JPH06188180A - 荷電粒子ビーム露光方法 - Google Patents

荷電粒子ビーム露光方法

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JPH06188180A
JPH06188180A JP33645492A JP33645492A JPH06188180A JP H06188180 A JPH06188180 A JP H06188180A JP 33645492 A JP33645492 A JP 33645492A JP 33645492 A JP33645492 A JP 33645492A JP H06188180 A JPH06188180 A JP H06188180A
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JP
Japan
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mark
amount
scanning time
marks
charged particle
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Withdrawn
Application number
JP33645492A
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English (en)
Inventor
Mari Shibata
真理 柴田
靖 ▲高▼橋
Yasushi Takahashi
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 荷電粒子ビーム露光方法に関し,装置の熱的
影響を除去して各マークの走査時刻に依存しない真の補
正係数を算出することを目的とする。 【構成】 1)被露光面上に形成された複数のマークの
内n個のマークを荷電粒子ビームで順次走査して, ビー
ム位置と各マークの中心位置のずれ量di(1≦i≦
n)を取得し,最初に走査したマークを再度,最後に走
査して前記ずれ量d1'を取得し,最初のマークの2度の
走査における測定ずれ量の差(d1'−d1)をΔと置き,
全走査時間をTとすると,各マーク走査時刻におけるド
リフト量Δi を(1) 式Δi =Δ×(i−1)/nで求
め, 各マークの真のずれ量Di を(2) 式Di =di −Δ
i により算出し, Di を用いてビームの偏向位置を補正
する,2)前記(1) 式の代わりに,(3)式Δi =Δ×
(ti −t1 )/T(tは時刻)を用いるように構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置等の製造プロ
セスに用いられる荷電粒子ビーム(電子ビーム等)露光
方法に係り, 特に露光装置の熱的変化に起因するビーム
偏向位置のドリフトを補正する方法に関する。
【0002】近年,荷電粒子ビーム露光装置はLSI のパ
ターン形成等に使用されているが,LSI の高密度化, 微
細化に伴い, 一層高精度, 高解像性が要求されている。
本発明はフィールド(ビームの実用可能な偏向範囲,描
画範囲)のビーム偏向位置を補正する(所謂,フィール
ド補正)ために,マーク上をビームで走査して位置ずれ
量(オフセット)を測定する際に,偏向コイルの発熱に
起因する装置の熱的影響によって生ずる位置ずれ量のド
リフトを補正するために利用できる。
【0003】
【従来の技術】荷電粒子ビーム露光装置(図3参照)の
主偏向器20の偏向用コイルはコラム下部の狭い空間(最
終レンズの中)に配置されているため,ビーム偏向時に
コイルに流れる電流により発熱する。発熱によるコイル
自体の熱膨張により,コイル形状が変形したり位置ずれ
を起こす。また,コイルで発生したジュール熱は熱伝導
や熱輻射により,レンズの磁界を形成するポールピース
の変形,位置ずれを引き起こす。そのために偏向ずれや
原点ずれを発生してしまう。
【0004】実際に露光する場合には,ビームの補正係
数,例えば,フィールド補正係数をある一定時間ごとに
求めて更新する操作と露光とを繰り返して行っていた。
従来の補正係数算出の過程は以下のように行われてい
る。ステージを移動させることによってウエハ上の描画
範囲中の所定位置に配置されたマークを順次ビーム位置
に移動させ, ビームを偏向させてマークを走査すること
によりビーム位置と各マーク位置のずれ量を取得してい
き, 取得したずれ量より補正係数を算出していた。
【0005】ところが,上記偏向用コイルの発熱による
コイル自体の熱変形により,ビームの偏向位置にずれが
生じてしまう。そのため長時間のビーム走査によって取
得された,ビームと各マークのずれ量は真のずれ量に装
置の熱的影響によるドリフト量を含んだままであり,こ
れを基にして補正係数を算出していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来例では,各マーク
の位置測定が進行するほど,各マークのずれ量は装置の
熱的変化を受けるため,ウエハ全面の各領域に対するス
テージの位置補正は,その領域の走査時刻に依存した量
になってしまい,正確な補正係数を算出できないという
問題を生じていた。
【0007】本発明は露光装置の熱的影響を除去して各
マークの走査時刻に依存しない真の補正係数を算出し,
高精度,高解像性を実現することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は,1)
被露光面上に形成された複数のマークの内n個のマーク
を荷電粒子ビームで順次走査して, ビーム位置と各マー
クの中心位置のずれ量di (1≦i≦n)を取得し,最
