JPH0336298B2 - - Google Patents

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JPH0336298B2
JPH0336298B2 JP56165133A JP16513381A JPH0336298B2 JP H0336298 B2 JPH0336298 B2 JP H0336298B2 JP 56165133 A JP56165133 A JP 56165133A JP 16513381 A JP16513381 A JP 16513381A JP H0336298 B2 JPH0336298 B2 JP H0336298B2
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JP
Japan
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electron beam
substrate
mark
drawn
laser length
Prior art date
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Application number
JP56165133A
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English (en)
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JPS5866330A (ja
Inventor
Tsukasa Sawaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP56165133A priority Critical patent/JPS5866330A/ja
Publication of JPS5866330A publication Critical patent/JPS5866330A/ja
Publication of JPH0336298B2 publication Critical patent/JPH0336298B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/304Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
    • H01J37/3045Object or beam position registration

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子ビーム描画系の位置補正方法に関
するものである。
従来の電子ビーム描画系の位置補正方法は、た
とえば第3図の平面図で示されるように、電子ビ
ーム検出用ワイヤ・マーク付のフアラデイカツプ
を、可動ステージ14の上の位置の付近に設置し
て、Dの位置の検出・補正のみによつて描画パタ
ーン位置を補正するものであつた。しかし、この
方法では、上記可変ステージ14上の位置Dと反
射鏡19の反射面との間隔の変動は10分ないし30
分間程度の通常の描画操作時間で、0.1μm以上の
無視しえない量となり、また、上記可動ステージ
14上の位置Dに対するカセツト13上に設置さ
れた基板12の位置の変動も0.1μm以上の無視し
えない量となるので、かかる方法でのパターン位
置精度は、0.2μmをこえるものとなつていた。
なお、第3図中、Cは描画用電子ビームの光軸
位置を示し、また、各手段17,18,23,2
4は、レーザ光束17,23と干渉計18,24
とで構成される周知の測長系である。
一方、別途、従来実施されている電子ビーム描
画系の位置補正方法として、図示しないが、10分
ないし30分程度の時間々隔で、基板12上の所定
位置に設定した基準マークの位置変動のみを検出
し、この変動量をフイードバツクして、描画位置
に補正を加える方法もあるが、これによつても、
上記時間の範囲内では少くとも0.2μmをこえる無
視しえない誤差を伴うことは避けられないのが実
情であつた。
これらの変動量を測定して描画パターン位置を
補正しようとするときの問題は、各測定において
上記変動要因中の各変動量を分離できないこと
と、一つの測定の中に含まれる複数の変動量が殆
んど独立した要因に支配されていることにある。
従つて、より高精度の補正を行うためには、測定
の時間間隔を極端に短くすることも、ひとつの方
策であるが、これは描画装置の生産能力の低下を
齎らすので実用上は不適当であり、あまり意味が
ない。
本発明の目的は、第1に、被描画基板を支持す
る可動ステージの位置を計測するために、同可動
ステージに取りつけられたレーザー測長系の反射
鏡構体部にマークを設け、また上記被描画基板に
もマークを設け、これら二つのマークの位置を任
意のほゞ一定時間々隔毎に電子ビームにより検出
し制御システムにフイードバツクして、レーザー
