JP2900181B2 - 電子ビームリソグラフイ装置 - Google Patents
電子ビームリソグラフイ装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、電子ビームリソグラフイ機におけるワーク
ピース（以下「加工片」という。）上へのビーム書き込
みの間中のパターンひずみを減少するようになされた電
子ビームリソグラフイ装置に関するものである。
ピース（以下「加工片」という。）上へのビーム書き込
みの間中のパターンひずみを減少するようになされた電
子ビームリソグラフイ装置に関するものである。
発明の背景 電子ビームリソグラフイ装置においては、電子ビーム
が電子的にかつ磁気的に制御されかつ加工片上に投射さ
れるビームコラムがあり、加工片は該加工片への書き込
み作業を行うように可動ステージに取り付けられる。加
工片はまた基板とも呼ばれかつビームコラムの下に配置
されたレジスト被覆ウエーハまたはレジスト被覆マスク
であってもよい。
が電子的にかつ磁気的に制御されかつ加工片上に投射さ
れるビームコラムがあり、加工片は該加工片への書き込
み作業を行うように可動ステージに取り付けられる。加
工片はまた基板とも呼ばれかつビームコラムの下に配置
されたレジスト被覆ウエーハまたはレジスト被覆マスク
であってもよい。
電子ビームが基板に衝突すると、電子ビームは高いエ
ネルギの後方散乱電子を発生し、該電子は衝突点から上
方にかつ外方に反射されかつ衝突点においてビームの位
置を検出するようにビームコラムの出口近くに配置され
た電子検出器ダイオードによって感知される。しかしな
がら、これらの後方散乱電子が電子検出器ダイオードに
衝突するとき、これらの検出器ダイオードはそれら自体
より多くの後方散乱電子かつまたより小さいエネルギの
２次電子を放出し、それらの両方が検出器ダイオードへ
の基板の近接のため該基板上に向かう。後方散乱電子は
レジストを貫通することができるが、２次電子は後方散
乱電子よりもより小さいエネルギであるため不良導体で
あるレジスト上に堆積されてしまう。レジスト上に電荷
蓄積を生じるとやがて電子ビームを偏向することがおこ
りうる。このことは電子ビームが基板に衝突していない
かも知れないということを意味し、したがってこれはパ
ターンひずみをひき起こすということを意味する。
ネルギの後方散乱電子を発生し、該電子は衝突点から上
方にかつ外方に反射されかつ衝突点においてビームの位
置を検出するようにビームコラムの出口近くに配置され
た電子検出器ダイオードによって感知される。しかしな
がら、これらの後方散乱電子が電子検出器ダイオードに
衝突するとき、これらの検出器ダイオードはそれら自体
より多くの後方散乱電子かつまたより小さいエネルギの
２次電子を放出し、それらの両方が検出器ダイオードへ
の基板の近接のため該基板上に向かう。後方散乱電子は
レジストを貫通することができるが、２次電子は後方散
乱電子よりもより小さいエネルギであるため不良導体で
あるレジスト上に堆積されてしまう。レジスト上に電荷
蓄積を生じるとやがて電子ビームを偏向することがおこ
りうる。このことは電子ビームが基板に衝突していない
かも知れないということを意味し、したがってこれはパ
ターンひずみをひき起こすということを意味する。
それゆえ、本発明の目的は電子ビームリソグラフイ装
置に使用される電子検出器ダイオードによって放出され
る２次電子によって発生されパターンひずみを減少また
は除去することにある。
置に使用される電子検出器ダイオードによって放出され
る２次電子によって発生されパターンひずみを減少また
は除去することにある。
発明の概要 前記目的を達成するため本発明は、検出器ダイオード
が電子ビームによる書き込みの間中基板上に２次電子を
より少なく堆積するようにし、したがってパターンひず
みの原因となるビーム位置を偏向する基板上の２次電子
によって発生される電荷蓄積を減少または除去する電子
ビームリソグラフイ装置における電子検出器ダイオード
用バイアス機構を含んでいる。
が電子ビームによる書き込みの間中基板上に２次電子を
より少なく堆積するようにし、したがってパターンひず
