JPS5866330A - 電子ビ−ム描画系の位置補正方法 - Google Patents

電子ビ−ム描画系の位置補正方法

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JPS5866330A
JPS5866330A JP56165133A JP16513381A JPS5866330A JP S5866330 A JPS5866330 A JP S5866330A JP 56165133 A JP56165133 A JP 56165133A JP 16513381 A JP16513381 A JP 16513381A JP S5866330 A JPS5866330 A JP S5866330A
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JP
Japan
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electron beam
substrate
mark
drawn
length measurement
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JP56165133A
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Tsukasa Sawaki
澤木 司
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Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
    • H01J37/3045—Object or beam position registration

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

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子ビーム描画に関し、その目的は、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
に該ステージに取りつけられたレーザー測長系用反射鏡
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はシ一定時
間々隔毎に電子ビームにより検出しレーザー測長系によ
り計測した位置変動を、制御システムにフィードバック
して補正することにより描画パターンの位置精度を向上
させる方法全提供するものである。更に第一  2に電
子ビーム光学鏡筒最下端付近の位置変動を別のレーザー
測長系により計測して、前記二つのマーク位置から計測
された位置変動の値に補正を加えることによジ描画パタ
ーンの位置精度全画期的に向上させる方法をも提供する
ものである。
以下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
全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は描画室ベースグレート、4はフ
ィラメントとウェ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7 / f  L/ 7 X’、 7 
ハM少投影レンズ、8,9は筒1oに支えられた偏向電
極、11は後方散乱電子検出器で、筒1o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
ォトマスクとなる基板等の被描画基板、13は基板全保
持する金属製カセットで、金属製可動ステージ14に保
持されている。ステージ14はモーター15、送りネジ
16によって勤かされ、その移動量は2波長レーザー光
束17と干渉計18、反射鏡1951、− ・ 等よフなる周知の測長系にて計測される。別のレーザー
干渉計21と、笥1oに固定された反射鏡22によって
、電子光学系の機械的光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、1
次元増えた分たけレーザー光束23,25、レーザー干
渉計24.28が第1図よりは追加されている。つまフ
、第1図示の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ュータシステムによって制御さ
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。
然し実際の装置においては、第1図に示す主要部分の温
度変化による機械的位置変動、電子光学系の電気的変化
によるビーム光軸の位置変動を伴うのが普通である。本
発明はこれら゛の変動の検出およびその変動に伴なう誤
差の補正について新規61.1、 の方法を提供するものである。
第2図で1jはレーザービーム反射鏡190反射面とは
ゾ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。
0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、ム1゜B1 の位置は、
それらのマークをステージの移動操作によって、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、更扛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成る一定の時間々隅肉の変動
要因素として、ムラマークについては、同マークが反射
鏡の反射面に対して変動する量δ1と、電子光学系の光
軸の位置の機械的原因に基づく変動量δ。および電気的
原因に基づく変動量εがある。B1マークについては、
上記電子光学系の光の反射面に対して変動する量δ2か
らなっている。
また、上記マークA1と81の間隔については、従って
、δ1とB2との両変動量が相互に関与する。
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
うとするときの蜀題は、各測定において上記変動要因中
−の各変動量を分離でき々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。従っ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斉ら
すので実用上は不適当であり、あまり意味がない。
本発明は、上述の各変動要因が出来るたけ小さくなるよ
うに関連諸条件を抑え、描画装置の生産能力を実際上殆
んど低下させずに高精度の補正を行うようにするもので
ある。
電子ビーム描画装置の器壁を厳密に(は\1/1oo℃
程度に)温度制御すれば、第1図示装置の描画室上壁2
とベースグレート3の相対的伸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
記マークム1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
。
金属製ステージの移動運動に伴うステージ14の温度要
因による変動、金属製カセット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、
またカセット13がステージ14に保持される支点はカ
セットを交換する毎に変動するものとみなければならな
い。従って上記マーク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
部に付したマークム1の位置の変動量δ、についてみる
と、反射鏡は、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ム1f!:付し、被描
画基板上のマークB1七上記ム1の間隔省測定し、ム1
 に対する基板位置i10分ないし30分程度以内のは
X゛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が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、電子光学系の変動量
(δC十ε)に支配されるのみとなる。したがって、本
発明の方法によると、0.2μI11以下のパターン位
置精度が得られる。
これに対して、従来実施されているように、電子ビーム
検出用ワイヤ番マーク付のファラデイカツブを、たとえ
ば、第2図中のステージ13の上の位置の付近に設置し
て、Dの位置の検出・補正のみによって描画パターン位
置を補正する方法で社、上記ステージ13上の位置りと
反射鏡の反射面との間隔について10分ないし30分間
の時間間隔での変動は0.1μm以上の無視しえない量
となり、また上記ステージ上の位置りに対する基板12
の位置の変動は91μm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10、。
は、0.2μmをこえるものとなっていた、したがって
、精度を向上させるには、たとえば、測定時間々隔の短
縮、器壁温度制御対策、ステージ温度の安定化対策、別
の面からの厳しい対策が必要となる。
一方、別途、従来実施されているように10分ないし3
0分程度の時間々隔でマークB1の位置変動のみを検出
し補正を加える方法もあるが、これによっても、前記の
δC1ε、δ2の分離できない変動量ならびにδ1.B
2の分離できない変動量を扱っているので、上記時間の
範囲内では少くとも0.2μiaf: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った。
したがって、本発明の方法は、上述の従来方法に比較し
て優位性のあることが明白である。
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1oに付設した反射鏡22.干渉計2
1.26によってこ11、、−1 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。ム1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。
従って1、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。ム1に対するB1  位置の計測と補
正は先に述べた通りである従って、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が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
.1μ閣程度またはそれ以下に保つことができる。
以上の説明においては計測系の量子雑音、検出用マーク
の出来・不出来などによる誤差は共通の問題として省い
た。また、被描画基板上に一定間隔で多数並べられたマ
ークを基準として描画する場合、即ち半導体結晶基板の
いわゆる直接描画の場合は本発明の適用対象外である。
然し、このような描画法を行うための上記多数のマーク
を基板きる。
本発明の適用にあたっては、反射鏡に付加するマークム
1 を、反射鏡の反射面と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
チングによって例えばクロムと金の二重膜の十字形また
はL字形のマーク全形成し、このマーク基板を反射鏡側
面に貼りつける。  のが最も実用的である。また、か
がるマーク基板は、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程度の深ての十字形またはL
字形マークを形成し、これを同様に反射鏡側面に貼りつ
け七もよい。さらに、第2図に示す如くに、これらマー
ク基板27t−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ム2を設けてもよい。こ
のようにすれば、同マークム1を検出するためのステー
ジ14の移動量が小さくてよく、これによって、レーザ
ー干渉計18と21の間隔、24と26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
ク基板は電流の流出を可能とするために第2図28に示
す如くに導通aが必要であることは云うまでもないO 137,−、。
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
っているが、仁れが2個に分割されたものであってもよ
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。これらム1あるいはム2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って時間経過に伴う反射鏡の水平
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次的な補正であジ
、その量が大きいときは警戒すべきである。
被描画基板12の上のマークは、基板がクロムまたはク
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
その他の方法によって十字形またはL字形マークを直接
にマスク基板上に設ければ、後方厳乱電子にょ今マーク
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、マークム2に関して
述14゜ べたように別のマークB2 y2設けたマーク基板小片
29を基板12に一時的に圧接しておいて、B1の代り
に使用することができる。
被描画基板が半導体ウェ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Ihf形成し
ておけばよい。
BliたはB2’i2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、基板とカセ
ットまたはカセットとステージ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していても、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〜り検出は可能である。
以上に述べた説明では、電子ビームの形状については触
れなかったが、スポットビーム、固定矩16、、、。
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、本発明は電子ビーム描画装
置において描画位置精度の向上を斉らす新規の方法を提
供するもので、あることは明らかであり、工業的意義を
斉らすことも明らかである。
【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−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
ット、14・・・・・・金属製ステージ、16・・・・
・・送りネジ、17゜20.23.26・・・・・・2
波長レーザー光束、18゜21.24.26・・・・・
・干渉計、19.22・・・・・・反射鏡、27.29
・・・・・・マーク用小基板、ム1.ム2゜Bl、B2
・・・・・・電子ビーム検出用マーク、0・・・・・・
電子光学系光軸位置、D・・・・−・ファラデーカップ
位置。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第 
1 図 、2 図 zzIθ

