JPH05234864A - 電子線描画装置 - Google Patents

電子線描画装置

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JPH05234864A
JPH05234864A JP3124892A JP3124892A JPH05234864A JP H05234864 A JPH05234864 A JP H05234864A JP 3124892 A JP3124892 A JP 3124892A JP 3124892 A JP3124892 A JP 3124892A JP H05234864 A JPH05234864 A JP H05234864A
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electron beam
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Kazumitsu Nakamura
一光 中村
Katsuhiro Kawasaki
勝浩 河崎
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 描画の非対称歪を解消することのできる電子
線描画装置を提供する。 【構成】 試料ステ−ジ上の複数のマ−クからの反射電
子信号の中の一つを電子線直下位置に設定し、上記中心
マ−クに対して点対称位置にあるマ−クからの反射電子
信号より上記それぞれの焦点づれ量を検出し、さらに上
記焦点づれ量を等しくする中心マ−ク位置の補正量を算
出してアライナを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子線描画装置に関わ
り、とくに描画図形の非対称歪を低減することのできる
電子線描画装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の電子線描画装置は、例えば特願昭
56−16536号公報に記載のように、移動台上のマ
ークを無偏向の電子線直下に固定し、電子線の方向を周
期的に変えて上記マークを走査し、マークからの反射電
子によりマーク位置を検出し、上記検出されたマーク位
置が上記電子線の向きによらず変化しない電子レンズの
焦点位置を見出して電子線の焦点調整を行なうようにし
ていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来方法は、電子
線描画の範囲(偏向巾)が比較的小さい場合には十分な
焦点合わせ精度が得られていた。しかし、最近のように
偏向巾が3mmから6mm、さらに10mmと大きくな
り、同時に描画パターン巾が0.5μm以下と小さくな
ると上記寸法精度をさらに高めることが必要になってき
ている。この場合、パターン巾が偏向位置に依存して変
化するという問題が発生していた。本発明の目的は上記
パターン巾の変動を低減し、広い偏向領域を均一に収束
した電子線により描画することのできる電子線描画装置
を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、試料を載置するステ−ジ上に設けた複数のマ−クか
らの反射電子信号の中の一つを電子線直下位置(無偏向
電子線の照射位置)に設定し、上記中心マ−クに対して
点対称位置に存在する少なくとも一対のマ−ク(周辺マ
−ク)に上記電子線を偏向して得られるそれぞれの反射
電子信号より上記それぞれの焦点づれ量の偏差値を検出
し、上記焦点づれ量の偏差値より上記中心マ−ク位置の
補正量を算出するようにする。
【0005】また、上記複数のマ−クの中の一つを電子
線直下位置(無偏向電子線の照射位置)に対して点対称
な位置に順次移動して得られるそれぞれの反射電子信号
より上記電子線の焦点づれ量の偏差値を検出し、上記焦
点づれ量の偏差値より上記中心マ−ク位置の補正量を算
出するようにする。
【0006】また、上記複数のマ−クに上記電子線を偏
向、照射して得られるそれぞれの焦点づれ量とそれぞれ
のマ−ク位置の座標値とを、焦点づれ量と電子線照射位
置との関係式に代入して上記関係式の係数値を確定し、
上記係数値を確定した関係式より上記複数のマ−クの焦
