JPH0945598A - 電子ビーム描画装置及び描画方法 - Google Patents
電子ビーム描画装置及び描画方法Info
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- JPH0945598A JPH0945598A JP7190661A JP19066195A JPH0945598A JP H0945598 A JPH0945598 A JP H0945598A JP 7190661 A JP7190661 A JP 7190661A JP 19066195 A JP19066195 A JP 19066195A JP H0945598 A JPH0945598 A JP H0945598A
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- electron beam
- deflection
- mark
- correction coefficient
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電子ビームの焦点位置をずらした時の電子ビ
ームの照射位置検出精度と寸法測定精度を高めることが
でき、補助露光方式による近接効果補正の補正精度を向
上する。 【解決手段】 近接効果を補正するためにパターン露光
に重ね合わせて補助露光する機能を有する電子ビーム描
画装置において、電子ビームの焦点位置をずらして該ビ
ームをぼかす機構と、ぼかした電子ビームで試料面と同
じ高さに固定された位置検出用マーク上を偏向走査する
主副２段の偏向器１３，１４と、マークからの反射電子
を検出する反射検出器２３と、この反射検出器２３で得
られた検出信号を記憶する波形記憶回路３３と、この波
形記憶回路３３に記憶された検出信号を正規分布関数で
近似して平均値（ビーム位置）と標準偏差（ビーム径）
を算出する演算器３４とを備える。
ームの照射位置検出精度と寸法測定精度を高めることが
でき、補助露光方式による近接効果補正の補正精度を向
上する。 【解決手段】 近接効果を補正するためにパターン露光
に重ね合わせて補助露光する機能を有する電子ビーム描
画装置において、電子ビームの焦点位置をずらして該ビ
ームをぼかす機構と、ぼかした電子ビームで試料面と同
じ高さに固定された位置検出用マーク上を偏向走査する
主副２段の偏向器１３，１４と、マークからの反射電子
を検出する反射検出器２３と、この反射検出器２３で得
られた検出信号を記憶する波形記憶回路３３と、この波
形記憶回路３３に記憶された検出信号を正規分布関数で
近似して平均値（ビーム位置）と標準偏差（ビーム径）
を算出する演算器３４とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビーム描画技
術に係わり、特に補助露光方式により近接効果の補正を
行うようにした電子ビーム描画装置及び描画方法に関す
る。
術に係わり、特に補助露光方式により近接効果の補正を
行うようにした電子ビーム描画装置及び描画方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】表面にレジストを塗布した試料に電子ビ
ームを照射すると、試料表面に進入した電子は基板材料
に衝突して弾性散乱し、照射位置だけでなく、その周辺
のレジストをも感光させる。これは、後方散乱と称され
ている。この後方散乱による蓄積エネルギー量は、パタ
ーンが密な場所で多く、疎な場所では少ない。そのた
め、照射する電子のエネルギーが一定であっても、レジ
ストに蓄積するエネルギー量はパターン密度によって分
布が生じ、パターンの仕上がり寸法が場所によって異な
るという現象が生じる。これは、近接効果と称されてい
る。
ームを照射すると、試料表面に進入した電子は基板材料
に衝突して弾性散乱し、照射位置だけでなく、その周辺
のレジストをも感光させる。これは、後方散乱と称され
ている。この後方散乱による蓄積エネルギー量は、パタ
ーンが密な場所で多く、疎な場所では少ない。そのた
め、照射する電子のエネルギーが一定であっても、レジ
ストに蓄積するエネルギー量はパターン密度によって分
布が生じ、パターンの仕上がり寸法が場所によって異な
るという現象が生じる。これは、近接効果と称されてい
る。
【０００３】近接効果を補正する方法の一つとして、パ
ターンを描画した後に重ねて補助露光することにより、
後方散乱による蓄積エネルギーを均一化するという補助
露光方式が知られている。この補助露光方式の代表的な
一つに、ＧＨＯＳＴ方式（G.Owen and P.Rissman, J.Ap
pl Phy.54,3573(1983)）がある。
ターンを描画した後に重ねて補助露光することにより、
後方散乱による蓄積エネルギーを均一化するという補助
露光方式が知られている。この補助露光方式の代表的な
一つに、ＧＨＯＳＴ方式（G.Owen and P.Rissman, J.Ap
pl Phy.54,3573(1983)）がある。
【０００４】このＧＨＯＳＴ方式は、一定の照射量でパ
ターンを描画した後に、電子ビームの焦点をずらし（デ
フォーカス）、既に描画したパターンに重ね合わせて、