みの原因となるビーム位置を偏向する基板上の２次電子
によって発生される電荷蓄積を減少または除去する電子
ビームリソグラフイ装置における電子検出器ダイオード
用バイアス機構を含んでいる。
以下に本発明の実施例を添付図面を参照して説明す
る。
る。
実施例 第１図の概略図において、本発明を組み込んでいる電
子ビームリソグラフイ装置は全体として符号10で示され
る。このリソグラフイ装置には電子ビームコラム12およ
びワーク保持装置14が含まれており、このワーク保持装
置14上にさきほど述べた加工片16が載せられ、ここで処
理され、ここから取り除かれる。加工片16は半導体のウ
エーハまたはマスクであり、かつ基板とも呼ばれたりま
たは単にウエーハと呼ばれたりしている。
子ビームリソグラフイ装置は全体として符号10で示され
る。このリソグラフイ装置には電子ビームコラム12およ
びワーク保持装置14が含まれており、このワーク保持装
置14上にさきほど述べた加工片16が載せられ、ここで処
理され、ここから取り除かれる。加工片16は半導体のウ
エーハまたはマスクであり、かつ基板とも呼ばれたりま
たは単にウエーハと呼ばれたりしている。
ビームコラム12の１部分として、電子ビーム源20と、
縮小・投射・偏向用光学装置とがあり、これらから精密
に焦点合わせされたビーム22が発せられる。また定形ビ
ームが使用されるときにはイルミネーションや定形光学
装置を含めるようにしてもよい。コラム12内の中央管24
（これは想像線によって示されている。）はビーム22に
よって横断され、かつコラム12に結合されている高真空
ポンプ26によって高真空に維持されている。このビーム
22はコラム内のアパーチャ28を通過して基板16に衝突
し、この基板16を処理する。
縮小・投射・偏向用光学装置とがあり、これらから精密
に焦点合わせされたビーム22が発せられる。また定形ビ
ームが使用されるときにはイルミネーションや定形光学
装置を含めるようにしてもよい。コラム12内の中央管24
（これは想像線によって示されている。）はビーム22に
よって横断され、かつコラム12に結合されている高真空
ポンプ26によって高真空に維持されている。このビーム
22はコラム内のアパーチャ28を通過して基板16に衝突
し、この基板16を処理する。
完全なリソグラフイ装置だとさらにコンピュータ（コ
ントローラ）と、および支援される２値エレクトロニク
ス機器とを含み、これはビーム22を制御し、ワーク保持
装置14を駆動するための駆動装置を制御し、パターンデ
ータを記憶し、かつビーム制御信号を提供する働きをす
る。これらはすべてブロックダイアグラム30でまとめら
れている。
ントローラ）と、および支援される２値エレクトロニク
ス機器とを含み、これはビーム22を制御し、ワーク保持
装置14を駆動するための駆動装置を制御し、パターンデ
ータを記憶し、かつビーム制御信号を提供する働きをす
る。これらはすべてブロックダイアグラム30でまとめら
れている。
第１図の簡単化された略図において、ワーク保持装置
14は、周知の駆動装置によつてｘ−ｙ方向とかつｚ方向
に駆動されるステージ32を含んでおりそしてその位置は
センサ装置によって検知される。これらはすべてブロッ
ク34でまとめられている。第１図においてさらに示され
るように、電子ビームリソグラフイ機10は、また電子ビ
ーム検出装置50を含んでおり、この電子ビーム検出装置
50は複数の電子検出器ダイオード52の形状をしており、
その電子検出器ダイオード52はプレート54に取り付けら
れかつアパーチャ28に近接して配置されている。第２図
はこれら４個のダイオードＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを示すもの
で、これらはプレート53に接続され、しかもアパーチャ
を取り込んでいる。
14は、周知の駆動装置によつてｘ−ｙ方向とかつｚ方向
に駆動されるステージ32を含んでおりそしてその位置は
センサ装置によって検知される。これらはすべてブロッ
ク34でまとめられている。第１図においてさらに示され
るように、電子ビームリソグラフイ機10は、また電子ビ
ーム検出装置50を含んでおり、この電子ビーム検出装置
