JP2002334821A - 荷電粒子線露光装置及び露光方法 - Google Patents
荷電粒子線露光装置及び露光方法Info
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スループットを維持しながら荷電粒子線の照
射量を測定することができる荷電粒子線露光装置及び露
光方法を提供する。 【解決手段】 荷電粒子線源と、 前記荷電粒子線源か
らの荷電粒子線をレチクルに照射する照明光学系と、
前記レチクルに形成されたパターンを感応基板上に投影
結像する投影光学系と、 前記荷電粒子線をブランキン
グさせる偏向手段と、 前記荷電粒子線の照射量を計測
する計測手段と、を有する荷電粒子線露光装置であっ
て、前記偏向手段は、ブランキング中に前記荷電粒子線
を前記計測手段へ入射させるように制御されていること
を特徴とする荷電粒子線露光装置とした。
射量を測定することができる荷電粒子線露光装置及び露
光方法を提供する。 【解決手段】 荷電粒子線源と、 前記荷電粒子線源か
らの荷電粒子線をレチクルに照射する照明光学系と、
前記レチクルに形成されたパターンを感応基板上に投影
結像する投影光学系と、 前記荷電粒子線をブランキン
グさせる偏向手段と、 前記荷電粒子線の照射量を計測
する計測手段と、を有する荷電粒子線露光装置であっ
て、前記偏向手段は、ブランキング中に前記荷電粒子線
を前記計測手段へ入射させるように制御されていること
を特徴とする荷電粒子線露光装置とした。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体リソグラフ
ィに用いられる荷電粒子線露光装置に関するものであ
る。
ィに用いられる荷電粒子線露光装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年では、半導体の高集積化が進むにつ
れ、集積回路のさらなる小線幅化が要求されている。こ
れに伴い、露光装置には、より細いパターンを描くため
に、より高い解像度で描画できることが要求されてきて
いる。その中で、電子線に代表される荷電粒子線による
転写露光装置は、このような要求に応えることができる
ものとして注目され、スループットの高い電子線露光装
置の開発が進められている。
れ、集積回路のさらなる小線幅化が要求されている。こ
れに伴い、露光装置には、より細いパターンを描くため
に、より高い解像度で描画できることが要求されてきて
いる。その中で、電子線に代表される荷電粒子線による
転写露光装置は、このような要求に応えることができる
ものとして注目され、スループットの高い電子線露光装
置の開発が進められている。
【0003】電子線露光装置においては、予め集積回路
の回路パターンを描いてあるレチクルが電子線で照射さ
れ、回路パターンが感応基板(ウェハ)上に転写され
る。この際、それぞれのパターンにあった最適の照射量
でレチクルを照射する必要があり、また、電子線の照射
量の変動による線幅の変化等を防ぐため、電子線の照射
量制御が重要となる。そこで、電子線の照射量を計測す
ることが行われている。電子線の照射量を計測する手段
としては、電子線を受け止めて直接電流値を計測するフ
ァラデーカップ等が知られている。
の回路パターンを描いてあるレチクルが電子線で照射さ
れ、回路パターンが感応基板(ウェハ)上に転写され
る。この際、それぞれのパターンにあった最適の照射量
でレチクルを照射する必要があり、また、電子線の照射
量の変動による線幅の変化等を防ぐため、電子線の照射
量制御が重要となる。そこで、電子線の照射量を計測す
ることが行われている。電子線の照射量を計測する手段
としては、電子線を受け止めて直接電流値を計測するフ
ァラデーカップ等が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなファラデ
ーカップにより電子線の照射量を計測するためには、電
子線の光軸上にファラデーカップを配置し、電子線をフ
ァラデーカップに入射させる必要がある。そこで、従来
の電子線露光装置では、ファラデーカップをウェハステ
ージ上に配置し、計測が必要な場合には、ウェハステー
ジを移動させてファラデーカップに電子線を入射させる
