JPH11121348A - Charged beam exposing method - Google Patents
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Landscapes
- Electron Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、主に半導体デバイ
ス製造におけるリソグラフィーに用いる、電子線やイオ
ンビーム等の荷電ビームを用いた露光方法に関する。特
には、パターンの像の回転や倍率を精度良く調整でき、
高精度の転写を行うことができるよう改良を加えた荷電
ビーム露光方法に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an exposure method using a charged beam such as an electron beam or an ion beam, which is mainly used for lithography in the manufacture of semiconductor devices. In particular, the rotation and magnification of the pattern image can be adjusted with high accuracy,
The present invention relates to a charged beam exposure method improved so that high-accuracy transfer can be performed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電子線を用いる転写露光を例として従来
技術を説明する。電子線露光は高精度ではあるがスルー
プットが低いのが欠点とされており、その欠点を解消す
べく様々な技術開発がなされてきた。現在では、セルプ
ロジェクション、キャラクタープロジェクションあるい
はブロック露光と呼ばれる図形部分一括露光方式が実用
化されている。図形部分一括露光方式では、繰り返し性
のある回路小パターン（ウエハ上で１０μm 角程度）
を、同様の小パターンが複数種類形成されたマスクを用
いて、１個の小パターンを一単位として繰り返し転写露
光を行う。2. Description of the Related Art The prior art will be described by taking transfer exposure using an electron beam as an example. The drawback of electron beam exposure is high accuracy but low throughput, and various techniques have been developed to overcome the drawback. At present, a figure portion batch exposure method called cell projection, character projection or block exposure has been put to practical use. In the figure part batch exposure method, a small circuit pattern with repeatability (about 10 μm square on the wafer)
Using a mask in which a plurality of similar small patterns are formed, transfer exposure is repeatedly performed with one small pattern as one unit.
【０００３】一方、図形部分一括露光方式よりも飛躍的
に高スループットをねらう電子線転写露光方式として、
一個の半導体チップ全体の回路パターンを備えたマスク
に電子線を照射し、その照射範囲のパターンの像を投影
レンズにより縮小転写する電子線縮小転写装置が提案さ
れている。この種の装置では、マスクの全範囲に一括し
て電子線を照射して一度にパターンを転写しようとする
と、精度良くパターンを転写することができない。ま
た、原版となるマスクの製作が困難である。そこで、最
近精力的に検討されている方式は、１ダイ（ウエハ上の
チップ）又は複数ダイを一度に露光するのではなく、大
きな光学フィールドを持つが、小さな領域に分割して転
写露光するという方式である（ここでは分割転写方式と
呼ぶこととする）。この際この小領域毎に、被露光面上
に結像される前記小領域の像の焦点やフィールドの歪み
等の収差等を補正しながら露光する。これにより、ダイ
全体の一括転写に比べて光学的に広い領域にわたって解
像、精度の良い露光を行うことができる。On the other hand, as an electron beam transfer exposure system aiming at a much higher throughput than the graphic partial batch exposure system,
2. Description of the Related Art An electron beam reduction transfer apparatus that irradiates an electron beam onto a mask provided with a circuit pattern of an entire semiconductor chip and reduces and transfers an image of a pattern in the irradiation range by a projection lens has been proposed. In this type of apparatus, when a pattern is to be transferred at once by irradiating the entire area of the mask with an electron beam at a time, the pattern cannot be transferred with high accuracy. In addition, it is difficult to manufacture a mask serving as an original. Therefore, a method that has been studied energetically recently has a large optical field instead of exposing one die (chips on a wafer) or a plurality of dies at a time, but divides it into small areas and performs transfer exposure. (Herein, referred to as a split transfer method). At this time, for each of the small areas, exposure is performed while correcting aberrations such as the focal point of the image of the small area formed on the surface to be exposed and the field distortion. As a result, it is possible to perform exposure with high resolution and high precision over an optically wide area as compared with batch transfer of the entire die.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述の図形部分一括露
光方式や分割転写方式では、転写面（感応基板）上で小
領域の像の回転や大きさが合っていないと小領域同士の
つなぎ部分が正確に接続しなくなり、この転写パターン
を用いて作成した半導体デバイスの性能が劣化する。本
発明は、この転写像の回転と倍率を精度良く合わせるこ
とのできる荷電ビーム露光方法を提供することを目的と
する。In the above-described graphic part batch exposure method and the division transfer method, if the rotation and size of the image of the small area on the transfer surface (sensitive substrate) do not match, the connection between the small areas is not possible. Are not connected accurately, and the performance of a semiconductor device created using this transfer pattern is degraded. An object of the present invention is to provide a charged beam exposure method capable of precisely adjusting the rotation and the magnification of the transferred image.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第１態様の荷電ビーム露光方法は、マスク
に形成したパターンを荷電ビームで照明し、マスクを通
過してパターン化された荷電ビームを投影光学系を介し
て感応基板上に結像させてパターンを転写する荷電ビー
ム露光方法であって； ターゲット面上（感応基板上又
はそれを載置するステージ上）にマークを配置し、 マ
スク又はマスクステージ上にマーク検出用パターンを形
成し、前記マーク上に前記ビームにより前記パターン像
を結像し、該ビーム像を上記マーク上で走査し、 該マ
ークで反射、散乱、吸収又は透過等したビームを検出し
てマーク検出波形を得、 このマーク検出波形の２次微
分波形の自己相関波形を求め、 この自己相関波形のピ
ーク値が最大となるように上記投影光学系の像の回転を
調整することを特徴とする。In order to solve the above problems, a charged beam exposure method according to a first aspect of the present invention illuminates a pattern formed on a mask with a charged beam and passes the pattern through the mask. A charged beam exposure method for transferring a pattern by imaging a charged beam on a sensitive substrate via a projection optical system, and arranging a mark on a target surface (on a sensitive substrate or a stage on which it is mounted). Forming a pattern for mark detection on a mask or a mask stage, forming the pattern image by the beam on the mark, scanning the beam image on the mark, and reflecting, scattering, absorbing or A mark detection waveform is obtained by detecting a transmitted beam or the like, an autocorrelation waveform of a second derivative waveform of the mark detection waveform is obtained, and a peak value of the autocorrelation waveform is maximized. And adjusting the rotation of the image of the serial projection optical system.
