JP3260513B2 - 荷電ビーム描画装置 - Google Patents

荷電ビーム描画装置

Info

Publication number
JP3260513B2
JP3260513B2 JP23866793A JP23866793A JP3260513B2 JP 3260513 B2 JP3260513 B2 JP 3260513B2 JP 23866793 A JP23866793 A JP 23866793A JP 23866793 A JP23866793 A JP 23866793A JP 3260513 B2 JP3260513 B2 JP 3260513B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mark
height
deflection
charged beam
measured
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP23866793A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0794401A (ja
Inventor
清司 服部
寛次 和田
慎祐 西村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP23866793A priority Critical patent/JP3260513B2/ja
Publication of JPH0794401A publication Critical patent/JPH0794401A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3260513B2 publication Critical patent/JP3260513B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electron Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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装置に係わり、特
に試料の高さに応じた偏向歪み量を求める機能を有する
荷電ビーム描画装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体ウエハ等の試料上に所望の
微細パターンを描画するものとして、電子ビーム描画装
置が使用されている。電子ビーム描画装置では、試料の
高さ変動に対するビームの照射位置を補正する機構が一
般的に具備されている。そしてこの補正量を求める手段
として、基準高さのマーク台と高さの異なるマーク台を
設けてそれぞれのマーク台で偏向歪み量を求め、これに
より高さに応じた偏向歪み量を求めていた。
【0003】具体的には、第1のマーク台を所定の位置
にセットしたのち電子ビームで第1のマーク台上のマー
クを走査してマーク位置を測定し、次いで高さの異なる
第2のマーク台を上記と同じ平面方向位置にセットした
のち電子ビームで第2のマーク台上のマークを走査して
マーク位置を測定する。そして、これら2つのマーク位
置のずれから偏向歪み量を求めていた。
【0004】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、第1及び第2のマーク台
上の各マークの相対位置が正しくないと正確な測定を行
うことはできず、さらにマーク形状の違いにより位置ず
れ誤差が発生する。従って、対物レンズの光軸の倒れに
よるビームの位置ずれを補正することができない上、任
意の高さにおける偏向歪みを評価することはできない。
このため、試料面の高さ変動に起因して描画パターン精
度が低下するという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の荷
電ビーム描画装置においては、対物レンズの光軸の倒れ
によるビームの位置ずれを補正することができないた
め、試料面の高さ変動に起因して描画パターン精度が低
下するという問題があった。さらに、任意の高さの偏向
歪みを評価することはできないという問題があった。
【0006】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、対物レンズの光軸の倒
れによる位置ずれを補正することができ、かつ任意の高
さの偏向歪みを評価することができ、パターン精度の向
上をはかり得る荷電ビーム描画装置を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、次のような構成を採用している。即ち本発
明は、対物レンズの光軸の倒れによる位置ずれ及び任意
高さの偏向歪みを評価する機能を備えた荷電ビーム描画
装置において、試料台の一部に設けられた高さ方向の移
動が可能なマーク台と、荷電ビームが照射される部分の
高さを光学的に測定する手段と、マーク台上のマークと
荷電ビームとを相対的に走査してマーク位置を測定する
手段とを具備し、荷電ビームの偏向領域内の複数箇所に
試料台を移動させ、それぞれの箇所でマーク台の高さを
変えてマーク位置及びその時のマーク台の高さを測定し
て、基準高さに対する荷電ビームの偏向歪み量を求める
ことを特徴とする。
【0008】また、本発明の望ましい実施態様として、
マーク台の高さに応じた偏向歪み量を補正しつつ荷電ビ
ームを走査して、偏向領域の複数箇所でマーク位置を測
定し、偏向歪み補正誤差を評価する手段を具備すること
を特徴とする。
【0009】
【作用】本発明によれば、単一のマーク台をビーム偏向
