JP2003115430A - 荷電粒子線露光装置 - Google Patents
荷電粒子線露光装置Info
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- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
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- H01J37/3175—Projection methods, i.e. transfer substantially complete pattern to substrate
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- H01J2237/30433—System calibration
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 照明領域内の荷電粒子密度分布を最適化し、
品質の良い露光を行うことができる荷電粒子線露光装置
を提供する。 【解決手段】 荷電粒子線径に比べて小さな開口３２ａ
を有するピンホールアパーチャ３２及びそれよりも大き
な開口３３ａを有する散乱コントラストアパーチャ３３
を配置し、ピンホールアパーチャ３２の下方に通過荷電
粒子を検出するためにフォトダイオード３４を設置し
た。そして、照明荷電粒子線をアパーチャ３２上で走査
し、開口３２ａを通過した荷電粒子線がダイオード３４
に入射され、この信号を計測する事により照明の荷電粒
子密度分布を得、荷電粒子源や照明電子レンズ系を調節
する。
品質の良い露光を行うことができる荷電粒子線露光装置
を提供する。 【解決手段】 荷電粒子線径に比べて小さな開口３２ａ
を有するピンホールアパーチャ３２及びそれよりも大き
な開口３３ａを有する散乱コントラストアパーチャ３３
を配置し、ピンホールアパーチャ３２の下方に通過荷電
粒子を検出するためにフォトダイオード３４を設置し
た。そして、照明荷電粒子線をアパーチャ３２上で走査
し、開口３２ａを通過した荷電粒子線がダイオード３４
に入射され、この信号を計測する事により照明の荷電粒
子密度分布を得、荷電粒子源や照明電子レンズ系を調節
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体リソグラフ
ィーに用いられる荷電粒子線露光装置に関する。特に
は、照明領域内の荷電粒子密度分布を最適化し、品質の
良い露光を行うことができる荷電粒子線露光装置に関す
る。
ィーに用いられる荷電粒子線露光装置に関する。特に
は、照明領域内の荷電粒子密度分布を最適化し、品質の
良い露光を行うことができる荷電粒子線露光装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年では、半導体集積回路のさらなる小
線幅化に対応するため、スループットの高い荷電粒子線
露光装置の開発が活発となっている。従来の荷電粒子線
露光装置は、一筆書き方式が一般的であったが、この方
式ではスループットが低く、コストが嵩むことから量産
用に用いることが難しかった。そこで、パターン開口を
有するマスク上に大面積の荷電粒子線（照明ビーム）を
照射し、照明領域内のパターンを一括して縮小投影する
方式の露光装置の開発が進められている。
線幅化に対応するため、スループットの高い荷電粒子線
露光装置の開発が活発となっている。従来の荷電粒子線
露光装置は、一筆書き方式が一般的であったが、この方
式ではスループットが低く、コストが嵩むことから量産
用に用いることが難しかった。そこで、パターン開口を
有するマスク上に大面積の荷電粒子線（照明ビーム）を
照射し、照明領域内のパターンを一括して縮小投影する
方式の露光装置の開発が進められている。
【０００３】このような露光装置においては、一度に照
明する領域が約１mm角と広く、照明領域内の荷電粒子密
度分布が荷電粒子源や照明電子レンズ系の性能に依存す
ることになる。照明荷電粒子密度分布が不均一である
と、露光されるパターンが不均一となってしまうため、
密度分布は均一である必要がある。そのため、照明の荷
電粒子密度分布を計測し、荷電粒子源や照明電子レンズ
系を調節し、照明領域内の荷電粒子密度分布を最適化す
る必要がある。
明する領域が約１mm角と広く、照明領域内の荷電粒子密
度分布が荷電粒子源や照明電子レンズ系の性能に依存す
ることになる。照明荷電粒子密度分布が不均一である
と、露光されるパターンが不均一となってしまうため、
密度分布は均一である必要がある。そのため、照明の荷
電粒子密度分布を計測し、荷電粒子源や照明電子レンズ
系を調節し、照明領域内の荷電粒子密度分布を最適化す
る必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】荷電粒子密度分布を計
測する手段としては、ビーム径に比べて小さな開口を有
するアパーチャ(ピンホールアパーチャ)上で荷電粒子線
を走査（もしくはステージを走査）し、ピンホールアパ
ーチャを通過した荷電粒子の電流値をファラデーカップ
で直接計測する方法がある。しかし、ファラデーカップ
により検出する方法においては、入射した荷電粒子を電
流として計測しアンプで増幅するため、Ｓ／Ｎは悪くな
ってしまう。
測する手段としては、ビーム径に比べて小さな開口を有
するアパーチャ(ピンホールアパーチャ)上で荷電粒子線
を走査（もしくはステージを走査）し、ピンホールアパ
ーチャを通過した荷電粒子の電流値をファラデーカップ
