JP3101100B2 - 電子ビーム露光装置 - Google Patents
電子ビーム露光装置Info
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Description
用いられる電子ビーム露光装置、具体的には、LSI製
造プロセスに使用する際の電子ビーム位置の補正に関す
るものである。
し、計算機・通信・機械等広く産業全般にわたる技術進
歩の核技術としての役割が期待されている。ICプロセ
ス技術の大きな柱は、微細加工による高集積化である。
光リソグラフィーでは、微細加工の限界が0.3μm程
度とされているが、電子ビーム露光を用いれば、0.1
μm以下の微細加工が0.05μm以下の位置合わせ精
度で可能となる。従って、1平方センチメートルを1秒
程度で露光する電子ビーム露光装置が実現すれば、微細
さ・位置合わせ精度・クイックターンアラウンド・信頼
性のいづれの点においても他のリソグラフィー手段より
も優れており、1又は4ギガビットメモリや、1メガゲ
ートLSIが製造可能になる。
造を示す図である。この図3に示す電子ビーム露光装置
では、LaB6 (ランタンヘキサボライト)カソード1
01、ウェーネルト102及びアノード103で構成さ
れている電子銃は、加速電圧20kV〜30kVで電子
を加速し、放出する。電子銃によって放出された電子ビ
ームは、アラインメントコイル104により光軸に合わ
され、矩形の第1成整形アパーチャ105を通過し、第
1レンズ106によって収束され、ビーム整形デフレク
タ(スリットデフレクタ107及びスリット振り戻しデ
フレクタ108)によって偏向され、第2整形アパーチ
ャ110に第1整形アパーチャ105の像を結像させ
る。この第2整形アパーチャ110を通過した部分が、
矩形電子ビームとなる。ビーム整形デフレクタ107、
108にかかる電圧を変えることによって第1整形アパ
ーチャ105の像の位置を移動させ、第2整形アパーチ
ャ110を通過する斜線部の形状を任意の矩形に整形で
きる。更に、第2整形アパーチャ110を通過した矩形
電子ビームは、照射レンズ(第2レンズ)109により
照射され、2段の縮小レンズ(第3レンズ111・第4
レンズ113)によって1/100に縮小される。この
際、ラウンドアパーチャ112によって軸上から大きく
ずれた電子を除去する。最後に投影レンズ(第5レン
ズ)116によりウェハ118上に縮小した矩形電子ビ
ームを投影する。
ームサイズが小さいときに試料面上に焦点を合わせる
と、ビームサイズを大きくしたときに焦点がずれ(フォ
ーカスポイントが試料面上よりも下方となり)、ビーム
ぼけが発生する。これは、ビームサイズが大きい場合、
クーロン相互作用によって電子同士が反発して電子ビー
ムが外に広がり、焦点距離が長くなるためである。そこ
で、ビーム面積、すなわちビーム電流値に比例した量だ
け補正するようなコイル(=リフォーカスコイル11
4)に電流を流してフォーカスポイントを上方に移動さ
せ、シャープネスを向上させる。ビーム断面積をSとす
ると、リフォーカスデータRfは、
であり、予め測定によって求め、制御系のレジスタ内に
格納しておく。
116の上部に位置した軸対称コイルであり、1次的に
は軸対称な磁界を形成している。よって、ビームがリフ
ォーカスコイル軸に沿って真っ直ぐ入射するならば、リ
フォーカスコイル114を駆動することによって投影さ
れたビームの第2整形アパーチャ110のエッジに変動
は生じない。しかし、実際には、リフォーカスコイル1
14の製作精度・設置精度・ビーム軸合せ精度等によ
り、リフォーカスコイル114を駆動したときのビーム
の位置ずれを完全に0にすることは困難である。そこ
で、リフォーカスコイル114に流れる電流に比例して
サブデフレクタにリフォーカス振り戻し量を加算するこ
とによって電子ビームの位置ずれを補正している。リフ
ォーカスコイル114に流れる電流値はビーム面積に比
例するので、ビーム面積がSの時、リフォーカス振り戻
しデータRBXO,RBYOは、
ォーカス振り戻し係数であり、予め測定によって求めて
制御系のレジスタに格納しておく。算出されたリフォー
カス振り戻しデータRBXO,RBYOは、図3に示す
メインデフレクタX及びY又はサブデフレクタX及びY
に加算され、ビームの位置を補正する。
用いて電子ビームのぼけを補正し、更にリフォーカスコ