元のパターンを白黒反転したパターンを補助露光する。
デフォーカスビームによって反転したパターンを補助露
光する目的は、試料面に焦点を合わせた電子ビーム（フ
ォーカスビーム）で反転イメージを描画した場合の後方
散乱を模擬することである。この補助露光を正転イメー
ジの後方散乱と重ね合わせることにより、後方散乱によ
る蓄積エネルギーが均一化され、パターン密度によらず
所望のパターン寸法を得ることができる。
ターンを描画した後に、電子ビームの焦点をずらし（デ
フォーカス）、既に描画したパターンに重ね合わせて、
元のパターンを白黒反転したパターンを補助露光する。
デフォーカスビームによって反転したパターンを補助露
光する目的は、試料面に焦点を合わせた電子ビーム（フ
ォーカスビーム）で反転イメージを描画した場合の後方
散乱を模擬することである。この補助露光を正転イメー
ジの後方散乱と重ね合わせることにより、後方散乱によ
る蓄積エネルギーが均一化され、パターン密度によらず
所望のパターン寸法を得ることができる。
【０００５】後方散乱距離は、試料の材料と電子ビーム
の加速電圧によって決まる。一例として、半導体デバイ
スの代表的基板であるシリコン基板に、加速電圧５０ｋ
Ｖの電子ビーム描画装置で描画する場合、後方散乱のエ
ネルギー強度分布は、半径数十μｍの正規分布になる。
そのため、後方散乱を模擬することを目的とする補助露
光の場合、ビーム強度分布を、半径が後方散乱距離と同
じ数十μｍの正規分布になるように調整する必要があ
る。その方法の一つが、焦点位置を試料面垂直方向にず
らして、ビームをぼかす方法である。
の加速電圧によって決まる。一例として、半導体デバイ
スの代表的基板であるシリコン基板に、加速電圧５０ｋ
Ｖの電子ビーム描画装置で描画する場合、後方散乱のエ
ネルギー強度分布は、半径数十μｍの正規分布になる。
そのため、後方散乱を模擬することを目的とする補助露
光の場合、ビーム強度分布を、半径が後方散乱距離と同
じ数十μｍの正規分布になるように調整する必要があ
る。その方法の一つが、焦点位置を試料面垂直方向にず
らして、ビームをぼかす方法である。
【０００６】但し、特開平５−２３４８６１号公報にあ
るように、電子ビーム描画装置では電子ビームを電磁気
的な力を用いて偏向するため、電子ビームは試料上にあ
る角度を持って入射することになり、焦点位置をずらす
と試料上での電子ビーム照射位置が移動してしまう。補
助露光方式では、パターン描画と補助露光とを精度良く
重ね合わせる必要があるため、デフォーカスビームの照
射位置を測定し、偏向位置を校正する必要がある。
るように、電子ビーム描画装置では電子ビームを電磁気
的な力を用いて偏向するため、電子ビームは試料上にあ
る角度を持って入射することになり、焦点位置をずらす
と試料上での電子ビーム照射位置が移動してしまう。補
助露光方式では、パターン描画と補助露光とを精度良く
重ね合わせる必要があるため、デフォーカスビームの照
射位置を測定し、偏向位置を校正する必要がある。
【０００７】従来のフォーカスビームで用いられてきた
ビーム寸法測定方法或いは照射位置測定方法では、偏向
領域の比較的狭い副偏向を用いてマーク上を走査してい
た。しかるに、焦点位置をずらしたデフォーカスビーム
のビーム径は、副偏向領域と同等かそれを上回る。その
ため、従来のフォーカスビームで用いられてきた寸法測
定方法をそのまま適用することはできないという問題が
あった。また、デフォーカスビームはフォーカスビーム
とは異なり、ビームの強度が急峻ではないために、フォ
ーカスビームの場合と同じようにしてビーム照射位置を
特定するのは極めて困難であった。
ビーム寸法測定方法或いは照射位置測定方法では、偏向
領域の比較的狭い副偏向を用いてマーク上を走査してい
た。しかるに、焦点位置をずらしたデフォーカスビーム
のビーム径は、副偏向領域と同等かそれを上回る。その
ため、従来のフォーカスビームで用いられてきた寸法測
定方法をそのまま適用することはできないという問題が
あった。また、デフォーカスビームはフォーカスビーム
とは異なり、ビームの強度が急峻ではないために、フォ
ーカスビームの場合と同じようにしてビーム照射位置を
特定するのは極めて困難であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、近接
効果補正のために補助露光する方式では、焦点位置をず
らしたデフォーカスビームのビーム径が副偏向領域と同
等かそれを上回るため、従来のフォーカスビームで用い
られてきた寸法測定方法をそのまま適用することはでき
ない。さらに、デフォーカスビームはフォーカスビーム
とは異なりビームの強度が急峻ではないために照射位置
を特定するのも困難であった。
効果補正のために補助露光する方式では、焦点位置をず
らしたデフォーカスビームのビーム径が副偏向領域と同
等かそれを上回るため、従来のフォーカスビームで用い
られてきた寸法測定方法をそのまま適用することはでき
ない。さらに、デフォーカスビームはフォーカスビーム
とは異なりビームの強度が急峻ではないために照射位置
を特定するのも困難であった。
