JP2655513B2 - 電子線露光装置 - Google Patents
電子線露光装置Info
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- JP2655513B2 JP2655513B2 JP7083614A JP8361495A JP2655513B2 JP 2655513 B2 JP2655513 B2 JP 2655513B2 JP 7083614 A JP7083614 A JP 7083614A JP 8361495 A JP8361495 A JP 8361495A JP 2655513 B2 JP2655513 B2 JP 2655513B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron beam
- electron
- beam exposure
- electrons
- exposure apparatus
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- Expired - Lifetime
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路などの回
路パターンを半導体基板上に描画する電子線露光装置に
関する。
路パターンを半導体基板上に描画する電子線露光装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路においては、カス
タムＬＳＩ、セミカスタムＬＳＩなどの小量多品種生産
のＬＳＩの製造が推進されている。これらの要求を満た
す方法として、電子線露光装置が用いられている。この
理由は、電子線露光装置は投影露光装置のようにマスク
やレチクルを必要とせず、パターンデータに基づいて半
導体基板上に直接に回路パターンを形成するため、マス
ク、レチクルの製造期間分、工期の短縮が可能であり、
また、マスク、レチクル代が不要でありコストの低減が
可能であるからである。
タムＬＳＩ、セミカスタムＬＳＩなどの小量多品種生産
のＬＳＩの製造が推進されている。これらの要求を満た
す方法として、電子線露光装置が用いられている。この
理由は、電子線露光装置は投影露光装置のようにマスク
やレチクルを必要とせず、パターンデータに基づいて半
導体基板上に直接に回路パターンを形成するため、マス
ク、レチクルの製造期間分、工期の短縮が可能であり、
また、マスク、レチクル代が不要でありコストの低減が
可能であるからである。
【０００３】図６は従来の電子線露光装置の一例の構成
を示す模式図である。この電子線露光装置は本体１と試
料室１３とを含んでいる。本体１は、電子を発生させ加
速電源１６により加速し電子ビーム１０を形成する電子
銃部１１と、電子ビーム１０のスポットの成形、ブラン
キング、ビーム照射位置決め、照射量決め等を行なうた
めの電磁レンズやアパチャなどの各種電極等から構成さ
れた電子鏡筒部１２とを含む。試料室１には、描画され
るウェハー２０を載せるウェハー台と、その位置をコン
トロールするためのＸ−Ｙステージ１５とが備えられて
いる。
を示す模式図である。この電子線露光装置は本体１と試
料室１３とを含んでいる。本体１は、電子を発生させ加
速電源１６により加速し電子ビーム１０を形成する電子
銃部１１と、電子ビーム１０のスポットの成形、ブラン
キング、ビーム照射位置決め、照射量決め等を行なうた
めの電磁レンズやアパチャなどの各種電極等から構成さ
れた電子鏡筒部１２とを含む。試料室１には、描画され
るウェハー２０を載せるウェハー台と、その位置をコン
トロールするためのＸ−Ｙステージ１５とが備えられて
いる。
【０００４】また、本体１の各部はそれぞれ真空ポンプ
４Ａ〜４Ｃによって真空引きされる。本体１は防震台５
上に設置されている。
４Ａ〜４Ｃによって真空引きされる。本体１は防震台５
上に設置されている。
【０００５】コンピュータ３Ｂは、データ保存部２Ｂよ
りパターンデータを受け取り、このパターンデータ及び
予め決められた各描画パラメータに従って、電子鏡筒部
１２内の電子ビーム１０及びＸ−Ｙステージ１５を制御
