JP2960746B2 - ビーム照射方法および電子ビーム描画方法とビーム照射装置並びに電子ビーム描画装置 - Google Patents
ビーム照射方法および電子ビーム描画方法とビーム照射装置並びに電子ビーム描画装置Info
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- JP2960746B2 JP2960746B2 JP2062679A JP6267990A JP2960746B2 JP 2960746 B2 JP2960746 B2 JP 2960746B2 JP 2062679 A JP2062679 A JP 2062679A JP 6267990 A JP6267990 A JP 6267990A JP 2960746 B2 JP2960746 B2 JP 2960746B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
- H01J37/3045—Object or beam position registration
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/317—Processing objects on a microscale
- H01J2237/3175—Lithography
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ビーム照射位置のドリフトが抑えられた状
態で、試料上にビーム照射が行なわれるようにしたビー
ム照射方法や、ビーム照射位置のドリフトを抑えつつ電
子ビームによってウエハやマスク上に直接描画を行なわ
れるようにした電子ビーム描画方法、更にはそのような
ビーム照射や、電子ビーム描画が可能とされたビーム照
射装置、電子ビーム描画装置に関するものである。
態で、試料上にビーム照射が行なわれるようにしたビー
ム照射方法や、ビーム照射位置のドリフトを抑えつつ電
子ビームによってウエハやマスク上に直接描画を行なわ
れるようにした電子ビーム描画方法、更にはそのような
ビーム照射や、電子ビーム描画が可能とされたビーム照
射装置、電子ビーム描画装置に関するものである。
［従来の技術］ 半導体の高集積化に伴い、微細パターンを試料（ウエ
ハやマスク）上に形成するための露光装置や描画装置に
対する性能仕様に対する要求は、益々厳しさを増しつつ
あるのが現状である。そのうちでも、露光装置について
は、これによる次世代でのデバイス生産が困難であると
されており、これに代る装置としてEB（電子ビーム）描
画装置が期待されつつある。
ハやマスク）上に形成するための露光装置や描画装置に
対する性能仕様に対する要求は、益々厳しさを増しつつ
あるのが現状である。そのうちでも、露光装置について
は、これによる次世代でのデバイス生産が困難であると
されており、これに代る装置としてEB（電子ビーム）描
画装置が期待されつつある。
ここで、従来技術に係るEB装置（本例ではマスク描画
装置を想定）について簡単ながら説明すれば、第11図は
その一例での構成を示したものである。図示のように、
XYステージ21上に載置されたマスク22に対しては、電子
光学系１よりEBが照射されることで、マスク22上には描
画が行なわれるようになっている。この装置でのEB照射
位置ドリフト対策としては、XYステージ21の端部に設け
られた基準マーク23によってドリフト量が計測され、こ
の計測値にもとづきBEのマスク22上への照射位置が補正
されるようになっている。EB照射位置の補正が必要とさ
れる度に、基準マーク23が検出されるべくXYステージ21
はそのＸ方向、Ｙ方向位置がＸ方向、Ｙ方向レーザ測長
器20によって測定されつつ、一旦EBによる描画可能範囲
まで移動されるようになっているものである。マスク描
画では基板上にアライメントマークが存在しないので、
アライメントマークによる合わせは不可能となっている
ものである。
装置を想定）について簡単ながら説明すれば、第11図は
その一例での構成を示したものである。図示のように、
XYステージ21上に載置されたマスク22に対しては、電子
光学系１よりEBが照射されることで、マスク22上には描
画が行なわれるようになっている。この装置でのEB照射
位置ドリフト対策としては、XYステージ21の端部に設け
られた基準マーク23によってドリフト量が計測され、こ
の計測値にもとづきBEのマスク22上への照射位置が補正
されるようになっている。EB照射位置の補正が必要とさ
れる度に、基準マーク23が検出されるべくXYステージ21
はそのＸ方向、Ｙ方向位置がＸ方向、Ｙ方向レーザ測長
器20によって測定されつつ、一旦EBによる描画可能範囲
まで移動されるようになっているものである。マスク描
画では基板上にアライメントマークが存在しないので、
アライメントマークによる合わせは不可能となっている
ものである。
一方、描画対象がウエハとされ、ウエハ上への直接描
画が行なわれる場合には、第12図（ａ）に示すように、
一層よりなるレジスト７を介しウエハ６上に形成されて
いるアライメントマーク34が検出されることによって、
XYステージの移動量を抑えつつEBの照射位置ドリフト量
が補正されるようになっている。
画が行なわれる場合には、第12図（ａ）に示すように、
一層よりなるレジスト７を介しウエハ６上に形成されて
いるアライメントマーク34が検出されることによって、
XYステージの移動量を抑えつつEBの照射位置ドリフト量
が補正されるようになっている。
なお、この種技術に関する装置としては、例えば実開
昭56−29953号公報が挙げられる。
昭56−29953号公報が挙げられる。
［発明が解決しようとする課題］ ところで、これまでのEB描画装置には解決されるべき
技術的問題がないわけではなく、実用化上での問題点と
しては、スループットと合わせ精度とが挙げられるもの
となっている。このうち、合わせ精度、即ち、合わせ誤
差については、これは、一般にビーム偏向系の誤差によ
る描画誤差と、パターン検出誤差によるアライメント誤
差とに大きく分類され、現状での合わせ誤差σはσ＝±
0.2μｍ〜±0.25μｍ程度であり（文献：“カレント
ステータス オブ エレクトロン・ビーム リソグラフ
ィ”（Current Status of E−Beam Lithography（Bull.
