JP2629768B2 - 電子ビーム露光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 本発明は電子ビーム露光装置に関し、 精度の良い垂直入射系の電子ビーム露光装置を使用し
て、なお且つ高さを精度良く測定可能とすることを目的
とし、 被露光体を載置するステージと、該ステージを移動さ
せるステージ駆動手段と、電子ビームを偏向する第１の
偏向コイルと該偏向された電子ビームを前記被露光体表
面に垂直に入射する如く振り戻す第２の偏向コイルと、
前記第１および第２の偏向コイルに供給する偏向電流を
制御する偏向制御手段と、前記被露光体表面から発生す
る電子を入射させる電子検出器とを備えた垂直入射方式
の電子ビーム露光装置において、前記第２の偏向コイル
を無効化する偏向切り換え手段と、前記電子検出器に入
射した電子を検知した時の前記第１の偏向コイルによる
電子ビームの偏向量ｄ′を検知し、該偏向量ｄ′と前記
位置合わせマークの電子ビーム偏向中心軸からの変位量
ｄとの差Δｄを検出するマーク位置ずれ量検出手段と、
前記Δd,d及び前記第１の偏向コイルによる電子ビーム
の偏向中心の基準面からの高さｌとから、被露光体の高
さを算出する高さ演算手段とを設けた構成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は電子ビーム露光装置に関する。

〔従来の技術〕

電子ビーム露光装置を用いて描画を行う際には、パタ
ーンの重ね合わせ精度やつなぎ精度を高めるために、描
画しようとするウエーハ等の被露光体の高さを測定する
ことが必要である。

電子ビームがウエーハに対して斜めに入射する露光装
置においては、電子ビームを偏向した時の電子ビームの
ウエーハに対する入射角から、被露光体の高さを求める
ことができる。しかし偏向時に電子ビームが斜めに入射
する系では、電子ビームが垂直入射する系に比して、得
られたパターンのつなぎ精度が悪くなるという問題があ
る。

一方電子ビームがウエーハに対して垂直に入射する露
光装置においては、電子ビームの入射角から高さを求め
ることができないので、レーザ測長器を用いている。し
かし、このレーザ測長器による高さ測定ではμオーダー
の測定精度しか出ず、測定精度が充分とは言い難い。ま
た、レーザ測長器の測長ビームの通り道を露光装置の投
影レンズ周辺に作らなければならないことから、測長器
の設置場所が限定され、装置の構成が制約されるという
問題がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したように従来は、電子ビームが被露光体表面に
斜めに入射する系では、被露光体の高さを精度よく求め
ることができる反面、得られたパターンのつなぎ精度が
悪くなり、垂直入射する系では、つなぎ精度は良い反
面、被露光体の高さを高精度で求めることができず、結
果として描画精度を充分に高めることができなかった。

そこで本発明では、精度の良い垂直入射系の電子ビー
ム露光装置で被露光体の高さを精度良く測定可能とする
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

垂直入射の電子ビーム露光装置とは、第３図に示す如
く、電子ビーム10を第１の偏向コイル６により偏向し、
更に第２の偏向コイル７により振り戻して、電子ビーム
10がウエーハのような被露光体11に対し垂直に入射する
よう構成された露光装置である。なお、同図の８は電子
ビーム10を収束させるための静電電子レンズである。

本発明は第１図に示す如く、上記垂直入射方式の電子
ビーム露光装置において、上記第２の偏向コイル７に偏
向制御手段１から供給される偏向電流を遮断可能とする
ための偏向切り換え手段４を設け、これを作動して第２
の偏向コイル７による電子ビーム10の振り戻しを無効化
した時には、第１の偏向コイル６による偏向によって電
子ビーム10が被露光体11表面に斜め入射するようにした
ものである。

同図の９は電子検出器で、これにより所定位置例えば
点線で示す偏向中心軸位置からｄだけ変位した位置にあ
る位置合わせマーク14を斜め入射した電子ビーム10で操
作した時に発生する反射電子あるいは二次電子を検出す
る。その検出信号はマーク位置ずれ量検出手段３に送ら
れ、反射電子を検出した時の偏向量信号ｄ′（偏向制御
手段から送出される電子ビーム10の偏向量を示す信号）
と、位置合わせマーク14の偏向中心軸からの変位量を示
すステージ位置信号ｄと比較することにより、マーク位
置ずれ量Δｄが検知される。

このΔｄは高さ演算手段２に送られ、ここで既知量で
ある偏向中心13から基準面までの距離ｌと上記ｄから、
被露光体11表面と基準面との高低差Δｌを算出する。

〔作 用〕

第１の偏向コイルによる偏向中心の基準面15からの高
さを第２図に示す如くｌとし、被露光体11表面に設けら
れている位置合わせマーク14の電子ビームの偏向中心軸
からの距離をｄとすると、上記第１の偏向コイル６によ
り電子ビーム10を走査させ、上記位置合わせマーク14を
検知する。

この時被露光体11か基準面15より低いと、偏向能率が
図示したようにｄより小さいところで位置合わせマーク
14を検出することとなる。

この時の偏向能率ｄ′はｄ−Δｄとなるので、基準面
15に対する被露光体11の高さ変動Δｌは、 となる。これは三角形の相似性から容易に求まることで
ある。なお、ここで偏向能率の単位はμｍである。