で直接計測する方法がある。しかし、ファラデーカップ
により検出する方法においては、入射した荷電粒子を電
流として計測しアンプで増幅するため、Ｓ／Ｎは悪くな
ってしまう。
【０００５】荷電粒子密度分布を計測する他の手段とし
ては、シンチレータ等の光変換素子を設置して、荷電粒
子線を光へと変換することにより光検出器で検出する方
法などがある。この方法では、シンチレータの光変換素
子から得られる微小な光から計測に必要なＳ／Ｎを得る
ためには、光電子増倍管等の光検出器を用いる必要があ
る。しかし、この光検出器を露光装置内に内蔵するため
にはある程度の空間が必要であり、また、高圧配線など
も必要となる。したがって、装置構造上、複雑、且つ、
大型になってしまう可能性が高い。
ては、シンチレータ等の光変換素子を設置して、荷電粒
子線を光へと変換することにより光検出器で検出する方
法などがある。この方法では、シンチレータの光変換素
子から得られる微小な光から計測に必要なＳ／Ｎを得る
ためには、光電子増倍管等の光検出器を用いる必要があ
る。しかし、この光検出器を露光装置内に内蔵するため
にはある程度の空間が必要であり、また、高圧配線など
も必要となる。したがって、装置構造上、複雑、且つ、
大型になってしまう可能性が高い。
【０００６】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、照明領域内の荷電粒子密度分布を最適
化し、品質の良い露光を行うことが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。
たものであって、照明領域内の荷電粒子密度分布を最適
化し、品質の良い露光を行うことが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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の荷電粒子線露光装置は、 荷電粒子線を感
応基板上に選択的に照射してパターン形成する荷電粒子
線露光装置であって、前記感応基板のパターン形成面と
同じ光軸方向高さの面（像面）上に設けられたピンホー
ル開口と、 該開口を通過する荷電粒子線が入射し、該
荷電粒子線の電流を増幅する半導体増幅素子と、 を具
備することを特徴とする。
め、本発明の荷電粒子線露光装置は、 荷電粒子線を感
応基板上に選択的に照射してパターン形成する荷電粒子
線露光装置であって、前記感応基板のパターン形成面と
同じ光軸方向高さの面（像面）上に設けられたピンホー
ル開口と、 該開口を通過する荷電粒子線が入射し、該
荷電粒子線の電流を増幅する半導体増幅素子と、 を具
備することを特徴とする。
【０００８】ピンホール開口を通過した荷電粒子線の電
流を半導体増幅素子で計測することにより、高いＳ／Ｎ
で荷電粒子線の密度分布等を計測できる。その結果、露
光装置の照明ビームの強度均一性の最適化や、投影光学
系の諸元をより適切に調整することが可能となる。
流を半導体増幅素子で計測することにより、高いＳ／Ｎ
で荷電粒子線の密度分布等を計測できる。その結果、露
光装置の照明ビームの強度均一性の最適化や、投影光学
系の諸元をより適切に調整することが可能となる。
【０００９】前記荷電粒子線露光装置においては、 前
記ピンホール開口よりも大きな開口を有するビーム制限
開口を、前記ピンホール開口の下方に配置することが好
ましい。ピンホール開口と半導体増幅素子の間に、ピン
ホール開口以上の開口をもつビーム制限開口を挿入する
ことにより、ピンホール開口の開口部以外で散乱された
荷電粒子を除去することが可能となり、ピンホール開口
を通過した測定対象荷電粒子線の特性を、より純粋な形
で把握することができる。
記ピンホール開口よりも大きな開口を有するビーム制限
開口を、前記ピンホール開口の下方に配置することが好
ましい。ピンホール開口と半導体増幅素子の間に、ピン
ホール開口以上の開口をもつビーム制限開口を挿入する
ことにより、ピンホール開口の開口部以外で散乱された
荷電粒子を除去することが可能となり、ピンホール開口
を通過した測定対象荷電粒子線の特性を、より純粋な形
で把握することができる。
【００１０】前記荷電粒子線露光装置においては、 感
応基板上に転写するパターンの形成された原版を載置す
るステージと、 該パターンを、荷電粒子線で照明する
照明光学系と、 該パターンを通過した荷電粒子線を、
前記感応基板上に投影結像させる投影光学系と、 前記
荷電粒子線を偏向させる偏向器と、 前記感応基板を載
置するステージと、 を具備し、 前記荷電粒子線を前
記感応基板上に選択的に照射してパターン形成する荷電
粒子線露光装置であって、 前記感応基板のパターン形
成面と同じ光軸方向高さの面（像面）上に設けられたピ
ンホール開口と、 該開口を通過する荷電粒子線が入射
し、該荷電粒子線の電流を増幅する半導体増幅素子と、
をさらに具備し、前記荷電粒子線の照明密度分布もし
くは投影露光像の強度分布を測定することを特徴とす
る。半導体増幅素子を用いることにより、高いＳ／Ｎで
照明の荷電粒子密度分布や投影露光像の強度分布を得る
ことができる。
応基板上に転写するパターンの形成された原版を載置す
るステージと、 該パターンを、荷電粒子線で照明する
照明光学系と、 該パターンを通過した荷電粒子線を、
前記感応基板上に投影結像させる投影光学系と、 前記
荷電粒子線を偏向させる偏向器と、 前記感応基板を載
置するステージと、 を具備し、 前記荷電粒子線を前
記感応基板上に選択的に照射してパターン形成する荷電