イル114の駆動によって生じる電子ビームの位置ずれ
を、メインデフレクタ115又はサブデフレクタ117
にリフォーカス振り戻し量を加算して補正することによ
り、電子ビームの大きさの変化による電子ビームのぼけ
及び位置ずれを補正することができる。
る方法の一例を以下に説明する。ここでは、ビーム面積
Sを変更したときに、電子ビームのX軸及びY軸が同じ
になるようなリフォーカス振り戻し係数bx0,by0
を求める。例えば、図4に示すような3つのビーム、例
えば、3×3μmのような大きなビーム(sx1 ,sy
1 )(図4のビーム)、1×3μmのようなx方向に
のみ小さなビーム(sxs ,sy1 )、及び3×1μm
のようなy方向にのみ小さなビーム(sx1 ,sys )
をそれぞれX方向に同じ始点から走査方向のビームサイ
ズよりも大きなマーク上を走査させ、反射電子信号から
微分波形を解析することによって、X方向の2つのビー
ムの左エッジの位置と、2つのビームの位置ずれ量が分
かる。Y方向の左エッジの位置及び位置ずれ量も同様に
して得られる。各ビームのエッジ位置の理想的なエッジ
に対するずれ量より、bx0,by0を算出できる。こ
こでは、大ビーム(図4の)とX方向のみについて小
さなビーム(図4の)との組み合わせと、大ビーム
(図4の)とY方向のみについて小さなビーム(図4
の)との組み合わせとで求める。測定ビームの面積
(ビームとビームの面積)が同じであれば、それぞ
れ求められたリフォーカス振り戻し係数bx0,by0
は、式(2)より同一となるはずである。
面積Sについての係数bx0,by0のみでビームの位
置を補正する従来の方法では、スリットデフレクタの偏
向中心が電子ビームのクロスオーバ像と一致していない
場合、スリットデフレクタの偏向によってアパーチャ上
での光軸がずれ、試料上でのビーム位置が移動してしま
う。このため、係数bx0,by0のみではX方向のみ
又はY方向のみについての補正をすることができず、試
料上でビームの位置ずれが生じる。また、実際の測定に
おいても、大ビーム(図4の)とX方向のみについて
小さなビーム(図4の)との組み合わせと、大ビーム
とY方向のみについて小さなビーム(図4の)との組
み合わせ(ビームの面積とビームの面積とを等しく
する)の各々で求められたリフォーカス振り戻し係数b
x0,by0が異なる値となり、その信頼性に欠ける。
て生じる電子ビームの位置ずれをより正確に補正可能な
電子ビーム露光装置を提供することを目的とする。
め、本発明による電子ビーム露光装置は、電子ビームの
断面積に対応する第1の補正係数と、電子ビームの断面
の第1の方向のビームサイズに対応する第2の補正係数
と、電子ビームの断面の第2の方向のビームサイズに対
応する第3の補正係数とを用いて求めたリフォーカス振
り戻し量を供給するデフレクタを更に備えていることを
特徴としている。
ず、電子ビームの断面積で規定されるビームサイズ(X
成分,Y成分)の各々に関する項を用いて、スリットサ
イズを変化させたときのビームの位置ずれを更に補正す
るので、より精度の高い像を形成することができる。
て説明する。図1は、本発明による電子ビーム露光装置
の補正回路を示す図である。ここで、この補正回路は、
図3のメインデフレクタ115又はサブデフレクタ11
7を制御し、電子ビームを補正する回路である。すなわ
ち、図1の参照番号20が、図3の参照番号115又は
117に相当する。
イズのX方向情報及びY方向情報が読出され、その各々
がピッチメモリ2及び4に記憶される。これらピッチメ
モリ2及び4からそれぞれX方向及びY方向の電子ビー
ムサイズ情報sx及びsyが読出され、乗算器6に供給
される。乗算器6において、 sx×sy の乗算がなされ、ビーム面積Sが計算され、乗算器8及
び9にそれぞれ供給される。乗算器8及び9には、それ
ぞれメモリ回路21及び24から読み出されたリフォー
カス振り戻し係数bx0及びby0もそれぞれ供給され
る。乗算器8及び9においてそれぞれ bx0×S by0×S の乗算がなされ、これらの出力が演算回路14及び16
に供給される。
算器12及び13に供給され、電子ビームサイズ情報s
yが、乗算器10及び11に供給される。また、メモリ
回路22、23、25及び26から読み出されたリフォ
ーカス振り戻し係数bx1,bx2,by1及びby2
