(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームを使用して第１の層を露光しその後前記第１の層の上層にこれに重ね合わせて第２の層をビームを使用して露光する際に、前記第１の層の露光時に複数回第１の基準マークの検出を行い、この検出結果、検出時刻および前記第１の層の露光時刻に基づいて位置ずれを算出し、前記第２の層の露光時に前記位置ずれを補正して露光することを特徴とする重ね合わせ露光方法。
【請求項２】
前記第１の層の露光時に発生した前記位置ずれを前記第２の層の露光時に補正する際に、その補正を、設計上前記第２の層の補正単位と重なる前記第１の層の位置ずれ算出単位の位置ずれの分だけ平行移動させることによって行うことを特徴とする請求項１に記載の重ね合わせ露光方法。
【請求項３】
前記第２の層を露光する前に、位置あわせマークを検出しその検出結果に基づいて描画位置換算係数もしくはモデル関数の係数を導出するとともに、前記第２の層を露光中に複数回第２の基準マークを検出し前記第２の層を露光する際に直前の前記第２の基準マークの検出結果に基づいて位置ずれの補正を行うことを特徴とする請求項1または２に記載の重ね合わせ露光方法。
【請求項４】
前記第２の層の露光時に参照する位置あわせマークが、前記第１の層に形成されているとき、前記第２の層を露光する前に行われる描画位置換算係数もしくはモデル関数の係数の導出に、前記位置合わせマークの設計上の位置から補正された位置を使用することを特徴とする請求項３に記載の重ね合わせ露光方法。
【請求項５】
前記第１の層の露光時に発生した位置ずれを算出する際に、その算出単位を、第１の層のフィールド、サブフィールド、サブサブフィールドのいずれかとし、前記第１の層の露光時に発生した位置ずれを前記第２の層の露光時に補正する際に、その補正単位を、前記第２の層のフィールド、サブフィールド、サブサブフィールドのいずれかとし、設計上、前記第２の層の露光時の補正単位が、前記第１の層の位置ずれの算出単位の境界線を横断しないことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の重ね合わせ露光方法。
【請求項６】
前記第１の層の位置ずれ算出単位の位置ずれを、その露光の前後に行った複数回の基準マーク検出結果から時間に対する１次の多項式を用いて算出することを特徴とする請求項５に記載の重ね合わせ露光方法。
【請求項７】
前記第１の層の位置ずれ算出単位の位置ずれを、その露光の前後に行った複数回の基準マーク検出結果から時間に対する２次以上の多項式を用いて算出することを特徴とする請求項５に記載の重ね合わせ露光方法。
【請求項８】
前記第１の層の位置ずれ算出単位の位置ずれを、その露光の前後に行った複数回の基準マーク検出結果から補間法を用いて算出することを特徴とする請求項５記載の重ね合わせ露光方法。
【請求項９】
基準マークからの信号を検出してその位置を計算するマーク位置認識部と、前記マーク位置認識部によって認識されたマーク位置をその検出時刻と共に記憶するマーク位置記憶部と、半導体基板上の位置ずれ算出単位ごとの描画時刻を記憶する位置ずれ算出単位描画時刻記憶部と、前記算出単位描画時刻記憶部に記憶された描画時刻と、前記マーク位置記憶部に記憶されたデータとから補正すべき重ね合わせ位置ずれ量を算出する重ね合わせ露光用位置ずれ算出部と、前記重ね合わせ露光用位置ずれ算出部によって算出された重ね合わせ位置ずれ量が入力され、該重ね合わせ位置ずれ量によって露光用ビームの位置を補正するビーム位置計算部と、を備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれかに記載の重ね合わせ露光方法を行うための露光装置であって、基準マークからの信号を検出してその位置を計算するマーク位置認識部と、前記マーク位置認識部によって認識されたマーク位置をその検出時刻と共に記憶するマーク位置記憶部と、半導体基板上の位置ずれ算出単位ごとの描画時刻を記憶する位置ずれ算出単位描画時刻記憶部と、前記算出単位描画時刻記憶部に記憶された描画時刻と、前記マーク位置記憶部に記憶されたデータとから補正すべき重ね合わせ位置ずれ量を算出する重ね合わせ露光用位置ずれ算出部と、前記重ね合わせ露光用位置ずれ算出部によって算出された重ね合わせ位置ずれ量が入力され、該重ね合わせ位置ずれ量によって露光用ビームの位置を補正するビーム位置計算部と、を備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
前記重ね合わせ露光用位置ずれ算出部によって算出された重ね合わせ位置ずれ量は、重ね合わせ露光用位置ずれ記憶部に記憶され、前記重ね合わせ露光用位置ずれ記憶部を介して重ね合わせ位置ずれ量が前記ビーム位置計算部へ伝達されることを特徴とする請求項９または１０に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重ね合わせ露光方法と露光装置に関し、特に光ビーム、電子線、イオンビーム等のビームを用いて露光する際の、高い重ね合わせ精度を実現することのできる重ね合わせ露光方法と露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リソグラフィーに求められる重要な性能の１つに、重ね合わせ精度がある。より良い重ね合わせ精度を得るためには、まず、下地である第１層、これに重ね合わせる第２層、これら２つの層の位置精度がよいことが求められる。第１層と第２層の位置精度が良ければ、その結果として、より良い重ね合わせ精度が実現される。
リソグラフィーでは、より良い位置精度を得るために、様々な努力が積み重ねられてきた。例えば、光ステッパーでは、レンズ歪みによる位置ずれをできるだけ小さくしようとしてきた。また、光、電子線、イオンビームなどのビームを用いて、１チップのパターンを複数個の部分に分割し露光する方法では、ビームドリフトによる位置ずれをできるだけ小さくしようとしてきた（特開平９−２６０２４７号公報や特開平１１−８１７１号公報の方法）。その他に、温度変化や、ステージによる誤差にも注意を払ってきた。
【０００３】
しかしながら、これらの努力にもかかわらず、完全に位置精度を確保できるような露光方法は、確立されていない。その結果、下地の第１層のパターンは、多かれ少なかれ、必ず位置ずれを含んでいる。このため、第１層、第２層露光時に、その位置精度を高める手段だけを用いるのであれば、第２層の位置精度がどんなに良くても、得られる重ね合わせ精度は、第１層の位置ずれ程度になる。
