JP2000323373A

JP2000323373A - 再入射防止板及びそれを有する荷電粒子線露光装置

Info

Publication number: JP2000323373A
Application number: JP11126661A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Nakasuji; 護中筋
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-05-07
Filing date: 1999-05-07
Publication date: 2000-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】２次電子検出器と併用した場合にも収差の原
因とならず、反射電子量を少なくできる再反射防止板を
提供する。【解決手段】再反射防止板３１は、ウエハ１５の被露
光面１５ａに対向して配置される。再反射防止板３１の
下面には、下に向って開いている軸対称のくさび形の複
数の凹部３３が一面に形成されている。くさび形凹部３
３の中心線は、露光光学系の光軸と被露光面との交点１
５ｂを頂点とする円錐面上にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線露光装置や
イオンビーム露光装置等の光学鏡筒内に配置される再入
射防止板に関する。特には、電子等の反射量を極力減ら
すことができるよう改良を加えた再入射防止板に関す
る。また、そのような再入射防止板を有する荷電粒子線
露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】露光装置の光学鏡筒内には、感応基板
（ウエハ等）の被露光面と対向する面が存在する。例え
ば、感応基板に最も近い最終段の投影レンズの磁極の下
面（感応基板側の面）等がそのような面である。このよ
うな面（対向面と呼ぶ）には、感応基板の被露光面から
反射する露光光（以下、電子線とする）が当る。対向面
に当った電子線が反射して被露光面に入射すると、被露
光面上でバックウラウンドドーズの不測の変動をきた
し、その結果露光パターンの線幅精度が低下するおそれ
がある。

【０００３】そこで、問題となる対向面に再入射防止板
を取り付けることが考えられる。第５９回応用物理学会
学術講演会講演予稿集（1998.9）の６１１頁、１６ｐ−
Ｂ−１６には、下村らによる「電子ビーム描画装置にお
ける再反射電子の低減」と題する提案が開示されてい
る。

【０００４】図３は、下村らの提案した再入射防止板の
構成を模式的に示す図である。（Ａ）は再入射防止板の
取り付け位置を示す側面図であって、（Ｂ）は再入射防
止板の詳細構造例を示す側面断面図である。図３（Ａ）
には、電子ビーム描画装置の光学系の最下段の対物レン
ズ１１１及び感応基板（描画対象であるマスク基板１１
５）が示されている。対物レンズ１１１の下面には再入
射防止板１２１が取り付けられている。この再入射防止
板１２１には、感応基板１１５に入射した電子（破線）
のうちの上方に反射した電子が当る。この反射電子がも
し下方に再反射すると、基板１１５にコントロールされ
ないドーズがレシストに与えられることとなる。このよ
うなコントロールされないドーズを与える再反射電子を
極力吸収してしまうのが再入射防止板１２１の役割であ
る。

【０００５】図３（Ｂ）は、再入射防止板１２１の好適
な一例と再反射電子を計測する実験の様子を示す。この
再入射防止板１２１は、ハニカム状の孔１２１ａを多数
有する。この孔１２１ａは、光軸１００とターゲット１
１５′の交点に向かって斜めになっている。

【０００６】ターゲット１１５′は、マスク基板１１５
を模したものである。同ターゲット１１５′は、光軸部
近辺に存在する。ターゲット１１５′の周囲には電極１
１６が配置されており、この電極には電流計１１７が接
続されている。ターゲット１１５′と電極１１６間には
隙間があり、両者は絶縁されている。この状態で電子線
をターゲット１１５′に当て、電極１１６に入射する再
反射電子の量を測定したところ以下の結果が得られた。

