JP3838771B2 - Electron beam incident angle measuring method in electron beam exposure apparatus and exposure method using the same - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム露光装置における電子ビーム入射角測定方法及びそれを利用した露光方法に関し、特に試料(ウエハ)に凹凸がある場合の補正に関する。
半導体集積回路は微細加工技術の進歩に伴って一層高集積化される傾向にあり、微細加工技術に要求される性能は益々厳しいものになってきている。とりわけ露光技術においては、従来使用されているステッパなどに用いられる光露光技術の限界が予想されている。電子ビーム露光技術は、光露光技術に代わって微細加工の次世代を担う可能性の高い技術であるが、光露光技術に比べた処理速度の不足が技術的な問題になっている。
【0002】
【従来の技術】
図1は、電子ビーム露光装置におけるビーム照射系の構成を示す図である。図1において、参照番号11は電子ビームを発生する電子銃を、12は電子銃11からの電子ビームを平行ビームにする第1の収束レンズを、13は通過する平行ビームを所定の形状に成形するアパーチャを、14は成形されたビームを絞る第2の収束レンズを、15は成形用の偏向器を、16は第1のマスク偏向器を、17はマスクによる非点収差を動的に補正する偏向器を、18は第2のマスク偏向器を、19はマスク用収束コイルを、20は第1の成形用レンズを、21はステージ21Aで移動されるブロック露光用のマスクを、22は第2の成形用レンズを、23は第3のマスク偏向器を、24はビームをオン・オフ制御するためのブランキング偏向器を、25は第4のマクス偏向器を、26は第3のレンズを、27は円形アパーチャを、28は縮小レンズを、29はフォーカスコイルを、30は投影レンズを、31は電磁的な主偏向器を、32は静電的な副偏向器を示し、上記の構成から出力された電子ビーム10が試料(ウエハ)1に照射される。ウエハ1は図示していないステージに吸着されて保持され、ステージはウエハ1を電子ビーム10に垂直な平面内で2次元的に移動させる。
【0003】
所望のパターンを露光するには、パターンデータに従って、偏向器15〜18及び22、24を制御して露光するマスクを選択し、選択したマスクの形状の電子ビームが所望の位置に照射されるように主偏向器31及び副偏向器32を制御し、所望の位置に来た時点で照射されるようにブランキング偏向器24を制御する。主偏向器31及び副偏向器32の偏向量はリニアに変化しないため、パターンデータに応じた偏向量はパターン補正回路35で補正された後、DAC/AMP33及びDAC/AMP34を介して主偏向器31及び副偏向器32にそれぞれ印加される。電子ビーム露光装置は、広く知られているので、ここでは電子ビーム露光装置に関するこれ以上の説明は省略する。
【0004】
ウエハ1には、露光位置を規定するため、チップ毎にあらかじめ位置合わせマーク(アライメントマーク)が設けられており、電子ビームで露光する場合には、電子ビームでアライメントマークを走査してアライメントマークの位置を検出し、それを基点として露光位置を決定していた。ウエハ1は、ステージに静電吸着された上で露光されるが、湾曲などのために露光面が平面ではなく理想的な露光面に対して凹凸を有し、露光面の高さが位置により異なる。露光面の高さが変化した場合には、電子ビームの収束(フォーカス)状態が変化するので、それに応じてフォーカスコイル29に流す電流を制御してフォーカスを変化させる必要がある。
【0005】
一方、電子ビーム露光装置の電子ビームの光軸は、ウエハステージの移動面に対して数mrad程度の傾きを持っているのが一般的である。そのため、フォーカス位置を変化させることによりフォーカスコイル29の軸ずれに起因する位置ずれが発生する。フォーカスコイル29の軸ずれに起因する位置ずれは測定できるので、フォーカスコイル29の軸ずれに起因する位置ずれは容易に補正できる。更に、光軸が傾いているため、ウエハの高さが変化すると照射位置にずれが生じる。図2は、ウエハ1の露光面の高さが異なる場合のビーム照射位置のずれの発生を説明する図である。電子ビームは、偏向量がゼロの場合の電子ビーム、すなわち装置の光軸は、ウエハステージの移動面に対して傾いており、偏向された場合の電子ビームの入射角は、光軸の傾きに偏向による電子ビームの角度の振れを加算した量になる。図示のように、光軸の傾きによる誤差は露光範囲を同じようにずれ(シフト)させるオフセットの形で影響し、偏向による電子ビームの角度の振れは露光フィールドサイズの変化となって現れる。
【0006】
従来は、上記のような露光面の高さによるずれを次のように補正していた。すなわち、偏向器の偏向効率の高さ依存性を測定し、フォーカスコイルの軸ずれによる位置ずれを測定し、ウエハ面の複数の点においてウエハ面の高さ分布を測定してこの高さ分布を関数近似し、そしてウエハ面上の位置の高さを近似された関数より求め、高さに応じてフォーカスとフォーカスコイルによる位置ずれと偏向器の偏向効率とを、上記の測定結果に基づいて補正して、アライメントマークの位置を検出する。このようにして検出されたアライメントマークに基づいてパターンの露光を行う。従って、このような方法で、高さ分布を有するウエハのアライメントマークの位置を検出した時には、高さ分布に比例した位置ずれ分布が、実際のウエハの位置精度に加算されて求められることになる。
【0007】
図3は、上記の従来の手法による露光面の高さによるずれ補正を説明する図であり、露光面の高さに応じて偏向効率が変化され、高さにかかわらずほぼ同じ位置に露光される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、偏向効率を変化させて補正できるのは、偏向によるビームの振れによる分だけで、光軸の傾きによるオフセットは補正できない。これまでは光軸の傾きを簡単に高精度で測定する方法は知られておらず、光軸の傾きによるオフセットの補正は行われていなかった。
【0009】
更に、上記の露光面の高さによるずれを補正する従来の方法は、ウエハ上のチップ毎に設けられたアライメントマークを検出することにより行われていた。これはウエハ全体に渡るアライメントマークの配置精度を十分なレベルに確保するのが難しいと考えられてきたことと、上記のようにウエハの高さ分布がアライメントマークの位置ずれに加算されて求められるため、チップの高さが異なるとチップ毎にアライメントマークの配置精度が変化するためである。しかし、チップ毎にアライメントマークを検出するのは、ウエハ全体としてアライメントマークの検出に要する時間が長くなり、処理効率を低下させるという問題を生じる。
【0010】
一方、チップ毎にアライメントマークの検出を行わず、ウエハ全体で数チップのアライメントマークの検出のみを行う、グローバルアライメントと呼ばれるアライメント方法がある。このグローバルアライメント方法は、フォトステッパなどで一般的に用いられる方法で、ウエハ上に配列されたチップのうち数チップのアライメントマークを検出することにより、チップ配列の座標情報を得て、これに基づいて露光する方法である。この方法の利点は、(1)一点一点のランダムな誤差を平均化することにより、より高精度なアライメントが可能になること、(2)測定点数が減少するために処理時間が減少することである。現状のウエハに直接描画する電子ビーム露光装置における最大の問題は、処理時間の長さであり、(2)の利点からグローバルアライメントを行うことが望ましい。
【0011】
しかしながら、グローバルアライメントで露光位置精度が保証できる前提条件は、下地のウエハにおけるチップ配列が高精度であること、すなわち、チップのアライメントマークがウエハ全体に渡って高精度であることと、露光装置のステージ精度が高精度であることである。このような前提条件下で、露光装置により検出されるチップ配列座標は高精度の格子点となり、非常に少ないチップを検出するだけで、全体の座標系を精度よく求めることができるのである。