このような状況を改善し、より良い重ね合わせ精度を得るために、第２層を設計位置に露光するのではなく、第１層の位置ずれを補正した位置に露光する方法が考えられた。例えば、光ステッパーのレンズ歪みによる第１層の位置ずれを補正して、第２層を電子線露光する特開昭６２−１４９１２７号公報の方法や、第１層に位置ずれを調べるためのマークを配置しておき、第２層露光時にこれを検出することで、第１層の位置ずれに関する情報を取得し、補正をかけて露光する特開平１１−６７６４１号公報の方法である。
これらの方法を用いると、重ね合わせ精度は、第１層、第２層露光時に、位置精度を高める手段のみを用いて露光する場合に比べて、大きく改善する。しかしながら、第１層の位置ずれの様子が、すべてのチップで同じであることを想定しているため、第１層の位置ずれの様子が、各チップで異なるような場合には、十分ではない。
【０００４】
第１層の位置ずれの様子が各チップで異なる場合に対応した例としては、特開平９−２４６１４７号公報の方法や特開平１０−２４２０３９号公報の方法がある。特開平９−２４６１４７号公報の方法は、光露光装置の露光フィールド内に複数のチップが配置される場合を扱っており、この場合、露光フィールド内のチップ位置によって、光学系の歪み量が異なるため、第１層の位置ずれの様子がチップごとに異なる。特開平１０−２４２０３９号公報の方法は、光露光装置で生じる光学系の歪み量が露光エネルギーに応じて変化するために、第１層の位置ずれの様子がウェハごとに異なる場合を扱っている。このように、第１層の位置ずれの様子が、各チップで異なる場合に対応できる方法は存在するが、これらの方法が対象とするのは、各チップで位置ずれの様子に違いを生じさせる要因が、特定の再現性のあるものに限られていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各チップで第１層の位置ずれの様子が異なるとき、その要因は、特定の再現性のあるものだけではない。実際の露光では、むしろ、再現性の低い、もしくは再現性が不確かな要因によって、各チップの第１層の位置ずれの様子が異なり、重ね合わせ精度を悪化させている。そのような要因の代表的なものは、光、電子線、イオンビームなどのビームを用いて、１チップのパターンを複数個の部分に分割し露光する方法において、ビームドリフトが発生する場合である。ビームを用いる露光方法では、同じウェハ上に存在するチップでも、各チップを露光する時刻が異なるため、チップ内の同じ位置を露光していてもビームドリフトは異なり、その結果、チップ内の位置ずれの様子が異なる。また、ビームドリフトは、雰囲気や装置状態に大きく依存するので、複数枚のウェハに同じようにチップを露光していても、異なるウェハの同じ位置のチップが、同じような歪みの様子を有しているかというと、不確かである。ビームドリフトが発生する場合以外にも、温度変化が発生する場合や、ステージの誤差が発生する場合などでも、位置ずれの様子は各チップで異なると考えられる。
すなわちこれまでの方法では、再現性の低い要因で、第１層の位置ずれの様子が各チップで異なるような場合に対応できず、よい重ね合わせ精度が得られないという問題があった。
【０００６】
これまでの方法の、その他の問題点としては、第１層の位置ずれの情報を取得するための負荷が高いことがあげられる。特開昭６２−１４９１２７号公報や特開平９−２４６１４７号公報の方法では、別ウェハ上にマーク列を光ステッパーで転写し、これを位置座標測定器で測定するというような余分な工数を必要とする。特開平１１−６７６４１号公報の方法では、第１層の位置ずれ情報を取得するため、多くのマークが必要で、チップ面積の増加につながる。特開平１０−２４２０３９号公報の方法では、露光エネルギーと光学歪み量の関係をあらかじめ求めておくことが必要である。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解決することであって、その目的は、第１に、光、電子線、イオンビームなどのビームを用いて、１チップのパターンを複数個の部分に分割し露光する方法を用いて、第１層のパターンと第２層のパターンを重ね合わせる際に、再現性の低い要因で、第１層の位置ずれの様子が各チップで異なるような場合にも、よい重ね合わせ精度が得られる露光方法と露光装置を提供することであり、第２に、工数の増加やチップ面積の増加をもたらすことなく、第１層の位置ずれ情報を得る方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、光、電子線、イオンビームなどのビームを用いて、１チップのパターンを複数個の部分に分割し露光する方法を用いて、第１層のパターンと第２層のパターンを重ね合わせる際に、第１層露光時には、従来どおり、複数回の基準マーク検出を行い、第１層の位置ずれの補正を行う。従来、この第１層露光時に行う複数回の基準マーク検出結果は、第１層の位置ずれの補正のみに用いられていた。しかし、本発明では、この結果を、第１層露光時に発生した各チップでの位置ずれの様子を算出するのに利用し、その算出結果を記憶しておく。その後、第２層を露光する際に、記憶していた第１層の位置ずれ情報を参照し、第１層の位置ずれを補正して露光する。
このようにして重ね合わせ露光を行うと、第１層露光時のビームドリフトや温度変化、ステージ誤差等の再現性の低い要因によってもたらされる位置ずれ成分も含めて、すべての位置ずれ成分が、第１層露光時の基準マーク検出結果に取り込まれ、第２層露光時に補正される。
また、本発明の方法は、第１層露光時の基準マーク検出結果という情報を利用するので、余分な工程を必要としない。また、この基準マーク検出を複数回行うこと自体、従来から第１層露光時の位置補正のために行われてきたことなので、スループットは従来と変わりない。また、基準マークとしては、ウェハ上の位置合わせ用マークやステージ上のマークを利用するので、位置ずれ情報取得のために、本来の露光パターンにマークを付加しチップ面積が増加することもない。すなわち、第１層の位置ずれを第２層露光時に補正するために発生する負荷は、きわめて小さい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の重ね合わせ露光方法を行うための露光装置の一実施の形態を示すブロック図である。同図では、例示的に電子線露光装置を示すが、本発明の露光ビームは電子ビームに限定されない。図１において、実線の矢印は、従来の露光装置に備えられている処理の流れを示し、点線の矢印は、本発明によって付加される処理の流れである。