【０００７】具体的には、再入射防止板のないもの（対
物レンズ１１１の下面が平らな面のままのもの）、ハニ
カム状の孔を有するが孔は斜めでなく光軸と平行のも
の、及び図３（Ｂ）のものの３者について再反射電子量
を測定した。その結果、再入射防止板のないものにおい
て再反射電子量を１００とすると、再反射電子量は平行
孔ハニカムで４２、斜め孔ハニカムで３０であった。す
なわち、図３（Ｂ）の斜め孔ハニカム式再入射防止板で
は、再反射電子を１／３以下に低減できた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
下村らの提案の再入射防止板は以下の点で不十分と思わ
れる。（１）再入射防止板で２次電子も取り除こうとしようと
すると、再入射防止板に１０V 程度の正の電圧を印加す
ることとなる。そうなると、再入射防止板の構造が軸対
称でないので、光軸近くに非軸対称の電場が誘起され、
新たな収差が生じる。（２）再入射防止板の下面における孔の開口部の割合を
１００％に近づけるのは困難である。（３）孔（凹部）の上側の奥に存在する対物レンズの下
面が被露光面と対向しているので、この奥の面で反射す
る電子が被露光面に戻る可能性が相当にある。

【０００９】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、以下のような再入射防止板を提供すること
を目的とする。（１）２次電子も除去しようとした場合にも収差の原因
とならない。（２）開口比を高くできる。（３）凹部の奥からの反射が少ない。また、そのような再入射防止板を有し、線幅精度の高い
転写露光を行うことのできる荷電粒子線露光装置を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】上
記課題を解決するため、本発明の第１態様の再入射防止
板は、感応基板の被露光面に対向して配置され、該面か
ら反射する露光光が再反射して該面に再入射することを
防止する再入射防止板であって；該板の上記被露光面側
の面には、被露光面側に向って開いている軸対称のくさ
び形の複数の凹部が一面に形成されており、該くさび形
凹部の中心線が、実質的に、露光光学系の光軸と被露光
面との交点を頂点とする円錐面上にあることを特徴とす
る。

【００１１】くさび形凹部の間の壁の感応基板側のエッ
ジを尖らせれば、くさび形凹部の開口比はほぼ１００％
になる。また、くさび形凹部の奥に平らな部分を作らな
ければ、奥の面からの反射はなくなる。そのため、上述
の従来技術よりも再反射量を小さくできる。なお、反射
露光光の代表例として以下“電子”と呼ぶがイオンや２
次電子を排除する意味ではない。

【００１２】本発明の第２態様の再入射防止板は、該板
は軸対称形状の導体からなり、正の電圧が印加されるこ
とを特徴とする。

【００１３】構造全体が軸対称であるので、再入射防止
板に電位を付与した場合にも光軸付近の電場は軸対称と
なり、新たな収差の原因とはならない。また、２次電子
検出器と併用する場合は、再入射防止板には正の電圧が
印加されているので、２次電子が基板側に戻る確率はさ
らに低くなる。

【００１４】本発明の再入射防止板においては、上記く
さび形凹部の深さと入口部の幅のアスペクト比が５以上
であることが好ましい。くさび形凹部表面への反射電子
の入射角が小さくなるので、被露光面方向に再反射され
る確率はさらに低くなる。

【００１５】また、再入射防止板の被露光面側の面がア
ルミニウム、ベリリウム又はカーボンからなることが好
ましい。これらの物質は原子番号が小さいので、入射す
る電子は内部まで入り込むので再反射される確率は低く
なる。またこれらの物質からの２次電子発生も小さいこ
とが知られている。

【００１６】本発明の荷電粒子線露光装置は、感応基板
上に荷電粒子線を照射してパターンを形成する荷電粒子
線露光装置であって；感応基板の被露光面に対向して配
置され、該面から反射する露光光が再反射して該面に再
入射することを防止する再入射防止板を備え、該板の上
記被露光面側の面には、被露光面側に向って開いている
軸対称のくさび形の複数の凹部が一面に形成されてお
り、該くさび形凹部の中心線が、実質的に、露光光学系
の光軸と被露光面との交点を頂点とする円錐面上にある
ことを特徴とする。

