JP2835097B2 - 荷電ビームの非点収差補正方法 - Google Patents
荷電ビームの非点収差補正方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
- H01J37/153—Electron-optical or ion-optical arrangements for the correction of image defects, e.g. stigmators
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、LSI等の微細パターンを試料上に描画する
荷電ビーム描画方法に係わり、特に成形ビームの非点収
差を自動的に補正するための荷電ビームの非点収差補正
方法に関する。
荷電ビーム描画方法に係わり、特に成形ビームの非点収
差を自動的に補正するための荷電ビームの非点収差補正
方法に関する。
（従来の技術） 従来、半導体ウェハ等の試料上に所望のパターンを描
画するものとして、可変成形電子ビームを用いた電子ビ
ーム描画装置が用いられている。電子ビーム描画装置で
は、電子銃から放射され成形アパーチャを通過したビー
ムが、各種電子レンズにより集束されて試料上に照射さ
れる。このとき、電子レンズに非点収差があることか
ら、成形ビームにも非点収差が存在する。ビームに非点
収差があると描画精度の低下を招くので、非点収差をな
くす必要がある。この非点収差をなくすには、試料上の
マークを成形ビームで走査して得られる反射電子信号或
いは２次電子信号からのビームの分解能を測定し、対物
レンズの近傍に設けられた非点補正コイルで非点を補正
する方法が採用されている。
画するものとして、可変成形電子ビームを用いた電子ビ
ーム描画装置が用いられている。電子ビーム描画装置で
は、電子銃から放射され成形アパーチャを通過したビー
ムが、各種電子レンズにより集束されて試料上に照射さ
れる。このとき、電子レンズに非点収差があることか
ら、成形ビームにも非点収差が存在する。ビームに非点
収差があると描画精度の低下を招くので、非点収差をな
くす必要がある。この非点収差をなくすには、試料上の
マークを成形ビームで走査して得られる反射電子信号或
いは２次電子信号からのビームの分解能を測定し、対物
レンズの近傍に設けられた非点補正コイルで非点を補正
する方法が採用されている。
しかしながら、この種の方法にあっては次のような問
題があった。即ち、従来の電子ビーム描画装置における
成形ビームの非点収差補正方法は、矩形ビームの場合、
辺に平行又は垂直な０度の90度方向に対してのみ実施さ
れており、このような方向のみでは矩形ビームの角部で
の分解能の測定は極めて困難であり、例えば45度や135
度方向の非点収差補正については実用的な方法が提案さ
れていないのが現状である。従って、高精度な成形パタ
ーンを得ることは極めて困難であった。また、０度と90
度方向の非点収差補正に関しても、試料上のマークを成
形ビームで走査して得られる反射電子信号或いは２次電
子信号からビームの分解能を測定して非点及び焦点を補
正すると、ノイズ等の影響によりビームの分解能が精度
良く測定できず、十分な補正精度を得られなかった。ま
た、精度を得るためにビーム波形の処理を複雑化すると
処理時間を多く必要としていた。
題があった。即ち、従来の電子ビーム描画装置における
成形ビームの非点収差補正方法は、矩形ビームの場合、
辺に平行又は垂直な０度の90度方向に対してのみ実施さ
れており、このような方向のみでは矩形ビームの角部で
の分解能の測定は極めて困難であり、例えば45度や135
度方向の非点収差補正については実用的な方法が提案さ
れていないのが現状である。従って、高精度な成形パタ
ーンを得ることは極めて困難であった。また、０度と90
度方向の非点収差補正に関しても、試料上のマークを成
形ビームで走査して得られる反射電子信号或いは２次電
子信号からビームの分解能を測定して非点及び焦点を補
正すると、ノイズ等の影響によりビームの分解能が精度
良く測定できず、十分な補正精度を得られなかった。ま
た、精度を得るためにビーム波形の処理を複雑化すると
処理時間を多く必要としていた。
（発明が解決しようとする課題） このように従来、可変成形ビーム方式の荷電ビーム描
画方法においては、マークをビーム走査して得られるビ
ームの分解能に基づいて非点収差を補正しているが、こ
のような方法では、ノイズ等の影響によりビームの分解
能が精度良く測定できず、補正精度が低下する問題があ
った。さらに、高い補正精度を得るには処理速度が低下
する問題があった。また、矩形ビームの各辺に対してあ
る傾きを持つ、例えば45度と135度方向の非点収差に関
しては、これを容易に補正することは困難であった。
画方法においては、マークをビーム走査して得られるビ
ームの分解能に基づいて非点収差を補正しているが、こ
のような方法では、ノイズ等の影響によりビームの分解
能が精度良く測定できず、補正精度が低下する問題があ
った。さらに、高い補正精度を得るには処理速度が低下
する問題があった。また、矩形ビームの各辺に対してあ
る傾きを持つ、例えば45度と135度方向の非点収差に関
しては、これを容易に補正することは困難であった。
本発明は、上記した欠点を除くためになされたもの
で、その目的とするところは、成形ビームの各辺に対し
て垂直な方向の非点収差のみならず、斜め方向の非点収
差をも容易に補正することができると共に、処理速度が