一般に、ビーム４５を用いた露光装置には、露光試料４２をのせるステージ４１と、ビームを偏向させる偏向電極４４、露光試料４２もしくはステージ４１上に作製されたマークを検出するためのマーク信号検出器４３が備えられている。露光を行う際には、描画データ記憶部５６に蓄えられた描画データにもとづいて、ステージ４１を移動させる。しかし、ステージ４１の位置精度は、通常、数μｍ程度であるので、このまま描画データにもとづいてビームを偏向させ描画を行っても、よい位置精度は得られない。このため、通常、レーザー干渉を利用した位置補正が行われる。図１に示すように、レーザ干渉位置測定部５１によりステージ位置を読みとり、偏向位置計算部５７で、理想的なステージ位置との差異を補正することにより偏向位置を決定し、これに応じた偏向電圧を偏向電圧発生部５８において発生させ、偏向電極４４に加える。この結果、ビーム４５は偏向され、ステージ４１に固定された露光試料４２上の意図する場所に入射する。
露光中に、ビームドリフト等による位置ずれの補正を行う場合は、露光試料４２上、もしくはステージ４１上に形成された、基準となる特定のマーク（以下、基準マーク）を、ある時間をおいて複数回検出することを行う。基準マーク検出の際には、ビーム４５を用いて基準マークを走査し、そのときの信号（ビーム４５が電子線の場合は反射電子信号）をマーク信号検出器４３によって検出し、マーク信号検出部５２に伝達し、マーク位置計算部５３で適切な信号処理を行って、マーク検出位置を算出する。算出されたマーク検出位置は、マーク位置記憶部５４に記憶される。位置ずれの補正は、基準マークを検出したとき、この基準マーク検出位置と、マーク位置記憶部５４に記憶してある前回の基準マーク検出位置から、位置ずれ補正量計算部５５で位置ずれを算出し、これを偏向位置計算部５７で補正することによって行う。
なお、上記の説明は、位置あわせマークを参照しない露光の場合である。位置あわせマークを参照しない露光は、第１層の露光に用いられる場合が多い。
位置あわせマークを参照して露光を行う（第２層を露光する）場合も、原理的には同じである。しかし、偏向位置計算部５７にて、描画データから描画位置を決定する際に、位置あわせマークを作製してから露光にいたるまでのプロセス等で発生した歪みを補正する描画位置換算係数を使用する点が異なる。描画位置換算係数について詳細は後で述べるが、描画位置換算係数は、描画データ記憶部５６に記憶されている位置あわせマークの設計位置と、実際に位置あわせマークをビーム４５で走査して、マーク位置計算部５３にて算出されたマーク検出位置の比較から、描画位置換算係数算出部５９で決定される。得られた描画位置換算係数は、偏向位置計算部５７で使用される。描画データ記憶部５６から、パターンの描画データが送られる度に、描画位置換算係数によって位置を補正し、さらに必要ならば、先に述べた位置ずれの補正を行う。そして、レーザ位置干渉測定部５１からの情報を考慮して最終的な偏向位置を決定し、これに応じた偏向電圧を偏向電圧発生部５８で発生させ、偏向電極４４に加える。この結果、ビーム４５は偏向され、ステージ４１に固定された露光試料４２上の意図する場所に入射する。
以上の機能は、従来の露光装置に備えられているものである。
【０００９】
本発明の露光装置には、上記処理の他に、時計６０、位置ずれ算出単位描画時刻記憶部６１、重ね合わせ露光用位置ずれ算出部６２、重ね合わせ露光用位置ずれ記憶部６３による処理が加わっている。以下では、これらの部分が、本発明の重ね合わせ露光方法を実現するためにどのように働くかについて説明する。
まず、第１層露光時には、複数回基準マーク検出を行う。このとき、基準マークの検出結果は、その検出を行った時刻（時計６０で計測）とともに、マーク位置記憶部５４に記録される。また、第１層露光時、位置ずれ算出単位（すなわちフィールド、もしくはサブフィールド、もしくはサブサブフィールド）（図２参照）のそれぞれの描画開始時刻と終了時刻を、時計６０で計測し、位置ずれ算出単位描画時刻記憶部６１に記録する。
【００１０】
次に、第１層露光後第２層の露光を始めるまでに以下の処理を行う。マーク位置記憶部５４に記録してある第１層露光時の基準マーク検出結果とその実施時刻を読み出し、位置ずれ算出単位描画時刻記憶部６１に記録してある各位置ずれ算出単位の露光開始時刻、終了時刻を読み出し、これらから、重ね合わせ露光用位置ずれ算出部６２において、第１層露光時の位置ずれを各算出単位ごとに計算する。その後、その結果を重ね合わせ露光用位置ずれ記憶部６３に記録する。
第２層露光時には、偏向位置計算部５７にて、重ね合わせ露光用位置ずれ記憶部６３から第１層の位置ずれを読み出し、第２層露光時の各補正単位ごとに、描画データ記憶部５６から送られたパターンの描画位置を補正する。さらにこの後、描画位置換算係数により、第１層が露光されてから第２層が露光されるまでのプロセス等による歪みの補正を行い、必要ならば、第２層露光時に複数回の基準マーク検出を行って、第２層露光時に発生したビームドリフト等の位置ずれの補正を行う。最後に、レーザ位置干渉測定部５１からの情報を考慮して最終的な偏向位置を決定し、これに応じた偏向電圧を偏向電圧発生部５８で発生させ、偏向電極４４に加える。この結果、ビーム４５は偏向され、ステージ４１に固定された露光試料４２上の意図する場所に入射する。
なお、本発明において、光、電子線、イオンビームなどのビームを用いて、１チップのパターンを複数個の部分に分割し露光する方法で露光された第１層の位置あわせマークを第２層露光時に参照する場合、第２層露光時に用いる描画位置換算係数を、描画データ記憶部５６に蓄えられた位置あわせマークの設計位置と、マーク位置計算部５３から伝達される位置あわせマーク検出位置から決定するのではなく、描画データ記憶部５６に蓄えられた位置あわせマークの設計位置を、重ねあわせ露光用位置ずれ記憶部６３から読み出される第１層の位置ずれ情報にもとづいて補正した位置と、マーク位置計算部５３から伝達される位置あわせマーク検出位置から決定する。
【００１１】
また、図１に示した例では、重ね合わせ露光用位置ずれ記憶部６３を設けているが、描画速度に影響しないならば、重ね合わせ露光用位置ずれ記憶部６３を設けず、上記した第１層露光後から第２層露光前までに行う処理を、第２層の露光時にリアルタイムで行い、重ね合わせ露光用位置ずれ算出部６２の算出結果を直接位置計算部５８に伝達するようにしてもよい。
【００１２】
