JPH0135493B2

JPH0135493B2 -

Info

Publication number: JPH0135493B2
Application number: JP55005675A
Authority: JP
Inventors: Norio Saito; Susumu Ozasa; Katsuhiro Kuroda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-01-23
Filing date: 1980-01-23
Publication date: 1989-07-25
Also published as: EP0033138B1; DE3163130D1; JPS56103420A; US4396901A; EP0033138A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、電子線やイオンなどの荷電粒子線を
走査して試料上に図形を描画する装置、例えば電
子線描画装置等において生起する偏向ひずみの補
正方法に関するものである。

一般に、例えば電子線描画装置においては、装
置自体の製作誤差、電子レンズや偏向器の設置誤
差等により偏向方向がひずむ。すなわち、偏向デ
ータとして、碁盤目状の格子を与えた時、描画さ
れた結果がゆがんだ格子になるという現象が生じ
る。異なつた装置で作られたマスク間の重ね合わ
せを可能にするにはこの偏向ひずみを除去せねば
ならない。従来の装置、特にマスク描画のための
装置ではこのひずみを補正するために、第１図に
示すような補正方法が用いられている。すなわ
ち、試料台２の一部に一つの標準マーク１を設
け、試料台２を移動させて、ビーム軸からのマー
クの相対位置を変化させ、この位置をレーザ測長
器３，４で測定すると同時に、電子ビーム５を偏
向器６に制御計算機（CPU）７から偏向データ
を与えて、マーク１上を電子ビーム５で走査し、
マーク１の位置を検出して偏向のひずみを計測し
ていた。このひずみが一見なくなるようにデータ
を修正できれば偏向ひずみの補正ができたことに
なる。

この従来の方法は、マスクや小径のウエハに描
画する時には精度的に十分なひずみ補正方法であ
つた。しかし±0.1μｍ以上の高精度を要求するサ
ブミクロンの寸法を有する素子の直接描画のため
の装置等では、この補正方法だけでは不十分であ
る。それはウエハ自体にそりがあるからである。
たとえば、ウエハが3″をこえると、プロセスを経
過することによりウエハのそり量は200μｍをこ
える。従つて、ステツプ・アンド・リピートの工
程において描画すべきフイールドごとに、フオー
カス、偏向振幅、偏向回転、樽形やその他のひず
みの補正をする必要がある。

ウエハのそりを矯正する方法として、静電チヤ
ツク方式があるが構造上の複雑さなどの点で実用
化されていない。

本発明は、上記の点に着目してなされたもので
あり、荷電粒子線装置においてウエハのそりを考
慮した偏向ひずみの補正方法を提供するものであ
る。

上記目的を達成するために、本発明では、光軸
方向に高さの異なる少なくとも二面の標準面を有
するマーク上に荷電粒子線を走査して得られる各
標準面での偏向ひずみの補正量を基準にして試料
（例えば、ウエハ）上の描画すべき部分の高さ
（そり）に応じて偏向ひずみの補正を行うように
したものである。

以下、本発明を実施例を参照して説明する。

最初に、偏向ひずみの検出方法の一例について
説明しておく。第２図は、標準マーク８を原点
（ビーム軸）９に対し、移動させる格子点を示す
ものである。初めに原点９にマークを置き、電子
ビームをマーク上を走査することにより、マーク
からの反射電子を半導体検出器等で検出し、マー
ク中心にビームを偏向するのに必要なデータを得
る。次にマークを別の格子点に移動させる。この
原点に対する移動距離はレーザ測長計等で正確に
測定できる。再び電子ビームをマーク上に走査
し、マーク中心に偏向させるために必要な偏向デ
ータを得る。この偏向データがマーク中心の偏向
データにレーザ測長計で測定された移動距離を加
えたものに等しいならば電子ビームの偏向にひず
みはないわけであるが一般にはひずみがあるため
に等しくはならない。上記の操作を第２図に示す
全格子点に対しておこなう。格子点の数は必要精
度に応じて適当に決める。このようにして、互い
に相対位置のわかつた格子点座標（X_Li、Y_Li）と
電子ビーム偏向データ（X_i、Y_i）の組が得られ
る。この組から電子ビーム走査フイールド内部の
偏向ひずみを知ることができる。

描画装置では、偏向データ（X_i、Y_i）を与えた
時、ビームが（X_i、Y_i）の位置に偏向される必要
がある。そのためには、次のような座標変換をお
こなつて、修正されたデータ（Ｕ、Ｖ）を電子ビ
ーム装置に供給しなければならない。

Ｕ＝Ｘ＋F₁（Ｘ、Ｙ）Ｖ＝Ｙ＋F₂（Ｘ、Ｙ）…(1) F₁（Ｘ、Ｙ）、F₂（Ｘ、Ｙ）は小さな補正量であ
る。この関数形として、たとえば次のような形が
考えられる。

F₁（Ｘ、Ｙ）＝A₀＋A₁X＋A₂Y＋A₃X²＋A₄XY ＋A₅Y²＋A₆X³＋A₇X²Y ＋A₈XY²＋A₉Y³ F₂（Ｘ、Ｙ）＝B₀＋B₁X＋B₂Y＋B₃X²＋B₄XY ＋B₅Y²＋B₆X³＋B₇X²Y ＋B₈XY²＋B₉Y³ …(2) なお、上式(2)における補正の各項に対し、次の
ような物理的意味を与えることができる。すなわ
ち、係数A₀、B₀はシフト量、A₁、B₁が偏向振
幅、A₂、B₂が回転、等の偏向ひずみを表わす。
そして、各々のひずみの補正係数Ａ、Ｂは上述し
た格子点座標（X_Li、Y_Li）と偏向データ（X_i、
Y_i）の組から適当な方法（例えば、最小自乗法）
で求めることができる。