Japan Soc.of Prec.Engg.,Vol.22,No.4（Dec.198
8）））を参照）、次世代デバイス生産用としてはその
精度上、問題があるものとなっている。因みに、合わせ
誤差要因の主たるものとしては、電子光学系でのコラ
ム振動によるビーム位置の変動、試料（ウエハやマス
ク）上でのチャージアップや、EB用レンズ／偏向系内部
でのチャージアップによるビーム位置の変動、アライ
メントマーク検査誤差が挙げられるものとなっている。
他の誤差要因についてはその列挙を省略するが、の試
料上でのチャージアップについては、レジストに導伝性
材料を含ませることで対処する、といったアプローチも
なされているのが現状である。しかしながら、ドリフト
対策としては現在のところ、マスクやウエハに対して
は、上記方法がそれぞれ採られているが、スループット
上やアライメントマーク検出上、不具合が生じるものと
なっている。というのは、これまでのマスク描画装置で
は、コラムの振動等によるドリフト分については補正し
得ないばかりか、基準マーク検出のためにはステージを
大きく移動させる必要があり、このステージ移動のため
にスループットの大幅な低下は避けられないというわけ
である。また、ウエハへの直接描画では、ステージの移
動は小さく抑えられていることから、その分スループッ
トの低下は抑えられるが、ウエハ上でのアライメントマ
ークの検出が場合によっては困難となっている。第12図
（ｂ）に示すように、レジスト７が多層構造とされる場
合には、そのマーク検出が困難になるというわけであ
る。
技術的問題がないわけではなく、実用化上での問題点と
しては、スループットと合わせ精度とが挙げられるもの
となっている。このうち、合わせ精度、即ち、合わせ誤
差については、これは、一般にビーム偏向系の誤差によ
る描画誤差と、パターン検出誤差によるアライメント誤
差とに大きく分類され、現状での合わせ誤差σはσ＝±
0.2μｍ〜±0.25μｍ程度であり（文献：“カレント
ステータス オブ エレクトロン・ビーム リソグラフ
ィ”（Current Status of E−Beam Lithography（Bull.
Japan Soc.of Prec.Engg.,Vol.22,No.4（Dec.198
8）））を参照）、次世代デバイス生産用としてはその
精度上、問題があるものとなっている。因みに、合わせ
誤差要因の主たるものとしては、電子光学系でのコラ
ム振動によるビーム位置の変動、試料（ウエハやマス
ク）上でのチャージアップや、EB用レンズ／偏向系内部
でのチャージアップによるビーム位置の変動、アライ
メントマーク検査誤差が挙げられるものとなっている。
他の誤差要因についてはその列挙を省略するが、の試
料上でのチャージアップについては、レジストに導伝性
材料を含ませることで対処する、といったアプローチも
なされているのが現状である。しかしながら、ドリフト
対策としては現在のところ、マスクやウエハに対して
は、上記方法がそれぞれ採られているが、スループット
上やアライメントマーク検出上、不具合が生じるものと
なっている。というのは、これまでのマスク描画装置で
は、コラムの振動等によるドリフト分については補正し
得ないばかりか、基準マーク検出のためにはステージを
大きく移動させる必要があり、このステージ移動のため
にスループットの大幅な低下は避けられないというわけ
である。また、ウエハへの直接描画では、ステージの移
動は小さく抑えられていることから、その分スループッ
トの低下は抑えられるが、ウエハ上でのアライメントマ
ークの検出が場合によっては困難となっている。第12図
（ｂ）に示すように、レジスト７が多層構造とされる場
合には、そのマーク検出が困難になるというわけであ
る。
本発明の目的は、ビーム照射位置のドリフトを抑えつ
つ、試料を物理的、あるいは光学的に加工し得るビーム
照射方法を供するにある。
つ、試料を物理的、あるいは光学的に加工し得るビーム
照射方法を供するにある。
また、本発明の他の目的は、ビーム照射位置のドリフ
トを抑えつつ、電子ビームによって試料としてのウエハ
や、マスク上に直接描画を行ない得る電子ビーム描画方
法を供するにある。
トを抑えつつ、電子ビームによって試料としてのウエハ
や、マスク上に直接描画を行ない得る電子ビーム描画方
法を供するにある。
更に、本発明の他の目的は、ビーム照射位置のドリフ
トを抑えつつ、試料を物理的、あるいは光学的に加工し
得るビーム照射装置を供するにある。
トを抑えつつ、試料を物理的、あるいは光学的に加工し
