JP2605111B2 - 電子ビーム露光装置の電子ビーム補正方法 - Google Patents

電子ビーム露光装置の電子ビーム補正方法

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【発明の詳細な説明】 〔概要〕 電子ビーム露光装置の電子ビーム補正方法,特に可変
矩形整形型の電子ビーム露光装置の2個のスリットアパ
ーチャの回転角合わせ方法に関し、 該電子ビームを補正する被照射物体を任意に選ぶことな
く、多数の被照射物体の中から、既定の許容性能を充足
する該物体を自動選出して、それによりスリットアパー
チャのエッジを露光座標系に一致させることを目的と
し、 複数設けられた被照射物体上に第1の照射幅の電子ビ
ームを走査して、各々の反射電子を検出し、 前記反射電子の波形データから被照射物体の位置と大
きさとを検出し、 前記被照射物体の大きさと,所定の基準値とを比較し
て、該被照射物体を選別し、さらに一つの被照射物体を
選択し、 前記選択された被照射物体上に電子ビームを移動し、 前記選択された被照射物体上に前記電子ビームを移動
し、 前記選択された被照射物体上に第2の照射幅の電子ビ
ームを走査して、その反射電子を検出し、 前記反射電子の波形データに基づいて、一対のスリッ
トアパーチャの回転角を調整し、露光座標系にスリット
アパーチャのエッジを合わせる方法であって、 前記第1の照射幅が第2の照射幅よりも小さくされ、 前記第1,2の照射幅が一対のスリットアパーチャの回
転角により可変されるものであることを含み構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は電子ビーム露光装置の電子ビーム補正方法に
関するものであり、更に詳しく言えば可変矩形整形型の
電子ビーム露光装置の2個のスリットアパーチャの回転
角合わせ方法に関するものである。
近年の電子ビーム露光装置においては、微細パターン
露光の高精度化が要求されている。このため、電子ビー
ムを矩形状に整形するスリットアパーチャのエッジを被
露光対象の露光座標系と正確に一致させるように該スリ
ットアパーチャの回転角を精度良く求め、該電子ビーム
の補正をする必要がある。
〔従来の技術〕
第7図は従来例の電子ビーム露光装置の電子ビーム補
正方法に係る説明図である。
同図(a)は露光座標系と矩形電子ビームとの関係を
示す図であり、図において、1は矩形電子ビーム,X−Y
軸は被露光対象の露光座標系を示している。なお、矩形
電子ビームの整形方法は、任意に選ばれた被照射物体上
に電子ビームを走査し、その反射電子の波形を処理する
ことにより一対のスリットアパーチャのスリット回転角
を合わせて行われる。また、θは露光座標系X−Y
と、矩形電子ビーム1のエッジ(スリットアパーチャの
エッジ)とのなす角であり、スリットアパーチャのエッ
ジが露光座標系に一致していない状態を表す位置ずれ角
度である。
同図(b)は、矩形電子ビームを被露光対象上に走査
して直線を描画した状態を示す図である。
破線円内図において、2は未露光部分であり、矩形電
子ビーム1と露光座標系X−Yとの間に位置ずれ角θ
が生じているために、矩形電子ビームを被露光対象上に
走査した場合、被露光対象が露光されなかった部分を示
している。
〔発明が解決しようとする課題〕 ところで従来例によれば、スリットアパーチャのエッ
ジと,露光座標系との一致合わせは、任意に摘出された
被照射物体上に電子ビームを走査し、その反射電子を画
像処理して、スリットアパーチャを調整している。
このため、被照射物体の形状如何によっては、スリッ
トアパーチャの回転角を精度良く調整したのにも拘らず
第7図(a)のように露光座標系XYと矩形電子ビーム1
との間に位置ずれ角θを生じ、これにより、矩形電子
ビームを被露光対象上に走査した場合、同図(b)に示
すような未露光部分2を招く、特に微細パターン露光を
する場合、パターン解像性が悪くなるという課題があ
る。
本発明は、かかる従来例の課題に鑑み創作されたもの
であり、電子ビームを補正する被照射物体を任意に選ぶ
