JP2000048753A - 電子ビーム露光装置及びその偏向効率調整方法 - Google Patents

電子ビーム露光装置及びその偏向効率調整方法

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JP2000048753A
JP2000048753A JP10211321A JP21132198A JP2000048753A JP 2000048753 A JP2000048753 A JP 2000048753A JP 10211321 A JP10211321 A JP 10211321A JP 21132198 A JP21132198 A JP 21132198A JP 2000048753 A JP2000048753 A JP 2000048753A
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deflection
mark
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electron beam
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Masaki Kurokawa
正樹 黒川
Kenichi Kawakami
研一 川上
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子ビーム露光装置において副偏向領域の繋
ぎずれを改善するのに必要なマーク位置情報を迅速且つ
正確に算出し、スループットの向上に寄与することを目
的とする。 【解決手段】 予め主偏向領域内で各々のマークMが各
副偏向領域の境界付近にくるような位置関係に配置され
たマーク群をステージ移動により所望の位置に移動し、
各々のマークについて当該マークに近接する複数の副偏
向領域A〜Dの各々の中心に電子ビームが照射されるよ
うに偏向し、それぞれの主偏向位置から更に当該マーク
の位置に電子ビームが照射されるように偏向して当該マ
ークの位置検出を行い、各々のマークについて行った複
数の位置検出の結果に基づいて副偏向領域の繋ぎずれを
算出し、各々のマーク位置について算出した繋ぎずれの
総和が最小になるように副偏向器の偏向効率を調整す
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、電子ビームを用い
た露光技術に係り、特に、電子ビーム露光装置において
副偏向器の副偏向領域の繋ぎずれを改善するのに有用な
偏向効率調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の電子ビーム露光装置においては、
副偏向器の副偏向領域の繋ぎずれを補正する手段とし
て、副偏向領域の繋ぎずれを、主偏向領域全域で普遍的
な大域的ずれ成分と、主偏向領域内のどの位置に副偏向
領域が存在するかに依存した局所的ずれ成分に分解し、
各々の成分に適宜処理を施した後、副偏向器の偏向効率
の調整に用いていた。
【0003】繋ぎずれの検出は、補正すべき副偏向領域
の繋ぎずれが主偏向領域の4隅で最も顕著であると考え
られるので、主偏向領域4隅近傍に主偏向器によりビー
ムが偏向されている状態での位置計測により行ってい
た。主偏向領域の4隅のうち1つの隅の近傍に、ステー
ジ上に固定的に設けられた位置検出用のマークを、ステ
ージ移動により設定し、更に副偏向領域の4隅の1つに
位置検出用のマークが位置するように、主偏向器及び副
偏向器の偏向量を設定し、位置計測する。この計測を副
偏向領域の4隅全てについて繰り返し、検出された位置
から、副偏向器へ帰還する補正データの座標系への座標
変換係数の補正量を求める。これを主偏向領域の4隅の
全てにわたって行い、これら補正量の平均を求め、その
平均値を大域的繋ぎずれ補正のデータとしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
技術による位置計測では、主偏向領域の4隅近傍での計
測値を、主偏向領域全域を代表するにふさわしい値であ
るという仮定に基づいていた。しかしながら、主偏向領
域の4隅は、上述したように繋ぎずれの局所的成分が大
きいため、繋ぎずれの大域的成分との切りわけが困難で
あり、必ずしも繋ぎずれの大域的成分の補正値を算定す
る情報を検出する場所とするにはふさわしいとは言えな
い。また、主偏向領域の中心部での副偏向領域の繋ぎず
