JP2005317810A - Electron beam exposure device, method for measuring distortion of and correcting deflected position of electron beam, and semiconductor wafer and exposure mask - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路などの製造工程で使用され、電子線源により発生させた電子ビームを偏向し、露光パターンに対応するマスクパターンを有するマスク上で走査させて露光パターンを露光する電子線露光装置、その電子ビームの偏向位置の歪み測定方法、その電子ビームの偏向位置補正方法、およびこれら方法に使用される半導体ウエハに関する。 The present invention is an electron beam that is used in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit and the like, deflects an electron beam generated by an electron beam source, and scans a mask having a mask pattern corresponding to the exposure pattern to expose the exposure pattern. The present invention relates to an exposure apparatus, a method for measuring distortion of the deflection position of the electron beam, a method for correcting the deflection position of the electron beam, and a semiconductor wafer used in these methods.
近年、半導体集積回路の高集積化のニーズに伴い、回路パターンの一層の微細化が要望されている。現在、微細化の限界を規定しているのは主として露光装置であり、電子ビーム直接描画装置やX線露光装置などの新しい方式の露光装置が開発されている。 In recent years, with the need for higher integration of semiconductor integrated circuits, further miniaturization of circuit patterns has been demanded. At present, the limits of miniaturization are mainly limited to exposure apparatuses, and new exposure apparatuses such as an electron beam direct writing apparatus and an X-ray exposure apparatus have been developed.
最近では新しい方式の露光装置として、量産レベルで超微細加工用に使用可能な電子線近接露光装置が開示されている(例えば特許文献1、およびこれに対応する日本国特許出願の特許文献2)。
Recently, an electron beam proximity exposure apparatus that can be used for ultrafine processing at a mass production level has been disclosed as a new type of exposure apparatus (for example,
図1は、特許文献1に開示された電子線近接露光装置の基本構成を示す図である。この図を参照して、電子線近接露光装置について簡単に説明する。図示するように、電子光学鏡筒(カラム)10内には、電子ビーム15を発生する電子線源14と整形アパチャ18と電子ビーム15を平行ビームにする照射レンズ16とを有する電子銃12、対となる主偏向器21、22と、対となる副偏向器51、52とを含み、電子ビーム15を光軸19に平行に走査する走査手段13、露光するパターンに対応する開口を有するマスク30、および静電チャック43とXYステージ44とから構成される。試料(半導体ウエハ)40は、表面にレジスト層42が形成され、静電チャック43上に保持されている。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an electron beam proximity exposure apparatus disclosed in
試料40は、表面がマスク30に近接す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15を照射すると、マスク30の開口を通過した電子ビーム15が試料40の表面のレジスト層42に照射される。
The
走査手段13の主偏向器21、22が、電子ビーム15を所定の偏向領域内の各偏向位置へと偏向させる偏向量を指令するための各偏向指令量は、各偏向位置に対応してそれぞれ予め定められている。
そして、主偏向器21、22は、この偏向指令量を図示しない信号線を介して外部制御装置から受信して、受信した偏向指令量に応じた電場及び/又は磁場を発生させて電子ビーム15を偏向することが可能である。電子ビーム15は、主偏向器21、22が発生させた電場及び/又は磁場により、前記偏向指令量に対応して定められた偏向位置へと偏向される。
Each deflection command amount for commanding the deflection amount by which the
The
これにより、主偏向器21、22は、図2に示すように、電子ビーム15がマスク30上の露光パターンが設けられるメンブレン部分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試料40上のレジスト層42に等倍転写される。
Thereby, the
XYステージ44は、静電チャック43に吸着された試料40を水平の直交2軸方向に移動させるもので、マスクパターンの等倍転写が終了するたびに試料40を所定量移動させ、これにより1枚の試料40に複数のマスクパターンを転写できるようにしている。
The
走査手段13中の副偏向器51、52は、マスク歪みを補正するように電子ビーム15のマスクパターンへの入射角度を制御(傾き制御)する。いま図3に示すように電子ビーム15の露光用マスク30への入射角度をα、露光用マスク30とウエハ40とのギャップをGとすると、入射角度αによるマスクパターンの転写位置のずれ量δは、
δ=G・tanα
で表される。図3上ではマスクパターンが正規の位置からずれ量δだけずれた位置に転写される。
The
δ = G ・ tanα
It is represented by In FIG. 3, the mask pattern is transferred to a position shifted from the normal position by a shift amount δ.
したがって、露光用のマスク30に、例えば図4(A)に示されるようなマスク歪みがある場合には、電子ビーム走査位置におけるマスク歪みに応じて、電子ビームの傾き制御を行うことにより、図4(B)に示されるようにマスク歪みのない状態でのマスクパターンを転写することが可能となる。
Therefore, when the
上述の電子線露光装置によって露光が行われ、その後に現像処理が施されたレジスト層42上に形成されるパターン線幅は、電子ビーム15の露光量すなわち電子ビーム15の電流量と露光時間との積により変化する。
したがって、形成されたパターン線幅のムラを防止して解像性劣化を防止するためには、電子ビーム15の電流値を維持する一方で、電子ビーム15のマスク上における走査速度を所定の精度で制御及び維持する必要がある。このため、上記走査手段13(特に主偏向器21、22)は、高い精度で電子ビーム15のマスク上の偏向位置を制御しなければならない。
The pattern line width formed on the
Therefore, in order to prevent unevenness of the formed pattern line width and prevent deterioration of resolution, while maintaining the current value of the
しかし、実際には上記走査手段13、特に主偏向器21、22、をカラム10に取り付ける際の機械的な取り付け誤差や各偏向器を構成する電極の特性差等の影響により、主偏向器21、22が発生させる電場及び/又は磁場には歪み(偏向歪み)が生じている。この偏向歪みに起因して、所望の偏向位置に対応して予め定められた偏向指令量を入力された主偏向器21、22により偏向された電子ビームの実際の偏向位置と、前記所望の偏向位置とが一致しない現象が生じていた。このような、所望の偏向位置と実際の偏向位置とのズレは、電子ビーム15のマスク上における走査速度の変動を招来し、試料40への電子ビーム15の露光量ムラ及び解像性劣化を引き起こしていた。
However, in practice, the
このような主偏向器21、22の偏向歪みを補正するために、従来では、主偏向器21、22の偏向領域内各位置に対応して定められた各偏向指令量で電子ビーム15を偏向し、偏向された電子ビーム15を、高精度に位置制御可能なテーブル機構上などに載置された電子検出器を照射位置まで移動して検出することにより、電子ビーム15の実際の各偏向位置を検出して、前記各偏向指令量に対応して定められた各偏向位置と実際に検出された各偏向位置とを比較して、偏向歪み量を測定する偏向歪み測定が従来行われていた。
In order to correct such deflection distortion of the
しかし、かかる方法によると測定位置ごとに電子検出器を移動させるため、補正の精度向上のために測定点数を増加させると、測定作業が増加し露光装置としての稼働時間の低下を招来させる。 However, according to such a method, since the electron detector is moved for each measurement position, if the number of measurement points is increased in order to improve the correction accuracy, the measurement work increases and the operation time of the exposure apparatus is reduced.
上記問題点を鑑みて、本発明は、電子線源から発生させた電子ビームを、偏向手段により露光パターンに応じたマスクパターンを有するマスク上で走査するように照射させて、マスクを通過した電子ビームで露光パターンを露光する電子線露光装置であって、この偏向手段の偏向歪み補正を高精度に行い、かつ補正に要する作業を短時間で行うことが可能な電子線露光装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention is directed to an electron beam that has passed through a mask by irradiating an electron beam generated from an electron beam source so as to scan on a mask having a mask pattern corresponding to an exposure pattern by a deflecting unit. Provided is an electron beam exposure apparatus that exposes an exposure pattern with a beam, which can correct the deflection distortion of the deflecting means with high accuracy and can perform the work required for the correction in a short time. With the goal.
また、本発明は、電子線源から発生させた電子ビームを、偏向手段により露光パターンに応じたマスクパターンを有するマスク上で走査するように照射させて、マスクを通過した電子ビームで露光パターンを露光する電子線露光において、この偏向手段の偏向歪みの測定を高精度に行い、かつ測定に要する作業を短時間で行うことが可能な電子ビームの偏向位置の歪み測定方法を提供することを目的とする。 Further, the present invention irradiates an electron beam generated from an electron beam source so as to scan on a mask having a mask pattern corresponding to the exposure pattern by the deflecting means, and the exposure pattern is formed by the electron beam passing through the mask. An object of the present invention is to provide an electron beam deflection position distortion measuring method capable of measuring the deflection distortion of the deflecting means with high accuracy and performing the work required for the measurement in a short time in the electron beam exposure. And
さらにまた、本発明は、電子線源から発生させた電子ビームを、偏向手段により露光パターンに応じたマスクパターンを有するマスク上で走査するように照射させて、マスクを通過した電子ビームで露光パターンを露光する電子線露光において、この偏向手段の偏向歪み補正を高精度に行い、かつ補正に要する作業を短時間で行うことが可能な電子ビームの偏向位置補正方法を提供することを目的とする。 Furthermore, the present invention is such that an electron beam generated from an electron beam source is irradiated by a deflecting means so as to scan on a mask having a mask pattern corresponding to the exposure pattern, and the exposure pattern is emitted by the electron beam passing through the mask. It is an object of the present invention to provide a method for correcting the deflection position of an electron beam capable of correcting the deflection distortion of the deflecting means with high accuracy and performing the work required for the correction in a short time. .