粒子線露光装置であって、 前記感応基板のパターン形
成面と同じ光軸方向高さの面（像面）上に設けられたピ
ンホール開口と、 該開口を通過する荷電粒子線が入射
し、該荷電粒子線の電流を増幅する半導体増幅素子と、
をさらに具備し、前記荷電粒子線の照明密度分布もし
くは投影露光像の強度分布を測定することを特徴とす
る。半導体増幅素子を用いることにより、高いＳ／Ｎで
照明の荷電粒子密度分布や投影露光像の強度分布を得る
ことができる。
【００１１】前記荷電粒子線露光装置においては、 前
記照明光学系及び投影光学系において複数の補正器を有
し、両光学系がそれぞれ調整可能であることが好まし
い。ここで補正器とは、像倍率、歪、像位置、各種収差
の補正器等である。
記照明光学系及び投影光学系において複数の補正器を有
し、両光学系がそれぞれ調整可能であることが好まし
い。ここで補正器とは、像倍率、歪、像位置、各種収差
の補正器等である。
【００１２】前記荷電粒子線露光装置においては、 前
記照明光学系で前記荷電粒子線をピンホール開口上を走
査し、 該開口を通過した前記荷電粒子線が前記半導体
増幅素子に入射され、 該半導体増幅素子の信号を計測
する事により照明の荷電粒子密度分布を得、荷電粒子源
や前記照明光学系を調節することが好ましい。ピンホー
ル開口及び半導体増幅素子を用いることにより高いＳ／
Ｎで照明の荷電粒子密度分布を得ることができ、さらに
得られた照明の荷電粒子密度分布を基に、荷電粒子源や
照明電子レンズ系を調節し、照明領域内の荷電粒子密度
分布の最適化が可能となる。
記照明光学系で前記荷電粒子線をピンホール開口上を走
査し、 該開口を通過した前記荷電粒子線が前記半導体
増幅素子に入射され、 該半導体増幅素子の信号を計測
する事により照明の荷電粒子密度分布を得、荷電粒子源
や前記照明光学系を調節することが好ましい。ピンホー
ル開口及び半導体増幅素子を用いることにより高いＳ／
Ｎで照明の荷電粒子密度分布を得ることができ、さらに
得られた照明の荷電粒子密度分布を基に、荷電粒子源や
照明電子レンズ系を調節し、照明領域内の荷電粒子密度
分布の最適化が可能となる。
【００１３】前記荷電粒子線露光装置においては、 前
記照明光学系もしくは投影光学系もしくは偏向器あるい
はその組み合わせによって前記荷電粒子線と前記ピンホ
ール開口上を走査するか、又は前記ステージを走査し、
前記開口を通過した前記荷電粒子線が前記半導体増幅素
子に入射され、該半導体増幅素子の信号を計測すること
により投影露光像を得、投影光学系を調節することが好
ましい。
記照明光学系もしくは投影光学系もしくは偏向器あるい
はその組み合わせによって前記荷電粒子線と前記ピンホ
ール開口上を走査するか、又は前記ステージを走査し、
前記開口を通過した前記荷電粒子線が前記半導体増幅素
子に入射され、該半導体増幅素子の信号を計測すること
により投影露光像を得、投影光学系を調節することが好
ましい。
【００１４】前記荷電粒子線露光装置においては、 前
記半導体増幅素子がフォトダイオードであることが好ま
しい。フォトダイオードの増幅作用によりＳ／Ｎの高い
照明の荷電粒子密度分布を計測することが可能である。
また、フォトダイオードは非常に小型であり、露光装置
内の限られた空間内でも設置可能である。さらに、光変
換素子に用いる光電子増倍管のような高圧配線を必要と
せず、信号検出用の配線を必要とするだけである点でも
装置小型化に適している。
記半導体増幅素子がフォトダイオードであることが好ま
しい。フォトダイオードの増幅作用によりＳ／Ｎの高い
照明の荷電粒子密度分布を計測することが可能である。
また、フォトダイオードは非常に小型であり、露光装置
内の限られた空間内でも設置可能である。さらに、光変
換素子に用いる光電子増倍管のような高圧配線を必要と
せず、信号検出用の配線を必要とするだけである点でも
装置小型化に適している。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。まず、分割転写方式の電子線投影露光技術の概要を
図面を参照しつつ説明する。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
御系の概要を示す図である。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。
る。まず、分割転写方式の電子線投影露光技術の概要を
図面を参照しつつ説明する。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
御系の概要を示す図である。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。
【００１６】二段目のコンデンサレンズ３の下には、矩
形開口４が備えられている。この矩形開口（照明線成形
開口）４は、レチクル１０の一つのサブフィールド（露
光の１単位となるパターン小領域）を照明する照明ビー
ムのみを通過させる。この開口４の像は、レンズ９によ
ってレチクル１０に結像される。
形開口４が備えられている。この矩形開口（照明線成形
開口）４は、レチクル１０の一つのサブフィールド（露
光の１単位となるパターン小領域）を照明する照明ビー
ムのみを通過させる。この開口４の像は、レンズ９によ
ってレチクル１０に結像される。
【００１７】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、必要時に
