JP4634563B2 - Electron beam exposure apparatus and focus detection method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム露光装置及び焦点検出方法に関する。特に本発明は、電子レンズの焦点位置が、マスクを通過した電子ビームをウェハ表面で結像する位置に合っているか否かを検出する方法と、この焦点検出方法により焦点位置を検出する電子ビーム露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図1は、従来の電子レンズの焦点位置を検出する方法を示す。電子銃300は、電子ビームを放出する。マスク302は矩形の透過領域を有し、検出パターンビーム315を生成する。マスク302を通過した電子ビームは矩形に形成される。電子レンズ304は、検出パターンビーム315がマーク306の表面上に像を結ぶように焦点位置を調整する。偏向器305は、検出パターンビーム315を偏向して、マーク306の表面上を検出パターンビーム315で走査する。反射電子検出部310は、検出パターンビーム315でマーク306を走査することで反射される反射電子314を検出し、検出信号を焦点判定部316に出力する。焦点判定部316は、反射電子検出部310から供給される検出信号に基づいて焦点位置が合っているか否かを判定する。また、焦点判定部316は、電子レンズ制御部12に電子レンズ304の焦点位置を変更することを要求する。電子レンズ制御部12は、電子レンズ304に供給する電流量を制御することで電子レンズ304の焦点位置を変更する。
【0003】
例えば、焦点判定部316は、検出信号の傾きが最も大きくなる焦点位置を焦点位置が合っていると判定する。例えば、焦点判定部316は、複数の異なる焦点位置における検出信号の中で、検出信号の傾きが最も大きくなる焦点位置を焦点が合っていると判定する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、矩形の検出パターンビーム315でマーク306を走査して得られる反射電子314に基づいて焦点位置があっているか否かを判定する方法では、精度よく判定することができなかった。
【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露光装置及び焦点検出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】
本発明の発明者は、焦点位置のずれによる反射電子の変化量が極端に小さなこと、及び従来の検出パターンビームの形状は、露光時の露光パターンビームの形状と異なることに着目し、本発明をするに至った。
【0007】
上記課題を解決するために、本発明の第1の形態は、電子ビームによる像が所望の結像面上に結ばれているか否かを検出する焦点検出方法であって、電子ビームを照射する複数の照射領域を有する検出パターンビームを生成する生成ステップと、所望の結像面とほぼ同一の面に設けられたマークを通過するように検出パターンビームを走査し、走査している期間におけるマークによる反射電子量の変化に基づいて、像が所望の結像面上に結ばれているか否かを検出する検出ステップとを備えることを特徴とする焦点検出方法を提供する。
【0008】
本発明の別の態様は、生成ステップは、検出パターンビームを走査した場合に、走査している一部の期間における反射電子量が、所定の周期でほぼ同一量変化するように、検出パターンビームを生成してもよい。また、生成ステップは、複数の照射領域の大きさがそれぞれ同一の検出パターンビームを生成してもよい。また、生成ステップは、マークに同時に照射される照射領域の数より多い照射領域を有する検出パターンビームを生成してもよい。また、生成ステップは、ほぼ同一の形状をした矩形の照射領域を走査の方向に、ほぼ同一の間隔で有する検出パターンビームを生成してもよい。また、検出ステップは、マークの長手方向と、照射領域の長手方向が平行になるように検出パターンビームを走査してもよい。
【0009】
また、生成ステップは、照射領域の間隔と、照射領域の短手方向の長さとが等しい検出パターンビームを生成してもよい。また、反射電子量に基づいて像が所望の結像面上に結ばれているか否かを判定する判定ステップと、電子レンズのレンズ強度を調整しつつ、判定ステップを行わせる強度調整ステップと、反射電子量に基づいて一意に定まる判定値が、極値をとるときのレンズ強度を、所望のレンズ強度として判断するステップとを更に備えてもよい。また、判定値は、走査している期間における反射電子量を微分して得られる最大値から最小値と異なる極小値を除して得られる第1変動幅Imaxから、最大値から最大値と異なる極大値を除して得られる第2変動幅Iminを減じた値を、第1変動幅Imaxと第2変動幅Iminとを加えた値で除した値であってよい。
【0010】
本発明の第2の形態は、電子ビームを照射してウェハに所定の電子回路パターンを露光する電子ビーム露光装置であって、所定の電子回路パターンと同一の形状に電子ビームを照射する露光パターンビームを生成する露光パターンビーム生成部と、電子ビームを照射する照射領域を複数有する検出パターンビームを生成する検出パターンビーム生成部と、露光パターンビーム及び検出パターンビームによりウェハに像を結ばせる電子レンズと、検出パターンビームを反射するマークと、マークにより反射された電子ビームの反射電子量を検出する反射電子検出部と、マークに検出パターンビームを走査した場合に、走査している期間における反射電子量の変化に基づいて電子レンズの焦点位置がマークに合っているか否かを検出する焦点検出部とを備え、焦点位置が合っていると検出された場合に、露光パターンビームをウェハに照射して所定のパターンをウェハに露光する
ことを特徴とする電子ビーム露光装置を提供する。
【0011】
本発明の第2の形態の別の態様は、検出パターンビーム生成部は、電子ビームを発生する電子銃と、電子ビームを透過する透過領域を複数有する検出パターンビーム生成マスクとを有してもよい。また、検出パターンビーム生成マスクは、検出パターンビームを走査した場合に、走査している期間における反射電子量が、所定の周期でほぼ同一量変化するように、透過領域を複数有してもよい。また、検出パターンビーム生成マスクは、透過領域を所定の方向に同一の間隔で有してもよい。また、検出パターンビーム生成マスクは、それぞれ同一の大きさの複数の透過領域を有してもよい。また、検出パターンビーム生成マスクは、透過領域における所定の方向の長さと等しい間隔で複数の透過領域を有してもよい。
【0012】
また、マークは、検出パターンビームに含まれる照射領域の数より少ない数の照射領域の電子ビームを同時に反射できる大きさであってよい。また、マークの所定の方向の長さは、透過領域における所定の方向の長さの奇数倍であってよい。また、検出パターンビーム生成マスクは、透過領域を通過し、ウェハに結像された検出パターンビームの照射領域の幅が、所定の電子回路パターンの最小線幅にほぼ等しくなるように形成されてよい。
【0013】
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。
【0014】
【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。
【0015】
図2は、本発明の1実施形態に係る電子ビーム露光装置100の構成図である。電子ビーム露光装置100は、電子ビームによりウェハ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を備える。
【0016】
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、電子ビームのウェハ64近傍における結像位置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。
【0017】
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ブロックを有するマスク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。ウェハステージ62は、電子ビームの偏向量及び/又はビーム形状を調整するために用いられるターゲットマーク部材160と、焦点調整レンズ系114の焦点位置が合っているか否かを検出する為に用いられる焦点検出用マーク162とを有する。例えば、ターゲットマーク部材160及び焦点検出用マーク162は、電子量の多い、プラチナ、金、タングステン、タンタルなどの重金属で形成される。