上記目的を達成するために、本発明では、電子ビームを照射されることにより2次電子を生じる位置検出マークを偏向手段の偏向領域内の既知の位置に位置付け、この位置検出マークから生じた2次電子を検出したときの偏向指令量を取得し、既知の位置検出マーク位置に電子ビームを偏向するために該位置に対応して予め定められる偏向指令量と、前記取得した偏向指令量とを比較して、偏向歪みを取得する。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a position detection mark that generates secondary electrons when irradiated with an electron beam is positioned at a known position in the deflection area of the deflecting means, and 2 generated from the position detection mark. A deflection command amount at the time of detecting the next electron is acquired, and a deflection command amount predetermined corresponding to the position for deflecting the electron beam to a known position detection mark position, and the obtained deflection command amount In comparison, the deflection distortion is obtained.
すなわち、本発明の第1形態に係る電子線露光装置は、電子ビームを発生する電子線源と、露光パターンに応じたマスクパターンを有するマスクと、マスク上の各位置に対応してそれぞれ予め定められた各偏向指令量の入力に従い電子ビームを該各位置に偏向する偏向手段と、を備え、電子ビームをマスク上に照射させてマスクを通過した電子ビームで、試料表面に露光パターンを露光する電子線露光装置であって、さらに電子ビームを照射されることにより2次電子を生じる位置検出マークを、偏向手段による電子ビームの偏向領域内の既知の位置に位置付けて支持する位置検出マーク支持手段と、位置検出マークに電子ビームが照射されたときに生じる2次電子を検出する電子検出器と、2次電子の検出時に偏向手段に入力された偏向指令量を取得する偏向指令量取得手段と、位置検出マークの位置に対応して予め定められた偏向指令量を、取得された偏向指令量に補正する補正手段と、を備える。 That is, the electron beam exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention is predetermined in advance corresponding to each position on the mask, an electron beam source that generates an electron beam, a mask having a mask pattern corresponding to the exposure pattern, and the like. Deflecting means for deflecting the electron beam to each position in accordance with the input of each deflection command amount, and exposing the exposure pattern on the sample surface with the electron beam that has passed through the mask by irradiating the electron beam onto the mask. An electron beam exposure apparatus, further comprising a position detection mark support means for positioning and supporting a position detection mark that generates secondary electrons when irradiated with an electron beam at a known position in a deflection area of the electron beam by the deflection means An electron detector that detects secondary electrons generated when the position detection mark is irradiated with an electron beam, and a deflection finger that is input to the deflection means when the secondary electrons are detected. Comprising a deflection command amount acquiring means for acquiring the amount, the deflection command value predetermined corresponding to the position of the position detection mark, and correcting means for correcting the acquired deflection command amount.
また、本発明の第2形態に係る電子ビームの偏向位置の歪み測定方法は、電子線源により生じる電子ビームを、露光パターンに応じたマスクパターンを有するマスク上の各位置に、該各位置に対応してそれぞれ予め定められた各偏向指令量の入力に従い電子ビームを該各位置に偏向する偏向手段によって偏向して照射させて、マスクを通過した電子ビームで、試料表面に露光パターンを露光する電子線露光における、偏向手段による電子ビームの偏向位置の歪み測定方法であって、電子ビームを照射されることにより2次電子を生じる位置検出マークを、偏向手段による電子ビームの偏向領域内の既知の位置に位置付けて支持する位置検出マーク支持ステップと、偏向手段に偏向指令量を変化させて入力し、電子ビームを位置検出マーク上に走査させる電子ビーム走査ステップと、位置検出マークに前記電子ビームが照射されたときに生じる2次電子を検出する電子検出ステップと、2次電子の検出時に偏向手段に入力された偏向指令量を取得する偏向指令量取得ステップと、位置検出マークの位置に対応して定められた偏向指令量と、偏向指令量取得ステップで取得された偏向指令量との差を求める比較ステップと、を有する。 Further, in the distortion measuring method of the deflection position of the electron beam according to the second embodiment of the present invention, the electron beam generated by the electron beam source is placed at each position on the mask having a mask pattern corresponding to the exposure pattern. Correspondingly, an electron beam is deflected and irradiated by deflecting means for deflecting the electron beam to each position in accordance with the input of each predetermined deflection command amount, and the exposure pattern is exposed on the sample surface with the electron beam passing through the mask. A method for measuring the distortion of the deflection position of an electron beam by a deflecting unit in electron beam exposure, wherein a position detection mark that generates secondary electrons when irradiated with an electron beam is known within a deflection region of the electron beam by the deflecting unit. The position detection mark support step for positioning and supporting at the position and the deflection command amount are input to the deflecting means while being changed, and the electron beam is placed on the position detection mark. An electron beam scanning step to be inspected, an electron detection step for detecting secondary electrons generated when the position detection mark is irradiated with the electron beam, and a deflection command amount input to the deflecting means when the secondary electrons are detected. And a comparison step for obtaining a difference between the deflection command amount determined corresponding to the position of the position detection mark and the deflection command amount acquired in the deflection command amount acquisition step.
またさらに、本発明の第3形態に係る電子ビームの偏向位置補正方法は、電子線源により生じる電子ビームを、露光パターンに応じたマスクパターンを有するマスク上の各位置に、該各位置に対応してそれぞれ予め定められた各偏向指令量の入力に従い前記電子ビームを該各位置に偏向する偏向手段によって偏向して照射させて、マスクを通過した電子ビームで、試料表面に露光パターンを露光する電子線露光における、偏向手段による電子ビームの偏向位置補正方法であって、電子ビームを照射されることにより2次電子を生じる位置検出マークを、偏向手段による電子ビームの偏向領域内の既知の位置に位置付けて支持する位置検出マーク支持ステップと、偏向手段に偏向指令量を変化させて入力し、電子ビームを位置検出マーク上に走査させる電子ビーム走査ステップと、位置検出マークに前記電子ビームが照射されたときに生じる2次電子を検出する電子検出ステップと、2次電子の検出時に偏向手段に入力された偏向指令量を取得する偏向指令量取得ステップと、位置検出マークの位置に対応して予め定められた偏向指令量を、取得された偏向指令量に補正する補正ステップと、を有する。 Still further, the electron beam deflection position correcting method according to the third aspect of the present invention corresponds to each position of the electron beam generated by the electron beam source on each position on the mask having a mask pattern corresponding to the exposure pattern. Then, the electron beam is deflected and irradiated by deflecting means for deflecting the electron beam to each position in accordance with each predetermined deflection command amount input, and the exposure pattern is exposed on the sample surface with the electron beam that has passed through the mask. A method for correcting the deflection position of an electron beam by a deflecting unit in electron beam exposure, wherein a position detection mark that generates secondary electrons when irradiated with an electron beam is a known position within a deflection region of the electron beam by the deflecting unit. The position detection mark support step for positioning and supporting the position detection mark, the deflection command amount being changed and input to the deflection means, and the electron beam traveling on the position detection mark. An electron beam scanning step, an electron detection step for detecting secondary electrons generated when the position detection mark is irradiated with the electron beam, and a deflection command amount input to the deflection means when the secondary electrons are detected. A deflection command amount acquisition step; and a correction step of correcting a deflection command amount determined in advance corresponding to the position of the position detection mark to the acquired deflection command amount.
位置検出マークは複数個設けられることとしてよく、このとき電子ビームは前記偏向手段によって各前記位置検出マーク上に走査され、前記偏向指令量取得手段によって、各前記位置検出マークから生じた2次電子の検出時の各偏向指令量がそれぞれ取得されることとしてよい。
そして、各位置検出マークの位置に対応してそれぞれ予め定められた各偏向指令量を、前記補正手段によって、それぞれ前記取得された各偏向指令量に補正してよく、または、前記比較手段によって、各位置検出マークの位置に対応してそれぞれ予め定められた各偏向指令量と取得された各偏向指令量とのそれぞれの差を求めて偏向歪み量を測定することとしてよい。
A plurality of position detection marks may be provided. At this time, an electron beam is scanned on each position detection mark by the deflection means, and secondary electrons generated from the position detection marks by the deflection command amount acquisition means. Each deflection command amount at the time of detection may be acquired.
