JPH0817149B2 - Beam adjustment method for electronic beam device - Google Patents
Beam adjustment method for electronic beam deviceInfo
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- JPH0817149B2 JPH0817149B2 JP58182062A JP18206283A JPH0817149B2 JP H0817149 B2 JPH0817149 B2 JP H0817149B2 JP 58182062 A JP58182062 A JP 58182062A JP 18206283 A JP18206283 A JP 18206283A JP H0817149 B2 JPH0817149 B2 JP H0817149B2
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明は最大のビーム強度値を得る電子ビーム装置の
軸合わせ方法に関する。Description: (a) Technical Field of the Invention The present invention relates to a method of aligning an electron beam apparatus for obtaining a maximum beam intensity value.
(b) 技術の背景 半導体ICは益々小型高密度化に向っており、拡散層の
形成や導体パターンなど微細パターンの形成には従来の
紫外線露光によるパターン形成に代って電子ビーム照射
によるパターン形成が行なわれている。(B) Background of technology Semiconductor ICs are becoming smaller and higher in density, and pattern formation by electron beam irradiation is used instead of conventional pattern formation by ultraviolet exposure for forming diffusion layers and fine patterns such as conductor patterns. Is being carried out.
すなわち、半導体ICの製造には薄膜形成技術と写真蝕
刻技術(ホトリソグラフィ)とを用いてIC回路が多層構
成されているが、ホトレジスト膜にホトマスクを用いて
密着露光或は投影露光を行う場合、従来の紫外線照射で
は光の回折や散乱のため実用上のパターン精度は1〔μ
m〕程度に留っている。That is, in the manufacture of a semiconductor IC, a thin film forming technique and a photo-etching technique (photolithography) are used to form an IC circuit in a multi-layered structure. When contact exposure or projection exposure is performed using a photoresist mask on a photoresist film, Due to the diffraction and scattering of light in conventional ultraviolet irradiation, the pattern accuracy in practice is 1 [μ
m].
一方電子ビームを用いる場合にはその波長は加速電圧
に依存して変るが0.1〔Å〕程度であり、光の波長の4
桁以上も短いため0.1〔μm〕程度のパターン精度が可
能で、そのため高密度のICパターンの形成に使用されて
いる。On the other hand, when an electron beam is used, its wavelength is about 0.1 [Å] depending on the accelerating voltage.
Since it is shorter than a digit, pattern accuracy of about 0.1 [μm] is possible. Therefore, it is used for forming high-density IC patterns.
さて半導体ICが製造される半導体基板(以後略してウ
エハ)には単結晶ロッドからスライスされ研磨された厚
さ約500〔μm〕で直径が3〜6〔インチ〕の各種サイ
ズのものが用いられ、かゝるウエハ上に多数のICチップ
を製造し最終段階でウエハを単位チップ毎に切り出して
半導体素子が作られている。A semiconductor substrate (hereinafter, abbreviated as a wafer) on which a semiconductor IC is manufactured is a sliced single crystal rod and has a thickness of about 500 [μm] and a diameter of 3 to 6 [inch]. A large number of IC chips are manufactured on such a wafer, and at the final stage, the wafer is cut into unit chips to produce semiconductor elements.
本発明はウエハ上に多数のICチップをパターン形成す
るのに使用する電子ビーム装置のビーム調整方法に関す
るものである。The present invention relates to a beam adjusting method for an electron beam apparatus used for patterning a large number of IC chips on a wafer.
(c) 従来技術と問題点 第1図は電子ビーム露光装置の構成図であって高真空
に保持された装置内にはカソード1,グリッド2およびア
ノード3からなる電子銃があり、カソード1から出た電
子はグリッド2およびアノード3で加速されステイジ4
にセットされているウエハ5に投射され描写するがこの
間に電子ビームの投射方向を修正する複数個のアライメ
ントコイル6,ビーム形状を決める複数個のスリット7,
8、ビームを収束する複数個のレンズ9,10,11、ビームの
鮮鋭度を確保するための、アパーチャ12などが設けられ
ている。(C) Prior Art and Problems FIG. 1 is a block diagram of an electron beam exposure apparatus, in which an electron gun composed of a cathode 1, a grid 2 and an anode 3 is provided inside the apparatus held in a high vacuum. The emitted electrons are accelerated by the grid 2 and the anode 3, and the stage 4
A plurality of alignment coils 6 for projecting and drawing on the wafer 5 set in the above, for correcting the projection direction of the electron beam, a plurality of slits 7 for determining the beam shape,
8, a plurality of lenses 9, 10, 11 for converging the beam, an aperture 12 for ensuring the sharpness of the beam, etc. are provided.
