JPS63187627A - 荷電粒子線露光装置における自動焦点合せ方法 - Google Patents
荷電粒子線露光装置における自動焦点合せ方法Info
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- JPS63187627A JPS63187627A JP62020185A JP2018587A JPS63187627A JP S63187627 A JPS63187627 A JP S63187627A JP 62020185 A JP62020185 A JP 62020185A JP 2018587 A JP2018587 A JP 2018587A JP S63187627 A JPS63187627 A JP S63187627A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野1
本考案は、特に微小スポットの電子線、又はイオンビー
ムを使用して半導体ウェハ等の材料上に微細パターンを
描画するに際し、集束レンズの焦点を材料の高さ変化に
起因する偏向器の(q向振幅の補正値を塁にして自動的
に補正づるように構成した荷電粒子線露光装置の自動焦
点合せ方法に関する。
ムを使用して半導体ウェハ等の材料上に微細パターンを
描画するに際し、集束レンズの焦点を材料の高さ変化に
起因する偏向器の(q向振幅の補正値を塁にして自動的
に補正づるように構成した荷電粒子線露光装置の自動焦
点合せ方法に関する。
[従来の技術]
微小スポットを使用する電子線露光装置等においては、
材料上に照射するビームのスポット径が露光精度に一義
的に影響するので、レンズの焦点合せは極めて重要な作
業となる。第4図乃至第6図は従来の焦点合せ方法の概
略を説明づるための図であり、第4図(a )に示すよ
うに材料上に凹凸等の適宜なマーク1を形成し、このマ
ークを横切って矢印のにうに電子線のスポット2を移動
させ、そのとき材料上から散乱する2次電子や反射電子
を検出して(b)図のような焦点状態を表わす信号を1
qる。該(b)図の信号でピークとピークの強度差Iは
焦点の合った状態を示しており、この■が大きい程焦点
は正確にあった状態である。
材料上に照射するビームのスポット径が露光精度に一義
的に影響するので、レンズの焦点合せは極めて重要な作
業となる。第4図乃至第6図は従来の焦点合せ方法の概
略を説明づるための図であり、第4図(a )に示すよ
うに材料上に凹凸等の適宜なマーク1を形成し、このマ
ークを横切って矢印のにうに電子線のスポット2を移動
させ、そのとき材料上から散乱する2次電子や反射電子
を検出して(b)図のような焦点状態を表わす信号を1
qる。該(b)図の信号でピークとピークの強度差Iは
焦点の合った状態を示しており、この■が大きい程焦点
は正確にあった状態である。
第5図はその状態を示し、<a )図のような電子線の
集束状態においてA、B、C,D、Eの5つの点におけ
るスポットの大きさを(b)に示しである。このような
スポットを用いて第1図のマークを走査した場合、(C
)に示すような検出信号波形が得られる。(C)図の各
波形の比較から解るように、焦点が丁度合ったCの場合
に信号のピークツーピークの値Iは最大になり、これら
信号値■の比較から焦点の状態は判別できる。第6図は
この値Iとレンズ強度込との関係を示すもので、レンズ
がioのとぎIは最高値を示す。そこで、3点追い込み
法によりピーク強度Iの最大値を求め、それに対応する
レンズ強度を設定すれば焦点合せが行なえる。
集束状態においてA、B、C,D、Eの5つの点におけ
るスポットの大きさを(b)に示しである。このような
スポットを用いて第1図のマークを走査した場合、(C
)に示すような検出信号波形が得られる。(C)図の各
波形の比較から解るように、焦点が丁度合ったCの場合
に信号のピークツーピークの値Iは最大になり、これら
信号値■の比較から焦点の状態は判別できる。第6図は
この値Iとレンズ強度込との関係を示すもので、レンズ
がioのとぎIは最高値を示す。そこで、3点追い込み
法によりピーク強度Iの最大値を求め、それに対応する