速く、ノイズの影響を受け難い荷電ビームの非点収差補
正方法を提供することにある。
で、その目的とするところは、成形ビームの各辺に対し
て垂直な方向の非点収差のみならず、斜め方向の非点収
差をも容易に補正することができると共に、処理速度が
速く、ノイズの影響を受け難い荷電ビームの非点収差補
正方法を提供することにある。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の骨子は、例えば０度,90度方向の辺を有する
矩形のみならず45度又は135度方向等の斜辺を持つ三角
形ビームを発生させ、この三角形ビームを試料上で45度
−135度方向に走査してそれぞれの方向のビームエッジ
分解能を求めて成形ビームの非点収差を補正することに
ある。
矩形のみならず45度又は135度方向等の斜辺を持つ三角
形ビームを発生させ、この三角形ビームを試料上で45度
−135度方向に走査してそれぞれの方向のビームエッジ
分解能を求めて成形ビームの非点収差を補正することに
ある。
即ち本発明は、第１及び第２の成形アパーチャ間に荷
電ビームの寸法及び形状を可変制御するためのビーム成
形用の偏向器を配置すると共に、対物レンズの近傍に非
点収差を補正するための非点補正コイルを設けた荷電ビ
ーム描画装置において、成形ビームの非点収差を補正す
る方法であって、例えば矩形ビームのエッジ分解能を試
料上で測定し、該測定したエッジ分解能に基づいて０度
と90度方向の非点収差を補正し、三角形ビーム等の成形
ビームの斜辺エッジ分解能を試料上で測定し、該測定し
たエッジ分解能に基づいて45度と135度方向等の非点収
差を補正するようにした方法である。
電ビームの寸法及び形状を可変制御するためのビーム成
形用の偏向器を配置すると共に、対物レンズの近傍に非
点収差を補正するための非点補正コイルを設けた荷電ビ
ーム描画装置において、成形ビームの非点収差を補正す
る方法であって、例えば矩形ビームのエッジ分解能を試
料上で測定し、該測定したエッジ分解能に基づいて０度
と90度方向の非点収差を補正し、三角形ビーム等の成形
ビームの斜辺エッジ分解能を試料上で測定し、該測定し
たエッジ分解能に基づいて45度と135度方向等の非点収
差を補正するようにした方法である。
より具体的に説明すると本発明は、可変成形電子ビー
ム描画装置において、矩形のみならず例えば45度と135
度方向の斜辺を持つ三角形ビームを発生させ、試料上に
設けられた金粒子を45度−135度方向に走査してぞれぞ
れの方向のビームエッジ分解能を求める。ここでは、ビ
ーム分解能の代わりに成形ビームの強度分布信号をA/D
変換し、得られた波形データとこれを遅延させたデータ
との差信号（微分）を計算し、既に設定されているスレ
ショルド・レベル以上の差信号データを累積加算する。
焦点合わせの際、焦点を変えながら累積加算値を計算
し、この累積加算値が最大になる点を最適焦点とする。
この焦点合わせ方法を用いて、非点補正値を変えなが
ら、45度と135度方向の非点隔差を求め、非点隔差が零
になる非点補正値を求める。０度と90度方向についても
同様な方法で非点補正値を求める。
ム描画装置において、矩形のみならず例えば45度と135
度方向の斜辺を持つ三角形ビームを発生させ、試料上に
設けられた金粒子を45度−135度方向に走査してぞれぞ
れの方向のビームエッジ分解能を求める。ここでは、ビ
ーム分解能の代わりに成形ビームの強度分布信号をA/D
変換し、得られた波形データとこれを遅延させたデータ
との差信号（微分）を計算し、既に設定されているスレ
ショルド・レベル以上の差信号データを累積加算する。
焦点合わせの際、焦点を変えながら累積加算値を計算
し、この累積加算値が最大になる点を最適焦点とする。
この焦点合わせ方法を用いて、非点補正値を変えなが
ら、45度と135度方向の非点隔差を求め、非点隔差が零
になる非点補正値を求める。０度と90度方向についても
同様な方法で非点補正値を求める。
（作用） 本発明によれば、成形ビームの辺に対して斜めの辺
（成形ビームが０度と90度方向の辺を有する場合、例え
ば45度或いは135度方向の斜辺）を有する三角形ビーム
のエッジ分解能を測定し、45度或いは135度方向の非点
補正コイル非点補正を行うことにより、０度と90度方向
だけでなく45度と135度方向の非点収差を正確に補正す
ることができ、しかも波形のノイズに大きく依存しない
で、高速に非点収差を補正することができる。また、ビ
ーム分解能を計算する複雑な処理回路又はソフトウェア
を必要とせず、容易な計算でビーム分解能に相当するデ
ータを得ることができ、短時間で正確な補正が可能とな
る。
（成形ビームが０度と90度方向の辺を有する場合、例え
ば45度或いは135度方向の斜辺）を有する三角形ビーム
のエッジ分解能を測定し、45度或いは135度方向の非点
補正コイル非点補正を行うことにより、０度と90度方向
だけでなく45度と135度方向の非点収差を正確に補正す
ることができ、しかも波形のノイズに大きく依存しない
で、高速に非点収差を補正することができる。また、ビ
ーム分解能を計算する複雑な処理回路又はソフトウェア
を必要とせず、容易な計算でビーム分解能に相当するデ
ータを得ることができ、短時間で正確な補正が可能とな
る。
（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例方法に使用した電子ビーム
描画装置を示す概略構成図である。図中10は試料室であ
り、この試料室10内には半導体ウェハ等の試料11を載置