測長系により計測した位置の変動を補正すること
により描画パターンの位置精度を向上させる方法
を提供するものである。更に、第2に、電子ビー
ム光学鏡筒最下端付近の位置を別のレーザー測長
系により計測して、前記二つのマークの位置から
計測された位置の値に補正を加えることにより、
描画パターンの位置精度を画期的に向上させる方
法をも提供するものである。
以下に、本発明の方法を図面を用いて説明す
る。
第1図は本発明に用いる電子ビーム描画装置の
主要部分を概念的に示す側断面図である。1は電
子光学鏡筒外壁、2は描画室上壁、3は描画室ベ
ースプレート、4はフイラメントとウエネルトか
らなる電子銃、5は電子光学系に対するビームの
透過・遮断を制御するブランキング電極、6はコ
ンデンサーレンズ、7は縮少投影レンズ、8,9
は筒10に支えられた偏向電極、11は後方散乱
電子検出器で、筒10に支えられている。12は
たとえば、半導体基板あるいは半導体用のフオト
マスクとなる基板等の被描画基板、13は基板を
保持する金属製カセツトで、金属製可動ステージ
14に保持されている。可動ステージ14はモー
ター15、送りネジ16によつて動かされ、その
移動量は2波長レーザー光束17と干渉計18、
反射鏡19等よりなる周知の測長系によつて計測
される。別のレーザー干渉計21と、筒10に固
定された反射鏡22とによつて、電子光学系の機
械的半軸の位置変動が検出される。
第2図は、位置測定系を概念的に説明する平面
図であり、第1図と対比すると、1次元増えた分
だけ、レーザー光束23,25、レーザー干渉計
24,26が追加されている。つまり、第1図に
示す電子ビーム描画系は2次元の位置移動を測定
し得るものである。電子ビーム描画システムでは
以上に述べた電子光学系主要部分とステージ移
動、およびその測長系がすべてコンピユータシス
テムによつて制御され、予め用意されたパターン
データーの通りにステージ移動と電子ビームのブ
ランキング・偏向を組合せて描画するものであ
る。
第2図でA1はレーザービーム反射鏡19の反
射面とほゞ90度をなす面に形成された電子ビーム
検出用マークであり、B1は被描画基板12の表
面に形成された電子ビーム検出用マークである。
C点は電子ビーム光学系の光軸(偏向電極電圧が
2次元方向に対して共に零のとき)が上記被描画
基板12の面と交差する位置である。即ち、マー
クA1,B1の各位置は、それらのマークを可動ス
テージ14の移動操作によつて、Cの付近に移動
させたためのレーザー光束のドプラーシフトの積
分値と、更に電子ビームで走査したときにマーク
の検出された偏向電圧の位置換算値の和(または
差)として計測される。
このように計測される値の或る一定の時間々隔
内の変動要因として、マークA1については、同
マークが反射鏡19の反射面に対して変動する量
δ1と、電子ビーム光学系の光軸の位置C点の機械
的原因に基づく変動量δcおよび電気的原因に基づ
く変動量εがある。マークB1については、上記
電子ビーム光学系の光軸の位置C点の上記各変動
量δcとε、及びB1点が反射鏡19の反射面に対し
て変動する量δ2からなつている。また、上記マー
クA1とマークB1との間隔については、従つて、
δ1とδ2との両変動量が相互に関与する。
電子ビーム描画装置の器壁を厳密に(ほゞ1/10
0℃程度に)温度制御すれば、第1図に示す装置
の描画室上壁2とベースプレート3の相対的伸縮
は微小に抑えることができるので、実用される通
常の描画操作期間、すなわち、10分ないし30分程
度以下の期間に生ずる上記マークA1の変動量δc
は0.1μm程度に抑え得ることが期待できる。ま
た、この程度の期間内であれば、変動量εも
0.1μm程度に抑え得ることが期待できる。移動運
動に伴う可動ステージ14の温度要因による変
動、金属製カセツト13の温度要因による変動は
描画室外から制御することは殆んど不可能であ
り、また、カセツト13が可動ステージ14に保
持される支点は、同カセツト13を交換する毎に
変動するものとみなければならない。従つて上記
マークB1の変動量δ2は、普通には、0.1μm程度以
上になりうるものである。反射鏡構体部に付した
マークA1の位置の変動量δ1についてみると、反
射鏡19は、普通硬質ガラスを主要材質として作
られるので、この変動量δ1は無視しうるほどに微
小である。
以上を要約すると、本発明ではレーザー測長系
の反射鏡構体部に電子ビーム検出用マークA1
付し、被描画基板12上のマークB1と上記マー
クA1との間隔を測定し、マークA1に対する基板
12の位置を10分ないし30分程度以内のほゞ一定
の時間々隔で補正するので、電子ビーム描画装置
の外壁温度を前記の如くにかなり厳密に制御する
ことにより、描画位置に対する変動は、電子ビー
ム光学系の変動量(δp+ε)に支配されるのみと
なる。したがつて、本発明の方法によると、
0.2μm以下のパターン位置精度が得られる。
本発明の第2の方法は、第1図および第2図に
