JPH09186062A - 荷電粒子ビームによる位置検出方法 - Google Patents

荷電粒子ビームによる位置検出方法

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JPH09186062A
JPH09186062A JP7343829A JP34382995A JPH09186062A JP H09186062 A JPH09186062 A JP H09186062A JP 7343829 A JP7343829 A JP 7343829A JP 34382995 A JP34382995 A JP 34382995A JP H09186062 A JPH09186062 A JP H09186062A
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JP
Japan
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charged particle
particle beam
mark
electron beam
scanning
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JP7343829A
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Tadashi Komagata
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Jeol Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 DA変換器の精度に無関係に、精度良くマー
ク位置やビーム位置の検出を行うことができる荷電粒子
ビームによる位置検出方法を実現する。 【解決手段】 マーク部材18を横切っての電子ビーム
EBの多数回の走査を複数回行い、各多数回走査ごとに
電子ビーム光軸Oとマーク部材18との間の距離を変更
させるようにし、各多数回走査に基づいて得られた複数
の位置信号を平均化してDA変換器16の精度によら
ず、正確な位置検出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する分野】本発明は、電子ビーム描画装置や
イオンビーム装置などの荷電粒子ビームを用いた装置に
おける荷電粒子ビームによるマーク等の位置検出方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、電子ビーム描画装置では、実際
の描画動作に先だって、描画に用いる電子ビームのサイ
ズや位置、あるいは、電子ビームのフォーカスの状態を
測定し、その測定結果に基づいて電子ビームの調整を行
っている。図1はこのような電子ビームの測定に用いら
れる装置の一例を示しており、1は測定される電子ビー
ムである。電子ビーム1は図示していないが、2枚の矩
形スリットと、2枚の矩形スリットの間に設けられた偏
向器によって断面が矩形に形成されている。
【0003】電子ビーム1は、最終段レンズ2によって
集束され、更に、静電偏向器3によって偏向を受ける。
偏向器3の下部には、ナイフエッジ部材4が配置されて
いるが、ナイフエッジ部材4は矩形の開口が設けられて
おり、その各内側は薄く直線状に形成されている。ナイ
フエッジ部材4の下部には、散乱された電子ビームをカ
ットするアパーチャ5が設けられ、更にその下部には、
電子ビームの電流量を検出するファラデーカップ6が配
置されている。
【0004】上記の構成で、偏向器2に図2(a)に示
す鋸歯状の偏向信号を印加すると、矩形の電子ビーム1
は、X方向に偏向を受ける。電子ビームの偏向により、
電子ビームは徐々にナイフエッジ部材4によって遮蔽さ
れ、ファラデーカップ6に入射する電子ビームの量は減
少する。電子ビーム1がナイフエッジ部材4によって完
全に遮蔽されると、ファラデーカップ6の検出電流は0
となる。
【0005】図2(b)は、ファラデーカップ6の検出
電流を示しており、この検出電流信号を1回微分する
と、図2(c)の信号が得られる。更に、図2(c)の
信号を再度微分すると、図2(d)の信号が得られる。
この図2(d)で横軸は電子ビームの走査位置であり、
信号の2つのピーク間の距離に基づいて電子ビームのサ
イズが求められる。また、2つのピーク位置の中間位置
に基づいて、電子ビームの位置が判明する。更に、ピー
クの波高値は、電子ビームのフォーカスの状態を示して
いる。このようにして得られたビームサイズ、ビーム位
置、フォーカス状態により、電子ビームの各種調整が行
われ、その後に正規の描画動作が実行される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】さて、上記した電子ビ
ームの位置の測定において、電子ビームは偏向器2に供
