JPS596530A - 荷電ビ−ム露光装置における偏向歪補正方法 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は荷電ビームを偏向して／４’タンを露光する荷
電ビーム露光装置において、任意の高さの水準面に荷電
ビーム光学系の焦点を合わせた場合に、該水準面におけ
る偏向歪を正確に測定する方法、および仁の偏向歪測定
結果に基づき試料面上に荷電ビームを正確に位置決めす
る方法に関するものである。

（発明の技術的背景とその問題点〕 荷電ビーム露光装置を用いてシリコンウヱハ等の試料面
上に荷電ビームを正確に位置決めしてノやタンを露光す
るためには、荷電ビーム露光装置の光学系に固有表偏向
歪を測定し、試料面の高さに応じて偏向歪を補正する必
要がある。

従来のこの種の方法について説明する。

偏向歪を測定するための試料移動用ステージに固定する
標準マークとして、高さが１００〜２００Ｉｔｒｎ異な
る２面から成る標準マークを用いる。まず、低い方の標
準マークと同一の高さの水準面に荷電ビームの焦点を合
わせ、該標準マークを偏向フィールド内のｎＸｎ（ｎ＝
３．５，７゜９・・・）の格子点にステージで移動し、
各格子点においてレーデ測長器で測定されたステージの
位置と該標準マークのビーム偏向系によるマーク検出位
置とから、偏向歪を求める。この偏向歪測定結果から、
以下に示すような低い標準マークと同一高さの水準面に
おける偏向歪補正式を決定する。

ここで、（ｘ、ｙ）は偏向フィールド内の荷電ビーム照
射位置の設計値である。（ＸｔＤ　ｔ　ＹｔＤ）′は偏
向歪補正後の位置座標で、低い標準ｉ−りと同一高さの
試料面上にノ臂タンを露光する場合には、（ＸｔＤ　、
　Ｙｚｎ　）の値に基づいてビームが偏向される。

上記と同様にして高い方の標準マークを用いた偏向歪測
定から、高い標準マークと同一高さの水準面における以
下に示すような偏向歪補正ココテ、（ｘ　ｚ　ｙ　）お
よび（ｘｈｎ　−Ｙｈｏ　）の意味は式（１）と同様で
ある。

つぎに、シリコンウェハ等の試料面上にパタンを露光す
る場合、まず描画する偏向フィールドの中心をビーム光
軸直下に移動し、該偏向フィールドに対応する試料面の
高さを高さ測定器によシ測定する。ここで、低い方の標
準マークの高さを該高さ測定器によシ測定した結果をｔ
、同様に高い方の標準マークの高さ測定結果をｈ、試料
面の高さ測定結果を２とする。式（１）、式（２）を用
いそ高さ２における偏向歪補正式を以下のように決定す
る。

式（３）は、高さ２における偏向歪補正式であシ、式（
３）の右辺における各係数は式（１）、式（２）の対応
する各係数を直線補間して求められている。高さ２の偏
向フィールドにパタンを露光する場合、まず高さ２に荷
電ビームの焦点を合わせ、つぎに、各パタンの設計デー
タにおける位置座標（ｘ　ｔ　ｙ　）を式（３）の右辺
の（Ｘ、Ｙ）に代用して（ｘ、　、　ｙＤ）に変換し、
（ｘＤ、　ｙＤ）に基づいて荷電ビームを偏向して試料
面上の所定の位置に／４タンを露光する。

従来の方法では、２面の標準マークの高さにおける偏向
歪測定結果を基準として偏向歪を補正していたので、２
面の標準マークの各高さから離れた高さの試料面にパタ
ンを描画する場合、／４タンの位置決め精度が低下する
。また動的焦点補正等の技術を用いようとした場合、係
数の直線補間は成立しないのでツクタンの位置決め精度
がさらに低下するという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明はこれらの欠点を除去するため、任意　−の高さ
２に焦点を合わせた場合の荷電ビームを偏向したときに
生じる偏向歪を測定できるようにするとともに、任意の
高さ２における偏向歪測定結果に基づいて試料面上にパ
タンを描画する際に偏向歪を補正するようにしたもので
、以下詳細に説明する。

〔発明の実施例〕　゛ まず、従来の技術として説明した偏向歪補正方法におい
て、各係数を直線補間して高さ２における偏向歪補正式
を決定したが、各係数の直線補間が厳密に成シ立っ場合
について説明する。

ここでは、簡単の−ため誓座標の補正についてのみ説明
する。

式（１）、式（２）を変形して次式を得る。

ＸｔＤ−）（−４ｔｏ＋Ａｔ、Ｘ＋Ａｔ２Ｙ＋−＋　Ａ
Ｌ、Ｙｊ（４）ＸｈＤ−Ｘ＝Ａｈｏ＋Ａｈ、Ｘ＋Ａｈ２
Ｙ＋−＋Ａｈ９Ｙ５　　　　（５）標準マークを用いた
偏向歪の枳１１定結果は、ビーム偏向器に入力されｆｃ
データ（Ｘｌ　ｐ　Ｙｓ　）と、レーデ測長器で測定さ
れた値よシ算出される（Ｘｌ。