【０００９】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、電子ビームの焦点位置
をずらした時の電子ビームの照射位置検出精度と寸法測
定精度を高めることができ、補助露光方式による近接効
果補正の補正精度を向上することのできる電子ビーム描
画装置及び描画方法に関する。
ので、その目的とするところは、電子ビームの焦点位置
をずらした時の電子ビームの照射位置検出精度と寸法測
定精度を高めることができ、補助露光方式による近接効
果補正の補正精度を向上することのできる電子ビーム描
画装置及び描画方法に関する。
【００１０】
（概要）上記課題を解決するために本発明は、次のよう
な構成を採用している。即ち本発明は、近接効果を補正
するためにパターン露光に重ね合わせて補助露光する機
能を有する電子ビーム描画装置において、電子ビームの
焦点位置をずらして該ビームをぼかす手段と、ぼかした
電子ビームで試料面と同じ高さに固定された位置検出用
マーク上を偏向走査する手段と、前記マークからの反射
電子或いは二次電子を検出する検出器と、この検出器で
得られた検出信号を記憶する波形記憶回路と、この波形
記憶回路に記憶された検出信号を正規分布関数で近似し
て平均値と標準偏差を算出する演算手段とを備えたこと
を特徴とする。
な構成を採用している。即ち本発明は、近接効果を補正
するためにパターン露光に重ね合わせて補助露光する機
能を有する電子ビーム描画装置において、電子ビームの
焦点位置をずらして該ビームをぼかす手段と、ぼかした
電子ビームで試料面と同じ高さに固定された位置検出用
マーク上を偏向走査する手段と、前記マークからの反射
電子或いは二次電子を検出する検出器と、この検出器で
得られた検出信号を記憶する波形記憶回路と、この波形
記憶回路に記憶された検出信号を正規分布関数で近似し
て平均値と標準偏差を算出する演算手段とを備えたこと
を特徴とする。
【００１１】また本発明は、パターン露光に重ね合わせ
て補助露光する方式により近接効果を補正する電子ビー
ム描画方法において、電子ビームの焦点位置をずらして
電子ビームをぼかし、ぼかした電子ビームで試料面と同
じ高さに固定された位置検出用マーク上を偏向走査し、
マークからの反射電子或いは二次電子を検出し、得られ
た検出信号を正規分布関数で近似して平均値と標準偏差
を算出することを特徴とする。
て補助露光する方式により近接効果を補正する電子ビー
ム描画方法において、電子ビームの焦点位置をずらして
電子ビームをぼかし、ぼかした電子ビームで試料面と同
じ高さに固定された位置検出用マーク上を偏向走査し、
マークからの反射電子或いは二次電子を検出し、得られ
た検出信号を正規分布関数で近似して平均値と標準偏差
を算出することを特徴とする。
【００１２】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。 (1) 電子ビームを偏向する対物偏向器が少なくとも主副
２段で構成され、単独或いは複数の偏向器を組み合わせ
て電子ビームでマーク上を偏向走査する。 (2) 検出信号を正規分布関数で近似して算出した平均値
で電子ビーム照射位置を求め、求めた照射位置とレーザ
干渉計により測定したマーク位置とに基づいて電子ビー
ム偏向位置の偏向補正係数を求める偏向校正手段を備
え、偏向校正を再帰的に繰り返して偏向補正係数を収束
させ、得られた偏向補正係数を用いて補助露光する。 (3) 検出信号を正規分布関数で近似して算出した標準偏
差又はその倍数で電子ビーム寸法を求め、電子ビーム寸
法と焦点位置ずらし量の関係及び電子ビーム寸法と偏向
補正係数の関係をそれぞれ関数で表わし、各々の関数の
係数を求めて記憶する手段を有し、補助露光の際に所望
の電子ビーム寸法に対応する焦点位置ずらし量と偏向補
正係数を前記関数に基づいて計算で求め、これらの値を
用いて補助露光する。 （作用）本発明によれば、焦点位置をずらしてぼかした
電子ビームで位置検出用マーク上を偏向走査し、マーク
から得られる検出信号を正規分布関数で近似して平均値
と標準偏差を算出することにより、電子ビームの照射位
置検出精度と寸法測定精度を高めることができる。従っ
て、補助露光方式による近接効果補正の補正精度を向上
することが可能となる。
は、次のものがあげられる。 (1) 電子ビームを偏向する対物偏向器が少なくとも主副
２段で構成され、単独或いは複数の偏向器を組み合わせ
て電子ビームでマーク上を偏向走査する。 (2) 検出信号を正規分布関数で近似して算出した平均値
で電子ビーム照射位置を求め、求めた照射位置とレーザ
干渉計により測定したマーク位置とに基づいて電子ビー
ム偏向位置の偏向補正係数を求める偏向校正手段を備
え、偏向校正を再帰的に繰り返して偏向補正係数を収束
させ、得られた偏向補正係数を用いて補助露光する。 (3) 検出信号を正規分布関数で近似して算出した標準偏
差又はその倍数で電子ビーム寸法を求め、電子ビーム寸
法と焦点位置ずらし量の関係及び電子ビーム寸法と偏向
補正係数の関係をそれぞれ関数で表わし、各々の関数の
係数を求めて記憶する手段を有し、補助露光の際に所望
の電子ビーム寸法に対応する焦点位置ずらし量と偏向補
正係数を前記関数に基づいて計算で求め、これらの値を