【００１７】上記再入射防止板での再反射量が低減され
るので、コントロールされない露光光が感応基板の被露
光面（レジスト）に入射する量が減る。そのため被露光
面上でバックウラウンドドーズの不測の変動を抑制で
き、その結果露光パターンの線幅精度が向上する。

【００１８】以下、図面を参照しつつ説明する。まず、
荷電粒子線の一種である電子線を用いる露光装置全体の
構成例について説明する。図２は、分割転写方式の電子
線投影露光装置の光学系全体における結像関係及び制御
系の構成例を示す図である。光学系の最上流に配置され
ている電子銃１は、下方に向けて電子線を放射する。電
子銃１の下方には２段のコンデンサレンズ２、３が備え
られており、電子線は、これらのコンデンサレンズ２、
３によって収束され、ブランキング開口７にクロスオー
バーC.O.を結像する。

【００１９】コンデンサレンズ３の下には、矩形開口４
が備えられている。この矩形開口（照明ビーム成形開
口）４は、マスク（レチクル）１０の一つのサブフィー
ルド（単位露光パターン領域）を照明する照明ビームの
みを通過させる。具体的には、開口４は、照明ビームを
マスクサイズ換算で１mm角強の寸法の正方形に成形す
る。この開口４の像は、レンズ９によってマスク１０に
結像される。

【００２０】ビーム成形開口４の下方には、ブランキン
グ偏向器５が配置されている。同偏向器５は、照明ビー
ムを偏向させてブランキング開口７の非開口部に当て、
ビームがマスク１０に当たらないようにする。ブランキ
ング開口７の下には、照明ビーム偏向器８が配置されて
いる。この偏向器８は、主に照明ビームを図２の左右方
向に順次走査して、照明光学系の視野内にあるマスク１
０の各サブフィールドの照明を行う。偏向器８の下方に
は、コンデンサレンズ９が配置されている。コンデンサ
レンズ９は、電子線を平行ビーム化してマスク１０に当
て、マスク１０上にビーム成形開口４を結像させる。

【００２１】マスク１０は、図２では光軸上の１サブフ
ィールドのみが示されているが、実際には光軸垂直面内
（Ｘ−Ｙ面）に広がっており多数のサブフィールドを有
する。マスク１０上には、全体として一個の半導体デバ
イスチップをなすパターン（チップパターン）が形成さ
れている。

【００２２】照明光学系の視野内で各サブフィールドを
照明するため、上述のように偏向器８で電子線を偏向す
ることができる。照明光学系の視野を越えて各サブフィ
ールドを照明するため、マスク１０はＸＹ方向に移動可
能なマスクステージ１１上に載置されている。

【００２３】マスク１０の下方には投影レンズ１２及び
１４並びに偏向器１３が設けられている。そして、マス
ク１０のあるサブフィールドに照明ビームが当てられ、
マスク１０のパターン部を通過した電子線は、投影レン
ズ１２、１４によって縮小されるとともに、偏向器１３
により偏向されてウエハ１５上の所定の位置に結像され
る。ウエハ１５上には、適当なレジストが塗布されてお
り、レジストに電子ビームのドーズが与えられてマスク
上のパターンが縮小されてウエハ１５上に転写される。

【００２４】なお、マスク１０とウエハ１５の間を縮小
率比で内分する点にクロスオーバーC.O.が形成され、同
クロスオーバー位置にはコントラスト開口１８が設けら
れている。同開口１８は、マスク１０の非パターン部で
散乱された電子線がウエハ１５に到達しないよう遮断す
る。

【００２５】第２の投影レンズ１４の下には、２次電子
検出器１９及び再入射防止板３１が配置されている。２
次電子検出器１９は、ウエハ１５から生じる２次電子を
検出する。検出した２次電子信号から、ウエハ１５上や
ウエハステージ１７上のマークの位置を知ることがで
き、ウエハと光学系やマスクとの間のアライメントの基
礎情報を得ることができる。再入射防止板３１は、ウエ
ハ１５からの反射電子がレンズ１４の磁極下面で再反射
するのを防止する。再入射防止板３１及び２次電子検出
器１９の詳細構造については図１を参照しつつ後述す
る。

