JPH0713938B2 - 電子ビ−ム露光方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体装置の製造などに用いられる電子ビーム露光にお
いて、 被露光基板を載置するステージ上に設けた重金属の第一
のマークからの反射電子を用いて描画領域全域の第一の
偏向歪値を求め、ステージ上に載置された被露光基板上
の第二マークを用いて求めた特定点の第二の偏向歪値に
より第一の偏向歪値を修正して、露光時の偏向歪の補正
値を定めることにより、 偏向歪補正の精度を長期に渡り確保させたものである。

〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子ビーム露光方法に係り、特に、電子ビー
ムの偏向歪補正の方法に関す。

微細化され高密度化されるLSIや超LSIなどのパターン形
成には、電子ビームを偏向させて描画する直接露光技術
が用いられる。

この場合露光装置には、電子ビームを所望の位置に偏向
させようと偏向系を操作しても、実際の偏向点はその位
置からずれると言う偏向歪が存在するのが一般である。

即ち例えば第３図（ａ）に示す方形の描画領域１の４辺
を所望のパターン２としてこれを描画するように露光装
置の偏向系Ｄ（図省略）を操作すると、第３図（ｂ）に
示す如く描画されるパターンは３の如くなり所望パター
ン２から上記偏向歪による描画の偏向歪値４だけずれた
ものになる。

従ってこの偏向歪は、パターン精度を劣化させることに
なり、微細パターン形成の際には補正が必要となる。そ
して描画の偏向歪値４は後述するように露光装置の使用
経過と共に変化するので、この補正はその変化に追随出
来ることが望まれる。

〔従来の技術〕

上記偏向歪値４は描画する位置によって異なるため、偏
向歪の補正は描画領域１の全域に渡って行う必要があ
る。

第４図は従来の補正方法の例を示す図（ａ）（ｂ）で、
（ａ）は補正値、（ｂ）は補正後の描画パターン、であ
る。

同図は第３図と同様に描画領域１の４辺を所望パターン
２とした場合を示している。

従来の補正方法は、マークを用いた測定により描画領域
１の全域についての偏向歪値５（図（ａ）図示）を予め
求め、これを偏向系Ｄ（図省略）の制御部メモリに入れ
ておき、この偏向歪値５を補正値６としてパターン描画
の際の補正に適用することによって、所望パターン２を
描画した補正後の描画パターン3a（図（ｂ）図示）を所
望パターン２に略一致させている。

第５図は偏向歪値５の測定方法説明図である。

なお偏向歪値５は後述する第一の偏向歪値となる。

同図において、11は露光装置における被露光基板を載置
するステージ、12は重金属例えばタンタル（Ta）からな
りステージ11上に設けられたマーク、Ｂは露光用電子ビ
ーム、Ｅは電子ビームＢが照射された部分より放出され
る反射電子である。

描画領域における所望位置の偏向歪値５の測定は次の如
くに行う。

即ち、先ずステージ11の移動によりマーク12の中心を上
記所望位置に合わせる。次いで電子ビームＢを走査しな
がらマーク12からの反射電子Ｅを露光装置の反射電子検
出器（図省略）で検出し、マーク12の中心に至る偏向量
を求める。この偏向量は、偏向歪のために偏向系Ｄ（図
省略）が予め目する偏向量と異なり、その差がその位置
における偏向歪値５になる。

従って、第３図図示描画領域１内に出来るだけ多くの測
定個所を取って上述の測定方法により各測定個所の偏向
歪値５を求め、各測定個所間については補間法により求
めることによって、描画領域１の全域についての偏向歪
値５を求めることが出来る。

ここでマーク12の材料を重金属にしてあるのは、電子ビ
ームＢがマーク12を照射した際の反射電子Ｅの強度を高
めて上記測定を確実に且つ容易にさせるためである。

そしてこの測定は、通常露光装置のコラムを分解清掃し
た直後に毎度行う。これは上記分解によりコラムの状態
が変わって偏向歪値５が変わってくるからである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記偏向歪値５は、コラムを分解清掃した直後の偏向歪
値でその時点における第３図に示す描画の偏向歪値４に
一致しており、その後の露光に対し暫の間は補正の精度
を確保することが出来る。

しかしながら、上記清掃後の使用が長期に渡ると、例え
は露光基板から飛散したレジストなどがコラム下部に付
着し、露光の際にそこに帯電（チャージアップ）が生じ
て電子ビームの偏向に影響を与え、第６図（ａ）に示す
如く、描画の偏向歪値４は偏向歪値５からずれて来る
（このずれをチャージアップドリフトと称する）。そし
てこのチャージアップドリフトは、上記レジストなどの
付着が増加する即ち露光回数が増加するにつれて増加す
る。