次に、本発明に係る重ね合わせ露光方法について説明する。本発明の露光方法では、第１層の露光、第２層の露光ともに、光、電子線、イオンビームなどのビームを用いて、１チップのパターンを複数個の部分に分割し露光する方法で行なう。このような露光方法であれば、第１層と第２層の露光エネルギー源が異なっていても（例えば、第１層は光、第２層は電子線の場合でも）、本発明の露光方法は適用可能である。
本発明では、第１層露光時の複数回の基準マーク検出結果から、第１層の位置ずれを算出するが、その際、位置ずれを算出する単位として、第１層露光時のフィールド、サブフィールド、サブサブフィールドのいずれかを用いる。第１層露光時のフィールド、サブフィールド、サブサブフィールドのいずれを用いるかについては、露光装置や必要な重ね合わせ精度、予想される位置ずれの状況により異なる。基本的な指針としては、予想される位置ずれが小さければ、より大きな領域を、第１層の位置ずれ算出単位として用い、必要な重ね合わせ精度がより厳しいものであれば、より小さな領域を、第１層の位置ずれ算出単位として用いる。
【００１３】
また、本発明においては、第２層露光時には、第１層露光時の位置ずれ情報をもとに、第１層の位置ずれを補正しながら露光するが、そのとき、第１層の位置ずれを補正する単位として、第２層露光時のフィールド、サブフィールド、サブサブフィールドのいずれかを用いる。第２層露光時のフィールド、サブフィールド、サブサブフィールドのいずれを用いるかについては、露光装置や必要な重ね合わせ精度、予想される位置ずれの状況により異なる。基本的な指針としては、第２層露光時の位置ずれ補正単位は、その面積が、第１層の位置ずれ算出単位以下になるように設定する。最も好ましい選択は、第２層の位置ずれ補正単位を、第１層の位置ずれ算出単位と同じにすることである。
【００１４】
まず、本発明の露光パターンのデータ作成について説明する。最初に、第１層の露光パターンと第２層の露光パターンについて、露光パターンを含むような最小の長方形を、それぞれ考える。すると、第１層の露光パターンから定義される長方形と第２層の露光パターンから定義される長方形は、重ね合わせ露光を行うことからわかるように、当然、ある重なった領域をもつ。露光パターンのデータ作成の際には、この重なった領域において、設計上、第２層露光時の位置ずれ補正単位が、第１層の位置ずれ算出単位の境界線を横断しないようにする。本発明では、この原則を満たさなければならないため、露光パターンのデータ作成を行う際に、フィールド、サブフィールド、サブサブフィールドの配置が、任意でよいわけではない。以下に、具体例を用いてこれを説明する。
【００１５】
図２において、第１層の露光パターンを含む最小の長方形が５ｍｍ×５ｍｍのチップ１であり、第２層の露光パターンを含む最小の長方形が５ｍｍ×５ｍｍのチップ２であり、チップ１とチップ２が、設計上、完全に重なるように、重ね合わせ露光する場合を考える。このとき、第１層を露光するときのフィールド３、サブフィールド４と第２層を露光するときのフィールド５、サブフィールド６の大きさは同じで、フィールドの大きさは１ｍｍ×１ｍｍ、サブフィールドの大きさは、０．５ｍｍ×０．５ｍｍとする。なお、図示した例では、サブサブフィールドは存在しないものとする。
第１層の露光パターンデータについては、フィールド３とサブフィールド４を、配置７のように設定する。配置７において、太線はチップ１の外周、チップ１内の実線はフィールド３の境界線、点線はサブフィールド４の境界線を表す。
【００１６】
次に、第２層の露光パターンデータについては、フィールド５とサブフィールド６の配置を、配置８のように設定する。配置８において、太線はチップ２の外周、チップ２内の実線はフィールド５の境界線、点線はサブフィールド６の境界線を表す。
このとき、第１層の位置ずれ算出単位を第１層のフィールド３とすると、第２層露光時の位置ずれ補正単位として用いることが可能なのは、第２層のフィールド５、第２層のサブフィールド６である。第２層のサブフィールド６は、第１層の位置ずれ算出単位であるフィールド３より小さいが、設計上、ある特定の第１層のフィールド３上に位置するので、問題はない。すなわち、第２層露光時の位置ずれ補正単位が、第１層の位置ずれ算出単位より小さくても、設計上、第１層の位置ずれ算出単位の境界線を横断しなければ、何ら問題はない。
第１層の位置ずれ算出単位を第１層のサブフィールド４に変更すると、第２層露光時の位置ずれ補正単位として用いることが可能なのは、第２層のサブフィールド６のみである。第２層のフィールド５は、第２層露光時の位置ずれ補正単位として用いることはできない。なぜなら、第２層のフィールド５は、設計上、複数の第１層のサブフィールド４上に位置し、第２層露光時に位置ずれを補正する際に、どのサブフィールド４の位置ずれをもとに補正したらよいか、判断がつかないからである。
【００１７】
また、第２層の露光パターンデータについて、フィールド５とサブフィールド６の配置を、別の配置とすることも可能である。その例として、配置９を取り上げる。配置９において、太線はチップ２の外周、チップ２を縦横に横切る実線はフィールド５の境界線、点線はサブフィールド６の境界線を表す。配置９では、フィールド５の配置が、配置８に比較して、ＸＹ方向どちらも、０．５ｍｍずれていることが特徴である。
このとき、第１層の位置ずれ算出単位を第１層のフィールド３とすると、第２層露光時の位置ずれ補正単位として用いることが可能なのは、第２層のサブフィールド６のみである。第２層のフィールド５は、第２層露光時の位置ずれ補正単位として用いることはできない。なぜなら、第２層のフィールド５は、設計上、複数の第１層のフィールド３上に位置し、第２層露光時に位置ずれを補正する際に、どのフィールド３の位置ずれをもとに補正したらよいか、判断がつかないからである。このように、たとえ、第２層露光時の位置ずれ補正単位の大きさが、第１層の位置ずれ算出単位の大きさと同じでも、第２層露光時の位置ずれ補正単位が、設計上、第１層の位置ずれ算出単位の境界線を横断していれば、不適となる。
また、第１層の位置ずれ算出単位を第１層のサブフィールド４に変更すると、第２層露光時の位置ずれ補正単位として用いることが可能なのは、第２層のサブフィールド６のみである。第２層のフィールド５は、第２層露光時の位置ずれ補正単位として用いることはできない。なぜなら、第２層のフィールド５は、設計上、複数の第１層のサブフィールド４上に位置し、第２層露光時に位置ずれを補正する際に、どのサブフィールド４の位置ずれをもとに補正したらよいか、判断がつかないからである。
【００１８】