Then, each deflection command amount predetermined corresponding to the position of each position detection mark may be corrected to each obtained deflection command amount by the correction unit, or by the comparison unit, The deflection distortion amount may be measured by obtaining a difference between each deflection command amount predetermined in correspondence with the position of each position detection mark and each obtained deflection command amount.
前記の位置検出マークの少なくとも一部の縁部は、所定方向に直線形状をなすことが好適である。このとき前記偏向手段は、位置検出マークの前記縁部上に所定方向の垂直方向に電子ビームを走査し、前記偏向指令量取得手段は、電子ビームの走査位置の変化に伴う2次電子の検出値の変化に基づき、所定方向の垂直方向について縁部の位置に対応する偏向指令量を取得することが好適である。 It is preferable that at least a part of the edge of the position detection mark has a linear shape in a predetermined direction. At this time, the deflecting unit scans the edge of the position detection mark with the electron beam in a predetermined vertical direction, and the deflection command amount acquiring unit detects the secondary electrons accompanying the change in the scanning position of the electron beam. It is preferable to acquire a deflection command amount corresponding to the position of the edge in the vertical direction of the predetermined direction based on the change in value.
位置検出マークは、半導体ウエハの表面またはマスクの表面に形成される重金属又は段差として実現することとしてよく、前記位置検出マーク支持手段を半導体ウエハ支持手段として、半導体ウエハ支持手段によって、その表面に位置検出マークが形成された半導体ウエハを支持することとしてよく、前記位置検出マーク支持手段をマスク支持手段として、マスク支持手段によって、その表面に位置検出マークが形成されたマスクを支持することとしてよい。 The position detection mark may be realized as a heavy metal or a step formed on the surface of the semiconductor wafer or the surface of the mask. The position detection mark support means is used as the semiconductor wafer support means, and the position is detected on the surface by the semiconductor wafer support means. The semiconductor wafer on which the detection mark is formed may be supported, and the position detection mark support unit may be used as a mask support unit, and the mask on which the position detection mark is formed may be supported by the mask support unit.
本発明の第4形態に係る半導体ウエハは、重金属部分又は段差部分である位置検出マークが表面に形成され、上述の本発明の第2形態に係る電子ビームの偏向位置の歪み測定方法及び本発明の第3形態に係る電子ビームの偏向位置補正方法に使用される。 The semiconductor wafer according to the fourth embodiment of the present invention has a position detection mark which is a heavy metal portion or a step portion formed on the surface thereof, and the method for measuring the distortion of the deflection position of the electron beam according to the second embodiment of the present invention and the present invention. This is used for the electron beam deflection position correction method according to the third embodiment.
本発明によれば、電子ビーム露光装置の偏向手段の偏向歪みを補正または測定するために、この偏向手段による所望の偏向位置と実際の偏向位置とのずれを求めるのに際し、位置が既知の位置検出マークに電子ビームを偏向するだけでよいので、非常に短時間で偏向歪みの補正または測定を行うことが可能となる。 According to the present invention, in order to correct or measure the deflection distortion of the deflecting means of the electron beam exposure apparatus, when obtaining the deviation between the desired deflection position by the deflecting means and the actual deflection position, the position is known. Since only the electron beam needs to be deflected to the detection mark, the deflection distortion can be corrected or measured in a very short time.
このように、偏向歪みの補正または測定に要する時間を非常に短くすることができるため、偏向位置の測定点を増やすことが容易となり、従来に比してより高精度な偏向歪みの補正または測定を行うことが可能となる。これにより電子線露光装置の電子線の照射量(露光量)の均一性を向上することが可能となり、試料に露光されたパターンの解像性を向上することが可能となる。
また、すでに前工程で下層パターンが形成された試料に露光パターンを重ねて露光する場合には、偏向歪み補正の精度の向上により、試料上にパターンを露光する位置の精度が向上され、下層パターンとの重ね合わせ精度が向上する。
In this way, the time required for correcting or measuring the deflection distortion can be made very short, so it becomes easy to increase the number of measurement points of the deflection position, and the deflection distortion can be corrected or measured with higher accuracy than before. Can be performed. As a result, the uniformity of the electron beam irradiation amount (exposure amount) of the electron beam exposure apparatus can be improved, and the resolution of the pattern exposed to the sample can be improved.
In addition, when an exposure pattern is overlaid on a sample on which a lower layer pattern has already been formed in the previous process, the accuracy of the position at which the pattern is exposed on the sample is improved by improving the accuracy of deflection distortion correction. And the overlay accuracy is improved.
なお、前記偏向歪みは、マスク面上のX方向にもY方向にも生じる。したがって、位置検出マークの少なくとも一部の縁部を所定方向(例えばY方向)に直線形状とし、偏向手段が、位置検出マークのこの縁部上に所定方向の垂直方向(この例ではX方向)に電子ビームを走査することにより、たとえ偏向歪みにより電子ビーム偏向位置が所定方向(この例ではY方向)に変動しても、この縁部の位置と電子ビームの偏向位置との所定方向の垂直方向(この例ではX方向)についての相対位置関係を一定に保つことが可能となる。
これにより、偏向歪みにより電子ビーム偏向位置が所定方向(この例ではY方向)に変動しても、この縁部の所定方向の垂直方向位置(この例ではX方向位置)に対応する前記偏向指令量を正確に取得することが可能となる。
The deflection distortion occurs in the X direction and the Y direction on the mask surface. Accordingly, at least a part of the edge of the position detection mark is linearly formed in a predetermined direction (for example, the Y direction), and the deflecting unit is perpendicular to the edge of the position detection mark in the predetermined direction (the X direction in this example). By scanning the electron beam, even if the electron beam deflection position fluctuates in a predetermined direction (Y direction in this example) due to deflection distortion, the edge position and the electron beam deflection position are perpendicular to each other in the predetermined direction. It is possible to keep the relative positional relationship in the direction (X direction in this example) constant.
Thus, even if the electron beam deflection position fluctuates in a predetermined direction (Y direction in this example) due to deflection distortion, the deflection command corresponding to the vertical direction position (X direction position in this example) of this edge portion. It becomes possible to acquire the amount accurately.
また、位置検出マークとして、露光装置の試料と同様な半導体ウエハの表面に形成される重金属部分又は段差部分を使用することにより、露光する試料と同じ位置関係で偏向歪みの補正または測定を行うことが可能となり、より正確な補正及び測定を行うことが可能となる。 In addition, by using a heavy metal part or stepped part formed on the surface of the semiconductor wafer similar to the sample of the exposure apparatus as the position detection mark, the deflection distortion is corrected or measured in the same positional relationship as the sample to be exposed. Thus, more accurate correction and measurement can be performed.