用いて補助露光する。 （作用）本発明によれば、焦点位置をずらしてぼかした
電子ビームで位置検出用マーク上を偏向走査し、マーク
から得られる検出信号を正規分布関数で近似して平均値
と標準偏差を算出することにより、電子ビームの照射位
置検出精度と寸法測定精度を高めることができる。従っ
て、補助露光方式による近接効果補正の補正精度を向上
することが可能となる。
【００１３】また本発明では、主偏向と副偏向を組み合
わせて走査して走査距離を確保し、副偏向領域を上回る
寸法のビーム形状の検出を可能とする。検出した反射電
子や二次電子の検出信号を正規分布関数で近似して平均
値と標準偏差を求め、平均値で電子ビーム照射位置を、
標準偏差でビーム径を表わすことにより、位置検出精度
とビーム径測定精度が向上する。また、露光前に、ビー
ム径と焦点位置ずらし量の関係式、及びビーム径と偏向
補正係数の関係式を求めておき、補助露光の際には、所
望のビーム径に対応する焦点位置ずらし量と偏向補正係
数を計算で求めるので、補助露光前の余分な電子光学系
の調整時間を省くことができ、描画スループットが向上
する。
わせて走査して走査距離を確保し、副偏向領域を上回る
寸法のビーム形状の検出を可能とする。検出した反射電
子や二次電子の検出信号を正規分布関数で近似して平均
値と標準偏差を求め、平均値で電子ビーム照射位置を、
標準偏差でビーム径を表わすことにより、位置検出精度
とビーム径測定精度が向上する。また、露光前に、ビー
ム径と焦点位置ずらし量の関係式、及びビーム径と偏向
補正係数の関係式を求めておき、補助露光の際には、所
望のビーム径に対応する焦点位置ずらし量と偏向補正係
数を計算で求めるので、補助露光前の余分な電子光学系
の調整時間を省くことができ、描画スループットが向上
する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係わ
る電子ビーム描画装置のブロック図であり、焦点位置を
ずらした電子ビームの照射位置とビーム径を検出する信
号処理系の説明図である。
参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係わ
る電子ビーム描画装置のブロック図であり、焦点位置を
ずらした電子ビームの照射位置とビーム径を検出する信
号処理系の説明図である。
【００１５】電子ビーム描画装置本体の基本構成は一般
的なものである。即ち、電子光学鏡筒１０内には、電子
銃１１，対物レンズ１２，対物偏向器１３，１４、さら
には各種レンズ系及び各種偏向系が設けられている。こ
こでは、本発明に直接係わる対物偏向器としての主偏向
器１３と副偏向器１４及び対物レンズ１２を図示し、他
のレンズ系及び偏向系は省略している。試料室２０内に
は、試料２１を載置してＸ，Ｙ方向に移動する試料ステ
ージ２２と、試料２１からの反射電子を検出する反射電
子検出器２３が収容されている。
的なものである。即ち、電子光学鏡筒１０内には、電子
銃１１，対物レンズ１２，対物偏向器１３，１４、さら
には各種レンズ系及び各種偏向系が設けられている。こ
こでは、本発明に直接係わる対物偏向器としての主偏向
器１３と副偏向器１４及び対物レンズ１２を図示し、他
のレンズ系及び偏向系は省略している。試料室２０内に
は、試料２１を載置してＸ，Ｙ方向に移動する試料ステ
ージ２２と、試料２１からの反射電子を検出する反射電
子検出器２３が収容されている。
【００１６】これに加えて本実施形態では、反射電子検
出器２３の検出信号を増幅する増幅器３１、増幅された
信号をＡ／Ｄ変換するアナログデジタル変換器３２、Ａ
／Ｄ変換されたデータを記憶する波形記憶メモリ３３、
記憶されたデータを基に正規分布関数で近似して平均値
と標準偏差を算出する正規分布近似演算手段３４が設け
られている。
出器２３の検出信号を増幅する増幅器３１、増幅された
信号をＡ／Ｄ変換するアナログデジタル変換器３２、Ａ
／Ｄ変換されたデータを記憶する波形記憶メモリ３３、
記憶されたデータを基に正規分布関数で近似して平均値
と標準偏差を算出する正規分布近似演算手段３４が設け
られている。
【００１７】このような構成において、電子ビームの焦
点位置を試料面鉛直方向にずらし、試料ステージ２１の
上に試料面と同じ高さに固定されたマーク上を走査す
る。このとき、走査距離がビーム直径を上回るように、
主偏向器１３或いは副偏向器１４のいずれか一方を用い
て、若しくは両者を組み合わせて電子ビームを偏向して
走査する。
点位置を試料面鉛直方向にずらし、試料ステージ２１の
上に試料面と同じ高さに固定されたマーク上を走査す
る。このとき、走査距離がビーム直径を上回るように、
主偏向器１３或いは副偏向器１４のいずれか一方を用い
て、若しくは両者を組み合わせて電子ビームを偏向して
走査する。
【００１８】電子ビームでマーク上を走査することによ
り生じた反射電子を反射電子検出器２３により検出す
る。検出した信号は、増幅器３１を介してアナログデジ
タル変換器３２によりデジタル信号に変換され、波形記
憶メモリ３３に格納される。そして、波形記憶メモリ３
３に記憶された検出信号に基づいて、正規分布近似演算
手段３４により、平均値（ビーム位置）及び標準偏差