給される走査信号によって走査される。この偏向器2に
供給される走査信号は、ディジタル走査信号をDA変換
器によってアナログ信号に変換されて作成される。ここ
で、電子ビームは4ビットのDA変換器によって変換さ
れた信号で走査されるとすると、このときの16個のデ
ータは、4つのビット20〜23で表現され、それぞれの
ビットの電圧の和となる。
【0007】いま、20(=1)ビットが−0.5LS
B(0.5V)で、21(=2)ビットが+0.5LS
B(2.5V)の精度であるとすると、全てのデータ範
囲の電圧は、図3に示すようになる。また、20と21
2と23の各ビットと電圧との関係を図4に示す。な
お、電圧は全てのデータ範囲で±0.5LSB以下の条
件を満足しており、通常のDA変換器の標準的な精度と
なっている。この図3のデータと設定電圧からのずれを
グラフにして図5に示す。
【0008】図5のグラフから明らかなように、各デー
タ(ポイント)における設定電圧からのずれは周期的に
変化し、このようなずれのある走査信号によってマーク
やナイフエッジを走査してマーク位置や電子ビームの位
置の検出を行っても正確に位置の検出が行えない。通
常、マーク位置などの検出精度を向上させるため、同じ
位置で複数回走査を行い、各走査によって得られた位置
信号を平均化しているが、図5に示したようなずれは、
平均化してもその影響をなくすことはできない。
【0009】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、DA変換器の精度に無関係に、精
度良くマーク位置やビーム位置の検出を行うことができ
る荷電粒子ビームによる位置検出方法を実現するにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に基づく
荷電粒子ビームによる位置検出方法は、荷電粒子ビーム
を偏向する偏向器にDA変換器を介して走査信号を供給
し、荷電粒子ビームを直線状のエッジを有した部材を横
切って多数回走査し、この多数回の走査に伴って検出さ
れた荷電粒子ビームの信号を平均化し、平均化した信号
に基づいて荷電粒子ビームと部材との相対的な位置を検
出する方法において、部材を横切っての荷電粒子ビーム
の多数回の走査を複数回行い、各多数回走査ごとに荷電
粒子ビーム光軸と部材との間の距離を変更させるように
し、各多数回走査に基づいて得られた複数の位置信号を
平均化するようにしたことを特徴としている。
【0011】請求項2の発明に基づく荷電粒子ビームに
よる位置検出方法は、荷電粒子ビームの各走査ごとに部
材の位置を機械的に移動させるようにしたことを特徴と
している。
【0012】請求項3の発明に基づく荷電粒子ビームに
よる位置検出方法は、荷電粒子ビームの各走査ごとに荷
電粒子ビームの光軸を移動させるようにしたことを特徴
としている。
【0013】請求項4の発明に基づく荷電粒子ビームに
よる位置検出方法は、荷電粒子ビーム光軸と部材との間
の距離を、DA変換器の±1/2LSBに対応した距離
だけ変更させるようにしたことを特徴としている。
【0014】請求項1〜4の発明では、部材を横切って
の荷電粒子ビームの多数回の走査を複数回行い、各多数
回走査ごとに荷電粒子ビーム光軸と部材との間の距離を
変更させるようにし、各多数回走査に基づいて得られた
複数の位置信号を平均化してDA変換器の精度によら
ず、正確な位置検出を行う。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図6は本発明を実施するた
めの電子ビーム描画装置の一例を示している。電子ビー
ム描画を行う際には、被描画材料にマークを設け、この
マークの位置を検出し、マーク位置に基づいて実際の描
画位置を正確に設定しているが、この図6の例では、本
発明の方法をこのマーク位置の検出に用いている。
【0016】図6において、7は最終段集束レンズ(対
物レンズ)であり、電子ビームEBは、最終段集束レン
ズ7によって被描画材料8上にフォーカスされる。9は
静電偏向器であり、電子ビームEBを走査するために用
いられる。被描画材料8は移動ステージ10上に載せら
れており、移動ステージ10は駆動機構11によって2
次元的に移動させられる。
【0017】移動ステージ10の端部には反射鏡12が
設けられており、この反射鏡12にはレーザー測長器1
3からのレーザー光が照射され、良く知られているよう
に、レーザー干渉を利用してステージの移動量や位置の
測定が行われる。レーザー測長器13によって測定され
たステージ10の位置信号は、制御装置14に供給され
る。この制御装置14は、駆動機構11を制御してい
る。
【0018】静電偏向器9には、走査回路15からの走
査信号がDA変換器16を介して供給される。被描画材
料8上にはマーク18が設けられており、このマーク1
8を横切って電子ビームEBは走査される。被描画材料