【００２６】ウエハ１５は、静電チャック１６を介し
て、ＸＹ方向に移動可能なウエハステージ１７上に載置
されている。上記マスクステージ１１とウエハステージ
１７とを、互いに逆の方向に同期走査することにより、
チップパターン内で多数配列されたサブフィールドを順
次露光することができる。なお、両ステージ１１、１７
には、レーザ干渉計を用いた正確な位置測定システムが
装備されており、ステージ位置は正確に測定されその結
果でビーム位置がコントロールされる。

【００２７】上記各レンズ２、３、９、１２、１４及び
各偏向器５、８、１３は、各々のコイル電源２ａ、３
ａ、９ａ、１２ａ、１４ａ及び５ａ、８ａ、１３ａを介
して制御部２１によりコントロールされる。また、マス
クステージ１１及びウエハステージ１７も、ステージ駆
動モータ制御部１１ａ、１７ａを介して、制御部２１に
よりコントロールされる。静電チャック１６は、静電チ
ャック制御部１６ａを介して、メインコントローラ２１
によりコントロールされる。正確なステージ位置と光学
系のコントロールにより、ウエハ１５上でマスク１０上
のサブフィールドの縮小像が正確に繋ぎ合わされ、マス
ク上のチップパターン全体がウエハ上に転写される。

【００２８】図１は、本発明の１実施例に係る再入射防
止板及び２次電子検出器の構造を示す図である。（Ａ）
は側面断面図であり、（Ｂ）は底面図である。図１
（Ａ）の上部には、第２投影レンズの下部磁極１４ａが
示されている。磁極１４ａはパーマロイ等の高透確率の
材料からなる。磁極１４ａの中央部の内径（ボア１４
ｂ）は電子線の通過する部分である。

【００２９】投影レンズの下部磁極１４ａの下面１４ｃ
には再入射防止板３１が取り付けられている。再入射防
止板３１の下面には、多数の溝状のくさび形凹部３３が
形成されている。各くさび形凹部３３は、光軸を中心と
する軸対称形状をしている。各くさび形凹部３３は、下
方（ウエハ１５側）に向かって開口しており、その中心
線３５は、ウエハ被露光面１５ａと光軸との交点１５ｂ
を向いている。再入射防止板の中央部にも１次電子線の
通過するボア３４が開いている。

【００３０】隣り合うくさび形凹部３３間の壁３７の下
端は尖っている。また、くさび形凹部３３の奥（上端
部）も尖った形態であり、壁３７の下面やくさび形凹部
３３の奥にはウエハ１５と対向する平面は存在しない。
この例では、くさび形凹部３３の深さと開口部の幅の比
は５以上、すなわちくさび形凹部３３を細長い形として
いる。

【００３１】再入射防止板３１は、母体は削り易いアル
ミニウム合金製とし、表面にカーボンあるいはＢｅを蒸
着する。これらの元素は軽元素番号の元素であり、１次
電子は内部まで入り込むため反射電子量や２次電子発生
量も少ない。なお、レンズ周辺の偏向磁場を変化させた
時に再入射防止板３１に生じる渦電流が問題になる場合
は、再入射防止板母体をセラミックスで作り、その表面
にアルミニウム、ベリリウムまたはカーボンを堆積する
こともできる。

【００３２】再入射防止板３１の周囲には、２次電子検
出器１９が配置されている。この例では、２次電子検出
器１９も再入射防止板３１と同様のリング溝状くさび形
凹部を有する。この例では、反射電子の量の多い領域、
すなわち光軸と被露光面の交点１５ｂが見る角θ_Mが４
５°以下の領域には再入射防止板３１を設け、その周囲
に２次電子検出器を設けている。なお、マーク検出のＳ
／Ｎ比を大きくしたい場合には、再入射防止板３１全体
を２次電子検出器１９とすることもできる。