得るビーム照射装置を供するにある。
更にまた、本発明の他の目的は、ビーム照射位置のド
リフトを抑えつつ、電子ビームによって試料としてのウ
エハや、マスク上に直接描画を行ない得る電子ビーム描
画装置を供するにある。
リフトを抑えつつ、電子ビームによって試料としてのウ
エハや、マスク上に直接描画を行ない得る電子ビーム描
画装置を供するにある。
［課題を解決するための手段］ 上記目的は、試料上に照射されたビーム照射位置を実
際上でのビーム照射位置として光学的に検出したうえ、
その照射位置とビーム照射指令位置との間でのずれ量に
もとづきその照射指令位置を補正しつつ、ビームを試料
上に照射することで達成される。
際上でのビーム照射位置として光学的に検出したうえ、
その照射位置とビーム照射指令位置との間でのずれ量に
もとづきその照射指令位置を補正しつつ、ビームを試料
上に照射することで達成される。
また、他の目的は、試料としての、レジストが塗布さ
れたウエハ、あるいはマスク上に電子ビームによって直
接描画が行なわれる際に、試料上に照射されたビーム照
射位置を実際上でのビーム照射位置として光学的に検出
したうえ、その照射位置とビーム照射指令位置との間で
のずれ量にもとづきその照射指令位置を補正しつつ、電
子ビームを試料上に照射することで達成される。
れたウエハ、あるいはマスク上に電子ビームによって直
接描画が行なわれる際に、試料上に照射されたビーム照
射位置を実際上でのビーム照射位置として光学的に検出
したうえ、その照射位置とビーム照射指令位置との間で
のずれ量にもとづきその照射指令位置を補正しつつ、電
子ビームを試料上に照射することで達成される。
更に他の目的は、ビーム照射装置に、試料上に照射さ
れたビーム照射位置を実際上でのビーム照射位置として
光学的に検出する手段と、その検出手段で検出されたビ
ーム照射位置と加工データより別途得られているビーム
照射指令位置データとの間でのずれ量を算出する手段
と、その手段で算出されたずれ量にもとづき補正された
ビーム照射指令位置データによってビームを試料上に照
射するビーム照射制御手段とを、少なくとも具備せしめ
ることで達成される。
れたビーム照射位置を実際上でのビーム照射位置として
光学的に検出する手段と、その検出手段で検出されたビ
ーム照射位置と加工データより別途得られているビーム
照射指令位置データとの間でのずれ量を算出する手段
と、その手段で算出されたずれ量にもとづき補正された
ビーム照射指令位置データによってビームを試料上に照
射するビーム照射制御手段とを、少なくとも具備せしめ
ることで達成される。
更にまた、他の目的は、試料としての、レジストが塗
布されたウエハ、あるいはマスク上に電子ビームによっ
て直接描画を行なう電子ビーム描画装置に、試料上に照
射されたビーム照射位置を実際上でのビーム照射位置と
して光学的に検出する手段と、その検出手段で検出され
たビーム照射位置と加工データより別途得られているビ
ーム照射指令位置データとの間でのずれ量を算出する手
段と、その手段で算出されたずれ量にもとづき補正され
たビーム照射指令位置データによってビームを試料上に
照射するビーム照射制御手段とを、少なくとも具備せし
めることで達成される。
布されたウエハ、あるいはマスク上に電子ビームによっ
て直接描画を行なう電子ビーム描画装置に、試料上に照
射されたビーム照射位置を実際上でのビーム照射位置と
して光学的に検出する手段と、その検出手段で検出され
たビーム照射位置と加工データより別途得られているビ
ーム照射指令位置データとの間でのずれ量を算出する手
段と、その手段で算出されたずれ量にもとづき補正され
たビーム照射指令位置データによってビームを試料上に
照射するビーム照射制御手段とを、少なくとも具備せし
めることで達成される。
［作用］ 試料表面にビーム（具体的には電子ビームやイオンビ
ーム、レーザビーム、分子・原子ビームなど）を照射す
ることによってその表面を物理的に、あるいは化学的に
加工し、その加工位置を実際上のビーム照射位置として
光学的に検出したうえ、この照射位置とビーム照射指令
位置との間でのずれ量にもとづきその照射指令位置を補
正しつつ、ビームが試料表面上の照射指令位置に確実に
照射されるようにしたものである。これによって従来見
受けられていた不具合、即ち、ビーム照射位置のドリフ
トに起因する加工精度の劣化は容易に解決されるという
ものである。また、このようなビーム照射技術を利用
し、ウエハやマスク上に電子ビームによって直接描画を