した試料台12が収容されている。試料台12は、計算機30
からの指令を受けた試料台駆動回路31によりＸ方向（紙
面左右方向）及びＹ方向（紙面表裏方向）に移動され
る。そして、試料台12の移動位置はレーザ測長系32によ
り測定され、その測定情報が計算機30及び偏向制御回路
33に送出されるものとなっている。
描画装置を示す概略構成図である。図中10は試料室であ
り、この試料室10内には半導体ウェハ等の試料11を載置
した試料台12が収容されている。試料台12は、計算機30
からの指令を受けた試料台駆動回路31によりＸ方向（紙
面左右方向）及びＹ方向（紙面表裏方向）に移動され
る。そして、試料台12の移動位置はレーザ測長系32によ
り測定され、その測定情報が計算機30及び偏向制御回路
33に送出されるものとなっている。
一方、試料室10の上方には、電子銃21、各種レンズ22
a,〜,22e、各種偏向器23,〜,26及びビーム成形用アパー
チャマスク27a,27b等からなる電子光学鏡筒20が設けら
れている。ここで、偏向器23はビームをON−OFFするた
めのブランキング偏向板であり、この偏向器23にはブラ
ンキング制御回路34からのブランキング信号が印加され
る。偏向器24は、アパーチャマスク27a,27bの光学的な
アパーチャ重なりを利用してビームの寸法を可変制御す
るビーム寸法可変用偏向板であり、この偏向器24には可
変ビーム寸法制御回路35から偏向信号が印加される。ま
た、偏向器25,26はビームを試料11上で走査するビーム
走査用偏向板であり、これらの偏向器25,26には偏向制
御回路33から偏向信号が印加されるものとなっている。
また、対物レンズ22eの近傍には後述する非点補正コイ
ル28及び図示しない焦点補正コイル等が配置されてい
る。
a,〜,22e、各種偏向器23,〜,26及びビーム成形用アパー
チャマスク27a,27b等からなる電子光学鏡筒20が設けら
れている。ここで、偏向器23はビームをON−OFFするた
めのブランキング偏向板であり、この偏向器23にはブラ
ンキング制御回路34からのブランキング信号が印加され
る。偏向器24は、アパーチャマスク27a,27bの光学的な
アパーチャ重なりを利用してビームの寸法を可変制御す
るビーム寸法可変用偏向板であり、この偏向器24には可
変ビーム寸法制御回路35から偏向信号が印加される。ま
た、偏向器25,26はビームを試料11上で走査するビーム
走査用偏向板であり、これらの偏向器25,26には偏向制
御回路33から偏向信号が印加されるものとなっている。
また、対物レンズ22eの近傍には後述する非点補正コイ
ル28及び図示しない焦点補正コイル等が配置されてい
る。
また、試料室10内には、試料11からの反射電子等を検
出する電子検出器37が設けられている。この電子検出器
37は、試料11に形成された位置合わせマーク上を電子ビ
ームで走査したときの反射電子等を検出し、マーク位置
を測定するのに用いられる。なお、電子検出器37の検出
信号は計算機30に送出されるものとなっている。
出する電子検出器37が設けられている。この電子検出器
37は、試料11に形成された位置合わせマーク上を電子ビ
ームで走査したときの反射電子等を検出し、マーク位置
を測定するのに用いられる。なお、電子検出器37の検出
信号は計算機30に送出されるものとなっている。
次に、第１図のように構成された電子ビーム描画装置
において、非点補正・焦点合わせを行う方法について以
下に説明する。電子ビーム描画装置は第２図に示す矩形
の第１成形アパーチャと矢印形の第２成形アパーチャを
採用しており、矩形ビームと４種類の三角形ビームを発
生させることができるものとする。また、非点補正コイ
ル28は対物レンズ22eの近傍に配置されており、第３図
（ａ）に示す如く試料座標に対して０度と90度方向（Ａ
方向）の非点補正コイル、45度と135度方向（Ｂ方向）
の非点補正コイルからなる。それぞれの非点補正コイル
は連動して動作し、成形ビームのＡ方向とＢ方向の非点
収差を独立に補正する。
において、非点補正・焦点合わせを行う方法について以
下に説明する。電子ビーム描画装置は第２図に示す矩形
の第１成形アパーチャと矢印形の第２成形アパーチャを
採用しており、矩形ビームと４種類の三角形ビームを発
生させることができるものとする。また、非点補正コイ
ル28は対物レンズ22eの近傍に配置されており、第３図
（ａ）に示す如く試料座標に対して０度と90度方向（Ａ
方向）の非点補正コイル、45度と135度方向（Ｂ方向）
の非点補正コイルからなる。それぞれの非点補正コイル
は連動して動作し、成形ビームのＡ方向とＢ方向の非点
収差を独立に補正する。
矩形ビームにＡ方向及びＢ方向に非点収差がある場
合、焦点を変化させると第４図（ａ）（ｂ）に示すよう
に矩形ビームの強度分布が変化する。Ａ方向の非点収差
は、矩形ビームの０度及び90度方向のエッジ分解能の変
化を測定すれば補正できるが、Ｂ方向の非点収差に関し
ては補正することは困難である。そこで45度と135度の
斜辺を持つ直角三角形ビームで45度と135度方向のビー
ムエッジ分解能の変化を測定すれば、Ｂ方向の非点補正
が可能となる。
合、焦点を変化させると第４図（ａ）（ｂ）に示すよう
に矩形ビームの強度分布が変化する。Ａ方向の非点収差
は、矩形ビームの０度及び90度方向のエッジ分解能の変
化を測定すれば補正できるが、Ｂ方向の非点収差に関し
ては補正することは困難である。そこで45度と135度の