以下、添付する図面を参照して本発明の実施例を説明する。図5は、本発明の実施例に係る電子線露光装置の概略構成図である。以下の説明では、電子線露光装置1として近接露光方式の電子線近接露光装置1を例示するが、本発明の電子線露光装置は、電子線近接露光装置だけでなく、露光パターンに応じたマスクパターンを有するマスクに電子ビームを照射して、マスクを通過する電子ビームにより試料に露光パターンを露光する電子線露光装置であれば、他の方式の電子線露光装置にも利用可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 5 is a schematic block diagram of an electron beam exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In the following description, an electron beam
なお、以下の図においては、同一の構成の要素が複数設けられている場合には、同一の参照番号にアルファベットを付して表し、各要素の説明においては参照番号のみで表す場合がある。また、電子ビーム近接露光装置の基本構成は、図1に示した構成及び上記の文献1に開示された構成に類似した構成を有している。よって、図1と同一の機能部分には同一の参照番号を付して表し、詳しい説明は省略する。
In the following drawings, when a plurality of elements having the same configuration are provided, the same reference numerals may be indicated by adding alphabets, and the description of each element may be expressed by only the reference numerals. Further, the basic configuration of the electron beam proximity exposure apparatus has a configuration similar to the configuration shown in FIG. 1 and the configuration disclosed in
図5に示すように、電子線近接露光装置1は、カラム10内に、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照射レンズ16とを有する電子銃12、主偏向器21、22と副偏向器51、52とを含み電子ビーム15を光軸19に平行に走査するように前記電子ビーム15を偏向する走査手段13、露光するパターンに対応する開口を有するマスク30、マスク30を支持するマスクチャックを有しマスク30を少なくとも水平の直交2軸方向(XY方向に)に移動させるマスクステージ36を備える。ここでマスクステージ36は、マスク30を支持するマスク支持手段をなす。
なお以下の説明では、前記マスク30を装着しない状態で、本発明に従う電子ビームの偏向歪みの測定及び補正を行う。このため図5ではマスク30を点線にして表示する。
As shown in FIG. 5, an electron beam
In the following description, the deflection distortion of the electron beam according to the present invention is measured and corrected in a state where the
一方、電子線近接露光装置1は、チャンバ内8に、静電チャック43とXYステージ44とを備える。静電チャック43は、試料50である半導体ウエハを支持する半導体ウエハ支持手段である。
マスク30は、静電チャック43に吸着された試料40の表面に近接するように(マスク30と試料40とのギャップが、例えば、50μmとなるように)配置される。
以下説明する本発明に従う電子ビームの偏向歪み測定及び補正では、静電チャック43上には、以下詳述する位置検出マークが表面に形成された測定用ウエハ45が載置される。
On the other hand, the electron beam
The
In measurement and correction of deflection distortion of an electron beam according to the present invention described below, a
電子線近接露光装置1は、電子線近接露光装置1の全体的な動作を司るコンピュータなどの制御装置である計算機91を備える。
電子線近接露光装置1は、計算機91が実行するプログラムや各種データを記憶するためのメモリ93を備える。メモリ93は計算機91のバス92に接続され、これにより計算機91や、バス92を供用する他の構成要素と相互にデータのやりとりが可能である。
メモリ93には、前記測定用ウエハ45上に形成された位置検出マークの位置データも記憶される。
The electron beam
The electron beam
The
電子線近接露光装置1は、走査手段13の主偏向器21、22が、電子ビーム15を所定の偏向領域内の各偏向位置へと偏向させるための偏向指令量を主偏向器21、22に供給するための偏向指令量供給部94を備える。偏向指令量供給部94は計算機91のバス92に接続され、これにより計算機91や、バス92を供用する他の構成要素と相互にデータのやりとりが可能である。主偏向器21、22の偏向領域内の各偏向位置とこの位置に電子ビームを偏向するために必要な各偏向指令量とは、それぞれ対応させてテーブル又はマップの形式で予め定められており、メモリ93や偏向指令量供給部94内蔵の記憶手段(図示せず)に記憶されている。
偏向指令量供給部94から供給されるディジタル信号である偏向指令量は、ディジタルアナログ変換器(以下DACと記す)23にてアナログ信号に変換された後、増幅器24で増幅されて主偏向器21、22に供給される。
In the electron beam
A deflection command amount which is a digital signal supplied from the deflection command
さらに電子線近接露光装置1は、電子ビーム15が、静電チャック43に保持される測定用ウエハ45上に形成された位置検出マークに照射されることにより生じる2次(反射)電子17を検出する2次電子検出器71と、この2次電子検出器71が2次電子の検出した時点で偏向指令量供給部94からDAC23に入力されている偏向指令量を取得する偏向指令量取得部72とを備える。偏向指令量取得部72は計算機91のバス92に接続され、これにより計算機91や、バス92を供用する他の構成要素と相互にデータのやりとりが可能である。偏向指令量取得部72はこのバスを介して、取得した指令量をメモリ93に記憶させる。
Further, the electron beam
また、電子線近接露光装置1は、メモリ93から位置検出マークの位置情報を取得し、かつ、この位置に対応して定められている偏向指令量をメモリ93又は偏向指令量供給部94から取得し、これと偏向指令量取得部72によって取得された偏向指令量との差を求める比較部73を備える。
さらに、電子線近接露光装置1は、位置検出マークの位置と同じ偏向位置に対応して予め定められ、メモリ93又は偏向指令量供給部94に記憶される偏向指令量を、偏向指令量取得部72によって取得された偏向指令量に補正する補正部74を備える。
比較部73及び補正部74もまた、計算機91のバス92に接続され、これにより計算機91や、バス92を供用する他の構成要素と相互にデータのやりとりが可能である。
Further, the electron beam
Further, the electron beam
The
さらに、電子線近接露光装置1は、測定用ウエハ45上に形成され位置検出マークとの相対位置関係が既知であるアライメントマークを撮像するためのCCDカメラ等の撮像部83と、撮像部83による撮像画像及び撮像時のXYステージ44の位置情報とに基づき、位置検出マークを主偏向器21、22の所定の偏向領域内の既知の位置に高精度に位置付けるアライメント部84とを備える。
Furthermore, the electron beam
図6は、本発明に係る電子ビームの偏向位置の歪み測定方法のフローチャートである。以下、X方向に関する偏向位置の歪み測定について説明する。
ステップS101において、図7(A)に示す複数の位置検出マーク46A〜46Pが設けられた測定用ウエハ45をXYステージ44上の静電チャック43に載置し、静電チャック43によって支持する。なお、説明のため測定用ウエハ45上のX座標軸、Y座標軸をそれぞれ図7(A)に示すように定める。
位置検出マーク46は、半導体ウエハである測定用ウエハ45の表面(露光面)に段差を設けることにより形成してもよいが、位置検出マーク46から生じる2次電子のS/N比を高めるために、タンタル(Ta)、タングステン(W)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、タンタル・シリサイド(TaSiXX)やチタン・シリサイド(TiSiXX)などの(重)金属部分を形成して設けてもよい。また、このとき又は予め、各位置検出マーク46の各位置データが電子線近接露光装置1に与えられメモリ93に記憶される。
FIG. 6 is a flowchart of the method for measuring the distortion of the deflection position of the electron beam according to the present invention. Hereinafter, the distortion measurement of the deflection position in the X direction will be described.
In step S <b> 101, the
The
測定用ウエハ45を静電チャック43上に置いたのち、XYステージ44は、測定用ウエハ45をアライメントマーク撮像位置まで移動させる。アライメントマーク撮像位置では、撮像部83が測定用ウエハ45上に形成されたアライメントマーク(図示せず)を撮像する。このアライメントマークと、各位置検出マーク46との各相対位置関係は、電子線近接露光装置1に予め与えられメモリ93に記憶されている。
これにより、アライメント部84は、撮像部83による撮像画像中のアライメントマークの位置と、撮像時のXYステージ44の位置情報と、アライメントマークと位置検出マーク46との各相対位置関係とに基づき、主偏向器21、22の所定の偏向領域と各位置検出マーク46との各相対位置関係を計算する。
After placing the
Thereby, the
アライメント部84は、各位置検出マーク46が主偏向器21、22の偏向領域25内の各既知の偏向位置に位置付けられるように、XYステージ44を位置決め制御する(図7(A))。
The
ステップS102において、偏向指令量供給部94は、X方向走査開始偏向位置27Xに対応して予め定めれ記憶された偏向指令量をメモリ93又は自己の内蔵メモリから読み出し、この偏向指令量をDAC23、増幅器24を介して主偏向器21、22へ入力する。これによりステップS103において、X方向走査開始偏向位置27X付近に電子ビーム15が照射される。このとき、電子ビーム15のウエハ45上の実際の照射位置は、上述の主偏向器21、22の偏向歪みによって、所望のX方向走査開始偏向位置27Xからややずれている。以下X方向に関する偏向位置の歪み測定について説明する。
In step S102, the deflection command
そしてステップS104において、偏向指令量取得部72は、電子ビーム15が位置検出マーク46に照射されることにより生じる2次電子17が電子検出器71によって検出されたか否かを判断する。2次電子17が検出されていなければ、処理はステップS105に移り、偏向指令量供給部94が偏向指令量をX方向に増加させて主偏向器21、22へ入力し、電子ビーム15を軌跡26Xに沿って移動させる。
In step S <b> 104, the deflection command
これらステップS103〜S105を繰り返した後、電子ビーム15が位置検出マーク46に照射されると、位置検出マーク46から生じた2次電子17が電子検出器71によって検出され、処理がステップS106へ移る。
After repeating these steps S103 to S105, when the
ステップS106において、偏向指令量取得部72は、電子検出器71が各位置検出マーク46から生じた前記2次電子の検出した時点において、偏向指令量供給部94が主偏向器21、22へ入力していた偏向指令量を取得する。
そしてステップS107において、偏向指令量取得部72は、取得された偏向指令量をメモリ93に記憶する。
これらステップS102〜S107は、電子ビーム15の偏向位置を軌跡26Xに沿って移動させながら、主偏向器21、22の偏向領域内に位置付けられた複数の位置検出マーク46A〜46P上を走査するまで繰り返される(S108)。
In step S <b> 106, the deflection command
In step S <b> 107, the deflection command
Steps S102 to S107 are performed until scanning is performed on the plurality of position detection marks 46A to 46P positioned in the deflection regions of the
そしてステップS109において、比較部73は、メモリ93に記憶された各位置検出マーク46の位置を読み出して、読み出した各位置に対応して予め定められた偏向指令量をメモリ93又は偏向指令量供給部94の内部メモリから読み出す。
一方で比較部73は、ステップS106で偏向指令量取得部72により取得されメモリ93に記憶された各偏向指令量をメモリ93から読み出す。そして、各位置検出マーク46の位置に対応して予め定められた各偏向指令量と、これに対応する偏向指令量取得部72により取得された各偏向指令量とのそれぞれの差を求める。これらの各偏向指令量の差は、各位置検出マーク46の位置に電子ビーム15を偏向するために対応して予め定められた各偏向指令量と、実際に電子ビーム15が各位置検出マーク46の位置に偏向されたときの各偏向指令量のX方向のズレを表すため、これをX方向の偏向歪み量として取得する。
In step S109, the
On the other hand, the
ステップS106における偏向指令量の取得方法の例を、図8(A)及び(B)を参照して具体的に説明する。図8(A)は、電子ビーム15をX方向に走査したときの電子ビーム照射位置と位置検出マーク46A、46B、46C及び46Dの位置関係を示す図である。
ここに図8(A)に示すように、各位置検出マーク46A、46B、46C及び46Dは略長方形をなし、その1つの隅部の座標を、それぞれ(XA1、YA1)、(XB1、YB1)、(XC1、YC1)及び(XD1、YD1)と定め、その対角の隅部の座標を、それぞれ(XA2、YA2)、(XB2、YB2)、(XC2、YC2)及び(XD2、YD2)と定めることとする。
An example of the method of acquiring the deflection command amount in step S106 will be specifically described with reference to FIGS. 8 (A) and 8 (B). FIG. 8A shows the positional relationship between the electron beam irradiation position and the position detection marks 46A, 46B, 46C and 46D when the
As shown in FIG. 8A, each of the position detection marks 46A, 46B, 46C and 46D has a substantially rectangular shape, and the coordinates of one corner thereof are (XA1, YA1), (XB1, YB1), respectively. , (XC1, YC1) and (XD1, YD1), and the coordinates of the diagonal corners are (XA2, YA2), (XB2, YB2), (XC2, YC2) and (XD2, YD2), respectively. It will be determined.
