JP2005116731A

JP2005116731A - 電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法

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Publication number: JP2005116731A
Application number: JP2003348019A
Authority: JP
Inventors: Yasunari Hayata; 康成早田; Osamu Kamimura; 理上村; Yoshinori Nakayama; 義則中山; Akiyoshi Tanimoto; 明佳谷本; Masato Muraki; 真人村木
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Canon Inc; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Canon Inc; Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2003-10-07
Filing date: 2003-10-07
Publication date: 2005-04-28
Also published as: US20050072939A1; EP1523028A3; US7098464B2; CN1606129A; EP1523028A2; CN100442435C

Abstract

【課題】
光によるマーク検出を行う電子ビーム描画装置等において、高精度な合わせ描画が可能な描画技術を提供する。
【解決手段】
電子源１０１と、電子源１０１から放出される電子ビームを、試料１２４上に照射し走査して、試料上に所望のパターンを形成する電子光学系と、試料１２４を搭載するステージ１２５と、前記ステージ１２５に設けられたマーク基板１２６と、前記電子ビームの照射方向と同じ側にあって前記マーク基板１２６を照射する位置検出用の光ビームを放射する手段１２８、１２９と、前記光ビームを放射する手段と同じ側にあって前記マーク基板で反射した反射光を受光する光検出手段１２３と、前記光検出手段とは前記マーク基板に関して反対側にあって前記電子ビームの前記マーク基板への照射により得られる透過電子を受光する電子検出手段１２７とを有し、かつ、検出された前記反射光および前記透過電子の信号をもとに前記光ビームと前記電子ビームとの相対的位置情報を求めるよう構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、リソグラフィ技術に係り、特に、半導体プロセス等に用いられる電子ビーム描画技術に関する。

電子ビーム計測装置において、光でウエハ位置を検出し、電子ビームで計測する装置が提案されている。特開平９−２２６７６号公報においては、光と電子ビームでそれぞれマーク位置を検出することで両者の距離を知り、その後、光でのマーク検出値を電子ビームの位置制御にフィードバックしていた。

また、特開平１−２１４１１７号公報においては、光でウエハ位置を検出し、電子ビームで描画する方法を報告している。

一方、特開平６−２７５５００号公報においては、ステージ上にある開口を透過した透過電子で電子ビームの焦点や非点を計測する方法が提案されている。

特開平９−２２６７６号公報

特開平１−２１４１１７号公報特開平６−２７５５００号公報

上述した従来例（特許文献１）による方法では、双方ともマークからの反射信号を用いているので精度に限界があった。また、従来例（特許文献２）の場合も、検出は反射電子によって行われている。従って、両従来例ともに、マーク検出の精度に関して十分に考慮されているとは言いがたい。

一方、従来例（特許文献２）は、電子ビームの高精度な調整に有効なものの、描画時における下地ウエハパターンとの位置合わせに関しては何ら考慮されていない。

そこで、本発明の目的は、光を用いたマーク検出を行う際に、高精度な合わせ描画を行うことを可能とする、電子ビーム描画技術を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、位置検出用の光ビームと、描画用の電子ビームに同じ側から照射される、支持体と開口部からなるマーク基板をステージ上に有し、照射側と反対方向に設けられた電子の受光面（ここでは、電子ビームを受ける面を光で使われている用語を受光面と呼ぶ）と、照射側と同じ方向に設けられた光の受光面とを有する電子ビーム描画装置を構成し、これにより、電子ビームは、効率、コントラストに優れた透過ビームで、光ビームは、ウエハマーク検出との互換性を図れる反射光で計測することを特徴とする。

先述した従来例（特許文献１）では、電子ビームによる試料上パターンの計測を反射電子や２次電子で行うために、電子ビームのマーク検出も反射電子や２次電子で行うことが望ましかった。

これに対して、本発明は、描画を行う装置であるために、電子ビームのマーク検出を透過電子で行うことが装置精度に悪影響を与えることはない。また、電子ビームでのマーク検出を試料位置以外で行うことにより、ステージに検出器を設置することが可能となり、透過電子を利用することが出来る。このように、本発明による検出方式は、描画装置の特性を活かすことで見出されたものである。

