JP4729201B2

JP4729201B2 - Electron beam correction method

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Publication number: JP4729201B2
Application number: JP2001203731A
Authority: JP
Inventors: 正樹黒川
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2021-07-04
Also published as: JP2003017400A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム補正方法に関する。特に本発明は、ウェハに電子ビームを照射させる電子ビーム露光装置において、ウェハにおける所望の領域に電子ビームを照射させるべく電子ビームを偏向する偏向器の偏向歪みを補正する電子ビーム補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子ビーム露光装置では、ウェハの所望の領域に電子ビームを照射させるべく電子ビームを偏向する主偏向器の偏向歪みを補正する場合、ウェハが載置されるウェハステージを移動することにより、ウェハステージに設けられた１つのマーク部材を移動させる。そして、所定の位置に移動されたマーク部材に、主偏向器によって偏向された電子ビームを照射することによって、主偏向器の偏向によって照射されうる領域内の複数の位置において、マーク部材の位置を検出する。そして、検出されたマーク部材の位置と、主偏向器による電子ビームの照射位置との位置ずれに基づいて、主偏向器の偏向歪みを補正する補正値を算出する。そして、主偏向器は、算出された補正値に基づいて電子ビームの偏向量を調整し、ウェハにおける所望の領域に電子ビームを照射してパターンを露光する。
【０００３】
また、他の例による従来の電子ビーム露光装置では、主偏向器の偏向によって照射されうる領域内に複数のマーク部材を設け、主偏向器によって電子ビームを偏向することによって複数のマーク部材の位置を順に検出する。そして、検出されたマーク部材の位置と、主偏向器による電子ビームの照射位置との位置ずれに基づいて、主偏向器の偏向歪みを補正する補正値を算出する。そして、主偏向器は、算出された補正値に基づいて電子ビームの偏向量を調整し、ウェハにおける所望の領域に電子ビームを照射してパターンを露光する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年の半導体デバイスの微細化に伴い、当該半導体デバイスが有する配線などの幅は１００ナノメートル以下となり、また、当該配線などの形成するための露光パターンの位置ずれも非常に高い精度が要求されている。しかしながら、従来の電子ビーム露光装置では、ウェハステージの移動を基準として、主偏向器の偏向歪みを補正する補正値を算出するため、ウェハステージの位置精度が直接主偏向器の補正精度に影響してしまうという問題が生じている。また、他の例による従来の電子ビーム露光装置では、複数のマーク部材を用いて主偏向器の偏向歪みを補正する補正値を算出するため、マーク部材の作り込み誤差が直接主偏向器の補正精度に影響してしまうという問題が生じている。
【０００５】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる電子ビーム補正方法を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第１の形態によると、試料に電子ビームを照射させる電子ビーム処理装置において、試料における所望の領域に電子ビームを照射させるべく電子ビームを偏向する第１偏向器の偏向歪みを補正する電子ビーム補正方法であって、第１偏向器が電子ビームを偏向することにより、第１の方向に沿って設けられた複数の第１マーク部に電子ビームを照射させ、複数の第１マーク部の位置をそれぞれ検出する第１検出段階と、第１の方向に対して略垂直な方向である第２の方向に、複数の第１マーク部を移動させる第１移動段階と、第１偏向器が電子ビームを偏向することにより、第１移動段階において移動した複数の第１マーク部に電子ビームを照射させ、複数の第１マーク部の位置をそれぞれ検出する第２検出段階と、第１偏向器が電子ビームを偏向することにより、第２の方向に沿って設けられた複数の第２マーク部に電子ビームを照射させ、複数の第２マーク部の位置をそれぞれ検出する第３検出段階と、第１の方向に、複数の第２マーク部を移動させる第２移動段階と、第１偏向器が電子ビームを偏向することにより、第２移動段階において移動した複数の第２マーク部に電子ビームを照射させ、複数の第２マーク部の位置をそれぞれ検出する第４検出段階と、第１検出段階及び第２検出段階において検出された複数の第１マーク部の位置と、第３検出段階及び４検出段階において検出された複数の第２マーク部の位置とに基づいて、第１偏向器の偏向歪みを補正する偏向補正値を算出する補正値算出段階とを備える。
【０００７】
第１検出段階、第２検出段階、第３検出段階、及び第４検出段階は、第１偏向器の偏向量より小さい偏向量である第２偏向器が電子ビームを偏向することにより、第１マーク部又は第２マーク部を走査し、第１マーク部又は第２マーク部の位置を検出する段階を含んでもよい。
【０００８】
第１検出段階、第２検出段階、第３検出段階、及び第４検出段階は、第２偏向器の偏向幅より小さい間隔隔てて設けられた複数の第１マーク部又は複数の第２マーク部を走査し、第１マーク部又は第２マーク部の位置を検出する段階を含んでもよい。
【０００９】
第１検出段階は、第１マーク部における基準位置と、電子ビームの照射位置との差である第１測定ずれを検出する段階を含み、第２検出段階は、第１マーク部における基準位置と、電子ビームの照射位置との差である第２測定ずれを検出する段階を含み、第３検出段階は、第２マーク部における基準位置と、電子ビームの照射位置との差である第３測定ずれを検出する段階を含み、第４検出段階は、第２マーク部における基準位置と、電子ビームの照射位置との差である第４測定ずれを検出する段階を含み、補正値算出段階は、第１測定ずれ、第２測定ずれ、第３測定ずれ、及び第４測定ずれに基づいて、第１偏向器の偏向歪みを補正する偏向補正値を算出する段階を含んでもよい。
【００１０】
第１偏向器によって偏向された電子ビームが照射しうる主偏向領域内における複数の位置において所定のマーク部の位置を検出することにより、第１偏向器の偏向歪みを補正する予備補正値を算出する予備補正段階をさらに備え、第１検出段階、第２検出段階、第３検出段階、及び第４検出段階は、予備補正値に基づいて第１偏向器が電子ビームを偏向することにより、電子ビームを第１マーク部又第２マーク部に照射させ、複数の第１マーク部及び複数の第２マーク部の位置を検出してもよい。
【００１１】
予備補正段階は、第１の方向及び第２の方向と異なる方向に所定のマーク部を移動させながら、所定のマーク部の位置を検出してもよい。
【００１２】
第１測定ずれ、第２測定ずれ、第３測定ずれ、及び第４測定ずれは、第１マーク部又は第２マーク部がウェハステージに作り込まれるべき位置からのずれである作り込みずれと、第１移動段階又は第２移動段階における移動ずれと、第１偏向器の偏向歪みによる照射ずれとを含み、補正値算出段階は、複数の第１マーク部及び複数の第２マークにおいて、第１移動段階及び第２移動段階における移動ずれの平均は実質的に零であると仮定して、第１偏向器の偏向歪みによる照射ずれを算出し、照射ずれに基づいて偏向補正値を算出してもよい。
【００１３】
第１測定ずれ、第２測定ずれ、第３測定ずれ、及び第４測定ずれは、第１マーク部又は第２マーク部の作り込みずれと、第１移動段階又は第２移動段階における移動ずれと、第１偏向器の偏向歪みによる照射ずれとを含み、補正値算出段階は、複数の第１マーク部及び複数の第２マークにおいて、第１移動段階及び第２移動段階における作り込みずれの平均は実質的に零であると仮定して、第１偏向器の偏向歪みによる照射ずれを算出し、照射ずれに基づいて偏向補正値を算出してもよい。
【００１４】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る電子ビーム露光装置１００の構成である。電子ビーム処理装置の一例である電子ビーム露光装置１００は、電子ビームにより、試料の一例であるウェハ６４に所定の露光処理を施すための露光部１５０と、露光部１５０の各構成の動作を制御する制御系１４０とを備える。
【００１７】
露光部１５０は、筐体１０内部に、所定の電子ビームを照射する電子ビーム照射系１１０と、電子ビーム照射系１１０から照射された電子ビームを偏向するとともに、電子ビームのマスク３０近傍における結像位置を調整するマスク用投影系１１２と、電子ビームのマスク通過前後の結像条件を調整する焦点調整レンズ系１１４と、マスク３０を通過した電子ビームをウェハステージ６２に載置されたウェハ６４の所定の領域に偏向するとともに、ウェハ６４に転写されるパターンの像の向き及びサイズを調整するウェハ用投影系１１６を含む電子光学系を備える。
【００１８】
また、露光部１５０は、ウェハ６４に露光すべきパターンをそれぞれ形成された複数の開口パターンを有するマスク３０を載置するマスクステージ７２と、マスクステージ７２を駆動するマスクステージ駆動部６８と、パターンを露光すべきウェハ６４を載置するウェハステージ６２と、ウェハステージ６２を駆動するウェハステージ駆動部７０とを含むステージ系を備える。さらに、露光部１５０は、電子光学系の調整のために、ウェハステージ６２側から飛散する電子を検出して、飛散した電子量に相当する電気信号に変換する電子検出器６０を有する。
【００１９】
電子ビーム照射系１１０は、電子ビームを発生させる電子ビーム発生部の一例である電子銃１２による、電子ビームの焦点位置を定める第１電子レンズ１４と、電子ビームを通過させる矩形形状の開口（スリット）が形成されたスリット部１６とを有する。電子銃１２は、安定した電子ビームを発生するのに所定の時間がかかるので、電子銃１２は、露光処理期間において常に電子ビームを発生してもよい。スリットは、マスク３０に形成された所定の開口パターンの形状に合わせて形成されるのが好ましい。図１において、電子ビーム照射系１１０から照射された電子ビームが、電子光学系により偏向されない場合の電子ビームの光軸を、一点鎖線Ａで表現する。
【００２０】
マスク用投影系１１２は、電子ビームを偏向するマスク用偏向系としての第１偏向器１８、第２偏向器２２及び第３偏向器２６と、電子ビームの焦点を調整するマスク用焦点系としての第２電子レンズ２０、さらに、第１ブランキング電極２４を有する。第１偏向器１８及び第２偏向器２２は、電子ビームをマスク３０上の所定の領域に照射する偏向を行う。例えば、所定の領域は、ウェハ６４に転写するパターンを有する開口パターン群であってよい。電子ビームが開口パターンを通過することにより、電子ビームの断面形状は、開口パターンと略同一の形状になる。所定の形状の開口パターンを通過した電子ビームの像をパターン像と定義する。第３偏向器２６は、第１偏向器１８及び第２偏向器２２を通過した電子ビームの軌道を光軸Ａに略平行に偏向する。第２電子レンズ２０は、スリット部１６の開口の像を、マスクステージ７２上に載置されるマスク３０上に結像させる機能を有する。
【００２１】
