JP2783217B2

JP2783217B2 - 電子線描画装置

Info

Publication number: JP2783217B2
Application number: JP7266942A
Authority: JP
Inventors: 達生阪井
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-10-16
Filing date: 1995-10-16
Publication date: 1998-08-06
Anticipated expiration: 2015-10-16
Also published as: JPH09115475A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子線描画装置にお
いて、特に電子ビームの位置ドリフトに於けるショット
位置のズレを抑制する機能を有する電子線描画装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電子線描画装置において被処理物に所望
のパターンを所望の位置に描画する際、経時的に位置精
度が悪化する現象が発生している。通常このような現象
をビームドリフトと呼んでいる。

【０００３】ビームドリフトは電子線描画装置で有れ
ば、程度の大小はあるが必ず発生する現象であり、位置
精度劣化の主原因とも考えられている。ビームドリフト
の原因は主に鏡筒内の絶縁物のチャージアップと考えら
れている。鏡筒内の絶縁物がチャージアップするとクー
ロン効果により電子線が曲げられてしまい、描画指定位
置からズレた位置に描画が行なわれてしまう。

【０００４】図４は従来の電子線描画装置の構成図であ
る。

【０００５】従来、投影式露光機は図４に示す様に、電
子線１６を出力する為の電子銃１と、電子線１６を矩形
に成形する第１アパーチャ３と、第１アパーチャ３を通
過した電子線１６の回転、歪み補正を行う第１成形レン
ズ４、第２成形レンズ６と、電子線１６を偏向する為の
成形偏向５と、第１アパーチャ３との切り合いにより所
望のパターン形状を発生させる第２アパーチャ７と、電
子線１６を縮小する為の縮小レンズ８と、電子線１６の
不要な電子線を遮る為の対物絞り９と、電子線１６を被
処理物１２に照射する為の対物レンズ１０と、電子線１
６を被処理物１２上の所定の位置に偏向する主偏向器１
１と、各種補正を行う為の指標が搭載された第１テスト
マーク１４と、第１テストマーク１４若しくは被処理物
１２上のマークからの信号を検出する為の第１検出器１
５と、被処理物１２、第１テストマーク１４を移動する
為のステージ１３と、第１検出器１５からの信号を処理
して主偏向器１１へフィードバックを行うフィードバッ
クシステム１７と、電子線１６をステージ１３上に照射
する状態から対物絞り９上に照射する状態へ偏向するブ
ランカー２と、ブランカー２の動作タイミングを制御す
る制御用計算器１８を有する。

【０００６】次に動作について説明する。電子銃１から
放射された電子線１６は第１アパーチャ３、第１成形レ
ンズ４、第２成形レンズ６により矩形に成形され、成形
偏向器５により第２アパーチャ７の所望の領域を照ら
す。

【０００７】第２アパーチャ７通過後の電子線１６は縮
小レンズ８にて所定のサイズに縮小され、対物絞り９を
通過した後、対物レンズ１０と偏向器１１によりステー
ジ１３上の被処理物１２若しくは第１テストマーク１４
に照射される。

【０００８】被処理物への描画を一定時間若しくは決め
られたショット回数の描画を実施した後、ステージ１３
が動作して電子線１６直下に第１テストマークを移動す
る。十字、Ｌ字、縦横ライン、＃形状の直角なパターン
の組み合わせ凹凸を有する第１テストマーク１４に電子
線１６が照射された際に発生する反射電子、２次電子若
しくは反射電子及び２次電子は第１検出器１５により検
出され、フィードバックシステム１７により現在のビー
ム位置からビーム位置ドリフト量を算出した上で偏向器
１１へ補正がかけられる。そして再度、ステージ１３が
移動し被処理物１２への描画が継続される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この従来の電子線描画
装置では精度劣化の主原因とされるビームドリフトの補
正を実施する為に被処理物への描画を中断し、ステージ
上のテストマークを電子線直下に移動する必要があり、
更に、特別にビームドリフト検出の為に縦方向及び横方
向の電子線偏向を実施する必要があり、これにより被処
理物の処理時間を大幅に遅らせてしまうという欠点を有
している。