また、従来の電子ビームの反射を用いる方式では、基板もしくはその表面が伝導性である必要があるために、光での検出の際にバックグラウンドからの反射が大きくなり反射光信号のコントラストが低下してしまう。開口からなるマーク基板を用いることは開口部での反射率をゼロと出来るために、反射光の信号のコントラストも同時に向上させる効果が期待できる。

また、本発明をより有効に用いるためには、マーク構造の工夫も重要である。例えば、マーク基板としては軽元素の支持体に金属を被覆することにより、電子ビームの計測に重要な高精度な開口の形成と光の計測に重要なマークの反射を両立させることが出来る。また、支持体を構成する主な原子の原子番号より大きな原子番号の原子を主な原子とする金属を、被覆する方法もある。これにより、高精度な開口の形成を維持しながら電子ビーム計測の際のコントラストを大きくすること可能となる。例えば、支持体を構成する主な原子が加工性に優れたシリコンであり、原子番号の大きな元素が重金属もしくは貴金属であることが考えられる。近年、位置計測に耐える高精度な微細パターン開口を持つステンシル基板の製作技術が進歩しており、本発明ではこの利用を１つの着眼点としている。

さらに、光でのマーク検出精度の向上を図るために、更にコントラストを上げることが望ましい。例えば、マーク基板と電子の受光面との間に位置検出用の光を吸収する部材を設けることでマーク基板下方からの光の反射を防止する。すなわち、開口部を通過した光の反射率を大幅に低下させることにより反射光のコントラストを向上させることが出来る。これは厚い基板を用いた場合と比較すると大きな利点となる。

また、マークは電子ビーム用と光用とを分離することも意味があり、それぞれの計測に最適な構造を取ることが可能となる。この際は、それぞれのマークを近傍に配置することにより２つのマーク間の相対距離を安定化させることが重要である。比較的大きくなる光用マークの内部に電子ビーム用マークを配置する方法もマーク間の相対距離を安定化させる上で有利である。電子ビーム用と光用とを分離する場合は、光用マークの照射側と反対方向に光の吸収体を設け、マーク基板以外からの光の反射を防止することが有効となる。

なお、独立してブランキングが可能な複数の電子ビームを形成するマルチビーム電子ビーム描画装置におけるベースライン補正の場合は、マルチビームのピッチの凡そ整数倍のピッチを持つ光による検出のためのマークが形成されたマーク検出基板を用いることにより両者のマークを兼用することが可能となり、高精度な補正が期待される。

以下に、本発明の代表的な構成例を述べる。

（１）本発明の電子ビーム描画装置は、電子源と、前記電子源から放出される電子ビームを、試料上に照射し走査して、前記試料上に所望のパターンを形成する電子光学系と、前記試料を搭載するステージと、前記ステージに設けられたマーク基板と、前記電子ビームの照射方向と同じ側にあって前記マーク基板を照射する位置検出用の光ビームを放射する手段と、前記光ビームを放射する手段と同じ側にあって前記マーク基板で反射した反射光を受光する光検出手段と、前記光検出手段とは前記マーク基板に関して反対側にあって前記電子ビームの前記マーク基板への照射により得られる透過電子を受光する電子検出手段とを有し、かつ、検出された前記反射光および前記透過電子の信号をもとに前記光ビームと前記電子ビームとの相対的位置情報を求めるよう構成したことを特徴とする。

（２）本発明の電子ビーム描画装置は、電子源と、前記電子源から放出される電子ビームを、試料上に照射し走査して、前記試料上に所望のパターンを描画する電子光学系と、前記試料を搭載するステージと、前記ステージに設けられたマーク基板と、前記電子ビームの照射方向と同じ側にあって前記マーク基板を照射する位置検出用の光ビームを放射する手段と、前記光ビームを放射する手段と同じ側にあって前記マーク基板で反射した反射光を受光する光検出手段と、前記光検出手段とは前記マーク基板に関して反対側にあって前記電子ビームの前記マーク基板への照射により得られる透過電子を受光する電子検出手段とを有し、かつ、検出された前記反射光および前記透過電子の信号の併用により前記光ビームと前記電子ビームとの相対的位置情報を求めるよう構成したことを特徴とする。