レンズ強度を設定すれば焦点合せが行なえる。
[発明が解決しようとする問題点]
上記の焦点合せ方法は、原理的には精度の高いものが得
られるが、ビーム電流が微小な場合にはマーク検出信号
が小さく、この信号がノイズに隠れて判別しにくくなり
、正確なレンズの焦点合せが行なえなくなり、結果とし
て露光の精度が悪くなる。
られるが、ビーム電流が微小な場合にはマーク検出信号
が小さく、この信号がノイズに隠れて判別しにくくなり
、正確なレンズの焦点合せが行なえなくなり、結果とし
て露光の精度が悪くなる。
そこで本発明の目的はビーム電流の大小に関係なく正確
な焦点合ぜが自動的に行なえる方法を提供することであ
る。
な焦点合ぜが自動的に行なえる方法を提供することであ
る。
「問題を解決するだめの手段1
本発明は微小断面の荷電粒子線を材料上に照射する段階
、高さが既知で一定間隔で離間した少くとも2個の基準
マーク又はその周辺の基準領域を用いて前記荷電粒子線
の焦点合せを行なう段階、前記材料のステージを機械的
に移動させて前記2個のマークの間隔を実測する段階、
前記荷電粒子線を偏向器により偏向して前記2個のマー
ク間の距離を求める段階、前記ステージ移動による2個
のマーク間の距離の実測値と荷電粒子線の偏向により検
出された2個のマーク間距離の値との比較から荷電粒子
線偏向器の偏向振幅の補正値e、)を求める段階、材料
の任意領域においてステージ移動による2個のマーク間
の距離の実測値と荷電粒子線の偏向により検出した該2
個のマーク間距離の値との比較から前記荷電粒子線偏向
器の偏向振幅の補正値e′を求める段階、前記基準マー
クにより求めた偏向器の偏向振幅補正値eQを基準にし
このeQ と任意領域における偏向補正値e′との差に
基づいて荷電粒子線を集束するレンズの強度を補正する
信号を作る段階とを有する荷電粒子線露光装置における
自動焦点合せ方法に特徴がある。
、高さが既知で一定間隔で離間した少くとも2個の基準
マーク又はその周辺の基準領域を用いて前記荷電粒子線
の焦点合せを行なう段階、前記材料のステージを機械的
に移動させて前記2個のマークの間隔を実測する段階、
前記荷電粒子線を偏向器により偏向して前記2個のマー
ク間の距離を求める段階、前記ステージ移動による2個
のマーク間の距離の実測値と荷電粒子線の偏向により検
出された2個のマーク間距離の値との比較から荷電粒子
線偏向器の偏向振幅の補正値e、)を求める段階、材料
の任意領域においてステージ移動による2個のマーク間
の距離の実測値と荷電粒子線の偏向により検出した該2
個のマーク間距離の値との比較から前記荷電粒子線偏向
器の偏向振幅の補正値e′を求める段階、前記基準マー
クにより求めた偏向器の偏向振幅補正値eQを基準にし
このeQ と任意領域における偏向補正値e′との差に
基づいて荷電粒子線を集束するレンズの強度を補正する
信号を作る段階とを有する荷電粒子線露光装置における
自動焦点合せ方法に特徴がある。
[作用]
本発明は露光すべき材料の光軸方向の位置、つまり高さ
の変化が材料上での電子線の偏向振幅の補正値に対応し
ているのに着目し、基準マーク位置の偏向振幅の補正値
と任意フィールドにおける偏向振幅の補正値との差に基
づいてレンズ強度の補正値を求め自助的に焦点を補正す
るようにしである。
の変化が材料上での電子線の偏向振幅の補正値に対応し
ているのに着目し、基準マーク位置の偏向振幅の補正値
と任意フィールドにおける偏向振幅の補正値との差に基
づいてレンズ強度の補正値を求め自助的に焦点を補正す
るようにしである。
[実施例]
第1図は本発明の方法を実施する装置の一例を示し、3
は電子線露光装置の最終集束レンズで、その中に電子線
の偏向電極4が設置しである。5ば半導体ウェハ等の露
光すべき材料であり、前記レンズにより細く集束された
電子線が投射され、■つ偏向器4にパターン信号を供給
することにより前記集束ビームを偏向して所望のパター
ンを描画する。6は露光制御用のコンピュータで、集束
レンズ3にはレンズ値補正ユニッ1−7及びレンズ電流
出カニニット8を介して材料上で所望の大きさの電子線
スポットが得られるようなレンズ電流が供給される。9