【００１０】又、テストマークを電子線直下に移動する
為ステージが実際のパターン描画を行なっていない位置
へ移動した状態でビーム位置を検出しなければならな
い。この状態はパターン描画の状態と環境が同一でない
為、算出されたビームドリフトはステージ位置の違いか
らくる誤差要因を含んだ形で偏向器に補正がかかるとい
う問題がある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の電子線描画装置
は、電子ビームを発生する手段と、前記電子ビームを成
形する手段と、被処理物に前記電子ビームを位置決めす
るビーム偏向手段と、前記成形手段と被処理物との間に
設けられた絞りと、制御用計算機からの描画信号によっ
て制御され前記電子ビームを前記被処理物から絞り若し
くは前記絞りから被処理物へ偏向照射するブランカー
と、前記被処理物を載置するステージと、前記ステージ
に設けられ各種の補正を行う為の第１テストマークと、
前記第１テストマークからの信号を検出する第１検出器
と、前記絞り上に偏向照射された電子ビーム下に設けら
れビームドリフト補正を行う為の第２テストマークと、
前記電子ビームに照射された第２テストマークより発生
する反射電子、２次電子若しくは反射電子及び２次電子
を検出し前記電子ビームの位置を認識する第２検出器
と、前記第１および第２の検出器からの信号により前記
ビーム偏向手段を補正するフィードバックシステムとを
有し、前記第２テストマークは、電子ビームの走査方向
と直角方向に直線状に延びる中央パターンと、前記中央
パターンの両側にそれぞれ設けられ該中央パターンに対
して対称になるように傾斜して直線状に延びる傾斜パタ
ーンの対の複数対とから構成したことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。

【００１３】図１は本発明の実施の形態の電子線描画装
置を示す構成図である。図１に示す様に、電子線１６を
出力する為の電子銃１と、電子線１６を矩形に成形する
第１アパーチャ３と、第１アパーチャ３を通過した電子
線１６の回転、歪み補正を行う第１成形レンズ４、第２
成形レンズ６と、電子線１６を偏向する為の成形偏向器
５と、第１アパーチャ３との切り合いにより所望のパタ
ーン形状を発生させる第２アパーチャ７と、電子線１６
を縮小する為の縮小レンズ８と、電子線１６の不要な電
子線を遮る為の対物絞り９と、電子線１６を被処理物１
２に照射する為の対物レンズ１０と、電子線１６を被処
理物１２上の所定の位置に変更する主偏向器１１と、各
種補正を行う為の指標が搭載された第１テストマーク１
４と、第１テストマーク１４若しくは被処理物１２上の
マークからの信号を検出する為の第１検出器１５と、ビ
ームドリフト補正を行う為の指標が搭載された第２テス
トマーク１９と、第２テストマーク１９からの信号を検
出する為の第２検出器２０と、被処理物１２及び第１テ
ストマーク１４を移動する為のステージ１３と、第１検
出器１５及び第２検出器２０からの信号を処理し、主偏
向器１１へフィードバックを行うフィードバックシステ
ム１７と、電子線１６をステージ１３上に照射する状態
から対物絞り９上に照射する状態へ偏向するブランカー
２と、ブランカー２の動作タイミングを制御する制御用
計算器１８とを有して構成されている。

【００１４】次に動作について説明する。電子銃１から
放射された電子線１６は第１アパーチャ３、第１成形レ
ンズ４、第２成形レンズ６により矩形に成形され、成形
偏向器５により第２アパーチャ７の所望の領域を照ら
す。

【００１５】第２アパーチャ７通過後の電子線１６は縮
小レンズ８にて所定のサイズに縮小され、対物絞り９を
通過した後、対物レンズ１０と偏向器１１によりステー
ジ１３上の被処理物１２若しくは第１テストマーク１４
に照射される。

【００１６】制御用計算器１８は被処理物１２への描画
が必要無い場合、若しくは第１テストマーク１４を使用
して調整、補正を行わない場合にブランカー２へ偏向指
示を出す。

【００１７】制御用計算器１８の指示に従いブランカー
２が動作し、電子線１６は偏向され対物絞り９上に照射
される。即ち、このとき電子線１６は対物絞り９により
遮され、対物絞り９より先へは到達しない。

【００１８】ブランカー２により偏向された電子線１６
が通過する対物絞り９上の領域にビームドリフト補正を
行う為の指標が搭載された第２テストマーク１９を設置
し、三角形の単独若しくは前記斜め、三角形と垂直、水
平との混合凹凸パターンを有する第２テストマーク１９
に電子線１６が照射された際に発生する反射電子、２次
電子若しくは反射電子及び２次電子を検出する為の第２
検出器２０も同時に設置する。

【００１９】被処理物１２への描画開始前にステージ１
３が動作して電子線１６直下に被処理物１２上のマーク
を移動する。十字、Ｌ字、縦横ライン、＃形状の直角な
パターンの組み合わせ凹凸を有するステージ１３上の第
１テストマーク１４に電子線１６が照射された際に発生
する反射電子、２次電子若しくは反射電子及び２次電子
は第１検出器１５により検出される。