（ビーム径）が算出されるものとなっている。
り生じた反射電子を反射電子検出器２３により検出す
る。検出した信号は、増幅器３１を介してアナログデジ
タル変換器３２によりデジタル信号に変換され、波形記
憶メモリ３３に格納される。そして、波形記憶メモリ３
３に記憶された検出信号に基づいて、正規分布近似演算
手段３４により、平均値（ビーム位置）及び標準偏差
（ビーム径）が算出されるものとなっている。
【００１９】図２は、波形記憶メモリ３３に格納された
検出信号の一例である。横軸は偏向走査時のビーム照射
番号を表わし、縦軸は信号強度を表わす。この検出信号
を、正規分布近似演算手段３４を用いて、正規分布関数 ｙ＝（２π）-1/2σ-1 × exp [-(1/2){(x-avr(x))/σ｝2 ］ … (1) で近似し、平均値 avr(x) と標準偏差σを求める。正規
分布近似の方法には、例えば以下のように最小２乗法を
適用する方法がある。（１）式の両辺の対数をとると、 log ｙ＝−（１／２）｛（ｘ−avr(x)）／σ｝2 ＋ log（２π）-1/2σ-1 ＝−（１／２）σ-2ｘ2 ＋avr(x)σ-2ｘ −（１／２）avr(x)2 σ-2 ＋ log（２π）-1/2σ-1 ＝ａｘ2 ＋ｂｘ＋ｃ … (2) となる。右辺は二次式になるので、最小２乗法を用いれ
ば容易に係数ａ，ｂ，ｃを求めることができる。さら
に、これらの係数から、次式により平均値 avr(x)と標
準偏差σを求めることができる。
検出信号の一例である。横軸は偏向走査時のビーム照射
番号を表わし、縦軸は信号強度を表わす。この検出信号
を、正規分布近似演算手段３４を用いて、正規分布関数 ｙ＝（２π）-1/2σ-1 × exp [-(1/2){(x-avr(x))/σ｝2 ］ … (1) で近似し、平均値 avr(x) と標準偏差σを求める。正規
分布近似の方法には、例えば以下のように最小２乗法を
適用する方法がある。（１）式の両辺の対数をとると、 log ｙ＝−（１／２）｛（ｘ−avr(x)）／σ｝2 ＋ log（２π）-1/2σ-1 ＝−（１／２）σ-2ｘ2 ＋avr(x)σ-2ｘ −（１／２）avr(x)2 σ-2 ＋ log（２π）-1/2σ-1 ＝ａｘ2 ＋ｂｘ＋ｃ … (2) となる。右辺は二次式になるので、最小２乗法を用いれ
ば容易に係数ａ，ｂ，ｃを求めることができる。さら
に、これらの係数から、次式により平均値 avr(x)と標
準偏差σを求めることができる。
【００２０】 avr(x)＝−ｂ／２ａ … (3) σ＝（−１／２ａ）1/2 … (4) 図２において、ビーム照射番号が照射位置に対応すると
仮定すると、検出信号は焦点位置をずらした電子ビーム
の断面強度分布を表わしていると考えられる。このと
き、（３）（４）式に示した平均値 avr(x) と標準偏差
σは、それぞれ平均値 avr(x) がデフォーカスビームの
照射位置又はマークの位置を、標準偏差σがデフォーカ
スビーム寸法を表わしていると考えられる。
仮定すると、検出信号は焦点位置をずらした電子ビーム
の断面強度分布を表わしていると考えられる。このと
き、（３）（４）式に示した平均値 avr(x) と標準偏差
σは、それぞれ平均値 avr(x) がデフォーカスビームの
照射位置又はマークの位置を、標準偏差σがデフォーカ
スビーム寸法を表わしていると考えられる。
【００２１】図３は、図２に示した検出信号を近似して
求めた正規分布である。検出信号より求めた正規分布は
良く一致しており、重ね合わせても誤差は非常に小さ
い。また、この方法は、多数の信号を入力として最小２
乗近似するので、信号ノイズの影響を受けにくく、検出
精度が高い。
求めた正規分布である。検出信号より求めた正規分布は
良く一致しており、重ね合わせても誤差は非常に小さ
い。また、この方法は、多数の信号を入力として最小２
乗近似するので、信号ノイズの影響を受けにくく、検出
精度が高い。
【００２２】但し、前記のように焦点位置をずらすと試
料面上での照射位置がずれてしまうため、フォーカスビ
ームの偏向補正係数を用いて偏向走査した場合には、ビ
ーム照射番号と照射位置は正確には対応せず、求めた照
射位置とビーム寸法の精度は低い。そこで、焦点位置を
ずらした場合には、偏向位置を校正して、ビーム照射番
号と照射位置を正確に対応させる必要がある。
料面上での照射位置がずれてしまうため、フォーカスビ
ームの偏向補正係数を用いて偏向走査した場合には、ビ
ーム照射番号と照射位置は正確には対応せず、求めた照
射位置とビーム寸法の精度は低い。そこで、焦点位置を
ずらした場合には、偏向位置を校正して、ビーム照射番
号と照射位置を正確に対応させる必要がある。
【００２３】図４は、デフォーカスビームの再帰的偏向
位置校正方法を説明するフローチャートである。焦点位
置をずらしてビームをぼかした後（Ｓ１）、第１回目の
位置校正は、フォーカスビームの偏向補正係数を用いて
行う（Ｓ２，Ｓ３）。ここでは、次のような補正式を用
いて偏向位置を補正する場合を考える。
位置校正方法を説明するフローチャートである。焦点位
置をずらしてビームをぼかした後（Ｓ１）、第１回目の
位置校正は、フォーカスビームの偏向補正係数を用いて
行う（Ｓ２，Ｓ３）。ここでは、次のような補正式を用