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、ビームがレチクル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の横方向（Ｘ方向）に順次走査して、照明光学系の
視野内にあるレチクル１０の各サブフィールドの照明を
行う。偏向器８の下方には、照明レンズ９が配置されて
いる。照明レンズ９は、レチクル１０上にビーム成形開
口４を結像させる。
グ偏向器５が配置されている。同偏向器５は、必要時に
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、ビームがレチクル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の横方向（Ｘ方向）に順次走査して、照明光学系の
視野内にあるレチクル１０の各サブフィールドの照明を
行う。偏向器８の下方には、照明レンズ９が配置されて
いる。照明レンズ９は、レチクル１０上にビーム成形開
口４を結像させる。
【００１８】レチクル１０は、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。レチクル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。もちろん、複数のレチクルに１個の半導
体デバイスチップをなすパターンを分割して配置しても
良い。
（Ｘ−Ｙ面）に広がっており、多数のサブフィールドを
有する。レチクル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。もちろん、複数のレチクルに１個の半導
体デバイスチップをなすパターンを分割して配置しても
良い。
【００１９】レチクル１０は移動可能なレチクルステー
ジ１１上に載置されており、レチクル１０を光軸垂直方
向（ＸＹ方向）に動かすことにより、照明光学系の視野
よりも広い範囲に広がるレチクル上の各サブフィールド
を照明することができる。レチクルステージ１１には、
レーザ干渉計を用いた位置検出器１２が付設されてお
り、レチクルステージ１１の位置をリアルタイムで正確
に把握することができる。
ジ１１上に載置されており、レチクル１０を光軸垂直方
向（ＸＹ方向）に動かすことにより、照明光学系の視野
よりも広い範囲に広がるレチクル上の各サブフィールド
を照明することができる。レチクルステージ１１には、
レーザ干渉計を用いた位置検出器１２が付設されてお
り、レチクルステージ１１の位置をリアルタイムで正確
に把握することができる。
【００２０】レチクル１０の下方には投影レンズ１５及
び１９並びに偏向器１６が設けられている。レチクル１
０の１つのサブフィールドを通過した電子線は、投影レ
ンズ１５、１９、偏向器１６によってウェハ２３上の所
定の位置に結像される。ウェハ２３上には、適当なレジ
ストが塗布されており、レジストに電子線のドーズが与
えられ、レチクル上のパターンが縮小されてウェハ２３
上に転写される。
び１９並びに偏向器１６が設けられている。レチクル１
０の１つのサブフィールドを通過した電子線は、投影レ
ンズ１５、１９、偏向器１６によってウェハ２３上の所
定の位置に結像される。ウェハ２３上には、適当なレジ
ストが塗布されており、レジストに電子線のドーズが与
えられ、レチクル上のパターンが縮小されてウェハ２３
上に転写される。
【００２１】レチクル１０とウェハ２３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、レチクル１０の非パターン部で散
乱された電子線がウェハ２３に到達しないよう遮断す
る。
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、レチクル１０の非パターン部で散
乱された電子線がウェハ２３に到達しないよう遮断す
る。
【００２２】ウェハ２３の直上には反射電子検出器２２
が配置されている。この反射電子検出器２２は、ウェハ
２３の被露光面やステージ上のマークで反射される電子
の量を検出する。例えばレチクル１０上のマークパター
ンを通過したビームでウェハ２３上のマークを走査し、
その際のマークからの反射電子を検出することにより、
レチクル１０とウェハ２３の相対的位置関係を知ること
ができる。
が配置されている。この反射電子検出器２２は、ウェハ
２３の被露光面やステージ上のマークで反射される電子
の量を検出する。例えばレチクル１０上のマークパター
ンを通過したビームでウェハ２３上のマークを走査し、
その際のマークからの反射電子を検出することにより、
レチクル１０とウェハ２３の相対的位置関係を知ること
ができる。
【００２３】ウェハ２３は、静電チャック（図示され
ず）を介して、ＸＹ方向に移動可能なウェハステージ２
４上に載置されている。上記レチクルステージ１１とウ
ェハステージ２４とを、互いに逆の方向に同期走査する
ことにより、投影光学系の視野を越えて広がるチップパ
ターン内の各部を順次露光することができる。なお、ウ
ェハステージ２４にも、上述のレチクルステージ１１と
同様の位置検出器２５が装備されている。
ず）を介して、ＸＹ方向に移動可能なウェハステージ２
４上に載置されている。上記レチクルステージ１１とウ
ェハステージ２４とを、互いに逆の方向に同期走査する
ことにより、投影光学系の視野を越えて広がるチップパ
ターン内の各部を順次露光することができる。なお、ウ
ェハステージ２４にも、上述のレチクルステージ１１と
同様の位置検出器２５が装備されている。
【００２４】上記各レンズ２、３、９、１５、１９及び
各偏向器５、８、１６は、各々のコイル電源制御部２