斜辺を持つ直角三角形ビームで45度と135度方向のビー
ムエッジ分解能の変化を測定すれば、Ｂ方向の非点補正
が可能となる。
本実施例では、金粒子法（試料上に設けられた金の微
粒子を成形ビームで走査して得られる反射電子信号から
ビームの強度分布を得る方法）で焦点・非点を補正す
る。まず、最初に焦点を合わせる。焦点合わせは金粒子
法で得られるビームの強度分布からビームの分解能（ビ
ームの強度分布が波高値の10％から90％まで変化する距
離）を測定する。焦点を変化させつつビーム分解能を測
定し、これらの測定データを２次関数に当てはめて、ビ
ーム分解能が最小となるピーク値を求めれば最適焦点値
を求めることができる。ここでは、第５図に示すように
矩形ビームを用いて金粒子上を０度と90度方向にビーム
走査し、第６図に示すように両方向のビームエッジ分解
能を測定する。そして、０度および90度方向の最適焦点
値fP1,FP2を求め、（fP1＋fP2）/2を焦点値として焦点
補正コイルに設定する。ここまでが、焦点合わせであ
る。
粒子を成形ビームで走査して得られる反射電子信号から
ビームの強度分布を得る方法）で焦点・非点を補正す
る。まず、最初に焦点を合わせる。焦点合わせは金粒子
法で得られるビームの強度分布からビームの分解能（ビ
ームの強度分布が波高値の10％から90％まで変化する距
離）を測定する。焦点を変化させつつビーム分解能を測
定し、これらの測定データを２次関数に当てはめて、ビ
ーム分解能が最小となるピーク値を求めれば最適焦点値
を求めることができる。ここでは、第５図に示すように
矩形ビームを用いて金粒子上を０度と90度方向にビーム
走査し、第６図に示すように両方向のビームエッジ分解
能を測定する。そして、０度および90度方向の最適焦点
値fP1,FP2を求め、（fP1＋fP2）/2を焦点値として焦点
補正コイルに設定する。ここまでが、焦点合わせであ
る。
次に、非点補正を行う。前記最適焦点値fP1とfP2との
差は非点隔差であり、この差が零になれば非点収差が補
正されたことになる。まず、Ａ方向の非点補正値を決定
する。非点補正コイルの電流値を変化させて、上記と同
様に０度と90度方向の最適焦点値fP1,fP2を求めると、
両者の関係は第７図に示すような結果になる。Ａ方向の
非点補正値と０度と90度方向の最適焦点値（ピーク値）
を１次関数に当てはめ、２つの１次関数の交点から非点
補正値を求め、これを非点補正コイルに設定すればＡ方
向の非点収差を補正できる。
差は非点隔差であり、この差が零になれば非点収差が補
正されたことになる。まず、Ａ方向の非点補正値を決定
する。非点補正コイルの電流値を変化させて、上記と同
様に０度と90度方向の最適焦点値fP1,fP2を求めると、
両者の関係は第７図に示すような結果になる。Ａ方向の
非点補正値と０度と90度方向の最適焦点値（ピーク値）
を１次関数に当てはめ、２つの１次関数の交点から非点
補正値を求め、これを非点補正コイルに設定すればＡ方
向の非点収差を補正できる。
Ｂ方向の非点収差についても同様に、第８図に示すよ
うに直角三角形ビーム1,2を発生させビーム１を45度方
向、ビーム２を135度方向へ金粒子上を走査し金粒子か
らの反射電子信号からのビーム１の135度エッジ、ビー
ム２の45度エッジの分解能を測定する。Ｂ方向の非点補
正コイルの電流値を変えつつ、45度と135度方向の最適
焦点値から第７図と同様に非点隔差を測定し隔差が零に
なるま非点補正値を求め、Ｂ方向の非点収差を補正す
る。
うに直角三角形ビーム1,2を発生させビーム１を45度方
向、ビーム２を135度方向へ金粒子上を走査し金粒子か
らの反射電子信号からのビーム１の135度エッジ、ビー
ム２の45度エッジの分解能を測定する。Ｂ方向の非点補
正コイルの電流値を変えつつ、45度と135度方向の最適
焦点値から第７図と同様に非点隔差を測定し隔差が零に
なるま非点補正値を求め、Ｂ方向の非点収差を補正す
る。
最後に焦点を微調して合わせれば成形ビームの非点・
焦点が精度良く補正され描画パターンの形成精度が飛躍
的に向上することになる。
焦点が精度良く補正され描画パターンの形成精度が飛躍
的に向上することになる。
かくして本実施例方法によれば、成形ビームの焦点を
補正することができるのは勿論のこと、０度と90度方向
だけでなく45度と135度方向の非点収差をも正確に補正
することができる。しかも、金粒子法等を用いて成形ビ
ームのエッジ分解能を測定し、この測定値に基づき非点
収差を補正しているので、波形のノイズに大きく依存し
ないで、高速に非点収差を補正することができる。ま
た、ビーム分解能を計算する複雑な処理回路又はソフト
ウェアを必要とせず、容易な計算でビーム分解能に相当
するデータを得ることができ、短時間で正確な補正が可
能となる。また、この実施例では０度,90度方向の辺を
有する矩形ビームや45度,135度の斜辺を有する三角形ビ
ームを用いたが、基本的には成形ビームの各辺に垂直な
方向と斜めの方向、それぞれに対して非点補正が行えれ
ばよく、そのために三角形ビームの斜辺は45度,135度以
外の斜め方向の辺を有するものでもよい。
補正することができるのは勿論のこと、０度と90度方向
だけでなく45度と135度方向の非点収差をも正確に補正
することができる。しかも、金粒子法等を用いて成形ビ
ームのエッジ分解能を測定し、この測定値に基づき非点
収差を補正しているので、波形のノイズに大きく依存し
ないで、高速に非点収差を補正することができる。ま