し、パターン描画を行なわせる。
りパターンデータを受け取り、このパターンデータ及び
予め決められた各描画パラメータに従って、電子鏡筒部
１２内の電子ビーム１０及びＸ−Ｙステージ１５を制御
し、パターン描画を行なわせる。
【０００６】ところで、ＬＳＩが完成するまでにパター
ン描画はウェハー上に数回〜数十回繰り返されるため、
描画パターンと描画パターンとの重ね合わせは重要であ
る。この重ね合わせが悪いと、そのＬＳＩは不良品とな
ってしまう。従って、通常はパターン描画に先立って、
ウェハー上にあらかじめ形成されているアライメントマ
ーク１８を電子ビーム１０で走査し、その時に発生した
反射電子２２を反射電子検出器１７により検出し、アラ
イメントマーク１８の位置を特定した後、パターンを所
定の位置に描画する。このようにアライメントマークを
規準とすることにより常にパターンを所望の位置に描画
することができ、パターンとパターンとが良好に重ね合
わされる。
ン描画はウェハー上に数回〜数十回繰り返されるため、
描画パターンと描画パターンとの重ね合わせは重要であ
る。この重ね合わせが悪いと、そのＬＳＩは不良品とな
ってしまう。従って、通常はパターン描画に先立って、
ウェハー上にあらかじめ形成されているアライメントマ
ーク１８を電子ビーム１０で走査し、その時に発生した
反射電子２２を反射電子検出器１７により検出し、アラ
イメントマーク１８の位置を特定した後、パターンを所
定の位置に描画する。このようにアライメントマークを
規準とすることにより常にパターンを所望の位置に描画
することができ、パターンとパターンとが良好に重ね合
わされる。
【０００７】このアライメントマークの位置認識方法
は、アライメントに用いる電子ビーム１０をパターン描
画と同じ加速電圧（２０ｋＶ〜５０ｋＶ）を印加して加
速させてアライメントマーク１８に照射し、アライメン
トマーク１８の反射電子１６を反射電子検出器１７で捕
捉しアライメントマーク１８の位置の認識を行なってい
る。
は、アライメントに用いる電子ビーム１０をパターン描
画と同じ加速電圧（２０ｋＶ〜５０ｋＶ）を印加して加
速させてアライメントマーク１８に照射し、アライメン
トマーク１８の反射電子１６を反射電子検出器１７で捕
捉しアライメントマーク１８の位置の認識を行なってい
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電子線
露光装置は、アライメント時にアライメントマーク部か
らの反射電子を捕捉するための反射電子検出器がウェハ
ー直上にある。しかし、アライメント時にアライメント
マーク部からは反射電子だけでなく、オージェ電子を含
む２次電子も発生し、これらも反射電子検出器に捕捉さ
れるため、反射電子信号のＳ／Ｎが低下しアライメント
マークの位置認識を困難にしている。
露光装置は、アライメント時にアライメントマーク部か
らの反射電子を捕捉するための反射電子検出器がウェハ
ー直上にある。しかし、アライメント時にアライメント
マーク部からは反射電子だけでなく、オージェ電子を含
む２次電子も発生し、これらも反射電子検出器に捕捉さ
れるため、反射電子信号のＳ／Ｎが低下しアライメント
マークの位置認識を困難にしている。
【０００９】図７（ａ）及び図７（ｂ）は従来の問題点
を説明するためのアライメントマーク部のウェハー縦断
面図及び反射電子量を示すグラフである。ここで、この
試供品であるシリコンウェハー２０１に形成されたアラ
イメントマーク２０４の上には、図７（ａ）に示すよう
に、ＳｉＯ2 膜２０２が０．５〜２μｍ、レジスト２０
３が０．５〜２．５μｍ、それぞれ被着されている。こ
のようなシリコンウェハー２０１におけるアライメント
は、まず、電子ビーム１０でアライメントマークを横断
するように走査する。この時、２０〜５０ｋＶの加速電
圧の印加で加速された電子ビーム１０がマーク部に照射
され、２次電子２１及び反射電子２２が発生する。この
時、２次電子２１のエネルギーは１００ｅＶ以下であ
り、マーク２０４で発生した２次電子２１はＳｉＯ2 膜
２０２を通過することなくエネルギーを失ない消滅す
る。これに対し、マーク２０４で散乱された反射電子２
２は入射電子とほぼ同等のエネルギーを有しており、Ｓ
ｉＯ2 膜２０２、レジスト２０３を通過して電子数を減
少しながらもウェハー上に出てくることが可能である。
反射電子２２はウェハー上に出る時に、さらにレジスト
２０３の表面で多量の２次電子２３を発生する。反射電
子２２と２次電子２３は共に反射電子検出器１７に捕捉
される。
を説明するためのアライメントマーク部のウェハー縦断
面図及び反射電子量を示すグラフである。ここで、この
試供品であるシリコンウェハー２０１に形成されたアラ
イメントマーク２０４の上には、図７（ａ）に示すよう
に、ＳｉＯ2 膜２０２が０．５〜２μｍ、レジスト２０
３が０．５〜２．５μｍ、それぞれ被着されている。こ
のようなシリコンウェハー２０１におけるアライメント
は、まず、電子ビーム１０でアライメントマークを横断
するように走査する。この時、２０〜５０ｋＶの加速電
圧の印加で加速された電子ビーム１０がマーク部に照射
され、２次電子２１及び反射電子２２が発生する。この
時、２次電子２１のエネルギーは１００ｅＶ以下であ
り、マーク２０４で発生した２次電子２１はＳｉＯ2 膜
２０２を通過することなくエネルギーを失ない消滅す
る。これに対し、マーク２０４で散乱された反射電子２
２は入射電子とほぼ同等のエネルギーを有しており、Ｓ
ｉＯ2 膜２０２、レジスト２０３を通過して電子数を減
少しながらもウェハー上に出てくることが可能である。
反射電子２２はウェハー上に出る時に、さらにレジスト
２０３の表面で多量の２次電子２３を発生する。反射電
子２２と２次電子２３は共に反射電子検出器１７に捕捉
される。
【００１０】ところが、ＳｉＯ2 膜２０２とレジスト２
０３は絶縁体であり、膜中に留まる電子は流れることが
できず、ＳｉＯ2 膜２０２とレジスト２０３は負に帯電
する。そのため、エネルギーの大きな反射電子２２は帯
電したＳｉＯ2 膜２０２やレジスト２０３の影響を受け
ず反射電子検出器１７に入射するが、エネルギーの小さ
な２次電子２３は負に帯電したＳｉＯ2 膜２０２やレジ
スト２０３の影響を受け、反射電子検出器１７に入った
り、入らなかったりしノイズとなってしまう。
０３は絶縁体であり、膜中に留まる電子は流れることが
できず、ＳｉＯ2 膜２０２とレジスト２０３は負に帯電
する。そのため、エネルギーの大きな反射電子２２は帯
電したＳｉＯ2 膜２０２やレジスト２０３の影響を受け
ず反射電子検出器１７に入射するが、エネルギーの小さ
な２次電子２３は負に帯電したＳｉＯ2 膜２０２やレジ
スト２０３の影響を受け、反射電子検出器１７に入った
り、入らなかったりしノイズとなってしまう。
【００１１】その結果、図７（ｂ）に示すように、反射
電子検出器で検出した反射電子信号は、ウェハー表面で
発生した２次電子２３によるノイズに埋もれてしまう。
このため、Ｓ／Ｎ比がとれずアライメント精度が低下
し、描画パターンと描画パターンとの重ね合わせが悪く
なりＬＳＩの歩留まりを低下させるという問題がある。
電子検出器で検出した反射電子信号は、ウェハー表面で
発生した２次電子２３によるノイズに埋もれてしまう。
このため、Ｓ／Ｎ比がとれずアライメント精度が低下
し、描画パターンと描画パターンとの重ね合わせが悪く
なりＬＳＩの歩留まりを低下させるという問題がある。
【００１２】従って、本発明の目的は、アライメントマ
ークの認識を向上させ描画パターンと描画パターンとの
重ね合わせを精密に行ない得る電子線露光装置を提供す
ることである。
ークの認識を向上させ描画パターンと描画パターンとの
重ね合わせを精密に行ない得る電子線露光装置を提供す
ることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、半導体
基板上を電子ビームで走査し、前記半導体基板上のアラ
イメントマークから発生した反射電子を反射電子検出器
により検出して前記アライメントマークの位置を認識し
た後、前記電子ビームで前記半導体基板にパターンを描
画する電子線露光装置において、前記反射電子検出器と
前記半導体基板との間に、前記反射電子に付随して発生
する２次電子を捕捉する正電圧を印加した電極を設けた