ａ、３ａ、９ａ、１５ａ、１９ａ及び５ａ、８ａ、１６
ａを介してコントローラ３１によりコントロールされ
る。また、レチクルステージ１１及びウェハステージ２
４も、ステージ制御部１１ａ、２４ａを介して、コント
ローラ３１により制御される。ステージ位置検出器１
２、２５は、アンプやＡ／Ｄ変換器等を含むインターフ
ェース１２ａ、２５ａを介してコントローラ３１に信号
を送る。また、反射電子検出器２２も同様のインターフ
ェース２２ａを介してコントローラ３１に信号を送る。
各偏向器５、８、１６は、各々のコイル電源制御部２
ａ、３ａ、９ａ、１５ａ、１９ａ及び５ａ、８ａ、１６
ａを介してコントローラ３１によりコントロールされ
る。また、レチクルステージ１１及びウェハステージ２
４も、ステージ制御部１１ａ、２４ａを介して、コント
ローラ３１により制御される。ステージ位置検出器１
２、２５は、アンプやＡ／Ｄ変換器等を含むインターフ
ェース１２ａ、２５ａを介してコントローラ３１に信号
を送る。また、反射電子検出器２２も同様のインターフ
ェース２２ａを介してコントローラ３１に信号を送る。
【００２５】コントローラ３１は、ステージ位置の制御
誤差を把握し、その誤差を像位置調整偏向器１６で補正
する。これにより、レチクル１０上のサブフィールドの
縮小像がウェハ２３上の目標位置に正確に転写される。
そして、ウェハ２３上で各サブフィールド像が繋ぎ合わ
されて、レチクル上のチップパターン全体がウェハ上に
転写される。
誤差を把握し、その誤差を像位置調整偏向器１６で補正
する。これにより、レチクル１０上のサブフィールドの
縮小像がウェハ２３上の目標位置に正確に転写される。
そして、ウェハ２３上で各サブフィールド像が繋ぎ合わ
されて、レチクル上のチップパターン全体がウェハ上に
転写される。
【００２６】次に、本発明の実施の形態に係る荷電粒子
露光装置における照明の荷電粒子密度分布の計測系につ
いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る荷電
粒子露光装置における照明の荷電粒子密度分布の計測系
の一例を示したものである。
露光装置における照明の荷電粒子密度分布の計測系につ
いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る荷電
粒子露光装置における照明の荷電粒子密度分布の計測系
の一例を示したものである。
【００２７】図１には、上流部から図２に示した電子銃
１、コンデンサレンズ２、投影レンズ１５、偏向器１６
が示されている。偏向器１６の下方には、小さな開口３
２ａを有する円板状をしたピンホールアパーチャ（ピン
ホール開口）３２が配置されている。図１において、電
子銃１から照射された荷電粒子は、コンデンサレンズ２
以降の照明系により照明ビームとして成形され、投影レ
ンズ系１５によりピンホールアパーチャ３２の面へ投影
される。この投影ビームを偏向器１６により偏向するこ
とにより、照明像面をピンホールアパーチャ３２上の開
口３２ａに対して走査することができる。なお、このよ
うな照明の荷電粒子密度分布の計測を行う時には、照明
ビームをレチクル１０（図２参照）の全開孔サブフィー
ルドに当て、レチクルのサブフィールドに当る照明ビー
ムそのものの投影像をピンホールアパーチャ３２上に形
成する。
１、コンデンサレンズ２、投影レンズ１５、偏向器１６
が示されている。偏向器１６の下方には、小さな開口３
２ａを有する円板状をしたピンホールアパーチャ（ピン
ホール開口）３２が配置されている。図１において、電
子銃１から照射された荷電粒子は、コンデンサレンズ２
以降の照明系により照明ビームとして成形され、投影レ
ンズ系１５によりピンホールアパーチャ３２の面へ投影
される。この投影ビームを偏向器１６により偏向するこ
とにより、照明像面をピンホールアパーチャ３２上の開
口３２ａに対して走査することができる。なお、このよ
うな照明の荷電粒子密度分布の計測を行う時には、照明
ビームをレチクル１０（図２参照）の全開孔サブフィー
ルドに当て、レチクルのサブフィールドに当る照明ビー
ムそのものの投影像をピンホールアパーチャ３２上に形
成する。
【００２８】ピンホールアパーチャ３２は、図２に示し
たウェハ２３のパターン形成面と同じ光軸方向高さの面
（像面）上に配置されている。このピンホールアパーチ
ャ３２の開口３２ａは、投影ビーム（荷電粒子線束）の
径に対し非常に小さいことが望ましい。これは、開口と
投影ビームの径の比により照明の荷電粒子密度分布空間
分解能が決まるからである。例えば、投影面上で１mm角
の照明ビームであった場合、φ10μm以下の開口が望ま
れる。ただし、必要な分解能が得られるのであれば開口
の寸法はもっと大きくても良い。
たウェハ２３のパターン形成面と同じ光軸方向高さの面
（像面）上に配置されている。このピンホールアパーチ
ャ３２の開口３２ａは、投影ビーム（荷電粒子線束）の
径に対し非常に小さいことが望ましい。これは、開口と
投影ビームの径の比により照明の荷電粒子密度分布空間
分解能が決まるからである。例えば、投影面上で１mm角
の照明ビームであった場合、φ10μm以下の開口が望ま
れる。ただし、必要な分解能が得られるのであれば開口
の寸法はもっと大きくても良い。
【００２９】ピンホールアパーチャ３２の例えば２mm下
方には、開口３３ａを有する円板状をした散乱コントラ
ストアパーチャ（ビーム制限開口）３３が配置されてい
る。散乱コントラストアパーチャ３３の開口３３ａの中
心は、ピンホールアパーチャ３２の開口３２ａの中心と