れについては、繋ぎずれの大域的成分の補正情報に反映
されていなかった。
【0005】本発明は、かかる従来技術における課題に
鑑み創作されたもので、電子ビーム露光装置において副
偏向領域の繋ぎずれを改善するのに必要なマーク位置情
報を迅速且つ正確に算出し、ひいてはスループットの向
上に寄与することができる偏向効率調整方法を提供する
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述した繋ぎずれの大域
的成分を精度良く検出するためには、測定位置の数を増
やして主偏向領域全域にくまなく配置すればよい。しか
し、従来の方法のままで測定位置の数を増やせば、それ
に応じてステージ移動と整定に要する時間が増加する。
【0007】そこで、本発明では、予めその相対位置が
校正された複数のマークを配置した参照用チップによ
り、計測すべき各位置にそれぞれ個別にマークが位置す
るようにし、ステージ移動を行うことなくマーク位置計
測を行うようにしている。従って、本発明によれば、被
露光試料上で電子ビームを収束・偏向・走査するための
電子光学系と、該電子光学系を動的に制御する制御装置
と、前記被露光試料を保持して水平方向に移動可能なス
テージとを備え、前記電子光学系が、前記被露光試料上
の主偏向領域内でビーム位置を制御する主偏向器と、前
記主偏向領域内に中心位置を定義される副偏向領域内で
ビーム位置を制御する副偏向器とを含み、前記主偏向器
の偏向効率及び前記副偏向器の偏向効率が独立に制御さ
れるようになっている電子ビーム露光装置において、予
め前記主偏向領域内で各々のマークが前記副偏向領域の
境界付近にくるような位置関係に配置されたマーク群を
ステージ移動により所望の位置に移動し、前記主偏向器
により、各々のマークについて当該マークに近接する複
数の副偏向領域のそれぞれの中心に電子ビームが照射さ
れるように偏向し、前記副偏向器により、それぞれの主
偏向位置から更に当該マークの位置に電子ビームが照射
されるように偏向して当該マークの位置検出を行い、各
々のマークについて行った複数の位置検出の結果に基づ
いて前記副偏向領域の繋ぎずれを算出し、各々のマーク
位置について算出した繋ぎずれの総和が最小になるよう
に前記副偏向器の偏向効率を調整することを特徴とする
電子ビーム露光装置の偏向効率調整方法が提供される。
【0008】また、本発明によれば、上記の偏向効率調
整方法を機能として有する電子ビーム露光装置であっ
て、前記マーク群が、前記ステージ上に設けられた参照
用チップ上に配置されていることを特徴とする電子ビー
ム露光装置が提供される。本発明に係る電子ビーム露光
装置及びその偏向効率調整方法によれば、繋ぎずれの大
域的成分を主偏向領域全域から取得することができる。
この際、計測途中に概して低速なステージ移動を伴わな
いので、高速で且つステージの精度に依存しない計測が
可能となる。これによって、副偏向領域の繋ぎずれを改
善するのに必要なマーク位置情報を迅速且つ正確に算出
することができる。これは、スループットの向上に寄与
するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】図1には本発明に係る電子ビーム
露光装置の偏向効率調整方法を実施するための一例が概
略的に示される。図中、正方形で示されるM1,M2,M3,
……は位置測定用マークを示し、これらのマーク(マー
ク群)は、ステージ(図示せず)上に設けられた参照用
チップの上に配置されている。本実施形態では、参照用
チップ上の十分な広さの領域(約3mm□)に40.9
6μmピッチで各々のマークM1,M2,M3,……が配置さ
れている。主偏向領域を800×1600μm、副偏向
領域を80×80μmとすると、主偏向領域を10×2
0個以上の副偏向領域に分割することになるが、計測す
る位置は、4×40.96μmピッチの格子点を、長辺
方向に5箇所、短辺方向に3箇所として計15箇所に設
定する。なお、MDは主偏向器による電子ビームの偏
向、SDは副偏向器による電子ビームの偏向を示す。
【0010】本実施形態において、先ず、主偏向領域の
中央を参照用チップ格子点群の中心と一致させ、15箇
所の測定位置全てに位置測定用マークが1つずつ位置す
るようにステージを移動する。各点の位置計測の方法
は、先ず主偏向器で計測位置の長辺方向へ40.96μ
mずれた位置へ偏向し、更に副偏向器で−40.96μ
m偏向した上で計測した値と、主偏向器で計測位置の長
辺方向へ−40.96μmずれた位置へ偏向し、更に副