た、ビーム分解能を計算する複雑な処理回路又はソフト
ウェアを必要とせず、容易な計算でビーム分解能に相当
するデータを得ることができ、短時間で正確な補正が可
能となる。また、この実施例では０度,90度方向の辺を
有する矩形ビームや45度,135度の斜辺を有する三角形ビ
ームを用いたが、基本的には成形ビームの各辺に垂直な
方向と斜めの方向、それぞれに対して非点補正が行えれ
ばよく、そのために三角形ビームの斜辺は45度,135度以
外の斜め方向の辺を有するものでもよい。
＜その他の実施例＞ 次に、本発明の第２の実施例方法について説明する。
この実施例方法は、焦点補正を行う手段として、ビーム
の分解能を用いる代わりに、下記第１式を用いることに
より、さらに高速・高精度の焦点合わせを実現したもの
である。
この実施例方法は、焦点補正を行う手段として、ビーム
の分解能を用いる代わりに、下記第１式を用いることに
より、さらに高速・高精度の焦点合わせを実現したもの
である。
即ち、先の実施例方法で用いたビームの分解能の代わ
りに、金粒子法で得られたビームの強度分布をA/D変換
したデータ（第９図（ａ））と、これを遅延差せたデー
タ（第９図（ｂ））との差信号（第９図（ｃ））を得
る。そして、この差信号（微分）の絶対値を計算し、さ
らにビーム強度の２分の１に設定されているスレッショ
ールドレベル以上の差信号データの累積加算値 を計算する。第10図に、このようにして得られた累積加
算値と焦点との関係を示す。この関係から焦点を合わせ
る場合、累積加算値の最大値或いは両者の関係を２次関
数（Ｙ＝ax2＋bx＋ｃ）に当てはめてピーク値（−b/2
a）を求める。これを最適焦点値とすれば、高速且つノ
イズの影響を受け難い焦点合わせ方法を実現できる。
りに、金粒子法で得られたビームの強度分布をA/D変換
したデータ（第９図（ａ））と、これを遅延差せたデー
タ（第９図（ｂ））との差信号（第９図（ｃ））を得
る。そして、この差信号（微分）の絶対値を計算し、さ
らにビーム強度の２分の１に設定されているスレッショ
ールドレベル以上の差信号データの累積加算値 を計算する。第10図に、このようにして得られた累積加
算値と焦点との関係を示す。この関係から焦点を合わせ
る場合、累積加算値の最大値或いは両者の関係を２次関
数（Ｙ＝ax2＋bx＋ｃ）に当てはめてピーク値（−b/2
a）を求める。これを最適焦点値とすれば、高速且つノ
イズの影響を受け難い焦点合わせ方法を実現できる。
次に、本発明の第３の実施例方法について説明する。
この実施例方法は、非点補正を行う手段として、次のよ
うにしたものである。即ち、１度焦点を合わせた後、焦
点を一定量ずらして、非点補正値を変えながら０度の90
度方向のビームのエッジ分解能を求めると第11図（ａ）
に示す関係が得られる。さらに、ビームのエッジ分解能
の代わりに差信号データの累積加算値を求めると、第11
図（ｂ）に示す関係が得られる。そこで、非点補正値と
ビームのエッジ分解能或いは差信号の累積加算値との関
係を、直交した２方向の０度と90度方向に対して測定
し、これらの関係を２つの２次関数に当てはめ、その交
点（０度と90度方向のエッジ分解能或いは差信号の累積
加算値が一致する点）から最適な非点補正値を求めるこ
とができる。これは、三角形ビームを用いて45度と135
度方向の非点補正にも対応でき、Ａ方向及びＢ方向共に
非点収差を補正することができる。
この実施例方法は、非点補正を行う手段として、次のよ
うにしたものである。即ち、１度焦点を合わせた後、焦
点を一定量ずらして、非点補正値を変えながら０度の90
度方向のビームのエッジ分解能を求めると第11図（ａ）
に示す関係が得られる。さらに、ビームのエッジ分解能
の代わりに差信号データの累積加算値を求めると、第11
図（ｂ）に示す関係が得られる。そこで、非点補正値と
ビームのエッジ分解能或いは差信号の累積加算値との関
係を、直交した２方向の０度と90度方向に対して測定
し、これらの関係を２つの２次関数に当てはめ、その交
点（０度と90度方向のエッジ分解能或いは差信号の累積
加算値が一致する点）から最適な非点補正値を求めるこ
とができる。これは、三角形ビームを用いて45度と135
度方向の非点補正にも対応でき、Ａ方向及びＢ方向共に
非点収差を補正することができる。
次に、本発明の第４の実施例方法について説明する。
この実施例は、焦点・非点補正の手順を最適化すること
により、非点補正の高精度化をはかったものである。
この実施例は、焦点・非点補正の手順を最適化すること
により、非点補正の高精度化をはかったものである。
まず、矩形ビームで最初に第12図に示すように波形デ
ータをそのまま、50％［（max＋min）/2）］のスレッシ
ョールドレベルを設けて累積加算し、第10図と同じ方法
で焦点と累積加算値の関係からピーク値を求めて粗く焦
点を合わせた後、微調して第９図及び第10図の焦点と差
信号の累積加算値との関係から（fP1＋fP2）/2に焦点を
設定する。次いで、三角形ビームを発生させＢ方向の非
点収差を補正後、矩形ビームでＡ方向の非点収差を補正
する。最後に、Ａ方向の非点補正の際得られた非点隔差
の関係から隔差が零になる焦点値を焦点合わせ用のコイ
ルに設定すればよい。
ータをそのまま、50％［（max＋min）/2）］のスレッシ
ョールドレベルを設けて累積加算し、第10図と同じ方法
で焦点と累積加算値の関係からピーク値を求めて粗く焦
点を合わせた後、微調して第９図及び第10図の焦点と差
信号の累積加算値との関係から（fP1＋fP2）/2に焦点を