同軸上に配置してある。この散乱コントラストアパーチ
ャ３３により、ピンホールアパーチャ３２の非開口部で
散乱された透過荷電粒子を吸収するので、より分解能の
高い計測を行うことができる。散乱コントラストアパー
チャ３３の開口３３ａの開口径は、例えば、φ２００μ
m程度である。この開口径は、散乱される透過荷電粒子
のかなりの部分を吸収できるよう設定する。透過荷電粒
子の散乱の状況は、荷電粒子の加速エネルギーやアパー
チャの材質、厚さ等に依存するので、上記開口径の上記
寸法に限られるものではない。なお、散乱コントラスト
アパーチャ３３は場合によっては省略しても良い。
方には、開口３３ａを有する円板状をした散乱コントラ
ストアパーチャ（ビーム制限開口）３３が配置されてい
る。散乱コントラストアパーチャ３３の開口３３ａの中
心は、ピンホールアパーチャ３２の開口３２ａの中心と
同軸上に配置してある。この散乱コントラストアパーチ
ャ３３により、ピンホールアパーチャ３２の非開口部で
散乱された透過荷電粒子を吸収するので、より分解能の
高い計測を行うことができる。散乱コントラストアパー
チャ３３の開口３３ａの開口径は、例えば、φ２００μ
m程度である。この開口径は、散乱される透過荷電粒子
のかなりの部分を吸収できるよう設定する。透過荷電粒
子の散乱の状況は、荷電粒子の加速エネルギーやアパー
チャの材質、厚さ等に依存するので、上記開口径の上記
寸法に限られるものではない。なお、散乱コントラスト
アパーチャ３３は場合によっては省略しても良い。
【００３０】上述のアパーチャ群を通過した荷電粒子
は、最下部に設置されたフォトダイオード（半導体増幅
素子）３４へ入射する。フォトダイオード３４は、ＰＩ
Ｎフォトダイオードなどの半導体検出器を利用できる。
フォトダイオード３４を用いることにより、検出装置を
小型軽量にでき、機械的にも高い強度を得ることが可能
となる。例えば、フォトダイオード３４の利得が20000
倍であるとすると、フォトダイオード３４に1nAの荷電
粒子が入射した際、計測系に流れる電流は増幅作用によ
り20μAとなり、非常に高いＳ／Ｎを得ることが可能で
ある。
は、最下部に設置されたフォトダイオード（半導体増幅
素子）３４へ入射する。フォトダイオード３４は、ＰＩ
Ｎフォトダイオードなどの半導体検出器を利用できる。
フォトダイオード３４を用いることにより、検出装置を
小型軽量にでき、機械的にも高い強度を得ることが可能
となる。例えば、フォトダイオード３４の利得が20000
倍であるとすると、フォトダイオード３４に1nAの荷電
粒子が入射した際、計測系に流れる電流は増幅作用によ
り20μAとなり、非常に高いＳ／Ｎを得ることが可能で
ある。
【００３１】ここで、上述の荷電粒子線露光装置を用い
て計測した荷電粒子密度分布について説明する。図３
は、照明の荷電粒子密度分布プロファイルの一計測例を
示す図である。図３には、上述の荷電粒子線露光装置を
用いて計測した荷電粒子密度分布が示されている。横軸
はビームの位置を示し、縦軸は該位置における荷電粒子
密度分布を示す。ピンホールアパーチャ３２の開口３２
ａを通過した荷電粒子は、Ｓ／Ｎの高いほぼ方形のデー
タとして計測される。
て計測した荷電粒子密度分布について説明する。図３
は、照明の荷電粒子密度分布プロファイルの一計測例を
示す図である。図３には、上述の荷電粒子線露光装置を
用いて計測した荷電粒子密度分布が示されている。横軸
はビームの位置を示し、縦軸は該位置における荷電粒子
密度分布を示す。ピンホールアパーチャ３２の開口３２
ａを通過した荷電粒子は、Ｓ／Ｎの高いほぼ方形のデー
タとして計測される。
【００３２】このように、Ｓ／Ｎの高い照明の荷電粒子
密度分布や投影露光像の強度分布が計測できることによ
り、荷電粒子源や照明及び投影電子レンズ系を調節する
ことでフィードバックし、照明領域内の荷電粒子密度分
布の最適化や投影光学系の調整が可能となる。
密度分布や投影露光像の強度分布が計測できることによ
り、荷電粒子源や照明及び投影電子レンズ系を調節する
ことでフィードバックし、照明領域内の荷電粒子密度分
布の最適化や投影光学系の調整が可能となる。
【００３３】上述のように、本発明においては、荷電粒
子線径に比べて小さな開口３２ａを有するピンホールア
パーチャ３２を配置し、ピンホールアパーチャ３２の下
方に通過荷電粒子を検出するためにフォトダイオード３
４を設置した。そして、照明荷電粒子線をアパーチャ３
２上を走査し、開口３２ａを通過した荷電粒子線がダイ
オード３４に入射され、この信号を計測する事により照
明の荷電粒子密度分布を得、荷電粒子源や照明電子レン
ズ系を調節する。
子線径に比べて小さな開口３２ａを有するピンホールア
パーチャ３２を配置し、ピンホールアパーチャ３２の下
方に通過荷電粒子を検出するためにフォトダイオード３
４を設置した。そして、照明荷電粒子線をアパーチャ３
２上を走査し、開口３２ａを通過した荷電粒子線がダイ
オード３４に入射され、この信号を計測する事により照
明の荷電粒子密度分布を得、荷電粒子源や照明電子レン
ズ系を調節する。
【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、照明荷電粒子線をピンホールアパーチャ上で
走査もしくはステージを走査し、小型でＳ／Ｎの高いフ
ォトダイオードとすることで、照明領域内の荷電粒子密
度分布の最適化や投影光学系の調整が可能となり、品質
の高い露光を行うことができる。
によれば、照明荷電粒子線をピンホールアパーチャ上で
走査もしくはステージを走査し、小型でＳ／Ｎの高いフ