【０００６】像の回転調整においては、従来は、マーク
検出波形の２次微分波形のピーク値が最大となるように
回転レンズの電流値等を調整していたのを、マーク検出
波形の２次微分の自己相関波形を求め、この自己相関波
形のピーク値が最大となるように調整することとした。
こうすることにより、検出信号のＳ／Ｎ比を向上させる
ことができる。Conventionally, in adjusting the rotation of the image, the current value of the rotating lens is adjusted so that the peak value of the second derivative waveform of the mark detection waveform is maximized. An autocorrelation waveform of the derivative was obtained, and the peak value of the autocorrelation waveform was adjusted so as to be maximum.
By doing so, the S / N ratio of the detection signal can be improved.
【０００７】また、本発明の第２態様の荷電ビーム露光
方法は、マスクに形成したパターンを荷電ビームで照明
し、マスクを通過してパターン化された荷電ビームを投
影光学系を介して感応基板上に結像させてパターンを転
写する荷電ビーム露光方法であって； ターゲット面上
（感応基板上又はそれを載置するステージ上）にマーク
を配置し、 マスク又はマスクステージ上にマーク検出
用パターンを形成し、前記マーク上に前記ビームにより
前記パターン像を結像し、該ビーム像を上記マーク上で
走査し、 該マークで反射、散乱、吸収又は透過等した
ビームを検出してマーク検出波形を得、 ここで上記マ
ーク及び検出用パターン像は、ターゲット面上において
実質的に同じ間隔で配置された複数の図形からなり、
上記マーク検出波形を加工した波形の立ち上がりの急峻
さが最大となるように上記投影光学系の像の倍率を調整
することを特徴とする。Further, in the charged beam exposure method according to the second aspect of the present invention, the pattern formed on the mask is illuminated with the charged beam, and the patterned charged beam passing through the mask is exposed to the sensitive substrate via the projection optical system. A charged beam exposure method for transferring a pattern by forming an image on a mark; arranging a mark on a target surface (on a sensitive substrate or a stage on which it is mounted); and a mark detection pattern on a mask or a mask stage. Is formed, the pattern image is formed by the beam on the mark, the beam image is scanned on the mark, and a beam reflected, scattered, absorbed or transmitted by the mark is detected, and a mark detection waveform is formed. Where the mark and the pattern image for detection are composed of a plurality of figures arranged at substantially the same interval on the target surface,
The magnification of the image of the projection optical system is adjusted so that the steepness of the waveform obtained by processing the mark detection waveform becomes maximum.