【0012】
上記のように、ウエハはステージに静電吸着されるが、近年のアライメントマークの形成技術の進歩などにより、吸着されて平面に矯正された時のアライメントマークの配置精度はかなり良く、十分にグローバルアライメントが適用できるレベルになってきた。ところが、露光面の高さによるずれを補正する従来の方法では、上記のように、高さ分布がアライメントマークの検出に影響し、検出されるアライメントマークの位置がその分ずれるため、少数のチップのアライメントマークを検出してウエハ上の座標系を計算すると、ずれの分重ね精度の劣化が生じる。そのため、露光面の高さによるずれを補正する従来の方法では、グローバルアライメントではなく、チップ毎にアライメントマークを検出してアライメントを行っており、アライメントに要する処理時間が長いという問題があった。
【0013】
以上のように、これまで電子ビームの入射角を高精度に簡易に測定する方法は知られていなかった。また、従来の方法では、電子ビーム露光装置の光軸の傾き、すなわち電子ビームの入射角を測定できなくてもアライメントマークの位置さえ精密に検出すれば露光精度の点ではほとんど問題を生じなかった。しかし、そのためにチップ毎にアライメントマークを検出しており、装置のスループットを向上させるのが難しかった。このように、このような問題は、精度とスループットを極限まで追求した結果浮かび上がってきた問題と言える。
【0014】
本発明は、このような問題を解決するためのもので、表面の高さが異なる試料(ウエハ)に対して高さによるずれを補正する露光方法において、グローバルアライメントが適用できるようすることで、電子ビーム露光装置のスループットを向上させることを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を実現するため、本発明では、まず電子ビームの試料(ウエハ)面に対する入射角(光軸の傾き)を簡易に測定できるようにする。そのため、本発明の第1の態様である電子ビーム露光装置における電子ビームの入射角測定方法では、配置位置の判明している高さの異なる位置検出用マークの高さを測定すると共にその位置を電子ビームで検出して、位置のずれと高さの関係から入射角を測定する。
【0016】
すなわち、本発明の第1の態様である電子ビーム露光装置における電子ビームの入射角測定方法は、電子ビームを試料に照射する時の電子ビームの試料への入射角を測定する電子ビーム入射角測定方法であって、表面に凹凸を有し、位置検出用マークが高さの異なる位置に設けられ、位置検出用マークの精密な配置位置が判明している測定用試料を準備する工程と、測定用試料を電子ビーム露光装置内に導入し、測定用試料の表面の高さ分布を測定する工程と、電子ビームにより、位置検出用マークの位置を検出する工程と、判明している位置検出用マークの精密な配置精度と検出した位置検出用マークの位置との差である検出位置のずれと、高さ分布から得られる位置検出用マークの高さとの相関関係から、電子ビームの高さ依存性を求める工程とを備え、電子ビームの高さ依存性、すなわち、試料への入射角の分布を算出することを特徴とする。
【0017】
図4は、本発明の第1の態様の電子ビーム露光装置における電子ビーム入射角測定方法の検出原理を説明する図である。図4の(1)に示すように、基準面41と一致した表面を有するウエハ上にマーク2aがあるとする。ウエハの表面が42で示すように湾曲したとすると、マークは2bで示す高さ位置になる。このマークを傾いた電子ビーム10で検出すると、基準面41では2cの位置にあるように検出され、2aとの間に位置ずれを生じる。この位置ずれは、電子ビーム10の傾きに高さを乗じた量であり、逆に高さと位置ずれが分かれば電子ビーム10のその部分における傾きが検出できる。図4の(2)は、一定の傾きの電子ビームで、同心円状に湾曲したウエハ上の格子点を検出した場合の位置ずれの様子を示す図である。
【0018】
いずれにしろ、本発明の第1の態様の方法により、電子ビームの入射角の分布が求まる。従来、電子ビームの入射角については測定されていなかったが、本発明の方法により簡易に測定することが可能になる。
本発明の第1の態様の方法で使用する、表面に凹凸を有し、位置検出用マークが高さの異なる位置に設けられ、位置検出用マークの精密な配置位置が判明している測定用試料は、例えば、位置検出用マークが十分に精度よく配置された試料を使用するか、又は位置検出用マークの配置精度が十分に精度よく測定された試料を使用し、その上に薄膜を堆積することにより湾曲させ、位置検出用マークの高さを異ならせることにより作成される。
【0019】
なお、ウエハを湾曲させることによる位置ずれも懸念されるが、これは余弦(cos)誤差となるため非常に小さくすることができる。湾曲によるウエハ表面の傾き角を0.5mrad以下とすると、変形は0.25ppm以下にすることができる。従って、変形が問題にならない範囲で、約152mm(6インチ)ウエハでも20μm以上の高低差を持たせることが可能である。局所的な弾性変形があると位置精度に影響を与えるが、例えば、均一なストレスをもつ薄膜を堆積して緩やかな変形をさせれば、位置精度に影響を与えずに湾曲させて凹凸を与えることができる。
【0020】
本発明の第1の態様の方法で、いくら位置ずれが既知であっても、電子ビーム露光装置に導入した時のウエハの回転角の変化や、温度変化による膨張があるため、線形な歪が生じることがある。しかし、このような線形な歪は装置のステージ座標の一次の傾き成分として観測されるため、入射角を持つビームによって凹凸のあるウエハ上のマークを検出した時の非線形な歪分布とは分離することができる。
【0021】
そこで、本発明の第1の態様の方法で、測定した測定用試料の表面の高さ分布の少なくとも3点以上の高さ測定値から、一次の傾き成分を算出し、傾き成分を高さ分布から差し引いて補正高さ分布を算出する工程と、少なくとも3点以上の位置検出用マークの検出位置のずれから一次の傾き成分を算出し、傾き成分を検出位置のずれから差し引いて補正検出位置のずれを算出する工程とを備え、入射角の分布を算出する工程では、補正高さ分布と補正検出位置との相関関係から、入射角の分布を算出するようにする。
【0022】
試料にパターンを露光する場合には、第1の態様の方法であらかじめ電子ビームの入射角を測定しておく。そして、試料の高さ分布を測定し、電子ビームで数チップの位置合わせマーク(アライメントマーク)の位置を検出し、検出した位置から入射角と高さによるずれを差し引いてマークの位置を補正し、補正したマークの位置に基づいてチップ配列格子を求め、それに従って位置ずれを補正しながら露光を行う。
【0023】
すなわち、本発明の第2の態様である電子ビーム露光装置における露光方法は、電子ビームを発生する電子ビーム発生器と、電子ビームを成形する電子ビーム成形手段と、電子ビームを試料面上に収束する電子ビーム収束手段と、電子ビームを偏向する電子ビーム偏向手段とを含む電子光学コラムと、試料を電子ビームに垂直な面内で移動する試料移動手段と、電子光学コラム及び試料移動手段を制御する制御手段とを備える電子ビーム露光装置を使用して、高さ分布を有するウエハ上にパターンを露光する露光方法であって、第1の態様の方法で電子ビームの試料への入射角の分布を測定する工程と、試料の高さ分布を測定する工程と、試料上のチップから数チップを選択し、電子ビームにより選択したチップの位置合わせマークの位置を検出する工程と、入射角の分布と高さ分布から、位置合わせマークにおける入射角と高さを算出し、入射角と高さによる位置ずれを算出し、検出した位置合わせマークの位置から位置ずれを差し引いて高さ補正マーク位置を算出する工程と、高さ補正マーク位置を基に試料上のチップ配列格子を求める工程とを備え、チップ配列格子に従って、入射角の分布と高さ分布から露光位置における位置ずれを補正しながらウエハ上にパターンを露光することを特徴とする。