ォトダイオードとすることで、照明領域内の荷電粒子密
度分布の最適化や投影光学系の調整が可能となり、品質
の高い露光を行うことができる。
【図１】本発明の実施の形態に係る荷電粒子露光装置に
おける照明の荷電粒子密度分布の計測系の一例を示した
ものである。
おける照明の荷電粒子密度分布の計測系の一例を示した
ものである。
【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概要を示す図である。
体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。
【図３】照明の荷電粒子密度分布プロファイルの一計測
例を示す図である。
例を示す図である。
１ 電子銃
２ コンデンサレンズ
１５ 投影レンズ
１６ 偏向器
３２ ピンホールアパーチャ（ピンホール開口）
３２ａ 開口
３３ 散乱コントラストアパーチャ（ビーム制限開口）
３３ａ 開口
３４ フォトダイオード（半導体増幅素子）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2H097 AA03 BA10 BB10 CA16 EA11
LA10
5C033 BB02
5C034 BB01 BB02 BB05
5F056 AA22 BA02 BB01 CD18 EA04
Claims (7)
- 【請求項１】 荷電粒子線を感応基板上に選択的に照射
してパターン形成する荷電粒子線露光装置であって、 前記感応基板のパターン形成面と同じ光軸方向高さの面
（像面）上に設けられたピンホール開口と、 該開口を通過する荷電粒子線が入射し、該荷電粒子線の
電流を増幅する半導体増幅素子と、 を具備することを特徴とする荷電粒子線露光装置。 - 【請求項２】 前記ピンホール開口よりも大きな開口を
有するビーム制限開口を、前記ピンホール開口の下方に
配置することを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線露
光装置。 - 【請求項３】 感応基板上に転写するパターンの形成さ
れた原版を載置するステージと、 該パターンを、荷電粒子線で照明する照明光学系と、 該パターンを通過した荷電粒子線を、前記感応基板上に
投影結像させる投影光学系と、 前記荷電粒子線を偏向させる偏向器と、 前記感応基板を載置するステージと、 を具備し、 前記荷電粒子線を前記感応基板上に選択的に照射してパ
ターン形成する荷電粒子線露光装置であって、 前記感応基板のパターン形成面と同じ光軸方向高さの面
（像面）上に設けられたピンホール開口と、 該開口を通過する荷電粒子線が入射し、該荷電粒子線の
電流を増幅する半導体増幅素子と、 をさらに具備し、前記荷電粒子線の照明密度分布をもし
くは投影光学像の強度分布を測定することを特徴とする
荷電粒子線露光装置。 - 【請求項４】 前記照明光学系及び投影光学系において
複数の補正器を有し、両光学系がそれぞれ調整可能であ
ることを特徴とする請求項３記載の荷電粒子線露光装
置。 - 【請求項５】 前記照明光学系で前記荷電粒子線をピン
ホール開口上を走査し、 該開口を通過した前記荷電粒子線が前記半導体増幅素子
に入射され、 該半導体増幅素子の信号を計測する事により照明の荷電
粒子密度分布を得、荷電粒子源や前記照明光学系を調節
することを特徴とする請求項３記載の荷電粒子線露光装
置。 - 【請求項６】 前記照明光学系もしくは投影光学系もし
くは偏向器あるいはその組み合わせによって前記荷電粒
子線と前記ピンホール開口上を走査するか、又は前記ス
テージを走査し、前記開口を通過した前記荷電粒子線が
前記半導体増幅素子に入射され、該半導体増幅素子の信
号を計測することにより投影露光像を得、投影光学系を
調節することを特徴とする請求項３又は４記載の荷電粒
子線露光装置。 - 【請求項７】 前記半導体増幅素子がフォトダイオード
であることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載
の荷電粒子線露光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001306668A JP2003115430A (ja) | 2001-10-02 | 2001-10-02 | 荷電粒子線露光装置 |
| US10/264,093 US20030111618A1 (en) | 2001-10-02 | 2002-10-02 | Methods and devices for detecting a distribution of charged-particle density of a charged-particle beam in charged-particle-beam microlithography systems |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001306668A JP2003115430A (ja) | 2001-10-02 | 2001-10-02 | 荷電粒子線露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003115430A true JP2003115430A (ja) | 2003-04-18 |
Family
ID=19126266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001306668A Pending JP2003115430A (ja) | 2001-10-02 | 2001-10-02 | 荷電粒子線露光装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20030111618A1 (ja) |