各位置検出マーク46の辺に比して小さな径の電子ビーム15を、軌跡26Xに沿って各位置検出マーク46A、46B、46C及び46D上も走査したとき、電子検出器71の検出信号の波形図は図8(B)のとおりとなる。
2次電子検出値は、電子ビーム15が各位置検出マーク46のエッジ部(縁部)に照射されたときに大きくなる。したがって、電子ビーム15を上記位置検出マーク46上にX方向に走査したときの2次電子検出値の信号波形は、電子ビーム15の照射位置が、各位置検出マーク46のY方向に直線形状を有する辺である、辺A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1及びD2上にあるときピーク値をとることになる。
When the
The secondary electron detection value increases when the
したがって、各位置検出マーク46A、46B、46C及び46Dの、Y方向に直線形状を有する辺である、辺A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1及びD2のそれぞれのX座標であるXA1、XA2、XB1、XB2、XC1、XC2、XD1及びXD2を、各位置検出マーク46A、46B、46C及び46Dの各X方向位置データとして使用する。
そして、電子ビーム15が辺A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1及びD2に照射されることにより電子検出器71の検出信号のピーク値を検出した時点において偏向指令量供給部94が主偏向器21、22へ入力していたそれぞれの偏向指令量、XDA1、XDA2、XDB1、XDB2、XDC1、XDC2、XDD1及びXDD2を、各位置検出マーク46A、46B、46C及び46Dの各X方向位置データに対応する各偏向指令量として取得する。
Therefore, each
Then, when the
図9(A)は、位置検出マーク46にその辺の長さに比して大きい径を有する電子ビーム15をX方向に走査したときの電子ビーム照射位置と位置検出マーク46の位置関係を示す図である。図9(A)に示すように、各位置検出マーク46は略長方形をなし、その1つの隅部の座標を(X1、Y1)と定め、その対角の隅部の座標を(X2、Y2)と定めることとする。このときの電子検出器71の検出信号の波形図を図9(B)に示し、電子検出器71の検出信号の1次微分値の波形図を図9(C)に示す。
FIG. 9A shows the positional relationship between the
図9(C)に示すとおり、電子ビーム15を上記位置検出マーク46上にX方向に走査したときの2次電子検出値の1次微分波形は、電子ビーム15の照射位置が、各位置検出マーク46のY方向に直線形状を有する辺である、辺A1、A2上にあるとき極大値極小値をとることになる。
As shown in FIG. 9C, the primary differential waveform of the secondary electron detection value when the
したがって、位置検出マーク46にその辺の長さに比して大きい径を有する電子ビーム15を使用する場合には、位置検出マーク46のY方向に直線形状を有する辺である辺A1、A2のそれぞれのX座標であるX1及びX2を、位置検出マーク46の各X方向位置データとして使用する。そして、電子検出器71の検出信号の1次微分波形が極大値、極小値を検出した時点において偏向指令量供給部94が主偏向器21、22へ入力していたそれぞれの偏向指令量XD1及びXD2を、位置検出マーク46のX方向位置データに対応する各偏向指令量として取得する。
Therefore, when the
以上、X方向に関する偏向位置の歪み測定について説明したが、電子ビーム15の走査の方向を90°変えることにより、Y方向に関する偏向位置の歪み測定についても行うことが可能である。図7(B)は、Y方向に関する偏向位置の歪み測定を行う際に、各位置検出マーク46A〜46Pと、電子ビーム15をY方向に走査する際の軌跡26Yとを示す図であり、図8(C)は、軌跡26Yに沿って各位置検出マーク46A、46E、46I及び46M上を走査したときの、電子検出器71の検出信号の波形図であり、図8(D)は、電子ビーム15をY方向に走査したときの電子ビーム照射位置と位置検出マーク46A、46E、46I及び46Mの位置関係を示す図である。
Although the deflection position distortion measurement in the X direction has been described above, the deflection position distortion measurement in the Y direction can be performed by changing the scanning direction of the
Y方向に関する偏向位置の歪み測定は、図6、図7(A)、図8(A)及び図8(B)を参照して上記説明したX方向に関する偏向位置の歪み測定と同様に行うことが可能であり、重複を避けるために説明を省略する。 The distortion measurement of the deflection position with respect to the Y direction is performed in the same manner as the measurement of the distortion of the deflection position with respect to the X direction described above with reference to FIGS. 6, 7A, 8A, and 8B. The description is omitted to avoid duplication.
各位置検出マーク46の形状は、電子ビーム15の偏向位置歪み量の測定または後述の偏向位置補正を行う方向と垂直方向に直線形状の縁部を有することが好適である。この理由を図10(A)及び(B)を参照して説明する。
Each
図10(A)は、電子ビーム15の偏向位置歪み量の測定または偏向位置補正を行う方向と垂直方向に直線部分の縁を有する位置検出マーク46の上面図である。X方向、Y方向を図示するように定め、X方向について電子ビーム15の偏向位置歪み量の測定または後述の偏向位置補正を行う場合を説明する。以下、電子ビーム15の偏向歪み量の測定または偏向位置補正を行う方向をX方向と記し、これと垂直な方向をY方向と記す。
FIG. 10A is a top view of the
位置検出マーク46のX方向位置データとして、位置検出マーク46のY方向に直線形状を有する辺である辺A1のX座標XEを使用する。さらに、偏向指令量取得部72により偏向指令量を取得する方法(ステップS106参照)として図8を参照して上記説明した方法を使用することとする。
すなわち、主偏向器21、22により電子ビーム15をX方向(辺A1の方向とは垂直な方向)に軌跡26Xに沿って走査させたときの、電子ビーム15が辺A1に照射されることにより電子検出器71の検出信号のピーク値を検出した時点における偏向指令量供給部94の主偏向器21、22への入力偏向指令量を、位置検出マーク46のX方向位置データに対応する偏向指令量として取得することとする。
As the X direction position data of the
That is, when the
ここで、主偏向器21、22の偏向歪みは、X方向、Y方向いずれについても発生する。したがってY方向の偏向歪みがある状態では、電子ビーム15が正確に軌跡26Xに沿って走査されているとは限らず、図10(A)に示す軌跡26X’のように、所望の軌跡26XよりもY方向に偏倚している可能性もある。
Here, the deflection distortion of the
したがって、位置検出マーク46に、X方向と垂直な方向であるY方向に直線形状の縁部A1を設け、偏向指令量取得部72は、この縁部A1に電子ビームが照射されたときの偏向指令量を取得することとすれば、たとえ、電子ビーム15の軌跡26が、Y方向に偏倚が生じていても、電子ビーム15が縁部A1に照射するときの、X方向についての電子ビーム15の偏向位置のX座標を一定とすることができる。これにより、X方向について偏向指令量取得部72が取得する入力偏向指令量に対する、電子ビーム15のY方向についての偏向歪みによる影響を防止することが可能となる。
Accordingly, the
これに対して、図10(B)は、電子ビーム15の偏向歪み量の測定または偏向位置補正を行う方向と垂直方向に直線部分の縁を有さない位置検出マーク46の上面図である。図10(B)の位置検出マーク46の場合では、Y方向の偏向歪みにより、電子ビーム15の軌跡26X’が所望の位置26XよりY方向に偏倚すると、電子ビーム15が縁部A1に照射するときのX方向についての電子ビーム15の偏向位置のX座標が、XE1からXE2に変動することとなり、X方向について偏向指令量取得部72が取得する入力偏向指令量が影響を受けることとなる。
On the other hand, FIG. 10B is a top view of the