【0018】
電子ビーム照射系110は、電子ビームを発生させる電子銃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パターンを含むブロックの形状に合わせて形成されるのが好ましい。図2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。
【0019】
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ブロックであってよい。電子ビームが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、パターンと同一の形状になる。所定のパターンが形成されたブロック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。また、マスク30は、ウェハ64に所定のパターンを露光するための露光パターンビームを生成するための露光パターンマスクと、焦点位置を検出するための検出パターンビームを生成するための検出パターンビーム生成マスク250とを有する。
【0020】
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、電子ビームのウェハ64に対する焦点を合わせる。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。
【0021】
レンズ強度の設定値に依存してパターン像は回転する。第5電子レンズ40は、マスク30の所定のブロック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、副偏向器58は、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。
【0022】
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1ブランキング電極24および第2ブランキング電極36は、電子ビームを高速に同期してオン/オフすることができ、具体的には、電子ビームをラウンドアパーチャの外側に当たるように偏向する機能を有する。すなわち、第1ブランキング電極24および第2ブランキング電極36は、ウェハ64上に結像されるパターン像に変位をもたらすことなく、ウェハ64上に到達する電子ビームの量を制御することができる。従って、第1ブランキング電極24および第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1ブランキング電極24および第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。
【0023】
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、電子ビーム電流制御部94と、偏向制御部82と、マスクステージ制御部84と、ショット制御部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。電子ビーム電流制御部94は、電子銃12から放射される電子ビームの電流量を制御する。電子銃12は、電子ビーム電流制御部94から供給される制御信号により電流量を調整することができる。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。
【0024】
ショット制御部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および第9電子レンズ66に供給する電流を制御する。反射電子処理部90は、電子検出部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ィジタルデータを検出する。
【0025】
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。
【0026】
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。電子ビーム露光装置100は、露光処理を行う前に、電子光学系などの構成を予め調整する調整処理を行う。以下において、まず、露光処理前の電子光学系の調整処理について説明する。ウェハステージ62は、電子ビームの焦点および偏向度などを調整するために用いられるターゲットマーク部材160を備える。ターゲットマーク部材160は、ウェハステージ62上において、ウェハを載置する領域以外の場所に設けられるのが好ましい。
【0027】
まず、電子ビームの焦点合わせを行うために、マスク用投影系112は、検出パターンビームを生成する検出パターンビーム生成マスク250に電子ビームを照射するように偏向を行う。また、ウェハステージ制御部92が、ウェハステージ駆動部70によりウェハステージ62に設けられた焦点検出用マーク162を光軸A近傍に移動させる。次いで、統括制御部130は、各レンズの焦点位置を所定の位置に調整させる。また、統括制御部130は、検出パターンビーム生成マスク250により生成された検出パターンビームを偏向して、焦点検出用マーク162上を走査させる。電子検出器60は、焦点検出用マーク162に電子ビームが照射されることにより発生する反射電子に応じた電気信号を出力する。反射電子処理部90は電子検出器60から供給される電気信号に所定の処理をして反射電子量を検出し統括制御部130に通知する。統括制御部130は、検出された反射電子量に基づいて、レンズ系の焦点が合っているか否かを判断する。統括制御部130は、反射電子の検出波形の微分値が最大となるように、各電子レンズに供給する電流を制御する。
【0028】
例えば、高精度な露光処理を行うために電子ビーム露光装置100の座標系をレーザ干渉計などを基準として構成するとき、電子ビームの偏向座標系とレーザ干渉計を基準とした直交座標系とが厳密に校正されていることが必要である。そのため、電子ビームの焦点を行った後、偏向量を調整(校正)するために、ウェハステージ制御部92が、ウェハステージ駆動部70によりウェハステージ62に設けられた偏向量調整用の所定のマークを形成されたターゲットマーク部材160を光軸A近傍に移動させる。
【0029】
偏向器が、電子ビームで、ターゲットマーク部材160の偏向量調整用マーク上を複数回走査させ、電子検出器60が、ターゲットマーク部材160から反射した反射電子の変化を検出し、統括制御部130に通知する。統括制御部130は、反射電子の検出波形に基づいて、マークのエッジを定め、マーク座標の中心位置を求めることができる。以上のマーク検出を行うことによって、偏向座標系と直交座標系の校正を実現することができ、偏向器が、ウェハ上の所定の領域に高精度に電子ビームを照射させることが可能となる。
【0030】
次に、電子ビーム露光装置100が露光処理を行う際の各構成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ブロックを有するマスク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ウェハ64に照射されないように、ショット制御部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ブロック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。
【0031】
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、ショット制御部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。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、ショット制御部86が、電子ビームがウェハ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に転写するパターンを有するブロック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、上記と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】
