JPS624318A

JPS624318A - 荷電ビ−ム露光装置における成形ビ−ム回転調整方法

Info

Publication number: JPS624318A
Application number: JP60143774A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Muraguchi; 要也村口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-06-29
Filing date: 1985-06-29
Publication date: 1987-01-10

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】〔発明の技術分野〕本発明は、成形ビームを用いる荷電ビーム露光装置にお
ける成形ビームの回転調整方法に関する。

（発明の技術的背景とその問題点〕近年、半導体ウェハやマスク基板等の試料上に所望パタ
ーンを形成するものとして、各種の電子ビーム露光装置
が用いられている。さらに、露光スループットを上げる
ため、矩形ビームの寸法を可変できる可変成形ビーム方
式の電子ビーム露光装置も研究開発されている。可変寸
法ビーム方式の電子ビーム露光装置は、矩形アパーチャ
を有する第１のアパーチャマスクに電子ご一ムを照射し
、このマスクのアパーチャを通過したビームを矩形アパ
ーチャを有する第２のアパーチャマスクに結像すると共
に、各７パ一チヤマスク間でビームを偏向することによ
りアパーチャの光学的型なりを変えてビーム寸法を可変
するものである。

ところで、試料上に形成するパターンには０．５［μｍ
］程度の寸法が要求され、ビーム形状は試料の露光処理
時間の短縮化とビーム密度の均一性の制限及びビーム空
間電荷効果によるボケの低減等から、１０［μｍコ程度
まで可能である。

従って、０．５［μ雇コ×１０［μＴｒｉ、］の長方形
の成形ビームを形成することになる。この成形ビームの
光軸周りの回転確度は、成形ビームによる露光位置間の
つなぎを滑らかにするため、該つなぎで最少パターン寸
法の１／２０の確度が必要となる。つまり、１０［μＴ
ｒＬ］のビームに対して０．５　［μｍ］　Ｘｉ／２０
、即ち２．５　［１ｒａｄ　］の回転確度で成形ビーム
の回転調整を行わなければならない。

しかしながら、このような確度をアパーチャマスクの組
込みで達成するのは困難であり、従ってアパーチャマス
クを組立てた後、試験的に露光した試料を観察して成形
ビームの回転量を知る以外になかった。そして、観察手
段としてはＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）以外になく、多
大の測定時間を要し、アパーチャマスクの回転調整にも
熟練を要した。

なお、上記の問題は可変成形ビーム方式に限るものでは
なく、成形ビームを用いる電子ビーム露光装置全般に言
えることである。さらに、電子ビーム露光装置に限らず
、イオンビーム露光装置でも同様な問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、成形ビームの回転調整を容易且つ単時
間に行うことができ、稼働率の向上等をはかり得る荷電
ビーム露光装置における成形ビーム回転調整方法を提供
することにある。

〔発明の概要〕

本発明の骨子は、成形ビームのエツジで微小重金属粒子
を走査したときの反射電子或いは２次電子信号プロファ
イルから、成形ビームの傾きを検出することにある。

即ち本発明は、荷電ビーム源から放出された荷電ビーム
をアパーチャマスクに照射し、該アパーチャマスクのア
パーチャを通過して成形された成形ビームを縮小レンズ
系により試料面上に結像する荷電ビーム露光装置におい
て、前記試料面と反射電子強度或いは２次電子強度の異
なる材料の微小領域を成形ビームのエツジで走査し、こ
の走査で得られる成形ビームエツジの反射電子信号プロ
ファイル或いは２次電子信号プロファイルの傾きから、
成形ビームの走査方向に対する回転角度を検出し、この
検出角度に基いて成形ビームの回転調整を行うようにし
た方法である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、試料を試験的に一旦露光する必要もな
く、さらに高価なＳＥＭを用いる必要もなく、成形ビー
ムの回転調整を簡易に行うことができる。そして、熟練
者が従来略１日を要していた成形ビームの回転調整を、
非熟練者であっても約１０分程度で容易に行えるように
なる。このため、荷電ビーム露光装装置の稼働率の大幅
な向上をはかり得る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例方法に使用した電子ビーム露
光装置を示す概略構成図である。電子銃（荷電ビーム源
）１１から放出された電子ビームは、集束レンズ１２に
より第１のアパーチャマスク１３に均一に照射される。