ことを特徴とする電子線露光装置が得られる。
基板上を電子ビームで走査し、前記半導体基板上のアラ
イメントマークから発生した反射電子を反射電子検出器
により検出して前記アライメントマークの位置を認識し
た後、前記電子ビームで前記半導体基板にパターンを描
画する電子線露光装置において、前記反射電子検出器と
前記半導体基板との間に、前記反射電子に付随して発生
する２次電子を捕捉する正電圧を印加した電極を設けた
ことを特徴とする電子線露光装置が得られる。
【００１４】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１５】図１は本発明の第１の実施例による電子線
露光装置の一部の模式図である。試料室１３内に包含さ
れているＸ−Ｙステージ１５上の半導体基板であるウェ
ハー２０と反射電子検出器１７との間に電極としての２
次電子トラップ１９が設置されている。アライメント
時、電子ビーム１０がアライメントマーク２０４を走査
することにより反射電子２２と２次電子２３が発生す
る。通常、電子ビーム１０は２０〜５０ｋＶの電圧の印
加で加速されており、反射電子２２もほぼ同等のエネル
ギーを有している。これに対し、２次電子のエネルギー
はせいぜい１００ｅＶ程度である。ここで、２次電子ト
ラップ１９には１〜１０００Ｖの正の電位がかけられて
おり、エネルギーの低い２次電子のほぼ全てが、この２
次電子トラップ１９に捕捉される。しかし、エネルギー
の高い反射電子は何ら２次電子トラップ１９の影響を受
けず反射電子検出器１７に捕捉される。従って、反射電
子検出器１７には２次電子は捕捉されず、反射電子のみ
が捕捉されるものである。
露光装置の一部の模式図である。試料室１３内に包含さ
れているＸ−Ｙステージ１５上の半導体基板であるウェ
ハー２０と反射電子検出器１７との間に電極としての２
次電子トラップ１９が設置されている。アライメント
時、電子ビーム１０がアライメントマーク２０４を走査
することにより反射電子２２と２次電子２３が発生す
る。通常、電子ビーム１０は２０〜５０ｋＶの電圧の印
加で加速されており、反射電子２２もほぼ同等のエネル
ギーを有している。これに対し、２次電子のエネルギー
はせいぜい１００ｅＶ程度である。ここで、２次電子ト
ラップ１９には１〜１０００Ｖの正の電位がかけられて
おり、エネルギーの低い２次電子のほぼ全てが、この２
次電子トラップ１９に捕捉される。しかし、エネルギー
の高い反射電子は何ら２次電子トラップ１９の影響を受
けず反射電子検出器１７に捕捉される。従って、反射電
子検出器１７には２次電子は捕捉されず、反射電子のみ
が捕捉されるものである。
【００１６】図２は２次電子トラップ１９の上面図であ
る。２次電子トラップ１９は、ウェハーと反射電子検出
器１７との間に配置され、メッシュ状の形状を有してい
る。メッシュ状をしているのは、反射電子が２次電子ト
ラップに衝突せず反射電子検出器に入射でき、かつ２次
電子トラップがほとんど全ての２次電子をトラップでき
るためである。また２次電子トラップ１９には正の電位
をかけるための配線３０が接続されている。
る。２次電子トラップ１９は、ウェハーと反射電子検出
器１７との間に配置され、メッシュ状の形状を有してい
る。メッシュ状をしているのは、反射電子が２次電子ト
ラップに衝突せず反射電子検出器に入射でき、かつ２次
電子トラップがほとんど全ての２次電子をトラップでき
るためである。また２次電子トラップ１９には正の電位
をかけるための配線３０が接続されている。
【００１７】図３は、電子ビーム１０の加速電圧を５０
ｋＶ、２次電子トラップの電位を２００Ｖとした時に、
電子ビームの走査と同期して得た反射電子信号である。
従来と比べ数倍Ｓ／Ｎの良い信号が得られ、マークの位
置が正確に検出される。これによりアライメント精度は
飛躍的に向上する。
ｋＶ、２次電子トラップの電位を２００Ｖとした時に、
電子ビームの走査と同期して得た反射電子信号である。
従来と比べ数倍Ｓ／Ｎの良い信号が得られ、マークの位
置が正確に検出される。これによりアライメント精度は
飛躍的に向上する。
【００１８】図４は本発明の第２の実施例による電子線