（３）本発明の電子ビーム描画装置は、所定のピッチ間隔で配列された複数の電子ビームの各々を独立にオンオフ制御し、オンオフ制御された前記電子ビームをまとめて偏向走査せしめて、前記試料上に所望のパターンを描画する電子光学系と、前記試料を搭載するステージと、前記試料を搭載するステージと、前記ステージに設けられたマーク基板と、前記電子ビームの照射方向と同じ側にあって前記マーク基板を照射する位置検出用の光ビームを放射する手段と、前記光ビームを放射する手段と同じ側にあって前記マーク基板で反射した反射光を受光する光検出手段と、前記光検出手段とは前記マーク基板に関して反対側にあって前記電子ビームの前記マーク基板への照射により得られる透過電子を受光する電子検出手段とを有し、かつ、検出された前記反射光および前記透過電子をもとに前記光ビームと前記電子ビームとの相対的位置情報を求めるよう構成したことを特徴とする。

（４）本発明の電子ビーム描画方法は、電子源から放出される電子ビームを、ステージ上に搭載された試料上に照射し走査して、前記試料上に所望のパターンを形成する工程と、前記ステージに設けられたマーク基板に、前記電子ビームの照射方向と同じ側から、位置検出用の光ビームを照射し、前記光ビームの照射方向と同じ側から、前記マーク基板で反射した反射光を受光する工程と、前記電子ビームを前記マーク基板へ照射し、前記反射光を受光する側とは前記マーク基板に関して反対側にあって、前記マーク基板を透過した透過電子を検出する工程と、検出された前記反射光および前記透過電子をもとに前記光ビームと前記電子ビームとの相対的位置情報を求める工程とを有し、前記光ビームにより前記試料上のマーク位置を検出し、求めた前記相対的位置情報に従って前記電子ビームによる描画を行うようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、電子ビーム描画装置の高精度な合わせ描画を行うことができ、高解像なデバイスパターンの形成が可能となる。特に、マルチビーム電子ビーム描画装置に効果的と考えられる。

（実施例１）
図１に、本実施例における装置構成を示す。本実施例では、可変矩形法と一括図形照射法の併用が可能な電子ビーム描画装置を対象とした。

電子源１０１で５０ｋＶに加速された電子ビームは、矩形開口１１７の形成された第１マスク１０２を照射し、矩形開口の像は２つの転写レンズ１０７、１０８により第２マスク１１１上へ形成される。第２マスク１１１上には可変矩形用矩形開口１１８と複数の一括図形用開口１１９が形成されている。第２マスク上の第１マスク像の位置は２つのマスクの間にある偏向器１０６やビーム形状制御回路１３３によって制御される。２つのマスクによって形成された透過電子ビームは、２つの縮小レンズ１１２、１１３により縮小され、最終的に対物レンズ１１４、１１５によりステージ１２５上に置かれた試料１２４上に転写される。これらのレンズは、レンズ制御回路１３５により駆動される。また同時に、電子ビームは、アライナー制御回路１３４により軸調整される。試料１２４上の電子ビームの位置は、対物偏向器１１６によって制御されている。

ステージ１２５上には位置検出用のマーク基板１２６が設置されている。このマーク基板１２６とステージ１２５の位置を計測するレーザ干渉計（図示してない）、透過電子検出器１２７、および信号処理回路１３７とステージ制御回路１３８を用いることで、電子ビームの位置を測定することが出来る。更に、装置にはステージ１２５上に設置された位置検出用のマーク基板１２６の他に反射光検出器１２３、光源１２８が設けられており光の位置を測定することができる。これら制御の全体はデータ制御回路１３１により総括され、また、制御結果や計測結果は表示装置１３２により表示される。