ようにしていた。しかしながら、露光中に電子線の照射
量を調整したり、照射量を安定させるために計測を行う
場合、ウェハステージの移動に時間を要するため、露光
装置のスループットが低下してしまうという問題があっ
た。
ーカップにより電子線の照射量を計測するためには、電
子線の光軸上にファラデーカップを配置し、電子線をフ
ァラデーカップに入射させる必要がある。そこで、従来
の電子線露光装置では、ファラデーカップをウェハステ
ージ上に配置し、計測が必要な場合には、ウェハステー
ジを移動させてファラデーカップに電子線を入射させる
ようにしていた。しかしながら、露光中に電子線の照射
量を調整したり、照射量を安定させるために計測を行う
場合、ウェハステージの移動に時間を要するため、露光
装置のスループットが低下してしまうという問題があっ
た。
【0005】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、スループットを維持しながら荷電粒子
線の照射量を測定することができる荷電粒子線露光装置
及び露光方法を提供することを目的とする。
たものであって、スループットを維持しながら荷電粒子
線の照射量を測定することができる荷電粒子線露光装置
及び露光方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は第一に「荷電粒子線源と、 前記荷電粒子
線源からの荷電粒子線をレチクルに照射する照明光学系
と、 前記レチクルに形成されたパターンを感応基板上
に投影結像する投影光学系と、 前記荷電粒子線をブラ
ンキングさせる偏向手段と、 前記荷電粒子線の照射量
を計測する計測手段と、を有する荷電粒子線露光装置で
あって、前記偏向手段は、ブランキング中に前記荷電粒
子線を前記計測手段へ入射させるように制御されている
ことを特徴とする荷電粒子線露光装置(請求項1)」を
提供する。
め、本発明は第一に「荷電粒子線源と、 前記荷電粒子
線源からの荷電粒子線をレチクルに照射する照明光学系
と、 前記レチクルに形成されたパターンを感応基板上
に投影結像する投影光学系と、 前記荷電粒子線をブラ
ンキングさせる偏向手段と、 前記荷電粒子線の照射量
を計測する計測手段と、を有する荷電粒子線露光装置で
あって、前記偏向手段は、ブランキング中に前記荷電粒
子線を前記計測手段へ入射させるように制御されている
ことを特徴とする荷電粒子線露光装置(請求項1)」を
提供する。
【0007】また、本発明は第二に「前記計測手段は、
前記レチクルの上流に配置されていることを特徴とする
請求項1に記載の荷電粒子線露光装置(請求項2)」を
提供する。また、本発明は第三に「荷電粒子線源からの
荷電粒子線を、照明ビーム偏向器を用いて選択的にレチ
クルに照射し、選択的照射とブランキングを繰り返すこ
とによって、前記レチクルに形成されたパターンを感応
基板上に投影結像する荷電粒子線露光方法であって、ブ
ランキング中に前記荷電粒子線をブランキング偏向器に
より照射量計測手段へ入射させ、前記荷電粒子線の照射
量を計測することを特徴とする荷電粒子線露光方法(請
求項3)」を提供する。
前記レチクルの上流に配置されていることを特徴とする
請求項1に記載の荷電粒子線露光装置(請求項2)」を
提供する。また、本発明は第三に「荷電粒子線源からの
荷電粒子線を、照明ビーム偏向器を用いて選択的にレチ
クルに照射し、選択的照射とブランキングを繰り返すこ
とによって、前記レチクルに形成されたパターンを感応
基板上に投影結像する荷電粒子線露光方法であって、ブ
ランキング中に前記荷電粒子線をブランキング偏向器に
より照射量計測手段へ入射させ、前記荷電粒子線の照射
量を計測することを特徴とする荷電粒子線露光方法(請
求項3)」を提供する。
【0008】本発明によれば、偏向手段により荷電粒子
線を偏向させて計測手段(例えば、ファラデーカップ)
へ入射させることで、ブランキング中は常に照射量を計
測することができる。したがって、照射量を計測する際
にウェハステージを移動する必要がないので、スループ
ットに影響を与えることなしに荷電粒子線の照射量測定
が可能となる。
線を偏向させて計測手段(例えば、ファラデーカップ)
へ入射させることで、ブランキング中は常に照射量を計
