JPH0210823A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0210823A JPH0210823A JP63161788A JP16178888A JPH0210823A JP H0210823 A JPH0210823 A JP H0210823A JP 63161788 A JP63161788 A JP 63161788A JP 16178888 A JP16178888 A JP 16178888A JP H0210823 A JPH0210823 A JP H0210823A
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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。
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、電子ビーム描画装置を使用して半導体基板(
主としてウェーハ)及びマスク基板などにパターン描画
を行なう半導体装置の製造方法に関するもので、特にパ
ターン描画前の前記描画装置の電子光学系調整段階にお
ける電子ビームのスティグマ補正(非点収差補正ともい
う)を自動的に行なう方法に使用される。
主としてウェーハ)及びマスク基板などにパターン描画
を行なう半導体装置の製造方法に関するもので、特にパ
ターン描画前の前記描画装置の電子光学系調整段階にお
ける電子ビームのスティグマ補正(非点収差補正ともい
う)を自動的に行なう方法に使用される。
(従来の技術)
半導体素子の微細化、高密度化は著しく、サプミクロン
又はナノメータ領域の加工寸法が要求されるに至ってい
る。 このような微細加工は従来の光学装置の性能限界
を越えており、電子ビーム描画装置が使用されるように
なっている。
又はナノメータ領域の加工寸法が要求されるに至ってい
る。 このような微細加工は従来の光学装置の性能限界
を越えており、電子ビーム描画装置が使用されるように
なっている。
このような微細加工のパターン描画装置の一例として、
JBX−5DII (F)型電子ビーム描画装置(日本
電子製)を収り上げ、従来技術について以下説明する。
JBX−5DII (F)型電子ビーム描画装置(日本
電子製)を収り上げ、従来技術について以下説明する。
第3図は該装置の電子光学系の構成を示す模式図であ
る。 同図において、カソード1、ウェネルト(weh
ne l 1. J電極2及びアノード3で構成される
電子銃(electron gun) 4から放出され
る電子は、アライメン1〜 コイル(aliment
coil) 5、小円孔(aperture) 6を経
て、ビームブランキング電極(beai blanke
r) 7を内蔵する第1の磁界レンズ8で縮小され、ク
ロスオーバ点をビームス1〜ツバ(bean+ 5to
pper) 9の位置に縮小結像する。 この縮小結像
した電子ビームは更にアライメントコイル10を経て中
間レンズ(第2レンズ11及び第3レンズ12)に入射
し、第2、第3レンズの強さを連動制御して第2の縮小
結像が行なわれる。 ステイグメータ(stiBato
r 、スティグマトール)13は、非点収差補正装置と
も呼ばれ、磁界レンズの回転対称性の不完全等により生
ずる非点収差を補正する機能を持つ、 符号14は終段
小円孔(final aperture)で、第4レン
ズ16又は第5レンズ18はそれぞれ対物レンズで、第
3の縮小結像が行なわれる。 第4及び第5の対物レン
ズの内部にはビーム偏向用の8極静電型偏向器15及び
17が設置されている。 電子検知器(backsca
ttered elec−tron detector
) 19は、工作片(svork piece)20を
電子ビームで走査したとき返ってくる反射電子を含む2
次電子(以下単に2次電子と呼ぶこともある)を受光す
る機能を持っている。
る。 同図において、カソード1、ウェネルト(weh
ne l 1. J電極2及びアノード3で構成される
電子銃(electron gun) 4から放出され
る電子は、アライメン1〜 コイル(aliment
coil) 5、小円孔(aperture) 6を経
て、ビームブランキング電極(beai blanke
r) 7を内蔵する第1の磁界レンズ8で縮小され、ク
ロスオーバ点をビームス1〜ツバ(bean+ 5to
pper) 9の位置に縮小結像する。 この縮小結像
した電子ビームは更にアライメントコイル10を経て中
間レンズ(第2レンズ11及び第3レンズ12)に入射
し、第2、第3レンズの強さを連動制御して第2の縮小
結像が行なわれる。 ステイグメータ(stiBato
r 、スティグマトール)13は、非点収差補正装置と
も呼ばれ、磁界レンズの回転対称性の不完全等により生
ずる非点収差を補正する機能を持つ、 符号14は終段
小円孔(final aperture)で、第4レン
ズ16又は第5レンズ18はそれぞれ対物レンズで、第
3の縮小結像が行なわれる。 第4及び第5の対物レン
ズの内部にはビーム偏向用の8極静電型偏向器15及び
17が設置されている。 電子検知器(backsca
ttered elec−tron detector
) 19は、工作片(svork piece)20を
電子ビームで走査したとき返ってくる反射電子を含む2
次電子(以下単に2次電子と呼ぶこともある)を受光す