偏向歪補正の精度は、補正値が描画の偏向歪値４に一致
していることにより確保される。

従って上記チャージアップドリフトが目立つようになる
と、偏向歪値５を補正値とした従来の補正方法では、十
分な補正が出来なくなる問題がある。

この対策として、チャージアップドフトが存在する状態
で偏向歪値５を測定し直すことが考えられる。しかしこ
の方策は、重金属であるマーク12からの反射電子Ｅの強
度が実際の露光の際より略１桁程度強いため上記チャー
ジアップが大きくなり、その測定によって得られる偏向
歪値５は、第６図（ｂ）に示す如く、やはり描画の偏向
歪値４からずれて上記問題の解決にならない。

しかも偏向歪５の測定は、かなりの時間を要するので、
比較的頻繁に行うのは実用的でない。

言うまでもなく、チャージアップドリフトが問題になる
程度に大きくなったところでコラムを分解清掃すれば良
いが、それは露光装置の稼働を極端に低下させるので望
ましいものではない。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、 電子ビーム露光装置における被露光基板を載置するステ
ージ上に重金属からなる第一のマークを設け、電子ビー
ム照射による該第一のマークからの反射電子を用いて第
一のマークを基準として描画領域全域における第一の偏
向歪値を求め、 更に該ステージ上に載置された被露光基板上の第二のマ
ークを用いて該描画領域における特定位置の第二の偏向
歪値を求め、 該特定位置における該第一の偏向歪値に対する該第二の
偏向歪値の比を比例係数にし、該描画領域全域における
該第一の偏向歪値に該比例係数を乗じた修正値を露光時
の偏向歪の補正値とする本発明の電子ビーム露光方法に
よって解決される。

本発明によれば上記特定位置として、方形をなす上記描
画領域の各辺中央部の４個所を取り、上記比例係数は該
４個所における上記比の平均値にすることが望ましい。

〔作用〕

一般に被露光基板上のマークは、形状加工などで形成さ
れ重金属を用いることはない。従って上記第二の偏向歪
値は、露光装置のコラム下部をチャージアップさせる反
射電子に関して露光の際と略同じ条件で求められること
になり、チャージアップドリフトがあっても描画の偏向
歪値と略一致する。

然も、第二の偏向歪値の方向が従来の補正値と同一であ
る第一の偏向歪値と同じであることから、第二の偏向歪
値の測定が上記特定位置のみで行われたとしても、上記
比例係数を乗ずる修正により得られた新しい補正値は、
上記特定位置以外に位置いおいても描画の偏向歪値と略
一致する。

そして第二の偏向歪値の測定は、上記特定位置のみであ
ることから第一の偏向歪値の測定より簡便で頻繁に行う
ことが可能でるため、第一の偏向歪値の測定をコラムの
分解清掃後に行っておけば、チャージアップドリフトに
より描画の偏向歪値が変化してもその変化に追随した補
正が可能になり、偏向歪補正の精度を長期に渡り確保す
ることが出来る。

偏向歪値を測定する場合、被露光基板上のマークの如き
マークを使用すると、測定精度の確保が困難な場合があ
る。このため基本となる第一の偏向歪値を求める際には
該マークの使用を避けている。そして第二のマークを基
準とする第二の偏向歪値を求める際には、上記特定位置
を上述のように複数にし然も描画領域の４方向に取るこ
とにより、この問題を緩和している。

〔実施例〕

第１図は本発明方法の実施例を示す図（ａ）〜（ｄ）
で、（ａ）は第一の偏向歪値、（ｂ）は第二の偏向歪
値、（ｃ）は補正値、（ｄ）は補正後の描画パターン、
であり、第２図は第二の偏向歪値の測定方法説明図であ
る。

第１図は第３図および第４図と同様に描画領域１の４辺
を所望パターンとした場合を示している。

即ち第１図において、先ずコラムの分解清掃の後、第５
図に示す方法により露光領域１全域の偏向歪値（第一の
偏向歪値）５（第１図（ａ）図示）を測定し偏向系Ｄ
（図省略）の制御部メモリに入れる。測定に使用するマ
ーク12は前記第一のマークに該当する。この第一の偏向
歪値５は第４図（ａ）に示す偏向歪値５即ち補正値６と
同一のものである。

次いで、被露光基板に露光する際に、第１図（ｂ）に示
す特定位置7a〜7dの第二の偏向歪値8a〜8dを第２図に示
す方法で測定する。

第２図において、11とＢとＥは前述のステージと電子ビ
ームと反射電子、13はスステージ11上に載置されたシリ
コンウェーハなどの被露光基板である。また14は、基板
13上の描画領域１の各辺中央部の４個所を特定位置7a〜
7dとなし、該特定位置での歪値を測定するためにウェー
ハ上に設けられた例えば直方体状窪み（大きさ数μｍ程
度）をなす第二のマークであり、描画領域１の位置検知
用として通常描画領域１の４隅に設けるマークと同様の
ものである。

