(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主尺パターンと副尺パターンを用いて、対象物に対して電子線によりパターンを描画する電子線描画装置の位置ずれ精度を測定する電子線描画用精度測定方法であって、
メッシュ状の主尺パターンを、対象物に塗布されたレジストに対して当該レジストの最適露光量の５０％の露光量で描画し、
主尺パターンとピッチの違うメッシュ状の副尺パターンを、対象物に描画された主尺パターンに重ねて前記レジストの最適露光量の５０％の露光量で描画して、
主尺パターンと副尺パターンの重ね合わされた領域である複数のバーニアパターンの面積を測定し、バーニアパターンのうち最も面積が大きいバーニアパターンの座標を測定し、測定された座標に基づいて位置ずれ精度を測定する
ことを特徴とする電子線描画用精度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子線描画用精度測定方法の改良、特に２次元方向に同時に測定を行う電子線描画用精度測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の高集積化、高性能化に伴い、半導体のパターンの形成においても、パターンの微細化、精度の向上が要求されている。微細パターンをチップやウェハ上に形成する方法として、電子線描画方法が用いられている。電子線描画方法は、電子線を用いて直接チップ等上にあるいはチップ等に塗布されているレジストの上にパターンの描画を行う方法をいう。
【０００３】
この電子線描画方法を用いてチップやウェハ等へのパターンの描画は、偏向器によって電子線を偏向させていくことにより行われる。しかし、偏向器による偏向だけでは描画しきれない程チップ等の大きさが大きい場合は、偏向器のみではチップ全体にパターンを描画することができない。このため、チップをＸ−Ｙテーブルの上に配置し、チップをいくつかのフィールドに分けてパターンを描画していく。この描画方法をステップ式投射露光方法という。
【０００４】
ステップ式投射露光方法でチップにパターンを描画すると、必然的にフィールド間につなぎ目が発生してしまう。すなわち、チップがＸ−Ｙテーブルで移動するときにアクチュエータの誤差等により、チップの位置にずれが生じる場合がある。また、電子ビームや偏向器の誤差により、分割されたチップのフィールド内に電子線による描画を行ったとき、位置ずれが生じてしまう場合がある。このフィールド内の描画のずれやＸ−Ｙテーブルの位置決め誤差は、分割されたフィールド間同士の接続ずれの原因となっている。
【０００５】
具体的には、可変成形ビーム描画装置を用いて、主偏向、副偏向、副副偏向の３段偏向方式でパターン描画を行った場合、通常最大５００５μｍ□、４５５μｍ□、６５μｍ□周期でそれぞれパターンに接続誤差が生じてしまう。
そこで、隣り合うフィールドのつなぎ目が接続されているか否かを測定して、もし接続されていない場合は、修正を施す必要がある。
【０００６】
従来、フィールド間の接続精度の検査は、図６（Ａ）に示すような＃型の目盛１が用いられている。この＃型の目盛１を用いた接続精度測定方法について説明する。
まず、水平方向に隣り合うフィールドＦ１とＦ２の垂直方向の接続精度を測定する。図６（Ｂ）に示すように、フィールドＦ１に＃型の半分の目盛１ａを描画した後、Ｘ−Ｙテーブルを作動させて、フィールドＦ２に＃型の半分の目盛１ｂを描画する。そして、測長走査型電子顕微鏡（以下「ＣＤ−ＳＥＭ」という）を用いて＃型の目盛のずれ量ΔＸを測定する。これにより、フィールドＦ１とＦ２の水平方向に対する接続精度が求められる。
【０００７】
次に、水平方向に隣り合うフィールドＦ１とＦ３の垂直方向の接続精度を測定する。図６（Ｃ）に示すように、フィールドＦ１に＃型の半分の目盛１ｃを描画した後、Ｘ−Ｙテーブルを作動させて、フィールドＦ３に＃型の半分の目盛１ｄを描画する。そして、ＣＤ−ＳＥＭを用いて＃型の目盛のずれ量ΔＹを測定する。これにより、フィールドＦ１とＦ３の垂直方向に対する接続精度が求められる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した測定方法は、フィールド間の接続精度については測定することができるが、それぞれのフィールド内の位置ずれについては測定することができない。よって、各フィールド内に電子線が正確にパターンを描画するか否かについては測定することができないという問題がある。
さらに、上述した測定方法では、Ｘ方向の測定とＹ方向の測定を別々に行わなければならず、測定に時間と手間がかかってしまうという問題がある。
【０００９】
また、精度マーク描画露光量にも測定値が依存するという問題がある。すなわち、レジストに対する露光量が多すぎると、レジストが帯電することにより、入射する電子の位置が変化してしまう、いわゆるチャージアップを引き起こしてしまうという問題がある。さらに、この測定方法においては、測定精度が悪いという問題がある。具体的には、標準偏差３σで２０ｍｍ程度であり、測定再現性が悪いため、測定精度が疑問視されている。