【0024】
本発明の電子ビーム露光装置における露光方法では、あらかじめ電子ビームの入射角の分布が測定されているため、試料の高さ分布を測定すれば高さによる位置ずれを算出してこの分を除くことが可能である。前述のように、近年の技術ではアライメントマークの配置精度は十分に良好であり、位置ずれを除かれたマークの位置は高精度であり、十分にグローバルアライメント方法を適用できる。そして、露光の時には、測定した入射角の分布と高さ分布から露光位置における位置ずれを補正しながら露光を行う。
【0025】
複数枚の試料(ウエハ)を連続して露光する場合には、位置合わせマークの高さが異なるものを選択し、その一枚を測定用試料として利用する。その一枚における位置合わせマークの位置を外部で正確に測定し、第1の態様の方法で入射角の分布を測定する。以下、この一枚と残りの試料を、第2の態様の露光方法で露光する。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を説明するが、説明を簡略化するために、以下の2点を仮定する。(1)実施例において、電子ビーム露光装置のフォーカスコイルは軸ずれがなく、フォーカスコイルにより焦点位置を変化させても、これに伴う位置ずれはないものとする。実際の電子ビーム露光装置においては、軸ずれが存在するが、これは前述の通り補正可能であるので、見かけ上軸ずれを起こさないようにすることは可能であり、このような仮定をしても一般性を失いことはない。更に、(2)実施例に用いる測定用ウエハは、十分に精度よくマークが配置されているものとする。測定用ウエハの精度が不十分な場合は、全体位置測定装置により、十分に精度よくマークの位置ずれを測定することができ、この測定データを電子ビーム露光装置による測定データから差し引けばよいので、この仮定も特に実施例の一般性を失うものではない。
【0027】
図5は、本発明の実施例で使用する電子ビーム露光装置の構成を示す図である。参照番号9が電子ビーム露光装置の電子光学コラムであり、図1に示すような構成を有している。図1で示したのと同様に、参照番号1はウエハであり、10は電子ビームであり、29はフォーカスコイルであり、31は主偏向器(メインデフ)であり、32は副偏向器(サブデフ)である。ウエハ1は、ステージ36に静電吸着されて保持され、電子ビームの照射方向に垂直な平面内を移動可能である。参照番号37は、レーザ変位計であり、ステージ36に保持されたウエハ1の表面の高さ分布を測定する。
【0028】
図6は、実施例において、電子ビーム露光装置の電子ビームの入射角の分布を測定する処理を示すフローチャートである。これに従って、入射角の分布測定の処理を説明する。
ステップ101で、図7に示すような格子点上にマークが高精度に配置された測定用ウエハ1を作成する。ステップ102で、測定用ウエハ1の上に1μm以下の薄膜を堆積することにより測定用ウエハ1を湾曲させる。例えば、この薄膜の堆積により、測定用ウエハ1が約152mm(6インチ)のウエハであれば約20μm程度の高低差が生じる。堆積する薄膜は、電子ビームによる検出が容易なように、原子量の大きく導電性のある材料がよい。また、同心円状に湾曲させるには、ストレスが均一になるように堆積することが必要である。実際には、半導体の配線材料であるタングステン(W)をスパッタなどで堆積した。
【0029】
ステップ103では、測定用ウエハ1をステージ36に吸着し、レーザ変位計37の部分に移動してマーク位置におけるウエハ面の高さ分布Hijを測定する。なお、本実施例ではレーザ変位計37でウエハの高さを測定したが、電子ビームのフォーカスを変えながらマークの部分を走査して、もっともシャープな像が検出される時のフォーカスから高さを測定することも可能である。
【0030】
ステップ104では、測定用ウエハ1のマークを電子ビームで走査してマークの位置を検出し、分かっているマークの位置と検出したマークの位置の差、すなわち位置ずれ量(δxij,δyij)(i=1,2,3,…,N, j=1,2,3,…,M)を測定する。この時、電子ビームは角マークにおいて十分にシャープな像を結ぶようにフォーカスコイルによってフォーカス位置が調整されるが、前述の仮定の通り、このフォーカス変化によるビーム位置ずれはないものとする。図8は、ステップ104で測定された位置ずれ量の一方δxijの分布の例である。
【0031】
ステップ105では、測定された高さ分布Hijと、位置ずれ量δxij及びδyijの各々に対して、格子点の位置の一次式で表される傾き成分を最小二乗法などにより求めて差し引き、一次の傾き成分が補正されたH’ij、δx’ij、δy’ijを求める。このようにして得られたδx’ijの分布の例を、図9に示す。図10に示すように、このようにして得られたH’ijとδx’ij及びδy’ijの相関を求めることにより、電子ビーム位置の高さ依存性、すなわち電子ビームの入射角が求まる。図10では、δx’ij及びδy’ijがそれぞれ直線上に分布しており、この直線が電子ビームの光軸の傾きのXZ平面とYZ平面の成分を表す。
【0032】
以上のようにして、電子ビームの入射角、すなわち光軸の傾きを測定することができる。電子ビーム露光装置の光軸の傾きは、一旦製作した後は大きく変化することはないが、環境条件などによりある程度は変化するため、毎日、あるいは所定時間毎に定期的に測定することが望ましい。
図11は、本実施例における露光処理を示すフローチャートである。図11を参照して、本発明の実施例における露光処理について説明する。
【0033】
電子ビーム露光装置の光軸の傾きは、上記の実施例の方法ですでに測定されているとする。使用するウエハには、チップ毎にアライメントマークが設けられており、アライメントマークは十分に精度よく配置されているものとする。前述のように、近年の技術ではアライメントマークをグローバルアライメントが可能なレベルの配置精度で形成することは十分に可能であり、これが本実施例におけるグローバルアライメントを可能にする条件である。
【0034】
ステップ111では、図6のステップ103と同様の方法で、ウエハの高さ分布を測定する。ステップ112では、ウエハのチップの内適当な位置のチップ、例えば、周辺の四隅の4チップ、あるいはこれに中心のチップを加えた5チップのアライメントマークの位置を検出して、位置ずれ分布を求める。ステップ113では、ステップ111で測定した高さ分布と既に測定してある電子ビームの入射角を用いて、標準高さH0における位置ずれ分布データに変換する。例えば、高さHにおいて(δx,δy)という位置ずれデータを得たならば、これを次式に従ってδ’xとδ’yに変換する。
【0035】
δx’=δx−(H−H0)×αx
δy’=δy−(H−H0)×αy
(但し、αxとαyは、電子ビームの入射角のX軸とY軸方向の成分である。)
ステップ114では、標準高さにおけるずれに変換された位置ずれ分布データから、ウエハの配列格子の座標系を最小二乗法で求める。
【0036】
ステップ115では、上記の配列格子の座標系に従って、高さに依存する位置ずれを補正しながらパターンを露光する。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電子ビーム露光装置の光軸の傾き、すなわち電子ビームの入射角が高精度に簡易に測定できる。また、高さ分布を有するウエハであっても、測定した電子ビームの入射角と高さにより、電子ビームによる位置検出時のずれが求まるので、検出したアライメントマークの位置を補正して正しい位置を求めることができる。従って、アライメントマークがグローバルアライメントが可能なレベルに高精度に配置されていれば、グローバルアライメント方法が適用でき、装置のスループットが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】電子ビーム露光装置の電子光学コラムの部分の構成を示す図である。
【図2】露光面の高さ変化による照射位置のずれの発生を説明する図である。