第１ブランキング電極２４は、マスク３０に形成された開口パターンに電子ビームが当たらないように電子ビームを偏向する。第１ブランキング電極２４は、マスク３０に電子ビームが当たらないように電子ビームを偏向することが好ましい。電子ビームが照射されるにつれてマスク３０に形成された開口パターンは劣化するので、第１ブランキング電極２４は、パターンをウェハ６４に転写するとき以外は、電子ビームを偏向する。従って、マスク３０の劣化を防止することができる。焦点調整レンズ系１１４は、第３電子レンズ２８と、第４電子レンズ３２とを有する。第３電子レンズ２８及び第４電子レンズ３２は、マスク３０通過前後の電子ビームの結像条件を合わせる。
【００２２】
ウェハ用投影系１１６は、第５電子レンズ４０と、第６電子レンズ４６と、第７電子レンズ５０と、第８電子レンズ５２と、第９電子レンズ６６と、第４偏向器３４と、第５偏向器３８と、第６偏向器４２と、主偏向器５６と、副偏向器５８と、第２ブランキング電極３６と、ラウンドアパーチャ部４８とを有する。
【００２３】
電界や磁界の影響を受けてパターン像は回転してしまう。第５電子レンズ４０は、マスク３０の所定の開口パターンを通過した電子ビームのパターン像の回転量を調整する。第６電子レンズ４６及び第７電子レンズ５０は、マスク３０に形成された開口パターンに対する、ウェハ６４に転写されるパターン像の縮小率を調整する。第８電子レンズ５２及び第９電子レンズ６６は、対物レンズとして機能する。第４偏向器３４及び第６偏向器４２は、電子ビームの進行方向に対するマスク３０の下流において、電子ビームを光軸Ａの方向に偏向する。第５偏向器３８は、電子ビームを光軸Ａに略平行になるように偏向する。主偏向器５６及び副偏向器５８は、ウェハ６４上の所定の領域に電子ビームが照射されるように、電子ビームを偏向する。本実施形態では、主偏向器５６は、１ショットの電子ビームで照射可能な領域（ショット領域）を複数含むサブフィールド間で電子ビームを偏向するために用いられる。また、副偏向器５８は、主偏向器５６よりも偏向量が小さく、サブフィールドにおけるショット領域間の偏向のために用いられる。
【００２４】
ラウンドアパーチャ部４８は、円形の開口（ラウンドアパーチャ）を有する。第２ブランキング電極３６は、ラウンドアパーチャの外側に当たるように電子ビームを偏向する。従って、第２ブランキング電極３６は、電子ビームの進行方向に対してラウンドアパーチャ部４８から下流に電子ビームが進行することを防ぐことができる。電子銃１２は、露光処理期間において常に電子ビームを照射するので、第２ブランキング電極３６は、ウェハ６４に転写するパターンを変更するとき、更には、パターンを露光するウェハ６４の領域を変更するときに、ラウンドアパーチャ部４８から下流に電子ビームが進行しないように電子ビームを偏向することが望ましい。
【００２５】
制御系１４０は、統括制御部１３０及び個別制御部１２０を備える。個別制御部１２０は、主偏向位置座標出力部の一例である偏向制御部８２と、マスクステージ制御部８４と、ブランキング電極制御部８６と、電子レンズ制御部８８と、反射電子処理部９０と、ウェハステージ制御部９２とを有する。統括制御部１３０は、例えばワークステーションであって、個別制御部１２０に含まれる各制御部を統括制御する。また、統括制御部１３０は、主偏向器５６の偏向歪みを補正する補正値を算出する。
【００２６】
偏向制御部８２は、第１偏向器１８、第２偏向器２２、第３偏向器２６、第４偏向器３４、第５偏向器３８、第６偏向器４２、主偏向器５６、及び副偏向器５８の偏向量及び補正量を制御する。マスクステージ制御部８４は、マスクステージ駆動部６８を制御して、マスクステージ７２を移動させる。
【００２７】
ブランキング電極制御部８６は、第１ブランキング電極２４及び第２ブランキング電極３６を制御する。本実施形態では、第１ブランキング電極２４及び第２ブランキング電極３６は、露光時には、電子ビームをウェハ６４に照射させ、露光時以外には、電子ビームをウェハ６４に到達させないように制御されるのが望ましい。電子レンズ制御部８８は、第１電子レンズ１４、第２電子レンズ２０、第３電子レンズ２８、第４電子レンズ３２、第５電子レンズ４０、第６電子レンズ４６、第７電子レンズ５０、第８電子レンズ５２、及び第９電子レンズ６６に供給する電力を制御する。反射電子処理部９０は、電子検出器６０により検出された電気信号に基づいて電子量を示すデジタルデータを検出する。ウェハステージ制御部９２は、ウェハステージ駆動部７０によりウェハステージ６２を所定の位置に移動させる。
【００２８】
本実施形態に係る電子ビーム露光装置１００の動作について説明する。マスクステージ７２上には、所定のパターンを形成された複数の開口パターンを有するマスク３０が載置され、マスク３０は、所定の位置に固定されている。また、ウェハステージ６２上には、露光処理が施されるウェハ６４が載置されている。ウェハステージ制御部９２は、ウェハステージ駆動部７０によりウェハステージ６２を移動させて、ウェハ６４の露光されるべき領域が光軸Ａ近傍に位置するようにする。また、電子銃１２は、露光処理期間において常に電子ビームを照射するので、露光の開始前において、スリット部１６の開口を通過した電子ビームがマスク３０及びウェハ６４に照射されないように、ブランキング電極制御部８６が第１ブランキング電極２４及び第２ブランキング電極３６を制御する。マスク用投影系１１２において、電子レンズ２０及び偏向器（１８、２２、２６）は、ウェハ６４に転写するパターンが形成された開口パターンに電子ビームを照射できるように調整される。焦点調整レンズ系１１４において、電子レンズ（２８、３２）は、電子ビームのウェハ６４に対する焦点が合うように調整される。また、ウェハ用投影系１１６において、電子レンズ（４０、４６、５０、５２、６６）及び偏向器（３４、３８、４２、５６、５８）は、ウェハ６４の所定の領域にパターン像を転写できるように調整される。
【００２９】
マスク投影系１１２、焦点調整レンズ系１１４及びウェハ用投影系１１６が調整された後、ブランキング電極制御部８６が、第１ブランキング電極２４及び第２ブランキング電極３６による電子ビームの偏向を停止する。これにより、以下に示すように、電子ビームはマスク３０を介してウェハ６４に照射される。
【００３０】
また、電子ビーム露光装置１００は、主偏向器５６の偏向歪みの補正処理を行う。主偏向器５６は、電子銃１２が発生した電子ビームを偏向し、ウェハステージ６２に設けられた複数のマーク部に電子ビームを照射させる。そして、電子検出器６０は、マーク部に照射された電子ビームの反射電子量を検出する。そして、反射電子処理部９０は、電子検出器６０により検出された電気信号に基づいて電子量を示すデジタルデータを統括制御部１３０に出力する。そして、統括制御部１３０は、受け取ったデジタルデータに基づいて、ウェハステージ６２に設けられたマーク部の位置を検出する。そして、統括制御部１３０は、検出されたマーク部の位置と、主偏向器５６に偏向されてマーク部に照射された電子ビームの照射位置とに基づいて、主偏向器５６の偏向歪みを補正する補正値を算出する。
【００３１】
主偏向器５６の偏向歪みの補正処理を行った後、算出された補正値に基づいて、ウェハステージ６２に載置されたウェハ６４に露光処理が開始される。まず、電子銃１２が電子ビームを生成し、第１電子レンズ１４が電子ビームの焦点位置を調整して、スリット部１６に照射させる。そして、第１偏向器１８及び第２偏向器２２がスリット部１６の開口を通過した電子ビームをマスク３０の転写すべきパターンが形成された所定の領域に照射するように偏向する。スリット部１６の開口を通過した電子ビームは、矩形の断面形状を有している。第１偏向器１８及び第２偏向器２２により偏向された電子ビームは、第３偏向器２６により光軸Ａと略平行になるように偏向される。また、電子ビームは、第２電子レンズ２０により、マスク３０上の所定の領域にスリット部１６の開口の像が結像するように調整される。
【００３２】
そして、マスク３０に形成された開口パターンを通過した電子ビームは、第４偏向器３４及び第６偏向器４２により光軸Ａに近づく方向に偏向され、第５偏向器３８により、光軸Ａと略平行になるように偏向される。また、電子ビームは、第３電子レンズ２８及び第４電子レンズ３２により、マスク３０に形成された開口パターンの像がウェハ６４の表面に焦点が合うように調整され、第５電子レンズ４０によりパターン像の回転量が調整され、第６電子レンズ４６及び第７電子レンズ５０により、パターン像の縮小率が調整される。それから、電子ビームは、主偏向器５６及び副偏向器５８により、ウェハ６４上の所定のショット領域に照射されるように偏向される。本実施形態では、主偏向器５６が、ショット領域を複数含むサブフィールド間で電子ビームを偏向し、副偏向器５８が、サブフィールドにおけるショット領域間で電子ビームを偏向する。所定のショット領域に偏向された電子ビームは、電子レンズ５２及び電子レンズ６６によって調整されて、ウェハ６４に照射される。これによって、ウェハ６４上の所定のショット領域には、マスク３０に形成された開口パターンの像が転写される。
【００３３】
所定の露光時間が経過した後、ブランキング電極制御部８６が、電子ビームがマスク３０及びウェハ６４を照射しないように、第１ブランキング電極２４及び第２ブランキング電極３６を制御して、電子ビームを偏向させる。以上のプロセスにより、ウェハ６４上の所定のショット領域に、マスク３０に形成された開口パターンの形状を有するパターンが露光される。次のショット領域に、マスク３０に形成された開口パターンの形状を有するパターンを露光するために、マスク用投影系１１２において、電子レンズ２０及び偏向器（１８、２２、２６）は、ウェハ６４に転写すべきパターンを有する開口パターンに電子ビームを照射できるように調整される。焦点調整レンズ系１１４において、電子レンズ（２８、３２）は、電子ビームのウェハ６４に対する焦点が合うように調整される。また、ウェハ用投影系１１６において、電子レンズ（４０、４６、５０、５２、６６）及び偏向器（３４、３８、４２、５６、５８）は、ウェハ６４の所定の領域にパターン像を転写できるように調整される。
【００３４】
具体的には、副偏向器５８は、マスク用投影系１１２により生成されたパターン像が、次のショット領域に露光されるように電界を調整する。この後、上記同様に当該ショット領域にパターンを露光する。サブフィールド内のパターンを露光すべきショット領域のすべてにパターンを露光した後に、主偏向器５６は、次のサブフィールドにパターンを露光できるように磁界を調整する。電子ビーム露光装置１００は、この露光処理を、繰り返し実行することによって、所望の回路パターンを、ウェハ６４に露光することができる。
【００３５】
本発明による電子ビーム露光装置１００は、可変矩形を用いた電子ビーム露光装置であってもよく、また、ブランキング・アパーチャ・アレイ・デバイスを用いた電子ビーム露光装置であってもよい。また、本発明による電子ビーム処理装置は、複数の電子ビームにより、ウェハにパターンを露光するマルチビーム露光装置でもよい。
【００３６】