図3(a)は、検出パターンビーム生成マスク250の一例である。検出パターンビーム生成マスク250は、電子ビームを透過する透過領域252を所定の間隔aで複数、有する。例えば、検出パターンビーム生成マスク250は、検出パターンビームを走査した場合に、走査している期間における反射電子量が、所定の周期でほぼ同一量変化するように、透過領域252を複数有する。例えば、検出パターンビーム生成マスク250は、透過領域252と電子ビームを透過しない非透過領域とを所定の方向に交互に有する。所定の方向は、検出パターンビームを走査する方向である。例えば、複数の透過領域252は、それぞれ同一の大きさである。また、所定の方向における第一の透過領域と第二の透過領域の間隔は、マスク30が有する露光パターンマスクが有する照射領域の最も狭い間隔とほぼ等しくなるように形成されることが好ましい。
【0036】
例えば、検出パターンビーム生成マスク250が有する第一の透過領域252と第二の透過領域252との間隔は、ウェハ64に露光するパターンの形状に基づいて設定されることが好ましい。例えば、検出パターンビーム生成マスク250が有する第一の透過領域252と第二の透過領域252との間隔は、露光パターンマスクが有する透過領域と透過領域とのうち最も狭い間隔とほぼ同一であることが好ましい。
【0037】
検出パターンビーム生成マスク250が有する第一の透過領域252と第二の透過領域252との間隔を、ウェハ64に露光するパターンの形状に基づいて設定することにより、ウェハ64にパターンを露光するときに近い状況で焦点位置の調整ができる。電子ビームは、電子間に働くクーロン力によりぼけが生じる。ウェハ64に露光するパターンの形状に基づいて透過領域252の間隔を設定することにより、それぞれの透過領域252を透過した電子ビーム間に働くクーロン力による影響を含めて焦点位置の調整ができる。
【0038】
図3(b)は、透過領域252の一例である。透過領域252が、幅w、長さlの場合、例えば、透過領域252の幅wは、図3(a)を用いて説明した複数の透過領域252が設けられる間隔aと同一の幅wである。従って、検出パターンビーム生成マスク250は、ほぼ同一の大きさを有した電子ビームを照射する領域を交互に有する(ライン:スペース=1:1)検出パターンビームを生成することができる。電子ビーム露光装置100は、検出パターンビーム生成マスク250を用いて生成された検出パターンビームにより焦点位置が合っているか否かを判定する。
【0039】
図4は、検出パターンビームを焦点検出用マーク162上に走査している期間における、焦点検出用マーク162と検出パターンビームの時間的な位置関係を示す。図4において、検出パターンビームは4つの電子ビームを照射する照射領域(253a、253b、253c、253d、253d及び253e)を有する。また、図4において、それぞれの照射領域は幅Bwであり、それぞれの照射領域の間隔はSwであるとする。また、検出パターンビームは、照射領域253の長手方向の辺と、焦点検出用マーク162の長手方向の辺とが平行になるように走査される。
【0040】
図4(a)は、時刻t=t0における焦点検出用マーク162と検出パターンビームの位置関係を示す。時刻t0において検出パターンビームが有する照射領域は焦点検出用マーク162を照射していないので、電子検出器60は反射電子を検出しない。
【0041】
図4(b)は、時刻t=t1における焦点検出用マーク162と検出パターンビームの位置関係を示す。時刻t1において、照射領域253aが焦点検出用マーク162を照射しているので、電子検出器60は照射領域253aによる反射電子を検出する。
【0042】
図4(c)は、時刻t=t2における焦点検出用マーク162と検出パターンビームの位置関係を示す。時刻t2において、照射領域253a及び照射領域253bが焦点検出用マーク162を照射しているので、電子検出器60は照射領域253a及び照射領域253bによる反射電子を検出する。検出パターンビームは一定の速度で走査されるので、照射領域253aが焦点検出用マーク162を照射し始めてから、時刻t2まで反射電子量は増加する。
【0043】
図4(d)は、時刻t3における焦点検出用マーク162と検出パターンビームの位置関係を示す。時刻t3において、照射領域253aは焦点検出用マーク162からはずれ、照射領域253bだけが焦点検出用マーク162を照射しているので、電子検出器60は照射領域253bによる反射電子を検出する。時刻t2から時刻t3において、反射電子量は照射領域253aが焦点検出用マーク162から外れるにつれて減少する。
【0044】
図4(e)は、時刻t4における焦点検出用マーク162と検出パターンビームの位置関係を示す。時刻t4において、照射領域253b及び照射領域253cが焦点検出用マーク162を照射しているので、電子検出器60は、照射領域253b及び照射領域253cによる反射電子を検出する。照射領域253aが焦点検出用マーク162から外れると共に照射領域253cが焦点検出用マーク162を照射し始める。時刻t3から時刻t4において、照射領域253cが焦点検出用マーク162を照射するにつれて増加する。
【0045】
従って、照射領域253を交互に有する検出パターンビームを走査することで、電子検出器60は、一つの照射領域による反射電子量分変動を繰り返す電気信号を出力する。また、検出パターンビームは、同一の間隔で照射領域253を有するので、電子検出器60が検出する反射電子量は一定の間隔で変動を繰り返す。従って、電子検出器60は、所定の周期で変動する電気信号を反射電子処理部90に出力する。
【0046】
図5は、反射電子処理部90の詳細な機能ブロック図の一例である。反射電子処理部90は、増幅部220、微分処理部222、平均化処理部224及び信号出力部226を有する。増幅部220は、電子検出器60から供給される電気信号を増幅して、増幅信号230を微分処理部222に出力する。微分処理部222は、増幅部220から供給される増幅信号230を微分処理して、微分信号232を平均化処理部224に出力する。平均化処理部224は、例えばフィルタであって微分処理部222から供給される微分信号232を平均化して信号出力部226に出力する。例えば、平均化処理部224はバンドパスフィルタであってよい。信号出力部226は、平均化処理部224から供給される電気信号を統括制御部130において処理できるように変換して統括制御部130に出力する。例えば、信号出力部226は、アナログ信号をディジタル信号に変換するA/D変換器であってよい。
【0047】
図6(a)は、図5を用いて説明した増幅部220が出力する増幅信号230の一例である。図6(a)において、横軸は時間を示し、縦軸は反射電子量を示す。図4を用いて図6(a)を説明する。時刻t0のとき、照射領域253aは焦点検出用マーク162を照射しないので反射電子量はほぼ0である。照射領域253aが焦点検出用マーク162を照射し始めて、時刻t2になるまで反射電子量は最大反射電子量Nまで増加する。時刻t2から時刻t3まで、照射領域253aが焦点検出用マーク162から外れるにつれて反射電子量は変動反射電子量Sだけ減少する。時刻t3から時刻t4まで、照射領域253cが焦点検出用マーク162を照射するにつれて反射電子量は、最大反射電子量Nまで増加する。以後、照射領域253dが焦点検出用マーク162を照射するまで変動反射電子量Sの変動を繰り返す。照射領域253eの全領域が焦点検出用マーク162を照射すると、反射電子量は減少を続けてほぼ0になる。
【0048】
焦点検出用マーク162の大きさは、電子検出器60の反射電子の検出性能に基づいて設定されることが好ましい電子検出器60は、焦点検出用マーク162による電子量が多くなりすぎると、飽和してしまい検出感度が低下する。従って、焦点検出用マーク162は、焦点検出用マーク162により反射される反射電子量が、電子検出器60の検出感度を低下させない程度になるような大きさであることが好ましい。また、最大反射電子量Nに対する変動反射電子量Sの割合が、所定の値より大きくなるように焦点検出用マーク162の大きさが設定されることが好ましい。所定の値より大きくなるように焦点検出用マーク162の大きさを設定することで、照射領域253の各々による反射電子量の変動を検出しやすくなる。照射領域253の各々による反射電子量の変動を検出しやすいので、焦点位置のずれによる電子ビームのぼけを検出しやすくなる。
【0049】