また、ステップS106において偏向指令量供給部94が図9を参照して上記説明した方法を使用して偏向指令量を取得する場合においても、同様の理由により、各位置検出マーク46が、電子ビーム15の偏向歪み量位置の測定または後述の偏向位置補正を行う方向と垂直方向に直線形状の縁部を有することが好適である。
また、電子線近接露光装置1が、例えば、図7(A)に示すX方向及びY方向の偏向位置歪み測定及び偏向位置補正を行う場合には、各位置検出マーク46は、それぞれY方向及びX方向の直線形状の縁部を有することが好適である。
Also, in the case where the deflection command
Further, when the electron beam
ところで、実際に各位置検出マーク46に電子ビーム15が照射されることにより生じた2次反射電子を検出したときに偏向指令量取得部72が取得する各偏向指令量は、主偏向器21、22の偏向歪みのため、各位置検出マーク46の位置に対応して予め定められメモリ93又は偏向指令量供給部94の内部メモリに記憶されている偏向指令量とは異なっている。
By the way, each deflection command amount acquired by the deflection command
したがってステップS109において、比較部73は、偏向指令量取得部72により取得された各偏向指令量が、メモリ93に記憶されている各位置検出マーク46のどの位置に対応するかを決定する。
主偏向器21、22により生じうる偏向歪み量が、各位置検出マーク46の配置間隔や各位置検出マーク46の大きさに比べて小さい場合には、比較部73は、偏向指令量取得部72により取得されたある偏向指令量が、ある位置検出マーク46の位置に対応して予め定められる偏向指令量から一定の誤差範囲ΔW内にあるとき、この偏向指令量取得部72により取得された偏向指令量が、この位置検出マーク46と対応し、この位置検出マーク46の位置に対応して予め定められる偏向指令量に対応すると決定する。この方法を図11(A)及び11(B)を参照して説明する。
Accordingly, in step S <b> 109, the
When the amount of deflection distortion that can be generated by the
図11(A)は、偏向指令量取得部72により取得されたある偏向指令量が、ある位置検出マーク46の位置に対応して予め定められる偏向指令量から一定の誤差範囲ΔW内にある場合の説明図である。偏向指令量の取得は、例えば、図8を参照して上記説明した方法を使用するものとする。
FIG. 11A shows a case where a certain deflection command amount acquired by the deflection command
位置検出マーク46のX方向に関する位置情報データとして縁部A1及びA2のX座標が使用され、このX座標に対応して予め定められた偏向指令量はX1及びX2である。比較部73は、これら位置検出マーク46のX方向に関する位置に対応して予め定められた偏向指令量X1及びX2を、メモリ93又は偏向指令量供給部94の内部メモリから読み出す。
一方で、偏向指令量取得部72は、図11(A)の下段に示す電子検出器の検出値波形図から偏向指令量XD1及びXD2を、位置検出マーク46検出時における偏向指令量として取得する。
このとき、図11(A)に示すように、偏向指令量取得部72が取得した偏向指令量XD1及びXD2が、位置検出マーク46に対応して定められた偏向指令量X1及びX2から所定の誤差範囲ΔW内にあれば、比較部73は、位置検出マーク46の位置に対応して定められた各偏向指令量X1及びX2が、偏向指令量取得部72により取得された各偏向指令量XD1及びXD2に、それぞれ対応すると決定する。
The X coordinates of the edge portions A1 and A2 are used as position information data regarding the X direction of the
On the other hand, the deflection command
At this time, as shown in FIG. 11A, the deflection command amounts XD1 and XD2 acquired by the deflection command
しかし図11(B)に示すように偏向指令量取得部72により取得されたある偏向指令量が、一定の誤差範囲ΔW内にない場合には、比較部73は、当該偏向指令量については偏向歪み量を求めることを停止し、その旨をオペレータ等に知らせるための信号を発生させ、計算機91に送信する。
However, as shown in FIG. 11B, when a certain deflection command amount acquired by the deflection command
主偏向器21、22により生じうる偏向歪み量が、各位置検出マーク46の配置間隔や各位置検出マーク46の大きさに比べて大きい場合には、偏向指令量取得部72が取得した偏向指令量が、それが取得されたときに電子ビーム15が照射されていた位置検出マーク46よりも、これと異なるマーク位置に接近する可能性がある。
When the deflection distortion amount that can be generated by the
したがって、このような主偏向器21、22の偏向歪みを測定及び補正する場合には、各位置検出マーク46について一意な識別部分を、各位置検出マーク46に設けることが好適である。図12に、識別部分を有する位置検出マークの実施例を示す。各位置検出マーク46A〜46Cは、各マークに一意な識別部分である切欠部47A〜47Cを備えている。
Therefore, when measuring and correcting such deflection distortion of the
各位置検出マーク46の識別部分47A〜47Cの2次反射電子像から、各位置検出マークとを関連付け、特定するために必要な情報は予め与えられメモリ93に記憶されている。
一方、電子線近接露光装置1は、電子検出器71の出力信号を偏向指令部供給部94から出力される偏向指令量に基づいて2次元平面上に配置して位置検出マーク46の2次反射電子像を生成する画像処理部81と、画像処理部81が生成した位置検出マーク46の2次反射電子像を入力し、その識別部分47A〜47Cの2次反射電子像から各位置検出マークを特定するために必要な情報をメモリ93から読み出して、その識別部分47A〜47Cの2次反射電子像から、撮像された位置検出マークがいずれの位置検出マークであるのかを特定するマーク位置取得部82とを備える。
さらにマーク位置取得部82は、偏向指令量取得部72に取得されてメモリ93に記憶された各偏向指令量が、前記特定された各位置検出マークのいずれに対応するのかを、2次反射電子像情報が有する偏向指令量情報に基づき決定して、決定した各位置検出マークを特定できる情報を、偏向指令量取得部72が取得した各偏向指令量に関連付けてメモリ93に記憶する。
Information necessary for associating and specifying each position detection mark from the secondary reflected electron images of the identification portions 47 </ b> A to 47 </ b> C of each
On the other hand, the electron beam
Further, the mark
比較部73及び補正部74は、マーク位置取得部82が、偏向指令量取得部72が取得した各偏向指令量に関連付けてメモリ93に記憶した各位置検出マーク特定情報を参照して、偏向指令量に対応する位置検出マークを特定し、その位置検出マークの位置と該位置に対応して予め決定された偏向指令量をメモリ93から読み出す。
The
図13は、本発明に係る電子ビームの偏向位置補正測定方法のフローチャートである。以下、X方向に関する偏向位置測定について説明する。
ステップS201〜ステップS208において、図6を参照して説明した本発明に係る電子ビームの偏向位置の歪み測定方法のステップS101〜S108と同様に、主偏向器21、22が電子ビーム15の偏向位置を軌跡26X及び軌跡26Yに沿って移動させる。
そして、このとき偏向指令量取得部72は、主偏向器21、22の偏向領域内に位置付けられた位置検出マーク46A〜46P上を走査し、電子検出器71が各位置検出マーク46から生じた前記2次電子の検出した時点において、偏向指令量供給部94が主偏向器21、22へ入力していたX方向偏向指令量及びY方向偏向指令量を取得する。
FIG. 13 is a flowchart of an electron beam deflection position correction measuring method according to the present invention. Hereinafter, the deflection position measurement in the X direction will be described.