る機能を持っている。
上述の電子光学系では、電子Rqから放出される電子は
、第ルンズないし第4レンズを用いウェーハ上に0.1
μm以下のビームを形成することができる(ガウス型ビ
ーム方式の場合)。
、第ルンズないし第4レンズを用いウェーハ上に0.1
μm以下のビームを形成することができる(ガウス型ビ
ーム方式の場合)。
この電子ビーム描画装置を使用して半導体基板(ウェー
ハ)にパターンを描画する場合、描画前に電子光学系の
調整を必要とする。 例えば電子銃から放射される電子
ビームの中心部分を使用するため、電子ビームのレンズ
軸に対するずれを補正するアライメント調整、或いは電
子ビームが非点収差により楕円スポットとなる場合には
、これを真円にするためのスティグマ調整を行なう。
ハ)にパターンを描画する場合、描画前に電子光学系の
調整を必要とする。 例えば電子銃から放射される電子
ビームの中心部分を使用するため、電子ビームのレンズ
軸に対するずれを補正するアライメント調整、或いは電
子ビームが非点収差により楕円スポットとなる場合には
、これを真円にするためのスティグマ調整を行なう。
さらにフォーカス調整を必要とする。 現在フォーカス
調整に関しては、該描画装置の基板載置ステージ又はウ
ェーハ上に設けられた基準マークを電子ビームで走査し
たとき返ってくる2次電子を検出し、CRT上でモニタ
像を見ながら作業者が手動で調整するか、或いは前記検
出信号を用い自動的にフォーカス調整をしている。
しかしスティグマ調整は、殆ど作業者がモニタ像を見な
がら手動で調整している。
調整に関しては、該描画装置の基板載置ステージ又はウ
ェーハ上に設けられた基準マークを電子ビームで走査し
たとき返ってくる2次電子を検出し、CRT上でモニタ
像を見ながら作業者が手動で調整するか、或いは前記検
出信号を用い自動的にフォーカス調整をしている。
しかしスティグマ調整は、殆ど作業者がモニタ像を見な
がら手動で調整している。
第4図は基準マーク位置及びその形状の一例を示す図で
ある。 同図(a )において、ウェーハ載置ステージ
21上にホルダー22に保持されたウェーハ23が載置
されている。 符号P、Q、R,Sはウェーハ上に設け
られた十字形の基準マーク、符号M1、M2 、M3
、M4.M5はステージLに設けられた十字形を連接し
たメツシュ状の基準マークである。 同図(1))は十
字マーク(点線)を検出するための4つの走査(実線)
モー[1)、(2)、(3)、及び(4)を、又同図(
C)は段差マーク24と異種金属マーク25のそれぞれ
の断面図である。 第5図はマーク検出信号処理とその
処理波形の流れを示し、第6図はフォーカス調整、ステ
ィグマ調整を含むマーク検出制御系の概要を示すブロッ
ク図である。
ある。 同図(a )において、ウェーハ載置ステージ
21上にホルダー22に保持されたウェーハ23が載置
されている。 符号P、Q、R,Sはウェーハ上に設け
られた十字形の基準マーク、符号M1、M2 、M3
、M4.M5はステージLに設けられた十字形を連接し
たメツシュ状の基準マークである。 同図(1))は十
字マーク(点線)を検出するための4つの走査(実線)
モー[1)、(2)、(3)、及び(4)を、又同図(
C)は段差マーク24と異種金属マーク25のそれぞれ
の断面図である。 第5図はマーク検出信号処理とその
処理波形の流れを示し、第6図はフォーカス調整、ステ
ィグマ調整を含むマーク検出制御系の概要を示すブロッ
ク図である。
基準マーク24又は25を電子ビームで走査し、返って
くる2次電子を電子検知器19で受光し、検出信号A及
びBを得る。 基準マークが段差マークの場合には差信
号出力Wl 、(A−B)を、又異種金属マークの場合
には和信号出力W2 。
くる2次電子を電子検知器19で受光し、検出信号A及
びBを得る。 基準マークが段差マークの場合には差信
号出力Wl 、(A−B)を、又異種金属マークの場合
には和信号出力W2 。
(A+B)を微分回路27で微分した出力を可変利得ア
ンプ28にて増幅し所望の大きさのアンプ出力W3が得
られる。 又符号26は切換えスイッチで、段差マーク
の場合にはSUB、異種金属マークの場合にはADDl
11!Iに切換える。 アンプ出力W3は、その一部は
モニタ29、池の一部はA/D変換を含む、波形メモリ
30に入力され、さらにW3の池の一部は絶対値アンプ
31に入力される。 絶対値アンプ出力W4は一部はモ
ニタに、他の一部は波形形成回路32に人力され、波形
形成出力W5はモニタ及び信号処理部33に送られる。
ンプ28にて増幅し所望の大きさのアンプ出力W3が得
られる。 又符号26は切換えスイッチで、段差マーク
の場合にはSUB、異種金属マークの場合にはADDl
11!Iに切換える。 アンプ出力W3は、その一部は
モニタ29、池の一部はA/D変換を含む、波形メモリ
30に入力され、さらにW3の池の一部は絶対値アンプ
31に入力される。 絶対値アンプ出力W4は一部はモ
ニタに、他の一部は波形形成回路32に人力され、波形
形成出力W5はモニタ及び信号処理部33に送られる。
計算機34には波形メモリにストアされた、若しくは
信号処理部で処理された2次電子の信号波形が入力され
る。
信号処理部で処理された2次電子の信号波形が入力され
る。
オートフォーカスではこの信号波形を用い、計算機34
の制御によりフォーカス調整部35のフォーカスボリュ
ームを変化させ、検出信号A及びBの出力を第5図に示