例えば、焦点検出用マーク162は、検出パターンビームに含まれる照射領域の数より少ない数の照射領域の電子ビームを同時に反射できる大きさであることが好ましい。更に、1つの照射領域による反射電子量を単位反射電子量と定義した場合に、焦点検出用マーク162は、最大反射電子量が単位反射電子量の整数倍になるような大きさであることが好ましい。特に、焦点検出用マーク162の所定の方向の長さは、透過領域における所定の方向の長さの奇数倍であることが好ましい。焦点検出用マーク162は、電子検出器60の検出性能、検出ビームに含まれる照射領域の数、最大反射電子量Nに対する変動反射電子量Sの割合に基づいて大きさが設定される。従って、焦点検出用マーク162は微細である。焦点検出用マーク162を微細にすることにより、各々の照射領域253による反射電子量を計測し易くなり、焦点位置が合っているか否かの判定を精度良く行うことができる。
【0050】
図6(b)は、微分処理部222から出力される微分信号232の一例である。微分信号232は、増幅信号230を微分した信号であり、増幅信号230の時間ごとの反射電子量の増分である。従って、照射領域253aが焦点検出用マーク162を照射し始めた直後に微分値は増加し、反射電子量が極値のときに微分値は0になる。時刻t0から時刻t2の間に微分値は最大値Maxをとる。照射領域253が焦点検出用マーク162を外れることにより反射電子量が減少する時刻t2から時刻t3の間に微分値は最小値Minと異なる極小値Min’をとる。また、照射領域253が焦点検出用マーク162を照射し始めることにより反射電子量が増加する時刻t3から時刻t4の間に微分値は最大値Maxと異なる極大値Max’をとる。反射電子が変動電子量Sで変動している期間にわたり、微分値も極小値Min’と極大値Max’との間を変動する。照射領域253eの全領域が焦点検出用マーク162を照射し、反射電子量が減少を続けてほぼ0になる間に微分値は最小値Minをとる。
【0051】
統括制御部130は、この微分値の変動量に基づいて焦点位置が合っているか否かを判定する。焦点位置が合っている場合、微分値の変動量は大きくなる。焦点位置が合っていない場合、微分値の変動量は、焦点位置が合っている場合に比べて小さくなる。統括制御部130は、微分値から一意に定まる判定値を算出して判定値に基づいて焦点が合っているか否かを判定してもよい。例えば、最大値Maxから極小値Min’を減じた値を第1変動幅Imax、最大値Maxから極大値Max’を減じた値を第2変動幅Iminとした場合、統括制御部130は、判定値を次式で算出してもよい。
【0052】
判定値=(Imax−Imin)/(Imax+Imin)
焦点位置が合うにつれて判定値は大きくなる。統括制御部130は、焦点位置を調整させる焦点設定値を電子レンズ制御部88に出力する。統括制御部130は、この焦点設定値に基づいて調整された焦点位置毎に判定値を算出する。統括制御部130は、判定値が極大になった焦点位置を焦点位置が合っていると判定する。また、例えば、統括制御部130は、焦点位置が合っていると判定した焦点位置に調整するための焦点設定値を格納してもよい。焦点位置が合っていると判定した焦点設定値を格納することで、統括制御部130は、格納した焦点設定値に基づいて焦点位置を合わせることができる。
【0053】
図7(a)は、焦点位置が合っているときの、検出パターンビームが有するそれぞれの照射領域253の電流分布を示す。焦点位置が合っている場合、非照射領域と照射領域253は急激に電流量が変化する。図7(b)は、焦点位置が合っていないときの、検出パターンビームが有するそれぞれの照射領域253の電流分布を示す。焦点位置が合っていない場合、非照射領域と照射領域253は徐々に電流量が変化する。
【0054】
図8(a)は、焦点位置が合っている場合の増幅信号230と、焦点位置が合っていない場合の増幅信号230’を示す。増幅信号230の変動反射電子量Sは、増幅信号230’の変動反射電子量S’より大きい。図8(b)は、焦点位置が合っている場合の微分信号232と、焦点位置が合っていない場合の微分信号232’を示す。焦点位置が合っている場合、微分信号232は急激に変化する。焦点位置が合っていない場合、微分信号232’は緩やかに変化する。統括制御部130は、微分値の変化量に基づいて焦点位置が合っているか否かを判定する。
【0055】
図9は、所定の電子ビームの電流量における焦点調整方法のフローチャートである。統括制御部130は、電子銃12から放射する電子ビームの電流量を所定の電流量に設定することを指定する電流値設定値を電子ビーム電流制御部94に出力する(S10)。電子ビーム電流制御部94は、電流設定値に基づいて電子銃12から放射される電子ビームの電流量を調整する。
【0056】
統括制御部130は、電子レンズの焦点位置を調整することを指定するレンズ制御値を電子レンズ制御部88に出力する(S12)。電子レンズ制御部88は、レンズ制御値に基づいて電子レンズの焦点位置を調整する。例えば、電子レンズ制御部88はレンズ制御値に基づいて、電子レンズに供給する電流量を調整する。マスク用投影系112は電子ビームを偏向して、検出パターンビーム生成マスク250に照射する。ウェハ用投影系116は、検出パターンビーム生成マスク250を透過することにより生成された検出パターンビームを偏向して、焦点検出用マーク162上を走査する。電子検出器60は、検出パターンビームを走査することにより反射される反射電子量を検出する(S14)。
【0057】
反射電子処理部90は、電子検出器60から供給される電気信号に基づいて、微分信号232を生成して、統括制御部130に出力する。統括制御部130は、反射電子処理部90から供給される微分信号に基づいて判定値を算出する(S16)。統括制御部130は、電子レンズ制御部88において電子レンズの焦点位置を調整できる全てのレンズ制御値を設定したか否かを判定する(S18)。全てのレンズ制御値を設定していない場合、統括制御部130は、新たにレンズ制御値を設定する(S12)。全てのレンズ制御値を設定した場合、統括制御部130は、判定値が極大になるレンズ制御値を見つけ、このレンズ制御値で調整された電子レンズの焦点位置が焦点位置が合っている位置と判定する(S20)。統括制御部130は、電子ビーム電流制御部94に出力した電流設定値と、電子レンズ制御部88に出力したレンズ制御値とを対応付けて格納する。従って、統括制御部130は、所定の電流量ごとに、レンズ制御値を格納することができる。
【0058】
電子間にクーロン力が働くので、露光パターンビームによりウェハ64の表面近傍にパターン像を結像させる焦点位置は、マスク30の各パターンに含まれる電子ビームを透過する透過領域の開口率によって変化する。従って、電子ビーム露光装置100において、精度良くウェハ64にパターンを露光するためには、露光するパターンの開口率に応じて、対物レンズを通過する電子ビームの総電流量が変化するので、基準となる焦点位置から、電流量に応じて焦点位置を変更する必要がある。開口率に応じて変更された焦点位置をリフォーカスと定義する。また、基準となる焦点位置からリフォーカスまでの距離をリフォーカス量Rfと定義する。リフォーカス量Rfは、
【0059】
Rf=rfc×S
で与えられる。ここで、rfcはリフォーカス係数であって、電子銃12から放射される電子ビームの電流量で一意に決まる値である。また、Sは、パターンの開口部分の面積である。電子ビーム露光装置100は、露光するパターンの開口面積に応じてリフォーカス量Rfを調整する。図2を用いて説明したウェハ用投影系116は、リフォーカス量Rfをパターン毎に調整するために応答性の高いリフォーカスレンズを有する。例えば、電界により焦点を調整する電子レンズであってよい。統括制御部130は、ウェハ64に露光するパターンの開口面積に応じてリフォーカス量Rfを算出し、算出したリフォーカス量Rfに焦点位置を合わせるようにリフォーカスレンズを調整する。
【0060】
本発明により、リフォーカス係数rfcを精度良く決定することができる。リフォーカス係数rfcを決定する場合、リフォーカス係数rfcは、検出パターンビーム生成マスク250の開口面積Sと、焦点位置が合っていると判定したときの焦点位置とに基づいて決定する。本発明により焦点位置が合っているか否かを精度良く判定することができるので、リフォーカス量Rfを精度良く決めることができる。従って、リフォーカス係数rfcを精度良く決定することができる。リフォーカス係数rfcを精度良く決定することができるので、パターンの開口面積に応じて精度良くリフォーカス量Rfを設定することができる。また、リフォーカス係数rfcは、電子銃12から放射される電子ビームの電流量に一意に決まる値なので、露光に使用する電子ビームの電流量ごとにリフォーカス係数rfcを決定する。従って、本発明により電流量ごとにリフォーカス係数rfcを決定することができる。
【0061】