以上説明したように、第１層の位置ずれ算出単位、第２層露光時の位置ずれ補正単位を何にするかによって、不適となる場合があるので、フィールド、サブフィールド、サブサブフィールドの配置については、第１層の露光パターンを含む最小の長方形と第２層の露光パターンを含む最小の長方形が重なる領域において、設計上、第２層露光時の位置ずれ補正単位が、第１層の位置ずれ算出単位の境界線を横断しないという原則を満たすように、決定しなければならない。
【００１９】
次に、第１層の露光について説明する。図３は、露光対象チップとチップ上に形成される位置合わせマークの配置を示す概略平面図である。ある基板１０上に存在する露光対象チップ１１の第１層を露光するとき、露光前に、図３に示すような、チップ１１の四隅近傍に位置する、絶対位置の正しい第０層（第１層の前に形成されていた層）の位置合わせ用マーク１２〜１５（以下、チップマーク１２〜１５）のマーク検出を行う。この結果、チップマーク１２〜１５の検出位置（Ｘ′，Ｙ′）と、その設計位置（Ｘ，Ｙ）の対応から、式（１）を満たすような１次変換ｆ０１の８つの係数（描画位置換算係数）が定まる。
【００２０】
【数１】
0004151286.tif 000002
１次変換ｆ０１は、第１層の露光を行うまでのプロセス等による歪みを補正する。なお、第０層のチップマーク１２〜１５のマーク検出を行わずに、そのまま第１層の露光を行う場合は、式（１）において、Ａ０１＝１、Ｆ０１＝１、残りの係数は０と考える。
チップマーク１２〜１５の検出を行って、式（１）の係数を決定した後は、露光対象チップ１１の第１層の露光を行う。チップ１１の第１層の露光中には、ｉ番目（ｉは１以上の整数）の位置ずれ算出単位について、装置内蔵の時計を参照しながら、その露光開始時刻Ｔｓ，ｉと露光終了時刻Ｔｅ，ｉを記憶装置に記録する。
また、ビームドリフトに代表されるランダムな成分を含んだ位置ずれを補正するため、ある特定の基準マークを複数回検出し、その位置の比較から、位置ずれ量を算出し、これを補正し露光する。この補正自体は従来から行われていることであるが、本発明では、第１層の露光終了後、基準マークの検出結果から、第１層の位置ずれを算出し、これを第２層露光時の補正に用いるので、基準マークの検出結果は、その測定を行った時刻とともに、記憶装置に記録しておく。
露光対象チップ１１の第１層に属するパターンの描画位置については、次のように決定される。
第１層の露光中、その直前の時刻Ｔｎに行われたｎ（ｎは１以上の整数）回目の基準マーク検出によって算出される位置ずれ（ＸＤ１，ｎ  ，ＹＤ１，ｎ）は、時刻Ｔ０＝０に行った０回目の基準マーク検出位置（ＸＭ，０  ，ＹＭ，０）と時刻Ｔｎに行ったｎ回目の基準マーク検出位置（ＸＭ，ｎ  ，ＹＭ，ｎ）を用いて、式（２）のように表される。
【００２１】
【数２】
0004151286.tif 000003
また、この位置ずれの分だけ、位置補正を行う１次変換ｇＤ１，ｎは、式（３）のように表される。
【００２２】
【数３】
0004151286.tif 000004
設計位置が（Ｘ０，Ｙ０）であるような、第１層に属するパターンの、位置ずれを補正した描画位置（Ｘ１，Ｙ１）は、１次変換ｇＤ１，ｎ・ｆ０１を行うことによって式（４）のように得られる。
【００２３】
【数４】
0004151286.tif 000005
【００２４】
露光対象チップ１１の第１層の露光が終了すると、別の露光対象チップ１６の第１層の露光を、チップ１１の第１層の露光と同様に行う。すなわち、まず、チップ１６の四隅近傍に位置する位置合わせマーク１７〜２０(以下、チップマーク１７〜２０)を検出し、その後、露光対象チップ１６の第１層の露光を開始する。露光対象チップ１６の第１層の露光中にも、基準マークを複数回検出し、その位置の比較から、位置ずれ量を算出し、これを補正し描画する。基準マークの検出結果は、その検出を行った時刻とともに記録される。また、第１層の位置ずれ算出単位のそれぞれについて、露光開始時刻、露光終了時刻を記録する。以下、残りのチップの第１層についても、同様に行う。
【００２５】
基準マークとして用いるマークは、露光するチップと同じウェハ上に形成されたマークで、露光対象チップに距離的に近いものが好ましい。これは、熱膨張／収縮による位置ずれを反映しやすいからである。このため、チップマーク１２〜１５を検出してから、チップ１１の第１層を露光する場合は、チップマーク１２〜１５のいずれか（例えば、チップマーク１２）、チップマーク１７〜２０を検出してから、チップ１６の第１層を露光する場合は、チップマーク１７〜２０のいずれか（例えばチップマーク１７）を用いる。このように、第０層の位置合わせマークを参照して、複数のチップの第１層を露光していく場合、位置ずれの補正に用いる基準マークは、チップごとに、そのチップ四隅近傍にあるチップマークに変更していく。
【００２６】
一方、第０層の位置合わせマークを参照しないで、複数のチップの第１層を露光していく場合、基準マークとして用いるのは、ウェハカセットやステージに形成してあるマークになる。例えば、装置較正用にステージ上に備えられている金のメッシュマークを用いる。複数のチップを露光していく際にも、基準マークは変更しない。この場合、ウェハ上のマークを用いないので、ウェハの熱膨張／収縮による位置ずれは検知できないが、それでも、ビームドリフトによる位置ずれ等は、十分補正できる。
以上述べてきた基準マークの選択方法は、原則であり、それ以外の選択も可能である。例えば、第０層の位置合わせマークを参照して、複数のチップの第１層を露光していく場合でも、基準マークとして、露光対象チップによらず、終始ウェハカセットやステージ上に形成されたマークを使用することが可能である。また、基準マークとして、ウェハ上に形成された特定のマークを、露光対象チップによらず、第１層露光中一貫して用いていくことも可能である。
【００２７】
次に、基準マークを検出するタイミングについて説明する。
まず、チップマークのいずれかを基準マークとし、基準マークをチップごとに変えていく場合について説明する。最初の基準マークの検出については、位置合わせ時のマーク検出結果をそのまま用い、第０回の基準マークの検出結果とする。その後、チップの第１層露光終了まで、定期的に、基準マークを検出していく。そして、チップの第１層露光終了時には、前の基準マーク検出からの経過時間にかかわらず、必ず基準マーク検出を行う。なお、ここでいう「定期的に」とは、ある規定時間が経過した後、装置が比較的、長い静定時間（settling time）を生じさせるような時に、という意味である。通常は、現在露光しているフィールドの露光が終了したときに行うが、特にフィールドの露光終了時に限る必要はなく、現在露光しているサブフィールドやサブサブフィールドの露光終了時でもかまわない。規定時間については、位置ずれの状況により判断する。