測することができる。したがって、照射量を計測する際
にウェハステージを移動する必要がないので、スループ
ットに影響を与えることなしに荷電粒子線の照射量測定
が可能となる。
【0009】また、本発明は第四に「前記照射量計測手
段で計測された荷電粒子線の照射量を前記荷電粒子線源
のコントローラへフィードバックし、荷電粒子線の照射
量を制御することを特徴とする請求項3に記載の荷電粒
子線露光方法(請求項4)」を提供する。
段で計測された荷電粒子線の照射量を前記荷電粒子線源
のコントローラへフィードバックし、荷電粒子線の照射
量を制御することを特徴とする請求項3に記載の荷電粒
子線露光方法(請求項4)」を提供する。
【0010】本発明によれば、簡便に荷電粒子線の照射
量を制御することができる。その結果、レチクルに形成
されたそれぞれのパターンにあった最適の照射量でレチ
クルを照射することができ、また、電子線の照射量の変
動による線幅の変化等を防ぐことができる。
量を制御することができる。その結果、レチクルに形成
されたそれぞれのパターンにあった最適の照射量でレチ
クルを照射することができ、また、電子線の照射量の変
動による線幅の変化等を防ぐことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。本発明の実施の形態では、荷電粒子線の一種である
電子線を用いる露光を例として説明しているが、本発明
はこれに限定されるものではなく、イオンビーム等を含
む全ての荷電粒子線に適用することができる。
る。本発明の実施の形態では、荷電粒子線の一種である
電子線を用いる露光を例として説明しているが、本発明
はこれに限定されるものではなく、イオンビーム等を含
む全ての荷電粒子線に適用することができる。
【0012】図1は本発明による電子線露光装置の概要
を示す図である。光学系の最上流に配置されている電子
源1は下方に向けて電子線を放射する。電子源1の下流
には2段のコンデンサレンズ2、3が備えられている。
コンデンサレンズ3の下には、照明ビーム成形開口4が
備えられている。この照明ビーム成形開口4は、レチク
ル10の一つのサブフィールド(単位露光領域)を照明
する照明ビームのみを通過させる。具体的には、照明ビ
ーム成形開口4は、照明ビームをレチクルサイズ換算で
1mm角強の寸法の正方形に成形する。この照明ビーム
成形開口4の像は、コンデンサレンズ9によってレチク
ル10に結像される。
を示す図である。光学系の最上流に配置されている電子
源1は下方に向けて電子線を放射する。電子源1の下流
には2段のコンデンサレンズ2、3が備えられている。
コンデンサレンズ3の下には、照明ビーム成形開口4が
備えられている。この照明ビーム成形開口4は、レチク
ル10の一つのサブフィールド(単位露光領域)を照明
する照明ビームのみを通過させる。具体的には、照明ビ
ーム成形開口4は、照明ビームをレチクルサイズ換算で
1mm角強の寸法の正方形に成形する。この照明ビーム
成形開口4の像は、コンデンサレンズ9によってレチク
ル10に結像される。
【0013】照明ビーム成形開口4の下流には、ブラン
キング偏向器5が配置されている。ブランキング偏向器
5の下流にはファラデーカップ6、ブランキング開口7
が備えられている。レチクル10のサブフィールド間で
照明ビームを移動させる場合等には、照明ビームをレチ
クル10へ照射させないようにする(ブランキングさせ
る)必要がある。そのため、ブランキング偏向器5によ
って、照明ビームを偏向させてブランキング開口7の非
開口部に当て、照明ビームがレチクル10に当たらない
ようにする。さらに後述するように、ブランキング偏向
器5及びファラデーカップ6を用いて、電子線の照射量
を計測する。
キング偏向器5が配置されている。ブランキング偏向器
5の下流にはファラデーカップ6、ブランキング開口7
が備えられている。レチクル10のサブフィールド間で
照明ビームを移動させる場合等には、照明ビームをレチ
クル10へ照射させないようにする(ブランキングさせ
る)必要がある。そのため、ブランキング偏向器5によ
って、照明ビームを偏向させてブランキング開口7の非
開口部に当て、照明ビームがレチクル10に当たらない
ようにする。さらに後述するように、ブランキング偏向
器5及びファラデーカップ6を用いて、電子線の照射量
を計測する。
【0014】ブランキング開口7の下流には、照明ビー
ム偏向器8が配置されている。この照明ビーム偏向器8
は、主に照明ビームを図1のX方向に順次選択して、照
明光学系の視野内にあるレチクル10の各サブフィール
ドの照明を行う。照明ビーム偏向器8の下流には、コン
デンサレンズ9が配置されている。コンデンサレンズ9
は、電子線を平行ビーム化してレチクル10に当て、レ
チクル10上に矩形開口4を結像させる。このように、
レチクル10の上流にある照明光学系により、一つのサ
ブフィールドが電子線で照射される。なお、レチクル1
0上には、全体として一個の半導体デバイスチップをな
すパターン(チップパターン)が形成されている。
ム偏向器8が配置されている。この照明ビーム偏向器8
は、主に照明ビームを図1のX方向に順次選択して、照
明光学系の視野内にあるレチクル10の各サブフィール
ドの照明を行う。照明ビーム偏向器8の下流には、コン
デンサレンズ9が配置されている。コンデンサレンズ9
は、電子線を平行ビーム化してレチクル10に当て、レ
チクル10上に矩形開口4を結像させる。このように、
レチクル10の上流にある照明光学系により、一つのサ
ブフィールドが電子線で照射される。なお、レチクル1
0上には、全体として一個の半導体デバイスチップをな
すパターン(チップパターン)が形成されている。
【0015】レチクル10の周辺部は、XY方向に移動
可能なレチクルステージ11上に保持されている。照明
光学系の視野を越えて各サブフィールドを照明するに
は、レチクルステージ11を機械的に移動させる。な
お、照明光学系の視野内で各サブフィールドを照明する
には、上述のように照明ビーム偏向器8で電子線を偏向
させる。
可能なレチクルステージ11上に保持されている。照明
光学系の視野を越えて各サブフィールドを照明するに
は、レチクルステージ11を機械的に移動させる。な
お、照明光学系の視野内で各サブフィールドを照明する
には、上述のように照明ビーム偏向器8で電子線を偏向
させる。
【0016】レチクル10の下流には投影光学系を構成
する投影レンズ12及び16、偏向器13及び15が設
けられている。そして、レチクル10のあるサブフィー
ルドに照明ビームが当てられ、レチクル10のパターン
部を通過した電子線は、投影レンズ12及び16によっ
て縮小されるとともに、偏向器13及び15により偏向
されてウェハ18上の所定の位置に結像される。ウェハ
18上には、適当なレジストが塗布されており、レジス
トに電子線のドーズが与えられてレチクル上のパターン
が縮小されてウェハ18上に転写される。
する投影レンズ12及び16、偏向器13及び15が設
けられている。そして、レチクル10のあるサブフィー
ルドに照明ビームが当てられ、レチクル10のパターン
部を通過した電子線は、投影レンズ12及び16によっ
て縮小されるとともに、偏向器13及び15により偏向
されてウェハ18上の所定の位置に結像される。ウェハ
18上には、適当なレジストが塗布されており、レジス
トに電子線のドーズが与えられてレチクル上のパターン
が縮小されてウェハ18上に転写される。
【0017】なお、レチクル10とウェハ18の間を縮
小率比で内分する点にクロスオーバーC.O.が形成さ
れ、同クロスオーバー位置にはコントラスト開口14が
設けられている。コントラスト開口14は、レチクル1
0の非パターン部で散乱された電子線がウェハ18に到
達しないよう遮断する。
小率比で内分する点にクロスオーバーC.O.が形成さ
れ、同クロスオーバー位置にはコントラスト開口14が
設けられている。コントラスト開口14は、レチクル1
0の非パターン部で散乱された電子線がウェハ18に到
達しないよう遮断する。
【0018】ウェハ18は、XY方向に移動可能なウェ
ハステージ19上に載置されている。上記レチクルステ
ージ11とウェハステージ19とを互いに逆の方向に同
期走査することにより、チップパターン内で多数配列さ
れたサブフィールドを順次露光することができる。な
お、レチクルステージ11とウェハステージ19には、
レーザ干渉計を用いた正確な位置測定システム(不図
示)が装備されており、ウェハ18上でレチクル10上