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の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。その様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。こうした変更例として以下のものがある。
【0062】
第1の変更例として、統括制御部130は、微分信号232に含まれるほぼ同一の振幅で周期的に変化する微分信号部分の変曲点と変曲点の距離に基づいて焦点位置が合っているか否かを判定してもよい。図10は、微分信号232の一例を示す。例えば、統括制御部130は、図10の示される編曲点間の距離dに基づいて焦点位置が合っているか否かを判定する。統括制御部130は、距離dが最も狭くなったときの焦点位置を焦点位置が合っている位置と判定する。
【0063】
第2の変更例として、統括制御部130は、微分信号232に基づいてウェハ用投影系116のパターン像の縮小率を計測してもよい。例えば、統括制御部130は、微分信号232に含まれるほぼ同一の振幅で周期的に変化する微分信号部分の極値と極値の距離に基づいて縮小率を算出する。検出パターンビーム生成マスク250が有する第一の透過領域252と第二の透過領域252の間隔は予め決まっているので、第一の透過領域252と第二の透過領域252の間隔と、微分信号232に含まれる極値と極値の間隔に基づいて、ウェハ用投影系116の縮小率を算出することができる。例えば、統括制御部130は、図10に示される極大値と極大値の距離と、検出パターンビーム生成マスク250に形成された第一の透過領域252と第二の透過領域252の間隔に基づいて縮小率を計測する。従って、統括制御部130は、この計測に基づいてウェハ用投影系116の縮小率を精度よく調整することができる。
【0064】
第3の変更例として、検出パターンビームを走査した場合に、走査している一部の期間における反射電子量が、所定の周期でほぼ同一量変化するように、検出パターンビーム生成マスク250は複数の照射領域を有すればよい。図11は、検出パターンビーム生成マスク250の他の形態を示す。検出パターンビーム生成マスク250は、透過領域254、透過領域256a及び透過領域256bを複数有する。透過領域256a及び透過領域256bの透過面積は、透過領域254の透過面積の半分である。また、透過領域256a及び透過領域256bは、同時に焦点検出用マーク162を照射するように形成される。透過領域254と、透過領域256a及び256bは、一定の間隔で形成される。従って、図11に示す検出パターンビーム生成マスク250により生成された検出パターンビームを走査した場合、走査している一部の期間における反射電子量が、所定の周期でほぼ同一量変化する。検出パターンビーム生成マスク250は、図3を用いて説明した透過領域252を交互に有するマスク以外にも、色々と考えられることは当業者に明らかである。
【0065】
第4の変更例として、電子ビーム露光装置100は、電子銃12が放射する電子ビームの電流量ごとにリフォーカス係数rfcを格納してもよい。また、露光に使用するパターンと、パターンの開口率に基づいて算出されるリフォーカス量Rfとを対応付けて格納してもよい。
【0066】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば電子レンズの焦点位置が合っているか否かを判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の電子レンズの焦点位置を検出する方法を示す。
【図2】本発明の1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3】検出パターンビーム生成マスク250の一例である。
【図4】焦点検出用マーク162と検出パターンビームの時間的な位置関係を示す図である。
【図5】反射電子処理部90の詳細な機能ブロック図の一例である。
【図6】増幅信号230の一例である。
【図7】照射領域253の電流分布を示す。
【図8】焦点位置が合っている場合の増幅信号230と、焦点位置が合っていない場合の増幅信号230’を示す。
【図9】所定の電子ビームの電流量における焦点調整方法のフローチャートである。
【図10】微分信号232の一例である。
【図11】検出パターンビーム生成マスク250の一例である。
【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、220・・・増幅部、222・・・微分処理部、224・・・平均化処理部、226・・・信号出力部、230・・・増幅信号、232・・・微分信号、250・・・検出パターンビーム生成マスク、252・・・透過領域、300・・・電子銃、302・・・マスク、304・・・電子レンズ、306・・・マーク、308・・・テーブル、310・・・反射電子検出部、312・・・電子レンズ制御部、314・・・反射電子、315・・・矩形ビーム、316・・・焦点判定部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electron beam exposure apparatus and a focus detection method. In particular, the present invention relates to a method for detecting whether or not the focal position of an electron lens matches the position where an electron beam that has passed through a mask is imaged on the wafer surface, and an electron beam that detects the focal position by this focus detection method. The present invention relates to an exposure apparatus.
[0002]
[Prior art]
FIG. 1 shows a method for detecting the focal position of a conventional electron lens. The
[0003]
For example, the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method of determining whether or not the focal position is based on the
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide an electron beam exposure apparatus and a focus detection 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]
The inventor of the present invention pays attention to the fact that the amount of change in reflected electrons due to the shift of the focal position is extremely small, and that the shape of the conventional detection pattern beam is different from the shape of the exposure pattern beam during exposure. I came to do.
[0007]
In order to solve the above-mentioned problem, a first aspect of the present invention is a focus detection method for detecting whether or not an image by an electron beam is formed on a desired imaging plane, and irradiates the electron beam. A generation step for generating a detection pattern beam having a plurality of irradiation areas, and a mark in a scanning period by scanning the detection pattern beam so as to pass a mark provided on a surface substantially the same as a desired imaging plane And a detection step of detecting whether or not an image is formed on a desired imaging plane based on a change in the amount of reflected electrons due to the focus detection method.