ことなく、多数の被照射物体の中から、既定の許容性能
を充足する該物体を自動選出して、それによりスリット
アパーチャのエッジを露光座標系に一致させることを可
能とする電子ビーム露光装置の電子ビーム補正方法。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の電子ビーム露光装置の電子ビーム補正方法
は、その原理図を第1図に,その一実施例を第2〜6図
に示すように複数設けられた被照射物体上に第1の照射
幅の電子ビームを走査して、各々の反射電子を検出し、 前記反射電子の波形データから被照射物体の位置と大
きさとを検出し、 前記被照射物体の大きさと,所定の基準値とを比較し
て、該被照射物体を選別し、さらに一つの被照射物体を
選択し、 前記選択された被照射物体上に電子ビームを移動し、 前記選択された被照射物体上に第2の照射幅の電子ビ
ームを走査して、その反射電子を検出し、 前記反射電子の波形データに基づいて、一対のスリッ
トアパーチャの回転角を調整し、露光座標系にスリット
アパーチャのエッジを合わせる方法であって、 前記第1の照射幅が第2の照射幅よりも小さくされ、 前記第1,2の照射幅が一対のスリットアパーチャの回
転角により可変されるものであることを特徴とし、上記
目的を達成する。
〔作用〕
本発明によれば、被照射物体の大きさと、所定基準値
とを比較選別し、その反射強度及び精度の両者を満足す
る一つの被照射物体を自動選出している。
このため、従来のような任意に摘出された被照射物体
に比較して、自動選出された被照射物体に電子ビームを
走査することによって、スリットアパーチャのエッジと
露光座標系との位置ずれを無くすことが可能となる。
これにより従来のような未露光部分を無くすことがで
き精度良い微細パターン露光をすることが可能となる。
〔実施例〕
次に図を参照しながら本発明の実施例について説明を
する。
第2〜6図は、本発明の実施例に係る電子ビーム露光
装置の電子ビーム補正方法を説明する図であり、第2図
は本発明の実施例に係る電子ビーム露光装置の構成図を
示している。
図において、3は電子ビーム露光装置の鏡筒,4は反射
電子を検出する検出器,5は試料21をセットしたステージ
を移動するステージ駆動系,6a〜6bは各信号を増幅する
増幅器,7a,7bはD/A変換器,8は電子ビーム8aを出射する
電子銃,9a,9bは電子ビーム8aを矩形状に整形したり、矩
形状に整形された電子ビーム8aを被露光対象の露光座標
系に位置合わせをする第1,2のスリットアパーチャであ
る。なお10a〜10bは静電系や電磁系の偏向系であり、電
子ビーム8aを走査する機能を有している。
また、11はA/Dデジタルストレージメモリであり、増
幅された反射電子を信号波形をA/D変換して、そのデー
タを記憶する機能を有している。12は被照射物体検出処
理手段であり、被照射物体の大きさと位置とを検出する
機能を有している。13は被照射物体解析処理手段であ
り、信号波形を微分波形に加工したりすることにより、
ある基準値より大きい被照射物体やその小さい物体を取
捨選別し、一つの被照射物体を選出する機能を有してい
る。14は、被照射物体位置決定処理手段であり、選出す
る被照射体の位置の決定処理をする機能を有している。
15はXYスイープジェネレータであり、電子ビーム8aを選
出した被照射物体上に移動させる機能を有している。
なお、16はビームエッジ検出処理手段であり、選出さ
れた被照射物体上を電子ビームを走査した場合、その反
射電子の信号波形の時間的位置ずれ量を検出する機能を
有している。また17はエッジ回転角求値処理手段であ
り、時間的位置ずれ量からスリットの回転角を求める機
能を有している。
また18はエッジ回転角補正処理手段であり、第2のス
リットアパーチャを調整する補正信号を出力する機能を
有している。なお、19はスリットサイズ制御部であり、
電子ビーム8aの照射幅を可変する機能を有している。20
は中央処理装置であり、CPU等の演算機能を有してい
る。
これ等により、電子ビーム露光装置を構成する。