【００２８】
次に、基準マークとして、基板上の特定のマークやステージ上のマークとし、チップごとに変化させない場合について説明する。このときは、最初のチップの露光を始める前に、第０回の基準マークの検出を行う。その後、位置合わせマーク検出が必要な場合は、これを行い、チップの第１層の露光を行う。チップの第１層の露光中には、先ほどと同じ意味で、定期的に、基準マークの検出を行う。先ほどの場合には、チップ露光終了時に、前の基準マーク検出からの経過時間にかかわらず、基準マーク検出を行ったが、この場合には、チップ露光終了時に基準マーク検出を行う必要はなく、次のチップの露光に進む。そして、２番目のチップの露光開始時間からの経過時間によらず、前の基準マーク検出から規定の時間が経過したときに、基準マークの検出を行う。このようにして、基板上のチップの第１層をすべて露光し終わると、最後に必ず基準マークの検出を行う。規定時間については、先ほどと同様に、位置ずれの状況により判断する。
【００２９】
なお、第１層の露光においては、第２層露光時に第１層の位置合わせ用マークを参照して位置合わせを行う場合、そのために用いるチップマークを露光しておく。図３では、露光対象チップ１１の位置合わせマーク２１〜２４（以下、チップマーク２１〜２４）、露光対象チップ１６の位置合わせマーク(チップマーク)２５〜２８が、これに相当する。図３では、これらのマークが２本線の十字マークとして、チップ１１のチップマーク１２〜１５、チップ１６のチップマーク１７〜２０の右側に図示されているが、これは、説明のため、チップ１１のチップマーク１２〜１５、チップ１６のチップマーク１７〜２０と区別するためであって、マークの形状、位置等を限定するものではない。
【００３０】
このようにして第１層の露光が終了すると、第２層の露光を始めるまでに、第１層の位置ずれ算出単位のそれぞれについて、位置ずれの算出を行なう。これには、第１層露光中に記憶装置に記録しておいた、基準マークの検出結果とその時刻、第１層の位置ずれ算出単位の露光開始時刻と露光終了時刻を使用する。以下に、第１層の位置ずれの算出について説明する。
時刻Ｔｐに行われたｐ回目（ｐは０以上の整数）の基準マークの検出後で、時刻Ｔｐ＋１のｐ＋１回目の基準マークの検出前に露光された、ｑ番目（ｑは１以上の整数）の、チップ１１の第１層の位置ずれ算出単位の位置ずれは、その露光開始時刻Ｔｓ，ｑと終了時刻Ｔｅ，ｑ（Ｔｐ＜Ｔｓ，ｑ＜Ｔｅ，ｑ＜Ｔｐ＋１）から、以下のように求められる。
今、図４に示すように、Ｔｐ＋１の時刻にｐ＋１回目の基準マークの検出を行ない、その検出位置が（ＸＭ，ｐ＋１  ，ＹＭ，ｐ＋１）であるとすると、Ｔｐの時刻に行ったｐ回目の基準マークの検出位置（ＸＭ，ｐ  ，ＹＭ，ｐ）と比較することにより、その間の単位時間あたりの位置ずれ（ＤＸ，ｐ，ＤＹ，ｐ）は、式（５）から算出できる。
【００３１】
【数５】
0004151286.tif 000006
チップ１１の第１層のｑ番目の位置ずれ算出単位の位置ずれ（ｘｑ  ，ｙｑ）の見積もりを行う際には、Ｔｓ，ｑとＴｅ，ｑの間のある時刻Ｔｑのときの位置ずれで代表させる。時刻Ｔｑとしては、露光開始時刻Ｔｓ，ｑや終了時刻Ｔｅ，ｑを用いてもかまわないが、今、第１層のｑ番目の位置ずれ算出単位に含まれる図形のうち、半分程度を露光していた時刻であるとすると、時刻Ｔｑは式（６）で与えられる。
【００３２】
【数６】
0004151286.tif 000007
以上から、チップ１１の第１層のｑ番目の位置ずれ算出単位を露光していたときに発生していた位置ずれ（ｘｑ  ，ｙｑ）は、式（７）に示すように見積もられる。
【００３３】
【数７】
0004151286.tif 000008
このような手続きを繰り返すことにより、チップ１１の第１層の位置ずれ算出単位すべてについて、露光時に発生していた位置ずれが求められる。
なお、上記のビームドリフトにより発生した位置ずれの算出には、一次関数を用いているが、ｋ次（ｋは２以上の整数）の多項式を用いて算出してもよい。この場合、ｋ＋１個の基準マーク検出結果から、多項式のｋ＋１個の係数を決定する。
【００３４】
以上に説明したような、チップ１１の第１層のｑ番目の位置ずれ算出単位の位置ずれ見積もり方法は、基本的に、ｑ番目の位置ずれ算出単位を描画していた時刻Ｔｑの前後近傍に行われた、基準マークの検出結果を使用するものである。しかしながら、より正確な見積もりが可能となる方法として、すべての基準マーク検出結果を用いて推定する方法が考えられる。ここで言う、すべての基準マーク検出結果とは、基準マークをチップごとに変更していく場合、１つのチップの第１層を露光する間に行ったすべての基準マークの検出結果を、ある特定のマークを基準マークとして使用し続ける場合、１枚の基板を露光し終えるまでに行った基準マークの検出結果すべてを意味する。なお、基準マークをチップごとに変更していく場合でも、１枚の基板を露光し終えるまでに行った基準マーク検出結果すべてを用いることが、チップ露光終了時の基準マーク検出から、次のチップの露光開始時の基準マーク検出までの位置ずれを０と近似することによって可能である。なお、この近似は、ほとんどの場合、チップの露光終了時の基準マーク検出から、次のチップの露光開始時の基準マーク検出までにかかる時間が短いので、妥当な近似となる。
【００３５】
すべての基準マーク検出結果を用いて推定する方法としては、補間法の利用が考えられる。補間法の中でも、Ｌａｇｒａｎｇｅの補間法がよい。それは、すべての基準マーク検出結果とその実施時刻を用いて、Ｌａｇｒａｎｇｅの補間多項式を定めると、あとは、それぞれの位置ずれ算出単位を露光していた時刻を代入すれば、位置ずれが求められるからである。Ａｉｔｋｅｎの補間法も適用することは可能であるが、本発明に適用する場合には、それぞれの位置ずれ算出単位ごとに計算をやりなおさなければならないので、計算時間が長くなる欠点がある。なお、Ｎｅｗｔｏｎの補間法については、複数回のマーク検出を、完全に定期的に行わなければならないので、本発明に適した方法とは言えない。しかし、基準マーク検出時刻の誤差を無視すれば、適用することは可能である。
以上説明した方法を用いて、各基板上の各チップについて、第１層の位置ずれ算出単位のそれぞれについて、位置ずれが算出できる。