す流れに従い処理し、計算a34にフィードバックして
、信号波形の波高値が最も高くなるポイントを、X方向
走査及びY方向走査のそれぞれの場合で検出し、両者の
平均値をベストフォーカスとしている。 フォーカス調
整部35は、計算機34を介して第2レンズ11及び第
3レンズ12の強さを連動制御し、前記標準マーク上に
電子ビームの結像位置を合わせる作用をする。
の制御によりフォーカス調整部35のフォーカスボリュ
ームを変化させ、検出信号A及びBの出力を第5図に示
す流れに従い処理し、計算a34にフィードバックして
、信号波形の波高値が最も高くなるポイントを、X方向
走査及びY方向走査のそれぞれの場合で検出し、両者の
平均値をベストフォーカスとしている。 フォーカス調
整部35は、計算機34を介して第2レンズ11及び第
3レンズ12の強さを連動制御し、前記標準マーク上に
電子ビームの結像位置を合わせる作用をする。
前記電子ビーム描画装置を使用し、0.2μmレベルの
微細パターンの形成を行なう場合を例にとり、パターン
描画前の作業で主として問題となるフォーカス調整とス
ティグマ調整について更に詳しく説明する。 第7図は
0.2μ■ないし1μm寸法の各孤立パターンを、CM
S−EX(R)(東洋曹達)ネガ型電子ビーム描画用レ
ジストにパターニングした際のフォーカスずれによる寸
法余裕度(フォーカスマージン)を示すものである。
微細パターンの形成を行なう場合を例にとり、パターン
描画前の作業で主として問題となるフォーカス調整とス
ティグマ調整について更に詳しく説明する。 第7図は
0.2μ■ないし1μm寸法の各孤立パターンを、CM
S−EX(R)(東洋曹達)ネガ型電子ビーム描画用レ
ジストにパターニングした際のフォーカスずれによる寸
法余裕度(フォーカスマージン)を示すものである。
横軸はベストフォーカスからのずれを示すもので、単位
ポイントは、フォーカス設定値の最小単位で、第2、第
3レンズの強さに対応する。 縦軸はパターニングされ
たレジスト寸法(μn)である。
ポイントは、フォーカス設定値の最小単位で、第2、第
3レンズの強さに対応する。 縦軸はパターニングされ
たレジスト寸法(μn)である。
○印は描画面積1600μm口(1600μTlX16
00μ111)フィールド、・印は1100μm口フィ
ールドの場合を示す、 第7図より0.2μmパターン
は描画面積1600μm口フィールドで±50(ポイン
ト)、1100μm口フィールドでは±130(ポイン
ト)程度のフォーカスずれによる寸法余裕度があるが、
1100μm口フィールドでも、作業者の個人差により
±(100〜200 ) (ポイント)近くずれてし
まう、このためビーム走査による2次電子を検出して、
その波形よりベストフォーカスを調べる前述のオートフ
ォーカス機能がある。 この機能を実行した場合、現状
±60(ポイント)(3σ)以内に個人差なくフォーカ
スを合わせることが可能となっている。
00μ111)フィールド、・印は1100μm口フィ
ールドの場合を示す、 第7図より0.2μmパターン
は描画面積1600μm口フィールドで±50(ポイン
ト)、1100μm口フィールドでは±130(ポイン
ト)程度のフォーカスずれによる寸法余裕度があるが、
1100μm口フィールドでも、作業者の個人差により
±(100〜200 ) (ポイント)近くずれてし
まう、このためビーム走査による2次電子を検出して、
その波形よりベストフォーカスを調べる前述のオートフ
ォーカス機能がある。 この機能を実行した場合、現状
±60(ポイント)(3σ)以内に個人差なくフォーカ
スを合わせることが可能となっている。
従来技術におけるスティグマ調整は、X方向及びY方向
それぞれ独立したボリューム値を手動によりか1整して
いる。 第8図(a )はX方向、同図(b )はY方
向のそれぞれスティグマ調整ずれによる寸法マージンを
示す。 同図においてO印及び・印はそれぞれ1600
μm0フイールド及び1100μ1口の場合を示す。
横軸は、ベストフォーカスとなるスティグマ設定値を0
とし、この設定値からのスティグマ設定値ずれを示す、
単位ポイントはスティグマ設定値の最小単位で、ステイ
グメータの強さに対応する。 縦軸はパターニングされ
たレジスト寸法である。 同図(a )より、X方向で
は1100μm口フィールドで±300(ポイント)程
度、1600μm口フィールドで±200(ポイント)
程度のスティグマ調整ずれによる寸法余裕度がある。
又同図(b )より、Y方向では7100μm口フィー
ルドで±250(ポイント) 、1600μm口フィー
ルドで±100(ポイント)程度の寸法余裕度がある。
それぞれ独立したボリューム値を手動によりか1整して
いる。 第8図(a )はX方向、同図(b )はY方
向のそれぞれスティグマ調整ずれによる寸法マージンを
示す。 同図においてO印及び・印はそれぞれ1600
μm0フイールド及び1100μ1口の場合を示す。
横軸は、ベストフォーカスとなるスティグマ設定値を0
とし、この設定値からのスティグマ設定値ずれを示す、
単位ポイントはスティグマ設定値の最小単位で、ステイ
グメータの強さに対応する。 縦軸はパターニングされ
たレジスト寸法である。 同図(a )より、X方向で
は1100μm口フィールドで±300(ポイント)程
度、1600μm口フィールドで±200(ポイント)
程度のスティグマ調整ずれによる寸法余裕度がある。
又同図(b )より、Y方向では7100μm口フィー