は走査信号制御ユニットで、コンピュータからのパター
ン信号はこのユニットに送られ、次段の偏向蒸出カニニ
ット10で偏向器4に与える肩面電圧を出力し、振幅補
正ユニット12を介して偏向器4に所定電圧を印加する
。11は偏向振幅補正値出カニニットであり、コンピュ
ータ6により求めた補正11?Ieを受けて(1+e)
の補正信号を出力し、補正ユニット12において偏向蒸
出カニニット10からのパターン(1δ画用偏向信号と
剰算し、その出)〕を偏向器4に供給する。
は電子線露光装置の最終集束レンズで、その中に電子線
の偏向電極4が設置しである。5ば半導体ウェハ等の露
光すべき材料であり、前記レンズにより細く集束された
電子線が投射され、■つ偏向器4にパターン信号を供給
することにより前記集束ビームを偏向して所望のパター
ンを描画する。6は露光制御用のコンピュータで、集束
レンズ3にはレンズ値補正ユニッ1−7及びレンズ電流
出カニニット8を介して材料上で所望の大きさの電子線
スポットが得られるようなレンズ電流が供給される。9
は走査信号制御ユニットで、コンピュータからのパター
ン信号はこのユニットに送られ、次段の偏向蒸出カニニ
ット10で偏向器4に与える肩面電圧を出力し、振幅補
正ユニット12を介して偏向器4に所定電圧を印加する
。11は偏向振幅補正値出カニニットであり、コンピュ
ータ6により求めた補正11?Ieを受けて(1+e)
の補正信号を出力し、補正ユニット12において偏向蒸
出カニニット10からのパターン(1δ画用偏向信号と
剰算し、その出)〕を偏向器4に供給する。
前記レンズ値補正ユニット7には偏向振幅補正値eの1
Δ号が送られており、後述するが振幅補正値eに影響を
与える試料面高さhとコンピュータ6から送られてくる
レンズw4Q、どの関数L−f (A・h)・・・・
・・〈1)の信号を出力して集束レンズに供給し、自動
的に該集束レンズの焦点を補正する。
Δ号が送られており、後述するが振幅補正値eに影響を
与える試料面高さhとコンピュータ6から送られてくる
レンズw4Q、どの関数L−f (A・h)・・・・
・・〈1)の信号を出力して集束レンズに供給し、自動
的に該集束レンズの焦点を補正する。
本装首の動作説明の前に本発明の詳細な説明する。第2
図に示すように、一定の間隔doをもった2個のマーク
M1とM2をA、B、Cのように光軸方向に異なった位
置、つまり異なった高さく110,111.112)に
配置し、電子線の走査によりその間隔を測定した場合、
A、B、Cの夫々で間隔が異なった値になる。即ち、A
を基準とした場合、Bの場合にはマーク間距離がd、よ
り短いdlがdOとして測定され、又Cの場合には基準
より大きなd2がdOとして測定される。正確に測定づ
るにはBの場合、Aより肩面振幅を大きくして点線によ
うに蘭向づる必要があり、又Cの場合にはAの場合によ
り狭い]辰幅で2点fI線のように偏向する必要がある
。又、各高さの材料上でフォーカスを合せる必要がある
ので、レンズの強度L f、t AのLOを基準にして
BではL−+に又CではL2に変更する必要がある。
図に示すように、一定の間隔doをもった2個のマーク
M1とM2をA、B、Cのように光軸方向に異なった位
置、つまり異なった高さく110,111.112)に
配置し、電子線の走査によりその間隔を測定した場合、
A、B、Cの夫々で間隔が異なった値になる。即ち、A
を基準とした場合、Bの場合にはマーク間距離がd、よ
り短いdlがdOとして測定され、又Cの場合には基準
より大きなd2がdOとして測定される。正確に測定づ
るにはBの場合、Aより肩面振幅を大きくして点線によ
うに蘭向づる必要があり、又Cの場合にはAの場合によ
り狭い]辰幅で2点fI線のように偏向する必要がある
。又、各高さの材料上でフォーカスを合せる必要がある
ので、レンズの強度L f、t AのLOを基準にして
BではL−+に又CではL2に変更する必要がある。
今、任意の材料面の高さをhとし、(の時の同−肩面娠
幅の実際の何r1面上に35ける振り幅をdとすると、
振幅比(1+e)は次の式で与えられる。
幅の実際の何r1面上に35ける振り幅をdとすると、
振幅比(1+e)は次の式で与えられる。