行なうようにすれば、微細パターンが精度大にして描画
され得、次世代でのデバイス生産も容易に行なえること
になるものである。より詳細に説明すれば、電子ビーム
がウエハ上に塗布されているレジストに照射されれば、
レジストでの電子ビーム照射部分はその光学的特性が変
化するようになっており、この変化を検出すれば実際上
のビーム照射位置が容易に知れるというものである。し
たがって、この実際上のビーム照射位置とビーム照射指
令位置とのずれを求めたうえ、ビーム照射指令位置を補
正し電子ビームを照射するようにすれば、ビーム照射位
置ドリフトは容易に抑えられ、容易に微細パターンを描
画し得るものである。
ーム、レーザビーム、分子・原子ビームなど）を照射す
ることによってその表面を物理的に、あるいは化学的に
加工し、その加工位置を実際上のビーム照射位置として
光学的に検出したうえ、この照射位置とビーム照射指令
位置との間でのずれ量にもとづきその照射指令位置を補
正しつつ、ビームが試料表面上の照射指令位置に確実に
照射されるようにしたものである。これによって従来見
受けられていた不具合、即ち、ビーム照射位置のドリフ
トに起因する加工精度の劣化は容易に解決されるという
ものである。また、このようなビーム照射技術を利用
し、ウエハやマスク上に電子ビームによって直接描画を
行なうようにすれば、微細パターンが精度大にして描画
され得、次世代でのデバイス生産も容易に行なえること
になるものである。より詳細に説明すれば、電子ビーム
がウエハ上に塗布されているレジストに照射されれば、
レジストでの電子ビーム照射部分はその光学的特性が変
化するようになっており、この変化を検出すれば実際上
のビーム照射位置が容易に知れるというものである。し
たがって、この実際上のビーム照射位置とビーム照射指
令位置とのずれを求めたうえ、ビーム照射指令位置を補
正し電子ビームを照射するようにすれば、ビーム照射位
置ドリフトは容易に抑えられ、容易に微細パターンを描
画し得るものである。
［実施例］ 以下、本発明を主に電子ビーム描画方法、あるいは電
子ビーム描画装置に例を採って第１図から第10図により
説明する。
子ビーム描画装置に例を採って第１図から第10図により
説明する。
先ず本発明によるビーム照射装置について説明すれ
ば、第２図はその具体的装置例としてのEB（電子ビー
ム）描画装置の一例での構成を示したものである。図示
のように、EB描画装置はウエハ６を載置するためのステ
ージ３周辺には、電子光学系１、反射電子検出器２およ
び光学検出系（照明系４および検出系５より構成）が配
置されるべく構成されたものとなっている。本例ではス
テージ３のＸ方向、Ｙ方向への移動制御は、レーザ測長
器20で検出されているステージ３位置にもとづきステー
ジ制御系31がモータ32をＸ方向、Ｙ方向に駆動制御する
ことにより行なわれ、また、反射電子検出器２は第３図
に示すように、ウエハ６上の回路パターン33近傍に描か
れたアライメントマーク34にEBを照射した際に生じる反
射電子を検出すべく配置されたものとなっている。反射
電子検出処理系９では反射電子検出器２からの反射電子
検出信号44と、電子ビーム制御系10からのEB照射位置デ
ータ41とから第４図（ａ）に示すように、アライメント
マーク34のパターン位置が求められ、更にそのパターン
位置データ42にもとづきメイン制御系30では描画パター
ンデータ43を電子ビーム制御系10に送出するようになっ
ている。この描画パターンデータ43にもとづき電子ビー
ム制御系10によって電子銃11および電子光学系１が制御
されつつ、ウエハ６上に回路パターン33が描画されるべ
くEBが照射されているものである。
ば、第２図はその具体的装置例としてのEB（電子ビー
ム）描画装置の一例での構成を示したものである。図示
のように、EB描画装置はウエハ６を載置するためのステ
ージ３周辺には、電子光学系１、反射電子検出器２およ
び光学検出系（照明系４および検出系５より構成）が配
置されるべく構成されたものとなっている。本例ではス
テージ３のＸ方向、Ｙ方向への移動制御は、レーザ測長
器20で検出されているステージ３位置にもとづきステー
ジ制御系31がモータ32をＸ方向、Ｙ方向に駆動制御する
ことにより行なわれ、また、反射電子検出器２は第３図
に示すように、ウエハ６上の回路パターン33近傍に描か
れたアライメントマーク34にEBを照射した際に生じる反
射電子を検出すべく配置されたものとなっている。反射
電子検出処理系９では反射電子検出器２からの反射電子