露光装置の一部の模式図である。第１の実施例のメッシ
ュ状の２次電子トラップとは異なり、図５に示すように
リング状の２次電子トラップ１９Ｂを電極として用いて
いる。第１の実施例のメッシュ状の２次電子トラップは
反射電子検出器１７に入射する反射電子のわずかである
が一部がトラップされる場合があるが、第２の実施例の
２次電子トラップ１９Ｂは反射電子検出器１７の直下に
あるわけでなくやや外側にあるため、反射電子検出器に
入射する反射電子をトラップすることがない。ただし、
２次電子トラップ１９Ｂはウェハー表面の２次電子が発
生する位置から離れているため、２次電子の一部がトラ
ップされ難い。このため、反射電子検出器１７による反
射電子信号のＳ／Ｎは第１の実施例と第２の実施例とで
ほぼ同等である。
露光装置の一部の模式図である。第１の実施例のメッシ
ュ状の２次電子トラップとは異なり、図５に示すように
リング状の２次電子トラップ１９Ｂを電極として用いて
いる。第１の実施例のメッシュ状の２次電子トラップは
反射電子検出器１７に入射する反射電子のわずかである
が一部がトラップされる場合があるが、第２の実施例の
２次電子トラップ１９Ｂは反射電子検出器１７の直下に
あるわけでなくやや外側にあるため、反射電子検出器に
入射する反射電子をトラップすることがない。ただし、
２次電子トラップ１９Ｂはウェハー表面の２次電子が発
生する位置から離れているため、２次電子の一部がトラ
ップされ難い。このため、反射電子検出器１７による反
射電子信号のＳ／Ｎは第１の実施例と第２の実施例とで
ほぼ同等である。
【００１９】尚、２次電子トラップに付加する正の電位
は、２次電子を十分に捕捉するが、電子ビーム１０の形
状や走査位置に悪影響を及ぼさないことが必要であり、
形状や位置により１〜１０００Ｖが適当である。また、
第１の実施例ではメッシュ状の２次電子トラップを使用
し、第２の実施例ではリング状の２次電子トラップを使
用しているが、形状はこれに限られるものではなく、反
射電子検出器に入射する反射電子を捕捉しすぎずまた２
次電子を十分にトラップできればよい。
は、２次電子を十分に捕捉するが、電子ビーム１０の形
状や走査位置に悪影響を及ぼさないことが必要であり、
形状や位置により１〜１０００Ｖが適当である。また、
第１の実施例ではメッシュ状の２次電子トラップを使用
し、第２の実施例ではリング状の２次電子トラップを使
用しているが、形状はこれに限られるものではなく、反
射電子検出器に入射する反射電子を捕捉しすぎずまた２
次電子を十分にトラップできればよい。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明による電子線
露光装置では、アライメントマーク検出時、ウェハー表
面から発生する２次電子が電極に捕捉されるため、反射
電子検出器により検出される反射電子信号のＳ／Ｎが向
上し、アライメントマークの位置認識が向上し、高いア
ライメント精度が得られる。したがってパターン間の重
ね合わせ精度が向上し、高品質のＬＳＩを高歩留まりで
即ち安価に大量に供給することができる効果がある。
露光装置では、アライメントマーク検出時、ウェハー表
面から発生する２次電子が電極に捕捉されるため、反射
電子検出器により検出される反射電子信号のＳ／Ｎが向
上し、アライメントマークの位置認識が向上し、高いア
ライメント精度が得られる。したがってパターン間の重
ね合わせ精度が向上し、高品質のＬＳＩを高歩留まりで
即ち安価に大量に供給することができる効果がある。
【図１】本発明の第１の実施例による電子線露光装置の
要部の模式図である。
要部の模式図である。
【図２】図１の電子線露光装置に使用された２次電子ト
ラップの上面図である。
ラップの上面図である。
【図３】図１の電子線露光装置における電子線走査位置
と反射電子量との関係を示すグラフである。
と反射電子量との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施例による電子線露光装置の
要部の模式図である。
要部の模式図である。
【図５】図４の電子線露光装置に使用された２次電子ト