図２は、本実施形態に係る統括制御部１３０の構成である。統括制御部１３０は、位置検出部２００と、算出部２０２とを備える。位置検出部２００は、ウェハステージに設けられたマーク部に照射された電子ビームの反射電子に基づいて反射電子処理部９０が出力するデジタルデータを、反射電子処理部９０から受け取る。そして、位置検出部２００は、受け取ったデジタルデータに基づいて、ウェハステージ６２に設けられたマーク部における基準位置と、主偏向器５６によって偏向されてマーク部に照射された電子ビームの照射位置との差である測定ずれを検出する。そして、位置検出部２００は、検出した測定ずれを算出部２０２に出力する。そして、算出部２０２は、位置検出部２００から受け取った測定ずれに基づいて、主偏向器５６の偏向歪みを補正する偏向補正値を算出する。そして、算出部２０２は、算出した偏向補正値を偏向制御部８２に出力する。そして、偏向制御部８２は、受け取った偏向補正値に基づいて、主偏向器５６の偏向動作を制御し、主偏向器５６は、ウェハ６４における所望の位置に電子ビームを照射する。
【００３７】
図３は、本実施形態に係るマーク検出方法を説明する図である。図３（ａ）は、ウェハステージ６２上に設けられたマーク部２０４及び２０６の配置例を示す。図３（ｂ）は、電子ビームを照射させることによりマーク部を検出すべき検出位置２０８を示す。図３（ａ）に示すように、ウェハステージ６２上には、第１の方向に沿って設けられた複数のマーク部２０４と、第１の方向に対して略垂直な方向である第２の方向に沿って設けられた複数のマーク部２０６とが設けられる。複数のマーク部２０４と複数のマーク部２０６とに含まれるマーク部２１６は、ウェハステージ６２を移動する場合に、基準マークとして使用される。また、マーク部２０４及び２０６は、副偏向器５８の偏向幅より小さい間隔隔てて設けられることが好ましい。また、複数のマーク部２０４及び２０６は、ウェハステージ６２に設けられるべき位置からのずれである作り込みずれを有しているが、実質的に一直線上に設けられる。
【００３８】
また、図３（ｂ）に示すように、マーク部２０４又は２０６を検出すべき検出位置２０８は、電子光学系により偏向されない場合の電子ビームの光軸Ａを中心に、主偏向器５６にり偏向可能な領域であるメインフィールド内に複数設けられる。光軸Ａの位置を座標の中心（０，０）とし、複数の検出位置２０８の位置座標を（ｍ，ｎ）で表す。なお、本実施形態においては、ｍ及びｎは、−６以上６以下の整数である。また、マーク部２０４又は２０６を検出すべき複数の検出位置２０８は、副偏向器５８の偏向幅と略等しい間隔で設けられることが好ましい。また、マーク部２０４又は２０６を検出すべき複数の検出位置の間隔は、複数のマーク部２０４及び２０６の配置の間隔であり、ウェハステージ６２を移動させることにより、マーク部２０４又は２０６を検出すべき検出位置にマーク部２０４及び２０６を移動させ、図３（ｂ）に示す複数の検出位置においてマーク部２０４及び２０６の検出を行う。
【００３９】
本実施形態による電子ビーム補正方法によれば、複数のマーク部２０４及び２０６を移動して検出することを繰り返し行うことにより、メインフィールド内における所望の複数の位置においてマーク部２０４及び２０６を検出するため、ウェハステージ６２の移動量を低減させることができ、マーク部の検出に要する時間を短縮することができる。
【００４０】
図４は、本実施形態に係る電子ビーム補正方法のフローチャートである。また、図５は、予備補正段階（Ｓ１００）におけるマーク部の移動方法を示す。また、図６は、第１移動段階（Ｓ１０６）及び第２移動段階（Ｓ１１４）におけるマーク部の移動方法を示す。以下、図４、図５、及び図６を参照しながら、本実施形態に係る電子ビーム補正方法について説明する。
【００４１】
まず、電子ビーム露光装置１００は、主偏向器５６の偏向歪みを補正する予備補正を行う（Ｓ１００）。予備補正段階（Ｓ１００）は、主偏向器５６により電子ビームを偏向しうる主偏向領域であるメインフィールド内における複数の検出位置２０８においてマーク部２１０の位置を検出することにより、主偏向器５６の偏向歪みを補正する予備補正値を算出する。具体的には、図５（ａ）に示すように、ウェハステージ６４は、マーク部２１０を検出位置２０８ａ付近に移動させる。そして、主偏向器５６は、電子ビームを偏向し、マーク部２１０に電子ビームを照射させる。そして、副偏向器５８は、電子ビームを偏向することによりマーク部２１０を走査する。
【００４２】
次に、電子検出器６０は、マーク部２１０に照射された電子ビームの反射電子量を検出する。そして、反射電子処理部９０は、電子検出器６０により検出された電気信号に基づいて電子量を示すデジタルデータを位置検出部２００に出力する。そして、位置検出部２００は、受け取ったデジタルデータに基づいて、マーク部２１０における基準位置と、主偏向器５６によって偏向されてマーク部２１０に照射された電子ビームの照射位置との差である測定ずれを検出する。そして、算出部２０２は、位置検出部２００が検出した測定ずれに基づいて、主偏向器５６が検出位置２０８ａに電子ビームを照射させるべく電子ビームを偏向した場合の偏向歪みを補正する偏向補正値を算出する。
【００４３】
そして、図５（ｂ）に示すように、ウェハステージ６４は、マーク部２１０を検出位置２０８ｂ付近に移動させる。そして、上述した処理と同様の方法で、主偏向器５６が検出位置２０８ｂに電子ビームを照射させるべく電子ビームを偏向した場合の偏向歪みを補正する予備補正値を算出する。そして、図５（ｃ）に示すように、ウェハステージ６４は、マーク部２１０を検出位置２０８ｃ付近に移動させる。そして、上述した処理と同様の方法で、主偏向器５６が検出位置２０８ｃに電子ビームを照射させるべく電子ビームを偏向した場合の偏向歪みを補正する予備補正値を算出する。そして、図５（ｄ）に示すように、ウェハステージ６４は、マーク部２１０を検出位置２０８ｄ付近に移動させる。そして、上述した処理と同様の方法で、主偏向器５６が検出位置２０８ｄに電子ビームを照射させるべく電子ビームを偏向した場合の偏向歪みを補正する予備補正値を算出する。
【００４４】
同様に、メインフィールドの矩形領域内に格子状に配列された複数の検出位置２０８において、矩形領域の辺と異なる方向に、マーク部２１０が設けられたウェハステージ６２を移動させながら、検出位置２０８ｅ、２０８ｆ、・・・２０８ｇのそれぞれにおいて、マーク部２１０に電子ビームを照射させる。そして、主偏向器５６が検出位置２０８のそれぞれに電子ビームを照射させるべく電子ビームを偏向した場合の偏向歪みを補正する予備補正値を算出する。そして、後述する第１検出段階（Ｓ１０４）、第２検出段階（Ｓ１０８）、第３検出段階（Ｓ１１２）、及び第４検出段階（Ｓ１１６）において、主偏向器５６は、予備補正段階（Ｓ１００）で算出された予備補正値に基づいて電子ビームを偏向することにより、電子ビームをマーク部に照射させ、マーク部の位置を検出する。
【００４５】
次に、図６（ａ）に示すように、ウェハステージ６２は、マーク部２１６を基準として、第１の方向に沿って設けられた複数のマーク部２０６を、複数の検出位置２０８を含む検出位置列２１２ａ付近に移動させる（Ｓ１０２）。そして、主偏向器５６は、電子ビームを偏向し、複数のマーク部２０６のそれぞれに電子ビームを照射させる。そして、副偏向器５８は、複数のマーク部２０６のそれぞれにおいて電子ビームを偏向することにより複数のマーク部２０６のそれぞれを走査する。電子検出器６０は、複数のマーク部２０６のそれぞれに照射された電子ビームの反射電子量を検出する。そして、反射電子処理部９０は、電子検出器６０により検出された電気信号に基づいて電子量を示すデジタルデータを位置検出部２００に出力する。そして、位置検出部２００は、受け取ったデジタルデータに基づいて、複数のマーク部２０６のそれぞれにおける基準位置と、主偏向器５６によって偏向されて複数のマーク部２０６のそれぞれに照射された電子ビームの照射位置との差である測定ずれを検出する（Ｓ１０４）。
【００４６】
次に、図６（ｂ）に示すように、ウェハステージ６２は、マーク部２１６を基準として、第１の方向に対して略垂直な方向である第２の方向に所定の距離移動し、複数のマーク部２０６を複数の検出位置２０８を含む検出位置列２１２ｂ付近に移動させる（Ｓ１０６）。第２の方向は、予備補正段階（Ｓ１００）における移動方向とは異なる方向であることが望ましい。そして、上述した処理と同様の方法で、主偏向器５６は、電子ビームを偏向し、複数のマーク部２０６のそれぞれに順に電子ビームを照射させることにより、複数のマーク部２０６のそれぞれにおける基準位置と、主偏向器５６によって偏向されて複数のマーク部２０６のそれぞれに照射された電子ビームの照射位置との差である測定ずれを検出する（Ｓ１０８）。
【００４７】
そして、複数のマーク部２０６を第２の方向に所定の距離移動する第１移動段階（Ｓ１０６）と、複数のマーク部２０６のそれぞれにおける基準位置と、主偏向器５６によって偏向されて複数のマーク部２０６のそれぞれに照射された電子ビームの照射位置との差である測定ずれを検出する第２検出段階（Ｓ１０８）とを繰り返し行う。そして、検出位置列２１２ｃ付近における検出が終了したら、Ｓ１１０に進む。
【００４８】
次に、図６（ｃ）に示すように、ウェハステージ６２は、マーク部２１６を基準として、第２の方向に沿って設けられた複数のマーク部２０４を、複数の検出位置２０８を含む検出位置行２１４ａ付近に移動させる（Ｓ１１０）。そして、主偏向器５６は、電子ビームを偏向し、複数のマーク部２０４のそれぞれに順に電子ビームを照射させる。そして、副偏向器５８は、複数のマーク部２０４のそれぞれにおいて電子ビームを偏向することにより複数のマーク部２０４のそれぞれを走査する。電子検出器６０は、複数のマーク部２０４のそれぞれに照射された電子ビームの反射電子量を検出する。そして、反射電子処理部９０は、電子検出器６０により検出された電気信号に基づいて電子量を示すデジタルデータを位置検出部２００に出力する。そして、位置検出部２００は、受け取ったデジタルデータに基づいて、複数のマーク部２０４のそれぞれにおける基準位置と、主偏向器５６によって偏向されて複数のマーク部２０４のそれぞれに照射された電子ビームの照射位置との差である測定ずれを検出する（Ｓ１１２）。
【００４９】
次に、図６（ｄ）に示すように、ウェハステージ６２は、マーク部２１６を基準として、第１の方向に所定の距離移動し、複数のマーク部２０４を複数の検出位置２０８を含む検出位置行２１４ｂ付近に移動させる（Ｓ１１４）。第１の方向は、予備補正段階（Ｓ１００）における移動方向とは異なる方向であることが望ましい。そして、上述した処理と同様の方法で、主偏向器５６は、電子ビームを偏向し、複数のマーク部２０４のそれぞれに順に電子ビームを照射させることにより、複数のマーク部２０４のそれぞれにおける基準位置と、主偏向器５６によって偏向されて複数のマーク部２０４のそれぞれに照射された電子ビームの照射位置との差である測定ずれを検出する（Ｓ１１６）。
【００５０】
そして、複数のマーク部２０４を第１の方向に所定の距離移動する第２移動段階（Ｓ１１４）と、複数のマーク部２０４のそれぞれにおける基準位置と、主偏向器５６によって偏向されて複数のマーク部２０４のそれぞれに照射された電子ビームの照射位置との差である測定ずれを検出する第２検出段階（Ｓ１１６）とを繰り返し行う。そして、検出位置行２１４ｃ付近における検出が終了したら、Ｓ１１８に進む。
【００５１】
次に、算出部２０２は、第１検出段階（Ｓ１０４）及び第２検出段階（Ｓ１０８）において検出された複数のマーク部２０６のそれぞれにおける基準位置と、主偏向器５６によって偏向されて複数のマーク部２０６のそれぞれに照射された電子ビームの照射位置との差である測定ずれＥｘ（ｍ，ｎ）と、第３検出段階（Ｓ１１２）及び第４検出段階（Ｓ１１６）において検出された複数のマーク部２０４のそれぞれにおける基準位置と、主偏向器５６によって偏向されて複数のマーク部２０４のそれぞれに照射された電子ビームの照射位置との差である測定ずれＥｙ（ｍ，ｎ）とに基づいて、主偏向器５６の偏向歪みによる照射ずれを算出する（Ｓ１１８）。以下に、主偏向器５６の偏向歪みによる照射ずれの具体的は算出方法を説明する。