50は複数の電子検出器ダイオード52の形状をしており、
その電子検出器ダイオード52はプレート54に取り付けら
れかつアパーチャ28に近接して配置されている。第２図
はこれら４個のダイオードＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを示すもの
で、これらはプレート53に接続され、しかもアパーチャ
を取り込んでいる。
第３図の検出器ダイオード52の拡大概略図では従来技
術によってバイアスされているが、この図において、電
子ビーム22は基板16上の非良導性のレジスト被覆56を貫
通しているのがわかる。このような配置では、基板16は
0.0ボルトにバイアスされ、検出器ダイオード52は0.0ボ
ルトにバイアスされそしてプレート54は−7.5ボルトの
ごとき幾らかの負電圧にバイアスされている。このよう
なバイアスを施こすと、電子ビーム22が基板へ衝突（ボ
ンバードメント）すると後方散乱電子を生じ、これは矢
印60によって示されるように電子検出器52に向かって走
行し、この検出器ダイオード52は次に後方散乱電子（図
示せず）と２次電子（矢印62）との両方をレジスト被覆
56に向けて直接放出する。これらの２次電子62は比較的
低いエネルギしか有していないので、したがってレジス
ト被覆56を貫通することができない。このことによって
電荷が、レジスト表面上に蓄積され、このレジスト表面
が、次にビーム22を偏向しうるようになり、その結果、
基板16にビームが衝突しないことがおこり、そうすると
このことによりパターンひずみを生じるようになると考
えられる。
術によってバイアスされているが、この図において、電
子ビーム22は基板16上の非良導性のレジスト被覆56を貫
通しているのがわかる。このような配置では、基板16は
0.0ボルトにバイアスされ、検出器ダイオード52は0.0ボ
ルトにバイアスされそしてプレート54は−7.5ボルトの
ごとき幾らかの負電圧にバイアスされている。このよう
なバイアスを施こすと、電子ビーム22が基板へ衝突（ボ
ンバードメント）すると後方散乱電子を生じ、これは矢
印60によって示されるように電子検出器52に向かって走
行し、この検出器ダイオード52は次に後方散乱電子（図
示せず）と２次電子（矢印62）との両方をレジスト被覆
56に向けて直接放出する。これらの２次電子62は比較的
低いエネルギしか有していないので、したがってレジス
ト被覆56を貫通することができない。このことによって
電荷が、レジスト表面上に蓄積され、このレジスト表面
が、次にビーム22を偏向しうるようになり、その結果、
基板16にビームが衝突しないことがおこり、そうすると
このことによりパターンひずみを生じるようになると考
えられる。
第４図は第３図と同様であるが、違う点は本発明のバ
イアスのかけかたによると基板16に比較して検出器ダイ
オード52上にバイアスをかけていることである。このバ
イアスは基板16上で0.0ボルト、ダイオード52上で＋7.5
ボルト、そしてプレート54上で0.0ボルトとしてある。
この図ではまた、本発明によるバイアスのかけかたによ
り、7.5eV（エレクトロンボルト）以下のエネルギを有
する２次電子62がレジスト被覆56に走行しないように描
かれており、したがって電荷蓄積を生じず、その結果電
子ビーム22の配置に影響を及ぼすようなことがなくな
る。第５図は基板上の電荷蓄積によって発生されたパタ
ーンひずみの作用を示し、第６図は本発明を使用したパ
ターンの補正を示している。
イアスのかけかたによると基板16に比較して検出器ダイ
オード52上にバイアスをかけていることである。このバ
イアスは基板16上で0.0ボルト、ダイオード52上で＋7.5
ボルト、そしてプレート54上で0.0ボルトとしてある。
この図ではまた、本発明によるバイアスのかけかたによ
り、7.5eV（エレクトロンボルト）以下のエネルギを有
する２次電子62がレジスト被覆56に走行しないように描
かれており、したがって電荷蓄積を生じず、その結果電
子ビーム22の配置に影響を及ぼすようなことがなくな
る。第５図は基板上の電荷蓄積によって発生されたパタ