【図3】従来例における高さによる影響の補正方法を説明する図である。
【図4】本発明の電子ビーム入射角の検出原理を説明する図である。
【図5】本発明の実施例で使用する電子ビーム露光装置の構成を示す図である。
【図6】実施例における電子ビームの入射角の測定処理を示すフローチャートである。
【図7】実施例における測定用試料(ウエハ)の例を示す図である。
【図8】実施例における測定データの例を示す図である。
【図9】実施例におけるウエハの傾き補正後のデータの例を示す図である。
【図10】実施例における電子ビームの入射角の求め方を示す図である。
【図11】実施例における露光時の高さ補正処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1…試料(ウエハ)
9…電子光学コラム
10…電子ビーム
11…電子銃
29…フォーカスコイル
31…主偏向器(メインデフレクタ)
32…副偏向器(サブデフレクタ)
37…レーザ変位計
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electron beam incident angle measurement method in an electron beam exposure apparatus and an exposure method using the same, and more particularly to correction when a sample (wafer) has irregularities.
With the progress of microfabrication technology, semiconductor integrated circuits tend to be more highly integrated, and the performance required for microfabrication technology has become increasingly severe. In particular, in the exposure technique, the limit of the light exposure technique used for a conventionally used stepper or the like is expected. The electron beam exposure technique is a technique that is highly likely to assume the next generation of microfabrication instead of the light exposure technique, but a lack of processing speed compared to the light exposure technique has become a technical problem.
[0002]
[Prior art]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a beam irradiation system in an electron beam exposure apparatus. In FIG. 1, reference numeral 11 is an electron gun that generates an electron beam, 12 is a first converging lens that converts the electron beam from the electron gun 11 into a parallel beam, and 13 is a parallel beam that passes through it into a predetermined shape. 14 is a second converging lens that narrows the shaped beam, 15 is a shaping deflector, 16 is a first mask deflector, and 17 is a mask that dynamically corrects astigmatism. 18 is a second mask deflector, 19 is a converging coil for mask, 20 is a first molding lens, 21 is a mask for block exposure moved by the stage 21A, and 22 is The second shaping lens, 23 is a third mask deflector, 24 is a blanking deflector for controlling on / off of the beam, 25 is a fourth Max deflector, and 26 is a third deflector. Lens, 27 is a circular aperture , 28 is a reduction lens, 29 is a focus coil, 30 is a projection lens, 31 is an electromagnetic main deflector, and 32 is an electrostatic sub-deflector. A beam (10) is irradiated onto the sample (wafer). The wafer 1 is attracted and held by a stage (not shown), and the stage moves the wafer 1 two-dimensionally in a plane perpendicular to the electron beam 10.
[0003]
In order to expose a desired pattern, a mask to be exposed is selected by controlling the deflectors 15 to 18, 22 and 24 according to the pattern data, and an electron beam having the selected mask shape is irradiated to a desired position. Then, the main deflector 31 and the sub deflector 32 are controlled, and the blanking deflector 24 is controlled so as to be irradiated when it reaches a desired position. Since the deflection amounts of the main deflector 31 and the sub deflector 32 do not change linearly, the deflection amount corresponding to the pattern data is corrected by the pattern correction circuit 35 and then the main deflector via the DAC / AMP 33 and the DAC / AMP 34. 31 and the sub deflector 32, respectively. Since the electron beam exposure apparatus is widely known, further description of the electron beam exposure apparatus is omitted here.