いて偏向位置を補正する場合を考える。
【００２４】 ΔＸ＝Ｓx ＋Ｍx Ｘ＋Ｒx Ｙ＋Ｔx ＸＹ … (5) ΔＹ＝Ｓy ＋Ｍy Ｙ＋Ｒy Ｘ＋Ｔy ＸＹ … (6) （ΔＸ，ΔＹ）は偏向位置誤差であり、レーザ干渉計で
測定したマークの座標値（Ｘ，Ｙ）と、電子ビームで検
出したマーク位置測定値（Ｘ′，Ｙ′）の差である。Ｓ
ｘ，Ｓｙは平行移動量を、Ｍｘ，Ｍｙは倍率係数、Ｒ
ｘ，Ｒｙは回転及び直交係数を、Ｔｘ，Ｔｙは台形係数
を表わす。
測定したマークの座標値（Ｘ，Ｙ）と、電子ビームで検
出したマーク位置測定値（Ｘ′，Ｙ′）の差である。Ｓ
ｘ，Ｓｙは平行移動量を、Ｍｘ，Ｍｙは倍率係数、Ｒ
ｘ，Ｒｙは回転及び直交係数を、Ｔｘ，Ｔｙは台形係数
を表わす。
【００２５】まず、偏向位置誤差（ΔＸ，ΔＹ）を最小
にする主偏向補正係数を求める。その方法として、マー
クを主偏向領域内の複数の位置に移動させ（例えば９箇
所）、前記の方法によりマーク位置を電子ビームで走査
してマーク位置座標を測定し、連立方程式を最小２乗法
で解く方法が知られている。デフォーカスビームの副偏
向補正係数は、主偏向補正係数のデフォーカスビームと
フォーカスビームの比を求め、フォーカスビームの副偏
向補正係数に掛け算して求める。
にする主偏向補正係数を求める。その方法として、マー
クを主偏向領域内の複数の位置に移動させ（例えば９箇
所）、前記の方法によりマーク位置を電子ビームで走査
してマーク位置座標を測定し、連立方程式を最小２乗法
で解く方法が知られている。デフォーカスビームの副偏
向補正係数は、主偏向補正係数のデフォーカスビームと
フォーカスビームの比を求め、フォーカスビームの副偏
向補正係数に掛け算して求める。
【００２６】第１回目の偏向校正では、フォーカスビー
ムの偏向補正係数を用いてマーク座標を検出するので、
マーク座標測定精度は低い。従って、それに基づいて導
出した補正係数の精度も低い。そこで、求めた補正係数
を用いて、再び偏向位置校正を行う。即ち、校正前後の
係数の差が設定値よりも小さいか否かを判定し（Ｓ
４）、大きい場合は校正結果から偏向補正係数を再設定
し（Ｓ５）、再び偏向校正を行う（Ｓ３）。このような
再帰的な校正を、校正前後の係数の差が設定値よりも小
さくなるまで繰り返し行い、補正係数を収束させる。こ
うして求めた補正係数を用いれば、ビーム照射番号と照
射位置の対応精度が高まり、照射位置とビーム寸法の測
定精度が向上することになる。
ムの偏向補正係数を用いてマーク座標を検出するので、
マーク座標測定精度は低い。従って、それに基づいて導
出した補正係数の精度も低い。そこで、求めた補正係数
を用いて、再び偏向位置校正を行う。即ち、校正前後の
係数の差が設定値よりも小さいか否かを判定し（Ｓ
４）、大きい場合は校正結果から偏向補正係数を再設定
し（Ｓ５）、再び偏向校正を行う（Ｓ３）。このような
再帰的な校正を、校正前後の係数の差が設定値よりも小
さくなるまで繰り返し行い、補正係数を収束させる。こ
うして求めた補正係数を用いれば、ビーム照射番号と照
射位置の対応精度が高まり、照射位置とビーム寸法の測
定精度が向上することになる。
【００２７】図５は、本発明方法を用いた描画手順を説
明するためのフローチャートである。まず、複数の焦点
位置ずらし量を設定し（Ｓ１）、各焦点位置ずらし条件
下において、図４と同様にして再帰的偏向位置校正とビ
ーム寸法測定を行う（Ｓ２，Ｓ３）。そして、上記の操
作をこれを設定回数繰り返す（Ｓ４）。
明するためのフローチャートである。まず、複数の焦点
位置ずらし量を設定し（Ｓ１）、各焦点位置ずらし条件
下において、図４と同様にして再帰的偏向位置校正とビ
ーム寸法測定を行う（Ｓ２，Ｓ３）。そして、上記の操
作をこれを設定回数繰り返す（Ｓ４）。
【００２８】次に、偏向位置校正とビーム寸法測定の結
果に基づき、ビーム寸法と焦点位置ずらし量の関係式、
及びビーム寸法と偏向補正係数の関係式を求める（Ｓ
５）。そして、描画の際には、フォーカスビームでパタ
ーンを露光した後（Ｓ６）、所望のビーム寸法に対応す
る焦点ずらし量と偏向補正係数を、先に求めた各関係式
を用いて計算で求め、それらの値を用いて補助露光を行
う（Ｓ７）。
果に基づき、ビーム寸法と焦点位置ずらし量の関係式、
及びビーム寸法と偏向補正係数の関係式を求める（Ｓ
５）。そして、描画の際には、フォーカスビームでパタ
ーンを露光した後（Ｓ６）、所望のビーム寸法に対応す
る焦点ずらし量と偏向補正係数を、先に求めた各関係式
を用いて計算で求め、それらの値を用いて補助露光を行
う（Ｓ７）。
【００２９】このように本実施形態によれば、電子ビー
ム描画装置において、パターン露光に重ね合わせて補助
露光する方式により近接効果を補正する際に、主偏向と
副偏向を組み合わせることにより、副偏向領域を上回る
寸法の電子ビームの寸法測定と位置検出とが可能にな
る。さらに、検出した信号を正規分布で近似して標準偏
差で電子ビーム寸法を表わし、平均値で照射位置を表わ
すことにより、電子ビーム寸法測定精度と位置検出精度
を向上できる。
ム描画装置において、パターン露光に重ね合わせて補助
露光する方式により近接効果を補正する際に、主偏向と