領域内の複数箇所に移動させ、各位置でマーク台を高さ
方向に移動させつつマーク位置を測定することにより、
対物レンズの光軸の倒れによるビーム位置ずれを求める
ことができ、これを補正することができる。また、無段
階でマーク台の高さを変えられることから、高さに依存
した偏向歪みを従来より高い精度で求められると共に、
補正精度の評価が可能になる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 (実施例1)図1は、本発明の一実施例に係わる電子ビ
ーム描画装置を示す概略構成図である。1は電子銃、2
はビームの位置を制御する偏向制御回路、3は偏向アン
プ、4は偏向器、5は対物レンズ、6は反射電子信号を
処理する回路、7は反射電子検出器、8はZセンサ制御
回路、9は試料面の高さを測定するZセンサ、10はZ
センサ用レーザ、11はウエハ等の試料、12はステー
ジ、13は上下方向に伸縮するピエゾ素子、14はキャ
リブレーション用マークを設けたマーク台、15はピエ
ゾ素子13を駆動する高圧電源、16はステージの位置
を測定するレーザ測長計、17は制御用の計算機であ
る。
【0011】マーク台14上に設けたキャリブレーショ
ン用マークは、断面V字型溝を十字型に形成したもので
ある。Zセンサ9はPSD(半導体位置検出機)や2分
割検出器からなり、斜め入射光による反射光の位置を測
定して高さ測定を行うものである。
【0012】電子ビームは対物レンズ5でステージ12
上の試料11上に焦点を結び、偏向器4で試料11上の
任意の点に位置決めできる。ステージ12には、ピエゾ
素子13で上下動できるZ駆動マーク台14が取り付け
られている。ステージ12はレーザ測長計16で正確に
移動量が測定可能であり、マーク台14や試料11の高
さはZセンサ制御回路8,Zセンサ9及びレーザ10に
より測定可能である。そして、マーク台14は、Zセン
サ9の出力をフィードバックして計算機17から任意の
高さに制御可能となっている。
【0013】対物レンズ5の光軸の倒れについて図2を
使って説明する。対物レンズ5へのビームの入射角が傾
いている場合、試料面の高さが基準面に対してずれると
ビームの位置は図2のようにずれる。高さが異なる段差
状のマーク台が装備されている描画装置の場合、マーク
間の相対距離が正確に測定できないと、この位置ずれ量
を検出することはできない。ここで、マーク台を基準面
に対して垂直に上下させることができれば上記位置ずれ
を検出することができる。
【0014】本実施例装置の場合、±20μmの上下動
に対してx,y方向のマークの位置ずれ量が0.001
μm以下のZ駆動マーク台14を用いて、対物レンズ5
の光軸倒れを測定した。その結果、±20μmに対して
0.01μm程度の位置ずれが確認された。このずれを
アライメントコイルで補正する方法もあるが、ここでは
この光軸の倒れによる位置ずれと偏向感度、偏向歪み全
て含めて補正する方法について述べる。
【0015】試料面の高さに応じた偏向歪みの補正(Z
補正)を、次の3次の多項式を用いて行う。 X= a0 + a1*x + a2*y + a3*x*y +a4*x2 + a5*y2 + a6*x2 *y + a7*x*y2 + a8*x3 + a9*y3 Y= b0 + b1*x + b2*y + b3*x*y +b4*x2 + b5*y2 + b6*x2 *y + b7*x*y2 + b8*x3 + b9*y3 ここで、偏向データx,y、偏向補正量をX,Y、補正
パラメータをai,bi(i=0〜9)とする。各補正
パラメータはZ(基準面からの高さずれ量)の関数にな
っており次式で表現される。
【0016】 ai= A0i + A1i*Z bi= B0i + B1i*Z (i=0〜9) 本実施例装置の場合、Zを5ポイント(0,±10,±
20μm)変えて偏向歪みを求めた。偏向歪みは偏向領
域内5×5ポイントをメッシュ状にマークを移動させ、
各々の位置でマーク位置を測定して求めている。この様
にこれら全ての測定を1つのマークで実行すればマーク
の形状に伴う位置ずれ誤差を無くすことができる。
【0017】なお、マーク位置の測定は種々の方法が可
能であるが、例えば次のようにして行う。まず、異なる
Y方向位置でビームをX方向に走査し、このときの反射
電子を反射電子検出器7で検出してマークのX方向ライ
ンを求める。次いで、異なるX方向位置でビームをY方
向に走査し、このときの反射電子を反射電子検出器7で
検出してマークのY方向ラインを求める。そして、X方
向ライン及びY方向ラインの交点をマーク位置として測
定する。ここで、ビームを走査する代わりにステージ1
2をX,Y方向に移動してもよい。
【0018】図3には、各高さにおける理想格子点から
のずれを代表的な部分だけ示した。ビームは試料面に対
して回転しながら入射してくるため、マークの高さを変
えてビームの位置を測定すると、偏向フィールドは図3
の様に変化する。このとき、対物レンズ5の光軸の倒れ
がある場合には、偏向フィールドの中心部でその位置ず
れ量が測定できる。
【0019】本実施例の装置では図3で示されるような
回転,倍率,光軸の倒れによる位置ずれを上記3次の多
項式で補正した。また、偏向領域が1mm□と狭いた
め、各パラメータ(ai,bi)をZの一次項で表現し
た。パラメータを求める際には5点のデータから回帰直
線を求めて係数を算出している。偏向領域が広い場合に
は、各パラメータ(ai,bi)をZの2以上の補正式
で表現するとさらに高精度化できる。
【0020】このように本実施例では、高さが異なる段
差状のマーク台が装備されている装置とは異なり、高さ