第3図は、本発明の実施例に係る被照射物体を説明す
る図である。
図において、21aはsi基板,22は電子ビームの補正に必
要な被照射物体である。なお被照射物体22はsi基板21a
上に10〔μm〕程度の間隔を置いてパターン形成される
直径0.1〜0.2φ〔μm〕程度のTa(タンタル)微少塊で
ある。また、被照射物体22は、同一低原子量の例えばsi
基板に原子量の高い,すなわち反射電子の放出量の多い
微少片であれば良い。
第4図は、本発明の実施例に係る被照射物体の強度と
精度とを選別する方法を説明する図である。
同図(a)は、被照射物体22上に電子ビーム8aを走査
方向Aに沿って走査している状態を示している。なお、
電子ビームの幅w1は本発明の実施例では0.2〔μm〕と
し、これは被照射物体22の中から0.2〔μm〕以下を選
出するためである。
同図(b)は、被照射物体から得られる反射電子の信
号波形やその微分波形を示す図である。
なお、微分波形においてWは被照射物体の幅であり、
微分波形の正のピークから負のピークまでの幅から求め
ることができる。また、微分波形の波高値から被照射物
体の立ち上がり形状の鋭さを検出することができる。
第5図は、本発明の実施例に係る電子ビームの形状と
露光座標系との関係を説明する図である。
図において、XYは露光座標系,8aは電子ビームであ
り、被照射物体22に比べて、約6〜8倍程度にスリット
制御部を介して拡大して、偏向座標xyに従って電子ビー
ム8aを走査する。これにより、信号波形は被照射物体22
のエッジを基準にすると、時間的にずれた状態により観
測される。この位相のずれから被照射物体のエッジと,
電子ビームのエッジ,すなわちスリットアパーチャのエ
ッジとの間の角度,スリットの回転角θを求値する。
第6図は、本発明の実施例に係るスリットアパーチャ
の調整方法を説明する図である。
同図(a)は、露光座標系XYに矩形状の電子ビームを
整形する方法を示している。図において、電子ビーム8a
は第1,2のスリットアパーチャにそれぞれ設けられた回
転調整器23a,23bを調整することにより矩形状かつその
エッジが露光座標系に一致させることができる。
同図(b)は、第5図により得られたスリットの回転
角θから露光座標系XYに座標回転する状態を示してい
る。
これ等の関係から本発明の電子ビーム露光装置の電子
ビーム補正方法を第1図の原理図に基づいて説明する。
まず、P1でステージ駆動系5を駆動してsi基板21a上
に多数設けられたTa微少塊22上にスリットサイズ制御部
19を介して、第1の照射幅w1の電子ビーム8aを偏向系10
a〜10bにより走査し、検出器4,増幅器6cを介して、反射
電子8bを検出する。
次に、P2で増幅された反射電子8bの信号波形をA/Dデ
ジタルストレージメモリ11に入力し、Ta微少塊22の位置
と大きさとを検出し、その波形データを記憶する。
次いで、P3で被照射物体検出処理手段12,被照射物体
解析処理手段13,被照射物体位置決定処理手段14を介し
て、Ta微少塊22の大きさと、例えば電子ビーム8aの照射
幅w1を基準値として、それとを比較し、選別する。な
お、XY方向共に照射幅w1を検出することにより、反射鏡
度,Ta微少塊の立ち上がりの鋭く,精度の良いものを一
つ選出する。
次に、P4でXYスイープジェネレータ15,D/A変換器7b,
増幅器6b及び偏向系10cにより電子ビーム8a選出したTa
微少塊22上に移動する。
さらに、P5でスリットサイズ制御部19,D/A変換器7a,
増幅器6a及び偏向系10aにより、第2の照射幅w2の電子
ビーム8aを形成し、選出したTa微少塊22上に偏向系10b
により電子ビーム8aを走査し、その反射電子8bを検出器
4,増幅器6cにより検出して、それを信号波形とし、さら
にA/Dデジタルストレージメモリ1に波形データとして
入力し、それを記憶する。
次いで、P6で反射電子8bの波形データに基づいてビー
ムエッジ検出処理手段16,エッジ回転角求値処理手段17
及びエッジ回転角補正処理手段18を介して、スリットの
回転角θを演算し、その回転角θのデータに基づいて、