(1+e)=do/d・・・・・・・・・〈2)又、高
ざhと振り幅dの関係は第2図から解るように相似三角
形であるので d c /h o =d /h よりd O/d
=h o /h −−−(3)が得られる。そこで、(
2)式と(3)式から高さhは ハ =ハo/(1+e) ・・・・・・・・・(4)と
なり、偏向振幅補正値Cは試料面の高さの変化を表わし
ていることが解る。而して、〈1)式のhに(4)式を
代入すれば、振幅補正値eから集束レンズの焦点を補正
することができることになる。
ざhと振り幅dの関係は第2図から解るように相似三角
形であるので d c /h o =d /h よりd O/d
=h o /h −−−(3)が得られる。そこで、(
2)式と(3)式から高さhは ハ =ハo/(1+e) ・・・・・・・・・(4)と
なり、偏向振幅補正値Cは試料面の高さの変化を表わし
ていることが解る。而して、〈1)式のhに(4)式を
代入すれば、振幅補正値eから集束レンズの焦点を補正
することができることになる。
次に具体的な動作について説明する。
先ず、高ざhが既知の基準マークを材料又はそのステー
ジ上に設定し、その基準マークを用いて、或いはそのマ
ークの周辺の領域を使用して集束レンズ3の正確な焦点
合せを行なう。この焦点合せは充分なビーム電流の下で
手動にて行なわれる。
ジ上に設定し、その基準マークを用いて、或いはそのマ
ークの周辺の領域を使用して集束レンズ3の正確な焦点
合せを行なう。この焦点合せは充分なビーム電流の下で
手動にて行なわれる。
上記基準マークは一定間隔で離間した最低2個、実際に
はX、Y方向の焦点合せを行なう必要があるのでL形又
は十形のマークを1字状に3個配置ザると良い。この2
個の基準マークを使用し、機械的にステージを移動させ
、レー(アー測長器を使用してマーク間の実際の距離を
測定する。次いで、同じマークを用い、今度は偏向器4
に偏向信号を9.70の回路を介して供給し、電子線の
部内によってマークを検出してその間隔を計測する。両
者の値が一致すれば問題ないが、通常ば両側定値にはず
れがあるので、両値が一致するように偏向器の振幅補正
値c6をコンピュータ6より偏向器振幅補正ユニット1
1に出力する。これにより、ユニット12ではユニット
10からの偏向信号に(1+eo)の補正値が剰算され
、偏向器に供給される。以後、この値COが基準になる
。次に、材料5の露光したい任意な領14(チップ又は
フィールド)を露光位置に機械的に移動する。そして、
該領域にあるマークを使用して前述と同様な機械的な移
動によるレーザー測長と電子線偏向による測長を行ない
、両値の差C′を求め、ユニット11に出力する。これ
に」:り補正ユニット12では(1+e′)の剰算信号
が偏向信号に剰算され、高さの変化に対し偏向振幅が補
正される。又、レンズ値補正ユニット7ではmlマーク
に対して材料マークの高さの違いが前記23準値eoと
e−との差eに相当するので、この差eを用いて第1式
の計算を行ない集束レンズ3の電流値を修正する。
はX、Y方向の焦点合せを行なう必要があるのでL形又
は十形のマークを1字状に3個配置ザると良い。この2
個の基準マークを使用し、機械的にステージを移動させ
、レー(アー測長器を使用してマーク間の実際の距離を
測定する。次いで、同じマークを用い、今度は偏向器4
に偏向信号を9.70の回路を介して供給し、電子線の
部内によってマークを検出してその間隔を計測する。両
者の値が一致すれば問題ないが、通常ば両側定値にはず
れがあるので、両値が一致するように偏向器の振幅補正
値c6をコンピュータ6より偏向器振幅補正ユニット1
1に出力する。これにより、ユニット12ではユニット
10からの偏向信号に(1+eo)の補正値が剰算され
、偏向器に供給される。以後、この値COが基準になる
。次に、材料5の露光したい任意な領14(チップ又は
フィールド)を露光位置に機械的に移動する。そして、
該領域にあるマークを使用して前述と同様な機械的な移
動によるレーザー測長と電子線偏向による測長を行ない
、両値の差C′を求め、ユニット11に出力する。これ
に」:り補正ユニット12では(1+e′)の剰算信号