[0004]
The wafer 1 is provided with an alignment mark (alignment mark) in advance for each chip in order to define an exposure position. When exposure is performed with an electron beam, the alignment mark is scanned by scanning the alignment mark with the electron beam. The position was detected, and the exposure position was determined based on the detected position. The wafer 1 is exposed after being electrostatically attracted to the stage, but the exposure surface is not flat but has an unevenness with respect to the ideal exposure surface due to curvature, and the height of the exposure surface depends on the position. Different. When the height of the exposure surface changes, the focus (focus) state of the electron beam changes, and it is necessary to change the focus by controlling the current flowing through the focus coil 29 accordingly.
[0005]
On the other hand, the optical axis of the electron beam of the electron beam exposure apparatus generally has an inclination of about several mrad with respect to the moving surface of the wafer stage. Therefore, a positional shift caused by the axial shift of the focus coil 29 occurs by changing the focus position. Since the misalignment caused by the axis deviation of the focus coil 29 can be measured, the misalignment caused by the axis deviation of the focus coil 29 can be easily corrected. Further, since the optical axis is tilted, the irradiation position is shifted when the height of the wafer is changed. FIG. 2 is a diagram for explaining the occurrence of deviation of the beam irradiation position when the height of the exposure surface of the wafer 1 is different. The electron beam is an electron beam when the deflection amount is zero, that is, the optical axis of the apparatus is inclined with respect to the moving surface of the wafer stage, and the incident angle of the electron beam when deflected is the inclination of the optical axis. The amount is obtained by adding the deflection of the angle of the electron beam due to the deflection. As shown in the figure, the error due to the tilt of the optical axis affects the exposure range in the same manner, and the deflection of the angle of the electron beam due to the deflection appears as a change in the exposure field size.
[0006]
Conventionally, the deviation due to the height of the exposure surface as described above has been corrected as follows. That is, the height dependence of the deflection efficiency of the deflector is measured, the position deviation due to the axis deviation of the focus coil is measured, the height distribution of the wafer surface is measured at a plurality of points on the wafer surface, and this height distribution is calculated. Approximate the function and obtain the height of the position on the wafer surface from the approximated function, and correct the misalignment caused by the focus and focus coil and the deflection efficiency of the deflector based on the above measurement results. Then, the position of the alignment mark is detected. The pattern is exposed based on the alignment marks detected in this way. Accordingly, when the position of the alignment mark of the wafer having the height distribution is detected by such a method, a positional deviation distribution proportional to the height distribution is obtained by adding to the actual position accuracy of the wafer. .
[0007]
FIG. 3 is a diagram for explaining correction of deviation due to the height of the exposure surface according to the above-described conventional method. The deflection efficiency is changed according to the height of the exposure surface, and exposure is performed at substantially the same position regardless of the height. The
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the correction by changing the deflection efficiency is only due to the deflection of the beam due to the deflection, and the offset due to the tilt of the optical axis cannot be corrected. Until now, no method for measuring the tilt of the optical axis with high accuracy has been known, and offset correction based on the tilt of the optical axis has not been performed.
[0009]
Furthermore, the conventional method for correcting the deviation due to the height of the exposure surface is performed by detecting an alignment mark provided for each chip on the wafer. This is because it has been considered that it is difficult to secure the alignment accuracy of the alignment mark over the entire wafer to a sufficient level, and the height distribution of the wafer is added to the misalignment of the alignment mark as described above. For this reason, when the height of the chip is different, the alignment accuracy of the alignment mark changes for each chip. However, detecting the alignment mark for each chip increases the time required to detect the alignment mark as a whole wafer, and causes a problem of reducing processing efficiency.
[0010]
On the other hand, there is an alignment method called global alignment in which alignment marks are not detected for each chip, but only a few chips are detected on the entire wafer. This global alignment method is a method generally used in a photo stepper or the like. By detecting alignment marks of several chips among chips arranged on a wafer, coordinate information of the chip arrangement is obtained and based on this. Exposure method. The advantages of this method are: (1) A more accurate alignment is possible by averaging random errors of each point, and (2) Processing time is reduced because the number of measurement points is reduced. That is. The biggest problem with an electron beam exposure apparatus that directly draws on a current wafer is the length of processing time, and it is desirable to perform global alignment because of the advantage (2).
[0011]
However, the precondition for guaranteeing the exposure position accuracy with global alignment is that the chip alignment on the underlying wafer is high, that is, the chip alignment mark is high over the entire wafer, and that the exposure apparatus The stage accuracy is high. Under such preconditions, the chip arrangement coordinates detected by the exposure apparatus become highly accurate lattice points, and the entire coordinate system can be obtained with high accuracy by detecting very few chips.
[0012]
As described above, the wafer is electrostatically attracted to the stage, but due to recent advances in alignment mark formation technology, the alignment accuracy of the alignment mark when it is attracted and corrected to a flat surface is quite good and sufficiently global. Alignment has reached a level that can be applied. However, in the conventional method for correcting the deviation due to the height of the exposure surface, as described above, the height distribution affects the detection of the alignment mark, and the position of the detected alignment mark is shifted accordingly, so a small number of chips. When the alignment mark on the wafer is detected and the coordinate system on the wafer is calculated, the overlay accuracy is degraded due to the deviation. Therefore, the conventional method for correcting the deviation due to the height of the exposure surface has a problem that alignment is performed by detecting alignment marks for each chip, not global alignment, and processing time required for alignment is long.
[0013]
As described above, there has been no known method for easily measuring the incident angle of an electron beam with high accuracy. Further, in the conventional method, even if the inclination of the optical axis of the electron beam exposure apparatus, that is, the incident angle of the electron beam cannot be measured, if the position of the alignment mark is accurately detected, there is almost no problem in terms of exposure accuracy. . However, alignment marks are detected for each chip, and it is difficult to improve the throughput of the apparatus. In this way, such a problem can be said to have emerged as a result of pursuing the maximum precision and throughput.
[0014]
The present invention is to solve such a problem, and by enabling global alignment to be applied in an exposure method for correcting a deviation due to height with respect to samples (wafers) having different surface heights, It is an object to improve the throughput of an electron beam exposure apparatus.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, first, it is possible to easily measure the incident angle (the inclination of the optical axis) of the electron beam with respect to the sample (wafer) surface. Therefore, in the electron beam exposure angle measurement method in the electron beam exposure apparatus according to the first aspect of the present invention, the heights of the position detection marks having different heights are measured and the positions are determined. Detecting with an electron beam, the incident angle is measured from the relationship between the position shift and the height.