【００５２】
測定ずれＥｘ（ｍ，ｎ）は、ウェハステージ６２が第２の方向に移動する場合の移動ずれＳｘ（ｍ，ｎ）と、複数のマーク部２０６の作り込みずれＭｘ（ｍ，ｎ）と、主偏向器５６の偏向歪みによる照射ずれＤ（ｍ，ｎ）とを含み、また、測定ずれＥｙ（ｍ，ｎ）は、ウェハステージ６２が第１の方向に移動する場合の移動ずれＳｙ（ｍ，ｎ）と、複数のマーク部２０４の作り込みずれＭｙ（ｍ，ｎ）と、主偏向器５６の偏向歪みによる照射ずれＤ（ｍ，ｎ）とを含んでおり、下記の式によって表される。
Ex(m,n) = Sx(m,n) + Mx(m,n) + D(m,n) ・・・（１）
Ey(m,n) = Sy(m,n) + My(m,n) + D(m,n) ・・・（２）
【００５３】
また、ウェハステージは、第１の方向に沿って設けられた複数のマーク部２０６を同時に移動させるため、ウェハステージ６２が第２の方向に移動する場合の移動ずれＳｘ（ｍ，ｎ）はＳｘ（ｍ，０）と等しく、Ｍｘ（ｍ，ｎ）はＭｘ（０，ｎ）と等しい。また、第２の方向に沿って設けられた複数のマーク部２０４を同時に移動させるため、ウェハステージ６２が第１の方向に移動する場合の移動ずれＳｙ（ｍ，ｎ）は、Ｓｙ（０，ｎ）と等しく、Ｍｙ（ｍ，ｎ）は、Ｍｙ（ｍ，０）と等しい。したがって、式（１）及び（２）は、下記の式によって表される。
Ex(m,n) = Sx(m,0) + Mx(0,n) + D(m,n) ・・・（３）
Ey(m,n) = Sy(0,n) + My(m,0) + D(m,n) ・・・（４）
【００５４】
次に、式（３）及び（４）から、
Ex(m,n) - Ey(m,n) = Sx(m,0) - Sy(0,n) + Mx(0,n) - My(m,0) ・・・（５）
が得られる。式（５）においてｎ＝０の場合と、ｍ＝０の場合とを考えると、
Ex(m,0) - Ey(m,0) = Sx(m,0) - Sy(0,0) + Mx(0,0) - My(m,0) ・・・（６）
Ex(0,n) - Ey(0,n) = Sx(0,0) - Sy(0,n) + Mx(0,n) - My(0,0) ・・・（７）
が得られる。また、ウェハステージ６２は、マーク部２１６を基準として移動されるので、
S(0,0) = 0
M(0,0) = 0
であり、式（６）及び（７）は、下記の式によって表される。
Ex(m,0) - Ey(m,0) = Sx(m,0) - My(m,0) ・・・（８）
Ex(0,n) - Ey(0,n) = - Sy(0,n) + Mx(0,n) ・・・（９）
【００５５】
次に、式（３）、（４）、（８）、及び（９）から、Ｍｘ及びＭｙを消去し、
D(m,n) = Ex(m,n) - Sx(m,0) - Ex(0,n) + Ey(0,n) - Sy(0,n) ・・・（１０）
D(m,n) = Ey(m,n) - Sy(0,n) + Ex(m,0) - Ey(m,0) - Sx(m,0) ・・・（１１）
が得られる。さらに、式（１０）及び（１１）から、
2D(m,n) = Ex(m,n) + Ey(m,n) - Ex(0,n) + Ex(m,0) - Ey(0,n) - Ey(m,0) - 2Sx(m,0) - 2Sy(0,n) ・・・（１２）
が得られる。
【００５６】
ここで、Ｓｘ（ｎ，ｍ）及びＳｙ（ｎ，ｍ）は、それぞれ正規分布になると考えられるため、Ｓｘ（ｎ，ｍ）のｍについての平均と、Ｓｙ（ｎ，ｍ）のｎについての平均とは、零になると仮定する。また、Ｄ（ｎ，ｍ）も、正規分布になると考えられるため、Ｄ（ｎ，ｍ）の平均も、零になると仮定する。そして、式（１２）において、ｎ及びｍのそれぞれについて和をとると、
26Ux(n) = Σ(Ex(m,n) + Ey(m,n) - Ex(0,n) + Ex(m,0) + Ey(0,n) - Ey(m,0))= - 26Sy(0,n) ・・・（１３）
26Uy(m) = Σ(Ex(m,n) + Ey(m,n) - Ex(0,n) + Ex(m,0) + Ey(0,n) - Ey(m,0))= - 26Sx(m,0) ・・・（１４）
が得られる。そして、式（１２）、（１３）、及び（１４）から、Ｓｘ及びＳｙを消去し、
D(n,m) = E(n,m) + Ey(n,m) - Ex(0,n) + Ey(0,n) + Ex(m,0) - Ey(m,0) + 2Ux(m) +2Uy(n) ・・・（１５）
が得られる。したがって、算出部２０２は、式（１５）を用いて、第１検出段階（Ｓ１０４）及び第２検出段階（Ｓ１０８）において検出された測定ずれＥｘ（ｍ，ｎ）と、第３検出段階（Ｓ１１２）及び第４検出段階（Ｓ１１６）において検出された測定ずれＥｙ（ｍ，ｎ）とに基づいて、複数の検出位置２０８における主偏向器５６の偏向歪みによる照射ずれＤ（ｍ，ｎ）を算出する。
【００５７】
次に、算出部２０２は、主偏向歪み算出段階（Ｓ１１８）において算出した主偏向器５６の偏向歪みによる照射ずれに基づいて、主偏向器５６の偏向歪みを補正する偏向補正値を算出する（Ｓ１２０）。以上で、電子ビーム補正方法のフローを終了する。そして、露光処理において、偏向制御部８２は、補正値算出段階（Ｓ１２０）において算出された偏向補正値に基づいて、主偏向器５６の偏向動作を制御し、主偏向器５６は、ウェハ６４における所望の位置に電子ビームを照射する。
【００５８】
本実施形態に係る電子ビーム補正方法によれば、ウェハステージ６２の移動ずれの平均が、主偏向器５６による偏向によって照射可能な領域であるメインフィールド内の複数の検出位置において一律に加算されるため、複数の検出位置間の相対位置精度が向上する。また、マーク部の作り込みずれは、算術的に消去することができるため、座標測定機等によりマーク部の位置予め校正することなく、主偏向器５６の偏向歪みを補正することができる。
【００５９】
上述した主偏向歪み算出段階（Ｓ１１８）における主偏向器５６の偏向歪みによる照射ずれの算出方法では、マーク部の作り込みずれＭを算術的によって消去し、ウェハステージ６２の移動ずれＳを統計的に０と仮定することにより、主偏向器５６の偏向歪みによる照射ずれを算出したが、ウェハステージ６２の移動ずれＳを算術的によって消去し、マーク部の作り込みずれＭを統計的に０と仮定することにより、主偏向器５６の偏向歪みによる照射ずれを算出してもよい。
【００６０】
図７は、他の例に係るマーク検出方法を説明する図である。図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、ウェハステージ６２は、第１移動段階（Ｓ１０６）において、第１の方向に沿って設けられた複数のマーク部２１８を、第１の方向と異なる方向である第２の方向に所定の距離移動させてもよい。そして、複数の検出位置２０８において、電子ビームを複数のマーク部２１８に照射させることにより、測定ずれＥｘ（ｎ，ｍ）を検出してもよい。また、図７（ｃ）及び（ｄ）に示すように、ウェハステージ６２は、第２移動段階（Ｓ１１４）において、複数のマーク部２１８を、第２の方向に対して略垂直な方向である第３の方向に所定の距離移動させてもよい。そして、複数の検出位置２０８において、電子ビームを複数のマーク部２１８に照射させることにより、測定ずれＥｙ（ｎ，ｍ）を検出してもよい。
【００６１】
本実施形態に係る電子ビーム補正方法によれば、ウェハステージ６２の移動ずれ及びマーク部の作り込みずれに関わらず、主偏向器５６の偏向歪みによる照射ずれを精度よく算出し、主偏向器５６の偏向歪みを補正する偏向補正値を正確に求めることができる。ひいては、本実施実施形態に係る電子ビーム露光装置１００は、本実施形態に係る電子ビーム補正方法により算出された偏向補正値に基づいて電子ビームを偏向しウェハ６４に照射させることにより、ウェハ６４にパターンを精度良く露光することができる。
【００６２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６３】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明の電子ビーム補正方法によれば、ウェハにおける所望の領域に電子ビームを照射させるべく電子ビームを偏向する偏向器の偏向歪みを精度良く補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子ビーム露光装置１００の構成図である。
【図２】本実施形態に係る統括制御部１３０の構成図である。
【図３】本実施形態に係るマーク検出方法を説明する図である。
【図４】本実施形態に係る電子ビーム補正方法のフローチャートである。
【図５】予備補正段階（Ｓ１００）におけるマーク部の移動方法を示す。
【図６】第１移動段階（Ｓ１０６）及び第２移動段階（Ｓ１１４）におけるマーク部の移動方法を示す。
【図７】他の例に係るマーク検出方法を説明する図である。
【符号の説明】
１０・・・筐体、１２・・・電子銃、１４・・・第１電子レンズ、１６・・・スリット部、１８・・・第１偏向器、２０・・・第２電子レンズ、２２・・・第２偏向器、２４・・・第１ブランキング偏向器、２６・・・第３偏向器、２８・・・第３電子レンズ、３０・・・マスク、３２・・・第４電子レンズ、３４・・・第４偏向器、３６・・・第２ブランキング偏向器、３８・・・第５偏向器、４０・・・第５電子レンズ、４２・・・第６偏向器、４６・・・第６電子レンズ、４８・・・ラウンドアパーチャ、５０・・・第７電子レンズ、５２・・・第８電子レンズ、５６・・・主偏向器、５８・・・副偏向器、６０・・・電子検出器、６２・・・ウェハステージ、６４・・・ウェハ、６６・・・第９電子レンズ、６８・・・マスクステージ駆動部、７０・・・ウェハステージ駆動部、７２・・・マスクステージ、８２・・・偏向制御部、８４・・・マスクステージ制御部、８６・・・ブランキング電極制御部、８８・・・電子レンズ制御部、９０・・・反射電子処理部、９２・・・ウェハステージ制御部、１００・・・電子ビーム露光装置、１１０・・・電子ビーム照射系、１１２・・・マスク用投影系、１１４・・・焦点調整レンズ系、１１６・・・ウェハ用投影系、１２０・・・個別制御部、１３０・・・統括制御部、１４０・・・制御系、１５０・・・露光部、２００・・・位置検出部、２０２・・・算出部、２０４・・・マーク部、２０６・・・マーク部、２０８・・・検出位置、２１０・・・マーク部、２１２・・・検出位置列、２１４・・・検出位置行、２１６・・・マーク部、２１８・・・マーク部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electron beam correction method. In particular, the present invention relates to an electron beam correction method for correcting a deflection distortion of a deflector that deflects an electron beam so as to irradiate the electron beam to a desired region on the wafer in an electron beam exposure apparatus that irradiates the wafer with an electron beam.