副偏向を組み合わせることにより、副偏向領域を上回る
寸法の電子ビームの寸法測定と位置検出とが可能にな
る。さらに、検出した信号を正規分布で近似して標準偏
差で電子ビーム寸法を表わし、平均値で照射位置を表わ
すことにより、電子ビーム寸法測定精度と位置検出精度
を向上できる。
【００３０】また、電子ビーム寸法と焦点位置ずらし量
の関係と、電子ビーム寸法と偏向位置補正演算係数の関
係を関数で表わすので、予めこの関数を求めておけば、
補助露光の際に所望の電子ビーム寸法に対応する偏向位
置補正演算係数と焦点位置ずらし量を計算で求めること
ができ、補助露光前の調整時間を大幅に短縮することが
できる。
の関係と、電子ビーム寸法と偏向位置補正演算係数の関
係を関数で表わすので、予めこの関数を求めておけば、
補助露光の際に所望の電子ビーム寸法に対応する偏向位
置補正演算係数と焦点位置ずらし量を計算で求めること
ができ、補助露光前の調整時間を大幅に短縮することが
できる。
【００３１】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではない。実施形態では、主・副２段の偏向器
の両方を用いたが、一方のみでも十分な偏向領域と精度
がとれる場合は、必ずしも両方用いる必要はない。ま
た、マークからの反射電子の代わりに、二次電子を検出
するようにしてもよい。その他、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で、種々変形して実施することができる。
れるものではない。実施形態では、主・副２段の偏向器
の両方を用いたが、一方のみでも十分な偏向領域と精度
がとれる場合は、必ずしも両方用いる必要はない。ま
た、マークからの反射電子の代わりに、二次電子を検出
するようにしてもよい。その他、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で、種々変形して実施することができる。
【００３２】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、焦
点位置をずらしてぼかした電子ビームで位置検出用マー
ク上を偏向走査し、マークから得られる検出信号を正規
分布関数で近似して平均値と標準偏差を算出することに
より、電子ビームの照射位置検出精度と寸法測定精度を
高めることができる。従って、補助露光方式による近接
効果補正の補正精度を向上することが可能となる。
点位置をずらしてぼかした電子ビームで位置検出用マー
ク上を偏向走査し、マークから得られる検出信号を正規
分布関数で近似して平均値と標準偏差を算出することに
より、電子ビームの照射位置検出精度と寸法測定精度を
高めることができる。従って、補助露光方式による近接
効果補正の補正精度を向上することが可能となる。
【図１】発明の実施形態に係わる電子ビーム描画装置の
信号処理系を示すブロック図。
信号処理系を示すブロック図。
【図２】焦点をぼかしたビームを走査して検出した反射
電子信号の一例を示す図。
電子信号の一例を示す図。
【図３】最小２乗法により近似して求めた正規分布の一
例を示す図。
例を示す図。
【図４】デフォーカスビームの再帰的偏向位置校正のフ
ローチャート。
ローチャート。
【図５】描画手順のフローチャート。
１０…電子光学鏡筒 １１…電子銃 １２…対物レンズ １３…主偏向器 １４…副偏向器 ２０…試料室 ２１…試料ステージ ２２…試料 ２３…反射電子検出器 ３１…増幅器 ３２…アナログデジタル変換器 ３３…波形記憶メモリ ３４…正規分布近似演算手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 隆幸 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内
Claims (7)
- 【請求項１】近接効果を補正するためにパターン露光に
重ね合わせて補助露光する機能を有する電子ビーム描画
装置において、 電子ビームの焦点位置をずらして該ビームをぼかす手段
と、ぼかした電子ビームで試料面と同じ高さに固定され
た位置検出用マーク上を偏向走査する手段と、前記マー
クからの反射電子或いは二次電子を検出する検出器と、
この検出器で得られた検出信号を記憶する波形記憶回路
と、この波形記憶回路に記憶された検出信号を正規分布
関数で近似して平均値と標準偏差を算出する演算手段と
を備えたことを特徴とする電子ビーム描画装置。 - 【請求項２】前記電子ビームを偏向する対物偏向器が少
なくとも主副２段で構成され、単独或いは複数の偏向器
を組み合わせて電子ビームで前記マーク上を偏向走査す
ることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画装
置。 - 【請求項３】前記検出信号を正規分布関数で近似して算
出した平均値で電子ビーム照射位置を求め、求めた照射
位置とレーザ干渉計により測定したマーク位置とに基づ
いて電子ビーム偏向位置の偏向補正係数を求める偏向校
正手段を備え、偏向校正を再帰的に繰り返して偏向補正
係数を収束させ、得られた偏向補正係数を用いて補助露
光することを特徴とする請求項１又は２記載の電子ビー