のサブフィールドの縮小像が正確に繋ぎ合わされる。
ハステージ19上に載置されている。上記レチクルステ
ージ11とウェハステージ19とを互いに逆の方向に同
期走査することにより、チップパターン内で多数配列さ
れたサブフィールドを順次露光することができる。な
お、レチクルステージ11とウェハステージ19には、
レーザ干渉計を用いた正確な位置測定システム(不図
示)が装備されており、ウェハ18上でレチクル10上
のサブフィールドの縮小像が正確に繋ぎ合わされる。
【0019】次に、ブランキング偏向器5及びファラデ
ーカップ6を用いた電子線照射量の計測について説明す
る。図1では、レチクル10の像をウェハ18上に結像
させている場合の照明ビームをaで示している。上述の
ように、照明ビームをレチクル10へ照射させないよう
にする(ブランキングさせる)場合には、ブランキング
偏向器5によって、照明ビームをbのように偏向させて
いる。ブランキング偏向器5としては静電偏向器等が挙
げられるが、電子線をブランキングできる偏向手段であ
ればその限りではない。本発明の電子線露光装置では、
ブランキング偏向器5とレチクル10の間(レチクル1
0の上流)に照射量を計測するファラデーカップ6が配
置されており、偏向された照明ビームbはファラデーカ
ップ6へと入射される。ファラデーカップ6により計測
された電流値は、照射量として随時計測することが可能
となる。ここでは、照射量を計測する手段としてファラ
デーカップを例に挙げているが、電子線の照射量を計測
できるものであれば他のもの(例えば、光電変換器等)
を使用することもできる。このようにして、ブランキン
グ中において照射量を計測しているので、露光装置のス
ループットを維持することができる。
ーカップ6を用いた電子線照射量の計測について説明す
る。図1では、レチクル10の像をウェハ18上に結像
させている場合の照明ビームをaで示している。上述の
ように、照明ビームをレチクル10へ照射させないよう
にする(ブランキングさせる)場合には、ブランキング
偏向器5によって、照明ビームをbのように偏向させて
いる。ブランキング偏向器5としては静電偏向器等が挙
げられるが、電子線をブランキングできる偏向手段であ
ればその限りではない。本発明の電子線露光装置では、
ブランキング偏向器5とレチクル10の間(レチクル1
0の上流)に照射量を計測するファラデーカップ6が配
置されており、偏向された照明ビームbはファラデーカ
ップ6へと入射される。ファラデーカップ6により計測
された電流値は、照射量として随時計測することが可能
となる。ここでは、照射量を計測する手段としてファラ
デーカップを例に挙げているが、電子線の照射量を計測
できるものであれば他のもの(例えば、光電変換器等)
を使用することもできる。このようにして、ブランキン
グ中において照射量を計測しているので、露光装置のス
ループットを維持することができる。
【0020】さらに、本発明の電子線露光装置は、計測
された照射量に基づいて電子源1の照射量を制御するた
めに、コントローラ21を備えている。上述のようにフ
ァラデーカップ6で計測された電流値を、電子源1のコ
ントローラ21へ電流アンプ20を介してフィードバッ
クする。これにより、ブランキング中に次の露光ショッ
トにおける最適な照射量へ調整することができる。別の
調整方法としては、コンデンサレンズ2、3のズーム系
倍率を変え、照明ビーム成形開口4での電流密度を制御
する方法がある。また、照射量の安定化制御を露光装置
のスループットを維持しながら行うことができる。
された照射量に基づいて電子源1の照射量を制御するた
めに、コントローラ21を備えている。上述のようにフ
ァラデーカップ6で計測された電流値を、電子源1のコ
ントローラ21へ電流アンプ20を介してフィードバッ
クする。これにより、ブランキング中に次の露光ショッ
トにおける最適な照射量へ調整することができる。別の
調整方法としては、コンデンサレンズ2、3のズーム系
倍率を変え、照明ビーム成形開口4での電流密度を制御
する方法がある。また、照射量の安定化制御を露光装置
のスループットを維持しながら行うことができる。
【0021】以上、本発明の実施の形態に係る荷電粒子