【０００８】像の倍率（大きさ）が合っている場合に
は、走査中にマークとビームとが重なる時に複数のマー
クのエッジと複数の検出用ビームのエッジとが同時に重
なり始める。そのため、マーク検出波形は急峻に立ち上
がる。一方、像の倍率が合っていない場合は、複数マー
クの間隔（ピッチ）と複数の検出用ビームの間隔とが微
妙に異なるので、一方の対のマークと検出用ビームとが
重なり始めるタイミングと他方の対のマークと検出用ビ
ーム像とが重なり始めるタイミングとがわずかに異な
り、マーク検出波形の立ち上がりが鈍る。このことか
ら、このマーク検出波形の立ち上がりの急峻さが最大と
なるように上記投影光学系の像の倍率を調整することに
より、像の倍率（大きさ）を合わせることができる。If the magnification (size) of the image is the same, when the mark and the beam overlap during scanning, the edges of the plurality of marks and the edges of the plurality of detection beams begin to overlap simultaneously. Therefore, the mark detection waveform rises sharply. On the other hand, if the magnification of the image is not the same, the interval (pitch) between the plural marks and the interval between the plural detecting beams are slightly different. The timing at which the pair of marks and the detection beam image start to overlap is slightly different, and the rising edge of the mark detection waveform becomes dull. Therefore, the magnification (size) of the image can be adjusted by adjusting the magnification of the image of the projection optical system so that the steepness of the rising edge of the mark detection waveform is maximized.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】本発明の第１態様においては、上
記マーク及び検出用パターン像が、ターゲット面上にお
いて、実質的に同じピッチで配列された複数の帯が並ん
だビームレットとするのが好ましい。マークとビームを
長い帯状とすることにより、像の回転が小さくともマー
クとビームとの重なり始めのズレ（最初に重なり始める
部分と最後に重なり始める部分の走査方向の間隔）が広
くなるので、より精度よく回転を検出できる。マークと
ビームの数を複数とすることにより信号強度を高くする
ことができる。In the first embodiment of the present invention, the mark and the pattern image for detection are beamlets in which a plurality of bands arranged at substantially the same pitch are arranged on a target surface. Is preferred. By forming the mark and the beam into a long band shape, even if the rotation of the image is small, the displacement of the mark and the beam at the beginning of overlapping (the interval in the scanning direction between the part where the overlapping starts first and the part where the overlapping starts last) is increased. Rotation can be detected accurately. By using a plurality of marks and beams, the signal strength can be increased.
【００１０】本発明の第２態様においては、上記マーク
検出波形の２次微分波形の自己相関波形を求め、この自
己相関波形のピーク値が最大となるように上記投影光学
系の像の回転を調整することができる。こうすることに
より、検出信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。In a second aspect of the present invention, an autocorrelation waveform of a second derivative waveform of the mark detection waveform is obtained, and rotation of the image of the projection optical system is performed so that the peak value of the autocorrelation waveform becomes maximum. Can be adjusted. By doing so, the S / N ratio of the detection signal can be improved.
【００１１】また、同じく本発明の第２態様において
は、上記検出用パターン又はマークが、比較的小さい矩
形であることとすることが好ましい。検出用パターン及
びマークが長いと、回転によるマークとパターン像との
重なり位置のズレが信号に影響を与えるが、検出用パタ
ーン又はマークのいずれかを短くすると、回転による影
響が信号に入らないようにすることができる。ここで短
さの程度であるが、例えば０．１〜１０μm 程度とする
ことができる。[0011] In the second aspect of the present invention, it is preferable that the detection pattern or mark is a relatively small rectangle. If the detection pattern or mark is long, the displacement of the overlapping position of the mark and the pattern image due to rotation affects the signal, but if any of the detection pattern or mark is shortened, the influence of rotation does not enter the signal. Can be Here, the length is short, for example, about 0.1 to 10 μm.
【００１２】以下、図面を参照しつつ説明する。まず、
本発明の方法を行う装置の一例である電子線露光装置に
ついて説明する。図４は、本発明の方法を行う装置の一
例である電子線露光装置の光学系全体における結像関係
を示す図である。Hereinafter, description will be made with reference to the drawings. First,
An electron beam exposure apparatus which is an example of an apparatus for performing the method of the present invention will be described. FIG. 4 is a diagram showing an image forming relationship in the entire optical system of an electron beam exposure apparatus which is an example of an apparatus for performing the method of the present invention.
【００１３】電子銃１は、下方に向けて電子線を放射す
る。電子銃１の下方には２段のコンデンサレンズ３、５
が備えられており、電子線は、これらのコンデンサレン
ズ３、５を通ってブランキング開口７にクロスオーバー
を結像する。The electron gun 1 emits an electron beam downward. Below the electron gun 1, two condenser lenses 3, 5
The electron beam passes through the condenser lenses 3 and 5 and forms an image of a crossover on the blanking aperture 7.
【００１４】コンデンサレンズ５の下には、矩形開口６
が備えられている。この矩形開口（副視野制限開口）６
は、一つの副視野に相当する領域分の電子線照明光のみ
を通過させる。具体的には、開口６は、照明光をマスク
サイズ換算で１mm角強の寸法の正方形に成形する。この
開口６の像は、レンズ９によってマスク１０に結像され
る。A rectangular opening 6 is provided below the condenser lens 5.
Is provided. This rectangular aperture (sub-field limiting aperture) 6
Passes only the electron beam illumination light for the area corresponding to one sub-field of view. Specifically, the opening 6 forms the illumination light into a square having a dimension of slightly more than 1 mm square in mask size conversion. The image of the opening 6 is formed on the mask 10 by the lens 9.
【００１５】開口６の下方には、クロスオーバの形成さ
れている位置に、上述のブランキング開口７が設置され
ている。その下に小領域選択偏向器８が配置されてい
る。この小領域選択偏向器は、主に照明光を図４のＸ方
向に順次走査して、マスク上の偏向を含む光学的視野内
の小領域の照明を行う。小領域選択偏向器８の下方に
は、コンデンサレンズ９が配置されている。コンデンサ
レンズ９は、電子線を平行ビーム化し、マスク１０に当
て、マスク１０上に開口６を結像させる。Below the opening 6, the above-described blanking opening 7 is provided at a position where a crossover is formed. A small area selection deflector 8 is disposed below the small area selection deflector 8. The small area selection deflector sequentially scans the illumination light mainly in the X direction in FIG. 4 to illuminate a small area in the optical field including deflection on the mask. A condenser lens 9 is arranged below the small area selection deflector 8. The condenser lens 9 converts the electron beam into a parallel beam, impinges the beam on the mask 10, and forms an image of the opening 6 on the mask 10.
【００１６】マスク１０は、図４では、光軸上の１小領
域のみが示されているが、実際には光軸垂直方向（Ｘ−
Ｙ方向）に広がっており多くの小領域を有する。一つの
偏向を含む光学的視野内で各小領域を照明露光する際
は、上述のとおり、小領域選択偏向器８で電子線を偏向
させる。また、マスク１０は、ＸＹ方向に移動可能なマ
スクステージ１１上に載置されている。そして、被露光
材料であるウエハ１４もＸＹ方向に移動可能なウエハス
テージ１５上に載置されている。これらのマスクステー
ジ１１とウエハステージ１５とを、互いに逆のＹ方向に
走査することにより、ダイパターン内の小領域を連続的
に露光する。なお、両ステージ１１、１５には、レーザ
干渉計を用いた正確な位置測定システムが装備されてお
り、また別途のアライメント手段及び各偏向器の調整に
より、ウエハ１４上で各小領域は正確に繋ぎ合わされ
る。Although only one small area on the optical axis of the mask 10 is shown in FIG.
(Y direction) and has many small regions. When illuminating and exposing each small area within an optical field including one deflection, the electron beam is deflected by the small area selection deflector 8 as described above. The mask 10 is mounted on a mask stage 11 that can move in the XY directions. The wafer 14 to be exposed is also placed on a wafer stage 15 that can move in the X and Y directions. By scanning the mask stage 11 and the wafer stage 15 in the opposite Y directions, a small area in the die pattern is continuously exposed. Each of the stages 11 and 15 is equipped with an accurate position measurement system using a laser interferometer, and each small area can be accurately formed on the wafer 14 by adjusting a separate alignment means and each deflector. Be tied together.
【００１７】マスク１０の下方には投影レンズ１２及び
１３（対物レンズ）及び偏向器３１が設けられている。
そして、マスク１０の一つの小領域が電子線照射され、
マスク１０でパターン化された電子線は、投影レンズ１
２、１３によって縮小されるとともに偏向されウエハ１
４上の所定の位置に結像される。ウエハ１４上には、適
当なレジストが塗布されており、レジストに電子線のド
ーズが与えられてマスク像の縮小パターンがウエハ１４
上に転写される。ウエハ１４は、前述のように、光軸直
角方向に移動可能なウエハステージ１５上に載置されて
いる。なお、ウエハ４の上の符号３３は、後述する電子
線検出器である。Below the mask 10, projection lenses 12 and 13 (objective lenses) and a deflector 31 are provided.
Then, one small area of the mask 10 is irradiated with an electron beam,
The electron beam patterned by the mask 10 is projected onto the projection lens 1
The wafer 1 is reduced and deflected by 2 and 13
The image is formed at a predetermined position on the reference numeral 4. An appropriate resist is applied on the wafer 14, and a dose of an electron beam is given to the resist so that a reduced pattern of a mask image is formed on the wafer 14.
Transcribed above. As described above, the wafer 14 is placed on the wafer stage 15 that can move in the direction perpendicular to the optical axis. Reference numeral 33 on the wafer 4 denotes an electron beam detector described later.
【００１８】次に、本発明の第１態様に係る実施例を説
明する。図１は、像の回転を調整する方法を説明するた
めの図である。図１（Ａ）には、マーク５３とビーム像
５１とが示されている。マーク５３は、Ｓｉ製のウエハ
上に形成されているＴａ、Ｗ等の重金属の薄膜である。
ビーム像５１は、ウエハ上に投影結像したマスクに形成
されたマーク検出用パターンの像である。マーク５３の
左右の側辺とビーム像５１の左右の側辺とはいずれも平
行である。ビーム像５１は、図の矢印のように、マーク
５３に対して真横に走査される。なおこの走査は、上述
のようにビームを偏向させて行ってもよいし、ウエハを
搭載しているＸＹステージを移動させてもよい。また、
マークをスリットとして、それを通り抜ける電子の量を
ファラデーカップで測定することとしてもよい。Next, an embodiment according to the first aspect of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram for explaining a method of adjusting the rotation of an image. FIG. 1A shows a mark 53 and a beam image 51. The mark 53 is a thin film of a heavy metal such as Ta or W formed on a Si wafer.