なお、上述した方法による、第１層の位置ずれの算出は、計算時間の制約がゆるいことから、第１層の露光と第２層の露光の間に行うことが望ましい。しかしながら、十分計算が速くできて、第２層の露光のスループットに影響を及ぼさないならば、第２層露光時に、リアルタイムで行ってもかまわない。
【００３６】
次に、第２層の露光について説明する。
ある基板１０上に存在するチップ１１の第２層を露光するとき、第２層露光時のｊ番目（ｊは１以上の整数）の位置ずれ補正単位に、第１層の位置ずれ補正を施す１次変換ｈｊは、式（８）に示すように表される。
【００３７】
【数８】
0004151286.tif 000009
式（８）は、設計位置から、第１層露光時に発生していた位置ずれの分だけ、平行移動させることで、パターンの位置補正を行うことを示している。ここで、補正項の符号が＋となっているのは、第１層のあるパターンを露光するときに発生した位置ずれを付加することを意味している。すなわち、第１層のあるパターンの位置が設計位置からずれているのであれば、このずれの分だけ、第２層のあるパターンも、その位置をずらして露光することによって、重ね合わせ精度を良くしようとすることを示している。
（ｘｊ，ｙｊ）は、設計上、第２層のｊ番目の位置ずれ補正単位が重なる、第１層の位置ずれ算出単位の位置ずれ量となる。例えば、第１層の露光パターンデータが図２の配置７のように作成され、第２層の露光パターンが図２の配置８のように作成されたとする。このとき、第１層の位置ずれ算出単位をフィールドとし、第２層露光時の位置ずれ補正単位もフィールドとする。このとき、第２層の左下のフィールド５を露光するときの位置ずれ補正量は、第１層の左下のフィールド３において算出された位置ずれとなる。
【００３８】
次に、ある基板１０上に存在するチップ１１の第２層を露光するとき、露光前に、図３に示すような第０層の絶対位置の正しい位置合わせマーク(チップマーク)２９〜３２を参照して露光する場合、チップの４隅付近に存在する第０層に属する４点のチップマーク２９〜３２の設計位置と検出位置の対応から、第２層の露光を行うまでのプロセス歪み等を補正する１次変換ｆ０２が定まる。ｆ０２は、８つの係数（描画位置換算係数）を用いて、式（９）で表される。
【００３９】
【数９】
0004151286.tif 000010
あるいは、チップ１１の第２層の露光を行うとき、第１層のチップマーク２１〜２４を参照して露光する場合、チップの４隅付近に存在する４点のチップマーク２１〜２４の、第１層露光時のビームドリフトによる位置ずれを補正した位置と検出位置の対応から、同様に、第２層の露光を行うまでのプロセス歪み等を補正する１次変換ｆ１２が定まる。ｆ１２は、８つの係数（描画位置換算係数）を用いて、式（１０）で表される。
【００４０】
【数１０】
0004151286.tif 000011
ここで注意すべきことは、式（１０）の係数を決める際に、チップマーク検出位置と対応させるのは、チップマーク設計位置ではなく、第１層露光時の位置ずれを補正した位置であることである。これは、第１層露光時の位置ずれを考慮する場合、第２層露光時に参照する第１層のマークも、第１層露光時に位置ずれをおこしているからである。第１層のチップマーク設計位置から、そのチップマークが属する、第１層の位置ずれ算出単位の位置ずれを補正値として用い、第１層のチップマークの補正位置を算出する。
さらに、第２層のあるパターンを露光するとき、その直前のｍ（ｍは１以上の整数）回目の基準マーク検出によって算出される位置ずれ（ＸＤ２，ｍ  ，ＹＤ２，ｍ）の分だけ、位置補正を行う１次変換ｇＤ２，ｍは、式（１１）に示すように表される。
【００４１】
【数１１】
0004151286.tif 000012
なお、（ＸＤ２，ｍ  ，ＹＤ２，ｍ）は、第２層露光時の０回目の基準マーク検出位置とｍ回目の基準マーク検出位置によって、（２）式と同様に定義される。
以上から、設計位置が（Ｘ０，Ｙ０）であるような、第２層のｊ番目の位置ずれ補正単位に属する、あるパターンの露光位置（Ｘ２，Ｙ２）は、第０層の位置合わせマークを参照して露光する場合、式（１２）に示すように、（Ｘ０，Ｙ０）に対し１次変換ｇＤ２，ｍ・ｆ０２・ｈｊを行うことによって得られる。
【００４２】
【数１２】
0004151286.tif 000013
もしくは、第１層の位置合わせマークを参照して露光する場合、設計位置が（Ｘ０，Ｙ０）であるような、第２層のｊ番目の位置ずれ補正単位に属する、あるパターンの露光位置（Ｘ２，Ｙ２）は、式（１３）に示すように、（Ｘ０，Ｙ０）に対し１次変換ｇＤ２，ｍ・ｆ１２・ｈｊを行うことによって得られる。
【００４３】
【数１３】
0004151286.tif 000014
以上の説明は、チップ１つごとに位置合わせマークを検出する、いわゆるダイバイダイアライメントを仮定しているが、本発明は、ダイバイダイアライメントの場合に限定されず、グローバルアライメントの場合にも適用可能である。なお、グローバルアライメントで第１層の位置合わせマークを用いる場合、第１層露光時に発生した位置ずれを補正したマーク位置と検出結果の対応から、使用するモデル関数の係数を定める。
【００４４】
【実施例】
次に、具体的な実施例について説明する。ここでは、ポイントビーム型電子線露光装置に適用した例を説明する。
ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタ作製工程において、第１層としてフィールド層を露光し、第２層としてゲート層を露光する場合について説明する。このとき、第１層、第２層の露光とも、加速電圧は５０ｋＶ、フィールドは１ｍｍ□とする。また、フィールド層とゲート層は、同じチップの異なる層であるので、チップサイズは同じで、電子線露光時のフィールド境界線位置も同じとする。第１層と第２層の露光時には、それぞれ、基準マーク検出による位置補正を、約１０分ごとに行う。約１０分というのは、１０分経過後、そのとき描画していたフィールドの描画が終わった時点で行うという意味である。装置のビームドリフトの規格値は、５分間で最大２０ｎｍなので、約１０分露光する間には、最悪の場合、４０ｎｍ程度のビームドリフトによる位置ずれが発生する可能性がある。なお、第１層の位置ずれ算出単位はフィールド、第２層露光時の位置ずれ補正単位もフィールドとする。
【００４５】
第１層（フィールド層）の露光は、通常、ＣＭＯＳ作製工程において最初に行われる。したがって、露光試料となるウェハ上に位置合わせマークはなく、ビームドリフトを測定し第１層の露光中に補正するための基準マークは、ステージ上の金メッシュマークを用いる。第１層露光時には、各フィールドの露光が開始されるごとに、装置制御用コンピュータのハードディスクに、フィールドの露光開始時間を記録し、各フィールドの露光が終了するごとに、装置制御用コンピュータのハードディスクに、フィールドの描画終了時間を記録する。また、基準マークを検出するごとに、基準マーク位置と、マーク検出時間を、装置制御用コンピュータのハードディスクに記録する。