マーク基板周辺の拡大図を、図２に示す。ここで用いる電子ビーム２０１は描画用の電子ビームであり、光ビーム２０２はウエハマーク検出用の光である。実際は、光と電子は異なる場所で入射されるが、ここでは説明の便宜上、同じ位置に示している。図を簡潔に示すために、光源と導波路は、図２では示されていない。透過電子検出器１２７及び透過電子の受光面２１１を、電子ビーム２０１をマーク基板２０６に照射する面の反対側に設けることにより、高感度・高コントラストを可能としている。一方、反射光検出器１２３と反射光の受光面２１０は、光ビーム２０２をマーク基板１２６に照射する面と同じ側に設けられている。これにより、ウエハマークからの反射光の検出が可能となる。

したがって、この透過電子と反射光との併用が、光でウエハマークを検出し電子ビームで描画する装置のベースライン補正では重要となることが分かる。特にマルチビームシステムでは１本あたりの電流量が小さくなるために、高感度な透過電子の検出が必須となっている。

本実施例では、図２に示すように、支持体としてシリコン（ステンシル）２０４を選択した。厚さは２μｍである。支持体として軽元素を選択した理由は、開口の加工性に優れ、開口形状の高精度化を図れるためである。他の材料の候補としては、シリコンカーバイドやダイヤモンドなどが考えられる。更に、加工を容易にするために２μｍ厚の薄膜とした。これは描画に用いる電子ビームの飛程の１／２以下である。２μｍ厚のシリコンは５０ｋＶの電子ビームを遮断することは出来ないが、平均自由行程よりは１０倍以上厚く、電子ビームを散乱させることは出来る。したがって、散乱電子が透過電子検出器１２７に入射しないように散乱電子絞り２０７を設ければ、高いコントラストを得ることが出来る。また、開口部を通過した電子ビーム２０１は、直接、透過電子検出器１２７に入射されるために高い感度が得ることが出来る。

ここでは、更にこの散乱電子絞り２０７を光の吸収体とした。具体的にはカーボンの黒体である。これでシリコンを透過した光を吸収し、検出部周辺の乱反射光が反射光検出器１２３に入射しないようにしている。散乱電子絞り２０７をアルミなどの加工性のよいもので製作し、表面をカーボンで被覆する方法もある。また、電子の受光面上に光吸収体２１２を配置することも同様の理由で有効となる。

また、図２では、シリコンの上に貴金属である金（Ａｕ）２０３を蒸着した。これにより、支持体からの光の反射率を向上させることが可能となり、電子ビーム用と光ビーム用のマークの基板を共通化することが出来る。このことはベースライン補正の精度を保障する上で大きなメリットとなる。また、金のように支持体を構成する主な原子の原子番号より大きな原子番号の原子を蒸着することは電子ビームに対する散乱能の向上にも有効であり、２重のメリットを得ることが出来る。図２では、金の蒸着を上面のみから行っているが、光を反射させる機能が重要であるので、両面あるいは下面のみの蒸着でも良い。言い換えれば、少なくとも光ビームを反射する手段側もしくはその反対側の表面に金属が被覆されていればよい。本実施例での金の厚さは４０ｎｍであった。これは検出に用いる光の進入深さの２倍以上であり、これにより十分な反射率を得ることができる。逆に開口パターンの寸法以上に膜厚を厚くすると開口パターン形状に悪影響を及ぼしてしまう。なお、被覆する貴金属あるいは重金属の他の候補としては、白金、パラジウム、タングステン、タンタルなどを挙げることが出来、これらの合金でも構わない。２層膜の形成もシリコン系の基板に開口を製作してから貴金属系の膜を蒸着する方法、シリコン系の基板にＣＶＤ法で重金属系を製作してから開口を形成する方法などがある。なお、開口形状は２μｍピッチの１μｍラインである。

マーク検出用光の波長は５９０ｎｍであり、図１に示した導波路１２９を通してマーク基板１２６に対してほぼ垂直に入射した。支持体のある部分の光の反射率は９０％以上であり、開口部の０％と大きなコントラストをなす。また、支持体のある部分で散乱された電子ビームの検出確率は１％以下である。したがって、両ビームにおいて理想に近いコントラストの信号を得ることが出来ることが分かる。

以上の装置を用いて、図３の工程に従って、シリコンウエハへの重ね合わせ描画を行った。まず、光および電子ビームで図２に示すマーク位置を検出し（ステップ３０１、３０２）、両者の相対位置情報を得る（ステップ３０３）。この際に、光源１２８、反射光検出器１２３、信号処理回路１３７、ステージ制御回路１３８などを活用する。次に、光でウエハのマーク検出を行い（ステップ３０４）、下地層のパターン位置を検出し、求めた相対位置情報をデータ制御回路１３１により処理して、最終的には対物偏向器１１６にフィードバックされ電子ビームで描画を行う（ステップ３０５）。この結果、３σで３０ｎｍの合わせ精度を実現することが出来た。

これまでの説明で明らかなように、透過電子は開口の場所で大きくなり、反射光は開口以外のところで大きくなる。この逆位相を利用することで、高速なベースライン補正が可能となる。すなわち、透過電子と反射光の両信号を合成し、そのコントラストが最低になる光と電子の相対距離を求めることにより補正を行うことが可能である。この手法は、本発明の一つの応用方法である。

（実施例２）
本実施例では、装置としては図１と同等のものを用いたが、マーク検出部は、図４に示すものを用いた。図４では、電子ビーム用マーク４０７と光用マーク４０８を分離している。これは、それぞれに適したマークパターンを用いることで精度を向上させることを目的としている。ただし、マーク間の相対距離が熱やストレスに対して安定している必要があるために、両者は出来るだけ近傍に位置することが必要である。本実施例では、マーク基板として５μｍ厚のシリコンステンシル４０４に金属であるアルミ（Ａｌ）４０３を１００ｎｍ厚蒸着している。アルミの電子線散乱能はシリコンとあまり差はないが、光の反射率を向上させる効果が期待できる。

一般的に、電子ビーム４０１は大きな偏向が苦手であり、小さいマークが好ましい。これに対して、マーク検出用の光ビーム４０２は解像度があまり良くないために、大きなマークが好ましい。従って、光用マーク４０８のほうが電子ビーム用マーク４０７より大きくなる。図４では、電子ビーム用マーク４０７の２μｍピッチの１μｍラインの開口形状に続いて２０μｍピッチの４μｍラインの光用マーク４０８が形成されている。ここでも、光用マーク４０８の下には光の吸収体４０９を別途設けており、光の乱反射を防いでいる。光の吸収体４０９は近傍を通過する電子ビームによる帯電を防止するために導電体であることが望ましい。ここでも光の吸収体として炭素を用いた。

また、単に材料の反射率を低下させるだけでなく。凹凸を設けた構造として光の反射率を低下させる方法もある。まず、光ビームにより光用マークを、次に電子ビームにより電子ビーム用マークを検出し、両パターン間の距離を加味して電子ビームと光ビームの相対関係を求める。そして光でウエハのマーク検出を行い、下地層のパターン位置を検出し、求めた相対位置情報に従って電子ビームで描画を行う。この結果、３σで２５nｍの合わせ精度を実現することが出来た。

なお、図中、４０５は光検出器、４０６はマーク基板、４１０は散乱電子絞り、４１１は電子検出器、４２０は光の受光面、４２１は電子の受光面を示す。

（実施例３）
図５に、本実施例の装置構成を示す。本実施例では、マルチビーム方式の電子ビーム描画装置を対象とした。電子源５１０で５０ｋＶに加速された電子ビーム５１１は、コンデンサレンズ５１２を通して平行ビームとし、複数の穴の空いたアパーチャ−アレイ５１３により複数のポイントビームに分離され、その後段にあるレンズアレイ５１４によりポイントビームの中間像５１６に結像される。複数のポイントビームは、個別にオンオフ制御可能なようにブランカーアレイ５１５、ブランキング絞り５１９が設けられている。こうして作られたマルチポイントビームは、第１投影レンズ５１８と第２投影レンズ５２１からなるダブレットレンズ５２２により縮小されて試料５２４上に結像される。ダブレットレンズの２つのレンズの間には偏向器５２０があり、試料５２４上での描画位置を規定する。

試料５２４を搭載するステージ５２５には、位置検出用のマーク基板５２６があり、ステージ５２５の位置を計測するレーザ干渉計（図示してない）と透過電子検出器５２７を用いることで電子ビームの位置を測定することが出来る。更に、装置にはステージ５２５上に設置された位置検出用のマーク基板５２６の他に反射光検出器５２３、光源５２８が設けられており光の位置を測定することができる。

また、ダブレットレンズ５２２の１つ目のレンズである第１投影レンズ５１８の上方にはアライナー５１７が２段構成で設けられており、連動させることによりレンズへの電子ビームの入射角度と入射位置を調整できる。アライナー５１７はアライナー制御回路５０４により、ダブレットレンズ５２２はレンズ制御回路５０５により駆動される。本例では、具体的には電流が供給されることになる。各電流の設定値は、データ制御回路５０１から与えられる情報により決められている。同様に、フォーカス制御回路５０２とパターン発生回路５０３は、電圧を供給することで対応する光学素子を動作させている。これらの設定値もデータ制御回路５０１から与えられる情報により決められている。このデータ制御回路５０１は、表示装置５０９を具備し、信号処理回路５０７やステージ制御回路５０８から得られる情報も利用してレンズやアライナーの動作量を決める計算も行う。

本実施例では、電子ビーム用マークと光用マークを分離したもう１つの例として、図６に示すような断面構造を有する基板を採用した。上面から見た形状は、図７に示す。なお、図６では、反射光の受光面および光検出器、透過電子の受光面および電子検出器を図示してないが、基本的構成は、図２、図４に示したものと同様である。

本実施例では、電子ビーム用マーク６０５が光ビーム用マーク６０４の内部に位置している。光６０２の検出は、反射像をＣＣＤ等で処理するために大きな２次元領域からの反射光を用いるのがよい。これに対して、電子ビーム６０１は使用できる電流がクーロン効果や収差により大きく限定されるために大きな２次元領域からの反射電子を用いることは困難であり、光用マークと比較して小さなマークを用いるのが適している。したがって、本実施例のように、電子ビーム用マーク６０５が光ビーム用マーク６０４に内包されるマーク形状とすることで、それぞれの検出精度を確保しながら、両マークの相対距離の安定性をより保障することができる。この場合は、反射光の信号は、中央の電子ビーム用マーク領域７００（光計測未使用領域）を避けて処理すれば両者の干渉を避けることが可能である。

本装置を用いて下地層のパターン位置を検出し、求めた相対位置情報に従って電子ビームで描画を行った。この結果、３σで２３ｎｍの合わせ精度を実現することが出来た。

以上の実施例において、位置検出用のエネルギービームとして光をパターン形成用のエネルギービームとしてプローブ状の電子ビームを用いたが、他のエネルギービーム（例えば、転写型の電子ビームやイオンビーム、短波長の光など）を用いたリソグラフィ装置にも適用可能であることは明らかである。

本発明の実施例１及び２における装置構成を説明する概略図。実施例１におけるマーク周辺部を説明する図。本発明による重ね合わせ描画を行う工程を説明する図。実施例２におけるマーク周辺部を説明する図。本発明の実施例３における装置構成を説明する概略図。実施例３におけるマーク基板の断面構造を説明する図。実施例３におけるマーク基板の電子ビーム用マークと光ビーム用マークの形状を説明する上面図。

符号の説明

１０１…電子源、１０２…第１マスク、１０６…ビ…ム形成偏向器、１０７…第１転写レンズ、１０８…第２転写レンズ、１１１…第２マスク、１１２…第１縮小レンズ、１１３…第２縮小レンズ、１１４…第１対物レンズ、１１５…第２対物レンズ、１１６…対物偏向器、１１７…矩形開口、１１８…矩形開口、１１９…一括図形開口、１２３…反射光検出器、１２４…試料、１２５…ステージ、１２６…マーク基板、１２７…透過電子検出器、１２８…光源、１２９…導波路、１３１…データ制御回路、１３２…表示装置、１３３…ビーム形状制御回路、１３４…アライナー制御回路、１３５…レンズ制御回路、１３６…ビーム位置制御回路、１３７…信号処理回路、１３８…ステージ制御回路、１５０…電子の受光面、１５１…光の受光面、２０１…電子ビーム、２０２…光ビーム、２０３…Ａｕ、２０４…シリコンステンシル、２０５…散乱電子絞り（光吸収体）、２１０…電子の受光面、２１１…光の受光面、４０１…電子ビーム、４０２…光ビーム、４０３…Ａｌ、４０４…シリコンステンシル、４０５…光検出器、４０６…マーク基板、４０７…電子ビーム用マーク、４０８…光用マーク、４０９…光吸収体、４１０…散乱電子絞り、４１１…電子検出器、４２０…電子の受光面、４２１…光の受光面、５０１…データ制御回路、５０２…フォーカス制御回路、５０３…パターン発生回路、５０４…アライナー制御回路、５０５…レンズ制御回路、５０６…偏向制御回路、５０７…信号処理回路、５０８…ステージ制御回路、５０９…表示装置、５１０…電子源、５１１…電子ビーム、５１２…コンデンサレンズ、５１３…アパーチャーアレイ、５１４…レンズアレイ、５１５…ブランカーアレイ、５１６…中間像、５１７…アライナー、５１８…第１投影レンズ、５１９…ブランキング絞り、５２０…偏向器、５２１…第２投影レンズ、５２２…ダブレットレンズ、５２３…反射光検出器、５２４…試料、５２５…ステージ、５２６…マーク基板、５２７…透過電子検出器、５２８…光源、５５０…電子の受光面、５５１…光の受光面、６０１…電子、６０２…光ビーム、６０３…マーク基板、６０４…光用マーク、７００…電子ビーム用マーク領域。