【００３３】本実施例の再入射防止板の作用・効果は次
のとおりである。（１）くさび形凹部３３の間の壁３７のウエハ側のエッ
ジを尖らせているので、くさび形凹部３３の開口比はほ
ぼ１００％になる。また、くさび形凹部の奥に平らな部
分もないので、奥の面からの反射はない。そのため、再
反射電子の量を少なくできる。（２）構造全体が軸対称であるので、再入射防止板３１
に電位を付与した場合にも光軸付近の電場は軸対称であ
るので、新たな収差の原因とはならない。（３）くさび形凹部３３の深さと入口部の幅のアスペク
ト比が５以上であり、くさび形凹部３３の表面への反射
電子の入射角が小さくなるので、被露光面方向に再反射
される確率は低くなる。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、以下のような再入射防止板を提供することを
目的とする。（１）２次電子検出器と併用した場合にも収差の原因と
ならない。（２）開口比を高くできる。（３）凹部の奥からの反射が少ない。また、そのような再入射防止板を有し、線幅精度の高い
転写露光を行うことのできる荷電粒子線露光装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係る再入射防止板及び２次
電子検出器の構造を示す図である。（Ａ）は側面断面図
であり、（Ｂ）は底面図である。

【図２】分割転写方式の電子線投影露光装置の光学系全
体における結像関係及び制御系の構成例を示す図であ
る。

【図３】従来の再入射防止板の構成を模式的に示す図で
ある。（Ａ）は再入射防止板の取り付け位置を示す側面
図であり、（Ｂ）は再入射防止板の詳細構造例を示す側
面断面図である。

【符号の説明】

１電子銃２，３コンデ
ンサレンズ４照明ビーム成形開口５ブランキ
ング偏向器７ブランキング開口８偏向器９コンデンサレンズ１０マスク１１マスクステージ１２投影レ
ンズ１３偏向器１４投影レ
ンズ１４ａ投影レンズ下部磁極１４ｃ下面１５ウエハ１５ａウエハ
被露光面１５ｂ交点１６静電チ
ャック１７ウエハステージ１８コント
ラスト開口１９反射電子検出器３１再入射
防止板３３くさび形凹部３４ボア３５中心線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感応基板の被露光面に対向して配置さ
れ、該面から反射する露光光が反射して該面に再入射す
ることを防止する再入射防止板であって；該板の上記被
露光面側の面には、被露光面側に向って開いている軸対
称のくさび形の複数の凹部が一面に形成されており、該くさび形凹部の中心線が、実質的に、露光光学系の光
軸と被露光面との交点を頂点とする円錐面上にあること
を特徴とする再入射防止板。
【請求項２】上記くさび形凹部の深さと入口部の幅の
アスペクト比が５以上であることを特徴とする請求項１
記載の再入射防止板。
【請求項３】該再入射防止板の被露光面側の少なくと
も表面がアルミニウム、ベリリウム又はカーボンからな
ることを特徴とする請求項１又は２記載の再入射防止
板。
【請求項４】感応基板の被露光面に対向して配置さ
れ、該面から放出され２次電子等が該面に再入射するこ
とを防止する再入射防止板であって；該板は軸対称形状
で少なくとも表面は導体からなり、正の電圧が印加され
ることを特徴とする再入射防止板。
【請求項５】感応基板上に荷電粒子線を照射してパタ
ーンを形成する荷電粒子線露光装置であって；感応基板
の被露光面に対向して配置され、該面から反射する露光
光が反射して該面に再入射することを防止する再入射防
止板を備え、該板の上記被露光面側の面には、被露光面側に向って開
いている軸対称のくさび形の複数の凹部が一面に形成さ
れており、該くさび形凹部の中心線が、実質的に、露光光学系の光
軸と被露光面との交点を頂点とする円錐面上にあること
を特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項６】光軸から両側方のある角度内の範囲に上
記再入射防止板が設けられており、その周囲に２次電子
検出器が設けられていることを特徴とする請求項５記載
の荷電粒子線露光装置。