ーンひずみの作用を示し、第６図は本発明を使用したパ
ターンの補正を示している。
より詳しく説明すると、第５図は下方に横たわるグリ
ッド70を示している。このグリッド70は歪み正方形から
なる上方に重なるパターン72を有する正方形を多数含ん
でいる。歪み正方形の各々はその上方左隅部に点74を有
している。これらの点74は試験中の機械によって書き込
まれた十字記号（図示せず）の位置を示している。これ
らのマークはマスク125mm2上に11×11配列を形成し、十
字記号間の間隔は12.5mmである。このマスクが処理され
たあと、次に第２機械に配置され、この第２機械は74の
ごとき点に十字記号を配置して各十字記号の座標を決定
している。誤差の座標決定を行なったあとの無歪み正方
形隅部の間の間隔がHSCALE（水平）またはVSCALE（垂
直）に示されている量である。第５図において、上方右
隅部の三日月形歪み76は約0.1マイクロメータ（μｍ）
の誤差を示している。この三日月形歪み76は以下のよう
にしてダイオード検出器52からの２次電子によって発生
される。すなわち、パターン書き込みに先行して、約５
分間存続するビーム調整期間の間に、ビーム22は三日月
形歪み76の直上の書き込み面からほぼ15mmの試験ターゲ
ットに位置決めされる。２次電子が書き込み面の直上に
（図示のように）蓄積されるのはこの５分の期間の間で
ある。ここに頂部列の十字記号が書き込まれるようにな
る。電荷は十分長く残留し、その結果十字記号の第１列
を偏向して特徴的な例の三日月形歪み76を発生するよう
になる。
ッド70を示している。このグリッド70は歪み正方形から
なる上方に重なるパターン72を有する正方形を多数含ん
でいる。歪み正方形の各々はその上方左隅部に点74を有
している。これらの点74は試験中の機械によって書き込
まれた十字記号（図示せず）の位置を示している。これ
らのマークはマスク125mm2上に11×11配列を形成し、十
字記号間の間隔は12.5mmである。このマスクが処理され
たあと、次に第２機械に配置され、この第２機械は74の
ごとき点に十字記号を配置して各十字記号の座標を決定
している。誤差の座標決定を行なったあとの無歪み正方
形隅部の間の間隔がHSCALE（水平）またはVSCALE（垂
直）に示されている量である。第５図において、上方右
隅部の三日月形歪み76は約0.1マイクロメータ（μｍ）
の誤差を示している。この三日月形歪み76は以下のよう
にしてダイオード検出器52からの２次電子によって発生
される。すなわち、パターン書き込みに先行して、約５
分間存続するビーム調整期間の間に、ビーム22は三日月
形歪み76の直上の書き込み面からほぼ15mmの試験ターゲ
ットに位置決めされる。２次電子が書き込み面の直上に
（図示のように）蓄積されるのはこの５分の期間の間で
ある。ここに頂部列の十字記号が書き込まれるようにな
る。電荷は十分長く残留し、その結果十字記号の第１列
を偏向して特徴的な例の三日月形歪み76を発生するよう
になる。
第６図は本発明を同じ位置に書き込まれている。HSCA
LE/VSCALE数が0.100μｍに変化していることに注目すべ
きであるというのは、比較的小さい誤差しか存在しない
からである。ここには三日月形歪み76の形跡は存在しな
い。
LE/VSCALE数が0.100μｍに変化していることに注目すべ
きであるというのは、比較的小さい誤差しか存在しない
からである。ここには三日月形歪み76の形跡は存在しな
い。
第１図は電子検出器を組み込んでいる電子ビームリソグ
ラフイ装置を示す概略図、 第２図は電子ビームの出口近傍の電子検出器配置を示す
電子ビームコラムの底面図、 第３図は従来技術の電子検出器およびパターン歪みを生
じる基板表面に堆積されている２次電子を示す概略図、 第４図は本発明の１つの電子検出器および他の方法では
パターン歪みを生じる基板上に堆積されている２次電子
の不存在を示す概略図、 第５図は従来技術の電子検出器によって発生されたパタ
ーン歪みを示す試験パターン、 第６図は本発明の結果としての書き込み改善を比較する
説明図である。 符号の説明 10:電子ビームリソグラフイ装置、12:電子ビームコラ