[0008]
According to another aspect of the present invention, when the detection pattern beam is scanned, the generation step is performed so that the amount of reflected electrons in a part of the scanning period changes by substantially the same amount in a predetermined period. May be generated. Further, the generation step may generate detection pattern beams having the same size of the plurality of irradiation regions. Further, the generation step may generate a detection pattern beam having an irradiation area larger than the number of irradiation areas simultaneously irradiated on the mark. Further, the generation step may generate detection pattern beams having rectangular irradiation areas having substantially the same shape in the scanning direction at substantially the same intervals. In the detection step, the detection pattern beam may be scanned so that the longitudinal direction of the mark and the longitudinal direction of the irradiation region are parallel to each other.
[0009]
The generation step may generate a detection pattern beam in which the interval between the irradiation regions is equal to the length of the irradiation region in the short direction. Further, a determination step for determining whether an image is formed on a desired imaging surface based on the amount of reflected electrons, an intensity adjustment step for performing the determination step while adjusting the lens strength of the electronic lens, And a step of determining the lens strength when the determination value uniquely determined based on the amount of reflected electrons takes an extreme value as a desired lens strength. Further, the determination value is different from the maximum value to the maximum value from the first fluctuation range Imax obtained by dividing the minimum value different from the minimum value from the maximum value obtained by differentiating the amount of reflected electrons in the scanning period. It may be a value obtained by dividing a value obtained by dividing the maximum value by subtracting the second fluctuation range Imin by a value obtained by adding the first fluctuation range Imax and the second fluctuation range Imin.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an electron beam exposure apparatus for irradiating a wafer with a predetermined electronic circuit pattern by irradiating the electron beam, wherein the exposure pattern irradiates the electron beam in the same shape as the predetermined electronic circuit pattern. An exposure pattern beam generating unit for generating a beam, a detection pattern beam generating unit for generating a detection pattern beam having a plurality of irradiation regions for irradiating an electron beam, and an electron lens for forming an image on the wafer by the exposure pattern beam and the detection pattern beam A mark that reflects the detection pattern beam, a reflected electron detection unit that detects the amount of reflected electrons of the electron beam reflected by the mark, and a reflected electron during the scanning period when the detection pattern beam is scanned over the mark Focus detection that detects whether the focus position of the electron lens is aligned with the mark based on the change in the amount With the door, when it is detected that the focus position, an exposure pattern beam is irradiated to the wafer to expose a predetermined pattern on the wafer
An electron beam exposure apparatus is provided.
