JPS6178121A - 電子ビ−ム露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は半導体装置の製造に利用して好適な電子ビーム
露光装置に関し、特にパターン寸法精度の向上を図った
電子ビーム露光製蓋に関するものである。

〔背景技術〕

近年、フォトリソグラフィ技術におけるパターンの焼付
に電子ビーム露光が利用され、解像力の向上に伴なって
パターン寸法の微細化およびその寸法精度の向上が図ら
れている。ところで、この種の電子ビーム露光装置にお
いても通常の光学式露光装置と同様に露光ビーム（電子
ビーム）を被露光体であるウェーハ表面（電子線レジス
ト表面）上に正しく焦点合せする必要がある。このため
、焦点合せ装置としてウェーハ表面に対向する電子セン
サ全般け、ウェーハに照射された露光用電子の反射量或
いは２次放出電子量を検出し得るようにし、ウェーハに
対する焦点位置を変化させたときの検出電子量の変化に
基づいて焦点合せを行なう方式のものが採用されている
。即ち、ウェーハ表面からの反射或いは２次放出電子量
は当射される電子ビーム密度が最大のときに同じく最大
値をとるものと考えられ、したがって検出電子量が最大
のときに電子ビーム束が最も細径となり、ウェーハ表面
上に電子ビームが集束されて焦点合せが行なわれること
になる。

しかしながら、本発明者が前述した焦点合せ装置全利用
して実際にウェーハ上に電子ビーム露光を行なったとこ
ろ、パターン解像力がそれ程良好でなく、したがって微
細なパターンの寸法精度に期待した程のものが得られな
いことが判明した。

この原因として、フォトリングラフィ技術に必要とされ
る電子量レジストがウェーハ表面上に塗布されており、
このレジスト膜が電子ビームの屈折、散乱等の光学現象
音引き起し、実際のパターンを形成するレジストへの電
子ビームの影響と前述した焦点合せ作用との間に誤差を
生じさせていることが推察される。

〔発明の目的〕

本発明の目的は前記した実際上の誤差を補正して最適な
焦点位置を見出し、これに基づいてパターン寸法の精度
の向上を図りかつ微細パターンの形成を実現することの
できる焦点合せ装置を備えた電子ビーム露光装置を提供
することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、被露光体の位置を検出しこれに基づいて焦点
合せを行なり設定部と、この設定部により定められた焦
点位置をオーバフォーカス側に変位させる補正部とで焦
点合せ装置を構成することにより、電子線レジストによ
る焦点合せ誤差を補正してレジストに対して最適な焦点
位置に設定でき、これによりパターン寸法の精度の向上
を達成することができる。

〔実施例〕

本発明者が前述したパターン精度上の問題を解析すべく
種々の実験を行なりた結果、電子ビームの焦点位置と、
フォトリソグラフィ工程により形成されるパターンの寸
法精度との相関として、第３図に概略図示する関係が求
められた。即ち、これによればパターン寸法精度は、被
露光体くクエーハ）の表面に正しく集魚が合った状態よ
りも、若干オーバフォーカス位置の方が高いことが判る
。

したがって、′電子ビーム露光装置においても、被露光
体く対しても、若干オーバフォーカス状態で露光を行な
うようにすれば、パターン寸法ａｔの向上を達成できる
ことになる。

第１図は、以上に基づいて構成された電子ビーム露光装
置の一実施例を示しており、図において１は電子ビーム
露光装置、２はそのステージ３上に載荷された被露光体
、つオり試料としての半導体ウェーハである。この半導
体ウェーノＳ２の表面には電子ビームの当射および後処
理によりフォトリソグラフィ工程のマスクパターンとし
て機能する電子線レジスト４を塗布していることは勿論
である。

前記電子ビーム露光装置１は、露光器５と、これに接続
した設定部６および補正部７とを備えている。

露光器５は、電子ビームを放射する電子銃８と、この電
子ビームを一旦集束させるコンデンサレンズ部９と、電
子ビームを前記ウェー・・２上に結像する対物レンズ部
１０と、電子ビーム全Ｘ、Ｙ方向に走査させる偏向部１
１とを備え、特に前記対物レンズ部１０は焦点位置設定
機構（回路）１２により制御されて電子ビームの結像位
置（焦点位置）を変化調整できるようにされ、また偏向
部１１はパターン形成機構（回路）１３により制御され
てウェーハ２上への電子ビームのＸ、Ｙ位置を変化調整
できるようにされる。

前記設定部６は、ウェーハ２の表面に対向して設はウェ
ーハ２表面から反射され或いは２次放出される電子を検
出する電子センサ１４と、この電子センサ１４の検出電
子量に基づいて最適焦点位置を算出し、この算出結果に
より前記焦点位置設定機構１２を制御して対物レンズ部
１０における焦点制御を行なう演算部１５とを備えてい
る。更に、前記補正部７は演算部１５に接続され、算出
された焦点位置に対して補正量を付加し、焦点位置ｔオ
ーバフォーカス側、つまり最適焦点位置よ　　゛りも前
方位置に変化させる。この変化量は多数の実験に基づい
て得られた値を予め設定している。