検出信号44と、電子ビーム制御系10からのEB照射位置デ
ータ41とから第４図（ａ）に示すように、アライメント
マーク34のパターン位置が求められ、更にそのパターン
位置データ42にもとづきメイン制御系30では描画パター
ンデータ43を電子ビーム制御系10に送出するようになっ
ている。この描画パターンデータ43にもとづき電子ビー
ム制御系10によって電子銃11および電子光学系１が制御
されつつ、ウエハ６上に回路パターン33が描画されるべ
くEBが照射されているものである。
しかしながら、その回路パターン描画の際、EB照射位
置がドリフトすることは既に述べた通りである。この原
因は既に明らかとなっているが、ここで、再確認の意味
も含めてその原因を説明すれば以下のようである。
置がドリフトすることは既に述べた通りである。この原
因は既に明らかとなっているが、ここで、再確認の意味
も含めてその原因を説明すれば以下のようである。
即ち、その原因の１つとしては、第５図に示すよう
に、電子銃11や電子光学系１が組込まれているコラム24
が振動することが挙げられる。この他、ウエハ６やEB用
レンズ／偏向系内部がチャージアップされる現象によっ
てもEB照射位置はドリフトされるものとなっている。図
示のように、EB用レンズ／偏向系内部が負の電荷19でチ
ャージアップされるようになっている。また、ウエハ６
としてのSi基板上には絶縁物としてのSiO2やレジスト７
が生成されているが、その絶縁性のために負の電荷19が
レジスト７表面にチャージされるようになっている。こ
れがために負の電荷と同一電荷であるEBは図示の如くに
曲げられ、EB照射位置はドリフトするところとなるもの
である。
に、電子銃11や電子光学系１が組込まれているコラム24
が振動することが挙げられる。この他、ウエハ６やEB用
レンズ／偏向系内部がチャージアップされる現象によっ
てもEB照射位置はドリフトされるものとなっている。図
示のように、EB用レンズ／偏向系内部が負の電荷19でチ
ャージアップされるようになっている。また、ウエハ６
としてのSi基板上には絶縁物としてのSiO2やレジスト７
が生成されているが、その絶縁性のために負の電荷19が
レジスト７表面にチャージされるようになっている。こ
れがために負の電荷と同一電荷であるEBは図示の如くに
曲げられ、EB照射位置はドリフトするところとなるもの
である。
このドリフトに対するこれまでの対策については既に
述べたところであるが、エアー定盤によっても吸収し得
ない数Hz程度の振動によるドリフト分については補正し
得ないものとなっている。なお、第５図は第２図に示す
電子光学系１や照明系４、検出系５、ステージ３などを
含む機械的構成概要を示したものであり、電子光学系１
下部に取り付けされたベース25内には、電子光学系１以
外のそれら構成要素が収容されるようになっている。特
に照明系４および検出系５はベース25内壁に固定的に取
り付けされるようになっている。
述べたところであるが、エアー定盤によっても吸収し得
ない数Hz程度の振動によるドリフト分については補正し
得ないものとなっている。なお、第５図は第２図に示す
電子光学系１や照明系４、検出系５、ステージ３などを
含む機械的構成概要を示したものであり、電子光学系１
下部に取り付けされたベース25内には、電子光学系１以
外のそれら構成要素が収容されるようになっている。特
に照明系４および検出系５はベース25内壁に固定的に取
り付けされるようになっている。
よって、本発明では以上の事情に鑑み、試料表面にビ
ームを照射することによってその表面を物理的に、ある
いは化学的に加工する際に、第１図に示されているEB照
射位置ドリフト補正方法からも判るように、その加工位
置を実際上のビーム照射位置（光学特性変化検出波形中
心位置データ）として光学的信号処理系８で光学的に検
出したうえ、その照射位置と、メイン制御系30からの描
画パターンデータにもとづき電子ビーム制御系10で求め
られるビーム照射指令位置との間でのずれ量にもとづき
その照射指令位置を補正しつつ、ビームが試料表面に照
射されるようにしたものである。したがって、本発明に
よるEB描画装置では、反射電子検出器２や反射電子検出
処理系９は必ずしも必須構成要件とはされず、補助的な
構成要件となっている。さて、EB描画の場合について、
より具体的に説明すれば以下のようである。
ームを照射することによってその表面を物理的に、ある
いは化学的に加工する際に、第１図に示されているEB照