[0002]
[Prior art]
In the conventional electron beam exposure apparatus, when correcting the deflection distortion of the main deflector that deflects the electron beam so as to irradiate the electron beam to a desired region of the wafer, by moving the wafer stage on which the wafer is placed, One mark member provided on the wafer stage is moved. Then, by irradiating the mark member moved to the predetermined position with the electron beam deflected by the main deflector, the position of the mark member is adjusted at a plurality of positions in the region that can be irradiated by the deflection of the main deflector. To detect. Then, a correction value for correcting the deflection distortion of the main deflector is calculated based on the positional deviation between the detected position of the mark member and the electron beam irradiation position by the main deflector. The main deflector adjusts the deflection amount of the electron beam based on the calculated correction value, and irradiates the desired region on the wafer with the electron beam to expose the pattern.
[0003]
In another conventional electron beam exposure apparatus according to another example, a plurality of mark members are provided in a region that can be irradiated by deflection of the main deflector, and the positions of the plurality of mark members are deflected by deflecting the electron beam by the main deflector. Are detected in order. Then, a correction value for correcting the deflection distortion of the main deflector is calculated based on the positional deviation between the detected position of the mark member and the electron beam irradiation position by the main deflector. The main deflector adjusts the deflection amount of the electron beam based on the calculated correction value, and irradiates the desired region on the wafer with the electron beam to expose the pattern.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
With the recent miniaturization of semiconductor devices, the width of wirings and the like of the semiconductor devices has become 100 nanometers or less, and the positional deviation of the exposure pattern for forming the wirings and the like is also required to have very high accuracy. Yes. However, in the conventional electron beam exposure apparatus, since the correction value for correcting the deflection distortion of the main deflector is calculated based on the movement of the wafer stage, the position accuracy of the wafer stage directly affects the correction accuracy of the main deflector. There is a problem that Further, in the conventional electron beam exposure apparatus according to another example, a correction value for correcting the deflection distortion of the main deflector is calculated using a plurality of mark members. There is a problem of affecting accuracy.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an electron beam correction method that can solve the above-described problems. This object is achieved by a combination of features described in the independent claims. The dependent claims define further advantageous specific examples of the present invention.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
That is, according to the first embodiment of the present invention, in the electron beam processing apparatus for irradiating the sample with the electron beam, the deflection distortion of the first deflector for deflecting the electron beam to irradiate the electron beam to the desired region in the sample is reduced. A method of correcting an electron beam, wherein the first deflector deflects the electron beam, thereby irradiating the plurality of first mark portions provided along the first direction with the electron beam, thereby correcting the plurality of first beams. A first detection step of detecting the positions of the mark portions, a first movement step of moving a plurality of first mark portions in a second direction that is a direction substantially perpendicular to the first direction; A deflector deflecting the electron beam to irradiate the plurality of first mark parts moved in the first movement stage with the electron beam and detecting positions of the plurality of first mark parts; 1 deflection Deflecting the electron beam to irradiate the plurality of second mark portions provided along the second direction with the electron beam, and respectively detecting the positions of the plurality of second mark portions; A second movement stage for moving the plurality of second mark portions in the first direction, and the first deflector deflects the electron beam, whereby the electron beam is applied to the plurality of second mark portions moved in the second movement stage. And detecting a position of each of the plurality of second mark portions, a position of the plurality of first mark portions detected in the first detection step and the second detection step, a third detection step, and And a correction value calculation step of calculating a deflection correction value for correcting the deflection distortion of the first deflector based on the positions of the plurality of second mark portions detected in the four detection steps.
[0007]
In the first detection stage, the second detection stage, the third detection stage, and the fourth detection stage, the second deflector having a deflection amount smaller than the deflection amount of the first deflector deflects the electron beam. A step of scanning the mark portion or the second mark portion and detecting the position of the first mark portion or the second mark portion may be included.
[0008]
In the first detection stage, the second detection stage, the third detection stage, and the fourth detection stage, a plurality of first mark sections or a plurality of second mark sections provided at intervals smaller than the deflection width of the second deflector. And detecting the position of the first mark portion or the second mark portion.
[0009]
The first detection step includes a step of detecting a first measurement deviation which is a difference between the reference position in the first mark portion and the electron beam irradiation position, and the second detection step includes a reference position in the first mark portion. Detecting a second measurement deviation that is a difference from the irradiation position of the electron beam, and the third detection step is a third measurement that is a difference between the reference position in the second mark portion and the irradiation position of the electron beam. The step of detecting a deviation includes a step of detecting a fourth measurement deviation, which is a difference between the reference position in the second mark portion and the irradiation position of the electron beam, and the correction value calculating step includes: A step of calculating a deflection correction value for correcting the deflection distortion of the first deflector based on the first measurement deviation, the second measurement deviation, the third measurement deviation, and the fourth measurement deviation may be included.
[0010]
Preliminary correction values for correcting the deflection distortion of the first deflector are calculated by detecting the positions of predetermined mark portions at a plurality of positions in the main deflection area where the electron beam deflected by the first deflector can be irradiated. A first correction stage, a first detection stage, a second detection stage, a third detection stage, and a fourth detection stage, wherein the first deflector deflects the electron beam based on the preliminary correction value, so that the electron The position of the plurality of first mark portions and the plurality of second mark portions may be detected by irradiating the first mark portion or the second mark portion with a beam.
[0011]
In the preliminary correction step, the position of the predetermined mark portion may be detected while moving the predetermined mark portion in a direction different from the first direction and the second direction.
[0012]
The first measurement deviation, the second measurement deviation, the third measurement deviation, and the fourth measurement deviation are a built-in deviation that is a deviation from a position where the first mark portion or the second mark portion should be formed on the wafer stage, and The correction value calculation step includes the first shift stage and the second shift stage, and the irradiation shift due to the deflection distortion of the first deflector. Assuming that the average of the movement deviation in the movement stage and the second movement stage is substantially zero, the irradiation deviation due to the deflection distortion of the first deflector is calculated, and the deflection correction value is calculated based on the irradiation deviation. Also good.
[0013]
The first measurement deviation, the second measurement deviation, the third measurement deviation, and the fourth measurement deviation are the deviation of the first mark part or the second mark part, and the movement deviation in the first movement stage or the second movement stage. The correction value calculation stage includes an average of the creation deviations in the first movement stage and the second movement stage in the plurality of first mark portions and the plurality of second marks. Assuming that is substantially zero, the irradiation deviation due to the deflection distortion of the first deflector may be calculated, and the deflection correction value may be calculated based on the irradiation deviation.
[0014]
The above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention, and sub-combinations of these feature groups can also be the invention.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention. However, the following embodiments do not limit the claimed invention, and all combinations of features described in the embodiments are the solution of the invention. It is not always essential to the means.
[0016]
FIG. 1 shows the configuration of an electron beam exposure apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. An electron beam exposure apparatus 100, which is an example of an electron beam processing apparatus, controls an operation of each component of an exposure unit 150 for performing predetermined exposure processing on a wafer 64, which is an example of a sample, and an exposure unit 150 using an electron beam. And a control system 140.
[0017]
The exposure unit 150 deflects the electron beam irradiated from the electron beam irradiation system 110 and the electron beam irradiation system 110 inside the housing 10 and forms an image of the electron beam in the vicinity of the mask 30. A mask projection system 112 that adjusts the position, a focus adjustment lens system 114 that adjusts imaging conditions before and after the electron beam passes through the mask, and an electron beam that passes through the mask 30 on the wafer 64 placed on the wafer stage 62. An electron optical system that includes a wafer projection system 116 that deflects a predetermined region and adjusts the orientation and size of the pattern image transferred to the wafer 64 is provided.
[0018]
Further, the exposure unit 150 includes a mask stage 72 on which a mask 30 having a plurality of opening patterns each having a pattern to be exposed on the wafer 64 is mounted, a mask stage driving unit 68 that drives the mask stage 72, and a pattern. Is provided with a stage system including a wafer stage 62 on which a wafer 64 to be exposed is mounted and a wafer stage driving unit 70 for driving the wafer stage 62. Further, the exposure unit 150 includes an electron detector 60 that detects electrons scattered from the wafer stage 62 side and converts them into an electrical signal corresponding to the amount of scattered electrons for adjusting the electron optical system.
[0019]
The electron beam irradiation system 110 includes a first electron lens 14 that determines a focal position of an electron beam by an electron gun 12 that is an example of an electron beam generation unit that generates an electron beam, and a rectangular opening (a slit) that allows the electron beam to pass therethrough. ) Is formed. Since the electron gun 12 takes a predetermined time to generate a stable electron beam, the electron gun 12 may always generate an electron beam during the exposure processing period. The slit is preferably formed in accordance with the shape of a predetermined opening pattern formed in the mask 30. In FIG. 1, the optical axis of the electron beam when the electron beam irradiated from the electron beam irradiation system 110 is not deflected by the electron optical system is represented by a one-dot chain line A.
[0020]
The mask projection system 112 includes a first deflector 18, a second deflector 22, and a third deflector 26 as mask deflection systems that deflect an electron beam, and a mask focus system that adjusts the focus of the electron beam. The second electron lens 20 and the first blanking electrode 24 are provided. The first deflector 18 and the second deflector 22 perform deflection by irradiating a predetermined region on the mask 30 with an electron beam. For example, the predetermined area may be an opening pattern group having a pattern to be transferred to the wafer 64. When the electron beam passes through the opening pattern, the cross-sectional shape of the electron beam becomes substantially the same as the opening pattern. An image of an electron beam that has passed through an opening pattern having a predetermined shape is defined as a pattern image. The third deflector 26 deflects the trajectory of the electron beam that has passed through the first deflector 18 and the second deflector 22 substantially parallel to the optical axis A. The second electron lens 20 has a function of forming an image of the opening of the slit portion 16 on the mask 30 placed on the mask stage 72.
[0021]
The first blanking electrode 24 deflects the electron beam so that the electron beam does not strike the opening pattern formed in the mask 30. The first blanking electrode 24 preferably deflects the electron beam so that the electron beam does not strike the mask 30. Since the opening pattern formed in the mask 30 deteriorates as the electron beam is irradiated, the first blanking electrode 24 deflects the electron beam except when the pattern is transferred to the wafer 64. Therefore, deterioration of the mask 30 can be prevented. The focus adjustment lens system 114 includes a third electron lens 28 and a fourth electron lens 32. The third electron lens 28 and the fourth electron lens 32 adjust the imaging conditions of the electron beams before and after passing through the mask 30.
[0022]
The wafer projection system 116 includes a fifth electron lens 40, a sixth electron lens 46, a seventh electron lens 50, an eighth electron lens 52, a ninth electron lens 66, a fourth deflector 34, A fifth deflector 38, a sixth deflector 42, a main deflector 56, a sub deflector 58, a second blanking electrode 36, and a round aperture unit 48.
[0023]
The pattern image is rotated under the influence of an electric field or a magnetic field. The fifth electron lens 40 adjusts the amount of rotation of the pattern image of the electron beam that has passed through the predetermined opening pattern of the mask 30. The sixth electron lens 46 and the seventh electron lens 50 adjust the reduction ratio of the pattern image transferred to the wafer 64 with respect to the opening pattern formed in the mask 30. The eighth electron lens 52 and the ninth electron lens 66 function as an objective lens. The fourth deflector 34 and the sixth deflector 42 deflect the electron beam in the direction of the optical axis A downstream of the mask 30 with respect to the traveling direction of the electron beam. The fifth deflector 38 deflects the electron beam so as to be substantially parallel to the optical axis A. The main deflector 56 and the sub deflector 58 deflect the electron beam so that a predetermined region on the wafer 64 is irradiated with the electron beam. In this embodiment, the main deflector 56 is used to deflect an electron beam between subfields including a plurality of regions (shot regions) that can be irradiated with one shot of an electron beam. The sub deflector 58 has a smaller deflection amount than the main deflector 56, and is used for deflection between shot areas in the subfield.