なお、前記設定部６は、レーザ照射源とこのレーザ照射
源から入射し、ウェーハにより出射され、その出射光を
受光する受光体とを備え、受光体の検出信号に基づいて
最適焦点位置を算出する方式２式％ さらに、焦点位ｆを最適焦点位置からオーバフォーカス
側に変化させる変化量は、１００μｍ程度の値内に設定
しておけばよい。その理由は、電子ビームを集束させて
露光シ曹ットの大きさを変化させるのは、０．２〜０．
５μｍ　から４〜６μｍ。

であることから、（４〜６　／　０．２〜０．５）　　
の値となり、（５１０，５）＝１００　を基準とすれば
よいことがわかる。

また、上記１００程度の変化量を設定する理由及び焦点
位置のオーバフォーカス値への変化によシ最適寸法精度
を得ることができる理由としては、電子ビームのクーロ
ン力の反ばつ力の作用で、露光シックトサイズに応じて
焦点位置が変わることを考慮したものである。

以上の構成によれば、露光器５では電子銃８から放射さ
れた電子ビームはコンデンサレンズ部９、対物レンズ部
１０によりウェーハ２上に集束されて結像当射される。

そして、このときウェーハ２表面からの反射電子や２次
放出電子は電子センサ１４によシ検出され、この検出電
子量が最も多くなるように演算部１５、集魚位置設定機
＄１２が対物レンズ部１０を制御する。この結果第２図
（４）のように電子ビームＥＢはウェーハ（電子線レジ
スト４）２の表面に結像される状態に設定される。

そして、これと同時に補正部７では演算部１５の算出結
果値に付加する補正値を出力してこれを焦点位置設定機
構１２に送出する。これにょシ、焦点位置設定機構１２
では、前記焦点位置をオーバフォーカス側に修正し、第
２図の）のように電子ビームＥＢの結像位置をウェーハ
（電子線レジスト４）２の表面よりも微小寸法外方に変
位させる。

この状態で、偏向部１１’を作動させれば電子ビームＥ
Ｂはウェーハ２上ｔ−Ｘ、Ｙ方向に走査され、図外のシ
ャッタの開閉作用と相俟ってウェーハ２上に所要のパタ
ー／の露光を完成することができる。

したがって、この電子ビーム露光によれば、ウェーハ２
上に結像される電子ビームはオーバフォーカスで当射さ
れるため、ウェーハ表面に焦点を合わせる従来方式に比
較して７オトリングラフイエ程完了後におけるパターン
寸法の誤差が少なくなり、パターン寸法精度の向上を図
ることができる。

〔効果〕

（１）電子ビームの焦点位置を設定する設定部に補正部
を付設し、電子ビームの焦点がウェーハに対してオーバ
フォーカスとなるように構成しているので、ウェーハに
形成されるパターンの寸法ｎ度を向上することができる
。

（２）従来と略同−構成の露光装置に補正部を付設して
焦点をオーバフォーカス側に設定しているので、構造の
大幅な変更を要することなくパターン精度の同上を達成
できる。

以上本発明者によってなされた発明全実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発ｒ！８１ｆ′ｉ上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいう壕でもない。たとえば、
露光器の構成は図示のものに限定されることはなく、種
々の構成の露光器であってもよい。また、補正部と演算
部を制御部として一体構成してもよい。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によりてなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体ウェーハ表面
への電子ビーム露光技術に適用した場合について説明し
たが、それに限定されるものではなく、ホトマスク形成
技術或いはその外の微細パターンの電子ビーム露光技術
の全てに適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置の構成図、第２図囚、＠
は電子ビームの結像状態を示す図、第３図は焦点位置と
パターン寸法精度との関係を示す図である。 １・・・電子ビーム露光装置、２・・・試料（被露光体
、ウェーハ）、３・・・ステージ、４・・・電子線レジ
スト、５・・・露光器、６・・・設定部、７・・・補正
部、８・・・電子銃、９・・・コンデンサレンズ部、１
０・・・対物レンズ部、１１・・・偏向部、１２・・・
焦点位置設定機構、１４・・・電子センサ、１５・・・
演算部、ＥＢ・・・電子ビーム。 第　　　１　　図 第　　２　　図 （Ａ）（′、９） 第　　　３ＵＡ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、表面にレジストを塗布した被露光体に電子ビームを
   照射してパターン露光を行なう装置であって、前記被露
   光体の焦点位置を設定する設定部と、この設定部により
   定められた焦点位置を前記電子ビームのオーバフォーカ
   ス側に変位させる補正部とを有する焦点合せ装置を備え
   たことを特徴とする電子ビーム露光装置。 ２、設定部は被露光体の反射或いは２次放出された電子
   を検出する電子センサと、この電子センサの出力に基づ
   いて焦点位置を算出する演算部と、この演算部の出力に
   応じて電子ビームの焦点位置を算出位置に調節する焦点
   位置設定機構とを有する特許請求の範囲第１項記載の電
   子ビーム露光装置。 ３、設定部は、被露光体にレーザ光を照射するレーザ照
   射源と、被露光体から出射したレーザ光を受光する受光
   体と、この受光体の出力に基づいて焦点位置を算出する
   演算部と、この演算部の出力に応じて電子ビームの焦点
   位置を算出位置に調節する焦点位置設定機構とを有する
   特許請求の範囲第１項記載の電子ビーム露光装置。 ４、補正部は前記演算部で算出される焦点位置をオーバ
   フォーカス側に修正し、前記焦点位置設定機構による焦
   点位置を被露光体の表面よりも微小寸法だけ後の方向に
   変位させ得る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の電
   子ビーム露光装置。