[0016]
That is, the electron beam incident angle measuring method in the electron beam exposure apparatus according to the first aspect of the present invention is an electron beam incident angle measurement that measures the incident angle of the electron beam to the sample when the sample is irradiated with the electron beam. A method of preparing a measurement sample having irregularities on the surface, position detection marks provided at different heights, and the precise arrangement position of the position detection marks being known, and measurement A sample to be introduced into an electron beam exposure apparatus, the step of measuring the height distribution of the surface of the sample for measurement, the step of detecting the position of the mark for position detection by the electron beam, and the known position detection Depends on the height of the electron beam based on the correlation between the detection position deviation, which is the difference between the precise positioning accuracy of the mark and the position of the detected position detection mark, and the height of the position detection mark obtained from the height distribution. Seeking sex And a step, the height dependence of the electron beam, i.e., and calculates the distribution of the incident angle to the sample.
[0017]
FIG. 4 is a diagram for explaining the detection principle of the electron beam incident angle measurement method in the electron beam exposure apparatus according to the first aspect of the present invention. As shown in (1) of FIG. 4, it is assumed that the mark 2a is on a wafer having a surface that coincides with the reference plane 41. If the surface of the wafer is curved as indicated by 42, the mark is at a height indicated by 2b. When this mark is detected by the tilted electron beam 10, it is detected on the reference plane 41 so as to be at the position 2c, and a positional deviation occurs between the mark 2a. This positional deviation is an amount obtained by multiplying the inclination of the electron beam 10 by the height. Conversely, if the height and the positional deviation are known, the inclination of the electron beam 10 at that portion can be detected. (2) of FIG. 4 is a diagram showing a state of displacement when a lattice point on a wafer curved concentrically with an electron beam having a constant inclination is detected.
[0018]
In any case, the distribution of the incident angle of the electron beam can be obtained by the method of the first aspect of the present invention. Conventionally, the incident angle of the electron beam has not been measured, but can be easily measured by the method of the present invention.
For measurement using the method according to the first aspect of the present invention, wherein the surface has irregularities, the position detection marks are provided at different heights, and the precise position of the position detection marks is known. As the sample, for example, a sample in which the position detection mark is sufficiently accurately arranged is used, or a sample in which the arrangement accuracy of the position detection mark is sufficiently accurately measured is used, and a thin film is deposited thereon. It is created by bending the position detection mark and varying the height of the position detection mark.
[0019]
Although there is a concern about misalignment caused by bending the wafer, this is a cosine error and can be very small. If the inclination angle of the wafer surface due to the curvature is 0.5 mrad or less, the deformation can be 0.25 ppm or less. Therefore, even if the wafer is about 152 mm (6 inches), it is possible to have a height difference of 20 μm or more as long as deformation does not become a problem. If there is local elastic deformation, the position accuracy will be affected. For example, if a thin film with uniform stress is deposited and gently deformed, it will be curved and uneven without affecting the position accuracy. be able to.
[0020]
In the method according to the first aspect of the present invention, no matter how much the positional deviation is known, there is a change in the rotation angle of the wafer when it is introduced into the electron beam exposure apparatus and an expansion due to a temperature change. May occur. However, since such a linear distortion is observed as a first-order inclination component of the stage coordinates of the apparatus, it is separated from the nonlinear distortion distribution when a mark on an uneven wafer is detected by a beam having an incident angle. be able to.
[0021]
Therefore, by using the method according to the first aspect of the present invention, a first-order inclination component is calculated from at least three height measurement values of the height distribution of the surface of the measurement sample, and the inclination component is used as the height distribution. The first-order inclination component is calculated from the step of calculating the correction height distribution by subtracting from the detection position deviation of at least three or more position detection marks, and the inclination component is subtracted from the deviation of the detection position to determine the correction detection position. A step of calculating a deviation, and in the step of calculating the distribution of incident angles, the distribution of incident angles is calculated from the correlation between the corrected height distribution and the corrected detection position.
[0022]
When the pattern is exposed on the sample, the incident angle of the electron beam is measured in advance by the method of the first aspect. Then, the height distribution of the sample is measured, the position of the alignment mark (alignment mark) of several chips is detected with an electron beam, and the position of the mark is corrected by subtracting the deviation due to the incident angle and height from the detected position. Then, a chip array lattice is obtained based on the corrected mark position, and exposure is performed while correcting the positional shift accordingly.
[0023]
That is, the exposure method in the electron beam exposure apparatus according to the second aspect of the present invention comprises an electron beam generator for generating an electron beam, an electron beam shaping means for shaping the electron beam, and the electron beam on the sample surface. An electron optical column including an electron beam converging means, an electron beam deflecting means for deflecting the electron beam, a sample moving means for moving the sample in a plane perpendicular to the electron beam, and controlling the electron optical column and the sample moving means An exposure method for exposing a pattern onto a wafer having a height distribution using an electron beam exposure apparatus comprising a control means for performing the distribution of the incident angle of the electron beam to the sample by the method of the first aspect , Measuring the height distribution of the sample, selecting several chips from the chips on the sample, and selecting the position of the alignment mark of the selected chip by the electron beam Calculating the incident angle and height at the alignment mark from the distribution process and the distribution of the incident angle and the height distribution, calculating the misalignment due to the incident angle and height, and deviating from the position of the detected alignment mark. Subtracting the height correction mark position from the height correction mark position and obtaining the chip array grid on the sample based on the height correction mark position, and exposing from the incident angle distribution and height distribution according to the chip array grid It is characterized in that a pattern is exposed on a wafer while correcting a positional shift in the position.
[0024]
In the exposure method in the electron beam exposure apparatus of the present invention, since the distribution of the incident angle of the electron beam is measured in advance, if the height distribution of the sample is measured, the positional deviation due to the height is calculated and this amount is removed. Is possible. As described above, with the recent technology, the alignment accuracy of the alignment mark is sufficiently good, the position of the mark from which the displacement has been removed is highly accurate, and the global alignment method can be applied sufficiently. At the time of exposure, the exposure is performed while correcting the positional deviation at the exposure position from the distribution of the measured incident angles and the height distribution.
[0025]
When a plurality of samples (wafers) are continuously exposed, ones with different alignment mark heights are selected, and one of them is used as a measurement sample. The position of the alignment mark on the sheet is accurately measured outside, and the distribution of incident angles is measured by the method of the first aspect. Hereinafter, this one sheet and the remaining sample are exposed by the exposure method of the second aspect.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the following, embodiments of the present invention will be described. In order to simplify the description, the following two points are assumed. (1) In the embodiment, it is assumed that the focus coil of the electron beam exposure apparatus has no axis shift, and even if the focus position is changed by the focus coil, there is no position shift associated therewith. In an actual electron beam exposure apparatus, there is an axial misalignment, but this can be corrected as described above. Therefore, it is possible to prevent an apparent misalignment, and such an assumption is made. There is no loss of generality. Further, (2) the measurement wafer used in the examples is assumed to have marks arranged with sufficient accuracy. If the accuracy of the measurement wafer is insufficient, the total position measurement device can measure the mark displacement sufficiently accurately, and this measurement data can be subtracted from the measurement data obtained by the electron beam exposure device. This assumption does not particularly lose the generality of the embodiment.