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
    するために該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、上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、これらのマーク
    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、上記レーザー測長系によって計
    測した位置変動を、基板位置制御系にフィードバックし
    て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。 ?) ステージに取9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
    マークを設けられたマーク用の低膨張率の小基板を固着
    させ、該マークを用いることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の2−1゜ 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を設けら
    れたマーク用の低膨張率の小基板を被描画基板に隣接し
    て一時的に該基板に固定し、該マークを用いることを特
    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。 (42次元のレーザー測長光用反射鏡に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、前者によって2次元のレーザ
    ー測長系の面角度の変動を補正し、後者によって被描画
    基板とこれを保持するカセットの機械的安定度全監視す
    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。 (6)被描画基板を支持する可動ステージの位置を計測
    するための該ステージに取9つけられた第1の2次元の
    レーザ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、上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全それぞれ設けるとともに、電
    子ビー3 ムの電子光学的光軸用筒部に反射鏡を付設して、該光軸
    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、上記各マーク位置を任意のほぼ一定の時間間隔毎に
    電子ビームにより検出し、上記第1および第2のレーザ
    測長系によって計測した位置変動全基板位置制御系にフ
    ィードバックして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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JPH0336298B2 JPH0336298B2 (ja) 1991-05-31

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Cited By (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
JPS62217686A (ja) * 1986-03-19 1987-09-25 Toshiba Mach Co Ltd レ−ザミラ−の位置変位補正方法
JP2000252204A (ja) * 1999-03-03 2000-09-14 Nikon Corp 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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JP2000252204A (ja) * 1999-03-03 2000-09-14 Nikon Corp 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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