こゝで電位銃から投射される電子ビームはスリット7,
8に正しく投射されそのビームの中心はアパーチャ12の
中心と一致することが必要であるが、そのためにはアラ
イメントコイル6によりビーム径の投射方向を修正する
必要がある。The electron beam projected from the potential gun here is slit 7,
It is necessary for the beam to be correctly projected on the beam 8 and the center of the beam thereof to coincide with the center of the aperture 12. For that purpose, it is necessary to correct the projection direction of the beam diameter by the alignment coil 6.
すなわち正しくセットされた電子銃でもこれから投射
される電子ビームの照射位置はステージ上で数100〔μ
m〕程度ずれていることは普通であり、この軸合わせは
高さを違えて設けられている複数のアライメントコイル
6により行われる。That is, even with a properly set electron gun, the irradiation position of the electron beam projected from now on will be several hundred [μ
It is normal that they are deviated by about [m], and this axis alignment is performed by a plurality of alignment coils 6 having different heights.
こゝで軸合わせには電子銃からの距離を異にする少く
とも2組のアライメントコイル6−1,6−2が必要でそ
れぞれの組のアライメントコイルは互に直交するX方向
コイルおよびY方向コイルより成り立っており、各のX,
Y方向コイルに通電して生ずる磁界により電子ビームを
曲げて投射方向を修正し軸合わせする。Here, at least two sets of alignment coils 6-1 and 6-2 having different distances from the electron gun are required for axis alignment, and each set of alignment coils is orthogonal to each other in the X-direction coil and the Y-direction. It consists of a coil, and each X,
The electron beam is bent by the magnetic field generated by energizing the Y-direction coil to correct the projection direction and align the axes.
こゝで修正方法としてはウエハ5を載置しているステ
イジ4を移動させてこの隅に設けてあるファラデーカッ
プ13をスリット7,8、アパーチャ12を通る軸と一致さ
せ、このファラデーカップ13と電子ビームの中心とが一
致するようにアライメントコイル6の磁場を調節する。Here, as a correction method, the stage 4 on which the wafer 5 is placed is moved so that the Faraday cup 13 provided at this corner is aligned with the axis passing through the slits 7, 8 and the aperture 12, and the Faraday cup 13 is The magnetic field of the alignment coil 6 is adjusted so that the center of the electron beam coincides.
すなわちファラデーカップ13は電流計14を通じて接地
されているが、電流計14はアナログ・ディジィタル・コ
ンバーター(略してADC)15を通してCPU16に結線されて
おり、2層のアライメントコイル6−1,6−2を構成す
る各X,Yコイルへの励磁電流はCPU16よりの信号がレジス
タ17,ディジィタル・アナログ・コンバーター(略してD
AC)18,増幅器19を経て供給されファラデーカップへの
電子ビームが最大値を示すよう自動調整されている。That is, the Faraday cup 13 is grounded through the ammeter 14, but the ammeter 14 is connected to the CPU 16 through the analog digital converter (abbreviated as ADC) 15 and the two-layer alignment coils 6-1 and 6-2. The excitation current to each X, Y coil that composes the signal from CPU16 is register 17, digital analog converter (abbreviated as D
AC) 18 and amplifier 19, and the electron beam to the Faraday cup is automatically adjusted to show the maximum value.
こゝで従来行われていた自動調整の方法はX,Yの各コ
イルの駆動点として等間隔に複数個(≧3)の点をとり
その点の電流値から最良条件を求めていた。In the conventional automatic adjustment method used here, a plurality of points (≧ 3) are taken at equal intervals as the driving points of the X and Y coils, and the best condition is obtained from the current value at that point.