示すように、ステージ測長系の他に更に、電子ビ
ーム鏡筒最下端付近の位置変動を検出する測長系
を設けることである。鏡筒最下端部の筒10に付
設した反射鏡22、干渉計21,26によつてこ
れがなされ、前記変動要素δcまたはこれに相関し
た量が検出される。マークA1の変動量の中で残
るのは無視しうるほどに微小なδ1と、通常は測定
不可能なεである。従つて、斯くしてはじめてε
を明確に計測し、補正できることになる。マーク
A1に対するマークB1の位置の計測と補正は先に
述べた通りである。従つて、本発明の第2の方法
によれば、描画装置の外壁温度の制御を0.1℃な
いし0.2℃程度に緩くしても、描画パターン位置
精度は0.1μm程度またはそれ以下に保つことがで
きる。
本発明の適用にあたつては、反射鏡19に付加
するマークA1を同反射鏡19の反射面と90度を
なす面上に直接に形成する代りに、別のガラス薄
板上に真空蒸着とホトエツチングによつて、例え
ば、クロムと金の二重膜導電層に十字形またはL
字形の食刻マークを形成したマーク用小基板27
を反射鏡19の側面に貼りつけるのが最も実用的
である。また、かかるマーク用小基板27は、シ
リコンのように低膨張率の板にホトエツチングに
より1μm程度の深さの十字形またはL字形マーク
を形成し、これを同様に反射鏡19の側面に貼り
つけてもよい。さらに、第2図に示す如くに、こ
れらマーク用小基板27を可動ステージ14の表
面の一部をおおうまで張出し、この張出し部にマ
ークA2を設けてもよい。このようにすれば、同
マークA1を検出するための可動ステージ14の
移動量が小さくてよく、これによつて、レーザー
干渉計18と21との間隔、同じく24と26と
の間隔を広くとれるという実際の構成上の便宜が
はかられる。なおマーク用小基板27は、これが
非導体基板の場合、電流の流出を可能とするため
に第2図に示す如くに導電層と金属製のステージ
14ないしは反射鏡19の構体部とをつなぐ導通
線28が必要である。
第2図でレーザー測長系の一要素をなす反射鏡
19は2次元の方向に対して1個で済むようにL
字形の形状になつているが、これが2個に分割さ
れたものであつてもよい。その際は各反射鏡にマ
ークを付加しなければならない。これらA1ある
いはA2に相当するマークは、何れの場合にも2
個以上付加してもよい。その際は、2個以上のマ
ークの計測によつて時間経過に伴う反射鏡19の
水平面内の傾斜を計測し、この傾斜に伴う位置測
定の誤差を補正することもできる。これは通常2
次的な補正であり、その量が大きいときは警戒す
べきである。
被描画基板12の上のマークB1は、同基板1
2がクロムまたはクロムと酸化クロムの薄膜がガ
ラス板上に付着されたいわゆるハードマスク基板
の場合には、予めホトエツチングその他の方法に
よつて十字形またはL字形マークを直接にマスク
基板上に設ければ、後方散乱電子によるマーク検
出が可能であることは確めてあり、他の重金属膜
のマークを形成するまでもない。また、マーク
A2に関して述べたように別のマークB2を設けた
マーク用小基板29を基板12に一時的に圧接し
ておいて、マークB1の代りに使用することがで
きる。
被描画基板12が半導体ウエハの場合には予め
ホトエツチングその他の方法により基板上に直接
マークB1を形成しておけばよい。
B1またはB2の各マークを2個以上設けること
もできる。さらに、それらの相対変動量を検知す
れば、基板の回転変動量をも見出すことができ、
これにより、基板12とカセツト13またはカセ
ツト13と可動ステージ14との間の保持の不安
定を認識することも可能である。
以上に述べた電子ビーム検出用マークの水平面
は電子ビームの焦点深度以内で被描画基板12と
同一の平面内にあるように設計すればよいが、特
定のマークの面のみ上記被描画基板面より特定の
距離内でズレていても、自動的に焦点を調整でき
るようにしておけば、電子ビームによるマーク検
出は可能である。
電子ビームの形状については、説明では触れな
かつたが、スポツトビーム、固定矩形ビーム、可
変面積ビームの何れにおいても、ビームの形状・
寸法はシステムにおいて制御されているので、本
発明の方法の適用には何れのビーム形状において
も問題はない。
以上詳細に説明したように、本発明によれば、
電子ビーム描画装置において描画位置精度の向上
を齎らし、工業的意義を齎らすことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の方法に用いる電子
ビーム描画装置の主要部分を示す断面概念図、第
2図は同装置の位置測定系を示す平面概念図、第
3図は従来例を示す装置の平面概念図である。 1,2,3……電子ビーム描画装置器壁、12
……被描画基板、13……金属製カセツト、14
……金属製ステージ、16……送りネジ、17,
20,23,25……2波長レーザー光束、1
8,21,24,26……干渉計、19,22…
…反射鏡、27,29……マーク用小基板、A1