[0011]
In another aspect of the second aspect of the present invention, the detection pattern beam generation unit may include an electron gun that generates an electron beam and a detection pattern beam generation mask having a plurality of transmission regions that transmit the electron beam. Good. Further, the detection pattern beam generation mask may have a plurality of transmission regions so that when the detection pattern beam is scanned, the amount of reflected electrons during the scanning period changes by substantially the same amount at a predetermined period. . Further, the detection pattern beam generation mask may have transmission regions at the same interval in a predetermined direction. Further, the detection pattern beam generation mask may have a plurality of transmission regions of the same size. Further, the detection pattern beam generation mask may have a plurality of transmission regions at intervals equal to the length of the transmission region in a predetermined direction.
[0012]
In addition, the mark may have a size that can simultaneously reflect the electron beams in a smaller number of irradiation regions than the number of irradiation regions included in the detection pattern beam. Further, the length in the predetermined direction of the mark may be an odd multiple of the length in the predetermined direction in the transmission region. The detection pattern beam generation mask may be formed such that the width of the irradiation region of the detection pattern beam formed on the wafer passing through the transmission region is substantially equal to the minimum line width of the predetermined electronic circuit pattern. .
[0013]
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.
[0014]
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.
[0015]
FIG. 2 is a block diagram of an electron
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
The electron
[0019]
The
[0020]
The focus adjustment lens system 114 includes a
[0021]
The pattern image rotates depending on the set value of the lens intensity. The
[0022]
The
The
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
The wafer
[0026]
An operation of the electron
[0027]
First, in order to focus the electron beam, the
[0028]
For example, when the coordinate system of the electron
[0029]
The deflector scans the deflection amount adjustment mark of the
[0030]
Next, the operation of each component when the electron
[0031]
After the
[0032]
Then, the electron beam that has passed through the pattern formed on the
[0033]
After a predetermined exposure time has elapsed, the
[0034]
Specifically, the
[0035]
FIG. 3A is an example of the detection pattern
[0036]
For example, the interval between the
[0037]
When the pattern is exposed on the
[0038]
FIG. 3B is an example of the
[0039]
FIG. 4 shows a temporal positional relationship between the
[0040]
FIG. 4A shows the positional relationship between the
[0041]
FIG. 4B shows the positional relationship between the
[0042]
FIG. 4C shows the positional relationship between the
[0043]
FIG. 4D shows the positional relationship between the
[0044]
FIG. 4E shows the positional relationship between the
[0045]
Accordingly, by scanning the detection pattern beam having the irradiation regions 253 alternately, the
[0046]
FIG. 5 is an example of a detailed functional block diagram of the backscattered
[0047]
FIG. 6A is an example of the amplified
[0048]
The size of the
[0049]
For example, it is preferable that the
[0050]
FIG. 6B is an example of the
[0051]
The
[0052]
Determination value = (Imax−Imin) / (Imax + Imin)
The determination value increases as the focal position is matched. The
[0053]
FIG. 7A shows the current distribution in each irradiation region 253 of the detection pattern beam when the focal position is in focus. When the focal position is in alignment, the amount of current changes abruptly between the non-irradiated area and the irradiated area 253. FIG. 7B shows a current distribution of each irradiation region 253 included in the detection pattern beam when the focal position is out of focus. When the focal position is not matched, the amount of current gradually changes between the non-irradiated area and the irradiated area 253.
[0054]
FIG. 8 (a) shows an amplified
[0055]
FIG. 9 is a flowchart of the focus adjustment method for a predetermined amount of electron beam current. The
[0056]
The
[0057]
The reflected
[0058]
Since the Coulomb force acts between the electrons, the focal position at which the pattern image is formed near the surface of the
[0059]
Rf = rfc × S
Given in. Here, rfc is a refocus coefficient and is uniquely determined by the amount of current of the electron beam emitted from the
[0060]
According to the present invention, the refocus coefficient rfc can be determined with high accuracy. When the refocus coefficient rfc is determined, the refocus coefficient rfc is determined based on the opening area S of the detection pattern
[0061]
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 changes or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the description of the scope of claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention. Examples of such changes include:
[0062]
As a first modification, the
[0063]
As a second modification, the
[0064]
As a third modification, when the detection pattern beam is scanned, a plurality of detection pattern beam generation masks 250 are provided so that the amount of reflected electrons in a part of the scanning period changes by substantially the same amount in a predetermined cycle. It suffices to have an irradiation region. FIG. 11 shows another form of the detection pattern
[0065]
As a fourth modification, the electron
[0066]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, it can be determined whether or not the focal position of the electron lens is in alignment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a method for detecting a focal position of a conventional electron lens.
FIG. 2 is a block diagram of an electron
3 is an example of a detection pattern
FIG. 4 is a diagram showing a temporal positional relationship between a
FIG. 5 is an example of a detailed functional block diagram of a backscattered
6 is an example of an amplified
7 shows a current distribution in an irradiation region 253. FIG.
FIG. 8 shows an amplified
FIG. 9 is a flowchart of a focus adjustment method for a predetermined amount of current of an electron beam.