方向に上下移動可能なマーク台14を用いることによ
り、高さ方向の違いによる位置ずれ量を求めることがで
きる。この場合、マーク間の相対距離が正確に測定でき
ないために位置ずれ量を検出できない等の不都合が生じ
ることはなく、上記位置ずれ量を正確に求めることがで
きる。また、単一マークを用いることから、マーク形状
の違いによる誤差が発生することもない。 (実施例2)上記の方法で得られた補正パラメータの確
かさや補正精度を確認するためには描画パターンの位置
を測定する方法しか提案されていなかった。そこで、前
記のZ駆動マーク台14を使った装置構成でZ補正精度
を評価する方法について述べる。
【0021】上記の方法で求められた各補正パラメータ
(ai,bi)を制御回路にセットした後、Zセンサ9
の出力を得て偏向歪み補正をリアルタイムで実行する。
Z駆動マーク台14の高さを基準の高さ(Z=0μm)
に設定し、偏向フィールドの中心でマーク位置を測定し
これを基準マーク位置とする。次に、偏向フィールドの
4隅でマーク位置を測定し、基準マーク位置からのずれ
を求める。Z駆動マーク台14の高さを次々に変えて同
様な測定を繰り返す。
【0022】補正が正しく行われていれば、どの状態で
マークを測定してもマークの座標は同じになるはずであ
るため、ずれが大きい場合にはキャリブレーション精度
が悪いか制御回路で演算誤差が発生していることにな
る。
【0023】本実施例装置の場合、ここで得られたずれ
の量から各補正パラメータ(ai,bi)を再計算し、
微調整している。また、各ポイントで、ずれ量がある誤
差量以下になるまで繰り返し微調整すると高精度化でき
る。また、任意の高さで偏向歪みが得られることから、
Z補正をZの1次関数のみならず多項式に当てはめて補
正することも可能である。
【0024】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れものではない。実施例では、電子ビーム描画装置につ
いて説明したが、イオンビーム描画装置にも同様に適用
できるのは勿論のことである。また、マーク形状はV溝
十字型に限らず、仕様に応じて適宜変更可能である。そ
の他、本発明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。
【0025】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、偏
向領域内の複数箇所に試料台を移動させ、それぞれの箇
所で単一のマーク台の高さを変えてマーク位置及びその
時のマーク台の高さを測定して、基準高さに対する荷電
ビームの偏向歪み量を求めることにより、対物レンズの
光軸の倒れによる位置ずれを補正することができ、かつ
任意の高さの偏向歪みを評価することができる。従っ
て、荷電ビーム描画装置における描画パターン精度の向
上をはかることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に使用した電子ビーム描画装置
を示す概略構成図。
【図2】対物レンズの光軸の倒れによるビームの位置ず
れを示す図。
【図3】マーク台の高さと偏向フィールド内のビームの
位置関係を示す図。
【符号の説明】
1…電子銃 2…偏向制御回路 3…偏向アンプ 4…偏向器 5…対物レンズ 6…反射電子信号
処理回路 7…反射電子検出器 8…Zセンサ制御
回路 9…高さ測定用のZセンサ 10…Zセンサ用
のレーザ 11…ウエハ等の試料 12…ステージ 13…ピエゾ素子 14…マーク台 15…ピエゾ駆動用の高圧電源 16…レーザ測長
計 17…制御用計算機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−190435(JP,A) 特開 平2−134812(JP,A) 特開 昭62−92315(JP,A) 特開 昭59−107512(JP,A) 特開 昭56−103420(JP,A) 特開 昭60−195504(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】試料台に設けられた高さ方向の移動が可能
    なマーク台と、荷電ビームが照射される部分の高さを光
    学的に測定する手段と、前記マーク台上のマークと荷電
    ビームとを相対的に走査してマーク位置を測定する手段
    とを具備し、 荷電ビームの偏向領域内の複数箇所に前記試料台を移動
    させ、それぞれの箇所で前記マーク台の高さを変えてマ
    ーク位置及びその時のマーク台の高さを測定して、基準
    高さに対する荷電ビームの偏向歪み量を求めることを特
    徴とする荷電ビーム描画装置。
JP23866793A 1993-09-27 1993-09-27 荷電ビーム描画装置 Expired - Fee Related JP3260513B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23866793A JP3260513B2 (ja) 1993-09-27 1993-09-27 荷電ビーム描画装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23866793A JP3260513B2 (ja) 1993-09-27 1993-09-27 荷電ビーム描画装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0794401A JPH0794401A (ja) 1995-04-07
JP3260513B2 true JP3260513B2 (ja) 2002-02-25