The beam image 51 is an image of a mark detection pattern formed on a mask projected and formed on a wafer. Both the left and right sides of the mark 53 and the left and right sides of the beam image 51 are parallel. The beam image 51 is scanned right beside the mark 53 as shown by the arrow in the figure. This scanning may be performed by deflecting the beam as described above, or by moving the XY stage on which the wafer is mounted. Also,
The mark may be used as a slit, and the amount of electrons passing through the slit may be measured with a Faraday cup.
【００１９】図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のようにマーク
をビームで走査し反射電子を検出したマーク検出波形で
ある。横軸は時間を、縦軸は反射電子の強度を示す。波
形は、ビーム像とマークとが重なり始めると急速に立ち
上がり、その後フラットで、ビーム像がマークから外に
出始めると急速に立ち下がる。FIG. 1B shows a mark detection waveform obtained by scanning a mark with a beam and detecting reflected electrons as shown in FIG. 1A. The horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the intensity of reflected electrons. The waveform rises rapidly when the beam image and mark begin to overlap, then flat, and falls off rapidly when the beam image begins to move out of the mark.
【００２０】図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）のマーク検出波
形を一次微分した波形である。立ち上がり部でプラスの
ピークが、立ち下がり部でマイナスのピークが見られ
る。この波形はほぼビーム像の強度分布に対応してい
る。FIG. 1C is a waveform obtained by first-order differentiating the mark detection waveform of FIG. 1B. A positive peak is seen at the rising part, and a negative peak is seen at the falling part. This waveform substantially corresponds to the intensity distribution of the beam image.
【００２１】図１（Ｄ）は、図１（Ｃ）の波形をさらに
微分したマーク検出波形の２次微分波形である。図１
（Ｃ）の２つのピークの立ち上がり、立ち下がりに対応
して、４つのピークが見られる。これらのピークは一次
微分波形の急峻さを示す指標の１つである。すなわち、
ビーム像のエッジ部のボケとマークとの平行性に対応し
ている。そこで、一次微分値の立ち上がり、立ち下がり
の急峻さの指標であるマーク検出波形の２次微分値ピー
ク値が最大となるように、マスクからウエハ（感応基
板、露光対象物）に至る投影光学系の回転を調整すれ
ば、転写像のウエハに対する回転を合わせることができ
る。なお、ビームとマークの側辺は通常直線であるが、
理論的にはある同じ曲率を持った曲線でもよい。FIG. 1D is a second derivative waveform of the mark detection waveform obtained by further differentiating the waveform of FIG. 1C. FIG.
Four peaks are seen corresponding to the rise and fall of the two peaks in (C). These peaks are one of the indices indicating the steepness of the first derivative waveform. That is,
This corresponds to the parallelism between the blur at the edge of the beam image and the mark. Therefore, the projection optical system from the mask to the wafer (sensitive substrate, object to be exposed) so that the peak value of the secondary differential value of the mark detection waveform, which is an index of the rise and fall of the primary differential value, is maximized. Is adjusted, the rotation of the transferred image with respect to the wafer can be adjusted. Although the sides of the beam and the mark are usually straight lines,
Theoretically, a curve having the same curvature may be used.
【００２２】ところで、ここまでの説明は、従来の図形
部分一括露光方式でも用いられていた方法と同じであ
る。ところで、分割転写方式の場合、電流密度が小さ
く、可変成形方式の場合の１／１０から１／１００程度
である。また転写時のビームサイズが可変成形方式の場
合の１０倍〜１００倍と大きいため、回転角度誤差が同
じでもビーム（小領域）同士のつなぎ誤差が大きくなっ
てしまうので、より高精度に像の回転を合わさなければ
ならない。The description so far is the same as the method used in the conventional pattern partial batch exposure method. By the way, in the case of the division transfer system, the current density is small, and is about 1/10 to 1/100 in the case of the variable molding system. In addition, since the beam size at the time of transfer is as large as 10 to 100 times that in the case of the variable shaping method, even if the rotation angle error is the same, the connection error between beams (small areas) becomes large. You have to match the rotation.