8への電子ビームの照射に伴って発生した、例えば、反
射電子は、反射電子検出器19によって検出される。検
出器19からの検出信号は、増幅器20、AD変換器2
1を介して制御装置14に供給される。このような構成
の動作を次に説明する。
【0019】まず、通常の描画動作について説明する。
被描画材料8に対して集束された電子ビームEBが照射
され、材料上の電子ビームの照射位置は、静電偏向器9
に偏向信号を供給することによって行われる。制御装置
14には、予め描画データが記憶されており、この描画
データに基づいて走査回路15が制御され、静電偏向器
9に描画パターンに応じた偏向信号が印加される。
【0020】被描画材料8への描画は静電偏向器9への
偏向信号の供給と、ステージ10を駆動機構11によっ
て移動させることによって行われる。制御装置14は、
描画データに応じて駆動機構11を制御する。ステージ
10の移動量は、レーザー測長器13によって監視され
ており、レーザー測長器13からのステージ10の位置
信号は、制御装置14に供給される。制御装置14は、
ステージの移動誤差を駆動機構11にフィードバックし
て、ステージを正確に移動させる。あるいは、制御装置
14は、ステージ10の移動誤差を電子ビームの偏向系
にフィードバックし、電子ビームの偏向量によって移動
誤差の補正を行う。
【0021】さて、被描画材料8への描画の際には、良
く知られているように、被描画材料8上に設けられたマ
ーク18の位置を検出し、マーク位置に応じてパターン
の描画位置を決めている。このマーク18の位置検出
は、マーク18を横切って多数回電子ビームを走査し、
各走査によって得られたマーク18のエッジ信号に基づ
いて行う。
【0022】すなわち、電子ビームを走査することによ
って被描画材料8やマーク18から発生した反射電子を
反射電子検出器19によって検出し、この検出信号を増
幅器20,AD変換器21を介して制御装置14に供給
する。制御装置14は、検出信号の内、マークのエッジ
部分で得られた2つのピーク位置に基づき、その中間位
置を求め、マーク位置としている。なお、この際、電子
ビームEBは多数回マーク18を横切って走査され、各
走査によって得られたマーク位置の平均を求めることに
よってマーク位置検出のSN比を向上させている。
【0023】図7は本発明によるマーク位置検出方法を
説明するための図であり、電子ビームEBは、偏向器9
によってマーク18を横切って走査される。マーク18
aは、第1の位置に配置されている状態を示しており、
この位置でマーク18aを横切って電子ビームEBは多
数回走査される。この際、マーク18aの2つのエッジ
に基づく反射電子信号により、上記したように、マーク
の中心位置Paが求められる。
【0024】次に、制御装置14からの指令により、ス
テージ10が移動させられ、それにともなって、マーク
18はマーク18aの位置からLだけずらされて18b
の位置に移動させられる。このマーク18bに対しても
電子ビームEBが横切って走査され、マークの中心位置
Pbが求められる。
【0025】ここで、検出されたマーク位置Paには課
題の欄で説明したように、DA変換器16の精度に基づ
く検出エラーが発生している。したがって、マーク18
aの位置Paに対しては、エラー成分Δaが加算され
る。また、マーク18bの位置Pbに対しては、エラー
成分Δbが加算される。すなわち、1回目のマーク検出
結果Aと2回目のマーク検出結果Bとは、それぞれ次の
ように表される。
【0026】A=Pa+Δa B=Pb+Δb−L=Pa+Δb この2回のマーク検出結果の平均(A+B)/2は、次
のようになる。
【0027】 (A+B)/2=Pa+(Δa+Δb)/2 ここで、LをΔa=−Δbとなるように選べば、1回目
と2回目のマーク検出結果の平均は、Paとなり、DA
変換器16の精度に影響されず、正確なマーク位置の検
出ができることになる。Lの長さは、使用するDA変換
器の精度によって異なるが、一例として、Lを0.4μ
mとすることにより、Δa=−Δbの条件を満足させる
ことができる。Lの長さの正確な調整は、レーザー測長
器13によってステージ10の移動距離を測長し、測長
結果を制御装置14を介して駆動機構11にフィードバ
ックすることにより行うことができる。
【0028】図8は本発明の他の実施の形態を示してお
り、この実施の形態では、マーク18を機械的に移動さ
せず、電子ビームEBの光軸をLだけ移動させるように
している。図中、22,23は光軸調整のための偏向コ
イルであり、この2つのコイル22,23は光軸移動の
ために用いられる。
【0029】最初の状態では、偏向コイル22,23を
動作させず、マーク18は光軸O1の電子ビームによっ
て走査され、1回目のマーク位置検出が行われる。次
に、偏向コイル22によって電子ビームEBを点線で示
すように一定量偏向させ、偏向コイル23によって偏向