Family

ID=17033535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23866793A Expired - Fee Related JP3260513B2 (ja) 1993-09-27 1993-09-27 荷電ビーム描画装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3260513B2 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4563756B2 (ja) * 2004-09-14 2010-10-13 株式会社日立ハイテクノロジーズ 電子ビーム描画方法および電子ビーム描画装置
JP5203992B2 (ja) * 2008-03-25 2013-06-05 株式会社ニューフレアテクノロジー 電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法
JP2013038297A (ja) * 2011-08-10 2013-02-21 Nuflare Technology Inc 荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法
US10101150B2 (en) 2014-12-10 2018-10-16 Hitachi High-Technologies Corporation Height measurement device and charged particle beam device
JP6981170B2 (ja) * 2017-10-20 2021-12-15 株式会社ニューフレアテクノロジー 荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0794401A (ja) 1995-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5386294A (en) Pattern position measuring apparatus
US4442361A (en) System and method for calibrating electron beam systems
JP4839127B2 (ja) 校正用標準部材及びこれを用いた校正方法および電子ビーム装置
JP4708856B2 (ja) 電子ビーム校正方法及び電子ビーム装置
US4119854A (en) Electron beam exposure system
JPS61502486A (ja) 精密sem測定のための方法と装置
US6624430B2 (en) Method of measuring and calibrating inclination of electron beam in electron beam proximity exposure apparatus, and electron beam proximity exposure apparatus
JP3260513B2 (ja) 荷電ビーム描画装置
KR900001506B1 (ko) 전자비임장치의 교정방법
JPH0458104A (ja) 電子線寸法計測装置
JPS6134936A (ja) 電子線描画装置における試料面高さ補正方法
JP3318440B2 (ja) ステージ原点位置決定方法及び装置並びにステージ位置検出器原点決定方法及び装置
JPH0922859A (ja) 電子線露光工程における試料面高さの補正方法
JPH05315221A (ja) 位置決め装置
JP3866782B2 (ja) 電子ビーム露光装置及び露光方法
JP4627467B2 (ja) 電子ビーム検出器、電子ビーム計測方法、及び電子ビーム描画装置
JPH063115A (ja) 試料高さ計測装置
JPH08227840A (ja) 荷電粒子線描画装置における調整方法および描画方法
JP2786660B2 (ja) 荷電ビーム描画方法
JP2786662B2 (ja) 荷電ビーム描画方法
US6246053B1 (en) Non-contact autofocus height detector for lithography systems
JP3242481B2 (ja) 荷電粒子ビーム露光方法
JP2786661B2 (ja) 荷電ビーム描画方法
JPS6320376B2 (ja)
JP2005340345A (ja) 電子線装置、電子ビームの偏向位置歪み測定方法、電子ビームの偏向位置補正方法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071214

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081214

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091214

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees