JP2015076614A - 電子ビーム露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】露光過程においてリアルタイムで電子ビームのエラーを検出できる電子ビーム露光装置を提供する。
【解決手段】電子ビーム露光装置は、第１入力データに対応する電子ビームと第２入力データに対応する電子ビームとを照射する電子ビームソース部２０と、第１入力データに基づいて電子ビームが照射されるマスク２００が上面に形成され、マスク２００を移動させるステージ１００と、第２入力データに基づいて照射される電子ビームに関するエラーを検出し、エラーが検出された電子ビームに基づいてエラー検出情報を出力するエラー検出装置３００と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子ビーム露光装置に係り、より詳しくは、露光過程においてリアルタイムで電子ビームのエラーを検出できる電子ビーム露光装置に関する。

一般的に、半導体集積回路の製造工程は、電子ビーム露光装置を用いて原版マスク（ｍａｓｋ）上に回路パターンを露光する段階を含む。

この際、電子ビーム露光装置の露光過程において、ステージ（ｓｔａｇｅ）の移動、マスクスライディングなどの問題によって、電子ビームの位置エラーまたはサイズエラーのような電子ビームに関するエラーが発生する。

このような電子ビームのエラーの判断に際しては、ブランクマスク（ｂｌａｎｋ ｍａｓｋ）に直接露光してプロセスを経た後、出来上がったパターンを測定してエラーを判断していたので、長い時間とコストとが必要となる。

本発明が解決しようとする技術的な課題は、露光過程においてリアルタイムで電子ビームのエラーを検出できる電子ビーム露光装置を提供するところにある。

本発明の一実施形態による電子ビーム露光装置は、第１入力データに対応する電子ビームと第２入力データに対応する電子ビームとを照射する電子ビームソース部と、前記第１入力データに基づいて電子ビームが照射されるマスクが上面に形成され、前記マスクを移動させるステージと、前記第２入力データに基づいて照射される電子ビームに関するエラーを検出し、エラーが検出された電子ビームに基づいてエラー検出情報を出力するエラー検出装置と、を含む。

前記エラー検出装置は、第１ライン及び第２ラインを含み、前記第２入力データに基づいて、前記第１ライン及び第２ライン上に照射される電子ビームを受光し、前記第１ライン及び第２ラインのそれぞれから第１信号及び第２信号を検出するセンサー部と、前記センサー部から検出される前記第１信号及び前記第２信号を比較した結果に基づいてエラー検出情報を出力するデータ処理部と、を含む。

前記センサー部は、第１導体上に所定の間隔離隔して不導体が形成され、前記不導体上に第２導体が形成され、前記第１導体上に前記所定の間隔離隔して形成された２本のラインのうち一方は、前記第１ラインであり、他方は、前記第２ラインである。

前記第２入力データに基づいて照射される電子ビームは、前記所定の間隔よりも広い幅を有する。

前記データ処理部は、前記第１信号の値と前記第２信号の値とを比較し、該比較の結果による前記第１信号と前記第２信号との差値を出力する比較部と、前記差値が所定の第１基準範囲内に含まれるか否かを判断し、該判断の結果に基づいてエラーが検出された電子ビームに対応するエラー検出情報を出力する判断部と、を含む。

前記判断部は、前記判断の結果に基づいてエラーが検出された電子ビームの個数をカウントするカウンターをさらに含む。

前記エラー検出装置は、前記第１導体の下部から検出される電流量に基づいて、前記第２入力データに対応する電子ビームのエネルギー量を検出する増幅器をさらに含み、前記判断部は、前記検出されたエネルギー量が所定の第２基準範囲内に含まれるか否かを判断し、該判断の結果に基づいてエラーが検出された電子ビームに対応するエラー検出情報を出力する。

前記第２入力データに基づいて、前記電子ビームソース部から一定周期ごとに繰り返して照射される複数の電子ビームのうちから、第１グループに対応する電子ビームは、前記電子ビームの左右部分が前記第１ライン及び前記第２ライン上に照射され、第２グループに対応する電子ビームは、前記電子ビームの上下部分が前記第１ライン及び前記第２ライン上に照射される。

前記エラー検出情報は、前記複数の電子ビームのうちからエラーが検出された電子ビームのそれぞれに対応するサイズ情報と位置情報、及び前記エラーが検出された電子ビームの個数情報を含む。

前記エラー検出装置は、前記マスクが形成される前記ステージ上に前記マスクと別途に付着されて配置されるか、前記マスクと同じサイズを有し、前記マスクの上面に着脱自在に配置される。

本発明の一実施形態による電子ビーム露光装置のエラー検出方法は、入力データに基づいて第１ライン及び第２ライン上に照射される電子ビームを受光する段階と、前記受光される電子ビームに基づいて、前記第１ライン及び前記第２ラインから出力される第１信号及び第２信号を検出する段階と、前記第１信号及び前記第２信号の間の差値に基づいて、前記差値が所定の基準範囲内に含まれるか否かを判断する段階と、を含む。

前記差値が所定の基準範囲内に含まれるか否かを判断する段階は、前記差値が所定の基準範囲内に含まれない場合、前記電子ビームにエラーが検出されたと判断し、前記エラーが検出された電子ビームに対応するエラー検出情報を出力する。

前記エラー検出情報は、前記入力データに基づいて一定周期ごとに繰り返して照射される複数の電子ビームのうちからエラーが検出された電子ビームのそれぞれに対応するサイズ情報と位置情報、及び前記エラーが検出された電子ビームの個数情報を含む。

本発明の実施形態による電子ビーム露光装置は、露光過程においてリアルタイムで電子ビームのエラーを検出することによって、エラー検出のための時間を短縮し、コストを節減できる。

本発明の一実施形態によるエラー検出装置を含む電子ビーム露光装置を示す図である。 図１に示されたステージの平面図である。 本発明の一実施形態によるエラー検出装置の構成図である。 図３に示したセンサー部の構造を説明する概略的な断面図である。 図３に示したエラー検出装置の一実施形態を説明する図である。 図５に示したエラー検出装置の動作を説明する図である。 図３に示したエラー検出装置の第２の実施形態を説明する構成図である。 本発明の一実施形態による電子ビーム露光装置のエラー検出方法を示すフローチャートである。

以下、添付した図面を参照して、本発明を詳しく説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるエラー検出装置を含む電子ビーム露光装置を示す図である。図１を参照すれば、電子ビーム露光装置１０は、電子銃２０、電子ビームソース部３０、ステージ１００、マスク２００、及びエラー検出装置３００を含む。

電子銃２０は、一定の断面積を有する電子ビームを照射する。電子銃２０は、一定周期ごとに電子ビームを繰り返し照射する。

電子ビームソース部３０は、アパーチュア（ａｐｅｒｔｕｒｅ）３１及びディフレクタ（ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ）３５を含み、照射される電子ビームのサイズを調節し、電子ビームの方向を制御する。このために、電子ビームソース部３０は、レンズ（図示せず）及び反射器（図示せず）などをさらに含む。

アパーチュア３１は、電子ビームの一部のみを透過させて電子ビームの形状を生成し、電子ビームのサイズを調節する。ディフレクタ３５は、電子ビームの移動方向を制御する。ステージ１００は、マスク２００を支持するためのものであって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動できる。マスク２００は、表面に回路パターン（ｐａｔｔｅｒｎ）が形成される石英（ｑｕａｒｔｚ）材のガラス基板である。

エラー検出装置３００は、マスク２００が配されたステージ１００の上面に備えられて、電子銃２０から電子ビームソース部３０を通じて照射される電子ビームに関するエラーを検出する。

電子ビームソース部３０は、第１入力データに対応する電子ビームと第２入力データに対応する電子ビームとを照射するために、電子銃２０から走査される電子ビームを制御する。この際、第１入力データは、マスク２００上に露光される回路パターンに対応するデータであり、第２入力データは、電子ビーム露光装置１０における電子ビームのエラーを検出するために、エラー検出装置３００上に露光される電子ビームに対応するデータである。

図２は、図１に示したステージの平面図（ｔｏｐ−ｖｉｅｗ）である。図２に示したように、エラー検出装置３０１乃至３０３は、多様な形態として具現可能であり、ステージ１００の上面の多様な位置に少なくとも１つ以上備えられる。

本発明においては、エラー検出装置３００がステージ１００の上面にマスク２００と別途に付着されて配置された例を図示したが、本発明の範囲は、これに限定されず、エラー検出装置３００は、マスク２００と同じサイズを有し、マスク２００の上面に着脱自在に配置されうる。

図３は、本発明の一実施形態によるエラー検出装置の構成図である。図３を参照すれば、エラー検出装置３００は、センサー部３１０及びデータ処理部３２０を含む。

センサー部３１０は、導体部３３０上に備えられる第１ライン３４０及び第２ライン３５０を含み、入力データに基づいて第１ライン３４０及び第２ライン３５０に照射される電子ビームを受光する。この際、電子ビームの左、右部分が各々例えば図３の左上部に示す第１ライン３４０及び第２ライン３５０上に照射され、電子ビームの下、上部分が各々例えば図３の右下部に示す第１ライン３４０及び第２ライン３５０上に照射される。

センサー部３１０は、受光する電子ビームに基づいて第１ライン３４０を通じて検出される信号Ｓ１と、第２ライン３５０を通じて検出される信号Ｓ２と、を出力する。このようなセンサー部３１０の一例を、図４に示す。

図４は、図３に示したセンサー部の構造を説明する概略的な断面図であって、図３に示しているセンサー部をＡ−Ａ’線に沿って切断した断面図である。センサー部３１０は、導体部３３０上に所定の間隔Ｇだけ離隔して第１不導体３４１及び第２不導体３５１が形成され、第１不導体３４１及び第２不導体３５１上に第１導体３４３及び第２導体３５３がそれぞれ形成されることにより構成される。

導体部３３０上に所定の間隔Ｇだけ離隔して形成された第１不導体３４１及び第１導体３４３は、第１ライン３４０を形成し、第２不導体３５１及び第２導体３５３は、第２ライン３５０を形成する。

この際、電子ビーム（ｂｅａｍ）は、第１ライン３４０及び第２ライン３５０の間の間隔Ｇよりも広い幅を有して第１ライン３４０及び第２ライン３５０上に照射される。

ビームの中心位置が、正確に第１ライン３４０、第２ライン３５０の間の間隔Ｇの中央にあれば、ビームにより第１ライン３４０、第２ライン３５０に蓄積される電荷は等しく、第１ライン３４０を通じて検出される第１信号Ｓ１と第２ライン３５０を通じて検出される第２信号Ｓ２とは等しく、エラーは零であり、ビームの中心位置が、左（右）にずれると、第１信号Ｓ１（第２信号Ｓ２）＞第２信号Ｓ２（第１信号Ｓ１）となり、エラーが検出される。

即ち、図３を参照すれば、データ処理部３２０は、第１ライン３４０を通じて検出される第１信号Ｓ１及び第２ライン３５０を通じて検出される第２信号Ｓ２を受信する。データ処理部３２０は、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２とを比較し、該比較の結果に基づいてエラー検出情報（Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｉｇｎａｌ）を出力する。

本明細書においては、電子ビームが四角ビーム状である場合を例として図示したが、本発明の範囲は、これに限定されるものではない。

図５は、図３に示したエラー検出装置の一実施形態を説明する図であり、図６は、図５に示したエラー検出装置の動作を説明する図である。

実施形態によって、電子ビーム露光装置１０において発生する電子ビームの位置エラーを検出するために、入力データ（Ｉｎｐｕｔ Ｄａｔａ）に対応する電子ビームが導体部３３０上に備えられた第１ライン３４０及び第２ライン３５０に照射される。

例えば、入力データが第１データＤ１乃至第４データＤ４を含む場合、電子銃２０から電子ビームソース部３０を通じて第１データＤ１乃至第４データＤ４のそれぞれに対応する第１電子ビームｂ１乃至第２４電子ビームｂ２４が一定周期ごとに繰り返して照射される。

第１ライン３４０及び第２ライン３５０は、第１電子ビームｂ１乃至第２４電子ビームｂ２４のそれぞれに対応して第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２を検出し、該検出された第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２をデータ処理部３２０に出力する。

データ処理部３２０は、第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２を比較し、該比較の結果に基づいてエラー検出情報（Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｉｇｎａｌ）を出力する。このために、データ処理部３２０は、比較部３２１及び判断部３２３を含む。

比較部３２１は、第１ライン３４０の第１導体３４３から検出される第１信号Ｓ１及び第２ライン３５０の第２導体３５３から検出される第２信号Ｓ２の値を比較し、該比較の結果による第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との差値Ｃｘを出力する。

判断部３２３は、比較部３２１の比較の結果による第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との差値Ｃｘが、所定の第１基準範囲Ｒ内に含まれるか否かを判断し、該判断の結果に基づいてエラーが検出された電子ビームに対応するエラー検出情報（Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｉｇｎａｌ）を出力する。

例えば、図６に示したように、判断部３２３は、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との差値Ｃｘが所定の第１基準範囲Ｒ内に含まれない第１１電子ビームｂ１１、第１２電子ビームｂ１２、第１５電子ビームｂ１５、及び第１９電子ビームｂ１９においてエラーが発生したと判断する。

そうすると、判断部３２３は、エラーが検出された電子ビームに対して、それぞれに対応するサイズ情報、位置情報及びエラーが検出された電子ビームの個数情報などをエラー検出情報（Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｉｇｎａｌ）として出力する。このために、判断部３２３は、エラーが検出された電子ビームの個数をカウントするカウンター（図示せず）をさらに含む。

また、図５には図示していないが、データ処理部３２０は、判断部３２３から出力される電子ビームに対応するエラー検出情報を保存した後、一回で出力するための保存部（図示せず）をさらに備えることもできる。

図７は、図３に示したエラー検出装置の第２の実施形態を説明する構成図である。図７のエラー検出装置の構成は、図５に示したものとほぼ同一なので、説明の便宜上、以下においては差異点を中心に説明する。

第２の実施形態において、エラー検出装置３００は、抵抗Ｒ１１及び増幅器３６０をさらに備える。抵抗Ｒ１１は、導体部３３０に照射される電子ビームが反射されないようにするための接地抵抗の役割を行う。

増幅器３６０は、導体部３３０の下部から検出される電流量に基づいて入力データに対応する電子ビームのエネルギー量を検出する。この際、エネルギー量は、電子銃２０から電子ビームソース部３０を通じて第１ライン３４０及び第２ライン３５０上に照射される電子ビームのエネルギー量に対応する。

判断部３２３’は、増幅器３６０から出力される値Ａｘが所定の第２基準範囲内に含まれるか否かを判断し、該判断の結果に基づいてエラーが検出された電子ビームに対応するエラー検出情報（Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｉｇｎａｌ）を出力する。この際、所定の第２基準範囲は、電子ビームに対応するそれぞれのエネルギー量に対する平均値を基準にする所定の範囲である。

例えば、電子ビームに対して検出されたエネルギー量が所定の第２基準範囲内に含まれない場合、前記電子ビームは、電子ビームソース部３０によって他の電子ビームと異なって、大きいか、少ないエネルギー量により照射されたと判断される。すなわち、前記電子ビームは、他の電子ビームとは異なるサイズにより照射されたと判断される。

判断部３２３’は、外部から入力される選択信号ＳＥＬに基づいて、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との差値Ｃｘまたは増幅器の出力値Ａｘに対する判断の結果に基づいてエラーが検出された電子ビームに対応するエラー検出情報（Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｉｇｎａｌ）を選択的に出力する。すなわち、電子ビームが第１ライン３４０及び第２ライン３５０上に照射される時、電子ビームのそれぞれに対応するエネルギー量に基づいて電子ビームのサイズエラーを判断する。

図８は、本発明の一実施形態による電子ビーム露光装置のエラー検出方法を示すフローチャートである。図１乃至図８を参照すれば、センサー部３１０は、電子銃２０から電子ビームソース部３０を通じて入力される入力データに基づいて第１ライン３４０及び第２ライン３５０上に照射される電子ビームを受光する（ステップＳ１１０）。この際、電子ビームソース部３０は、入力データに基づいて複数の電子ビームを照射する。

センサー部３１０は、受光される電子ビームに基づいて第１ライン３４０及び第２ライン３５０のそれぞれに対応する第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２を検出する（ステップＳ１２０）。

データ処理部３２０は、第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２の値を比較した結果に基づいて第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との差値を出力し（ステップＳ１３０）、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との差値が所定の基準範囲内に含まれるか否かを判断する（ステップＳ１４０）。

Ｓ１４０段階における判断の結果、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との差値が所定の基準範囲内に含まれない場合、データ処理部３２０は、前記電子ビームに対応するエラー検出情報を出力する（ステップＳ１５０）。この際、エラー検出情報は、複数の電子ビームのうちからエラーが検出された電子ビームのそれぞれに対応するサイズ情報と位置情報、及びエラーが検出された電子ビームの個数情報などを含む。

Ｓ１１０段階乃至Ｓ１４０段階は、入力データに基づいてセンサー部３１０に照射される複数の電子ビームに基づいて繰り返して行われる。また、Ｓ１５０段階は、センサー部３１０に照射される複数の電子ビームのそれぞれに対するエラー検出過程が完了する度に行われるか、複数の電子ビームに関するエラー検出過程が完了した以後に行われる。

図８を参照して説明した方法は、プログラムコードにより作成されて、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体にプログラムされうる。

本発明は、図面に示した一実施形態を参考にして説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されるべきである。

本発明は、電子ビーム露光装置及びそのエラー検出方法関連の技術分野に適用可能である。

１０ 電子ビーム露光装置
２０ 電子銃
３０ 電子ビームソース部
３１ アパーチュア（ａｐｅｒｔｕｒｅ）
３５ ディフレクタ（ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ）
１００ ステージ
２００ マスク
３００、３０１、３０２、３０３ エラー検出装置
３１０ センサー部
３２０ データ処理部
３２１ 比較部
３２３、３２３’ 判断部
３３０ 導体部
３４０ 第１ライン
３５０ 第２ライン
３６０ 増幅器

Claims (10)

1. 第１入力データに対応する電子ビームと第２入力データに対応する電子ビームとを照射する電子ビームソース部と、
   前記第１入力データに基づいて電子ビームが照射されるマスクが上面に形成され、前記マスクを移動させるステージと、
   前記第２入力データに基づいて照射される電子ビームに関するエラーを検出し、エラーが検出された電子ビームに基づいてエラー検出情報を出力するエラー検出装置と、
   を含むことを特徴とする電子ビーム露光装置。
2. 前記エラー検出装置は、
   第１ライン及び第２ラインを含み、前記第２入力データに基づいて、前記第１ライン及び第２ライン上に照射される電子ビームを受光し、前記第１ライン及び第２ラインのそれぞれから第１信号及び第２信号を検出するセンサー部と、
   前記センサー部から検出される前記第１信号及び前記第２信号を比較した結果に基づいてエラー検出情報を出力するデータ処理部と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム露光装置。
3. 前記センサー部は、
   第１導体上に所定の間隔離隔して不導体が形成され、前記不導体上に第２導体が形成され、
   前記第１導体上に前記所定の間隔離隔して形成された２本のラインのうち一方は、前記第１ラインであり、他方は、前記第２ラインであることを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム露光装置。
4. 前記第２入力データに基づいて照射される電子ビームは、前記所定の間隔よりも広い幅を有することを特徴とする請求項３に記載の電子ビーム露光装置。
5. 前記データ処理部は、
   前記第１信号の値と前記第２信号の値とを比較し、該比較の結果による前記第１信号と前記第２信号との差値を出力する比較部と、
   前記差値が所定の第１基準範囲内に含まれるか否かを判断し、該判断の結果に基づいてエラーが検出された電子ビームに対応するエラー検出情報を出力する判断部と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の電子ビーム露光装置。
6. 前記判断部は、
   前記判断の結果に基づいてエラーが検出された電子ビームの個数をカウントするカウンターをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の電子ビーム露光装置。
7. 前記エラー検出装置は、
   前記第１導体の下部から検出される電流量に基づいて、前記第２入力データに対応する電子ビームのエネルギー量を検出する増幅器をさらに含み、
   前記判断部は、前記検出されたエネルギー量が所定の第２基準範囲内に含まれるか否かを判断し、該判断の結果に基づいてエラーが検出された電子ビームに対応するエラー検出情報を出力することを特徴とする請求項６に記載の電子ビーム露光装置。
8. 前記第２入力データに基づいて、前記電子ビームソース部から一定周期ごとに繰り返して照射される複数の電子ビームのうちの、
   第１グループに対応する電子ビームは、前記電子ビームの左右部分が前記第１ライン及び前記第２ライン上に照射され、第２グループに対応する電子ビームは、前記電子ビームの上下部分が前記第１ライン及び前記第２ライン上に照射されることを特徴とする請求項７に記載の電子ビーム露光装置。
9. 前記エラー検出情報は、
   前記複数の電子ビームのうちのエラーが検出された電子ビームのそれぞれに対応するサイズ情報と位置情報、及び前記エラーが検出された電子ビームの個数情報を含むことを特徴とする請求項８に記載の電子ビーム露光装置。
10. 前記エラー検出装置は、
    前記マスクが形成される前記ステージ上に前記マスクと別途に付着されて配置されるか、前記マスクと同じサイズを有し、前記マスクの上面に着脱自在に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム露光装置。

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