JPH01193685A - 荷電ビーム入射角測定方法 - Google Patents

荷電ビーム入射角測定方法

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JPH01193685A
JPH01193685A JP1842588A JP1842588A JPH01193685A JP H01193685 A JPH01193685 A JP H01193685A JP 1842588 A JP1842588 A JP 1842588A JP 1842588 A JP1842588 A JP 1842588A JP H01193685 A JPH01193685 A JP H01193685A
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JP
Japan
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marks
incident angle
charged beam
mark
dimension
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JP1842588A
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English (en)
Inventor
Shoji Tanaka
田中 勝爾
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Shibaura Machine Co Ltd
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Toshiba Machine Co Ltd
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Publication date
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  • Measurement Of Radiation (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、電子ビームまたはイオンビーム等の荷電ビー
ムによって描画ま7’(は検査等を行なう装置に係り、
特に精度向上に不可欠な要因である荷電ビームの光軸倒
れすなわち入射角全測足する方法に関するものである。
(従来の技術) 従来の荷電ビーム装置は荷電ビーム光学鏡筒の光軸合わ
せを行なうのみであり、これにより荷電ビームは試料に
対して光軸が垂直になっているものとして取扱っていた
(発明が解決しようとする課題) しかしながら荷電ビーム光学鏡筒自体の設計製作誤差や
荷電ビーム光学鏡筒と試料台との間の支持・取付部分の
製作誤差によって、光軸倒れを生ずる。第12図に示す
ように、荷電ビーム11が試料13に垂直に入射してい
る場合、すなわち入射角が零の場合には、試料I3が点
線の試料14で示すように、ΔZだけ上昇しても試料面
上における両者の照射位filA1.A2は移動しない
。ところが、荷電ビーム12のように入射角1を有する
場合すなわち光軸倒れがある場合には、高さの異なる試
料13と14上における照射位11Bl、B2はΔtだ
け移動してしまう。本発明者が確認したところによれば
、高精度に製作された電子ビーム描画装置の場合でも5
〜Iomラジアン程度の入射角含有するものが普通であ
り、例えば入射角が10mラジアンで対物レンズから試
料面までの焦点距離が30.、である場合、試料面が5
μm上下するとΔtは0.05μmとなり、サブミクロ
ンパターン金描画するような高精度のリングラフィ装置
にとっては重大な精度劣化要因の1つとなる。入射角I
を実測できれば、例えば荷電ビーム光学鏡筒に入射角補
正コイルを追加して修正したり、試料面の上下動Δz6
リアルタイムで測定して偏向制御系にフィードバックし
、Δt2生じないように補正しながら描画し友り、さら
には荷電ビーム光学鏡筒の倒れ角を機械的に調整したり
する方法全採用することにより△t2除去できる。
しかして本発明の目的は、前述した入射角Iを補正に必
要な精度で実測することのできる測定方法を提供するに