【００２０】第１検出器１５および第２検出器２０で検
出された信号はフィードバックシステム１７によりベー
スラインの合わせ込みと現在のビーム位置からビームド
リフト量を算出した上で偏向器１１へ補正を行う。

【００２１】被処理物１２への描画開始以降は制御用計
算器１８との同期と１ショット毎に実施されるブランカ
ー２による電子線１６の偏向時に発生する第２検出器か
らの信号をフィードバックシステム１７に取り込み、ビ
ームドリフト量を算出し偏向器１１へ随時補正を行う。

【００２２】図２は本発明の第２テストマーク１９の一
例を示す形状図と第２検出器２の信号を示す図である。

【００２３】図２の（Ａ）はブランカー２が動作してい
ない基準の電子線像２１の状態を示した図である。

【００２４】図２の（Ｂ）は基準の電子線像２１の位置
がドリフトした状態を示した図である。

【００２５】図２に示す様に、テストマークパターン２
２は斜めと垂直の混合である。本例では斜めパターンを
中心に向かい４５°傾けている。４５°は計算を容易に
する為である。いま図２の（Ａ）に示す電子線像２１の
位置は（Ｘ，Ｙ）である。この状態をビームがドリフト
していない基準とする。電子線像２１がブランカー２に
よる偏向でテストマークパターン２２上を走査した場
合、第２検出器２０では図２（Ａ）の第２検出器信号２
３が得られる。

【００２６】又、図２の（Ｂ）は電子線像２１が基準と
していた図２の（Ａ）の電子線像２１の位置がドリフト
した状態を示している。図２の（Ｂ）の電子線像２１の
位置は（Ｘ_A），Ｙ_A）であるので、対物絞り９上の電
子線像２１のドリフト量（Ｘｄ，Ｙｄ）は次の第（１）
式となる。

【００２７】

【００２８】第２検出器２０よりえられる第２検出器信
号２３とブランカー２を制御する制御用計算器１８の信
号より図２に示されるＸａ１，Ｙａ１，Ｙａ２，Ｙａ
３，Ｙａ４，Ｘｂ１，Ｙｂ１，Ｙｂ２，Ｙｂ３，Ｙｂ４
は具体的な距離として計算出来る。即ち、図２の（Ｂ）
に示される対物絞り９上の電子線像２１のドリフト量
（Ｘｄ，Ｙｄ）は次の第（２）式となる。

【００２９】

【００３０】となる。データの信頼性を向上させる為、
実用上のドリフト計算は次の第（３）式となる。

【００３１】

【００３２】このビームドリフトの計算はフィードバッ
クシステム１７で実施され描画中、描画停止中に関わら
ずブランカー２動作時であれば常時可能であり、フィー
ドバックも同時に可能となる。即ち、描画を中断するこ
となく、タイリムリーにビームドリフトの補正が可能と
なる。

【００３３】以上の動作より、電子線描画装置において
経時的に位置精度が悪化するビームドリフトを連続的に
補正し続ける事が可能となり現状と比べ被処理物の処理
時間を大幅に短縮することができる上、ステージ位置の
違いからくる誤差要因を含まない形で偏向器に補正をか
けることが可能となる。

【００３４】図３は本発明に関連する技術における第２
のテストマーク１９の形状図と第２検出器２０の信号を
示す。

【００３５】図３の（Ａ）はブランカー２が動作してい
ない基準の電子線像２１の状態を示した図である。

【００３６】図３の（Ｂ）は基準の電子線像２１の位置
がドリフトした状態を示した図である。

【００３７】図３に示す様に、テストマークパターン２
２は三角形である。この例では４５°の２つの鋭角を持
つ二等辺三角形のパターンを用いる。４５°は計算を容
易にする為である。

【００３８】いま図３の（Ａ）に示す電子線像２１の位
置は（Ｘ，Ｙ）である。この状態をビームがドリフトし
ていない基準とする。電子線像２１がブランカー２によ
る偏向でテストマークパターン２２上を走査した場合、
第２検出器２０では図３（Ａ）の第２検出器信号２３が
得られる。

【００３９】又、図３の（Ｂ）は電子線像２１が基準と
していた図３の（Ａ）の電子線像２１の位置がドリフト
した状態を示している。図３の（Ｂ）の電子線像２１の
位置は（Ｘ_A，Ｙ_A）であるので、対物絞り９上の電子
線像２１のドリフト量（Ｘｄ，Ｙｄ）は次の第（４）式
となる。