[0027]
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of an electron beam exposure apparatus used in the embodiment of the present invention. Reference numeral 9 denotes an electron optical column of the electron beam exposure apparatus, which has a configuration as shown in FIG. As shown in FIG. 1, reference numeral 1 is a wafer, 10 is an electron beam, 29 is a focus coil, 31 is a main deflector (main differential), and 32 is a sub-deflector (sub-deflector). ). The wafer 1 is electrostatically attracted and held on the stage 36 and can move in a plane perpendicular to the electron beam irradiation direction. Reference numeral 37 is a laser displacement meter, which measures the height distribution of the surface of the wafer 1 held on the stage 36.
[0028]
FIG. 6 is a flowchart showing a process for measuring the distribution of the incident angle of the electron beam of the electron beam exposure apparatus in the embodiment. The incident angle distribution measurement process will now be described.
In step 101, a measurement wafer 1 in which marks are arranged with high accuracy on lattice points as shown in FIG. 7 is created. In step 102, the measurement wafer 1 is curved by depositing a thin film of 1 μm or less on the measurement wafer 1. For example, if the measurement wafer 1 is a wafer of about 152 mm (6 inches) due to the deposition of this thin film, a height difference of about 20 μm occurs. The thin film to be deposited is preferably a material having a large atomic weight and conductivity so that detection by an electron beam is easy. Moreover, in order to bend concentrically, it is necessary to deposit so that stress may become uniform. Actually, tungsten (W), which is a semiconductor wiring material, was deposited by sputtering or the like.
[0029]
In step 103, the measurement wafer 1 is attracted to the stage 36 and moved to the laser displacement meter 37 to measure the height distribution Hij of the wafer surface at the mark position. In this embodiment, the height of the wafer is measured by the laser displacement meter 37, but the mark portion is scanned while changing the focus of the electron beam, and the height from the focus when the sharpest image is detected is determined. It is also possible to measure.
[0030]
In step 104, the mark on the measurement wafer 1 is scanned with an electron beam to detect the position of the mark, and the difference between the known mark position and the detected mark position, that is, the amount of displacement (δxij, δyij) (i = 1,2,3, ..., N, j = 1,2,3, ..., M). At this time, the focus position is adjusted by the focus coil so that the electron beam forms a sufficiently sharp image at the corner mark, but it is assumed that there is no beam position shift due to this focus change as described above. FIG. 8 shows an example of the distribution of one δxij of the displacement amount measured in step 104.
[0031]
In step 105, the slope component represented by the linear expression of the position of the grid point is obtained and subtracted from each of the measured height distribution Hij and the positional deviation amounts δxij and δyij by the least square method or the like, H′ij, δx′ij, and δy′ij whose inclination components are corrected are obtained. An example of the distribution of δx′ij thus obtained is shown in FIG. As shown in FIG. 10, the height dependency of the electron beam position, that is, the incident angle of the electron beam, is obtained by obtaining the correlation between H′ij and δx′ij and δy′ij thus obtained. In FIG. 10, δx′ij and δy′ij are distributed on straight lines, and these straight lines represent components of the XZ plane and YZ plane of the inclination of the optical axis of the electron beam.
[0032]
As described above, the incident angle of the electron beam, that is, the inclination of the optical axis can be measured. The tilt of the optical axis of the electron beam exposure apparatus does not change greatly once it is manufactured, but it changes to some extent depending on environmental conditions and the like, so it is desirable to measure it every day or periodically every predetermined time.
FIG. 11 is a flowchart showing the exposure process in the present embodiment. With reference to FIG. 11, the exposure process in the Example of this invention is demonstrated.
[0033]
It is assumed that the tilt of the optical axis of the electron beam exposure apparatus has already been measured by the method of the above embodiment. The wafer to be used is provided with an alignment mark for each chip, and the alignment mark is arranged with sufficient accuracy. As described above, in recent technologies, it is possible to form alignment marks with a level of arrangement accuracy that enables global alignment, and this is a condition that enables global alignment in this embodiment.
[0034]
In step 111, the height distribution of the wafer is measured by the same method as in step 103 of FIG. In step 112, the position of a chip at an appropriate position among the chips on the wafer, for example, the four chips at the peripheral four corners, or the position of five alignment marks obtained by adding the center chip to this, is obtained to obtain the positional deviation distribution. . In step 113, using the height distribution measured in step 111 and the incident angle of the electron beam that has already been measured, it is converted into positional deviation distribution data at the standard height H0. For example, if positional deviation data of (δx, δy) is obtained at the height H, this is converted into δ′x and δ′y according to the following equation.
[0035]
δx ′ = δx− (H−H0) × αx
δy ′ = δy− (H−H0) × αy
(However, αx and αy are components of the incident angle of the electron beam in the X-axis and Y-axis directions.)
In step 114, the coordinate system of the array lattice of the wafer is obtained by the least square method from the positional deviation distribution data converted into the deviation at the standard height.
[0036]
In step 115, the pattern is exposed while correcting the positional deviation depending on the height in accordance with the coordinate system of the array grid.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the inclination of the optical axis of the electron beam exposure apparatus, that is, the incident angle of the electron beam can be easily measured with high accuracy. Even for a wafer having a height distribution, the deviation at the time of position detection by the electron beam can be determined by the measured incident angle and height of the electron beam. Can be sought. Therefore, if the alignment marks are arranged with high accuracy at a level where global alignment is possible, the global alignment method can be applied and the throughput of the apparatus is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an electron optical column portion of an electron beam exposure apparatus.
FIG. 2 is a diagram for explaining the occurrence of a shift in irradiation position due to a change in height of an exposure surface.
FIG. 3 is a diagram for explaining a method of correcting an influence due to height in a conventional example.
FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of detection of an electron beam incident angle according to the present invention.
FIG. 5 is a view showing a configuration of an electron beam exposure apparatus used in an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing a measurement process of an incident angle of an electron beam in the embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a measurement sample (wafer) in an example.
FIG. 8 is a diagram showing an example of measurement data in an example.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of data after wafer tilt correction in the embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing how to determine the incident angle of an electron beam in an example.
FIG. 11 is a flowchart showing height correction processing during exposure in the embodiment.