【００１０】
そこで本発明は上記課題を解消し、効率的にかつ正確に位置ずれを検出するするとともに接続精度を測定することができる電子線描画用測定装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明にあっては、主尺パターンと副尺パターンを用いて、対象物に対して電子線によりパターンを描画する電子線描画装置の位置ずれ精度を測定する電子線描画用精度測定方法にであって、メッシュ状の主尺パターンを対象物に塗布されたレジストに描画し、主尺パターンとピッチの違うメッシュ状のパターンの副尺パターンを、対象物に描画された主尺パターンに重ねて描画して、主尺パターンと副尺パターンの重ね合わされた領域である複数のバーニアパターンの面積を測定し、バーニアパターンのうち最も面積が大きいバーニアパターンの座標を測定する電子線描画用精度測定方法により、達成される。
【００１２】
本発明では、主尺パターンと副尺パターンを重ねて描画することによって、主尺パターンと副尺パターンの重なった領域に２次元のバーニアパターンが形成される。複数のバーニアパターンのそれぞれの面積を求めて、最も面積の大きいバーニアパターンを検出してその座標を測定する。
これにより、これにより、２次元方向に対して同時に位置ずれを測定できるとともに、ずれ量を定量的に求めることができるため、精度よく位置ずれを測定することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１４】
本発明の電子線描画用接続精度測定方法の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳しく説明する。図１には、電子線描画用接続精度測定方法に用いられる主尺パターン１０のパターン図を示しており、図２には、電子線描画用接続精度測定方法に用いられる副尺パターン２０のパターン図を示している。
図１の主尺パターン１０はメッシュ状に形成されていて、メッシュサイズは例えば０．２μｍ□、ピッチ０．４μｍで形成されている。また、図２の副尺パターン２０もメッシュ状に形成されており、例えばメッシュサイズは０．１８μｍ□、ピッチ０．３６μｍで形成されている。副尺パターン２０のメッシュサイズは主尺パターン１０のメッシュサイズよりも所定の割合、例えば９０％の縮小率で形成されている。
【００１５】
図３にはウェハＷのフィールド上に主尺パターン１０と副尺パターン２０を電子線描写したときの平面図を示している。
図３の対象物であるウェハＷ上にはレジストが塗布されており、そのレジストの上に主尺パターン１０と副尺パターン２０が描画される。この描画は、主尺パターン１０の露光量と副尺パターン２０の露光量をあわせた露光量がレジストの最適な露光量となるように、電子線により描画される。例えば、化学増幅レジストの最適露光量が７．０（μＣ／ｃｍ2 ）であるとき、主尺パターン１０と副尺パターン２０は、それぞれ３．５（μＣ／ｃｍ2 ）ずつで電子線により描画される。
ウェハＷに塗布されたレジストの最適の露光量で、主尺パターン１０と副尺パターン２０が描画されることにより、チャージアップを低減して、高精度測定を行うことができる。
【００１６】
ウェハＷは複数のフィールドに分割されており、このフィールドの範囲は電子線が偏向レンズによる偏向で描画できる範囲になっている。主尺パターン１０と副尺パターン２０は各領域の４隅と中央部に配置される。領域の４隅に主尺パターン１０と副尺パターン２０を描画するのは、主に隣接する領域との接続精度を測定するためであり、領域の中央部に描画するのは、主に領域内の位置ずれを検出するためである。
【００１７】
主尺パターン１０と副尺パターン２０がレジスト上に描画された後、現像液により主尺パターン１０と副尺パターン２０の重ね合わされた領域（以下「バーニアパターン」と呼ぶ）を解像する。すなわち、主尺パターン１０と副尺パターン２０の露光量はそれぞれレジストの最適露光量の５０％ずつ露光されているので、レジストを現像することにより複数のバーニアパターンＢＰが形成されることになる。
【００１８】
図４には、主尺パターン１０と副尺パターン２０により形成されたバーニアパターンＢＰの平面図を示している。
図４において、主尺パターン１０と副尺パターン２０が重ね合った領域がバーニアパターンＢＰとして解像する。このとき、解像されたバーニアパターンＢＰの最も領域が大きいバーニアパターンＢＰを探すことにより、ずれ値を定量的に評価することができる。
すなわち、主尺パターン１０と副尺パターン２０はピッチが違うため、所定の場所以外では完全に重なり合わず、バーニアパターンＢＰが最大とはならない。この場所以外でバーニアパターンＢＰの面積が最大となる場合、位置ずれを起こしていることになり、そのバーニアパターンＢＰの面積が最大となる座標を求めることでずれ量を定量的に測定することができる。
【００１９】