アパーチャマスク１３のアパーチャ１３ａを通過したビ
ームは、投影レンズ１４により第２のアパーチャマスク
１５上に結像される。アパーチャマスク１５のアパーチ
ャ１５ａを通過して成形されたビームは、縮小レンズ１
６及び対物レンズ１７により試料面１８上に結像される
。

レンズ１６．１７間には、走査用偏向器１９が配置され
、この偏向器１９により試料面１８上でのビーム位置が
変えられる。アパーチャマスク１３とレンズ１４との間
には、ブランキング偏向器２０及び成形偏向器２１が配
置されている。そして、ブランキング偏向器２０により
、ビーム照射のタイミングが制御される。さらに、成形
偏向器２１によりアパーチャマスク１５上に結像される
ビーム位置を変えることによって、成形ビームの寸法が
可変される。

偏向器１９，２０．２１には、計算機（ＣＰＵ）３０か
らインターフェース３２を介して所定の偏向信号が供給
される。つまり、メモリ３１のパターンデータに従って
ＣＰＬＪ３０によりそれぞれの偏向電圧が制御され、各
偏向器１９．２０．２１にそれぞれ所定の偏向電圧が印
加されるものとなっている。

一方、試料面１８の上方には、反射電子を検出する反射
電子検出器４１が配置されている。この検出器４１の検
出信号は、増幅器４２を介してモニタ４３に供給される
と共に、Ａ／Ｄ変換器４４を介してＣＰＵ３０に供給さ
れる。モニタ４３では、反射電子信号のプロファイルが
表示される。

また、前記各アパーチャマスク１３．１５は駆動機構４
５．４６により回転可能な構造となっている。そして、
モニタ４３の表示情報に応じてＣＰＵ３０にビームの傾
き情報を与えることにより、或いは上記ＣＰＵ３０によ
り反射電子信号に基きビームの傾きが求められ、この傾
きに応じてアパーチャマスク１３．１５が回転制御され
るものとなっている。

次に、上記装置を用いた成形ビームの回転調整方法につ
いて説明する。

まず、前記成形偏向器２１によりビーム寸法を所定の大
きさに制御し、第２図に示す如く成形ビーム５１のエツ
ジ部が金等の微小な重金属粒子５２上を通るように、前
記走査偏向器１９により成形ビームを走査する。ここで
、重金属粒子５２は試料面１８、例えばシリコン若しく
はカーボン面よりも大きい反射電子係数を有するもので
あるから、成形ビーム５１がこの重金属粒子５２を上を
１通るときに反射電子強度が大きくなる。そして、成形
ビーム５１のエツジ部分で走査したときに得られる反射
電子プロファイル（モニタ４３に表示される）は、第３
図に示す如くなる。即ち、成形ビーム５１が走査方向に
対し傾きを持っているときは第３図（ａ）（Ｃ）に示す
如く傾いたビームプロファイルとなり、傾きがないとき
は同図（ｂ）に示す如く均一なものとなる。従って、ビ
ームエツジ部分のビーム密度分布が既知であれば、この
傾きから成形ビーム５１の回転量（傾き）を求めること
ができる。

エツジ部分のビーム密度分布を第４図に示す如（ｙ−ａ
Ｘ（ａはμ層単位）と近似し、エツジ部分の反射電子強
度プロファイルの傾きを（５０％／１０μ７ＦＬ）とす
ると、ビーム回転量は、１　１　　１　　１　　（ｒａ
ｄ）ａ　　　　２　　　１０　　　２０ａとなる。従って、この量だけエツジに対応したアパーチ
ャマスク１３．−１５を回転させることにより、成形ビ
ームの傾きをなくすことができる。