設定する。次いで、三角形ビームを発生させＢ方向の非
点収差を補正後、矩形ビームでＡ方向の非点収差を補正
する。最後に、Ａ方向の非点補正の際得られた非点隔差
の関係から隔差が零になる焦点値を焦点合わせ用のコイ
ルに設定すればよい。
このようにＢ方向の非点収差を補正し、最後にＡ方向
の非点収差を補正すればＡ方向（０度−90度）に他の補
正コイルの影響が入り込まないためＡ方向の非点補正が
高精度化でき、０度と90度方向の微細なパターンを形成
する場合非常に有効となる。
の非点収差を補正すればＡ方向（０度−90度）に他の補
正コイルの影響が入り込まないためＡ方向の非点補正が
高精度化でき、０度と90度方向の微細なパターンを形成
する場合非常に有効となる。
また、以上で述べた焦点・非焦点補正の際、同じ面積
の成形ビーム（矩形ビームと三角形ビーム）で試料上の
金粒子を走査したビームのエッジ分解能又は差信号の累
積加算値を求めれば、それぞれの方向の非点収差を補正
するときに空間電荷効果によるビームのぼけの影響が同
じになる上に、反射電子検出器アンプのゲインとレベル
が同一となるため１度合わせるだけで良く、処理を高速
化することができる。
の成形ビーム（矩形ビームと三角形ビーム）で試料上の
金粒子を走査したビームのエッジ分解能又は差信号の累
積加算値を求めれば、それぞれの方向の非点収差を補正
するときに空間電荷効果によるビームのぼけの影響が同
じになる上に、反射電子検出器アンプのゲインとレベル
が同一となるため１度合わせるだけで良く、処理を高速
化することができる。
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実
施することができる。実施例では、電子ビーム描画装置
の例で説明したが、イオンビーム描画装置に適用できる
のは勿論である。また、光学系及び回路の構成は第１図
に何等限定されるもではなく、仕様に応じて適宜変更可
能である。但し、本発明の方法を実施するには、例えば
０度及び90度方向の辺を持つ矩形ビームと、この矩形ビ
ームの辺に対して斜めの方向、例えば45度或いは135度
方向の辺を持つビーム（例えば、２種類の三角形ビー
ム）を成形する機能と、０度と90度方向の非点収差及び
45度と135度方向の非点収差を補正するための非点補正
コイルを備えている必要がある。
はなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実
施することができる。実施例では、電子ビーム描画装置
の例で説明したが、イオンビーム描画装置に適用できる
のは勿論である。また、光学系及び回路の構成は第１図
に何等限定されるもではなく、仕様に応じて適宜変更可
能である。但し、本発明の方法を実施するには、例えば
０度及び90度方向の辺を持つ矩形ビームと、この矩形ビ
ームの辺に対して斜めの方向、例えば45度或いは135度
方向の辺を持つビーム（例えば、２種類の三角形ビー
ム）を成形する機能と、０度と90度方向の非点収差及び
45度と135度方向の非点収差を補正するための非点補正
コイルを備えている必要がある。
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、矩形のみならず
45度又は135度方向の斜辺を持つ三角形ビームを発生さ
せ、この三角形ビームを試料上で45度或いは135度方向
に走査し、それぞれの方向のビームエッジ分解能を求め
て非点収差を補正しているので、０度と90度方向の非点
収差は勿論のこと、45度或いは135度方向の非点収差を
も容易に補正することができる。しかも、波形のノイズ
に依存することなく、また容易な計算でビーム分解能に
相当するデータを得ることができ、短時間で正確な非点
収差補正を行うことができる。
45度又は135度方向の斜辺を持つ三角形ビームを発生さ
せ、この三角形ビームを試料上で45度或いは135度方向
に走査し、それぞれの方向のビームエッジ分解能を求め
て非点収差を補正しているので、０度と90度方向の非点
収差は勿論のこと、45度或いは135度方向の非点収差を
も容易に補正することができる。しかも、波形のノイズ
に依存することなく、また容易な計算でビーム分解能に
相当するデータを得ることができ、短時間で正確な非点
収差補正を行うことができる。
第１図乃至第８図は本発明の一実施例方法を説明するた
めのもので、第１図は同実施例方法に使用した電子ビー
ム描画装置を示す概略構成図、第２図は上記装置に用い
たアパーチャ形状を示す図、第３図は非点補正コイルの
配置例を示す図、第４図は非点収差によるビームのぼけ
を示す模式図、第５図は０−90度方向のビームエッジ分
解能を測定する際のビーム走査方向を示す模式図、第６
図は焦点値に対するビームエッジ分解能の変化を示す特
性図、第７図は非点補正値に対する最適焦点値の変化を
示す特性図、第８図は45−135度方向のビームエッジ分
解能を測定する際のビーム走査方向を示す模式図、第９
図及び第10図は焦点合わせの他の例を説明するための模
式図、第11図は非点補正の他の例を説明するための模式
図、第12図は焦点・非点補正の他の例を説明するための
模式図である。 10……試料室、11……試料、12……試料台、 20……電子光学鏡筒、21……電子銃、 22a〜22d……各種レンズ、 23〜26……各種偏向器、 27a,27b……ビーム成形用アパーチャマスク、 30……計算機、31……試料台駆動回路、 32……レーザ測長系、 33……可変成形ビーム寸法制御回路、 34……ブランキング制御回路。