Claims

電子源と、前記電子源から放出される電子ビームを、試料上に照射し走査して、前記試料上に所望のパターンを形成する電子光学系と、前記試料を搭載するステージと、前記ステージに設けられたマーク基板と、前記電子ビームの照射方向と同じ側にあって前記マーク基板を照射する位置検出用の光ビームを放射する手段と、前記光ビームを放射する手段と同じ側にあって前記マーク基板で反射した反射光を受光する光検出手段と、前記光検出手段とは前記マーク基板に関して反対側にあって前記電子ビームの前記マーク基板への照射により得られる透過電子を受光する電子検出手段とを有し、かつ、検出された前記反射光および前記透過電子の信号をもとに前記光ビームと前記電子ビームとの相対的位置情報を求めるよう構成したことを特徴とする電子ビーム描画装置。
前記マーク基板は、前記電子ビームを照射するマークと、前記光ビームを照射すマークとが異なるパターンで構成されていることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画装置。
前記マーク基板は、前記光ビームを照射するマークの内部に前記電子ビームを照射するマークが配置されていることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画装置。
前記マーク基板は、支持体と、所定のパターンで配設された開口部とを有することを特徴とする請求項１、２又は３記載の電子ビーム描画装置。
前記マーク基板の支持体が、軽元素からなり、かつ、前記支持体の少なくとも前記光ビームを放射する手段側もしくはその反対側の表面が、金属で被覆されていることを特徴とする請求項４記載の電子ビーム描画装置。
前記マーク基板の支持体の少なくとも前記光ビームを放射する手段側もしくはその反対側の表面が、前記支持体を構成する主な原子の原子番号より大きな原子番号の原子を主な原子とする金属で被覆されていることを特徴とする請求項４記載の電子ビーム描画装置。
前記マーク基板の支持体の厚さが、描画に用いる電子の飛程の１／２以下の厚さであることを特徴とする請求項４記載の電子ビーム描画装置。
前記マーク基板の支持体を構成する主な原子がシリコンであり、かつ、前記支持体の少なくとも前記光ビームを放射する手段側もしくはその反対側の表面が、重金属もしくは貴金属で被覆されていることを特徴とする請求項４記載の電子ビーム描画装置。
前記マーク基板と前記電子検出手段の間に前記位置検出用の光ビームを吸収する部材を設けてなることを特徴とする請求項４記載の電子ビーム描画装置。
前記電子ビームを照射するマークの位置に対応する位置に透過電子絞りを、前記光ビームを照射するマークの位置に対応する位置に光の吸収体を、それぞれ前記マーク基板の照射面の反対側に設けてなることを特徴とする請求項２記載の電子ビーム描画装置。
電子源と、前記電子源から放出される電子ビームを、試料上に照射し走査して、前記試料上に所望のパターンを描画する電子光学系と、前記試料を搭載するステージと、前記ステージに設けられたマーク基板と、前記電子ビームの照射方向と同じ側にあって前記マーク基板を照射する位置検出用の光ビームを放射する手段と、前記光ビームを放射する手段と同じ側にあって前記マーク基板で反射した反射光を受光する光検出手段と、前記光検出手段とは前記マーク基板に関して反対側にあって前記電子ビームの前記マーク基板への照射により得られる透過電子を受光する電子検出手段とを有し、かつ、検出された前記反射光および前記透過電子の信号の併用により前記光ビームと前記電子ビームとの相対的位置情報を求めるよう構成したことを特徴とする電子ビーム描画装置。
所定のピッチ間隔で配列された複数の電子ビームの各々を独立にオンオフ制御し、オンオフ制御された前記電子ビームをまとめて偏向走査せしめて、前記試料上に所望のパターンを描画する電子光学系と、前記試料を搭載するステージと、前記試料を搭載するステージと、前記ステージに設けられたマーク基板と、前記電子ビームの照射方向と同じ側にあって前記マーク基板を照射する位置検出用の光ビームを放射する手段と、前記光ビームを放射する手段と同じ側にあって前記マーク基板で反射した反射光を受光する光検出手段と、前記光検出手段とは前記マーク基板に関して反対側にあって前記電子ビームの前記マーク基板への照射により得られる透過電子を受光する電子検出手段とを有し、かつ、検出された前記反射光および前記透過電子をもとに前記光ビームと前記電子ビームとの相対的位置情報を求めるよう構成したことを特徴とする電子ビーム描画装置。
前記マーク基板は、前記複数の電子ビームのピッチ間隔の略整数倍のピッチを持つパターンが形成された光ビーム用のマークを有することを特徴とする請求項１２記載の電子ビーム描画装置。
検出された前記反射光および前記透過電子の信号の併用によりベースライン補正を行うよう構成したことを特徴とする請求項１２又は１３記載の電子ビーム描画装置。
電子源から放出される電子ビームを、ステージ上に搭載された試料上に照射し走査して、前記試料上に所望のパターンを形成する工程と、前記ステージに設けられたマーク基板に、前記電子ビームの照射方向と同じ側から、位置検出用の光ビームを照射し、前記光ビームの照射方向と同じ側から、前記マーク基板で反射した反射光を受光する工程と、前記電子ビームを前記マーク基板へ照射し、前記反射光を受光する側とは前記マーク基板に関して反対側にあって、前記マーク基板を透過した透過電子を検出する工程と、検出された前記反射光および前記透過電子をもとに前記光ビームと前記電子ビームとの相対的位置情報を求める工程とを有し、前記光ビームにより前記試料上のマーク位置を検出し、求めた前記相対的位置情報に従って前記電子ビームによる描画を行うようにしたことを特徴とする電子ビーム描画方法。
前記前記マーク基板は、支持体と、所定のパターンで配設された開口部とを有することを特徴とする請求項１５記載の電子ビーム描画方法。
前記電子ビームは、所定のピッチ間隔で配列された複数の電子ビームよりなるマルチビームであり、前記マーク基板は、前記マルチビームのピッチ間隔の略整数倍のピッチのパターンを持つ光ビーム用のマークが形成されていることを特徴とする請求項１５記載の電子ビーム描画方法。