点づれ量を最小とするマ−ク位置補正量を算出するよう
にする。
【0007】また、上記各マ−ク位置の補正において、
電子線直下位置に対して点対称位置にあるマ−ク対のそ
れぞれの焦点づれ量を等しくするようにマ−ク位置を補
正する。また、上記各マ−クの焦点づれ量をそれぞれの
反射電子信号の微分信号の幅より算出するようにする。
【0008】
【作用】上記焦点づれ量の偏差値検出手段は、ステ−ジ
上の電子線直下点に対して点対称位置にある各マ−ク位
置からの反射電子信号を比較して上記焦点づれ量の偏差
値を検出し、上記中心マ−ク位置補正量算出手段は上記
偏差値よりアライナの補正信号を算出する。
【0009】また、上記焦点づれ量の偏差値検出手段
は、上記一つのマ−クを電子線直下位置に対して点対称
な位置に順次移動して得られるそれぞれの反射電子信号
を比較して上記焦点づれ量の偏差値を検出し、上記中心
マ−ク位置補正量算出手段は上記偏差値よりアライナの
制御信号を算出する。
【0010】また、上記関係式確定手段は、複数のマ−
クからの反射電子信号より得られるそれぞれの焦点づれ
量とマ−ク位置の座標値とを用いて、焦点づれ量と電子
線照射位置との関係式を確定し、上記マ−ク位置補正量
算出手段は上記関係式より上記複数のマ−クの焦点づれ
量を最小とするマ−ク位置の補正量を算出する。
【0011】また、上記マ−ク位置補正量は、電子線直
下位置に対して点対称位置にあるマ−ク対のそれぞれの
焦点づれ量を等しくするように算出される。。また、上
記各マ−クの焦点づれ量をそれぞれの反射電子信号の微
分信号の幅より算出するようにする。
【0012】
【実施例】図1は本発明による電子線描画装置の全体構
成図である。電子銃1から放射される電子ビーム2は絞
り31、32およびレンズ41、42等により所定の形
状と電流密度に制御され、ステージ8上のマスク(試
料)9に照射される。また、レーザ光源34のレーザビ
ームをハーフミラー33を介してレーザミラー35に照
射し、その反射光と標準ミラー36を介して戻ってくる
ビ−ムの双方を受光器15にて受光し、干渉計17によ
りステージ8の位置を0.01μmの精度で計測してス
テージ制御部16によりステージ8の位置決め、移動等
の制御を行なう。
【0013】また、偏向器6により電子ビ−ム2をステ
ージ9上に設置されたマーク10に走査し、検知器7が
検出するマークからの二次電子信号マーク制御部20に
より処理してマーク位置を認識し、電子ビ−ム2の収束
状況の判断する。図1においては便宜上ステ−ジ8上に
は1個のマ−ク10が描かれているが、実際には、例え
ば図5に示すように複数のマ−クが所定の形に配置され
ている。コンピュータ21は描画パターンデ−タを読み
出して偏向器6、ブランカ18等を制御しマスク9上の
所定位置にパターンを描画する。
【0014】図2は上記電子線描画装置における電子ビ
−ム2の束状況を説明する図である。一般に偏向器6に
より電子ビ−ム2を偏向するとその焦点面は図2(a)
の23のような球面を呈する。図2(b)は図2(a)
のY−Z軸断面図である。図2(b)において実線で示
した2aは正しく偏向されている電子ビ−ム2を示し、
点線で示した2bは位置がずれた状態で偏向されている
電子ビ−ム2を示している。
【0015】上記2aの場合には電子ビ−ム直下点(偏
向角がゼロの位置)がマスク9上の所定の描画範囲の中
心に一致しているので、偏向角が等しい位置における焦
点ずれ量Δfは等しくなり、電子ビ−ム直下点(Z軸位
置)対する描画の非対称歪は発生しない。しかし、2b
のように電子ビ−ム直下点描画中心からずれている場合
には偏向角が等しくとも偏向方向により焦点ずれ量Δf
が異なってくるので描画の非対称歪が発生する。
【0016】一般的に上記焦点ずれ量Δfは対物レンズ
42に焦点補正電流を流して補正することができる。式
(1)は上記焦点補正電流iと描画中心からの距離√
(x2+y2)の関係式でありα,βは比例定数である。 i=αΔf=β√(x2+y2) (1) また、式(1)の補正にはコンピュ−タ21が出力する
描画位置座標値(x,y)が用いられる。
【0017】しかし、上記補正を正しく行なうには現実
の描画位置座標値、例えば図2(b)のx’を用いる必
要があるが、現実にはこのx’の値を知ることができな