In steps S201 to S208, the
At this time, the deflection command
なお、ステップS206において、偏向指令量取得部72がX方向偏向指令量及びY方向偏向指令量を取得する方法は、図6を参照して説明した本発明に係る電子ビームの偏向位置の歪み測定方法のステップS106について、図8、図9を参照して説明した方法と同様であり、重複を避けるためここでは省略する。
In step S206, the method in which the deflection command
図14は、本発明に係る電子ビームの偏向位置補正方法の説明図である。主偏向器21、22の偏向領域内の各位置に設けられた各位置検出マーク46は、その位置情報(例えば、図8に示す各位置検出マーク46A〜46Dの隅部の位置)によって理想格子48を定義する。格子48に含まれる縦線及び横線の各交差点は、各位置検出マーク46の位置情報が示す位置を示す。ここでは簡単のため各位置検出マーク46の位置情報が示す位置として、最上行の点であるPI1〜PI9だけに参照符号を付す。
FIG. 14 is an explanatory diagram of an electron beam deflection position correcting method according to the present invention. Each
上記ステップS201〜S208により、電子検出器71が電子ビーム15が照射された各位置検出マーク46から発生した2次電子が検出したときに、主偏向器21、22に入力された各X方向偏向指令量及び各Y方向偏向指令量が取得される。これら各X方向偏向指令量及び各Y方向偏向指令量の範囲は、図14において格子48の外側に示される曲線部28で示される。ここに各偏向指令量PD1〜PD9は、各位置検出マーク46の位置情報PI1〜PI9にそれぞれ対応している。
When the
ステップS209において、補正部74は、ステップS206で偏向指令量取得部72により取得されメモリ93に記憶された各偏向指令量をメモリ93から読み出す。
そして、補正部74は、本発明に係る電子ビームの偏向位置の歪み測定方法において比較部73が、図11及び図12を参照して上記説明した方法で行ったのと同様に、ステップS206で取得された各偏向指令量に対応する各位置検出マーク46を決定する。
補正部74は、各位置検出マーク46の位置に対応して予め定められ、メモリ93又は偏向指令量供給部94により記憶される各偏向指令量を、ステップS206で取得された各偏向指令量に補正する。
In step S <b> 209, the correction unit 74 reads from the
Then, the correction unit 74 is the same as that performed by the
The correction unit 74 determines the deflection command amount stored in advance by the
すなわち補正部74は、図14に示すように、各位置検出マーク46の位置情報が示す位置(例えばPI1〜PI9)に電子ビーム15を偏向させるために必要な各偏向指令量を、ステップS206で取得した各偏向指令量PD1〜PD9に補正する。
That is, as shown in FIG. 14, the correcting unit 74 sets each deflection command amount necessary for deflecting the
なお上記説明では、測定用ウエハ45上に形成された各位置検出マーク46を使用した電子ビーム15の偏向位置の歪み測定方法及び偏向位置補正方法について説明したが、測定用ウエハ45上に形成された各位置検出マーク46に代えて、測定用の露光マスク上に、上記説明した位置検出マーク46と同様の複数の位置検出マーク(マスク用)を形成し、これを用いて電子ビーム15の偏向位置の歪みを測定し偏向位置を補正してもよい。位置検出マーク(マスク用)が形成された測定用露光マスクは、マスク支持手段であるマスクステージ36に支持される。
In the above description, the method for measuring the distortion of the deflection position of the
この場合、メモリ93上には前記測定用マスク上に形成された各位置検出マーク(マスク用)の位置データ、またこの各位置検出マーク(マスク用)に前記識別部分47が設けられた場合には、識別部分47の2次反射電子像から位置検出マークを特定するために必要な情報が記憶される。
また、前記2次電子検出器71は、測定用ウエハ45上に形成された位置検出マークに照射されることにより生じる2次電子17に代えて、マスクステージ36に支持される測定用露光マスク上に形成される位置検出マーク(マスク用)に照射されることにより生じる2次電子を検出する。
In this case, when the position data of each position detection mark (for mask) formed on the measurement mask is provided on the
The
また前記撮像部83は、測定用ウエハ45上に形成された位置検出マークとの相対位置が既知であるアライメントマークに代えて、測定用露光マスク上に形成される位置検出マーク(マスク用)との相対位置が既知であるアライメントマークを撮像する。前記アライメント部84は、撮像部83による撮像画像及び撮影時のマスクステージ36の位置情報に基づき、測定用露光マスク上の位置検出マーク(マスク用)を主偏向器21、22の所定の偏向領域内の既知の位置に位置付ける。
Further, the
また前記画像処理部81は、電子検出器71の出力信号を偏向指令量供給部94から出力される偏向指令量に基づいて2次元平面上に配置して、測定用露光マスク上の位置検出マーク(マスク用)の2次反射電子像を生成し、マーク位置取得部82は、この2次反射電子像を入力して、そこに含まれる位置検出マーク(マスク用)の識別部分の2次反射電子像から対応する位置検出マーク(マスク用)を特定する。
Further, the
位置検出マークを測定用露光マスクに設けた場合の偏向位置の歪み測定方法、及び偏向位置補正方法は、上述の位置検出マーク46を測定用ウエハ45に設けた場合の偏向位置の歪み測定方法、及び偏向位置補正方法と同様であり、上述の説明において、測定用ウエハ45を測定用露光マスクに、位置検出マーク46を位置検出マーク(マスク用)に、静電チャック43をマスクチャックに、XYステージ44をマスクステージ36にそれぞれ読み替えることにより容易に理解できることから、説明を省略する。
The deflection position distortion measurement method when the position detection mark is provided on the measurement exposure mask, and the deflection position correction method include the deflection position distortion measurement method when the
8…チャンバ
10…電子線鏡筒(カラム)
12…電子銃
13…走査手段
14…電子線源
15…電子ビーム
16…照射レンズ
21、22…主偏向器
30…マスク
40…試料
43…静電チャック
44…XYステージ
45…偏向歪み測定用ウエハ
46…位置検出マーク
51、52…副偏向器
72…偏向指令量取得部
73…比較部
74…補正部
8 ...
DESCRIPTION OF
Claims (19)
前記電子ビームを照射されることにより2次電子を生じる位置検出マークを、前記偏向手段による前記電子ビームの偏向領域内の既知の位置に位置付けて支持する位置検出マーク支持手段と、
前記位置検出マークに前記電子ビームが照射されたときに生じる2次電子を検出する電子検出器と、
前記2次電子の検出時に前記偏向手段に入力された偏向指令量を取得する偏向指令量取得手段と、
前記位置検出マークの位置に対応して予め定められた偏向指令量を、取得された前記偏向指令量に補正する補正手段と、
を備える電子線露光装置。 An electron beam source for generating an electron beam, a mask having a mask pattern corresponding to an exposure pattern, and each of the electron beams according to an input of each deflection command amount predetermined corresponding to each position on the mask An electron beam exposure apparatus that irradiates the exposure pattern on the surface of the sample with the electron beam that has passed through the mask by irradiating the electron beam onto the mask. Position detection mark support means for positioning and supporting a position detection mark that generates secondary electrons when irradiated with the electron beam at a known position in the deflection region of the electron beam by the deflection means;
An electron detector for detecting secondary electrons generated when the position detection mark is irradiated with the electron beam;
A deflection command amount acquisition means for acquiring a deflection command amount input to the deflection means upon detection of the secondary electrons;
Correction means for correcting a predetermined deflection command amount corresponding to the position of the position detection mark to the obtained deflection command amount;
An electron beam exposure apparatus comprising:
前記偏向手段は、各前記位置検出マーク上に前記電子ビームを走査させ、
前記偏向指令量取得手段は、各前記位置検出マークから生じた前記2次電子の検出時の各前記偏向指令量をそれぞれ取得し、
前記補正手段は、前記各位置検出マークの位置に対応してそれぞれ予め定められた各偏向指令量を、取得された前記各偏向指令量にそれぞれ補正する請求項1に記載の電子線露光装置。 A plurality of the position detection marks are provided,
The deflecting means scans the electron beam on each position detection mark,
The deflection command amount acquisition means acquires the deflection command amounts at the time of detection of the secondary electrons generated from the position detection marks, respectively.
2. The electron beam exposure apparatus according to claim 1, wherein the correction unit corrects each deflection command amount predetermined corresponding to the position of each position detection mark to each of the acquired deflection command amounts. 3.
前記偏向手段は、前記位置検出マークの前記縁部上に前記所定方向の垂直方向に前記電子ビームを走査させ、
前記偏向指令量取得手段は、前記電子ビームの走査位置の変化に伴う前記2次電子の検出値の変化に基づき、前記所定方向の垂直方向について前記縁部の位置に対応する前記偏向指令量を取得する請求項1又は2に記載の電子線露光装置。 At least a part of the edge of the position detection mark has a linear shape in a predetermined direction,
The deflecting means scans the electron beam in the vertical direction of the predetermined direction on the edge of the position detection mark,
The deflection command amount acquisition means obtains the deflection command amount corresponding to the position of the edge in the vertical direction of the predetermined direction based on a change in the detection value of the secondary electrons accompanying a change in the scanning position of the electron beam. The electron beam exposure apparatus of Claim 1 or 2 to acquire.
前記位置検出マーク支持手段は、半導体ウエハ支持手段である請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子線露光装置。 The position detection mark is a heavy metal or a step formed on the surface of the semiconductor wafer,
The electron beam exposure apparatus according to claim 1, wherein the position detection mark support means is a semiconductor wafer support means.
前記位置検出マーク支持手段は、マスク支持手段である請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子線露光装置。 The position detection mark is a heavy metal or a step formed on the surface of the mask,
The electron beam exposure apparatus according to claim 1, wherein the position detection mark support unit is a mask support unit.