射位置ドリフト補正方法からも判るように、その加工位
置を実際上のビーム照射位置（光学特性変化検出波形中
心位置データ）として光学的信号処理系８で光学的に検
出したうえ、その照射位置と、メイン制御系30からの描
画パターンデータにもとづき電子ビーム制御系10で求め
られるビーム照射指令位置との間でのずれ量にもとづき
その照射指令位置を補正しつつ、ビームが試料表面に照
射されるようにしたものである。したがって、本発明に
よるEB描画装置では、反射電子検出器２や反射電子検出
処理系９は必ずしも必須構成要件とはされず、補助的な
構成要件となっている。さて、EB描画の場合について、
より具体的に説明すれば以下のようである。
即ち、第６図（ａ）に示すように、ウエハ６上に塗布
されたレジスト７に対し加速電子e-が照射されれば、そ
のレジスト７部分には膜厚の変化（光学的特性変化）が
生じるようになっている。あるいは膜厚が変化しないま
でも、第６図（ｂ）に示すように、加速電子e-が照射さ
れたレジスト部分７′には、光吸収係数、反射率、屈折
率などに関し１種類以上の変化が生じるようになってい
る。よって、実際のビーム照射位置を光学的特性変化位
置として検出すべく、照明系４および検出系５よりなる
光学検出系が、EB照射と干渉しない状態でベース25内壁
に固定的に取り付けされているものである。ところで、
検出系５は検出光学系12および光センサ13より構成され
ているが、光センサ12は一次元、あるいは二次元のもの
とされ、この光センサ13で二次元的、一次元的に検出さ
れた像はそれぞれ第７図（ａ），（ｂ）に示すように得
られるようになっている。このようにして得られた検出
像からは光学的特性変化位置が、従来の露光装置におけ
るアライメントパターン検出技術を用いて、±0.02μｍ
以下の精度で再現性を以て検出される（1988.11.10電子
材料別冊「1990年版 超LSI製造・試験装置 ガイドブ
ック」p.80〜p.86参照）が、これがEBの実際上の照射位
置として求められるものである。ここで、EBの実際上で
の照射位置が、如何に求められるかについて説明すれば
以下のようである。
されたレジスト７に対し加速電子e-が照射されれば、そ
のレジスト７部分には膜厚の変化（光学的特性変化）が
生じるようになっている。あるいは膜厚が変化しないま
でも、第６図（ｂ）に示すように、加速電子e-が照射さ
れたレジスト部分７′には、光吸収係数、反射率、屈折
率などに関し１種類以上の変化が生じるようになってい
る。よって、実際のビーム照射位置を光学的特性変化位
置として検出すべく、照明系４および検出系５よりなる
光学検出系が、EB照射と干渉しない状態でベース25内壁
に固定的に取り付けされているものである。ところで、
検出系５は検出光学系12および光センサ13より構成され
ているが、光センサ12は一次元、あるいは二次元のもの
とされ、この光センサ13で二次元的、一次元的に検出さ
れた像はそれぞれ第７図（ａ），（ｂ）に示すように得
られるようになっている。このようにして得られた検出
像からは光学的特性変化位置が、従来の露光装置におけ
るアライメントパターン検出技術を用いて、±0.02μｍ
以下の精度で再現性を以て検出される（1988.11.10電子
材料別冊「1990年版 超LSI製造・試験装置 ガイドブ
ック」p.80〜p.86参照）が、これがEBの実際上の照射位
置として求められるものである。ここで、EBの実際上で
の照射位置が、如何に求められるかについて説明すれば
以下のようである。
即ち、第８図に示すように、光学特性変化検出波形の
中心位置16として、EBの実際上での照射位置が求められ
るようになっている。これと、電子ビーム制御系10から
のEB照射位置データ41にもとづく電子ビーム照射指令位
置17との差として、電子ビーム照射位置のずれ量、ある
いはドリフト量18が求められるものである。このドリフ
ト量18をしてリアルタイム的に、例えば10ms以内でEB照
射指令位置データを補正することで、数Hz以下の振動に
対してもビーム照射位置のドリフトを補正することが可
能となるものであり、補正に要される時間が更に短縮さ
れることによっては、それよりも更に周期が小さい振動
に対しても容易に対処することが可能となるわけであ
る。また、マスク描画、あるいはウエハ描画に際し、第
12図（ｂ）に示すように、多層レジストが用いられる場
合でのアライメントマーク検出時の反射電子検出信号
（第４図（ｂ）参照）は、第12図（ａ）に対しての反射