例えば上段のアライメントコイル6−1を構成するX
方向コイルについてコイル駆動電流値を等間隔に5点づ
つとり電流計14の値から最大値となる条件を求める。For example, X that constitutes the upper alignment coil 6-1
For the directional coil, the coil driving current value is set at five points at equal intervals, and the maximum value condition is obtained from the value of the ammeter 14.
第2図はこの結果を示すもので当初とったイ,ロ,
ハ,ニ,ホの5点の値の中にピーク値が無かった場合は
更にヘを追加してロハニホヘの5点について比較しこれ
を繰り返してヘのコイル駆動電流値がX方向コイルにつ
いて最良条件であることを求め、次にY方向コイルにつ
いて同様な操作を行い、これを複数個のコイルについて
繰返し行うことにより最良の条件が求まり、電子ビーム
が自動的に軸合わせされていた。Figure 2 shows this result.
If there is no peak value among the 5 points of C, D, and E, add F to compare the 5 points of Rohaniho and repeat this to obtain the best condition for the coil drive current value for the X-direction coil. Then, the same operation was performed for the Y-direction coil, and this was repeated for a plurality of coils to obtain the best condition, and the electron beam was automatically aligned.
然し検出電流にはかなりの量のノイズが混在しており
第2図に示すように検出電流値はノイズに影響されるた
めピーク値の検出が難しくまた精度を上げるため点間隔
を短くとるとピーク値を探すのに時間がかゝるなどの問
題があり、また1つのコイルについて得られたピーク値
はアライメントコイル全体として見た場合は必ずしも最
良値ではなくそのため再び全コイルに亘って検出操作を
繰り返すなどの必要があった。However, since a considerable amount of noise is mixed in the detected current, as shown in Fig. 2, the detected current value is affected by noise, making it difficult to detect the peak value. There is a problem that it takes time to find the value, and the peak value obtained for one coil is not always the best value when viewed as the alignment coil as a whole, so detection operation is performed again for all coils. It was necessary to repeat.
(d) 発明の目的 本発明は短時間の操作で正確に軸合わせが行える電子
ビーム装置のビーム調整方法を提供することを目的とす
る。(D) Object of the Invention It is an object of the present invention to provide a beam adjusting method for an electron beam apparatus capable of performing accurate axis alignment in a short time operation.
(e) 発明の構成 本発明の目的は各アライメントコイルについてコイル
を駆動する離散的で等間隔な5箇以上の点において電子
ビームの強さを測定し2次曲線に最小自乗近似させて極
大値を求め、これによりアライメントコイルの値を決定
する方法をとることにより実現することができる。(E) Configuration of the invention The object of the present invention is to measure the intensity of the electron beam at five or more discrete and evenly spaced points for driving the coils for each alignment coil, and make a quadratic curve a least squares approximation to obtain a maximum value. And the value of the alignment coil can be determined accordingly.
(f) 発明の実施例 本発明はアライメントコイルを構成するそれぞれのコ
イルについて離散点な複数の駆動条件で電子ビームの強
さを測定することは同じであるがこの値から2次曲線へ
最小自乗近似させて最良条件を求めるものである。第13
図はこの方法を示すもので第2図の測定結果を y=a(x−b)2+c ……(1) の2次曲線に最小自乗近似させた状態を示し(1)式を
解いてbの値を求めればこの値がコイル駆動の最良条件
となる。(F) Example of the Invention The present invention is the same as measuring the intensity of the electron beam under each of a plurality of driving conditions at discrete points for each coil constituting the alignment coil. The best condition is obtained by approximation. Thirteenth
The figure shows this method, and shows the state in which the measurement result of FIG. 2 is approximated to the quadratic curve of y = a (x−b) 2 + c (1) by the method of least squares. If the value of b is obtained, this value becomes the best condition for driving the coil.
以下離散的な2n+1個の測定点で電子ビームの強さを
測定しこの測定データから(1)式のb値を求めるプロ
セスを説明する。The process of measuring the intensity of the electron beam at discrete 2n + 1 measuring points and obtaining the b value of the equation (1) from the measured data will be described below.