偏向器で40.96μm偏向した上で計測した値を比較
することにより、計測点での主偏向領域の短辺方向の繋
ぎずれを評価する。
【0011】同様にして、長辺方向についても計測及び
比較を行い、計測点での主偏向領域の長辺方向の繋ぎず
れを評価する。このような処理を15箇所の測定位置全
てについて行い、15箇所の副偏向領域の繋ぎずれの総
和が最小になるように補正量を算出して、副偏向器の偏
向効率を調整する。
【0012】以上に説明した偏向効率調整方法を、更に
図2を参照しながら説明する。図2は、マーク群のう
ち、ある1つのマーク(図中、Mで示す)について、4
つの副偏向領域A〜Dの各々の1辺の中央がそのマーク
Mの上にくるように設定しようとした状況を示したもの
である。図示のように、副偏向領域Aに対する主偏向M
DAと副偏向SDA、副偏向領域Bに対する主偏向MD
Bと副偏向SDB、副偏向領域Cに対する主偏向MDC
と副偏向SDC、副偏向領域Dに対する主偏向MDDと
副偏向SDDのそれぞれ2つづつのベクトルからなる4
つの偏向方法により、マークMの位置を検出する時、も
し副偏向による歪みが無いと仮定すると、4つの偏向方
法でのマーク位置検出の結果は、すべて同じ値、例えば
(x,y)=(0,0)になるはずであるが、副偏向ず
れに起因してビームが外れるために、マーク位置がずれ
ているかのような結果がでる。
【0013】このようにして検出された2次元のベクト
ルで示される位置ずれを、4つの偏向方法についてそれ
ぞれ(xa,ya)、(xb,yb)、(xc,yc)
及び(xd,yd)とする。この時、(xa−xb)、
(ya−yb)、(xd−xc)及び(yd−yc)を
求め、この4つの量それぞれを、使用したマーク群のマ
ーク全てにわたって平均化する。
【0014】位置 (X, Y) へ偏向しようとした時、機
械精度その他の要因で実際は (X',Y')へ偏向されてし
まう時、その偏向ずれが小さいと仮定すると、以下の式
で近似することができる。 X’=(1+Gx)*X+Rx*Y Y’= Ry*X+(1+Gy)*Y 但し、Gx<<1,Rx<<1,Ry<<1,Gy<<
1とする。
【0015】この時、近似的に、 X''=(1−Gx)*X−Rx*Y Y''=−Ry*X+(1−Gy)*Y と一度変換した位置に偏向してやることにすれば、実際
の偏向位置 (X',Y')は以下のように表される。
【0016】 X’=(1−Gx*Gx*−Rx*Ry)*X−(Rx
*Gx+Rx*Gy)*Y Y' =(Ry*Gx+Ry*Gy)*X−(1−Gy*
Gy−Rx*Ry)*Y ここで、微小量Gx,Gy,Rx及びRyの2次の項を
無視すると、以下のようになる。
【0017】X’=X Y’=Y 従って、Gx、Rx、Gy及びRyの適切な値を求める
ことが、偏向効率補正の核心ということになる。ここ
で、主偏向MDCと副偏向SDCにより検出された位置
と、主偏向MDDと副偏向SDDによって検出された位
置を例にとれば、副偏向で偏向される量を40.96μ
mとする時、検出された座標のそれぞれの成分の差、す
なわち(xd−xc)及び(yd−yc)はそれぞれ以
下のように表される。
【0018】 xd−xc=(主偏向A偏向量x成分)+(副偏向A偏向量x成分) −(主偏向B偏向量x成分)−(副偏向B偏向量x成分) =40.96+(1+Gx)*(−40.96)+Rx*0 −(−40.96)−((1+Gx)*40.96+Rx*0) =−Gx*40.96*2 yd−yc=(主偏向A偏向量y成分)+(副偏向A偏向量y成分) −(主偏向B偏向量y成分)−(副偏向B偏向量y成分) =0+Ry*(−40.96)+(1+Gy)*0 −0−Ry*(40. 96)−(1+Gy)*0 =−Ry*40.96*2 同様にして、主偏向MDAと副偏向SDAにより検出さ
れた位置と、主偏向MDBと副偏向SDBによって検出
された位置に関して、副偏向で偏向される量を40.9
6μmとする時、検出された座標のそれぞれの成分の
差、すなわち(xa−xb)及び(ya−yb)はそれ
ぞれ以下のように表される。
【0019】 xa−xb=−Rx*40.96*2 ya−yb=−Gy*40.96*2 従って、実測値からGx、Rx、Gy及びRyを決定す
ることができる。実際の計算は、計測に使用したマーク
全ての値を使って平均化するため、次のように行われ
る。
【0020】Rx=−Σ(xa−xb)/(マークの
数)/40.96/2 Gx=−Σ(xd−xc)/(マークの数)/40.9