| JP (1) | JP2003115430A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007015306A1 (ja) * | 2005-08-04 | 2007-02-08 | Fujitsu Limited | 荷電粒子線描画装置及び方法 |
| JP2009514141A (ja) * | 2003-07-09 | 2009-04-02 | カール・ツァイス・エヌティーエス・ゲーエムベーハー | 走査型電子顕微鏡用の検出器システムおよび対応する検出器システムを備える走査型電子顕微鏡 |
| US10867774B2 (en) | 2017-07-28 | 2020-12-15 | Nuflare Technology, Inc. | Multi charged particle beam writing apparatus and multi charged particle beam writing method |
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|---|---|---|---|---|
| JP6242745B2 (ja) * | 2014-05-13 | 2017-12-06 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線装置及び当該装置を用いる検査方法 |
| JP2019169362A (ja) | 2018-03-23 | 2019-10-03 | 株式会社日立製作所 | 電子ビーム装置 |
Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
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| JPH06140313A (ja) * | 1992-10-23 | 1994-05-20 | Fujitsu Ltd | 電子ビーム露光装置 |
| JPH07130622A (ja) * | 1993-11-01 | 1995-05-19 | Fujitsu Ltd | 電子ビーム露光装置の角度絞り用アパーチャの位置での電子ビーム断面整形方法 |
| JPH09293652A (ja) * | 1996-04-24 | 1997-11-11 | Fujitsu Ltd | 荷電粒子ビーム露光装置及びその方法 |
| JPH10261566A (ja) * | 1997-03-18 | 1998-09-29 | Toshiba Corp | ビーム電流測定用貫通孔の製造方法 |
| JP2001189257A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-07-10 | Nikon Corp | 荷電粒子線照明光学系の調整方法 |
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|---|---|---|---|---|
| US6078380A (en) * | 1991-10-08 | 2000-06-20 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus and method involving variation and correction of light intensity distributions, detection and control of imaging characteristics, and control of exposure |
| US6259104B1 (en) * | 1994-07-15 | 2001-07-10 | Stephen C. Baer | Superresolution in optical microscopy and microlithography |
| US5981954A (en) * | 1997-01-16 | 1999-11-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Electron beam exposure apparatus |
| US6353231B1 (en) * | 1998-08-31 | 2002-03-05 | Nikon Corporation | Pinhole detector for electron intensity distribution |
| JP3796369B2 (ja) * | 1999-03-24 | 2006-07-12 | キヤノン株式会社 | 干渉計を搭載した投影露光装置 |
-
2001
- 2001-10-02 JP JP2001306668A patent/JP2003115430A/ja active Pending
-
2002
- 2002-10-02 US US10/264,093 patent/US20030111618A1/en not_active Abandoned
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|---|---|
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