具体的には、図４において最大寸法に解像するバーニアパターンの座標を（ｉ，ｊ）で定義し、副尺パターン２０の縮小率を１／ｎとする。このとき、Ｘ方向のずれ量は２ｉ／ｎ、Ｙ方向のずれ量は２ｊ／ｎで表される。主尺パターン１０に対する副尺パターン２０の縮小率は予め設定されているので、最大寸法に解像するバーニアパターンの座標（ｉ，ｊ）の値さえわかれば、Ｘ方向とＹ方向のずれ量を即座に求めることができる。
【００２０】
図５は、最も面積の大きいバーニアパターンＢＰを検出するためのフローチャート図であり、図４と図５を参照しながら最も大きい領域をしたバーニアパターンＢＰをＣＤ−ＳＥＭで検索する方法を説明する。
まず、始点となるバーニアパターンＢＰ１のＸ方向、Ｙ方向の長さＷｘ、Ｗｙを測定し、バーニアパターンＢＰ１の面積Ｓ１を算出する（ＳＴ１）。具体的には、形成されたバーニアパターンＢＰに電子線を照射し、反射電子又は２次電子の検出信号の１次微分もしくは２次微分波形のピーク値からバーニアパターンＢＰの面積Ｓを測定する。
次に、その始点に隣接する８つのバーニアパターンＢＰについてそれぞれＸ方向の長さＷｘ、Ｙ方向の長さＷｙを測定し、面積Ｓを算出する（ＳＴ２）。
【００２１】
隣接する８つのバーニアパターンＢＰと始点となったバーニアパターンＢＰ１の面積Ｓ１をぞれぞれ比較して、そのうち一番大きい面積を有するバーニアパターンＢＰｍａｘを選び出す（ＳＴ３）。このようにして、すべてのバーニアパターンＢＰについて面積Ｓを求めて、面積が最大となるバーニアパターンＢＰｍａｘを検索する（ＳＴ４）。バーニアパターンＢＰｍａｘが検出されたら、その座標を測定する（ＳＴ５）。測定された座標に基づいて測定したフィールドにおける位置ずれを検出することができる。
これにより、測定したフィールドにおける位置ずれを検出することができる。この作業をすべてのフィールドについて行う。そして、すべてのフィールドについて位置ずれを定量的に測定する。
【００２２】
上記実施の形態によれば、複数に分割された各フィールドの位置ずれを検出することにより、各フィールドの位置ずれ精度を求めることができる。ぞして、各フィールドの位置ずれ精度を求めることにより、各フィールド間の接続精度をも求めることができる。すなわち、各フィールドの位置ずれがなければ、接続精度が生じることがないという観点から、各フィールドの位置ずれを検出さえすれば、接続精度も検出できることになる。
【００２３】
また、上述したような位置ずれ検出は、２次元方向の位置ずれを同時に検出することができるので、短時間に効率よく、かつ高精度な測定を行うことができる。
さらに、位置ずれを検出する際に、バーニアパターンＢＰの寸法を直接測定することにより、測定精度を向上させることができる。そして、レジストの最適露光量により、主尺パターンと副尺パターンを露光するので、チャージアップを低減し、測定精度を向上させることができる。
【００２４】
ところで、本発明は、上記実施の形態に限定されない。
上記実施の形態において、主尺パターン１０と副尺パターン２０のピッチは１０％ずれたパターンで形成されているが、この割合はいくつであっても構わない。また、露光量がレジストの最適の露光量になるように、主尺パターンと副尺パターンの露光量をそれぞれ３．５μｍ／ｃｍ2 にしたが、このレジスト及び露光量に限られず、他のレジスト及び露光量を用いてもよい。つまり、主尺パターン１０と副尺パターン２０の全体の露光量がレジストの最適な露光量であればよい。例えば、ノボラック樹脂系化学増幅ネガレジストの場合、最適露光量は０．２μｍ／ｃｍ2 である。従って、主尺パターン１０と副尺パターン２０はそれぞれ露光量０．１μｍ／ｃｍ2 でパターン描画されることになる。
【００２５】
図５のＳＴ２において、隣接する８つのバーニアパターンＢＰをみることとしたのは、一度に３×３のバーニアパターンＢＰしかみることができないＣＤ−ＳＥＭを用いて測定しているからである。従って、測定するバーニアパターンの数は８つに限定されるものではない。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、効率的にかつ正確に位置ずれを検出するするとともに接続精度を測定することができる電子線描画用測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子線描画用精度測定方法の好ましい実施形態において使用する主尺パターンを示す平面図。
【図２】本発明の電子線描画用精度測定方法の好ましい実施形態において使用する副尺パターンを示す平面図。
【図３】複数の領域に分割されたウェハ上に主尺パターンと副尺パターンを配置した平面図。
【図４】ウェハ上に配置された主尺パターンと副尺パターンにより解像されたバーニアパターンを示す平面図。
【図５】解像されたバーニアパターンＢＰのうち、最も面積の大きいバーニアパターンを検出するフローチャート図。
【図６】従来の電子線描画用精度測定方法を示す平面図。
【符号の説明】
１０・・・主尺パターン、２０・・・副尺パターン、Ｗ・・・ウェハ、ＢＰ・・・バーニアパターン。
【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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