ラップの上面図である。
ラップの上面図である。
【図６】電子線露光装置の従来例の模式図である。
【図７】図６の電子線露光装置におけるアライメントマ
ーク部の縦断面拡大図（ａ）、及び電子線走査位置と反
射電子量との関係を示すグラフ（ｂ）である。
ーク部の縦断面拡大図（ａ）、及び電子線走査位置と反
射電子量との関係を示すグラフ（ｂ）である。
１ 本体 ２Ｂ データ保存部 ３Ｂ コンピュータ ４Ａ，４Ｂ，４Ｃ 真空ポンプ ５ 防震台 １０ 電子ビーム １１ 電子銃部 １２ 電子鏡筒部 １３ 試料室 １５ Ｘ−Ｙステージ １６ 加速電源 １７ 反射電子検出器 １８ アライメントマーク １９，１９Ｂ ２次電子トラップ ２０ ウェハー ２１，２３ ２次電子 ２２ 反射電子 ３０ 配線 ２０１ シリコンウェハー ２０２ ＳｉＯ2 膜 ２０３ レジスト ２０４ アライメントマーク
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体基板上を電子ビームで走査し、前
記半導体基板上のアライメントマークから発生した反射
電子を反射電子検出器により検出して前記アライメント
マークの位置を認識した後、前記電子ビームで前記半導
体基板にパターンを描画する電子線露光装置において、
前記反射電子検出器と前記半導体基板との間に、前記反
射電子に付随して発生する２次電子を捕捉する正電圧を
印加した電極を設けたことを特徴とする電子線露光装
置。 - 【請求項２】 前記電極に１〜１０００Ｖの正の電位を
付加したことを特徴とする電子線露光装置。 - 【請求項３】 前記電極はメッシュ状のものである請求
項１又は２記載の電子線露光装置。 - 【請求項４】 前記電極はリング状のものである請求項
１又は２記載の電子線露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7083614A JP2655513B2 (ja) | 1995-04-10 | 1995-04-10 | 電子線露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7083614A JP2655513B2 (ja) | 1995-04-10 | 1995-04-10 | 電子線露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08279454A JPH08279454A (ja) | 1996-10-22 |
| JP2655513B2 true JP2655513B2 (ja) | 1997-09-24 |
Family
ID=13807372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7083614A Expired - Lifetime JP2655513B2 (ja) | 1995-04-10 | 1995-04-10 | 電子線露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2655513B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5369369B2 (ja) * | 2006-09-19 | 2013-12-18 | 株式会社リコー | 表面電位分布の測定方法、表面電位の測定装置、感光体静電潜像の測定装置、潜像担持体及び画像形成装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2765851B2 (ja) * | 1988-03-30 | 1998-06-18 | 株式会社日立製作所 | 電子検出器及びこれを用いた電子線装置 |
-
1995
- 1995-04-10 JP JP7083614A patent/JP2655513B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08279454A (ja) | 1996-10-22 |
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