初に走査したマークを再度,最後に走査して前記ずれ量
1'を取得し,最初のマークの2度の走査における測定
ずれ量の差 (d1'−d1)をΔと置き,全走査時間をTと
すると,各マーク走査時刻におけるドリフト量Δi
(1) 式で求め, Δi =Δ×(i−1)/n (1) 各マークの真のずれ量Di を(2) 式により算出し, Di =di −Δi (2) このDi 値を用いてビームの偏向位置を補正する荷電粒
子ビーム露光方法,あるいは2)請求項1記載の前記
(1) 式の代わりに次の(3)式 Δi =Δ×(ti −t1 )/T (3) ここで,t1 は1番目のマークの走査時刻,ti はi番
目のマークの走査時刻.を用いる荷電粒子ビーム露光方
法により達成される。
【0009】
【作用】本発明では,複数のマークをビームで走査した
後, 走査時間の経過に伴う装置の熱的影響によって生ず
るオフセットドリフト量〔位置ずれ量(オフセット)の
ドリフト〕の経時変化を取得し,これを基に各マークの
位置ずれの測定量に対して熱的影響分のドリフト量を差
し引いて補正を行うことにより, 測定量の走査時刻依存
性をなくするようにしている。この結果, ビームを偏向
させてマークを走査することによりビーム位置と各マー
ク位置のずれ量より単純に算出される従来の熱的影響を
含んだ補正係数から,装置の熱的影響によって生ずる位
置ずれ量のドリフト分が差し引かれた正確な補正係数を
算出することができる。
【0010】
【実施例】図1(A) 〜(C) は本発明の実施例の説明図で
ある。図1(A) にウエハ上に形成されたn個のマークの
配置図を示す。ウエハを載置したステージを矢印の方向
に移動させていき,各マークがビームの直下にきた時点
でビームを走査させ,その反射電子の波形を解析するこ
とによって,ビームとマークの中心のずれ量di (1≦
i≦n)を取得する。これをウエハ上の全マークについ
て行い,その際,最初に走査したマークを再度,最後に
走査する。
【0011】図1(B) は測定ずれ量と経過時間の関係を
示す。2度の走査における測定ずれ量(d1'−d1 ) の
差は全マークを走査している時間Tの経過によって生じ
たオフセットドリフト量Δを示している。各マーク走査
時刻におけるオフセットドリフト量Δi をリニア補間に
よって求める。この際,各マーク走査時刻の間隔は全マ
ークの走査時間Tをマークの個数nで等分した時間で近
似すると次式が得られる。
【0012】 Δi =(d1'−d1 )×(i−1)/n (1) この式を用いて,装置の熱的変化によるオフセットドリ
フト量Δi を考慮した真のずれ量Di は次式により算出
する。
【0013】 Di =di −Δi (2) この値を用いてゲインG,ローテイションR,台形H,
オフセットOの補正係数を求める。
【0014】図1(C) はリニア補間の説明図である。図
はオフセットドリフト量の時間経過を示し,1番目のマ
ークの走査時刻t1,最後に走査した再度の1番目のマ
ークの走査時刻t1 ' とすると, i番目のマークの走査
時刻ti のオフセットドリフト量Δi は図のようにリニ
ア補間によって求められる。
【0015】図2は測定ずれ量に対する補正の説明図で
ある。各マークの走査時刻ごとのずれ量di から,装置
の熱的変化によるドリフト量Δi を差し引いた値が真の
ずれ量Di となる。
【0016】実施例では,ウエハ上の全マークを走査し
てオフセットドリフト量Δを求めたが,マークを或る個
数単位で区切り,その単位内の全マークを走査して単位
ごとのオフセットドリフト量を求めてもよい。
【0017】また,実施例では各マークの走査時刻の間
隔を,全走査時間Tをマークの個数nで等分した時間で
近似したが,実際の露光においては,各マークの走査時
刻を順次メモリに格納し,次式によりi番目のマークの
走査時刻ti のオフセットドリフト量Δi を求める方が
より厳密である。
【0018】 Δi =(d1'−d1 )×(ti −t1 )/T (3) ここで,t1 は1番目のマークの走査時刻である。次
に,実施例の過程の流れを説明する。
【0019】(1) マークの逐次照射:ステージによる移
動 (2) マークの位置情報の取得:マーク走査のためのビー
ム偏向 (3)マークの位置情報と偏向制御情報の比較:マーク中
心と偏向中心のずれ (4)全マークの照射完了 (5) 最初のマークの再照射 (6) 最初のマークの位置情報取得:d1 ,d1' (7) 最初のマークの2回の位置情報の比較:ドリフトに
よる位置ずれ抽出 Δ=d1'−d1 (8) 各マークのドリフトによる位置ずれ量を内挿:Δi (9) 各マークの位置ずれ量からドリフトによる位置ずれ
量の除去: Di =di −Δi (10) 各マークに対応する領域に露光するパターン情報
に対する補正: (A) フィールド補正 ここで補正される値は, ビームの偏向位置x,yを次式
により,x’,y’に補正するゲインG,ローテイショ
ンR,台形H,位置ずれ量(オフセット)Oの補正係数
である。
【0020】 x’=Gx*x+Rx*y+Hx*x*y+Ox y’=Gy*y+Ry*x+Hy*x*y+Oy ここで,ゲインGはパターンの大きさに対する補正係
数, ローテイションRはパターンの方向に対する補正係
数, 台形Hは矩形パターンの形状歪みに対する補正係
数, 位置ずれ量(オフセット)Oはパターンの位置ずれ
に対する補正係数である。
【0021】偏向器はフィールド補正をするため,露光
装置のパターン発生器に補正係数を入れたフィールド補
正レジスタを設けている。これは,ビームの偏向位置
x,yを上記の補正係数G,R,H,Oにより補正を行
う。
【0022】フィールド補正は, ステージを移動させて
1つのマークをフィールドの四隅の点に移動させ,ビー
ムで追随させたときの前記本発明の真の位置ずれ量Di