ある。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 本発明は、荷電ビームをプローブとして2個のマーク間
寸法を測定する機能を有する荷電ビーム装置において、
2個のマークのうち測定時に荷電ビーム系に対して少な
くとも左右のいずれか一方に位置するマークの高さを既
知量だけ変更すると共に、この高さ変更の前後にそれぞ
れ2個のマークのマーク間寸法全荷電ビームによって測
定し、マーク高さの変化量と両マーク間寸法の差とから
幾可学計算に工9荷電ビームの入射角を算出するもので
ある。
(作用) 第1図に示すように、同、図において右側に位置するマ
ークM1の高さは変更しないが、左側に位置するマーク
M2 ’!z M2’ で示すよう(高さZだけ変更さ
せて、荷電ビーム12によってマーク間寸法L 、 L
’ i測定する。なお、第1図に示す例は、マークM1
とマークM2およびM2’の実際の間隔は変えない場合
を示している。入射内覧がある場合、M2′は荷電ビー
ム12′によって測定される念め、正規の試料面+3a
上のM2“の位置にマば、入射角iVCよって定まるた
め、前記L′とtの差と2とから幾可学計算にエリ入射
角1を算出することができる。
すなわち、 ビ tan  t−X’ によって算出される。なお、荷電ビーム装置におけるマ
ーク間寸法の測定精度は0.02μm以下を容易に得ら
れるため、入射角測定精度も1mラジアン以下を得るこ
とができ、これに基づいて実効的に光軸倒れt l m
ラジアン以下とみなせるように補正すれば、前記の焦点
距離30−、試料面上下動5μmの場合、照射位置のず
れを0005μm以下に押えられる。
(実施例) 以下本発明の一実施例を示す第2図ないし第9図につい
て説明する。第2図は本発明を適用する荷電ビーム装置
の1つでおる電子ビーム描画装置の概要を示すもので、
計算機CPU、インタフェース■および描画機Me と
からなっている。
計算機CPUは、パターン描画のためのデータ処理と、
インタフェース■を介してのすべての描画シーケンス制
御を行なう。
インタフェースIの電子光学系制御ユニットEOeUは
、描画機MCの電子ビーム光学鏡筒31内の電子銃32
に対しカソードヒーティングおよび電子加速のための電
源を供給すると共に、コンデンサレンズ33.34およ
び対物レンズ35に励磁電流を供給する。ラスクイメー
ジ発生ユニットRIGUは、計算機(、”PUの磁気デ
ィスクにストアされているパターンデータを入力してラ
スクイメージを発生させ、ブランキング電極36にブラ
ンキングデータを送る。偏向制御ユニブトDFCUは、
XY方向に対峙配置され友2対の側内電極37(1対の
み示す)に鋸歯状の偏向電圧を加え、ビームをラスタス
キャンさせる。反射電子検出ユニッ)RBDUは試料面
+38から反射される電子を反射電子センサ38で検出
し、増巾およびA/D変換して計算機CPUが続み取れ
るようにする。位置検出ユニットPODUは、レーザ干
渉計測長システム39が検出するXYステージ40の変
位量をパルス入力し、これをカウントしてXYステージ
40の現在位置データ全計算機CPUが読み取れるよう
にする0ステージ制御ユニブ)8TCUはXYステージ
40の移動距離、速度、方向などを制御する。
第3図は、入射角iを測定するためのマークMとそのマ
ーク座標MOの測定方法の一例を示すもので、マークM
は第2図に示す試料13の試料面+3a上に設けられて
いる。試料13はガラスまたはクォーツ基板音用いてお
り、その表面にクロム膜で十字マークを作るか、または
クロム膜の中に十字マークを抜いたものである。マーク
Mの十字の長さは数10μmである。
マーク座標MOの測定は、まず試料13上のマークMの
中心(MO)を電子ビーム光学鏡筒31の光軸上に略一
致させるようにXYステージ40ヲ位置決めし、偏向制
御系の微小インクリメントまたはデクリメント制御によ
りマークMの4つの突出部全横切るように電子ビームを
走査させて行なう0 第4図は、第3図の■で示すように、マークMの上突出
部の左側エツジelヲ左から右へ横切るように電子ビー
ムを走査させたときの反射電子検出ユニットREDUの
検出波形に示す。マークと非マーク部のコントラストC
の中間にスレツショルドTH(i−設定して、これをよ
ぎる点e1のときの偏向インクリメント値とXYステー
ジ40の現在位置とから上突出部の左側マークエブジe