ルドで±250(ポイント) 、1600μm口フィー
ルドで±100(ポイント)程度の寸法余裕度がある。
しかしながらモニタ像を見ながらスティグマ調整を行
なうと、個人差によるバラツキがあり、そのスティグマ
調整ずれは±(300〜400) (ポインl−)近く
ある。 又、スティグマ調整ずれによりフォーカス調整
への影響が十分考えられる。
なうと、個人差によるバラツキがあり、そのスティグマ
調整ずれは±(300〜400) (ポインl−)近く
ある。 又、スティグマ調整ずれによりフォーカス調整
への影響が十分考えられる。
(発明が解決しようとする課題)
電子ビーム描画装置の描画面の電子光学系の調整のうち
主たるものはフォーカス調整とスティグマ調整である。
主たるものはフォーカス調整とスティグマ調整である。
このうちフォーカス調整については前述のオートフォ
ーカス機能を設けたことにより、その調整ずれを許容値
内にすることができる。 しかしながらスティグマ調整
については従来技術ではマニュアル調整で対応している
。 そのため作業者の個人差による調整ずれか生じ、こ
のずれがオートフォーカス調整に影響を与え、例えば0
.2μmレベルのパターン形成で出来上がり寸法にずれ
が生じ、最悪ではバターニング出来ないという課題があ
る。
ーカス機能を設けたことにより、その調整ずれを許容値
内にすることができる。 しかしながらスティグマ調整
については従来技術ではマニュアル調整で対応している
。 そのため作業者の個人差による調整ずれか生じ、こ
のずれがオートフォーカス調整に影響を与え、例えば0
.2μmレベルのパターン形成で出来上がり寸法にずれ
が生じ、最悪ではバターニング出来ないという課題があ
る。
本発明の目的は、手動スティグマ調整に起因する前記出
来上がりパターン寸法のずれを低減するため、ビーム走
査時の返ってくる2次電子(反射電子を含む)を用いて
、スティグマ調整の最適設定値を自動的に検出し、これ
により前記課題を解決できる半導体装置の製造方法を提
供することである。
来上がりパターン寸法のずれを低減するため、ビーム走
査時の返ってくる2次電子(反射電子を含む)を用いて
、スティグマ調整の最適設定値を自動的に検出し、これ
により前記課題を解決できる半導体装置の製造方法を提
供することである。
[発明の構成1
(課題を解決するための手段)
本発明は、電子ビームにより半導体基板等に回路パター
ンを描画する場合、描画前のスティグマIRMkにおい
て、自動的にスティグマ補正を行なうことを特徴とする
半導体装置の製造方法である。
ンを描画する場合、描画前のスティグマIRMkにおい
て、自動的にスティグマ補正を行なうことを特徴とする
半導体装置の製造方法である。
即ち該描画装置の基板載置ステージ又は基板上に設けら
れた基準マーク(第4図)を電子ビームで走査する時、
返ってくる反射電子を含む2次電子(backscat
jered electron)を電子検知器により受
光し、この2次電子の信号波形を成形する方法を用い
前記ステージ又は基板上の互いに直交するX方向及びY
方向或いはX、Y両方向のうちいずれか1つの方向のス
ティグマ設定値を所定の値ずつステップ状に変化させ、
このスティグマ設定値の各ステップ毎に、X方向にビー
ム走査した時の前記成形された2次電子信号波形の波高
値を最大にするオートフォーカス調整の設定値Fうを検
出し、同様にY方向にビーム走査した時の波高値を最大
にするオートフォーカス調整値の設定値Fxを検出し、
Fx=Fyとなる同一組のスティグマ設定値を検出し、
このスティグマ設定値をスティグマ補正値とする。 こ
れらの操作は、計算機の制御により自動的に行なわれる
。
れた基準マーク(第4図)を電子ビームで走査する時、
返ってくる反射電子を含む2次電子(backscat
jered electron)を電子検知器により受
光し、この2次電子の信号波形を成形する方法を用い
前記ステージ又は基板上の互いに直交するX方向及びY
方向或いはX、Y両方向のうちいずれか1つの方向のス
ティグマ設定値を所定の値ずつステップ状に変化させ、
このスティグマ設定値の各ステップ毎に、X方向にビー
ム走査した時の前記成形された2次電子信号波形の波高
値を最大にするオートフォーカス調整の設定値Fうを検
出し、同様にY方向にビーム走査した時の波高値を最大
にするオートフォーカス調整値の設定値Fxを検出し、
Fx=Fyとなる同一組のスティグマ設定値を検出し、
このスティグマ設定値をスティグマ補正値とする。 こ
れらの操作は、計算機の制御により自動的に行なわれる
。
なおスティグマ設定値は、X方向とY方向との2つの設
定値によって決められる。 上記の同一組のスティグマ
設定値とは5X方向にビーム走査した時の1組のスティ
グマ設定値と、Y方向にビーム走査した時の1組のステ
ィグマ設定値とが同一であることを意味する。 又X方
向及びY方向のスティグマ設定値が共に未定の場合には
両方向、又X、Y両方向のうち一方の方向のスティグマ
設定(Iriが規定されている時は他方の方向のスティ
グマ設定値をステップ状に変化させる。
定値によって決められる。 上記の同一組のスティグマ
設定値とは5X方向にビーム走査した時の1組のスティ
グマ設定値と、Y方向にビーム走査した時の1組のステ
ィグマ設定値とが同一であることを意味する。 又X方
向及びY方向のスティグマ設定値が共に未定の場合には
両方向、又X、Y両方向のうち一方の方向のスティグマ