Ｙ）に対応するステージの移動距離（ＸＬｉ　、　ＹＬ
ｊ）の組で与えられる。偏向歪ｉ＝存在しない場合、（
、Ｘｌ　、　Ｙｊ）　＝　（ＸＬｉ　、ＹＬｊ）となる
。式（１）、式（２）の各係数は、各式の右辺の（Ｘ、
Ｙ）に（ＸＬｌ　、　ｙＬｊ）を、各式の左辺の（Ｘｔ
Ｄ　、　Ｙｚｎ）または（Ｘｈｎ　−ＹｈＤ）に（ｘｌ
、Ｙｊ）を代用することによって算出される。

式（４）　、　（５）において、（Ｘ、　ｙ）＝（Ｘｔ
、ｔ　ｙ　ＹＬＪ　）となったとする。（ＸＬｌ　、　
Ｙｔ　Ｊ）はレーザ演１ｊ長器によシ求められた基準と
なる座標値でｌ）、式％式％） の基準座標値（Ｘｔ４　ｐ　”ＬＪ　）におけるＸ方向
の偏向歪の量を与えている。この偏向歪の量が高さ方向
、即ち２方向に対して２の一次関数で変化するとき、任
意の高さ２において基準座標値（Ｘｔ、１−　Ｙｔ、ｊ
）における偏向歪の量（ＸｚＤ−ＸＬｌ）は （６） で与えられる。

式（６）は、式（４）、式（５）の各々対応する係数を
直線補間して求めた式と一致する。即ち、偏向歪本発明
は、このような原理を利用するものである。まず、偏向
歪を測定する水準面の高さｚｌに荷電ビームの焦点を合
わせる。つぎに、焦点をこのままの状態にして、高低２
面の標準マークを用いて、従来と同様な方法で式（１）
、式（２）を決定する。つぎに、式（３５においてＫ　
＝＊　１と置いてＡｉ（ｚｌ）ｙ　Ｂｌ（ｔｌ）（１＝
０〜９　）を算出する。この結果、高さｚｌにおける偏
向歪補正式として次式を得る。

式（７）を求める際に、ビームの焦点位置は変化させて
いないので、試料面上に入射するビームは直線上を運動
してくる。したがって、高低２面の標準マークによって
測定される偏向歪の量は完全に高さ２の一次関数となっ
ている。即ち、式（７）は、Ｚ　：　Ｚ　１の高さにお
ける偏向歪補正式として、従来法よ）も厳密な値の係数
を有している。なお、荷電ビームの焦点深度は深いため
、１００〜２００μｍの高低差のある標準マークを問題
なく検出できる。

つぎに、本発明による偏向歪補正法の応用例について説
明する。

ノやタンヲ描画するシリコンウエノ・について、予め高
さ方向の変形を測定する。なおこの技術は、電子ビーム
露光装置にあっては周知の技術になっている。その結果
、ツヤタンを描画するウニ・・が高さ２２とｚｈの間に
あったとする。本発明による方法によル、！”１ｔおよ
びｔ、　＝Ｚ　ｈにおける偏向歪補正式を求め、各フィ
ールドの描画に当っては各フィールドの２値に応じて２
＝＝２２とｚ　＝　ｚ　＞の各補正係数を直線補間する
。さらに、５＝ｚｌとｗ　＝　ｚ　ｈＯ差が大きい場合
、あるいはよシ厳密な偏向歪補正が必要な場合には、ｚ
＝ｘｌとｚ　＝　ｚ　ｈの間にｚ＝ｚ１．ｚｌ、ｚ５・
・・等の水準面を設定し、実際の描画に肖っては直線補
間を行う２つの測定された水準面を試料面の高さに応じ
て選択することによ“って、直線補間に伴う補正係数設
定時の誤差を減少することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、任意の高さの水準面における偏向
歪を厳密に測定し、偏向歪補正式を求めることができる
ようにしたので、荷電ビーム露光装置によシバタンを描
画する場合、荷電ビームの試料面上への位置決め精度を
向上させることができる。また、試料の高さに応じて荷
電ビームの焦点を合わせたシ、試料の高さに応じたπ平
面内で動的焦点補正を行つたりする場合においても偏向
歪を正確に補正できるという利点がある。本発明紘、特
にサブミクロンＡタンによるＬＳＩ製造等のように、ノ
母タンの微細化に伴ってパタンの位置決め精度への要求
が厳しくなる場合に有効であＺ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電子ビーム、イオンビーム等を用いる荷電ビーム露光装
   置において、荷電ビームを偏向して試料面上に該荷電ビ
   ームを位置決めする際に生じる偏向歪の補正方法であっ
   て、偏向歪測定用の標準マークとして高さの異なる２水
   準面にマークを設置した標準マークを用い、荷電ビーム
   の焦点を任意の高さに合わせた状態において該荷電ビー
   ムによシ高低２面の標準マークで偏向歪を測定し、この
   高低２面における測定結果から焦点を合わせた水準面に
   おける偏向歪補正式を求めることを特徴とする荷電ビー
   ム露光装置における偏向歪補正方法。