まず、第3図のx軸(アライメントコイル駆動電流
値)において、離散的で等間隔な2n+1(nは2以上の
自然数)点の測定点を設定する。例えば、n=2の場合
は、−2,−1,0,1,2の5点の測定点を設定する。各測定
点はそれぞれ対応するコイル駆動電流値を持っている。
x軸上の測定点をコイル駆動電流値に代えて−2,−1,0,
1,2という、0を中心とする等間隔な整数値で表現する
ことにより、後述するように最小自乗近似の計算を容易
にしている。First, in the x-axis (alignment coil drive current value) in FIG. 3, discrete and equally spaced 2n + 1 (n is a natural number of 2 or more) measurement points are set. For example, when n = 2, five measurement points −2, −1,0,1,2 are set. Each measurement point has a corresponding coil drive current value.
Replace the measurement point on the x-axis with the coil drive current value -2, -1,0,
By expressing the integer values 1, 2 centered at 0 at equal intervals, the calculation of the least-squares approximation is facilitated as described later.
(1)式のbの値を求めることは、 が最小値をとるようなbの値を求めることと等価であ
る。To obtain the value of b in equation (1), Is equivalent to finding the value of b such that takes the minimum value.
ここで、f(xi):測定点iにおける検出電流値(測
定値) y:a(xi−b)2+c ……(3) である。Here, f (xi) is the detected current value (measured value) y: a (xi-b) 2 + c (3) at the measurement point i.
次に、Φの最小値を求めるために、Φの極値を求め
る。すなわち、 ∂Φ/∂a=0 ……(4) ∂Φ/∂b=0 ……(5) ∂Φ/∂c=0 ……(6) を満たすa,b,cを求める。Next, in order to find the minimum value of Φ, the extreme value of Φ is found. That is, ∂Φ / ∂a = 0 (4) ∂Φ / ∂b = 0 (5) ∂Φ / ∂c = 0 (6) A, b, and c are satisfied.
(3)式を展開すると、 y=axi2−2abxi+ab2+c ……(7) となるが簡単化のため A=a ……(8) B=−2ab ……(9) C=ab2+c ……(10) と置くと、(7)式はつぎのように表すことができる。When the formula (3) is expanded, y = axi 2 −2abxi + ab 2 + c (7) is obtained, but for simplification, A = a (8) B = −2ab (9) C = ab 2 + c If we put (10), equation (7) can be expressed as follows.
y=Axi2+Bxi+C ……(11) (11)式を(2)式に代入し、(5)式の計算を行う
と、 となる。y = Axi 2 + Bxi + C (11) When the equation (11) is substituted into the equation (2) and the equation (5) is calculated, Becomes
測定点iを…,−2,−1,0,1,2,…ととったことによ
り、 となり、さらに、 と置くと、(12)式は、 B・T2−P1=0 ……(18) となる。同様に(4)式、(6)式の計算を行なうと、 A・T4+C・T2−P2=0 ……(19) A・T2+C(2n+1)−P0=0 ……(20) となる。(18)、(19)、(20)式を3元連立方程式と
してA,B及びCを求めると、つぎのようになる。By taking the measurement point i as ..., -2, -1,0,1,2, ... And then Then, the equation (12) becomes B · T 2 −P 1 = 0 …… (18). Similarly, when formulas (4) and (6) are calculated, A · T 4 + C · T 2 −P 2 = 0 …… (19) A · T 2 + C (2n + 1) −P 0 = 0 …… (20) When A, B, and C are obtained by using equations (18), (19), and (20) as simultaneous equations of three elements, the following is obtained.
それで、(21)、(22)、(23)式で得られたB,C,A
の値を(8)、(9)、(10)式に代入することにより
bの値を求めることができる。 Then, B, C, A obtained by the equations (21), (22) and (23)
The value of b can be obtained by substituting the value of into the equations (8), (9), and (10).
以上の処理をコンピュタを用いて各コイルについて求
めることにより正確にアライメントコイルの軸合わせが
可能となる。By obtaining the above processing for each coil using a computer, the axis of the alignment coil can be accurately aligned.