第二の偏向歪値8a〜8dの測定は次の如くに行う。

先ず、ステージ11のステップアンドレピートにより基板
13の描画領域１を露光する所定の位置に位置させる。次
いで通常行われる電子ビームＢの走査による描画領域１
の位置及び第二のマーク14のそれぞれの位置を検知し、
そこに至る偏向量を求める。この検知は、被露光基板13
からの反射電子Ｅを露光装置の反射電子検出器（図省
略）で監視し、マーク14の段差部で発生する変化を検出
することにより行われる。さすれば、第二のマーク14の
基板13に設けられた位置から算出される計算上の偏向量
と上記検知による偏向量との差が第二の偏向歪値8a〜8d
になる。

この方法によれば、被露光基板13からの反射電子Ｅの強
度が露光で描画する際と略同じであるため、チャージア
ップドリフトがある場合でも、求められた第二の偏向歪
値8a〜8dは、特定位置7a〜7dにおける描画の偏向歪値と
略一致する。

第二の偏向歪値8a〜8dの測定が済んだところで、特定位
置7a〜7dの第一の偏向歪値5a〜5d（第１図（ａ）図示）
に対する第二の偏向歪値8a〜8dの比をそれぞれ算出し、
その平均値を比例係数Ｃとし、これを偏向系Ｄの制御部
レジスタに入れる。

次いで、描画に際して描画位置の第一の偏向歪値４に比
較係数Ｃを乗じ、得られた値を本発明の補正値6a（第１
図（ｃ）図示）として補正を行い描画する。かくして所
望パターン２を描画すると、チャージアップドリフトが
あるにもかかわらず、第１図（ｄ）に示すように補正後
の描画パターン3bは所望パターン２に略一致する。

上記第二の偏向歪値8a〜8dの測定は、個々の被露光基板
毎に行うのが望ましい。そうすることによりチャージア
ップドリフトの変化に対し偏向歪補正を常に追随させる
ことが出来る。

なお、何かの都合によりチャージアップドリフトのある
状態で第一の偏向歪値５が測定されその偏向歪値５が適
用されたとしても、本発明は、その原理からして有効で
ある。

また、上記実施例においては、比例係数Ｃの効果を描画
領域１の全域に対して均等化させ、且つ第二の偏向歪値
を測定する特定位置の数を少なくするのが望ましいた
め、特定位置の設定を上記8a〜8dの４個所にしたが、本
発明は、特定位置の設定を上記に限定するものではな
い。

また、上記比較係数Ｃを乗ずる計算は、第二の偏向歪値
8a〜8dの測定が済んだところで描画に先立ち描画領域１
の全域について行い、その結果をメモリにいれておくよ
うにしても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の構成によれば、電子ビーム
露光において、描画の偏向歪値の変化に追随した偏向歪
補正が出来て、偏向歪補正の精度を長期に渡り確保する
ことを可能にさせる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施例を示す図（ａ）〜（ｄ）
で、（ａ）は第一の偏向歪値、（ｂ）は第二の偏向歪
値、（ｃ）は補正値、（ｄ）は補正後の描画パターン、 第２図は第二の偏向歪値の測定方法説明図、 第３図は偏向歪の説明図（ａ）（ｂ）で、（ａ）は所望
パターン、（ｂ）は描画パターン、 第４図は従来の補正方法の例を示す図（ａ）（ｂ）で、
（ａ）は補正値、（ｂ）は補正後の描画パターン、 第５図は第一の偏向歪値の測定方法説明図、 第６図は従来方法の問題点を示す図（ａ）（ｂ）、 である。 図において、 １は描画領域、２は所望パターン、３は補正前の描画パ
ターン、3a、3bは補正後の描画パターン、４は描画の偏
向歪値、５は偏向歪値（第一の偏向歪値）、5a〜5dは7a
〜7dの第一の偏向歪値、６は従来の補正値、6aは本発明
による補正値、7a〜7dは特定位置、8a〜8dは第二の偏向
歪値、11はステージ、12はマーク（第一のマーク）、13
は被露光基板、14は第二のマーク、Ｂは電子ビーム、Ｅ
は二次電子、 である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子ビーム露光装置における被露光基板を
   載置するステージ上に重金属からなる第一のマークを設
   け、電子ビーム照射による該第一のマークからの反射電
   子を用いて該装置の描画領域全域における第一の偏向歪
   値を求め、 更に該ステージ上に載置された被露光基板上の第二のマ
   ークを用いて該描画領域における特定位置の第二の偏向
   歪値を求め、 該特定位置における該第一の偏向歪値に対する該第二の
   偏向歪値の比を比例係数にし、該描画領域全域における
   該第一の偏向歪値に該比例係数を乗じた修正値を描画時
   の偏向歪の補正値とすることを特徴とする電子ビーム露
   光方法。
2. 【請求項２】上記特定位置は、方形をなす上記描画領域
   の各辺中央部の４個所であり、上記比例係数は該４個所
   における上記比の平均値であ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露光方法。