めのもので、第１図は同実施例方法に使用した電子ビー
ム描画装置を示す概略構成図、第２図は上記装置に用い
たアパーチャ形状を示す図、第３図は非点補正コイルの
配置例を示す図、第４図は非点収差によるビームのぼけ
を示す模式図、第５図は０−90度方向のビームエッジ分
解能を測定する際のビーム走査方向を示す模式図、第６
図は焦点値に対するビームエッジ分解能の変化を示す特
性図、第７図は非点補正値に対する最適焦点値の変化を
示す特性図、第８図は45−135度方向のビームエッジ分
解能を測定する際のビーム走査方向を示す模式図、第９
図及び第10図は焦点合わせの他の例を説明するための模
式図、第11図は非点補正の他の例を説明するための模式
図、第12図は焦点・非点補正の他の例を説明するための
模式図である。 10……試料室、11……試料、12……試料台、 20……電子光学鏡筒、21……電子銃、 22a〜22d……各種レンズ、 23〜26……各種偏向器、 27a,27b……ビーム成形用アパーチャマスク、 30……計算機、31……試料台駆動回路、 32……レーザ測長系、 33……可変成形ビーム寸法制御回路、 34……ブランキング制御回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 尚孝 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 和田 寛次 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−147117（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−54152（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−208140（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−46745（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−19469（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−52467（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−34477（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−10823（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−276629（ＪＰ，Ａ) 特許2786660（ＪＰ，Ｂ２) 特許2786661（ＪＰ，Ｂ２) 特許2786662（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/027
Claims (7)
- 【請求項１】第１及び第２の成形アパーチャ間に荷電ビ
ームの寸法及び形状を可変制御するためのビーム成形用
の偏向器を配置すると共に、対物レンズの近傍に成形ビ
ームの非点収差を補正するための非点補正コイルを設け
た荷電ビーム描画装置において、成形ビームの非点収差
を補正するに際し、 成形ビームのエッジ分解能を試料上で測定し、該測定し
たエッジ分解能に基づいて前記成形ビームの各辺に対し
て垂直な方向の非点収差を補正すると共に、前記成形ビ
ームの辺に対し斜めの辺を有する成形ビームを用いて前
記斜辺のエッジ分解能を試料上で測定し、該測定したエ
ッジ分解能に基づいて前記斜辺に対して垂直な方向にお
ける非点収差を補正するようにしたことを特徴とする荷
電ビームの非点収差補正方法。 - 【請求項２】第１及び第２の成形アパーチャ間に荷電ビ
ームの寸法及び形状を可変制御するためのビーム成形用
の偏向器を配置すると共に、対物レンズの近傍に成形ビ
ームの非点収差を補正するために非点補正コイルを設け
た荷電ビーム描画装置において、成形ビームの非点収差
を補正するに際し、 ０度及び90度方向の辺を持つ矩形ビームを発生させ、こ
の矩形ビームのエッジ分解能を試料上で測定し、該測定
したエッジ分解能に基づいて０度と90度方向の非点収差
を補正すると共に、45度或いは135度方向の斜辺を有す
る三角形ビームを発生させ、この三角形ビームの斜辺の
エッジ分解能を試料上で測定し、該測定したエッジ分解
能に基づいて45度と135度方向の非点収差を補正するよ
うにしたことを特徴とする荷電ビームの非点収差補正方
法。 - 【請求項３】成形ビームで試料上のマークを走査し、成
形ビームの焦点を補正するための焦点補正コイルの電流
値を変えて直交する２方向のビームエッジ分解能が最小
となる最適焦点値をそれぞれ求め、該２方向の最適焦点
値の差を非点隔差とし、矩形ビームを用いて０度と90度
方向の非点隔差を、また45度或いは135度の斜辺を持つ
二種類の三角形ビームを用いて45度と135度方向の非点
隔差を求め、それぞれの方向において非点隔差を零にす
る非点補正コイルの電流値を設定することを特徴とする
請求項２記載の荷電ビームの非点収差補正方法。 - 【請求項４】非点補正コイルの電流値を設定する手段と
して、非点補正コイルの電流値を順次変化させて、前記
非点隔差を非点補正コイル電流の複数点で求め、該非点
隔差の関係を各々１次式で近似しその交点から非点補正
コイルの電流値を設定することを特徴とする請求項３記