1のX座標を求める。次に逆向き(デクリメント)に電
子ビームを走査させて上突出部の右側のマークエブジe
l’の座標?求め、 から上突出部の巾中心のX座標B1 i求める。
同様にしてマークMの下突出部の巾中心のXll標E2
ヲ求め、さらに左右の突出部の巾中心のY座標E3.E
4t−求め、これらの4点を十字に結んだ線分の交点M
oiマークMの座標とする。
第5図は、本発明の入射角測定に用いる試料13とその
上に形成された4個のマークM1〜M4を示す。各マー
クM1〜M4は、第3図に拡大して示したマークMと同
じであり、それらの座標の測定方法も同じである。各マ
ークM1〜M4は1辺が100mmの正方形の各頂点に
位置するように配lされている。
この試料13を第6図に示すように、片側にシム62ヲ
挾んでホルダ61にセットし、第5因において左辺側に
位置するマークMl、M2i右辺側に位置するマークM
3 、 M4より所定寸法低く位置させる。なお、試料
13をホルダ61にセットした状態でマークMl、M2
とマークM3.M4の高低差+Z)’を予じめ測定して
おき、これ全XYステージ40上にロードして4個のマ
ークM1〜M4の座標を測定し、第7図に示すように、
対角線上に位宜して高さの異なるマークM1と潟、さら
にマークM2とM4の間のマーク間寸法Lx、Lzi求
めると共に、高低差がないマークM3とM4の間のマー
ク間寸法Loを求め、これらの値および前記高低差Zを
システム定数として磁気ディスクにストアしておく。
次に試料13を傾斜させずに水平にセットして同様に4
個のマークM1〜M4の座標全測定し、前記Ll、L2
.LOに対応するtl、t2 、/=O全求める。
入射角測定のために同一の試料13を使用する限り、前
記のシステム定数Z 、 Ll 、L2.LOは共通デ
ータとなり、以後は適宜な時期に試料13を水平にセッ
トしてtx*t2.toを測定することが入射角測定の
念めのルーチンワークとなる。前記の高低差がないマー
ク間寸法Lo l toの比lo/loはシステム定数
測定時点と入射角測定時点での試料13の温度差による
伸縮を補正するために用いる。
次に、入射角計算方法を説明する。
(1)試料伸縮補正 t1′= tx x 」L−−−−・−(3)6゜・=
6゜Xユ’−−−−1,−(41t。
(2) !−1′+ t2’方向の入射角it、izの
計算(第8図参照) ΔPx = Z −tan it −・−(5)(Δ”
 + Ll)2+ Z2 =tx”・・・・・・(6)
上記+51.(61式より 同様に (3)XYステージ座標系に変換(第9図参照)上記の
計算は、第2図に示す計算機CPUで行ない、結果を出
力させる。
前述した実施例では、試料13をシム62によって傾け
てセットし友場合と、シム62を用いずに水平にセット
した場合とによって電子ビーム系に対し第5図ないし第
7図において左側に位置するマークMl 、 M2の高
さを変更してマーク間寸法の差を測定する例を示したが
、本発明はこれに限らす、第10図に示すように、高さ
Zの段差金有する試料15の上面にそれぞれ÷−りMl
、M2等を設け、第10図に示すように、高い位置にあ
るマークM2を左側にセットした場合と、この試料15
の向き全180°変えて第11 図に示すようにマーク
M2t−右側に位置させることにより、測定時に荷電ビ
ーム系に対して左右に位置するマークの高さを変更する
ようにしてもよい。なお、この場合には、左右の両方の
高さが変更されるため、実測されるマーク間寸法tlO
とz4oの差は一方の高さのみを変更した場合に対して
2倍の値となるため、該差ヲ1/2にして計算する。
また、前述した実施例では4個のマークM1〜M4に用
いた例を示し念が、3個でも2次元での測定でき、さら
にXまたはY方向のいずれか一方へ のみの入射角が問題になる場合は、その方向にマークを
2個配貴して1次元の測定のみを行なってもよく、さら
にマークの形状とその座標測定方法も種々の方法を採用
でき、また本発明はラスクスキャン方式の電子ビーム描
画装量のみでなく、ペクタスキャン方式、可変整形ビー
ム方式、マルチビーム方式、さらにはイオンビームを用
いるものなど種々の荷電ビーム装置に適用可能であるこ
とは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、入射角の測定を比較
的簡単に行なうこ、とができると共に、サブミクロンパ