FIG. 10 is an example of a
11 shows an example of a detection pattern
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記電子ビームを照射する複数の照射領域を有する検出パターンビームを生成する生成ステップと、
前記予め定められた結像面とほぼ同一の面に設けられたマーク上に前記検出パターンビームを走査し、走査している期間における前記マークによる反射電子量の変化に基づいて、前記像が前記予め定められた結像面上に結ばれているか否かを検出する検出ステップと
を備え、
前記検出パターンビームは、ほぼ同一の形状をした矩形の照射領域を走査の方向にほぼ同一の間隔で有し、
前記マークは、前記検出パターンビームに含まれる前記照射領域の数より少ない数の前記照射領域の電子ビームを同時に反射できる大きさであることを特徴とする焦点検出方法。A focus detection method for detecting whether an image by an electron beam is connected to a predetermined imaging plane,
Generating a detection pattern beam having a plurality of irradiation regions for irradiating the electron beam; and
The detection pattern beam is scanned on a mark provided on substantially the same plane as the predetermined imaging plane, and the image is based on a change in the amount of reflected electrons by the mark during the scanning period. A detection step for detecting whether or not the image is connected on a predetermined imaging plane,
The detection pattern beam has rectangular irradiation areas having substantially the same shape at substantially the same interval in the scanning direction,
The focus detection method according to claim 1, wherein the mark has a size capable of simultaneously reflecting a smaller number of electron beams in the irradiation region than the number of the irradiation regions included in the detection pattern beam.
前記結像面上に像を結ばせる電子レンズのレンズ強度を調整しつつ、前記判定ステップを行わせる強度調整ステップと、
前記反射電子量に基づいて一意に定まる判定値が極値をとるときの前記レンズ強度を判断するステップとを更に備えることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の焦点検出方法。A determination step of determining whether or not the image is formed on the predetermined imaging plane based on the amount of reflected electrons;
An intensity adjustment step for performing the determination step while adjusting the lens intensity of an electron lens that forms an image on the imaging plane;
The focus detection method according to claim 1, further comprising a step of determining the lens intensity when a determination value uniquely determined based on the amount of reflected electrons takes an extreme value.
走査している期間における前記反射電子量を微分して得られる最大値から最小値と異なる極小値を除して得られる第1変動幅Imaxから、
前記最大値から前記最大値と異なる極大値を除して得られる第2変動幅Iminを減じた値を、
前記第1変動幅Imaxと前記第2変動幅Iminとを加えた値で除した値であることを特徴とする請求項6に記載の焦点検出方法。The judgment value is
From the first fluctuation range Imax obtained by dividing the minimum value different from the minimum value from the maximum value obtained by differentiating the amount of reflected electrons in the scanning period,
A value obtained by subtracting the second fluctuation range Imin obtained by dividing the maximum value different from the maximum value from the maximum value,
The focus detection method according to claim 6, wherein the focus detection method is a value obtained by dividing the first variation width Imax and the second variation width Imin by a value obtained by adding the first variation width Imax and the second variation width Imin.
前記所定の電子回路パターンと同一の形状に前記電子ビームを照射する露光パターンビームを生成する露光パターンビーム生成部と、
前記電子ビームを照射する照射領域を複数有する検出パターンビームを生成する検出パターンビーム生成部と、
前記露光パターンビーム及び前記検出パターンビームにより前記ウェハに像を結ばせる電子レンズと、
前記検出パターンビームを反射するマークと、
前記マークにより反射された前記電子ビームの反射電子量を検出する反射電子検出部と、
前記マークに前記検出パターンビームを走査した場合に、走査している期間における前記反射電子量の変化に基づいて前記電子レンズの焦点位置が前記マークに合っているか否かを検出する焦点検出部と
を備え、
前記検出パターンビーム生成部は、
電子ビームを発生する電子銃と、
電子ビームを透過する透過領域を複数有する検出パターンビーム生成マスクと
を備え、
前記検出パターンビーム生成マスクは、所定の方向に同一の間隔を有する複数の透過領域を備え、
前記マークは、前記検出パターンビームに含まれる前記照射領域の数より少ない数の前記照射領域の電子ビームを同時に反射できる大きさであり、
前記焦点位置が合っていると検出された場合に、前記露光パターンビームを前記ウェハに照射して前記所定のパターンを前記ウェハに露光する
ことを特徴とする電子ビーム露光装置。An electron beam exposure apparatus that irradiates a wafer with a predetermined electronic circuit pattern by irradiating an electron beam,
An exposure pattern beam generator for generating an exposure pattern beam for irradiating the electron beam in the same shape as the predetermined electronic circuit pattern;
A detection pattern beam generating unit that generates a detection pattern beam having a plurality of irradiation regions for irradiating the electron beam;
An electron lens that forms an image on the wafer by the exposure pattern beam and the detection pattern beam;
A mark that reflects the detection pattern beam;
A reflected electron detector that detects the amount of reflected electrons of the electron beam reflected by the mark;
A focus detection unit configured to detect whether or not a focal position of the electron lens is aligned with the mark based on a change in the amount of reflected electrons during the scanning period when the mark is scanned with the detection pattern beam; With
The detection pattern beam generator is
An electron gun that generates an electron beam;
A detection pattern beam generation mask having a plurality of transmission regions that transmit the electron beam,
The detection pattern beam generation mask includes a plurality of transmission regions having the same interval in a predetermined direction,
The mark is of a size that can simultaneously reflect the number of electron beams in the irradiation region smaller than the number of the irradiation regions included in the detection pattern beam,
An electron beam exposure apparatus, wherein, when it is detected that the focal position is in alignment, the wafer is irradiated with the exposure pattern beam to expose the predetermined pattern onto the wafer.
前記検出パターンビームを走査した場合に、走査している期間における前記反射電子量が、所定の周期でほぼ同一量変化するように、前記透過領域を複数有することを特徴とする請求項8に記載の電子ビーム露光装置。The detection pattern beam generation mask is
The plurality of transmission regions are provided so that when the detection pattern beam is scanned, the amount of reflected electrons during the scanning period is changed by substantially the same amount at a predetermined period. Electron beam exposure equipment.
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