A2,B1,B2……電子ビーム検出用マーク、C…
…電子ビーム光学系光軸位置、D……フアラデー
カツプ位置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被描画基板を支持する可動ステージの位置を
    計測するために、前記可動ステージに取りつけら
    れた2次元のレーザー測長系用反射鏡構体部に少
    くとも1個の電子ビーム検出用のマーク、前記被
    描画基板に少くとも1個の電子ビーム検出用のマ
    ークをそれぞれ設けて、これらの電子ビーム検出
    用のマークの位置を任意のほぼ一定の時間々隔毎
    に前記電子ビームにより検出するとともに、前記
    レーザー測長系によつて計測した位置の変動を補
    正することを特徴とする電子ビーム描画系の位置
    補正方法。 2 少くとも1個の電子ビーム検出用マークを設
    けられたマーク用小基板を2次元のレーザー測長
    系用反射鏡構体部の側面に固着させたことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の電子ビーム描
    画系の位置補正方法。 3 少くとも1個の電子ビーム検出用マークの設
    けられたマーク用小基板を被描画基板に一時的に
    固定したことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の電子ビーム描画系の位置補正方法。 4 2次元のレーザー測長系用反射鏡構体部に2
    個の電子ビーム検出用のマークを設け、被描画基
    板に2個の電子ビーム検出用のマークを設け、前
    者によつて2次元のレーザー測長系の直角度の変
    動を補正し、後者によつて被描画基板とこれを保
    持するカセツトの機械的安定度を監視することを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電子ビー
    ム描画系の位置補正方法。 5 被描画基板を支持する可動ステージの位置を
    計測するための前記可動ステージに取りつけられ
    た第1の2次元のレーザ測長系の反射鏡構体部に
    少くとも1個の電子ビーム検出用のマーク、前記
    被描画基板に少くとも1個の電子ビーム検出用の
    マークをそれぞれ設けるとともに、電子ビームの
    電子光学的光軸用筒部に反射鏡を付設して、前記
    光学的光軸用筒部の位置を計測する第2の2次元
    レーザ測長系を設け、前記各電子ビーム検出用の
    マークの位置を任意のほぼ一定の時間間隔に電子
    ビームにより検出し、前記第1および第2の各レ
    ーザ測長系によつて計測した位置の変動を補正す
    ることを特徴とする電子ビーム描画系の位置補正
    方法。
JP56165133A 1981-10-15 1981-10-15 電子ビ−ム描画系の位置補正方法 Granted JPS5866330A (ja)

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JPS5866330A JPS5866330A (ja) 1983-04-20
JPH0336298B2 true JPH0336298B2 (ja) 1991-05-31

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ID=15806522

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JP56165133A Granted JPS5866330A (ja) 1981-10-15 1981-10-15 電子ビ−ム描画系の位置補正方法

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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60254615A (ja) * 1984-05-30 1985-12-16 Toshiba Mach Co Ltd 電子ビーム露光における温度測定方法
JPS62173714A (ja) * 1986-01-27 1987-07-30 Toshiba Mach Co Ltd 電子ビ−ム描画装置
JPH07105324B2 (ja) * 1986-03-19 1995-11-13 東芝機械株式会社 レ−ザミラ−の位置変位補正方法
JP4505662B2 (ja) * 1999-03-03 2010-07-21 株式会社ニコン 基準マーク構造体、その製造方法及びそれを用いた荷電粒子線露光装置

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JPS5866330A (ja) 1983-04-20

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