い。そこで本発明では、複数のマ−ク10を用いて上記
電子ビ−ム直下点を描画中心に正しく合わせるようにす
る。以下、図3〜5を用いて上記本発明の電子光軸調整
方法をを説明する。
【0018】図3は電子ビ−ム2の収束状況検出方法の
説明図である。図3(a)のように電子ビーム2をマー
ク10上に走査すると図3(b)に示すような反射電子
信号が得られ、これを微分すると図3(c)に示す微分
信号が得られ、この微分信号の半値巾は上記焦点ずれ量
Δfに比例して図3(d)のように拡がる。
【0019】図4,図5は図2(b)に示した電子ビ−
ム2の位置を2bから2aに移動するための調整法を説
明する図である。図4において上記電子ビ−ム2の位置
はアライナ5により調整される。図5に示すようにステ
−ジ8にはマーク10を中心にしてマーク11〜14が
対称に配置されている。各マークは図示のように同一形
状で同一方向を向いている。電子線2を上記マーク10
〜14のそれぞれに走査するとし、X方向,Y方向走査
に応じてそれぞれの反射電子信号101、102〜14
1〜142が得られる。
【0020】このとき、マーク11から得られる反射電
子信号111、112と同13から得られる反射電子信
号131、132の半値巾すなわち焦点ずれ量Δfが等
しければマーク10は電子ビ−ム直下点に位置すること
になる。また、これらが等しくなければマーク10が電
子ビ−ム直下点からづれているので、電子ビ−ム直下点
がマーク10の中心にくるようにアライナ5を制御す
る。マーク12と同14についても同様である。また、
周辺のマーク11〜14が中心のマ−ク10に対して同
心円状に配置されているときには各マーク11〜14か
らの反射電子信号半値巾が揃うようにする。
【0021】なお、周辺部のマーク数は必ずしも図5に
示したように4個である必要はなく必要に応じて増減し
てもよい。また、マーク数を一個とし、ステ−ジ8によ
りこれを偏向中心とその所定の周辺位置に順次移動して
上記各反射電子信号を得るようにしてもよい。また、上
記反射電子信号の微分信号の半値巾を比較して焦点ずれ
量Δfの大きさを相対的に知ることができる。すなわ
ち、予め正しい位置関係にある電子ビ−ム2の位置と上
記焦点ずれ量Δf、または半値巾、電子ビーム2の径と
の関係を求めてコンピュ−タ21に記憶させ、焦点ずれ
量Δfがその位置に対応する関係式の値になるようにア
ライナ5を制御するようにしてもよい。
【0022】式(2)、(3)は上記関係式を2次式近
似した例であり、Δfx、ΔfyはそれぞれX方向とY
方向の焦点ずれ量(ボケ量),a〜gは係数,x,yは
電子ビーム2の入射位置である。 Δfx=ax2+bxy+cy2+dx+ey+g (2) Δfy=ax2+bxy+cy2+dx+ey+g (3)
【0023】アライナ5にセットした電子ビ−ム2の位
置デ−タx,yとΔfxとΔfyの測定値を式(2)、
(3)に入れて係数a〜gを求め、次いで得られた係数
a〜gをを用いてΔfxとΔfy等が最小となる位置
x,yを導き、最適アライメント位置、すなわちアライ
メント補正量を求める。なお、上記係数a〜gを求める
過程においては、複数のマ−ク毎に得られる各位置デ−
タx,yとΔfxとΔfyを用いて最小自乗法により係
数a〜gの最確値を求めるようにする。
【0024】
【発明の効果】本発明により、ステ−ジ上の電子線直下
点から当距離の位置における電子線の焦点づれ量が等化
され、これにより描画するパターンの巾が偏向位置に依
存して非対称に変化するという問題を解消することがで
き、例えば、試料上の描画範囲6mm内における電子ビ
ームのボケの分布を0.05μm以下にすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】電子線描画装置の全体構成図である。
【図2】電子線の収束状況を示す図である。
【図3】マーク検出信号波形図である。
【図4】対物レンズ付近の拡大図である。
【図5】本発明によるマーク配列とマーク検出信号の関
係を示す模式図である。
【符号の説明】