電子検出信号（第４図（ａ）参照）に比し一般に信号レ
ベルの変化が小さく検出精度が低下することになり、多
層レジストの厚さ如何によってはアライメントマーク位
置を検出し得ないことにもなる。しかしながら、このよ
うな場合でも、本発明に係る光学特性変化にもとづくEB
照射位置補正は有効に機能し得るものとなっている。
中心位置16として、EBの実際上での照射位置が求められ
るようになっている。これと、電子ビーム制御系10から
のEB照射位置データ41にもとづく電子ビーム照射指令位
置17との差として、電子ビーム照射位置のずれ量、ある
いはドリフト量18が求められるものである。このドリフ
ト量18をしてリアルタイム的に、例えば10ms以内でEB照
射指令位置データを補正することで、数Hz以下の振動に
対してもビーム照射位置のドリフトを補正することが可
能となるものであり、補正に要される時間が更に短縮さ
れることによっては、それよりも更に周期が小さい振動
に対しても容易に対処することが可能となるわけであ
る。また、マスク描画、あるいはウエハ描画に際し、第
12図（ｂ）に示すように、多層レジストが用いられる場
合でのアライメントマーク検出時の反射電子検出信号
（第４図（ｂ）参照）は、第12図（ａ）に対しての反射
電子検出信号（第４図（ａ）参照）に比し一般に信号レ
ベルの変化が小さく検出精度が低下することになり、多
層レジストの厚さ如何によってはアライメントマーク位
置を検出し得ないことにもなる。しかしながら、このよ
うな場合でも、本発明に係る光学特性変化にもとづくEB
照射位置補正は有効に機能し得るものとなっている。
以上のようにして、ウエハ上に塗布されているレジス
ト（EB照射によるその光学的特性は大きく変化すること
が望ましい）の、EB照射による光学特性変化を検出し照
射指令位置を補正することによって、EB照射位置のドリ
フトを迎えることが可能となるが、その光学的特性変化
が小さい場合にはEB照射位置を良好に補正し得ないこと
になる。このような場合には、光学特性変化が大きいコ
ーティング材をレジストとともに使用することが考えら
れる。第９図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれレジスト７の上
部、中間部、下部にコーティング材15を塗布したもので
あり、レジストへのEB照射の際に、コーティング材15で
の光学特性変化を利用するようにすれば、EB照射位置を
容易に補正することが可能となるものである。
ト（EB照射によるその光学的特性は大きく変化すること
が望ましい）の、EB照射による光学特性変化を検出し照
射指令位置を補正することによって、EB照射位置のドリ
フトを迎えることが可能となるが、その光学的特性変化
が小さい場合にはEB照射位置を良好に補正し得ないこと
になる。このような場合には、光学特性変化が大きいコ
ーティング材をレジストとともに使用することが考えら
れる。第９図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれレジスト７の上
部、中間部、下部にコーティング材15を塗布したもので
あり、レジストへのEB照射の際に、コーティング材15で
の光学特性変化を利用するようにすれば、EB照射位置を
容易に補正することが可能となるものである。
ところで、レジスト、あるいはコーティング材等での
光学特性変化を検出するためには、それら材質等の光学
特性変化を予め測定しておくことが望ましいが、このた
めの測定装置としては、例えば第２図に示すような構成
の装置で容易に測定可能となっている。EBの照射量をパ
ラメータとして、その照射量に対する光学特性変化が時
間とともに如何に変化するかを測定すればよいものであ
る。第10図はEB照射量をパラメータとする、一例での時
間−光学特性変化を示したものであるが、これについて
は特に説明は要しない。
光学特性変化を検出するためには、それら材質等の光学
特性変化を予め測定しておくことが望ましいが、このた
めの測定装置としては、例えば第２図に示すような構成
の装置で容易に測定可能となっている。EBの照射量をパ
ラメータとして、その照射量に対する光学特性変化が時
間とともに如何に変化するかを測定すればよいものであ
る。第10図はEB照射量をパラメータとする、一例での時
間−光学特性変化を示したものであるが、これについて
は特に説明は要しない。
以上、本発明を主にEB描画方法やEB描画装置について
説明したが、本発明によるビーム照射方法やビーム照射