が偏向信号に剰算され、高さの変化に対し偏向振幅が補
正される。又、レンズ値補正ユニット7ではmlマーク
に対して材料マークの高さの違いが前記23準値eoと
e−との差eに相当するので、この差eを用いて第1式
の計算を行ない集束レンズ3の電流値を修正する。
これにより材料の高さの相違による焦点ずれは補正され
る。露光する各領域に関し、上記の補正を行なえば、自
動的にレンズの焦点が合されることになる。
る。露光する各領域に関し、上記の補正を行なえば、自
動的にレンズの焦点が合されることになる。
第3図は本発明の実施において2個の基準マークを使用
する場合で、試料第13の上に2つの高さの異なる台1
4と15を置き、この上にマーク又はメツシュ16と1
7を設置し、材料5を両マークの間に配置して使用する
ものである。2つのマーク16と17におけるレンズの
フォーカス値L hと1iとを求め、直線近似式 1式%) を用いて材料面の高さ変化に対して自動的に焦点を合せ
るようにしである。
する場合で、試料第13の上に2つの高さの異なる台1
4と15を置き、この上にマーク又はメツシュ16と1
7を設置し、材料5を両マークの間に配置して使用する
ものである。2つのマーク16と17におけるレンズの
フォーカス値L hと1iとを求め、直線近似式 1式%) を用いて材料面の高さ変化に対して自動的に焦点を合せ
るようにしである。
上記は本発明の一例であり、実際には種々の肩肉が可能
である。例えば、レンズ値補正ユニット7を設けてレン
ズ電流をこのユニットにより補正したが、偏向振幅補正
f1eを用いてコンピュータ内でレンズの電流値を算出
し、それをレンズに供給するようにしても良い。又、上
記は電子線露光装置に適用した場合であるが、イオンビ
ーム露光装置にも同様に使用できる。
である。例えば、レンズ値補正ユニット7を設けてレン
ズ電流をこのユニットにより補正したが、偏向振幅補正
f1eを用いてコンピュータ内でレンズの電流値を算出
し、それをレンズに供給するようにしても良い。又、上
記は電子線露光装置に適用した場合であるが、イオンビ
ーム露光装置にも同様に使用できる。
[効果]
以上詳細に説明したように、本発明では材料の高さ変化
をマークの検出により荷電粒子線の偏向振幅の変化とし
て検出し、偏向振幅を補正すると同時にレンズの焦点も
その振幅補正値を用いて補正するようにしているので、
実際のフォーカス合せは一度だけで良く、ビーム電流に
関係なく正確に焦点合せが可能である。
をマークの検出により荷電粒子線の偏向振幅の変化とし
て検出し、偏向振幅を補正すると同時にレンズの焦点も
その振幅補正値を用いて補正するようにしているので、
実際のフォーカス合せは一度だけで良く、ビーム電流に
関係なく正確に焦点合せが可能である。
第1図は本発明方法を実施した装置の一例を示す概略図
、第2図は本発明の詳細な説明するための図、第3図は
本発明の他の実施例を示す図、第4図乃至第6図は従来
の焦点合せの方法を説明する図である。 3:集束レンズ 4:偏向電極 5:露光材料 7:レンズ値補正ユニット 8:レンズ電流出カニニット 9:走査信号制御ユニット 10ニー向器出カニニツト 11:偏向振幅補正値出カニニット 12:振幅補正ユニット
、第2図は本発明の詳細な説明するための図、第3図は
本発明の他の実施例を示す図、第4図乃至第6図は従来
の焦点合せの方法を説明する図である。 3:集束レンズ 4:偏向電極 5:露光材料 7:レンズ値補正ユニット 8:レンズ電流出カニニット 9:走査信号制御ユニット 10ニー向器出カニニツト 11:偏向振幅補正値出カニニット 12:振幅補正ユニット
Claims (1)
- 微小断面の荷電粒子線を材料上に照射する段階、高さが
既知で一定間隔で離間した少くとも2個の基準マーク又
はその周辺の基準領域を用いて前記荷電粒子線の焦点合
せを行なう段階、前記材料のステージを機械的に移動さ
せて前記2個のマークの間隔を実測する段階、前記荷電
粒子線を偏向器により偏向して前記2個のマーク間の距
離を求める段階、前記ステージ移動による2個のマーク
間の距離の実測値と荷電粒子線の偏向により検出された