【００２３】そこで、本発明の第１態様に係る本実施例
では、図１（Ｄ）の２次微分波形の自己相関波形を演算
により得て、そのピーク値が最大となるように投影光学
系の回転を調整する。自己相関波形は、図１（Ｅ）に模
式的に示すように、図１（Ｄ）の２次微分波形よりもさ
らにピークが際立ったものとなり、波形のＳ／Ｎ比が格
段に（例えば１０〜１０００倍程度）向上する。その結
果、回転合わせの精度も前記に比例して向上する。Therefore, in the present embodiment according to the first aspect of the present invention, the autocorrelation waveform of the secondary differential waveform shown in FIG. 1D is obtained by calculation, and the projection optical system is set so that its peak value becomes maximum. Adjust the rotation of. As shown schematically in FIG. 1 (E), the autocorrelation waveform has a more prominent peak than the second derivative waveform of FIG. 1 (D), and the S / N ratio of the waveform is markedly (for example, 10 (About 1000 times). As a result, the accuracy of the rotational alignment is also improved in proportion to the above.
【００２４】自己相関演算は以下のような演算を行う
（The Application of the Correlation Method of the
EB Exposure System: JJAP Vol.29, No.11 November,
1990,pp.2596-2599)The autocorrelation operation performs the following operation (The Application of the Correlation Method of the Correlation Method).
EB Exposure System: JJAP Vol.29, No.11 November,
1990, pp. 2596-2599)
【００２５】[0025]
【数１】 (Equation 1)
【００２６】図２は、本発明の第１態様において用いる
ことができるビームレット形式のビーム像とマークを示
す平面図である。この図のビーム像６１及びマーク６３
は、細長い長方形の帯があるピッチで平行に４本ずつ並
んでいる。マーク６３とビーム６１を長い帯状とするこ
とにより、像の回転が小さくともマークとビームとの重
なりのズレが広くなるので、より精度よく回転を検出で
きる。また、マーク６３とビーム６１の数を複数とする
ことにより信号強度を高くすることができる。なお、ビ
ーム像の側辺とマークの側辺とが同時に重なり始めさえ
すれば、各図形は長方形でなくとも、複数のビーム又は
マーク間が同じピッチでなくてもよい。FIG. 2 is a plan view showing a beam image and marks in a beamlet format which can be used in the first embodiment of the present invention. The beam image 61 and the mark 63 in FIG.
Are arranged in parallel at a pitch with a slender rectangular band. By forming the mark 63 and the beam 61 in a long band shape, even if the rotation of the image is small, the displacement of the overlap between the mark and the beam is widened, so that the rotation can be detected more accurately. Further, by setting the number of the marks 63 and the number of the beams 61 to be plural, the signal strength can be increased. As long as the side of the beam image and the side of the mark start to overlap at the same time, each figure does not have to be a rectangle and a plurality of beams or marks need not have the same pitch.
【００２７】マーク及びビーム像の寸法例は以下であ
る。 マーク：幅１μm 、長さ２０μm 、ピッチ３μm ビーム像：幅０．５μm 、長さ２０μm 、ピッチ３μmExamples of the dimensions of the mark and the beam image are as follows. Mark: width 1 μm, length 20 μm, pitch 3 μm Beam image: width 0.5 μm, length 20 μm, pitch 3 μm
【００２８】次に本発明の第２態様の実施例を説明す
る。図３は、投影光学系の倍率を調整する際に用いるビ
ーム像とマークを示す平面図である。図には、５本の細
長いマーク７３が示されている。各マーク７３は、平行
にあるピッチで配列されている。ビーム像７１は、短い
矩形（この場合０．５μm 角の正方形）であり、やはり
平行に同一ピッチで配列されている。マーク７３の寸
法、ピッチは図２のものと同じである。検出用ビーム７
１は、比較的小さい矩形である。検出用ビーム及びマー
クが長いと、回転によるマーク−ビーム重なり位置のズ
レが信号に影響を与えるが、検出用ビーム又はマークの
いずれかを短くすると、回転による影響を信号に入れな
いようにすることができる。Next, an embodiment of the second aspect of the present invention will be described. FIG. 3 is a plan view showing a beam image and marks used when adjusting the magnification of the projection optical system. In the figure, five elongated marks 73 are shown. The marks 73 are arranged at a certain pitch in parallel. The beam images 71 are short rectangles (in this case, squares of 0.5 μm square), and are also arranged in parallel at the same pitch. The size and pitch of the mark 73 are the same as those in FIG. Detection beam 7
1 is a relatively small rectangle. If the detection beam and mark are long, the displacement of the mark-beam overlap position due to rotation affects the signal, but if either the detection beam or mark is shortened, the effect of rotation is not included in the signal. Can be.
【００２９】図３のビーム像とマークの場合も、図１、
２の場合と同様にマーク７３に対してビーム像７１が横
切るように走査する。その際、像の倍率（大きさ）が合
っている場合には、走査中にマークとビームとが重なる
時に、複数マークのエッジと複数の検出用ビームのエッ
ジとが同時に重なり始める。そのため、マーク検出波形
は急激に立ち上がる。一方、像の倍率が合っていない場
合は、複数マークの間隔（ピッチ）と複数の検出用ビー
ムの間隔とが微妙に異なるので、一方の対のマークと検
出用ビームとが重なり始めるタイミングと他方の対のマ
ークと検出用ビームとが重なり始めるタイミングとがわ
ずかに異なり、マーク検出波形の立ち上がりが鈍る。こ
のことから、このマーク検出波形の立ち上がりの急激さ
が最大となるように上記投影光学系の像の倍率を調整す
ることにより、像の倍率（大きさ）を合わせることがで
きる。この場合も、マーク検出波形の２次微分値によっ
てマーク検出波形の立ち上がりの急激さを評価するより
も、２次微分波形の自己相関波形のピーク値によって評
価する方が、より高精度に倍率調整することができる。In the case of the beam image and the mark of FIG.