線露光装置及び露光方法について説明したが、本発明は
これに限定されるものではなく、様々な変更を加えるこ
とができる。
線露光装置及び露光方法について説明したが、本発明は
これに限定されるものではなく、様々な変更を加えるこ
とができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による荷電
粒子線露光装置及び露光方法を用いれば、ブランキング
中に荷電粒子線を照射量計測手段(例えば、ファラデー
カップ等)で受けて照射量を計測することにより、スル
ープットを維持しながら荷電粒子線の照射量を測定する
ことができる。さらに、計測した荷電粒子線の照射量を
荷電粒子線源のコントローラへフィードバックすること
により、安定した品質の高い露光を行うことができる。
粒子線露光装置及び露光方法を用いれば、ブランキング
中に荷電粒子線を照射量計測手段(例えば、ファラデー
カップ等)で受けて照射量を計測することにより、スル
ープットを維持しながら荷電粒子線の照射量を測定する
ことができる。さらに、計測した荷電粒子線の照射量を
荷電粒子線源のコントローラへフィードバックすること
により、安定した品質の高い露光を行うことができる。
【図1】本発明による電子線露光装置の概要を示す図で
ある。
ある。
1・・・電子源 2、3・・・コンデンサレンズ 4・・・照明ビーム成形開口 5・・・ブランキング偏向器 6・・・ファラデーカップ 7・・・ブランキング開口 8・・・照明ビーム偏向器 9・・・コンデンサレンズ 10・・・レチクル 11・・・レチクルステージ 12、16・・・投影レンズ 13、15・・・偏向器 14・・・コントラスト開口 17・・・反射電子検出器 18・・・ウェハ 19・・・ウェハステージ 20・・・電流アンプ 21・・・コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01J 37/305 H01L 21/30 541U 541E
Claims (4)
- 【請求項1】 荷電粒子線源と、 前記荷電粒子線源からの荷電粒子線をレチクルに照射す
る照明光学系と、 前記レチクルに形成されたパターンを感応基板上に投影
結像する投影光学系と、 前記荷電粒子線をブランキングさせる偏向手段と、 前記荷電粒子線の照射量を計測する計測手段と、を有す
る荷電粒子線露光装置であって、 前記偏向手段は、ブランキング中に前記荷電粒子線を前
記計測手段へ入射させるように制御されていることを特
徴とする荷電粒子線露光装置。 - 【請求項2】 前記計測手段は、前記レチクルの上流に
配置されていることを特徴とする請求項1に記載の荷電
粒子線露光装置。 - 【請求項3】 荷電粒子線源からの荷電粒子線を、照明
ビーム偏向器を用いて選択的にレチクルに照射し、選択
的照射とブランキングを繰り返すことによって、前記レ
チクルに形成されたパターンを感応基板上に投影結像す
る荷電粒子線露光方法であって、 ブランキング中に前記荷電粒子線をブランキング偏向器
により照射量計測手段へ入射させ、前記荷電粒子線の照
射量を計測することを特徴とする荷電粒子線露光方法。 - 【請求項4】 前記照射量計測手段で計測された荷電粒
子線の照射量を前記荷電粒子線源のコントローラへフィ
ードバックし、荷電粒子線の照射量を制御することを特
徴とする請求項3に記載の荷電粒子線露光方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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WO2010013331A1 (ja) * | 2008-07-30 | 2010-02-04 | パイオニア株式会社 | 電子ビーム装置 |
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JP5087679B2 (ja) * | 2008-07-30 | 2012-12-05 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | 電子ビーム装置 |
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