ム描画装置。 - 【請求項４】前記検出信号を正規分布関数で近似して算
出した標準偏差又はその倍数で電子ビーム寸法を求め、
電子ビーム寸法と焦点位置ずらし量の関係及び電子ビー
ム寸法と偏向補正係数の関係をそれぞれ関数で表わし、
各々の関数の係数を求めて記憶する手段を有し、補助露
光の際に所望の電子ビーム寸法に対応する焦点位置ずら
し量と偏向補正係数を前記関数に基づいて計算で求め、
これらの値を用いて補助露光することを特徴とする請求
項３記載の電子ビーム描画装置。 - 【請求項５】パターン露光に重ね合わせて補助露光する
方式により近接効果を補正する電子ビーム描画方法にお
いて、 電子ビームの焦点位置をずらして電子ビームをぼかし、
ぼかした電子ビームで試料面と同じ高さに固定された位
置検出用マーク上を偏向走査し、マークからの反射電子
或いは二次電子を検出し、得られた検出信号を正規分布
関数で近似して平均値と標準偏差を算出することを特徴
とする電子ビーム描画方法。 - 【請求項６】パターン露光に重ね合わせて補助露光する
方式により近接効果を補正する電子ビーム描画方法にお
いて、 電子ビームの焦点位置をずらして電子ビームをぼかし、
ぼかした電子ビームで試料面と同じ高さに固定された位
置検出用マーク上を偏向走査し、マークからの反射電子
或いは二次電子を検出し、得られた検出信号を正規分布
関数で近似して平均値と標準偏差を算出し、 前記算出した平均値で電子ビーム照射位置を求め、求め
た照射位置とレーザ干渉計により測定したマーク位置と
に基づいて電子ビーム偏向位置の偏向補正係数を求め、
偏向校正を再帰的に繰り返して偏向補正係数を収束さ
せ、得られた偏向補正係数を用いて補助露光することを
特徴とする電子ビーム描画方法。 - 【請求項７】パターン露光に重ね合わせて補助露光する
方式により近接効果を補正する電子ビーム描画方法にお
いて、電子ビームの焦点位置をずらして電子ビームをぼ
かし、ぼかした電子ビームで試料面と同じ高さに固定さ
れた位置検出用マーク上を偏向走査し、マークからの反
射電子或いは二次電子を検出し、得られた検出信号を正
規分布関数で近似して平均値と標準偏差を算出し、 前記算出した平均値で電子ビーム照射位置を求め、求め
た照射位置とレーザ干渉計により測定したマーク位置と
に基づいて電子ビーム偏向位置の偏向補正係数を求め、
偏向校正を再帰的に繰り返して偏向補正係数を収束さ
せ、 前記算出した標準偏差又はその倍数で電子ビーム寸法を
表わし、電子ビーム寸法と焦点位置ずらし量の関係及び
電子ビーム寸法と偏向補正係数の関係を関数で表わし、
各々の関数の各係数を求め、求めた係数に基づいて補助
露光の際に所望の電子ビーム寸法に対応する焦点位置ず
らし量と偏向補正係数を計算で求め、これらの値を用い
て補助露光することを特徴とする電子ビーム描画方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7190661A JPH0945598A (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | 電子ビーム描画装置及び描画方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7190661A JPH0945598A (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | 電子ビーム描画装置及び描画方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0945598A true JPH0945598A (ja) | 1997-02-14 |
Family
ID=16261807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7190661A Pending JPH0945598A (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | 電子ビーム描画装置及び描画方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0945598A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115402849A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-11-29 | 苏州沪琨智能科技有限公司 | 应用于水松纸输送的多级控制纠偏方法 |
-
1995
- 1995-07-26 JP JP7190661A patent/JPH0945598A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115402849A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-11-29 | 苏州沪琨智能科技有限公司 | 应用于水松纸输送的多级控制纠偏方法 |
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