2個のマーク間距離の値との比較から荷電粒子線偏向器
の偏向振幅の補正値e_0を求める段階、材料の任意領
域においてステージ移動による2個のマーク間の距離の
実測値と荷電粒子線の偏向により検出した該2個のマー
ク間距離の値との比較から前記荷電粒子線偏向器の偏向
振幅の補正値e′を求める段階、前記基準マークにより
求めた偏向器の偏向振幅補正値e_0を基準にしこのe
_0と任意領域における偏向補正値e′との差に基づい
て荷電粒子線を集束するレンズの強度を補正する信号を
作る段階とを有することを特徴とする荷電粒子線露光装
置における自動焦点合せ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62020185A JPS63187627A (ja) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | 荷電粒子線露光装置における自動焦点合せ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62020185A JPS63187627A (ja) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | 荷電粒子線露光装置における自動焦点合せ方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63187627A true JPS63187627A (ja) | 1988-08-03 |
Family
ID=12020114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62020185A Pending JPS63187627A (ja) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | 荷電粒子線露光装置における自動焦点合せ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63187627A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02241022A (ja) * | 1989-03-15 | 1990-09-25 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 電子ビーム露光装置 |
| JP2009147254A (ja) * | 2007-12-18 | 2009-07-02 | Jeol Ltd | 電子ビーム描画装置の描画方法及び電子ビーム描画装置 |
| US12393179B2 (en) | 2019-11-15 | 2025-08-19 | Amgen Inc. | Offline troubleshooting and development for automated visual inspection stations |
-
1987
- 1987-01-30 JP JP62020185A patent/JPS63187627A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02241022A (ja) * | 1989-03-15 | 1990-09-25 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 電子ビーム露光装置 |
| JP2009147254A (ja) * | 2007-12-18 | 2009-07-02 | Jeol Ltd | 電子ビーム描画装置の描画方法及び電子ビーム描画装置 |
| US12393179B2 (en) | 2019-11-15 | 2025-08-19 | Amgen Inc. | Offline troubleshooting and development for automated visual inspection stations |
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