6/2 Gy=−Σ(ya−yb)/(マークの数)/40.9
6/2 Ry=−Σ(yd−yc)/(マークの数)/40.9
6/2 但し、記号Σは、計測に使用したマーク全てにわたって
の和を意味する。
【0021】以上説明したように、本実施形態の偏向効
率調整方法によれば、繋ぎずれの大域的成分を主偏向領
域全域から取得することができる。しかも、この計測途
中においてステージ移動を伴わないので、それに要する
時間が不要となり、結果として、高速で且つステージの
精度に依存しない計測を行うことができる。これによっ
て、副偏向領域の繋ぎずれを改善するのに必要なマーク
の位置情報を迅速且つ正確に算出することができ、ひい
てはスループットの向上を図ることが可能となる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電子
ビーム露光装置及びその偏向効率調整方法によれば、電
子ビーム露光装置において副偏向領域の繋ぎずれを改善
するのに必要なマーク位置情報を迅速且つ正確に算出
し、ひいてはスループットの向上に寄与することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電子ビーム露光装置の偏向効率調
整方法の一実施形態の説明図である。
【図2】図1の実施形態の補足説明図である。
【符号の説明】
A〜D…副偏向領域 M(M1,M2,M3,……)…位置測定用マーク MD,MDA,MDB,MDC,MDD…主偏向器によ
る電子ビームの偏向 SD,SDA,SDB,SDC,SDD…副偏向器によ
る電子ビームの偏向
フロントページの続き Fターム(参考) 2H097 CA16 EA03 KA03 KA14 KA28 LA10 5C033 FF03 5C034 BB04 BB05 BB07 5F056 BD01 BD09 CA02 CB14 CB22 CC09

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被露光試料上で電子ビームを収束・偏向
    ・走査するための電子光学系と、該電子光学系を動的に
    制御する制御装置と、前記被露光試料を保持して水平方
    向に移動可能なステージとを備え、前記電子光学系が、
    前記被露光試料上の主偏向領域内でビーム位置を制御す
    る主偏向器と、前記主偏向領域内に中心位置を定義され
    る副偏向領域内でビーム位置を制御する副偏向器とを含
    み、前記主偏向器の偏向効率及び前記副偏向器の偏向効
    率が独立に制御されるようになっている電子ビーム露光
    装置において、 予め前記主偏向領域内で各々のマークが前記副偏向領域
    の境界付近にくるような位置関係に配置されたマーク群
    をステージ移動により所望の位置に移動し、 前記主偏向器により、各々のマークについて当該マーク
    に近接する複数の副偏向領域のそれぞれの中心に電子ビ
    ームが照射されるように偏向し、 前記副偏向器により、それぞれの主偏向位置から更に当
    該マークの位置に電子ビームが照射されるように偏向し
    て当該マークの位置検出を行い、 各々のマークについて行った複数の位置検出の結果に基
    づいて前記副偏向領域の繋ぎずれを算出し、 各々のマーク位置について算出した繋ぎずれの総和が最
    小になるように前記副偏向器の偏向効率を調整すること
    を特徴とする電子ビーム露光装置の偏向効率調整方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の電子ビーム露光装置の
    偏向効率調整方法において、前記マーク群には、前記副
    偏向領域の縦方向の繋ぎを測定するためのマークと横方
    向の繋ぎを測定するためのマークの2つのマークの組が
    少なくとも5組含まれており、これらのマークが前記主
    偏向領域内で互いに均等な間隔をおいて配置されている
    ことを特徴とする電子ビーム露光装置の偏向効率調整方
    法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の偏向効率調整方
    法を機能として有する電子ビーム露光装置であって、 前記マーク群が、前記ステージ上に設けられた参照用チ
    ップ上に配置されていることを特徴とする電子ビーム露
    光装置。
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