1 電子銃 2 電子ビ−ム 5 アライナ 6 偏向器 7 検出器 8 ステ−ジ 9 マスク 10〜14 マーク 15 受光器 16 ステ−ジ制御部 17 干渉計 19 アライナ制御部 20 マ−ク制御部 21 コンピュ−タ 23 焦点面 31、32 絞り 33 ハ−フミラ− 34 レ−ザ光源 35 レ−ザミラ− 36 標準ミラ− 41、42 レンズ 111、112 マーク検出信号

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子ビ−ムの照射位置を調整するアライ
    ナと、電子ビ−ムの偏向手段と、試料を載置するステ−
    ジと、上記ステ−ジ上に設けた複数のマ−クからの反射
    電子信号を検出する手段と、上記ステ−ジの位置制御手
    段と、すくなくともこれらの構成要素を制御するコンピ
    ュータとを備えた電子線描画装置において、上記ステ−
    ジの位置制御ならびに/または上記アライナの制御によ
    り上記複数のマ−クの中の一つを中心マ−クとして電子
    線直下位置(無偏向電子線の照射位置)に設定し、上記
    中心マ−クに対して点対称位置に存在する少なくとも一
    対のマ−ク(周辺マ−ク)に上記電子線を偏向して得ら
    れるそれぞれの反射電子信号より上記電子線の焦点づれ
    量の偏差値を検出する手段と、上記焦点づれ量の偏差値
    より上記中心マ−ク位置の補正量を算出する手段とを備
    えたことを特徴とする電子線描画装置。
  2. 【請求項2】 電子ビ−ムの照射位置を調整するアライ
    ナと、電子ビ−ムの偏向手段と、試料を載置するステ−
    ジと、上記ステ−ジ上に設けた複数のマ−クからの反射
    電子信号を検出する手段と、上記ステ−ジの位置制御手
    段と、すくなくともこれらの構成要素を制御するコンピ
    ュータとを備えた電子線描画装置において、上記ステ−
    ジの位置制御ならびに/または上記アライナの制御によ
    り上記複数のマ−クの中の一つを電子線直下位置(無偏
    向電子線の照射位置)に対して点対称位置に順次移動し
    て得られるそれぞれの反射電子信号より上記電子線の焦
    点づれ量の偏差値を検出する手段と、上記焦点づれ量の
    偏差値より上記中心マ−ク位置の補正量を算出する手段
    とを備えたことを特徴とする電子線描画装置。
  3. 【請求項3】 電子ビ−ムの照射位置を調整するアライ
    ナと、電子ビ−ムの偏向手段と、試料を載置するステ−
    ジと、上記ステ−ジ上に設けた複数のマ−クからの反射
    電子信号を検出する手段と、上記ステ−ジの位置制御手
    段と、すくなくともこれらの構成要素を制御するコンピ
    ュータとを備えた電子線描画装置において、上記複数の
    マ−クに上記電子線を偏向、照射して得られるそれぞれ
    の反射電子信号より上記電子線の焦点づれ量を検出する
    手段と、上記電子線の焦点づれ量と電子線照射位置との
    関係式を格納する手段と、上記検出された各焦点づれ量
    とそれぞれのマ−ク位置の座標値とを上記関係式に代入
    して上記関係式の係数値を確定する手段と、上記係数値
    が確定された関係式より上記複数のマ−クの焦点づれ量
    が最小となるマ−ク位置の補正量を算出する手段とを備
    えたことを特徴とする電子線描画装置。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
    上記各マ−クの焦点づれ量をそれぞれの反射電子信号の
    微分信号の幅より算出するようにしたことを特徴とする
    電子線描画装置。
  5. 【請求項5】 請求項1または2において、上記中心マ
    −ク位置の補正量を算出する手段は、上記周辺マ−クの
    焦点づれ量を等しくするように上記補正量を算出するも
    のであることを特徴とする電子線描画装置。
  6. 【請求項6】 請求項3において、上記マ−ク位置の補
    正量を算出する手段は、電子線直下位置に対して点対称
    位置にあるマ−ク対のそれぞれの焦点づれ量を等しくす
    るように上記マ−ク位置の補正量を算出するものである
    ことを特徴とする電子線描画装置。
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