[0024]
The round aperture 48 has a circular opening (round aperture). The second blanking electrode 36 deflects the electron beam so as to hit the outside of the round aperture. Therefore, the second blanking electrode 36 can prevent the electron beam from traveling downstream from the round aperture 48 with respect to the traveling direction of the electron beam. Since the electron gun 12 always irradiates an electron beam during the exposure processing period, the second blanking electrode 36 changes the region of the wafer 64 where the pattern is exposed when the pattern transferred to the wafer 64 is changed. Sometimes, it is desirable to deflect the electron beam so that the electron beam does not travel downstream from the round aperture 48.
[0025]
The control system 140 includes an overall control unit 130 and an individual control unit 120. The individual control unit 120 includes a deflection control unit 82 that is an example of a main deflection position coordinate output unit, a mask stage control unit 84, a blanking electrode control unit 86, an electron lens control unit 88, and a backscattered electron processing unit 90. And a wafer stage control unit 92. The overall control unit 130 is a workstation, for example, and performs overall control of each control unit included in the individual control unit 120. Further, the overall control unit 130 calculates a correction value for correcting the deflection distortion of the main deflector 56.
[0026]
The deflection control unit 82 includes the first deflector 18, the second deflector 22, the third deflector 26, the fourth deflector 34, the fifth deflector 38, the sixth deflector 42, the main deflector 56, and the sub-deflector. The deflection amount and correction amount of the device 58 are controlled. The mask stage control unit 84 controls the mask stage driving unit 68 to move the mask stage 72.
[0027]
The blanking electrode control unit 86 controls the first blanking electrode 24 and the second blanking electrode 36. In the present embodiment, the first blanking electrode 24 and the second blanking electrode 36 are controlled so as to irradiate the wafer 64 with an electron beam at the time of exposure, and not to reach the wafer 64 at times other than the exposure. Is desirable. The electron lens control unit 88 includes the first electron lens 14, the second electron lens 20, the third electron lens 28, the fourth electron lens 32, the fifth electron lens 40, the sixth electron lens 46, the seventh electron lens 50, The power supplied to the eighth electron lens 52 and the ninth electron lens 66 is controlled. The backscattered electron processing unit 90 detects digital data indicating the amount of electrons based on the electrical signal detected by the electron detector 60. The wafer stage control unit 92 moves the wafer stage 62 to a predetermined position by the wafer stage driving unit 70.
[0028]
An operation of the electron beam exposure apparatus 100 according to the present embodiment will be described. On the mask stage 72, a mask 30 having a plurality of opening patterns formed with a predetermined pattern is placed, and the mask 30 is fixed at a predetermined position. On the wafer stage 62, a wafer 64 to be exposed is placed. The wafer stage control unit 92 moves the wafer stage 62 by the wafer stage driving unit 70 so that the area to be exposed of the wafer 64 is positioned in the vicinity of the optical axis A. Further, since the electron gun 12 always irradiates the electron beam during the exposure processing period, the blanking electrode is prevented so that the electron beam that has passed through the opening of the slit portion 16 is not irradiated to the mask 30 and the wafer 64 before the start of exposure. The controller 86 controls the first blanking electrode 24 and the second blanking electrode 36. In the mask projection system 112, the electron lens 20 and the deflectors (18, 22, 26) are adjusted so that the opening pattern on which the pattern to be transferred to the wafer 64 is formed can be irradiated with the electron beam. In the focus adjustment lens system 114, the electron lenses (28, 32) are adjusted so that the electron beam is focused on the wafer 64. In the wafer projection system 116, the electron lens (40, 46, 50, 52, 66) and the deflector (34, 38, 42, 56, 58) can transfer the pattern image to a predetermined area of the wafer 64. To be adjusted.
[0029]
After the mask projection system 112, the focus adjustment lens system 114, and the wafer projection system 116 are adjusted, the blanking electrode control unit 86 stops the deflection of the electron beam by the first blanking electrode 24 and the second blanking electrode 36. To do. Thereby, as shown below, the electron beam is irradiated onto the wafer 64 through the mask 30.
[0030]
Further, the electron beam exposure apparatus 100 performs a correction process for the deflection distortion of the main deflector 56. The main deflector 56 deflects the electron beam generated by the electron gun 12 and irradiates the plurality of mark portions provided on the wafer stage 62 with the electron beam. And the electron detector 60 detects the amount of reflected electrons of the electron beam irradiated to the mark part. Then, the backscattered electron processing unit 90 outputs digital data indicating the amount of electrons to the overall control unit 130 based on the electrical signal detected by the electron detector 60. Then, the overall control unit 130 detects the position of the mark unit provided on the wafer stage 62 based on the received digital data. Then, the overall control unit 130 corrects the deflection distortion of the main deflector 56 based on the detected position of the mark unit and the irradiation position of the electron beam deflected by the main deflector 56 and applied to the mark unit. The correction value to be calculated is calculated.
[0031]
After correcting the deflection distortion of the main deflector 56, an exposure process is started on the wafer 64 placed on the wafer stage 62 based on the calculated correction value. First, the electron gun 12 generates an electron beam, and the first electron lens 14 adjusts the focal position of the electron beam to irradiate the slit portion 16. Then, the first deflector 18 and the second deflector 22 deflect the electron beam that has passed through the opening of the slit portion 16 so as to irradiate a predetermined region on the mask 30 where the pattern to be transferred is formed. The electron beam that has passed through the opening of the slit portion 16 has a rectangular cross-sectional shape. The electron beams deflected by the first deflector 18 and the second deflector 22 are deflected by the third deflector 26 so as to be substantially parallel to the optical axis A. The electron beam is adjusted by the second electron lens 20 so that an image of the opening of the slit portion 16 is formed in a predetermined region on the mask 30.
[0032]
Then, the electron beam that has passed through the opening pattern formed in the mask 30 is deflected in a direction approaching the optical axis A by the fourth deflector 34 and the sixth deflector 42, and is combined with the optical axis A by the fifth deflector 38. It is deflected so as to be substantially parallel. The electron beam is adjusted by the third electron lens 28 and the fourth electron lens 32 so that the image of the opening pattern formed on the mask 30 is focused on the surface of the wafer 64, and the pattern is formed by the fifth electron lens 40. The amount of rotation of the image is adjusted, and the reduction rate of the pattern image is adjusted by the sixth electron lens 46 and the seventh electron lens 50. Then, the electron beam is deflected by the main deflector 56 and the sub deflector 58 so as to irradiate a predetermined shot area on the wafer 64. In the present embodiment, the main deflector 56 deflects the electron beam between subfields including a plurality of shot regions, and the subdeflector 58 deflects the electron beam between shot regions in the subfield. The electron beam deflected to a predetermined shot area is adjusted by the electron lens 52 and the electron lens 66 and irradiated onto the wafer 64. As a result, the image of the opening pattern formed on the mask 30 is transferred to a predetermined shot area on the wafer 64.
[0033]
After a predetermined exposure time has elapsed, the blanking electrode control unit 86 controls the first blanking electrode 24 and the second blanking electrode 36 so that the electron beam does not irradiate the mask 30 and the wafer 64, thereby Deflection of the beam. Through the above process, a pattern having the shape of the opening pattern formed on the mask 30 is exposed to a predetermined shot area on the wafer 64. In the mask projection system 112, the electron lens 20 and the deflectors (18, 22, 26) are applied to the wafer 64 in order to expose a pattern having the shape of the opening pattern formed in the mask 30 to the next shot region. It is adjusted so that an opening pattern having a pattern to be transferred can be irradiated with an electron beam. In the focus adjustment lens system 114, the electron lenses (28, 32) are adjusted so that the electron beam is focused on the wafer 64. In the wafer projection system 116, the electron lens (40, 46, 50, 52, 66) and the deflector (34, 38, 42, 56, 58) can transfer the pattern image to a predetermined area of the wafer 64. To be adjusted.
[0034]
Specifically, the sub deflector 58 adjusts the electric field so that the pattern image generated by the mask projection system 112 is exposed to the next shot area. Thereafter, the pattern is exposed to the shot area in the same manner as described above. After exposing the pattern in all the shot areas where the pattern in the subfield is to be exposed, the main deflector 56 adjusts the magnetic field so that the pattern can be exposed in the next subfield. The electron beam exposure apparatus 100 can expose a desired circuit pattern onto the wafer 64 by repeatedly executing this exposure process.
[0035]
The electron beam exposure apparatus 100 according to the present invention may be an electron beam exposure apparatus using a variable rectangle, or may be an electron beam exposure apparatus using a blanking aperture array device. The electron beam processing apparatus according to the present invention may be a multi-beam exposure apparatus that exposes a pattern on a wafer with a plurality of electron beams.
[0036]
FIG. 2 shows a configuration of the overall control unit 130 according to the present embodiment. The overall control unit 130 includes a position detection unit 200 and a calculation unit 202. The position detection unit 200 receives from the backscattered electron processing unit 90 digital data output by the backscattered electron processing unit 90 based on the backscattered electrons of the electron beam applied to the mark unit provided on the wafer stage. Then, the position detection unit 200, based on the received digital data, the reference position in the mark unit provided on the wafer stage 62, and the irradiation position of the electron beam deflected by the main deflector 56 and applied to the mark unit. The measurement deviation that is the difference between the two is detected. Then, the position detection unit 200 outputs the detected measurement deviation to the calculation unit 202. Then, the calculation unit 202 calculates a deflection correction value for correcting the deflection distortion of the main deflector 56 based on the measurement deviation received from the position detection unit 200. Then, the calculation unit 202 outputs the calculated deflection correction value to the deflection control unit 82. The deflection controller 82 controls the deflection operation of the main deflector 56 based on the received deflection correction value, and the main deflector 56 irradiates a desired position on the wafer 64 with the electron beam.
[0037]
FIG. 3 is a diagram for explaining a mark detection method according to the present embodiment. FIG. 3A shows an arrangement example of the mark portions 204 and 206 provided on the wafer stage 62. FIG. 3B shows a detection position 208 where the mark portion should be detected by irradiating the electron beam. As shown in FIG. 3A, on the wafer stage 62, a plurality of mark portions 204 provided along the first direction and a second direction that is substantially perpendicular to the first direction. A plurality of mark portions 206 provided along the direction are provided. The mark portions 216 included in the plurality of mark portions 204 and the plurality of mark portions 206 are used as reference marks when the wafer stage 62 is moved. In addition, the mark portions 204 and 206 are preferably provided with an interval smaller than the deflection width of the sub deflector 58. Further, the plurality of mark portions 204 and 206 have a manufacturing shift that is a shift from a position to be provided on the wafer stage 62, but are provided substantially in a straight line.
[0038]
As shown in FIG. 3B, the detection position 208 where the mark portion 204 or 206 is to be detected is centered on the optical axis A of the electron beam when it is not deflected by the electron optical system. A plurality are provided in the main field which is a deflectable region. The position of the optical axis A is the center of coordinates (0, 0), and the position coordinates of a plurality of detection positions 208 are represented by (m, n). In the present embodiment, m and n are integers of −6 or more and 6 or less. In addition, it is preferable that the plurality of detection positions 208 where the mark portions 204 or 206 are to be detected are provided at intervals substantially equal to the deflection width of the sub deflector 58. The interval between the plurality of detection positions where the mark portion 204 or 206 is to be detected is the interval between the arrangement of the plurality of mark portions 204 and 206, and the mark portion 204 or 206 is detected by moving the wafer stage 62. The mark portions 204 and 206 are moved to the power detection positions, and the mark portions 204 and 206 are detected at a plurality of detection positions shown in FIG.