かくして本実施例方法によれば、成形ビームのエツジ部
分で微小な重金属粒子を走査することにより、その反射
電子信号プロファイルから成形ビームの走査方向に対す
る傾きを容易に検出することができ、この傾きによりア
パーチャマスク１３゜１５を回転させることにより成形
ビームの傾きをなくすことができる。従って、従来のよ
うに試料を試験的に露光する必要もなく、さらに８２Ｍ
観察する必要もなく、成形ビームの回転調整を極めて容
易に、且つ単時間に行うことができる。従って、電子ビ
ーム露光装置の稼働率の大幅な向上をはかり得、半導体
製造技術における有用性は絶大である。

なお、本発明は上述した実施例方法に限定されるもので
はなはい。例えば、前記アパーチャマスクを回転させる
代りに、アパーチャマスクと試料との間のレンズの強度
を変えて成形ビームを回転させてもよい。また、反射電
子信号強度プロファイルをデジタル信号に変換して計算
機でブロフ？イルの傾きを求め、この傾き量に基きアパ
ーチャマスクをモータ等で回転させることにより、成形
ビームの回転調整の自動化を行うことも可能である。さ
らに、成形ビームの傾きを検出する手段としては、反射
電子の代りに試料面からの２次電子を検出するようにし
てもよい。また、可変成形ビーム方式の電子ビーム露光
装置に限らず、成形ビームを用いる電子ビーム露光装置
全般に適用することができる。さらに、電子ビーム露光
装置に限らず、成形ビームを用いるものであれば、イオ
ンビーム露光装置に適用することも可能である。その他
、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例方法に使用した電子ビーム露
光装置を示す概略構成因、第２図は成形ビームのエツジ
位置及び走査方向と微小な重金属粒子との関係を示す模
式図、第３図（ａ）〜（Ｃ）は成形ビームの傾きと反射
電子信号プロファイルとの関係を示す模式図、第４図は
反射電子強度プロファイルのエツジ部分の直線近似を説
明するための模式図である。１１・・・電子銃（荷電ビーム源）、１２・・・集束レ
ンズ、１３・・・第１のアパーチャマスク、１３ａ＃１
５ａ・・・アパーチャ、１４川投影レンズ、１５・・・
第２の７バーチヤマスク、１６・・・縮小レンズ、１７
・・・対物レンズ、１８・・・試料面、１９・・・走査
偏向器、２０・・・ブランキング偏向器、２ｏ・・・成
形偏向器、３ｏ・・・ＣＰＵ、３１・・・メモリ、３２
・・・インターフェース、４１・・・反射電子検出器、
４３・・・モニタ、４５．４６・・・駆動機構。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第２図（ａ）　　　　　　　　（ｂ）　　　　　　　　（ｃ）
第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）荷電ビーム源から放出された荷電ビームをアパー
チャマスクに照射し、該アパーチャマスクのアパーチャ
を通過して成形された成形ビームを縮小レンズ系により
試料面上に結像する荷電ビーム露光装置において、前記
試料面と反射電子強度或いは２次電子強度の異なる材料
の微小領域を前記成形ビームのエッジで走査し、この走
査で得られる成形ビームエッジの反射電子プロファイル
或いは２次電子信号プロファイルの傾きから、成形ビー
ムの走査方向に対する回転角度を検出し、この検出角度
に基いて成形ビームの回転調整を行うことを特徴とする
荷電ビーム露光装置における成形ビーム回転調整方法。
（２）前記アパーチャマスクとして、前記ビームの進行
方向に離間して配置された第１及び第２のアパーチャマ
スクを用い、前記荷電ビーム源からのビームを第１のア
パーチャマスクに照射し、この第１のアパーチャマスク
のアパーチャを通過したビームを投影レンズにより第２
のアパーチャマスク上に結像或いは直接照射し、第２の
アパーチャマスクのアパーチャを通過して成形された成
形ビームを前記縮小レンズ系により試料面上に結像する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の荷電ビー
ム露光装置における成型ビーム回転調整方法。