップＳ２０２に戻り、次のダイ（本例では、ダイＤ３）の位置合わせが開始される。
【０１２７】
Ｎの値が所定の度数Ｑ又はＱ以上の場合には、以降の所定数毎のダイ（たとえば３枚毎）ではステップＳ２０５及びステップＳ２０６の工程が省略される。
【０１２８】
より具体的には、ダイＤ３、Ｄ４及びダイＤ５では、ダイＤの位置合わせ情報の記憶（ステップＳ３０２）、次に転写するダイＤの位置合わせ位置の算出（ステップＳ３０３）、算出結果に基いて次に転写するダイＤの転写位置への位置決め（ステップＳ３０４）及び転写（ステップＳ３０７）のみが行われる。なお、このステップにおいて、ステップＳ３０２、ステップＳ３０３、ステップＳ３０４及びステップＳ３０７は、それぞれステップＳ２０２、ステップＳ２０３、ステップＳ２０４及びステップＳ２０７と同一の処理内容である。
【０１２９】
次いで、位置合わせのスキップ回数（本例では、３回）が満了したかが判断され（ステップＳ３１２）、スキップ回数が未了の場合にはステップＳ３０２に戻り、このループが繰り返され、スキップ回数が満了した場合には、ステップＳ２０２に戻り、次のダイ（本例では、ダイＤ６）の位置合わせが開始される。
【０１３０】
ステップＳ３１２からステップＳ２０２に戻るフローの場合、本例では、ダイＤ６の位置合わせが開始されるが、このダイＤ６の処理において、ステップＳ２０８で位置ズレ量が所定の閾値γ未満である場合には、ステップＳ２０９に進む。ステップＳ２０９では、既に所定の度数Ｑ以上となっているＮの値に更に１が加算されるので、必然的に次はステップＳ３０２へと進み、以降の所定数毎のダイ（たとえば３枚毎）ではステップＳ２０５及びステップＳ２０６の工程が省略されることとなる。
【０１３１】
なお、図１９のフローチャートでは、ステップＳ２０８において、比較結果の値が所定の閾値γ未満であるかの有無が判断されて、以降の所定数毎のダイ（たとえば３枚）ではステップＳ２０５及びステップＳ２０６の工程が省略されているが、比較結果の値の大小によって工程をスキップするダイの所定毎数を変化させてもよい。
【０１３２】
以上、本発明に係る電子ビーム近接露光方法の実施形態の例について説明したが、本発明は上記実施形態の例に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。
【０１３３】
たとえば、実施形態の例では第２の顕微鏡撮像装置として３台の顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＹ１、ＡＸ２が設けられているが、これを２台としたり、この３台の顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＹ１、ＡＸ２に代えて第１の顕微鏡撮像装置ＡＸＹを移動させて使用する構成も採用できる。
【０１３４】
また、実施形態の例では、ウエハ４４とマスク３２とのθ方向のずれ量補正がθＸＹステージ７０等によってなされているが、請求項４に記載のように、このθ方向のずれ量補正を電子ビームの入射角度制御によって行う構成も採用できる。
【０１３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、最初のウエハの転写時においては、ダイバイダイ（Ｄｉｅ  ｂｙ  Ｄｉｅ）方式の電子ビーム近接露光方法が採用される。そして、このときの各マーク間の相対的な位置ずれ量が求められる。次に、この結果を基に、２枚目以降のウエハの転写時においては、ダイバイダイ方式を採用せずに、一旦マスクとウエハとの位置合わせが済んだ後に、マスクとウエハとのダイのピッチ毎の相対移動で各ダイの位置決めを行う。したがって、マスクとウエハとの位置決めに要する時間を極力短縮し、マスクパターンを精度よくウエハの各ダイに転写することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子ビーム近接露光装置の転写部の上面図
【図２】図１の２−２線に沿う断面図本発明に係る電子ビーム近接露光装置の転写部の側面図
【図３】図１に示した電子ビーム近接露光装置の転写部を拡大した上面図
【図４】図３の要部拡大図
【図５】図４の５−５線に沿う断面図
【図６】第２の顕微鏡撮像装置の概略構成図
【図７】第２の顕微鏡撮像装置によってマスクマークとダイマークとの位置ずれ量を検出する方法を説明するために用いた図
【図８】第２の顕微鏡撮像装置によってマスクマークとダイマークとの位置ずれ量を検出する方法を説明するために用いた図
【図９】電子ビーム近接露光装置の要部縦断面図
【図１０】電子ビーム近接露光装置の要部上面図
【図１１】第１の顕微鏡撮像装置の詳細を示す光学部品配置図
【図１２】第１の顕微鏡撮像装置の他の実施の形態を示す光学部品配置図
【図１３】第１の顕微鏡撮像装置によって全体マスクマークとウエハマークとの位置ずれ量を検出する方法を説明するために用いた図
【図１４】電子ビーム近接露光装置の制御部の実施の形態を示すブロック図
【図１５】電子ビーム１５のマスク３２への入射角度が制御について説明する概念図
【図１６】電子ビーム近接露光方法の動作手順を示すフローチャート
【図１７】図１６に示したフローチャート中の一部の詳細な処理手順を示すフローチャート
【図１８】図１６に示したフローチャート中の他の一部の詳細な処理手順を示すフローチャート
【図１９】ステップ４’の詳細な動作手順を示すフローチャート
【図２０】電子ビーム近接露光装置の基本構成図
【図２１】電子ビームによるマスクの走査を説明するために用いた図
【図２２】電子ビーム近接露光装置の全体構成図
【符号の説明】
１５…電子ビーム、２２、２４…主偏向器、２６、２８…副偏向器、３２…マスク、４０…ウエハ、６０…静電チャック、７０…θＸＹステージ（ウエハステージ）、２００…中央処理装置（ＣＰＵ）、２０２…信号処理回路、２０４、２０６…ステージ駆動回路、２０５…デジタル演算回路、ＡＸＹ…第１の顕微鏡撮像装置、ＡＸ１、ＡＹ１、ＡＸ２…第２の顕微鏡撮像装置、Ｄ…ダイ、ＭＤＸ、ＭＤＹ、ＭＤＸ１  、ＭＤＸ２  、ＭＤＹ１  、ＭＤＹ２  …ダイマーク、ＭＭＸ、ＭＭＹ、ＭＭＸ１  、ＭＭＸ２  、
ＭＭＹ１  、ＭＭＹ２  …マスクマーク、Ｍ…全体マスクマーク、Ｗ…ウエハマーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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