より補正項目である上記のG,R,H,Oを算出し,フ
ィールド補正レジスタに格納する。
【0023】(B) 歪み補正 実際の露光においては,フィールド補正が終わると,さ
らにビームの偏向位置に対してフィールド内の各点の位
置ずれ(歪み)を補正し,フィールド補正後のビーム位
置に加算することにより偏向器の位置補正を行ってい
る。
【0024】次に, 実施例に使用した露光装置の構成例
を示す。図3は電子ビーム露光装置の構成の一例を示す
図である。図において,3は試料,9は電子ビーム露光
装置,10はカソード, 11はグリッド, 12はアノード, 13
a は矩形孔, 14は集束レンズ, 15は可変調整デフレク
タ,16a は矩形孔, 17は集束レンズ, 18aはアパーチャ,
19a はリフォーカスレンズ, 20は主偏向器, 22は中央
処理装置, 24a, 24b, 24c, 24dはメモリ, 25は補正演算
回路, 26, 27, 33,34はDAC(DAコンバータ), 28, 29, 3
5, 36 はAMP(増幅器),30はレジスタ, 31は積算器, 32は
加算及び補正演算回路(本発明の補正に関連する)であ
る。
【0025】次に,位置ずれ量Di より補正係数G,
R,H,Oを算出する具体例を簡単に説明する。電子ビ
ームをウエハ上に走査してマーク検出したときのマーク
位置からのずれ量の各成分を(ΔX,ΔY)とすると,
式(1) が得られる。
【0026】
【数1】 ここで,X,Yは電子ビームの偏向位置,A,B,・・
・・,O,Pは補正係数である。いま,式(1) の高次の
項をεx(X,Y),εy(X,Y)とすると式(2) を
得る。
【0027】
【数2】 直接描画では,一般にチップの4隅にマークを設け,マ
ーク検出を行って補正係数A,B,・・・・,G,Hを
決定し,電子ビームの偏向位置の位置合わせを行う。
【0028】更に,高次の項εx(X,Y),εy
(X,Y)を補正すると論理的に正しい電子ビーム偏向
が可能となる。いま,4隅のマークでの(ΔX,ΔY)
をそれぞれ(ΔX1 ,ΔY1) ,(ΔX2 ,ΔY2) ,(Δ
3 ,ΔY3) ,(ΔX4 ,ΔY4)とすると, 式(2) の低
次の項より, 式(3),(4)を得る。
【0029】
【数3】 式(3),(4)より, 次の式(5),(6)を得る。
【0030】
【数4】 式(5),(6)により,補正係数A,B,・・・・,G,H
が求まり,正しい位置に電子ビームを照射するには,式
(7) で示される次の位置に照射すればよい。
【0031】
【数5】 式(7) は一般的に次の式(8) のように書かれる。
【0032】
【数6】 ここで, Gx =B,Gy =G :ゲイン Rx =C,Ry =F :ローテイション Hx =D,Hy =H :台形 Ox =A,Oy =E :オフセット Dx =εx(X,Y), Dy =εy(X,Y):歪み である。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば,露光装置の熱的影響を
除外して,各マークの走査時刻に依存しない真の補正係
数を算出し,高精度,高解像性を実現することができ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例の説明図
【図2】 測定ずれ量に対する補正の説明図
【図3】 電子ビーム露光装置の構成の一例を示す図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被露光面上に形成された複数のマークの
    内n個のマークを荷電粒子ビームで順次走査して, ビー
    ム位置と各マークの中心位置のずれ量di(1≦i≦
    n)を取得し,最初に走査したマークを再度,最後に走
    査して前記ずれ量d1'を取得し,最初のマークの2度の
    走査における測定ずれ量の差(d1'−d1)をΔと置き,
    全走査時間をTとすると,各マーク走査時刻におけるド
    リフト量Δi を(1) 式で求め, Δi =Δ×(i−1)/n (1) 各マークの真のずれ量Di を(2) 式により算出し, Di =di −Δi (2) このDi 値を用いてビームの偏向位置を補正することを
    特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の前記(1) 式の代わりに次
    の(3)式 Δi =Δ×(ti −t1 )/T (3) ここで,t1 は1番目のマークの走査時刻,ti はi番
    目のマークの走査時刻.を用いることを特徴とする荷電
    粒子ビーム露光方法。
JP33645492A 1992-12-17 1992-12-17 荷電粒子ビーム露光方法 Withdrawn JPH06188180A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7122809B2 (en) 2003-12-05 2006-10-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Charged beam writing method and writing tool

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7122809B2 (en) 2003-12-05 2006-10-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Charged beam writing method and writing tool

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