1,2スリットアパーチャ9a,9bを回転調整器23a,23bによ
り調整し、該スリットアパーチャのエッジを露光座標系
XYに合わせる。
これにより電子ビーム8aを矩形状に整形することと、
その矩形状のエッジを露光座標系XYに精度良く位置合わ
せをすることができる。
このようにして、Ta微少塊22の大きさと、電子ビーム
8aの照射幅w1を基準値として、それを比較選別し、その
反射強度及び精度の両者を満足する一つのTa微少塊22を
自動選出している。
このため、従来のような任意に摘出された被照射物体
に比較て、自動選出されたTa微少塊22に第2の照射幅w2
の電子ビーム8aを走査することによって、第1,2のスリ
ットアパーチャ9a,9bのエッジと露光座標系XYとの位置
ずれを無くすことが可能となる。
これにより、従来のような未露光部分を無くすことが
でき、精度良い微細パターン露光をすることが可能とな
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、電子ビームを矩
形状に整形すること,及びその矩形状のエッジを露光座
標系に精度良く自動的位置合わせをすることができる。
このため、精度良い微細パターン露光することがで
き、これにより高密度,高集積度及び高信頼度の半導体
装置を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の電子ビーム露光装置の電子ビーム補
正方法に係る原理図、 第2図は、本発明の実施例に係る電子ビーム露光装置の
構成図、 第3図は、本発明の実施例に係る被照射物体を説明する
図、 第4図(a),(b)は、本発明の実施例に係る被照射
物体の強度と精度とを選別する方法を説明する図、 第5図は、本発明の実施例に係る電子ビームの形状と露
光座標系との関係を説明する図、 第6図(a),(b)は、本発明の実施例に係るスリッ
トアパーチャの調整方法を説明する図、 第7図(a),(b)は、従来例の電子ビーム露光装置
の電子ビーム補正方法に係る説明図である。 (符号の説明) 1,8a……矩形電子ビーム又は電子ビーム、 8b……反射電子、 2……未露光部分、 3……鏡筒、 4……検出器、 5……ステージ駆動系、 6a〜6c……増幅器、 7a,7b……D/A変換器、 9a,9b……第1,2のスリットアパーチャ、 10a〜10c……偏向系、 11……A/Dデジタルストレージメモリ、 12……被照射物体検出処理手段、 13……被照射物体解析処理手段、 14……被照射物体位置決定処理手段、 15……XYスイープジェネレータ、 16……ビームエッジ検出処理手段、 17……エッジ回転角求値処理手段、 18……エッジ回転角補正処理手段、 19……スリットサイズ制御部、 20……中央処理装置、 21a……si基板、 22……被照射物体(Ta微少塊)、 23a,23b……回転調整器、 XY……露光座標系、 xy……偏向座標系。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数設けられた被照射物体上に第1の照射
    幅の電子ビームを走査して、各々の反射電子を検出し、 前記反射電子の波形データから被照射物体の位置と大き
    さとを検出し、 前記被照射物体の大きさと,所定の基準値とを比較し
    て、該被照射物体を選別し、さらに一つの被照射物体を
    選択し、 前記選択された被照射物体上に前記電子ビームを移動
    し、 前記選択された被照射物体上に第2の照射幅の電子ビー
    ムを走査して、その反射電子を検出し、 前記反射電子の波形データに基づいて、一対のスリット
    アパーチャの回転角を調整し、露光座標系にスリットア
    パーチャのエッジを合わせる方法であって、 前記第1の照射幅が第2の照射幅よりも小さくされ、 前記第1,2の照射幅が一対のスリットアパーチャの回転
    角により可変されるものであることを特徴とする電子ビ
    ーム露光装置の電子ビーム補正方法。
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