このように本発明では、電子ビーム10を振り戻すため
の第２の偏向コイル７を無効化して斜め入射の状態とす
ることにより、被露光体11の基準面15に対する高低差Δ
ｌを容易に求めることができる。従ってΔｌが求まれ
ば、第２の偏向コイル７を再び作動させて垂直入射状態
に戻して露光を行う。

Δｌを知ることができれば、これを用いて露光時に偏
向量等を補正することは容易である。

〔実 施 例〕

以下本発明の一実施例を第１図及び第２図により説明
する。

同図において、１は露光データに基づいて第１及び第
２の偏向コイル6,7に供給する偏向電流を制御する偏向
制御手段、５はステージをステージ位置信号に基づいて
ステージ12を所望位置に移動させるステージ駆動手段、
８は電子ビーム10を集束させるための静電電子レンズ、
９は電子検出器、11は半導体ウエーハのような被露光
体、13は第１の偏向コイル６による電子ビームの偏向中
心、14は被露光体表面に設けられた位置合わせマークで
ある。以上の構成は従来の垂直入射方式の電子ビーム露
光装置と変わるところはない。

本実施例では更に、高さ演算手段2,マーク位置ずれ量
検出手段3,及び偏向切り換え手段４を設けた。以下本実
施例の動作を説明する。

ステージ上に載置したウエーハ等の被露光体11に電子
ビーム10露光を行うに先立って、まず偏向切り換え手段
４を作動させ、偏向制御手段１から供給される第２の偏
向コイル７の偏向電流を遮断して、電子ビーム10の振り
戻しを停止し、電子ビーム10を被露光面に対して斜め入
射の状態とする。

次いでステージ駆動手段５によりステージ12を移動さ
せ、被露光体11表面に設けられた位置合わせマーク14
を、点線で示す電子ビーム10の偏向中心軸の位置より所
定量，例えばｄだけ離れた位置に変位させる。この位置
合わせマーク14の位置はステージ位置信号により指示さ
れる。

この状態で偏向制御手段１から第１の偏向コイル６に
偏向電流を供給して、偏向中心軸より凡そｄだけ変位し
た位置近傍を走査する。電子ビーム10が位置合わせマー
ク14を走査すると、位置合わせマーク14は例えば凹状に
形成されているため、反射電子が発生し、電子検出器９
に捕らえられる。

この反射電子が検出された時の偏向量ｄ′は、被露光
体11表面と基準面〔第２図参照〕15の高さが異なる場合
には、上記位置合わせマーク14の位置ｄと一致せず、ｄ
±Δｄとなる。

マーク位置ずれ量検出手段３は、反射電子を検出した
時の偏向量を、偏向制御手段１から偏向量信号ｄ′＝ｄ
±Δｄとして受け取り、位置合わせマーク14の位置を示
すステージ位置信号ｄとの差Δｄを検出して、高さ演算
手段２に送出する。

高さ演算手段２は、マーク位置ずれ検出手段３から上
記d,Δｄを受け取り、これらと既知量である基準面15か
らの偏向中心13の高さｌから、被露光体11表面の高さと
基準面15の高さとの差を算出し、これを高低差Δｌとし
て出力する。

この高低差Δｌは前述した如く、 として表される。ここで±の符号は、被露光体11表面の
高さが基準面15の高さより高い場合は＋，低い場合は−
となる。

以上のようにして本実施例では、描画精度の良い垂直
入射の露光装置を用いながら、偏向切り換え手段４によ
り斜め入射状態として被露光体11の高さを容易かつ高精
度で求めることができる。従って描画パターンのつなぎ
精度および被露光体の高さ測定ともに高精度が得られ
る。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明によれば、垂直入射の電子ビ
ーム露光装置により、被露光体の高さを高精度且つ容易
に測定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例構成説明図、 第２図は本発明の原理説明図、 第３図は垂直入射方式の説明図である。 図において、１は偏向制御手段、２は高さ演算手段、３
はマーク位置ずれ量検出手段、４は偏向切り換え手段、
５はステージ駆動手段、６は第１の偏向コイル、７は第
２の偏向コイル、９は電子検出器、10は電子ビーム、11
は被露光体、12はステージ、13は偏向中心、14は位置合
わせマーク、15は基準面、ｄは位置合わせマークの位置
を示すステージ位置信号、ｄ′は電子ビームの偏向位置
を示す偏向量信号を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被露光体（11）を載置するステージ（12）
   と、該ステージを移動させるステージ駆動手段（５）
   と、電子ビーム（10）を偏向する第１の偏向コイル
   （６）と該偏向された電子ビームを前記被露光体表面に
   垂直に入射する如く振り戻す第２の偏向コイル（７）
   と、前記第１および第２の偏向コイルに供給する偏向電
   流を制御する偏向制御手段（１）と、前記被露光体表面
   から発生する電子を入射させる電子検出器（９）とを備
   えた垂直入射方式の電子ビーム露光装置において、 前記第２の偏向コイル（７）と無効化する偏向切り換え
   手段（４）と、 前記電子検出器（９）に入射した電子を検知した時の前
   記第１の偏向コイル（６）による電子ビーム（10）の偏
   向量ｄ′を検知し、該偏向量ｄ′と前記位置合わせマー
   クの電子ビーム偏向中心軸からの変位量ｄとの差Δｄを
   検出するマーク位置ずれ量検出手段（３）と、 前記Δd,d及び前記第１の偏向コイル（６）による電子
   ビーム（10）の偏向中心（13）の基準面からの高さｌと
   から、被露光体（11）の高さを算出する高さ演算手段
   （２）とを設けたことを特徴とする電子ビーム露光装
   置。