設定(Iriが規定されている時は他方の方向のスティ
グマ設定値をステップ状に変化させる。
(作用)
スティグマ調整のX方向及びY方向の設定値が十分良好
に調整されている場合には、X方向にビーム走査をした
場合でも、Y方向にビーム走査した場合でも2次電子信
号波形の波高値を最大にするフォーカス調整の設定値は
等しく、即ちFx=Fyとなることが試行結果より確認
された。 本発明は、この知見に基づいて完成されたも
のである。 電子光学系に非点収差のある場合、パター
ン描画面のビームスポット形状は楕円形となるが、ステ
ィグマ調整のX方向及びY方向の設定値が十分調整され
ると、ビームスポットはほぼ真円となる。 このためX
方向にビーム走査をした場合でも、Y方向にビーム走査
した場合でも、2次電子信号波形の波高値を最大にする
フォーカス調整の設定値は等しくなるものと推定される
。
に調整されている場合には、X方向にビーム走査をした
場合でも、Y方向にビーム走査した場合でも2次電子信
号波形の波高値を最大にするフォーカス調整の設定値は
等しく、即ちFx=Fyとなることが試行結果より確認
された。 本発明は、この知見に基づいて完成されたも
のである。 電子光学系に非点収差のある場合、パター
ン描画面のビームスポット形状は楕円形となるが、ステ
ィグマ調整のX方向及びY方向の設定値が十分調整され
ると、ビームスポットはほぼ真円となる。 このためX
方向にビーム走査をした場合でも、Y方向にビーム走査
した場合でも、2次電子信号波形の波高値を最大にする
フォーカス調整の設定値は等しくなるものと推定される
。
本発明の前記手段は、計算機からの制御により、前記の
方法でスティグマ設定値を所定のステップ幅で変化させ
、各ステップにおけるFx値及びFx値を求め5、例え
ば第2図のようにスティグマ設定値とベストフォーカス
の設定値F8、及びFyとの関係を示す曲線の交点を求
め、その交点におけるスティグマ設定値を検出し、この
設定値をスティグマ補正値とする。 これによりビーム
スボ・ットはほぼ真円となる。又上記交点のスティグマ
設定値の検出は、計M、Rの自動制御により行なわれる
ので従来の個人差による調整ずれは無くなる。
方法でスティグマ設定値を所定のステップ幅で変化させ
、各ステップにおけるFx値及びFx値を求め5、例え
ば第2図のようにスティグマ設定値とベストフォーカス
の設定値F8、及びFyとの関係を示す曲線の交点を求
め、その交点におけるスティグマ設定値を検出し、この
設定値をスティグマ補正値とする。 これによりビーム
スボ・ットはほぼ真円となる。又上記交点のスティグマ
設定値の検出は、計M、Rの自動制御により行なわれる
ので従来の個人差による調整ずれは無くなる。
(実施例)
以下実施例により本発明を更に詳しく説明する。
本実施例で使用する電子ビーム描画装置は、従来技術で
説明したJBX−5DI[(F)型(日本電子製)であ
り、該装置の電子光学系の構成等については第3図ない
し第6図を参照する。
説明したJBX−5DI[(F)型(日本電子製)であ
り、該装置の電子光学系の構成等については第3図ない
し第6図を参照する。
初めに本発明の基礎となった試行結果について第2図を
参照して説明する。 まずX方向及びY方向のスティグ
マ設定値をそれぞれ0にした状態(オフセットの状!r
3)から手動で100ポイントずつステップ状に増減し
、スティグマ設定値の各ステップ毎にオートフォーカス
a能を実行して得られたベストフォーカス設定値のX方
向走査、Y方向走査及び平均のそれぞれの値を検出する
。 なお上記ベストフォーカス設定値は、基準マークを
電子ビームでX方向又はY方向に走査し、返ってくる2
次電子を電子検知器により受光し、この2次電子信号波
形を成形して得られた信号波形の波高値が、最大になる
よう計算機制御により自動的にフォーカス調整を実行し
て得られたフォーカス設定値である。
参照して説明する。 まずX方向及びY方向のスティグ
マ設定値をそれぞれ0にした状態(オフセットの状!r
3)から手動で100ポイントずつステップ状に増減し
、スティグマ設定値の各ステップ毎にオートフォーカス
a能を実行して得られたベストフォーカス設定値のX方
向走査、Y方向走査及び平均のそれぞれの値を検出する
。 なお上記ベストフォーカス設定値は、基準マークを
電子ビームでX方向又はY方向に走査し、返ってくる2
次電子を電子検知器により受光し、この2次電子信号波
形を成形して得られた信号波形の波高値が、最大になる
よう計算機制御により自動的にフォーカス調整を実行し
て得られたフォーカス設定値である。
第2図においてΔ印はX方向及びム印はY方向にそれぞ
れ電子ビームを走査した場合のベストフォーカス設定値
Fx及びFyを、又○印はFxとFxの平均値を示す。
れ電子ビームを走査した場合のベストフォーカス設定値
Fx及びFyを、又○印はFxとFxの平均値を示す。
同図(a )及び(b )はスティグマ設定値をX方
向及びY方向について100ポインI・ずつ階段状に変
化した場合である。
向及びY方向について100ポインI・ずつ階段状に変
化した場合である。
なお、以下の説明においてX方向のスティグマ設定値を
Sx、Y方向のスティグマ設定値をSyで表わし、階段
幅(ステップ幅)をΔSx及びΔSyで表わす、 同図
(a )の横軸は、スティグマ設定値(SX、5y)=
(nΔSx、nASy)、ただしn−0〜5の整数、Δ