(g) 発明の効果 本発明は電子ビーム露光装置においてアライメントコ
イルによる電子ビームの軸合わせ法として従来は等間隔
の複数点を測定点にとり測定値の増減を繰返し計測する
ことにより最良条件を求めていたが本発明に係る場合は
2次曲線に最小自乗近似させてピーク値を求めるもので
本発明の実施により正確で迅速な軸合わせが可能とな
る。(G) Effect of the Invention In the present invention, as an electron beam axis alignment method using an alignment coil in an electron beam exposure apparatus, conventionally, the best condition is obtained by repeatedly measuring the increase and decrease of the measured value with a plurality of points at equal intervals as measurement points. However, in the case of the present invention, the peak value is obtained by approximating the quadratic curve to the least squares, and the implementation of the present invention enables accurate and quick axis alignment.
第1図は電子ビーム装置の構成を説明する図、第2図は
従来の軸合わせ方法でのコイル駆動電流と検出電流との
関係図、また第3図は本発明に係る2次曲線の説明図で
ある。 図において、 6,6−1,6−2はアライメントコイル、7,8はスリット、1
2はアパーチャ、13はファラデーカップ。FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of an electron beam apparatus, FIG. 2 is a relational diagram between a coil drive current and a detected current in a conventional axis alignment method, and FIG. 3 is an explanation of a quadratic curve according to the present invention. It is a figure. In the figure, 6,6-1,6-2 are alignment coils, 7,8 are slits, 1
2 is the aperture and 13 is the Faraday cup.
Claims (1)
ームが照射され、該電子ビームのビーム強度を測定する
センサが設けられたステージと、該電子銃から放射され
た電子ビームが該ステージ上の所定の位置に照射される
よう該電子ビームを偏向する偏向手段を有する電子ビー
ム装置のビーム調整方法であって、 離散的な2n+1(nは2以上の自然数)点以上の等間隔
な測定点において、該センサを用いて該電子ビームの強
度を測定し、求めた該2n+1点以上の測定値を2次曲線
に最小自乗近似することによりビーム強度が極大値とな
る位置を求め、該位置に電子ビームが照射されるように
前記偏向手段の偏向量を調整することを特徴とする電子
ビーム装置のビーム調整方法。1. An electron gun for emitting an electron beam, a stage provided with a sensor for irradiating the electron beam and measuring the beam intensity of the electron beam, and an electron beam emitted from the electron gun for the stage. A beam adjusting method for an electron beam device having a deflecting means for deflecting the electron beam so as to irradiate the electron beam to a predetermined position above, wherein the measurement is performed at discrete intervals of 2n + 1 (n is a natural number of 2 or more) or more. At this point, the intensity of the electron beam is measured by using the sensor, and the obtained measured values at 2n + 1 points or more are approximated to a quadratic curve by least squares to obtain a position where the beam intensity has a maximum value, and the position A beam adjusting method for an electron beam apparatus, wherein the deflection amount of the deflecting means is adjusted so that the electron beam is irradiated onto the beam.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58182062A JPH0817149B2 (en) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | Beam adjustment method for electronic beam device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58182062A JPH0817149B2 (en) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | Beam adjustment method for electronic beam device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6074617A JPS6074617A (en) | 1985-04-26 |
| JPH0817149B2 true JPH0817149B2 (en) | 1996-02-21 |
Family
ID=16111673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58182062A Expired - Lifetime JPH0817149B2 (en) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | Beam adjustment method for electronic beam device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0817149B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019220559A (en) * | 2018-06-19 | 2019-12-26 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | Multi-charged particle beam lithography apparatus and beam evaluation method of the same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5840820B2 (en) * | 1978-04-28 | 1983-09-08 | 株式会社日立製作所 | Electron beam automatic axis adjustment device |
-
1983
- 1983-09-30 JP JP58182062A patent/JPH0817149B2/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 玉虫文一他編岩波理化学辞典、第3版、1971年12月5日発行、488頁 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019220559A (en) * | 2018-06-19 | 2019-12-26 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | Multi-charged particle beam lithography apparatus and beam evaluation method of the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6074617A (en) | 1985-04-26 |
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