ところで、前述したようにウエハが3″をこえる
と、プロセスを経過することによりウエハのそり
量は200μｍをこえる。したがつて式(2)における
補正係数Ａ、Ｂの値は高さが異なると当然異なつ
てくる。たとえば上式(2)における偏向振幅の補正
項A₁X、B₁Xはウエハのそりが200μｍであると、
上面と下面の描画フイールド端で数μｍの差が生
じるので、補正係数A₁、B₁は当然上面と下面で
異なる値を用いなければならない。このことは振
幅項のみならず、回転項や台形項等についても言
えることである。

そこで、本発明では、上述のようなひずみ検出
方法を用いて、ウエハのそりを考慮した偏向ひず
みの補正を可能ならしめたのである。

第３図は、本発明の一実施例を説明する図であ
る。

ウエハが載置される試料台２上に、相対的な高
さが既知の二面の標準マーク１０，１１を設け、
各々について描画に先立つて上述した方法で偏向
ひずみの補正をしておく。すなわち、下面Ｚ＝Z_l
（Ｚは高さ座標を意味する）と上面Ｚ＝Z_hで上式
(2)の補正係数A^l _i、B^l _iとA^h _i、B^h _iを求めておく。二
面のマークの高さ（Ｚ値）は描画すべきウエハの
高さが、そりを考慮して、おおよそ二つのマーク
１０，１１の間におさまるようなものが望まし
い。この様子を第４図に示す。図中、１０′，１
１′はそれぞれ上面、下面の標準マークを示し、
１２は試料（例えば、ウエハ）を示す。ステツ
プ・アンド・リピートの工程で、描画すべきフイ
ールド１３毎の高さを高さ検出器（例えば、光を
用いたＺセンサによる高さの検出）により前もつ
て測定し、高さＺ＝Ｚという値を得たものとす
る。この時、このフイールドの偏向ひずみの補正
係数A_i、B_iは、A^l _i、B^l _i；A^h _i、B^h _iを用いて適当な
内挿法により、例えば次の式から決めることがで
きる。

A_i−A^l／_i／A^h／_i−A^l／_i＝B_i−B^l／_i／B^h／_i−B^l／_i＝
Ｚ−Z_l／Z_h−Z_l…(3) （ただし、ｉ＝０、１、２…９）こうして求めたA_i、B_iを用い、前述した上式
(1)、(2)にしたがつて修正された（座標変換され
た）データ（Ｕ、Ｖ）を電子ビーム装置に供給す
る。この様子を第５図に示す。図において、
CPU７から描画座標Ｘ、Ｙが指定されると、補
正回路１４で小さな補正量F₁（Ｘ、Ｙ）、F₂（Ｘ、
Ｙ）が加えられ、出力Ｕ＝Ｘ＋F₁（Ｘ、Ｙ）、Ｖ
＝Ｙ＋F₂（Ｘ、Ｙ）が荷電粒子線装置の偏向系に
加えられる。なお、図中、１５は偏向アンプであ
る。

なお、この方法では偏向ひずみの各係数がＺ＝
Z_lとZ_hの間で線形変化をしていると仮定している
が、これでは精度的に不十分な場合、Ｚ＝Z_lとZ_h
の中間に、もう一面、Ｚ＝Z_nに標準マークを求
め、その面であらかじめ補正係数A^m _i、B^m _iを求め
ておけばよい。これら三面での補正係数の値を基
準とし、描画すべきフイールド毎のＺ値に応じて
２次までの補正をおこなうことも可能である。ま
たは、描画フイールドの高さがたとえば下面と中
面の間にあれば、下面と中面の基準値から、上式
(3)のように線形内挿法により補正係数を求めるこ
とも可能である。三面以上の標準面を設ければよ
りきめ細かな補正をおこなうことも可能となる。
また、補正係数A_i、B_iにおけるｉ値は、上記例に
おいてはｉ＝０、１、２、…９の場合について説
明したが、本発明では、上記数値に限定されるも
のではなく、設定条件等により適宜、設定可能で
ある。

以上のように、本発明によれば、高さの異なる
少なくとも二面のマークを用いて得られる各面で
の偏向ひずみの補正値を基準にすることにより、
描画すべき部分のそりを考慮した偏向ひずみの補
正が可能であり、実用に供してその効果は大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の偏向ひずみの補正方法を説明
する図、第２図は、標準マークを原点に対し移動
させる格子点を示す図、第３図は、本発明の一実
施例を説明する図、第４図は、本発明の基本的原
理を説明する図、および第５図は、偏向ひずみ補
正回路の一例を示す図である。図において、１，１０，１１……マーク、２…
…試料台、３，４……レーザ測長器、５……電子
ビーム、６……偏向器、７……制御計算機、１２
……ウエハ、１３……フイールド。

Claims

【特許請求の範囲】

１荷電粒子線を走査して試料上に図形を描画す
る装置において、予め光学的に検出された光軸方
向の高さの異なる少なくとも二面の標準マークを
それぞれ一定間隔移動せしめる毎に前記荷電粒子
線を前記マーク上に走査せしめて各マーク中心に
偏向させるために必要な偏向データをもとめ、該
偏向データと前記マークの移動距離をもとに各位
置について前記マークの各面に対する偏向ひずみ
の補正量を算出し、該補正量を基準にして、前記
試料上の描画すべき部分の、光学的に検出された
高さに応じて偏向ひずみの補正を行う如く構成し
たことを特徴とする荷電粒子線装置における偏向
ひずみの補正方法。