された電子ビームを光軸O1と平行になるように更に偏
向する。
【0030】この結果、光軸はO1から距離Lだけ離れ
た光軸O2となり、この状態で2回目のマーク位置検出
を行うことによって、DA変換器の精度によらず、正確
なマーク位置検出を行うことができる。
【0031】以上本発明の実施の形態を説明したが、本
発明は上記形態に限定されない。例えば、上記実施の形
態では電子ビームを用いて説明したが、イオンビーム装
置にも本発明を適用することができる。また、被描画材
料上のマークの位置検出を例に説明したが、図1に示し
た従来例のごとく、ナイフエッジ部材によって遮蔽さ
れ、ファラデーカップに入射する電子ビームの量を検出
し、電子ビームの位置やサイズを測定する場合にも本発
明を適用することができる。更に、材料からの反射電子
を検出するようにしたが、2次電子を検出するように構
成しても良い。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、部材
を横切っての荷電粒子ビームの多数回の走査を複数回行
い、各多数回走査ごとに荷電粒子ビーム光軸と部材との
間の距離を変更させるようにし、各多数回走査に基づい
て得られた複数の位置信号を平均化するように構成し
た。その結果、DA変換器の精度によらず、正確な位置
検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の電子ビーム測定に用いられる装置の一例
を示す図である。
【図2】電子ビーム測定のための基本的な信号処理を説
明するための波形図である。
【図3】各データと設定電圧からのずれ等を示す図であ
る。
【図4】各ビットと電圧との関係を示す図である。
【図5】データと設定電圧からのずれを示すグラフであ
る。
【図6】本発明を実施するための装置の一例を示す図で
ある。
【図7】本発明の方法を用いてマークの位置検出を行う
際のマークの移動の様子を示す図である。
【図8】光軸を移動させる本発明の他の実施の形態を説
明するための図である。
【符号の説明】
1 電子ビーム 2 最終段集束レンズ 3 静電偏向器 4 ナイフエッジ部材 5 アパーチャ 6 ファラデーカップ 7 最終段集束レンズ 8 被描画材料 9 静電偏向器 10 移動ステージ 11 駆動機構 12 ミラー 13 レーザー測長器 14 制御装置 15 走査回路 16 DA変換器 18 マーク 19 反射電子検出器 20 増幅器 21 AD変換器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 荷電粒子ビームを偏向する偏向器にDA
    変換器を介して走査信号を供給し、荷電粒子ビームを直
    線状のエッジを有した部材を横切って多数回走査し、こ
    の多数回の走査に伴って検出された荷電粒子ビームの信
    号を平均化し、平均化した信号に基づいて荷電粒子ビー
    ムと部材との相対的な位置を検出する方法において、部
    材を横切っての荷電粒子ビームの多数回の走査を複数回
    行い、各多数回走査ごとに荷電粒子ビーム光軸と部材と
    の間の距離を変更させるようにし、各多数回走査に基づ
    いて得られた複数の位置信号を平均化するようにした荷
    電粒子ビームによる位置検出方法。
  2. 【請求項2】 荷電粒子ビームの各走査ごとに部材の位
    置を機械的に移動させるようにした請求項1記載の荷電
    粒子ビームによる位置検出方法。
  3. 【請求項3】 荷電粒子ビームの各走査ごとに荷電粒子
    ビームの光軸を移動させるようにした請求項1記載の荷
    電粒子ビームによる位置検出方法。
  4. 【請求項4】 荷電粒子ビーム光軸と部材との間の距離
    を、DA変換器の±1/2LSBに対応した距離だけ変
    更させるようにした請求項1記載の荷電粒子ビームによ
    る位置検出方法。
JP7343829A 1995-12-28 1995-12-28 荷電粒子ビームによる位置検出方法 Withdrawn JPH09186062A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010258339A (ja) * 2009-04-28 2010-11-11 Nuflare Technology Inc ドリフト測定方法、荷電粒子ビーム描画方法および荷電粒子ビーム描画装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010258339A (ja) * 2009-04-28 2010-11-11 Nuflare Technology Inc ドリフト測定方法、荷電粒子ビーム描画方法および荷電粒子ビーム描画装置

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