[Explanation of symbols]
1 ... Sample (wafer)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... Electro-optic column 10 ... Electron beam 11 ... Electron gun 29 ... Focus coil 31 ... Main deflector (main deflector)
32 ... Sub-deflector
37 ... Laser displacement meter

Claims (3)

電子ビーム露光装置において、電子ビームを試料に照射する時の前記電子ビームの前記試料への入射角を測定する電子ビーム入射角測定方法であって、
表面に凹凸を有し、位置検出用マークが高さの異なる位置に設けられ、該位置検出用マークの精密な配置位置が判明している測定用試料を準備する工程と、
該測定用試料を当該電子ビーム露光装置内に導入し、前記測定用試料の表面の高さ分布を測定する工程と、
前記電子ビームにより、前記位置検出用マークの位置を検出する工程と、
判明している前記位置検出用マークの精密な配置精度と検出した前記位置検出用マークの位置との差である検出位置のずれと、前記高さ分布から得られる前記位置検出用マークの高さとの相関関係から、前記電子ビームの高さ依存性を求める工程とを備え、
前記電子ビームの高さ依存性から前記試料への入射角の分布を算出し、
前記測定用試料は、前記位置検出用マークが十分に精度よく配置されるか、又は前記位置検出用マークの配置精度が十分に精度よく測定された前記測定用試料に、薄膜を堆積して当該測定用試料を湾曲させ、前記位置検出用マークの高さを異ならせることにより作成されることを特徴とする電子ビーム露光装置における電子ビーム入射角測定方法。
In the electron beam exposure apparatus, an electron beam incident angle measurement method for measuring an incident angle of the electron beam to the sample when the sample is irradiated with the electron beam,
Providing a measurement sample having irregularities on the surface, the position detection marks are provided at different heights, and the precise arrangement position of the position detection marks is known;
Introducing the measurement sample into the electron beam exposure apparatus and measuring the height distribution of the surface of the measurement sample;
Detecting the position of the position detection mark by the electron beam;
The detection position shift, which is the difference between the precise positioning accuracy of the position detection mark and the detected position of the detected position detection mark, and the height of the position detection mark obtained from the height distribution A step of obtaining the height dependency of the electron beam from the correlation of
Calculate the distribution of the incident angle to the sample from the height dependence of the electron beam ,
The measurement sample is formed by depositing a thin film on the measurement sample in which the position detection mark is sufficiently accurately arranged or the arrangement accuracy of the position detection mark is measured with sufficient accuracy. An electron beam incident angle measurement method in an electron beam exposure apparatus , wherein the measurement sample is bent and the height of the position detection mark is made different .
請求項に記載の電子ビーム露光装置における電子ビーム入射角測定方法であって、
測定した前記測定用試料の表面の高さ分布の少なくとも3点以上の前記高さ測定値から、一次の傾き成分を算出し、該傾き成分を前記高さ分布から差し引いて補正高さ分布を算出する工程と、
少なくとも3点以上の前記位置検出用マークの前記検出位置のずれから一次の傾き成分を算出し、該傾き成分を前記検出位置のずれから差し引いて補正検出位置のずれを算出する工程とを備え、
前記電子ビームの高さ依存性を求める工程では、前記補正高さ分布と前記補正検出位置との相関関係から、前記電子ビームの高さ依存性を算出する電子ビーム露光装置における電子ビーム入射角測定方法。
An electron beam incident angle measuring method in the electron beam exposure apparatus according to claim 1 ,
Calculate a first-order inclination component from at least three height measurement values of the measured surface height distribution of the measurement sample, and subtract the inclination component from the height distribution to calculate a corrected height distribution. And a process of
Calculating a primary inclination component from the detection position deviation of the position detection marks of at least three points, and subtracting the inclination component from the detection position deviation to calculate a correction detection position deviation, and
In the step of obtaining the height dependency of the electron beam, the electron beam incident angle is measured in an electron beam exposure apparatus that calculates the height dependency of the electron beam from the correlation between the correction height distribution and the correction detection position. Method.
電子ビームを発生する電子ビーム発生器と、該電子ビームを成形する電子ビーム成形手段と、前記電子ビームを試料面上に収束する電子ビーム収束手段と、前記電子ビームを偏向する電子ビーム偏向手段とを含む電子光学コラムと、
前記試料を前記電子ビームに垂直な面内で移動する試料移動手段と、
前記電子光学コラム及び前記試料移動手段を制御する制御手段とを備える電子ビーム露光装置を使用して、高さ分布を有するウエハ上にパターンを露光する露光方法であって、
請求項に記載の方法で、前記電子ビームの前記試料への入射角の分布を測定する工程と、
前記試料の高さ分布を測定する工程と、
前記試料上のチップから数チップを選択し、前記電子ビームにより選択したチップの位置合わせマークの位置を検出する工程と、
前記入射角の分布と前記高さ分布から、当該位置合わせマークにおける前記入射角と高さを算出し、入射角と高さによる位置ずれを算出し、検出した前記位置合わせマークの位置から前記位置ずれを差し引いて高さ補正マーク位置を算出する工程と、
前記高さ補正マーク位置を基に前記試料上のチップ配列格子を求める工程とを備え、
前記チップ配列格子に従って、前記入射角の分布と前記高さ分布から露光位置における位置ずれを補正しながらウエハ上にパターンを露光することを特徴とする電子ビーム露光装置における露光方法。
An electron beam generator for generating an electron beam; an electron beam shaping means for shaping the electron beam; an electron beam converging means for converging the electron beam on a sample surface; and an electron beam deflecting means for deflecting the electron beam. Including an electro-optic column,
Sample moving means for moving the sample in a plane perpendicular to the electron beam;
An exposure method for exposing a pattern on a wafer having a height distribution using an electron beam exposure apparatus comprising a control means for controlling the electron optical column and the sample moving means,
Measuring a distribution of incident angles of the electron beam on the sample by the method according to claim 1 ;
Measuring the height distribution of the sample;
Selecting several chips from the chips on the sample and detecting the position of the alignment mark of the selected chip by the electron beam;
The incident angle and height in the alignment mark are calculated from the incident angle distribution and the height distribution, the positional deviation due to the incident angle and height is calculated, and the position is determined from the detected position of the alignment mark. Subtracting the deviation and calculating the height correction mark position;
Obtaining a chip array grid on the sample based on the height correction mark position,
An exposure method in an electron beam exposure apparatus, wherein a pattern is exposed on a wafer while correcting a positional deviation at an exposure position from the distribution of incident angles and the height distribution according to the chip array grating.
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