Sx=ΔS、=100ポイント及び(SX 、5y)=
(−rmΔSx。
Sx、Y方向のスティグマ設定値をSyで表わし、階段
幅(ステップ幅)をΔSx及びΔSyで表わす、 同図
(a )の横軸は、スティグマ設定値(SX、5y)=
(nΔSx、nASy)、ただしn−0〜5の整数、Δ
Sx=ΔS、=100ポイント及び(SX 、5y)=
(−rmΔSx。
1ΔSy)、ただしm−1〜5の整数、ΔSつΔ5y−
100ポイント、を表わす。 縦軸は、スティグマ設定
値(S、、S、)におけるベストフォーカス設定値Fx
(Δ印)、Fy (ム印)を表わす、 同図(b)では
スティグマ設定値を(Sx、5y)=(nΔS、、−n
ASy)及び(sx 、 SV )= (−IIΔS、
、−nASy )と階段状に変化した場合を示す。
又同図(C)ではS、 −〇にした状態でSxを変化し
た場合で、スティグマ設定値(8つ、5V)=(nΔ5
80)及び(sx、5y)=(IIΔS、、O)とする
、 同図(d )ではS、=0としてSyを変化した場
合で(sx、 sy )=(o、 nΔS、)及び(S
x 、 Sy ) = (0,−rxΔS、)とする
。
100ポイント、を表わす。 縦軸は、スティグマ設定
値(S、、S、)におけるベストフォーカス設定値Fx
(Δ印)、Fy (ム印)を表わす、 同図(b)では
スティグマ設定値を(Sx、5y)=(nΔS、、−n
ASy)及び(sx 、 SV )= (−IIΔS、
、−nASy )と階段状に変化した場合を示す。
又同図(C)ではS、 −〇にした状態でSxを変化し
た場合で、スティグマ設定値(8つ、5V)=(nΔ5
80)及び(sx、5y)=(IIΔS、、O)とする
、 同図(d )ではS、=0としてSyを変化した場
合で(sx、 sy )=(o、 nΔS、)及び(S
x 、 Sy ) = (0,−rxΔS、)とする
。
第2図(a )、(b )、(C)の各図ではスティグ
マ設定値(Sx 、s、)の値が大きくなると、FXと
Fyの差が大きくなり、明らかに1ケ所で、即ちA、B
、Cの各点で交わることがわかる。
マ設定値(Sx 、s、)の値が大きくなると、FXと
Fyの差が大きくなり、明らかに1ケ所で、即ちA、B
、Cの各点で交わることがわかる。
同図(d )においても、スティグマ設定値のずれに対
しFX又はFxは極端な変化は見られないか、2つの曲
線はD点で交わる。 この現象は、スティグマ設定値が
適値からずれると非点収差が発生し、ベストフォーカス
設定値に影響し、本来の(ビームスポットが真円の場合
)のベストフォーカス設定値からずれてM1定され、こ
のような結果が出てくると判断される。
しFX又はFxは極端な変化は見られないか、2つの曲
線はD点で交わる。 この現象は、スティグマ設定値が
適値からずれると非点収差が発生し、ベストフォーカス
設定値に影響し、本来の(ビームスポットが真円の場合
)のベストフォーカス設定値からずれてM1定され、こ
のような結果が出てくると判断される。
上記試行結果を利用したオートスティグマ機能の手順の
ブロック図の一例を第1図に示す、 あらかじめ第4図
(a )に示すウェーハ上の基準マークPがあると予想
される位置をビームのマーク検出走査とステージ移動に
より自動的に検索しP点位置が検知され、オートフォー
カスR能によりフォーカスを合わせておく。
ブロック図の一例を第1図に示す、 あらかじめ第4図
(a )に示すウェーハ上の基準マークPがあると予想
される位置をビームのマーク検出走査とステージ移動に
より自動的に検索しP点位置が検知され、オートフォー
カスR能によりフォーカスを合わせておく。
次に手順■において。 オペレーターがある程度までモ
ニタ1象を用いてスティグマ調整を行なう。
ニタ1象を用いてスティグマ調整を行なう。
この時のスティグマ設定値SXO及びSyoは(SX、
Sy)の初期値となる。
Sy)の初期値となる。
手順■において。 コンピュータ処理によるオートモー
ドに切換える。 これにより、オートフォーカス及びオ
ートスティグマの各調整機能が動作し次の手順が自動的
に進められる。
ドに切換える。 これにより、オートフォーカス及びオ
ートスティグマの各調整機能が動作し次の手順が自動的
に進められる。
手順■において。 X及びY方向のスティグマ設定値(
sx 、S、)を所定の値△Sずつステップ状に変化す
る。 即ち、5x=S、。±nΔS、5y=S、J0±
nΔSで、nは任意の移変数で、ΔSと共にあらかじめ
計算機内のメモリにス1〜アされ、例えばn =0.1
,2.・・・の順にステップ状に変化し、ステップ毎に
引続き後述の手順■、■の工程を行ない、Fx≠Fyの
ときは手順■に戻り、スティグマ設定値を次のステップ
値とする。F8Fyが検出されるまで手順■ないし■は
繰返される。 なおスティグマ設定値(sx 、 sy
)の信号は計3Wa34から出力されてスティグマ調
整部36に転送され、調整部36内のスティグマボリュ
ーム等を介してステイグメータ13の強さ、従って、ビ
ームスポットのX方向及びY方向の形状を設定1(SX
、Sy)に対応した量だけ変化させる。
sx 、S、)を所定の値△Sずつステップ状に変化す
る。 即ち、5x=S、。±nΔS、5y=S、J0±
nΔSで、nは任意の移変数で、ΔSと共にあらかじめ
計算機内のメモリにス1〜アされ、例えばn =0.1
,2.・・・の順にステップ状に変化し、ステップ毎に
引続き後述の手順■、■の工程を行ない、Fx≠Fyの