[0039]
According to the electron beam correction method according to the present embodiment, the mark portions 204 and 206 are detected at a plurality of desired positions in the main field by repeatedly performing detection by moving the plurality of mark portions 204 and 206. Therefore, the moving amount of the wafer stage 62 can be reduced, and the time required for detecting the mark portion can be shortened.
[0040]
FIG. 4 is a flowchart of the electron beam correction method according to the present embodiment. FIG. 5 shows a method of moving the mark portion in the preliminary correction stage (S100). FIG. 6 shows a method of moving the mark portion in the first movement stage (S106) and the second movement stage (S114). Hereinafter, the electron beam correction method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4, 5, and 6.
[0041]
First, the electron beam exposure apparatus 100 performs preliminary correction for correcting the deflection distortion of the main deflector 56 (S100). In the preliminary correction step (S100), the positions of the mark portions 210 are detected at a plurality of detection positions 208 in the main field, which is a main deflection area where the main deflector 56 can deflect the electron beam. A preliminary correction value for correcting the deflection distortion is calculated. Specifically, as shown in FIG. 5A, the wafer stage 64 moves the mark unit 210 to the vicinity of the detection position 208a. The main deflector 56 deflects the electron beam and irradiates the mark unit 210 with the electron beam. Then, the sub deflector 58 scans the mark portion 210 by deflecting the electron beam.
[0042]
Next, the electron detector 60 detects the amount of reflected electrons of the electron beam irradiated on the mark unit 210. Then, the reflected electron processing unit 90 outputs digital data indicating the amount of electrons to the position detection unit 200 based on the electrical signal detected by the electron detector 60. The position detection unit 200 measures the difference between the reference position in the mark unit 210 and the irradiation position of the electron beam deflected by the main deflector 56 and applied to the mark unit 210 based on the received digital data. Detect deviation. Then, the calculation unit 202 corrects the deflection distortion when the main deflector 56 deflects the electron beam to irradiate the detection position 208a with the electron beam based on the measurement deviation detected by the position detection unit 200. Is calculated.
[0043]
Then, as shown in FIG. 5B, the wafer stage 64 moves the mark part 210 to the vicinity of the detection position 208b. Then, a preliminary correction value for correcting the deflection distortion when the main deflector 56 deflects the electron beam so as to irradiate the detection position 208b with the electron beam is calculated by the same method as described above. Then, as shown in FIG. 5C, the wafer stage 64 moves the mark portion 210 to the vicinity of the detection position 208c. Then, a preliminary correction value for correcting the deflection distortion when the main deflector 56 deflects the electron beam so as to irradiate the detection position 208c with the electron beam is calculated by the same method as described above. Then, as shown in FIG. 5D, the wafer stage 64 moves the mark unit 210 to the vicinity of the detection position 208d. Then, a preliminary correction value for correcting a deflection distortion when the main deflector 56 deflects the electron beam so as to irradiate the detection position 208d with the electron beam is calculated by the same method as described above.
[0044]
Similarly, at a plurality of detection positions 208 arranged in a grid in the rectangular area of the main field, the detection position 208e is moved while moving the wafer stage 62 provided with the mark portion 210 in a direction different from the sides of the rectangular area. , 208f,... 208g, the mark portion 210 is irradiated with an electron beam. Then, a preliminary correction value for correcting a deflection distortion when the main deflector 56 deflects the electron beam so as to irradiate each detection position 208 with the electron beam is calculated. In a first detection stage (S104), a second detection stage (S108), a third detection stage (S112), and a fourth detection stage (S116), which will be described later, the main deflector 56 performs a preliminary correction stage (S100). By deflecting the electron beam based on the preliminary correction value calculated in step 1, the mark portion is irradiated with the electron beam, and the position of the mark portion is detected.
[0045]
Next, as shown in FIG. 6A, the wafer stage 62 detects a plurality of mark portions 206 provided along the first direction with the mark portion 216 as a reference, including a plurality of detection positions 208. Move to the vicinity of the position row 212a (S102). The main deflector 56 deflects the electron beam and irradiates each of the plurality of mark portions 206 with the electron beam. The sub deflector 58 scans each of the plurality of mark portions 206 by deflecting the electron beam at each of the plurality of mark portions 206. The electron detector 60 detects the amount of reflected electrons of the electron beam irradiated on each of the plurality of mark portions 206. Then, the reflected electron processing unit 90 outputs digital data indicating the amount of electrons to the position detection unit 200 based on the electrical signal detected by the electron detector 60. Then, the position detection unit 200, based on the received digital data, the reference position in each of the plurality of mark units 206 and the electron beam deflected by the main deflector 56 and applied to each of the plurality of mark units 206. A measurement deviation which is a difference from the irradiation position is detected (S104).
[0046]
Next, as shown in FIG. 6B, the wafer stage 62 moves a predetermined distance in a second direction, which is a direction substantially perpendicular to the first direction, with the mark portion 216 as a reference. The mark portion 206 is moved to the vicinity of the detection position row 212b including the plurality of detection positions 208 (S106). The second direction is preferably a direction different from the moving direction in the preliminary correction step (S100). Then, the main deflector 56 deflects the electron beam and irradiates each of the plurality of mark portions 206 with the electron beam in the same manner as in the above-described processing, whereby the reference position in each of the plurality of mark portions 206 is obtained. Then, a measurement deviation that is a difference between the irradiation position of the electron beam deflected by the main deflector 56 and applied to each of the plurality of mark portions 206 is detected (S108).
[0047]
Then, a first movement stage (S106) for moving the plurality of mark portions 206 in a second direction by a predetermined distance, a reference position in each of the plurality of mark portions 206, and a plurality of marks deflected by the main deflector 56 The second detection step (S108) of detecting a measurement deviation which is a difference from the irradiation position of the electron beam irradiated to each of the units 206 is repeatedly performed. When the detection in the vicinity of the detection position row 212c is completed, the process proceeds to S110.
[0048]
Next, as illustrated in FIG. 6C, the wafer stage 62 detects a plurality of mark portions 204 provided along the second direction with the mark portion 216 as a reference, including a plurality of detection positions 208. Move to the vicinity of the position row 214a (S110). The main deflector 56 deflects the electron beam and sequentially irradiates each of the plurality of mark portions 204 with the electron beam. The sub deflector 58 scans each of the plurality of mark portions 204 by deflecting the electron beam at each of the plurality of mark portions 204. The electron detector 60 detects the amount of reflected electrons of the electron beam irradiated on each of the plurality of mark portions 204. Then, the reflected electron processing unit 90 outputs digital data indicating the amount of electrons to the position detection unit 200 based on the electrical signal detected by the electron detector 60. Then, the position detection unit 200, based on the received digital data, the reference position in each of the plurality of mark units 204 and the electron beam deflected by the main deflector 56 and applied to each of the plurality of mark units 204. A measurement deviation which is a difference from the irradiation position is detected (S112).
[0049]
Next, as shown in FIG. 6D, the wafer stage 62 moves a predetermined distance in the first direction with reference to the mark portion 216, and detects a plurality of mark portions 204 including a plurality of detection positions 208. Move to the vicinity of the position row 214b (S114). The first direction is preferably a direction different from the moving direction in the preliminary correction stage (S100). Then, the main deflector 56 deflects the electron beam and irradiates each of the plurality of mark portions 204 with the electron beam in the same manner as in the above-described processing, whereby the reference position in each of the plurality of mark portions 204 is obtained. Then, a measurement deviation which is a difference between the irradiation position of the electron beam deflected by the main deflector 56 and irradiated to each of the plurality of mark portions 204 is detected (S116).
[0050]
Then, a second movement stage (S114) for moving the plurality of mark portions 204 in a first direction by a predetermined distance, a reference position in each of the plurality of mark portions 204, and a plurality of marks deflected by the main deflector 56 The second detection step (S116) of detecting a measurement deviation which is a difference from the irradiation position of the electron beam irradiated to each of the units 204 is repeatedly performed. Then, when the detection in the vicinity of the detection position row 214c is completed, the process proceeds to S118.
[0051]
Next, the calculation unit 202 includes a plurality of mark portions detected in the first detection stage (S104) and the second detection stage (S108). 206 And a plurality of mark portions deflected by the main deflector 56. 206 And a plurality of mark portions detected in the third detection stage (S112) and the fourth detection stage (S116). 204 And a plurality of mark portions deflected by the main deflector 56. 204 Based on the measurement deviation Ey (m, n), which is the difference from the irradiation position of the electron beam emitted to each of these, an irradiation deviation due to the deflection distortion of the main deflector 56 is calculated (S118). Hereinafter, a specific calculation method of the irradiation deviation due to the deflection distortion of the main deflector 56 will be described.
[0052]
The measurement deviation Ex (m, n) includes a movement deviation Sx (m, n) when the wafer stage 62 moves in the second direction, a manufacturing deviation Mx (m, n) of the plurality of mark portions 206, and Including the irradiation deviation D (m, n) due to the deflection distortion of the main deflector 56, and the measurement deviation Ey (m, n) is the movement deviation Sy (m) when the wafer stage 62 moves in the first direction. , N), the misalignment My (m, n) of the plurality of mark portions 204, and the irradiation deviation D (m, n) due to the deflection distortion of the main deflector 56, and are expressed by the following equations: The
Ex (m, n) = Sx (m, n) + Mx (m, n) + D (m, n) (1)
Ey (m, n) = Sy (m, n) + My (m, n) + D (m, n) (2)
[0053]
Further, since the wafer stage simultaneously moves the plurality of mark portions 206 provided along the first direction, the movement deviation Sx (m, n) when the wafer stage 62 moves in the second direction is Sx. It is equal to (m, 0), and Mx (m, n) is equal to Mx (0, n). Further, since the plurality of mark portions 204 provided along the second direction are moved simultaneously, the movement deviation Sy (m, n) when the wafer stage 62 moves in the first direction is Sy (0, n) and My (m, n) is equal to My (m, 0). Therefore, Formula (1) and (2) are represented by the following formula.
Ex (m, n) = Sx (m, 0) + Mx (0, n) + D (m, n) (3)
Ey (m, n) = Sy (0, n) + My (m, 0) + D (m, n) (4)
[0054]
Next, from equations (3) and (4),
Ex (m, n)-Ey (m, n) = Sx (m, 0)-Sy (0, n) + Mx (0, n)-My (m, 0) (5)
Is obtained. Considering the case of n = 0 and the case of m = 0 in equation (5),
Ex (m, 0)-Ey (m, 0) = Sx (m, 0)-Sy (0,0) + Mx (0,0)-My (m, 0) (6)
Ex (0, n)-Ey (0, n) = Sx (0,0)-Sy (0, n) + Mx (0, n)-My (0,0) (7)
Is obtained. Further, since the wafer stage 62 is moved with reference to the mark portion 216,
S (0,0) = 0
M (0,0) = 0
Equations (6) and (7) are represented by the following equations.