載の荷電ビームの非点収差補正方法。 - 【請求項５】最適焦点値を求める手段として、焦点補正
コイルに流す電流を変化させながら、試料上に作られた
マークを荷電ビームで走査し、反射若しくは二次電子検
出信号をA/D変換して得られた波形データと、これを遅
延させたデータとの差信号（微分）を計算し、予め設定
されているスレッショールドレベル以上の差信号データ
を累積加算し、該累積加算値を最大にする電流を最適焦
点値として求めることを特徴とする請求項３記載の荷電
ビームの非点収差補正方法。 - 【請求項６】一度焦点を合わせた後、一定量焦点をずら
し、非点補正コイルの電流値を変えつつ非点収差が補正
される直交した２方向のエッジ分解能或いは前記累積加
算値を求め、該２方向のエッジ分解能或いは該累積加算
値が一致する非点補正値、又は非点補正値と該２方向の
エッジ分解能或いは該累積加算値との関係を各々２次関
数曲線にあてはめ、これら２曲線の交点となる非点補正
値を求めることを特徴とする請求項１又は２記載の荷電
ビームの非点収差補正方法。 - 【請求項７】焦点又は非点収差を補正する際、同じ面積
の成形ビームのエッジ分解能或いは前記累積加算値を用
いることを特徴とする請求項１又は２記載の荷電ビーム
の非点収差補正方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1243313A JP2835097B2 (ja) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | 荷電ビームの非点収差補正方法 |
| US07/570,024 US5047646A (en) | 1989-09-21 | 1990-08-20 | Method of correcting astigmatism of variable shaped beam |
| DE69023592T DE69023592T2 (de) | 1989-09-21 | 1990-09-21 | Verfahren zur Korrektur des Astigmatismus eines Strahles dessen Querschnittsform veränderbar ist. |
| EP90310390A EP0419287B1 (en) | 1989-09-21 | 1990-09-21 | Method of correcting astigmatism of variable shaped beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1243313A JP2835097B2 (ja) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | 荷電ビームの非点収差補正方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03108312A JPH03108312A (ja) | 1991-05-08 |
| JP2835097B2 true JP2835097B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=17101977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1243313A Expired - Fee Related JP2835097B2 (ja) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | 荷電ビームの非点収差補正方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5047646A (ja) |
| EP (1) | EP0419287B1 (ja) |
| JP (1) | JP2835097B2 (ja) |
| DE (1) | DE69023592T2 (ja) |
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| US5391886A (en) * | 1991-08-09 | 1995-02-21 | Fujitsu Limited | Charged particle beam exposure system and method of exposing a pattern on an object by such a charged particle beam exposure system |
| US5304811A (en) * | 1991-08-09 | 1994-04-19 | Fujitsu Ltd. | Lithography system using charged-particle beam and method of using the same |
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| DE19827819C2 (de) * | 1998-06-17 | 2003-07-03 | Equicon Software Gmbh Jena | Verfahren zur Steuerung von Elektronenstrahl-Belichtungsanlagen mit Formstrahlprinzip |
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