ときは手順■に戻り、スティグマ設定値を次のステップ
値とする。F8Fyが検出されるまで手順■ないし■は
繰返される。 なおスティグマ設定値(sx 、 sy
)の信号は計3Wa34から出力されてスティグマ調
整部36に転送され、調整部36内のスティグマボリュ
ーム等を介してステイグメータ13の強さ、従って、ビ
ームスポットのX方向及びY方向の形状を設定1(SX
、Sy)に対応した量だけ変化させる。
手順■において、 オートフォーカス機能により各ステ
ップ毎のスティグマ設定値(sx 、 SV )の状態
で、X方向又はY方向にビーム走査し、基準マークから
の2次電子を受光成形して得られる信号波形の波高値を
最大にするベストフォーカス設定値Fx (X方向ビー
ム走査)又はFy (Y方向ビーム走査)を検出する。
ップ毎のスティグマ設定値(sx 、 SV )の状態
で、X方向又はY方向にビーム走査し、基準マークから
の2次電子を受光成形して得られる信号波形の波高値を
最大にするベストフォーカス設定値Fx (X方向ビー
ム走査)又はFy (Y方向ビーム走査)を検出する。
手順■において。 ベストフォーカス値FxとFxとを
比叙し、等しければ手順■に進み、異なれば手順■に戻
り、手順■、■、■をFx=Fyになるまで繰返す。
比叙し、等しければ手順■に進み、異なれば手順■に戻
り、手順■、■、■をFx=Fyになるまで繰返す。
手順■において、 F”、=Fxとなったときのステ
ィグマ設定値(sx 、Sy)を検出し、スティグマ調
整部36に転送する。
ィグマ設定値(sx 、Sy)を検出し、スティグマ調
整部36に転送する。
手順■において。 スティグマ調整部36のスティグマ
ボリュームはこの設定値(Sx、S、)に対応して変化
し、スティグマメータのX方向及びY方向の強さを補正
する。
ボリュームはこの設定値(Sx、S、)に対応して変化
し、スティグマメータのX方向及びY方向の強さを補正
する。
以上オートスティグマ調整の概略の手順について述べた
。 スティグマ調整については第8図に示すように寸法
的に見たスティグマ設定値のマージンは士(250〜3
00)ポイントであるのに対し、従来の技術では作業者
の個人差により士(300〜400)ポイントのずれが
あった。 しかし本手順にてオートスティグマ調整をす
ることにより、テイグマ調整のずれを±100ポイント
以内の精度で実行することができた。
。 スティグマ調整については第8図に示すように寸法
的に見たスティグマ設定値のマージンは士(250〜3
00)ポイントであるのに対し、従来の技術では作業者
の個人差により士(300〜400)ポイントのずれが
あった。 しかし本手順にてオートスティグマ調整をす
ることにより、テイグマ調整のずれを±100ポイント
以内の精度で実行することができた。
[発明の効果]
これまで詳述したように、本発明において、ビーム走査
時の返ってくる2次電子を用いて、スティグマ調整の最
適設定値を自動的に検出できるオートスティグマ調整機
能を電子ビーム描画装置に設けたので、従来の手動ステ
ィグマ調整に起因する半導体基板上の出来上がりパター
ン寸法のずれは大幅に低減され、前記課題を解決する半
導体装置の製造方法を提供することができた。
時の返ってくる2次電子を用いて、スティグマ調整の最
適設定値を自動的に検出できるオートスティグマ調整機
能を電子ビーム描画装置に設けたので、従来の手動ステ
ィグマ調整に起因する半導体基板上の出来上がりパター
ン寸法のずれは大幅に低減され、前記課題を解決する半
導体装置の製造方法を提供することができた。
第1図は本発明におけるオートスティグマ調整機能の手
順概要の一例を示すブロック図、第2図は本発明の基礎
となった試行結果を示す図、第3図は本発明の実施例及
び従来例で使用した電子ビーム描画装置の電子光学系の
模式図、第4図は基準マーク位置及びその形状の一例を
示す図、第5図はマーク信号処理とその処理波形を示す
図、第6図はフォーカス調整、スティグマ調整を含むマ
ーク検出制御系の概要を示すブロック図、第7図はフォ
ーカスずれによる寸法マージンを示す図、第8図はステ
ィグマ調整ずれによる寸法マージンを示す図である。 1・・・L、R,カソード、 2・・・ウェネルト電
極、3・・・アノード、 4電子銃、 5.10・・
・アライメントコイル、 6,14・・・小円孔、 7
・・・ビームブランキング電極、 8,11,12,1
6゜18・・・第1.第2.第3.第4.第5レンズ、
9・・・ビームストッパ、 13・・・ステイグメー
タ、16.17・・・第2.第1ビーム偏向板、 19
・・・電子検知器、 20・・・工作片、 21・・・
ウェーハaWスデージ、 23・・・ウェーハ、 29
・・・モニタ、 35・・・フォーカスA諮部、 36
・・・スティグマ調整部、 P、Q、R,S・・・基板
上の基準マーク、 M、ないしM!l・・・ステージ上
の基準マーク、 WlないしW5・・・2次電子信号出
力。 手順 第 図 ′/べJ−、r′X簀−タベ望似壇(駒iへム)第 図 ♀ でべ−t−へに−セベ望偶壇(暑ヤへム)7ベ、Lへ←
−やべ閑叔壊(船【入ム)第 図 第 図(1) 7ベーLへ和−夕べ認似壇(基i入み)波形形成(W5 −L」− −し」− 第 図(2) 第 図
順概要の一例を示すブロック図、第2図は本発明の基礎
となった試行結果を示す図、第3図は本発明の実施例及
び従来例で使用した電子ビーム描画装置の電子光学系の
模式図、第4図は基準マーク位置及びその形状の一例を