【００４０】

【００４１】第２検出器２０よりえられる第２検出器信
号２３とブランカー２を制御する制御用計算器１８の信
号より図３に示されるＸａ，Ｙａ，Ｘｂ，Ｙｂは具体的
な距離として計算出来る。すなわち図３の（Ｂ）に示さ
れる対物絞り９上の電子線像２１のドリフト量（Ｘｄ，
Ｙｄ）は次の第（５）式となる。

【００４２】

【００４３】このビームドリフトの計算は先に図２に示
す一例と同様にフィードバックシステム１７で実施さ
れ、描画中、描画停止中に関わらずブランカー２動作時
であれば常時可能であり、フィードバックも同時に可能
となる。又、三角形単独のテストマークパターン２２は
大きな領域を必要とせず、ブランカー２の偏向が小さい
場合でも対応可能である。

【００４４】以上の動作より、電子線描画装置において
経時的に位置精度が悪化するビームドリフトを連続的に
補正し続ける事が可能となり現状と比べ被処理物の処理
時間を大幅に短縮することができる上、ステージ位置の
違いからくる誤差要因を含まない形で偏向器に補正をか
けることが可能となる。

【００４５】

【発明の効果】以上、説明した様に本発明は対物絞り上
に第２テストマークを設け電子線ブランキング時に電子
線が第２テストマークを照射した際に発生する反射電
子、２次電子若しくは反射電子及び２次電子を検出する
機能を有することにより、描画を停止することなくビー
ムドリフトのフィードバックを常時実施出来、高精度な
描画が実現可能となる。

【００４６】対物絞りより上流のビームドリフトは取り
除くことが可能なのでカラム清掃直後と同等の性能が維
持出来る。

【００４７】具体的には現状の電子線描画装置で１５分
連続描画時に０．０３μｍのビームドリフトまで低減す
ることが可能である。

【００４８】更に本発明では描画中に随時ビームドリフ
トを補正する為、描画とビームドリフト補正時のステー
ジ環境が同一であり、ＤＣ磁場変動及びステージに付着
した絶縁物の影響も同一であるため、更に高精度な補正
が可能となる。又、描画が停止しないので、現状のビー
ムドリフト補正時間が不用となり、高精度描画ではスル
ープットが２０％向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の電子線描画装置の構成を
示す図である。

【図２】図１の電子線描画装置における第２テストマー
クの一例のパターンおよびそれによる第２検出器の信号
を示す図である。

【図３】本発明に関連する技術における第２テストマー
クのパターンおよびそれによる第２検出器の信号を示す
図である。

【図４】従来技術の電子線描画装置の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１電子銃２ブランカー３第１アパーチャ４第１成形レンズ５成形偏向器６第２成形レンズ７第２アパーチャ８縮小レンズ９対物絞り１０対物レンズ１１主偏向器１２被処理物１３ステージ１４第１テストマーク１５第１検出器１６電子線１７フィードバックシステム１８制御用計算器１９第２テストマーク２０第２検出器２１電子線像２２テストマークパターン２３第２検出器信号

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電子ビームを発生する手段と、前記電子
ビームを成形する手段と、被処理物に前記電子ビームを
位置決めするビーム偏向手段と、前記成形手段と被処理
物との間に設けられた絞りと、制御用計算機からの描画
信号によって制御され前記電子ビームを前記被処理物か
ら絞り若しくは前記絞りから被処理物へ偏向照射するブ
ランカーと、前記被処理物を載置するステージと、前記
ステージに設けられ各種の補正を行う為の第１テストマ
ークと、前記第１テストマークからの信号を検出する第
１検出器と、前記絞り上に偏向照射された電子ビーム下
に設けられビームドリフト補正を行う為の第２テストマ
ークと、前記電子ビームに照射された第２テストマーク
より発生する反射電子、２次電子若しくは反射電子及び
２次電子を検出し前記電子ビームの位置を認識する第２
検出器と、前記第１および第２の検出器からの信号によ
り前記ビーム偏向手段を補正するフィードバックシステ
ムとを有し、前記第２テストマークは、電子ビームの走
査方向と直角方向に直線状に延びる中央パターンと、前
記中央パターンの両側にそれぞれ設けられ該中央パター
ンに対して対称になるように傾斜して直線状に延びる傾
斜パターンの対の複数対とから構成したことを特徴とす
る電子線描画装置。