Scanning is performed so that the beam image 71 crosses the mark 73 as in the case of No. 2. At this time, when the magnification (size) of the image is the same, when the mark and the beam overlap during scanning, the edges of the plurality of marks and the edges of the plurality of detection beams begin to overlap simultaneously. Therefore, the mark detection waveform rapidly rises. On the other hand, if the magnification of the image is not the same, the interval (pitch) between a plurality of marks and the interval between a plurality of detection beams are slightly different. The timing at which the pair of marks and the detection beam begin to overlap is slightly different, and the rising edge of the mark detection waveform is dull. Therefore, the magnification (size) of the image can be adjusted by adjusting the magnification of the image of the projection optical system so that the rising of the mark detection waveform is maximized. Also in this case, the magnification adjustment is more accurately performed by evaluating the peak value of the autocorrelation waveform of the secondary differential waveform than by evaluating the sharpness of the rising edge of the mark detection waveform by the secondary differential value of the mark detection waveform. can do.
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の第１態様によれば、マーク検出波形の２次微分の自己
相関波形を求め、この自己相関波形のピーク値が最大と
なるように転写像の回転を調整することとしたので、像
の回転を高精度に合わせることができる。また、本発明
の第２態様によれば、感応基板上において同じ間隔で配
置された複数の図形からなるビームでマークを走査して
マーク検出波形を得、マーク検出波形の立ち上がりの急
激さが最大となるように投影光学系の像の倍率を調整す
るので、像の倍率を所定の値に合わせることができる。As is apparent from the above description, according to the first aspect of the present invention, the autocorrelation waveform of the second derivative of the mark detection waveform is obtained, and the peak value of this autocorrelation waveform is maximized. Since the rotation of the transferred image is adjusted in advance, the rotation of the image can be adjusted with high precision. Further, according to the second aspect of the present invention, the mark is scanned with a beam composed of a plurality of figures arranged at the same interval on the sensitive substrate to obtain a mark detection waveform, and the sharpness of the rise of the mark detection waveform is maximized. Since the magnification of the image of the projection optical system is adjusted so as to satisfy, the magnification of the image can be adjusted to a predetermined value.
【図１】本発明の第１態様に係る、転写像の回転を調整
する方法を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a method for adjusting the rotation of a transferred image according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１態様において用いることができる
ビームレット形式のビーム像とマークを示す平面図であ
る。FIG. 2 is a plan view showing a beam image and marks in a beamlet format that can be used in the first embodiment of the present invention.
【図３】投影光学系の倍率を調整する際に用いるビーム
像とマークを示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a beam image and a mark used when adjusting the magnification of the projection optical system.
【図４】本発明の方法を行う装置の一例である電子線露
光装置の光学系全体における結像関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an image forming relationship in an entire optical system of an electron beam exposure apparatus which is an example of an apparatus for performing the method of the present invention.
１ 電子銃 ３、５ コンデン
サレンズ ６、７ 矩形開口 ８ 偏向器 １０ マスク １１ マスクステ
ージ １２、１３ 投影レンズ １４ ウエハ １５ ウエハステージ ３１ 偏向器 ３２ 電子線 ３３ 電子線検出
器 ５１ ビーム像 ５３ マーク ６１ ビーム像 ６３ マーク ７１ ビーム像（正方形） ７３ マークREFERENCE SIGNS LIST 1 electron gun 3, 5 condenser lens 6, 7 rectangular opening 8 deflector 10 mask 11 mask stage 12, 13 projection lens 14 wafer 15 wafer stage 31 deflector 32 electron beam 33 electron beam detector 51 beam image 53 mark 61 beam image 63 mark 71 beam image (square) 73 mark
Claims (5)
で照明し、マスクを通過してパターン化された荷電ビー
ムを投影光学系を介して感応基板上に結像させてパター
ンを転写する荷電ビーム露光方法であって；ターゲット
面上（感応基板上又はそれを載置するステージ上）にマ
ークを配置し、 マスク又はマスクステージ上にマーク検出用パターンを
形成し、前記マーク上に前記ビームにより前記パターン
像を結像し、 該ビーム像を上記マーク上で走査し、 該マークで反射、散乱、吸収又は透過等したビームを検
出してマーク検出波形を得、 このマーク検出波形の２次微分波形の自己相関波形を求
め、 この自己相関波形のピーク値が最大となるように上記投
影光学系の像の回転を調整することを特徴とする荷電ビ
ーム露光方法。1. A charged beam exposure system for illuminating a pattern formed on a mask with a charged beam, transferring the pattern by passing the mask through the mask to form a patterned charged beam on a sensitive substrate via a projection optical system. Placing a mark on a target surface (on a sensitive substrate or a stage on which it is mounted), forming a pattern for detecting a mark on a mask or a mask stage, and forming the pattern on the mark by the beam on the mark An image is formed, the beam image is scanned over the mark, a beam reflected, scattered, absorbed, transmitted, or the like is detected at the mark to obtain a mark detection waveform, and a second derivative waveform of the mark detection waveform is obtained. A charged beam exposure method comprising: obtaining an autocorrelation waveform; and adjusting a rotation of an image of the projection optical system so that a peak value of the autocorrelation waveform is maximized.