ターンの描画などに十分対応できる測定精度を得ること
ができ、この測定結果に基づいて光軸倒れによる精度劣
化を補正することが可能になり、特に高精度のリングラ
フィに対して大きな効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の測定原理?示す図、第2図は本発明全
適用する荷電ビーム装置の一例を示す概要構成図、第3
図は入射角測定用のマークとその座標測定法の一例を示
す拡大平面図、第4図はマークの検出波形と座標の求め
方を示す図、第5図は入射角測定のためのマークを付し
た試料の一例を示す平面図、第6図は第5図に示した試
料を傾けてセットした状態を示す部分断面図、第7図は
第5図の試料の測定箇所を示す図、第8図は第7図のマ
ークM1またはMl’とM3のマーク間寸法差から入射
角を求める計算の説明図、第9図は入射角全2次元で測
定しXYステージ座標系に変換する計算の説明図、第1
0図および第11図は入射角測定のためのマーク全村し
た試料の他の例を示す側面図、第12図は光軸倒れによ
る荷電ビーム照射位置のずれを示す説明図である。 M 、 Ml〜M4・・・マーク、  I+、+2・・
・荷電ビーム、13〜15・・・試料、 31・・・電
子ビーム光学鏡筒、32・・・電子銃、33.34・・
・コンデンサレンズ、35・・・対物レンズ、 36・
・・ブランキング電極、37・・・偏向電極、 38・
・・反射電子センサ、39・・・レーザ干渉計測長シス
テム、40・・・XYステージ、 CPU・・・計算機
、E(JCU・・・電子光学系制御ユニット、RI G
U・・・ラスクイメージ発生ユニット、DFCU・・・
偏向制御ユニット、 REDU・・・反射電子検出ユニット、PODU・・・
位置検出ユニット、 S ’1” (、’U・・・ステージ制御ユニット。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、荷電ビームをプローブとして2個のマーク間寸法を
    測定する機能を有する荷電ビーム装置において、前記の
    2個のマークのうち測定時に荷電ビーム系に対して少な
    くとも左右のいずれか一方に位置するマークの高さを既
    知量だけ変更すると共に、該高さ変更の前後にそれぞれ
    前記マーク間寸法を荷電ビームによって測定し、マーク
    高さの変化量と両マーク間寸法の差とから幾可学計算に
    より前記荷電ビームの入射角を算出することを特徴とす
    る荷電ビーム入射角測定方法。 2、3ないし4個のマークをそれぞれ四辺形の頂点に位
    置するように配置して2次元で入射角を測定することを
    特徴とする請求項1記載の荷電ビーム入射角測定方法。 3、荷電ビームをプローブとして2個のマーク間寸法を
    測定する機能を有する荷電ビーム装置において、四辺形
    の頂点にそれぞれ位置するように配置された4個のマー
    クのうち測定時に荷電ビーム系に対して少なくとも左右
    のいずれか一方に位置する前記四辺形の一辺に対応する
    2個のマークの高さを既知量だけ変更すると共に、該高
    さ変更の前後にそれぞれ前記四辺形の対角線上に位置す
    る2組のマーク間寸法と相互の高さ関係が変化しない1
    組のマーク間寸法とを荷電ビームによって測定し、前記
    マーク高さの変化量と前記2組のマーク間寸法の差とか
    ら幾可学計算により2次元で前記荷電ビームの入射角を
    算出すると共に、前記2組のマーク間寸法の差を前記1
    組のマーク間寸法の差によって補正することを特徴とす
    る荷電ビーム入射角測定方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002175979A (ja) * 2000-09-15 2002-06-21 Ims Ionen Mikrofabrikations Systeme Gmbh 位置合わせシステムにおいて粒子投影平版印刷システムに使用する装置(パターンのロックシステム)
WO2016092641A1 (ja) * 2014-12-10 2016-06-16 株式会社 日立ハイテクノロジーズ 高さ測定装置、及び荷電粒子線装置

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