が、それぞれ乗算器12、10、13及び11に供給さ
れる。乗算器12、10、13及び11において、それ
ぞれ bx1×sx bx2×sy by1×sx by2×sy の乗算がなされ、乗算器12及び10の出力が演算回路
14に供給され、乗算器13及び11の出力が演算回路
16に供給される。このようにして演算回路14及び1
6においてそれぞれ計算されたリフォーカス振り戻し量
を各々dX及びdYとすると、
が、それぞれ増幅回路15及び17によって増幅された
後、デフレクタ20(図3のメインデフレクタ115又
はサブデフレクタ117)に供給され、リフォーカスに
よって生じた電子ビームの位置ずれを補正し(振り戻
し)、試料中を所定方向に走査して露光できるようにす
る。
計算する方法の一例を以下に説明する。一例として、図
2のような4種類のビームサイズを選択して測定を行
う。従来例と同様に、各ビームを走査して測定したエッ
ジ位置をex1 ,ey1 ,ex 2 ,ey2 ,ex3 ,e
y3 ,ex4 及びey4 とすると、エッジの中心からの
ずれ量は、以下のように表すことができる。
y2を算出すると、以下の通りとなる。
ビームで、bx0,by0,bx1,by1,bx2,
by2を算出すると、 bx0による補正量=−0.19μm by0による補正量= 1.97μm bx1による補正量= 0.70μm by1による補正量=−0.02μm bx2による補正量=−0.15μm by2による補正量=−0.03μm となる。これを式(3)に代入すると、フォーカス振り
戻し量: dX=−0.19×S + 0.70×sx − 0.15×sy dY= 1.97×S − 0.12×sy − 0.03×sx を得ることができる。
ビームの補正係数のみならず、電子ビーム断面の2方向
におけるビームサイズ(X成分,Y成分)の各々に係る
項(リフォーカス振り戻し量dX,dY)を算出し、ス
リットサイズを変化させたときのビームの位置ずれを補
正する。すなわち、リフォーカスコイルに電流を流して
フォーカスポイントを上方に上げてシャープネスを向上
させるとともに、リフォーカスコイルに流れる電流に比
例してデフレクタにリフォーカス振り戻し量を加算する
ことによって電子ビームの位置ずれを更に補正し、より
精度の高い像を形成することができる。
ビーム補正装置を示すブロック図である。
方法に使用される電子ビームサイズを示す図である。
使用される電子ビームサイズを示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 電子ビーム発生手段と、電子ビームの断
面形状を矩形に整形する第1アパーチャと、当該第1ア
パーチャの像を重ね合わせることで前記電子ビームのビ
ームサイズを整形する第2アパーチャと、前記電子ビー
ムの試料上における焦点を調節するフォーカスレンズ
と、当該フォーカスレンズによって調整されたビームサ
イズを変更する際に生じる電子ビームの照射位置のずれ
を補正するリフォーカスレンズとを備えている電子ビー
ム露光装置において、 前記電子ビームの断面積に対応する第1の補正係数と、
前記電子ビームの断面の第1の方向のビームサイズに対
応する第2の補正係数と、前記電子ビームの断面の第2
の方向のビームサイズに対応する第3の補正係数とを用
いて求めたリフォーカス振り戻し量を供給するデフレク
タを更に備えていることを特徴とする電子ビーム露光装
置。
Priority Applications (1)
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JP04306806A JP3101100B2 (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | 電子ビーム露光装置 |
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ID=17961490
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-
1992
- 1992-11-17 JP JP04306806A patent/JP3101100B2/ja not_active Expired - Fee Related
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