ーゲット面上において、実質的に同じピッチで配列され
た複数の帯からなるビームレットであることを特徴とす
る請求項１記載の荷電ビーム露光方法。2. The charged beam exposure according to claim 1, wherein the mark and the detection pattern image are beamlets composed of a plurality of bands arranged at substantially the same pitch on the target surface. Method.
で照明し、マスクを通過してパターン化された荷電ビー
ムを投影光学系を介して感応基板上に結像させてパター
ンを転写する荷電ビーム露光方法であって；ターゲット
面上（感応基板上又はそれを載置するステージ上）にマ
ークを配置し、 マスク又はマスクステージ上にマーク検出用パターンを
形成し、前記マーク上に前記ビームにより前記パターン
像を結像し、該ビーム像を上記マーク上で走査し、 該マークで反射、散乱、吸収又は透過等したビームを検
出してマーク検出波形を得、 ここで上記マーク及び検出用パターン像は、ターゲット
面上において実質的に同じ間隔で配置された複数の図形
からなり、 上記マーク検出波形を加工した波形の立ち上がりの急峻
さが最大となるように上記投影光学系の像の倍率を調整
することを特徴とする荷電ビーム露光方法。3. A charged beam exposure method for illuminating a pattern formed on a mask with a charged beam, transferring the pattern by passing the mask through the mask and forming an image of the patterned charged beam on a sensitive substrate via a projection optical system. Placing a mark on a target surface (on a sensitive substrate or a stage on which it is mounted), forming a pattern for detecting a mark on a mask or a mask stage, and forming the pattern on the mark by the beam on the mark An image is formed, the beam image is scanned on the mark, a beam reflected, scattered, absorbed or transmitted by the mark is detected to obtain a mark detection waveform, wherein the mark and the pattern image for detection are It is composed of a plurality of figures arranged at substantially the same interval on the target surface, and the steepest rise of the waveform obtained by processing the mark detection waveform is maximized. Charged beam exposure method characterized by adjusting the magnification of the image of the projection optical system.
己相関波形を求め、 この自己相関波形のピーク値が最大となるように上記投
影光学系の像の倍率を調整することを特徴とする請求項
３記載の荷電ビーム露光方法。4. An autocorrelation waveform of a second derivative waveform of the mark detection waveform is obtained, and a magnification of an image of the projection optical system is adjusted so that a peak value of the autocorrelation waveform is maximized. The charged beam exposure method according to claim 3.
的小さい矩形であることを特徴とする請求項３又は４記
載の荷電ビーム露光方法。5. The charged beam exposure method according to claim 3, wherein the detection beam image or the mark is a relatively small rectangle.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9291749A JPH11121348A (en) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | Charged beam exposing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9291749A JPH11121348A (en) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | Charged beam exposing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11121348A true JPH11121348A (en) | 1999-04-30 |
Family
ID=17772924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9291749A Pending JPH11121348A (en) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | Charged beam exposing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11121348A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003077813A (en) * | 2001-09-05 | 2003-03-14 | Nikon Corp | Method of evaluating imaging performance of charged particle beam exposure device, method of adjusting the charged particle beam exposure device, beam spread measuring apparatus and the charged particle beam exposure device |
| JP2003077814A (en) * | 2001-09-05 | 2003-03-14 | Nikon Corp | Method of measuring imaging performance of charged particle beam exposure device, method thereof and charged particle beam exposure device |
-
1997
- 1997-10-09 JP JP9291749A patent/JPH11121348A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003077813A (en) * | 2001-09-05 | 2003-03-14 | Nikon Corp | Method of evaluating imaging performance of charged particle beam exposure device, method of adjusting the charged particle beam exposure device, beam spread measuring apparatus and the charged particle beam exposure device |
| JP2003077814A (en) * | 2001-09-05 | 2003-03-14 | Nikon Corp | Method of measuring imaging performance of charged particle beam exposure device, method thereof and charged particle beam exposure device |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20040720 |