Ex (m, 0)-Ey (m, 0) = Sx (m, 0)-My (m, 0) (8)
Ex (0, n)-Ey (0, n) =-Sy (0, n) + Mx (0, n) (9)
[0055]
Next, Mx and My are deleted from the equations (3), (4), (8), and (9),
D (m, n) = Ex (m, n)-Sx (m, 0)-Ex (0, n) + Ey (0, n)-Sy (0, n) (10)
D (m, n) = Ey (m, n)-Sy (0, n) + Ex (m, 0)-Ey (m, 0)-Sx (m, 0) (11)
Is obtained. Furthermore, from equations (10) and (11)
2D (m, n) = Ex (m, n) + Ey (m, n)-Ex (0, n) + Ex (m, 0)-Ey (0, n)-Ey (m, 0)-2Sx (m, 0)-2Sy (0, n) (12)
Is obtained.
[0056]
Here, since Sx (n, m) and Sy (n, m) are considered to be normally distributed, the average of Sx (n, m) for m and Sy (n, m) for n. The average is assumed to be zero. Further, since D (n, m) is also considered to have a normal distribution, it is assumed that the average of D (n, m) is also zero. And, in equation (12), when taking the sum for each of n and m,
26Ux (n) = Σ (Ex (m, n) + Ey (m, n)-Ex (0, n) + Ex (m, 0) + Ey (0, n)-Ey (m, 0)) = -26Sy (0, n) (13)
26Uy (m) = Σ (Ex (m, n) + Ey (m, n)-Ex (0, n) + Ex (m, 0) + Ey (0, n)-Ey (m, 0)) = -26Sx (m, 0) (14)
Is obtained. Then, Sx and Sy are deleted from the equations (12), (13), and (14),
D (n, m) = E (n, m) + Ey (n, m)-Ex (0, n) + Ey (0, n) + Ex (m, 0)-Ey (m, 0) + 2Ux (m) + 2Uy (n) (15)
Is obtained. Accordingly, the calculation unit 202 uses the equation (15) to calculate the measurement deviation Ex (m, n) detected in the first detection stage (S104) and the second detection stage (S108) and the third detection stage (S112). ) And the measurement deviation Ey (m, n) detected in the fourth detection stage (S116), the irradiation deviation D (m, n) due to the deflection distortion of the main deflector 56 at a plurality of detection positions 208 is calculated. To do.
[0057]
Next, the calculation unit 202 calculates a deflection correction value for correcting the deflection distortion of the main deflector 56 based on the irradiation deviation due to the deflection distortion of the main deflector 56 calculated in the main deflection distortion calculation step (S118) ( S120). This is the end of the flow of the electron beam correction method. In the exposure process, the deflection controller 82 controls the deflection operation of the main deflector 56 based on the deflection correction value calculated in the correction value calculation step (S120). An electron beam is irradiated to a desired position.
[0058]
According to the electron beam correction method according to the present embodiment, the average of the movement deviation of the wafer stage 62 is uniformly added at a plurality of detection positions in the main field, which is an area that can be irradiated by the deflection by the main deflector 56. Therefore, the relative position accuracy between the plurality of detection positions is improved. In addition, since the misalignment of the mark portion can be arithmetically erased, the deflection distortion of the main deflector 56 can be corrected without calibrating the position of the mark portion in advance by a coordinate measuring machine or the like.
[0059]
In the above-described method of calculating the irradiation deviation due to the deflection distortion of the main deflector 56 in the main deflection distortion calculation step (S118), the mark portion manufacturing deviation M is erased arithmetically, and the movement deviation S of the wafer stage 62 is statistically determined. In this case, the irradiation deviation due to the deflection distortion of the main deflector 56 is calculated. However, the movement deviation S of the wafer stage 62 is arithmetically erased, and the mark portion formation deviation M is statistically zero. By assuming, the irradiation deviation due to the deflection distortion of the main deflector 56 may be calculated.
[0060]
FIG. 7 is a diagram for explaining a mark detection method according to another example. As shown in FIGS. 7A and 7B, in the first movement stage (S106), the wafer stage 62 converts the plurality of mark portions 218 provided along the first direction into the first direction. You may move a predetermined distance in the 2nd direction which is a different direction. Then, the measurement deviation Ex (n, m) may be detected by irradiating the plurality of mark portions 218 with an electron beam at a plurality of detection positions 208. Further, as shown in FIGS. 7C and 7D, the wafer stage 62 has a plurality of mark portions 218 in a direction substantially perpendicular to the second direction in the second movement stage (S114). A predetermined distance may be moved in the third direction. Then, the measurement deviation Ey (n, m) may be detected by irradiating the plurality of mark portions 218 with an electron beam at a plurality of detection positions 208.
[0061]
According to the electron beam correction method according to the present embodiment, the irradiation deviation due to the deflection distortion of the main deflector 56 is accurately calculated regardless of the movement deviation of the wafer stage 62 and the deviation of the mark portion, and the main deflector 56 is accurately calculated. The deflection correction value for correcting the deflection distortion can be obtained accurately. As a result, the electron beam exposure apparatus 100 according to the present embodiment deflects the electron beam based on the deflection correction value calculated by the electron beam correction method according to the present embodiment and irradiates the wafer 64 with the wafer 64. The pattern can be exposed with high accuracy.
[0062]
As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. Various modifications or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
[0063]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the electron beam correction method of the present invention, it is possible to accurately correct the deflection distortion of the deflector that deflects the electron beam so as to irradiate the desired region on the wafer with the electron beam.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an electron beam exposure apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of an overall control unit 130 according to the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a mark detection method according to the present embodiment.
FIG. 4 is a flowchart of an electron beam correction method according to the present embodiment.
FIG. 5 shows a method of moving a mark portion in the preliminary correction stage (S100).
FIG. 6 shows a method of moving a mark portion in the first movement stage (S106) and the second movement stage (S114).
FIG. 7 is a diagram illustrating a mark detection method according to another example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Housing | casing, 12 ... Electron gun, 14 ... 1st electron lens, 16 ... Slit part, 18 ... 1st deflector, 20 ... 2nd electron lens, 22. ..Second deflector, 24 ... first blanking deflector, 26 ... third deflector, 28 ... third electron lens, 30 ... mask, 32 ... fourth electron lens 34 ... 4th deflector, 36 ... 2nd blanking deflector, 38 ... 5th deflector, 40 ... 5th electron lens, 42 ... 6th deflector, 46. .. Sixth electron lens 48... Round aperture 50. Seventh electron lens 52. Eighth electron lens 56... Main deflector 58 .. sub deflector 60. ..Electron detector, 62 ... wafer stage, 64 ... wafer, 66 ... 9th electron lens, 68 ... mask stay Driving unit, 70 ... wafer stage driving unit, 72 ... mask stage, 82 ... deflection control unit, 84 ... mask stage control unit, 86 ... blanking electrode control unit, 88 ... Electron lens control unit, 90 ... backscattered electron processing unit, 92 ... wafer stage control unit, 100 ... electron beam exposure apparatus, 110 ... electron beam irradiation system, 112 ... mask projection system, 114: Focus adjustment lens system, 116: Wafer projection system, 120 ... Individual control unit, 130 ... Overall control unit, 140 ... Control system, 150 ... Exposure unit, 200 ..Position detection unit, 202... Calculation unit, 204... Mark unit, 206... Mark unit, 208. ... Detection position line, 216 Mark section, 218 ... mark portion

Claims

In an electron beam processing apparatus for irradiating a sample with an electron beam, an electron beam correction method for correcting a deflection distortion of a first deflector for deflecting the electron beam to irradiate the electron beam onto a predetermined region of the sample. There,
The first deflector deflects the electron beam, thereby irradiating the plurality of first mark portions provided along the first direction with the electron beam, and positions of the plurality of first mark portions respectively. A first detection stage to detect;
A first movement step of moving the plurality of first mark portions in a second direction that is a direction substantially perpendicular to the first direction by moving the stage;
The first deflector deflects the electron beam, thereby irradiating the plurality of first mark portions moved in the first movement stage with the electron beam and detecting the positions of the plurality of first mark portions, respectively. A second detection stage,
The first deflector deflects the electron beam, thereby irradiating the plurality of second mark portions provided along the second direction with the electron beam, and locating the plurality of second mark portions. A third detection stage for detecting each;
A second movement stage for moving the plurality of second mark portions in the first direction by moving the stage;
The first deflector deflects the electron beam, thereby irradiating the plurality of second mark portions moved in the second movement stage with the electron beam and detecting the positions of the plurality of second mark portions, respectively. A fourth detection stage,
Said first detection step and using the position of the second first mark portion is detected of the plurality in the detection step, to calculate the measurement deviation in each of the plurality of first mark portion, the third detection stage and using the position of the second mark portion detected in the plurality at said fourth detecting step calculates the measurement deviation in each of said plurality of second mark portion, measured in each of the plurality of first mark portion Based on the deviation and the measurement deviation at each of the plurality of second mark portions, an irradiation deviation due to the deflection distortion of the deflector is calculated, and based on the irradiation deviation due to the deflection distortion of the deflector , the first deflector A correction value calculation step of calculating a deflection correction value for correcting the deflection distortion of the electron beam correction method.

In the first detection stage, the second detection stage, the third detection stage, and the fourth detection stage, the second deflector having a deflection amount smaller than the deflection amount of the first deflector deflects the electron beam. Accordingly, scanning the plurality of first mark portion or the plurality of second mark portion, characterized in that it comprises the step of detecting the position of said plurality of first mark portion or the plurality of second mark portion The electron beam correction method according to claim 1.

In the first detection stage, the second detection stage, the third detection stage, and the fourth detection stage, the plurality of first mark portions provided at intervals smaller than the deflection width of the second deflector, or scanning a plurality of the second mark portion, the electron beam correction method according to claim 2, characterized in that it comprises the step of detecting the position of said plurality of first mark portion or the plurality of second mark portion.

The first detection step includes a step of detecting a first measurement deviation which is a difference between a reference position in the plurality of first mark portions and an irradiation position of the electron beam,
The second detection step includes a step of detecting a second measurement deviation that is a difference between the reference position in the plurality of first mark portions and an irradiation position of the electron beam,
The third detection step includes a step of detecting a third measurement deviation which is a difference between a reference position in the plurality of second mark portions and an irradiation position of the electron beam,
The fourth detection step includes a step of detecting a fourth measurement deviation which is a difference between the reference position in the plurality of second mark portions and an irradiation position of the electron beam,
In the correction value calculating step, a deflection correction value for correcting the deflection distortion of the first deflector based on the first measurement deviation, the second measurement deviation, the third measurement deviation, and the fourth measurement deviation. electron beam correction method according to claim 2 or claim 3, characterized in that it comprises the step of calculating a.

Preliminary correction for correcting deflection distortion of the first deflector by detecting positions of predetermined mark portions at a plurality of positions in a main deflection region where the electron beam deflected by the first deflector can be irradiated. Further comprising a preliminary correction stage for calculating the value,
In the first detection step, the second detection step, the third detection step, and the fourth detection step, the first deflector deflects the electron beam on the basis of the preliminary correction value, whereby the electron beam is irradiated to the first mark portion or the plurality of second mark portion of said plurality, claim 1, characterized in that detecting the positions of the plurality of first mark portion and the plurality of second mark portion The electron beam correction method according to claim 4 .

6. The preliminary correction stage detects the position of the predetermined mark portion while moving the predetermined mark portion in a direction different from the first direction and the second direction. 2. An electron beam correction method according to 1.

In the correction value calculation step, it is assumed that the displacement that occurs when the stage moves, or the misalignment between the plurality of first mark portions and the plurality of second mark portions is statistically zero. And calculating the irradiation deviation due to the deflection distortion of the deflector ,
The electron beam correction method according to any one of claims 1 to 6.