示す図、第5図はマーク信号処理とその処理波形を示す
図、第6図はフォーカス調整、スティグマ調整を含むマ
ーク検出制御系の概要を示すブロック図、第7図はフォ
ーカスずれによる寸法マージンを示す図、第8図はステ
ィグマ調整ずれによる寸法マージンを示す図である。 1・・・L、R,カソード、 2・・・ウェネルト電
極、3・・・アノード、 4電子銃、 5.10・・
・アライメントコイル、 6,14・・・小円孔、 7
・・・ビームブランキング電極、 8,11,12,1
6゜18・・・第1.第2.第3.第4.第5レンズ、
9・・・ビームストッパ、 13・・・ステイグメー
タ、16.17・・・第2.第1ビーム偏向板、 19
・・・電子検知器、 20・・・工作片、 21・・・
ウェーハaWスデージ、 23・・・ウェーハ、 29
・・・モニタ、 35・・・フォーカスA諮部、 36
・・・スティグマ調整部、 P、Q、R,S・・・基板
上の基準マーク、 M、ないしM!l・・・ステージ上
の基準マーク、 WlないしW5・・・2次電子信号出
力。 手順 第 図 ′/べJ−、r′X簀−タベ望似壇(駒iへム)第 図 ♀ でべ−t−へに−セベ望偶壇(暑ヤへム)7ベ、Lへ←
−やべ閑叔壊(船【入ム)第 図 第 図(1) 7ベーLへ和−夕べ認似壇(基i入み)波形形成(W5 −L」− −し」− 第 図(2) 第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 電子ビーム描画装置を用い半導体基板にパターン描
画をする前の該描画装置の電子光学系調整操作のうち、
レンズ系にて絞り込まれた電子ビームを真円にするため
のスティグマ調整を行なうにあたって、 該描画装置の基板載置ステージ又は基板上に設けられた
基準マークを電子ビームで走査すると共に返ってくる反
射電子を含む2次電子を電子検知器により受光し、走査
時における前記2次電子の信号波形を成形する方法を用
い、 前記ステージ又は基板上の互いに直交するX方向及びY
方向或いはこれらいずれか1つの方向のスティグマ設定
値を所定の値ずつ階段状に変化させ、このスティグマ設
定の各階段値毎に、X方向にビーム走査した時の前記2
次電子信号波形の波高値を最大にするフォーカス調整の
設定値F_x及びY方向にビーム走査した時の前記2次
電子信号波形の波高値を最大にするフォーカス調整の設
定値F_yをそれぞれ検出し、フォーカス調整の設定値
F_x及びF_yが等しくなる同一組のスティグマ設定
値を検出し、このスティグマ設定値を補正値として、 自動的にスティグマ補正を行なうことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63161788A JPH0210823A (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63161788A JPH0210823A (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0210823A true JPH0210823A (ja) | 1990-01-16 |
Family
ID=15741919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63161788A Pending JPH0210823A (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0210823A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012094744A (ja) * | 2010-10-28 | 2012-05-17 | Nuflare Technology Inc | ステージ装置およびこれを用いた電子ビーム描画装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4834477A (ja) * | 1971-09-06 | 1973-05-18 | ||
| JPS5618422A (en) * | 1979-07-23 | 1981-02-21 | Hitachi Ltd | Measuring method for diameter of electron beam |
-
1988
- 1988-06-29 JP JP63161788A patent/JPH0210823A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4834477A (ja) * | 1971-09-06 | 1973-05-18 | ||
| JPS5618422A (en) * | 1979-07-23 | 1981-02-21 | Hitachi Ltd | Measuring method for diameter of electron beam |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012094744A (ja) * | 2010-10-28 | 2012-05-17 | Nuflare Technology Inc | ステージ装置およびこれを用いた電子ビーム描画装置 |
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