ム、14:ワーク保持装置、16:ワークピース（加工片、基
板）、20:電子ビーム源、22:電子ビーム、24:中央管、2
8:アパーチャ、32:ステージ、50:電子ビーム検出装置、
52:電子検出器ダイオード、53:プレート、56:レジスト
被覆。28:アパーチャ、62:2次電子、Ａ、Ｂ、Ｃ、D:ダ
イオード。
ラフイ装置を示す概略図、 第２図は電子ビームの出口近傍の電子検出器配置を示す
電子ビームコラムの底面図、 第３図は従来技術の電子検出器およびパターン歪みを生
じる基板表面に堆積されている２次電子を示す概略図、 第４図は本発明の１つの電子検出器および他の方法では
パターン歪みを生じる基板上に堆積されている２次電子
の不存在を示す概略図、 第５図は従来技術の電子検出器によって発生されたパタ
ーン歪みを示す試験パターン、 第６図は本発明の結果としての書き込み改善を比較する
説明図である。 符号の説明 10:電子ビームリソグラフイ装置、12:電子ビームコラ
ム、14:ワーク保持装置、16:ワークピース（加工片、基
板）、20:電子ビーム源、22:電子ビーム、24:中央管、2
8:アパーチャ、32:ステージ、50:電子ビーム検出装置、
52:電子検出器ダイオード、53:プレート、56:レジスト
被覆。28:アパーチャ、62:2次電子、Ａ、Ｂ、Ｃ、D:ダ
イオード。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−100523（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−151065（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−15924（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−14737（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−128453（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/027
Claims (5)
- 【請求項１】ビームコラムを備えかつ該ビームコラムの
下に配置された基板上にパターンを書き込むことができ
る制御された電子ビームを有する電子ビームリソグラフ
イ装置において、 ビーム位置位置決め装置が、 前記電子ビームによる前記基板上への電子衝突によって
発生される後方散乱電子を感知してビーム位置を位置決
めする電子検出器手段と、 および前記後方散乱電子が前記電子検出手段に衝突する
ことにより、前記検出器から放出された２次電子の前記
基板への到達を減少または除去する手段と、からなり、 それにより前記ビームを偏向しかつパターンひずみを生
じる前記基板上の電荷蓄積を減少または除去すること、
を特徴とする電子ビームリソグラフイ装置。 - 【請求項２】前記後方散乱電子が前記電子検出器手段に
衝突することにより、前記検出器から放出された２次電
子の前記基板への到達を減少または除去する前記手段は
前記２次電子を引き付けるような前記電子検出器手段上
のバイアス手段からなることを特徴とする請求項１に記
載の電子ビームリソグラフイ装置。 - 【請求項３】前記バイアス手段は前記基板に関連して正
である前記検出器手段上への電圧の印加からなることを
特徴とする請求項２に記載の電子ビームリソグラフイ装
置。 - 【請求項４】前記電子検出器手段はダイオード手段から
なり、かつ前記後方散乱電子が前記電子検出器手段に衝
突することにより、前記検出器から放出された２次電子
の前記基板への到達を減少または除去する前記手段は２
次電子を引き付けるための前記ダイオード手段上のバイ
アス手段からなることを特徴とする請求項１に記載の電
子ビームリソグラフイ装置。 - 【請求項５】前記バイアス手段は前記基板に関連して正
である前記ダイオード手段上への電圧の印加からなるこ
とを特徴とする請求項４に記載の電子ビームリソグラフ
イ装置。
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