前記電子ビームを照射されることにより2次電子を生じる位置検出マークを、前記偏向手段による前記電子ビームの偏向領域内の既知の位置に位置付けて支持する位置検出マーク支持ステップと、
前記偏向手段に偏向指令量を変化させて入力し、前記電子ビームを前記位置検出マーク上に走査させる電子ビーム走査ステップと、
前記位置検出マークに前記電子ビームが照射されたときに生じる2次電子を検出する電子検出ステップと、
前記2次電子の検出時に前記偏向手段に入力された偏向指令量を取得する偏向指令量取得ステップと、
前記位置検出マークの位置に対応して定められた偏向指令量と、前記偏向指令量取得ステップで取得された前記偏向指令量との差を求める比較ステップと、
を有する電子ビームの偏向位置の歪み測定方法。 The electron beam generated by the electron beam source is applied to each position on a mask having a mask pattern corresponding to the exposure pattern, and the electron beam is applied to each position according to each predetermined deflection command amount input corresponding to each position. Measurement of distortion of the deflection position of the electron beam by the deflection means in the electron beam exposure in which the exposure pattern is exposed on the sample surface with the electron beam which has been deflected and irradiated by the deflection means and passed through the mask. A method,
A position detection mark support step for positioning and supporting a position detection mark that generates secondary electrons by being irradiated with the electron beam at a known position in the deflection region of the electron beam by the deflection means;
An electron beam scanning step of changing and inputting a deflection command amount to the deflection means, and scanning the electron beam on the position detection mark;
An electron detection step of detecting secondary electrons generated when the position detection mark is irradiated with the electron beam;
A deflection command amount acquisition step of acquiring a deflection command amount input to the deflection means when detecting the secondary electrons;
A comparison step for obtaining a difference between the deflection command amount determined corresponding to the position of the position detection mark and the deflection command amount acquired in the deflection command amount acquisition step;
A method for measuring the distortion of the deflection position of an electron beam comprising:
前記偏向指令量取得ステップは、各前記位置検出マークから生じた前記2次電子の検出時の各前記偏向指令量をそれぞれ取得し、
前記比較ステップは、前記各位置検出マークの位置に対応してそれぞれ予め定められた各偏向指令量と、前記偏向指令量取得ステップでそれぞれ取得された各前記偏向指令量と、のそれぞれの差を求める請求項6に記載の電子ビームの偏向位置の歪み測定方法。 In the electron beam scanning step, the electron beam is scanned on each of the plurality of position detection marks provided,
The deflection command amount acquisition step acquires each of the deflection command amounts at the time of detection of the secondary electrons generated from the position detection marks,
In the comparison step, a difference between each deflection command amount predetermined in correspondence with the position of each position detection mark and each deflection command amount acquired in the deflection command amount acquisition step is calculated. The distortion measuring method of the deflection position of the electron beam according to claim 6 to be obtained.
前記偏向指令量取得ステップは、前記偏向手段が前記位置検出マークの前記縁部上に前記所定方向の垂直方向に前記電子ビームを走査させるとき、これに伴う前記2次電子の検出値の変化に基づき、前記所定方向の垂直方向について前記縁部の位置に対応する前記偏向指令量を取得する請求項6又は7に記載の電子ビームの偏向位置の歪み測定方法。 At least a part of the edge of the position detection mark has a linear shape in a predetermined direction,
In the deflection command amount acquisition step, when the deflecting means scans the electron beam in the vertical direction of the predetermined direction on the edge portion of the position detection mark, a change in the detected value of the secondary electrons accompanying this is detected. 8. The method according to claim 6, wherein the deflection command amount corresponding to the position of the edge in the vertical direction of the predetermined direction is acquired.
前記位置検出マーク支持ステップは、前記位置検出マークが形成された半導体ウエハを支持する請求項6〜8のいずれか一項に記載の電子ビームの偏向位置の歪み測定方法。 The position detection mark is a heavy metal or a step formed on the surface of the semiconductor wafer,
9. The method for measuring distortion of an electron beam deflection position according to claim 6, wherein the position detection mark support step supports a semiconductor wafer on which the position detection mark is formed.
前記位置検出マーク支持ステップは、前記位置検出マークが形成されたマスクを支持する請求項6〜8のいずれか一項に記載の電子ビームの偏向位置の歪み測定方法。 The position detection mark is a heavy metal or a step formed on the surface of the mask,
The method for measuring distortion of an electron beam deflection position according to any one of claims 6 to 8, wherein the position detection mark support step supports a mask on which the position detection mark is formed.
前記電子ビームを照射されることにより2次電子を生じる位置検出マークを、前記偏向手段による前記電子ビームの偏向領域内の既知の位置に位置付けて支持する位置検出マーク支持ステップと、
前記偏向手段に偏向指令量を変化させて入力し、前記電子ビームを前記位置検出マーク上に走査させる電子ビーム走査ステップと、
前記位置検出マークに前記電子ビームが照射されたときに生じる2次電子を検出する電子検出ステップと、
前記2次電子の検出時に前記偏向手段に入力された偏向指令量を取得する偏向指令量取得ステップと、
前記位置検出マークの位置に対応して予め定められた偏向指令量を、取得された前記偏向指令量に補正する補正ステップと、
を有する電子ビームの偏向位置補正方法。 The electron beam generated by the electron beam source is applied to each position on a mask having a mask pattern corresponding to the exposure pattern, and the electron beam is applied to each position according to each predetermined deflection command amount input corresponding to each position. A method of correcting the deflection position of an electron beam by the deflection means in electron beam exposure in which the exposure pattern is exposed on the surface of a sample with the electron beam that has been deflected and irradiated by a deflection means that deflects the position and passed through the mask. There,
A position detection mark support step for positioning and supporting a position detection mark that generates secondary electrons by being irradiated with the electron beam at a known position in the deflection region of the electron beam by the deflection means;
An electron beam scanning step of changing and inputting a deflection command amount to the deflection means, and scanning the electron beam on the position detection mark;
An electron detection step of detecting secondary electrons generated when the position detection mark is irradiated with the electron beam;
A deflection command amount acquisition step of acquiring a deflection command amount input to the deflection means when detecting the secondary electrons;
A correction step of correcting a predetermined deflection command amount corresponding to the position of the position detection mark to the obtained deflection command amount;
A method for correcting the deflection position of an electron beam.
前記偏向指令量取得ステップは、前記各位置検出マークから生じた2次電子検出時の各前記偏向指令量をそれぞれ取得し、
前記補正ステップは、前記各位置検出マークの位置に対応してそれぞれ予め定められた各偏向指令量を、取得された前記各偏向指令量にそれぞれ補正する請求項13に記載の電子ビームの偏向位置補正方法。 In the electron beam scanning step, the electron beam is scanned on each of the plurality of position detection marks provided,
The deflection command amount acquisition step acquires each of the deflection command amounts at the time of detection of secondary electrons generated from the position detection marks,
The deflection position of the electron beam according to claim 13, wherein the correcting step corrects each deflection command amount predetermined corresponding to the position of each position detection mark to each acquired deflection command amount. Correction method.
前記偏向指令量取得ステップは、前記偏向手段が前記位置検出マークの前記縁部上に前記所定方向の垂直方向に前記電子ビームを走査させるとき、これに伴う前記2次電子の検出値の変化に基づき、前記所定方向の垂直方向について前記縁部の位置に対応する前記偏向指令量を取得する請求項13又は14に記載の電子ビームの偏向位置補正方法。 At least a part of the edge of the position detection mark has a linear shape in a predetermined direction,
In the deflection command amount acquisition step, when the deflecting unit scans the edge of the position detection mark with the electron beam in the vertical direction of the predetermined direction, a change in the detected value of the secondary electrons accompanying this is performed. 15. The electron beam deflection position correction method according to claim 13, wherein the deflection command amount corresponding to the position of the edge is obtained in the vertical direction of the predetermined direction.
前記位置検出マーク支持ステップは、前記位置検出マークが形成された半導体ウエハを支持する請求項13〜15のいずれか一項に記載の電子ビームの偏向位置補正方法。 The position detection mark is a heavy metal or a step formed on the surface of the semiconductor wafer,
16. The electron beam deflection position correction method according to claim 13, wherein the position detection mark support step supports a semiconductor wafer on which the position detection mark is formed.
前記位置検出マーク支持ステップは、前記位置検出マークが形成されたマスクを支持する請求項13〜15のいずれか一項に記載の電子ビームの偏向位置補正方法。 The position detection mark is a heavy metal or a step formed on the surface of the mask,
The electron beam deflection position correction method according to any one of claims 13 to 15, wherein the position detection mark support step supports a mask on which the position detection mark is formed.
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JP2004134601A JP2005317810A (en) | 2004-04-28 | 2004-04-28 | Electron beam exposure device, method for measuring distortion of and correcting deflected position of electron beam, and semiconductor wafer and exposure mask |
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