第１層の露光が終了すると、上に説明した方法にもとづいて、第１層露光時に行った複数回の基準マーク検出結果から、第１層の各フィールドごとに、ビームドリフトによる位置ずれを算出し、装置制御用コンピュータのハードディスク上に保存しておく。
【００４６】
第２層露光時には、第１層のフィールド層との重ね合わせのため、位置合わせマークが必要である。位置合わせマークは、チップ周りに４つ配置することにし、第１層露光時にフィールド層のデータに含めて露光し、作製しておく。各チップの第２層を露光するときには、まず、各チップごとに位置合わせマークを検出する。この際、位置合わせマーク自体が、第１層露光時のビームドリフト等によってずれているので、マーク設計位置が属する第１層のフィールドについて、第１層露光時の位置ずれを読みだし、これにもとづいて補正した位置とマーク検出位置から、式（１０）の係数を求める。第２層の描画では、第２層の各フィールドごとに、設計上重なる第１層のフィールドの、第１層露光時に発生した位置ずれを読みだし、式（１３）の形で補正し、描画する。なお、第２層の露光中にも、位置補正のための基準マーク検出を行うが、第２層露光時の基準マークとしては、各チップの位置合わせマーク一つ（例えばチップ左上のマーク）を用いる。以上説明したように、本発明の手法を適用することにより、第１層（フィールド層）と第２層（ゲート層）の重ね合わせ精度は、｜平均値｜＋３σで、５〜１０ｎｍ程度向上した。
【００４７】
なお、本発明は、上に説明したポイントビーム型電子線露光装置ばかりでなく、部分一括電子線露光装置、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ）ステッパーなどの縮小投影電子線露光装置、ＬＥＥＰＬ（Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）などの等倍近接電子線露光装置、イオンビーム露光装置などにも適用可能である。
また、フィールド層とゲート層というような層間の重ね合わせにかぎらず、層内の重ね合わせにも適用することが可能である。層内の重ね合わせとしては、ＥＢステッパーのような縮小投影電子線露光において、ドーナツパターン対策や応力対策のため、コンプリメンタリーマスクを用いて露光する場合などに適用可能である。この場合、２枚のマスクのうち、先に露光する方を第１層、残りを第２層と考え、本発明を適用する。
なお、本発明は上記実施の形態、実施例に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、上記実施の形態、実施例は適宜変更され得る。例えば、上記実施の形態では、０層、第１層に位置あわせマークを形成し、第１層、第２層を露光するものとして説明したが、各層は必ずしも隣接した層同士である必要はなく、上記説明での第１層は０層の上層であれば足り、上記説明での第２層は第１層の上層であれば足りる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、第１層露光の工程中に発生した位置ずれを、第１層露光時の第１の基準マークの複数回の検出結果、検出時刻、および第１層露光時刻に基づいて算出し、第２層露光時にこの位置ずれを補正して露光するものであるので、本発明によれば、第１層露光時のビームドリフトや温度変化、ステージ誤差等の再現性の低い要因によってもたらされる位置ずれ成分も含めて、すべての位置ずれ成分が、第１層露光時の基準マーク検出結果に取り込まれることになり、第２層露光時によりよい重ね合わせ精度を得ることができる。そして、本発明によれば、上記の効果を、スループットの低下やチップ面積の増大を招くことなく得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の重ね合わせ露光方法を実現する露光装置の一実施の形態を示すブロック図。
【図２】  本発明の重ね合わせ露光方法の一実施の形態を説明するための、パターンデータの作成方法を示す図。
【図３】  本発明の重ね合わせ露光方法の一実施の形態を説明するための、チップおよびチップマークを示す図。
【図４】  本発明の重ね合わせ露光方法の一実施の形態を説明するための、第１層露光時の位置ずれを算出する方法を示す図。
【符号の説明】
１  第１層の露光パターンを示すチップ
２  第２層の露光パターンを示すチップ
３  第１層を露光するときのフィールド
４  第１層を露光するときのサブフィールド
５  第２層を露光するときのフィールド
６  第２層を露光するときのサブフィールド
７  第１層を露光するときのフィールド、サブフィールドの配置
８  第２層を露光するときのフィールド、サブフィールドの配置
９  第２層を露光するときの別のフィールド、サブフィールドの配置
１０  基板
１１、１６  露光対象チップ
１２〜１５  露光対象チップ１１の四隅に位置する第１層露光時に使用する第０層の位置合わせマーク
１７〜２０  露光対象チップ１６の四隅に位置する第１層露光時に使用する第０層の位置合わせマーク
２１〜２４  露光対象チップ１１の四隅に位置する第２層露光時に使用する第１層の位置合わせマーク
２５〜２８  露光対象チップ１６の四隅に位置する第２層露光時に使用する第１層の位置合わせマーク
２９〜３１  露光対象チップ１１の四隅に位置する第２層露光時に使用する第０層の位置合わせマーク
４１  ステージ
４２  露光試料
４３  マーク信号検出器
４４  偏向電極
４５  ビーム
５１  レーザ干渉位置測定部
５２  マーク検出信号検出部
５３  マーク位置計算部
５４  マーク位置記憶部
５５  位置ずれ補正量計算部
５６  描画データ記憶部
５７  偏向位置計算部
５８  偏向電圧発生部
５９  描画位置換算係数算出部
６０  時計
６１  位置ずれ算出単位描画時刻記憶部
６２  重ね合わせ露光用位置ずれ算出部
６３  重ね合わせ露光用位置ずれ記憶部
【図１】
0004151286.tif 000015
【図２】
0004151286.tif 000016
【図３】
0004151286.tif 000017
【図４】
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