装置はそれら方法や装置には何等限定されないものとな
っている。ビーム種別は異なるが、イオンビームやレー
ザビーム、分子・原子ビームを利用した加工方法や加工
装置一般をも包含したものとなっている。ビーム照射部
の構成がビーム種別によりやや異なるだけであり、これ
ら装置一般においては、往々にして実際上でのビーム照
射位置とビーム照射指令位置との間にずれが生じること
から、実際上でのビーム照射位置をビーム照射指令位置
に一致させる場合に、本発明によるビーム照射方法を適
用し得るというわけである。これは、ビームが照射され
る対象に結果的に何等かの光学特性変化が生じる場合に
は、これを検出することでビーム照射位置を補正するこ
とが可能であるからである。尤も、上記加工装置に適用
する場合には、被加工材の表面を微弱なビーム照射によ
って適当量加工したうえでそのビーム照射位置を検出す
る等、の工夫が必要である。微弱なビームが照射される
のは、その表面上に大きな加工疵を残さないためであ
る。その微弱ビームによって適当に加工された部分を第
２図に示す光学検出系で検出することによって確認し、
これにもとづきビーム照射指令位置を補正したうえで実
際に加工すればよいものである。因みに、ここで、分子
・原子ビームの試料表面への照射について説明すれば、
分子・原子は予めイオン化されたうえ試料表面にビーム
として照射されるが、そのビームの絞り込みは一般に困
難となっている。一般に、分子・原子が試料表面に照射
されるに際しては、分子・原子は予めイオン化されたう
えそのビーム形状が成形用マスクで必要なビーム形状と
され、更に偏向された状態で試料表面上に照射される
が、試料表面への照射直前でそのイオン化は中性化機構
によって中性化されるようになっている。このような照
射によって試料表面には描画等が行なわれるわけである
が、これに類似した描画方法は、電子ビーム描画装置で
も場合によっては行なわれるようになっている。電子ビ
ーム描画装置でもビーム形状の成形と、スループットの
向上とを図るべく、マスクに相当する絞りが場合によっ
ては設けられ、この絞りによって電子ビーム形状は必要
なビーム形状にされたうえ、試料表面に広い面積で照射
されることで、電子ビームを試料表面上で走査するのに
要される時間の短縮化が図られるようになっている。
説明したが、本発明によるビーム照射方法やビーム照射
装置はそれら方法や装置には何等限定されないものとな
っている。ビーム種別は異なるが、イオンビームやレー
ザビーム、分子・原子ビームを利用した加工方法や加工
装置一般をも包含したものとなっている。ビーム照射部
の構成がビーム種別によりやや異なるだけであり、これ
ら装置一般においては、往々にして実際上でのビーム照
射位置とビーム照射指令位置との間にずれが生じること
から、実際上でのビーム照射位置をビーム照射指令位置
に一致させる場合に、本発明によるビーム照射方法を適
用し得るというわけである。これは、ビームが照射され
る対象に結果的に何等かの光学特性変化が生じる場合に
は、これを検出することでビーム照射位置を補正するこ
とが可能であるからである。尤も、上記加工装置に適用
する場合には、被加工材の表面を微弱なビーム照射によ
って適当量加工したうえでそのビーム照射位置を検出す
る等、の工夫が必要である。微弱なビームが照射される
のは、その表面上に大きな加工疵を残さないためであ
る。その微弱ビームによって適当に加工された部分を第
２図に示す光学検出系で検出することによって確認し、
これにもとづきビーム照射指令位置を補正したうえで実
際に加工すればよいものである。因みに、ここで、分子
・原子ビームの試料表面への照射について説明すれば、
分子・原子は予めイオン化されたうえ試料表面にビーム
として照射されるが、そのビームの絞り込みは一般に困
難となっている。一般に、分子・原子が試料表面に照射
されるに際しては、分子・原子は予めイオン化されたう
えそのビーム形状が成形用マスクで必要なビーム形状と
され、更に偏向された状態で試料表面上に照射される
が、試料表面への照射直前でそのイオン化は中性化機構
によって中性化されるようになっている。このような照
射によって試料表面には描画等が行なわれるわけである
が、これに類似した描画方法は、電子ビーム描画装置で
も場合によっては行なわれるようになっている。電子ビ
ーム描画装置でもビーム形状の成形と、スループットの
向上とを図るべく、マスクに相当する絞りが場合によっ
ては設けられ、この絞りによって電子ビーム形状は必要
なビーム形状にされたうえ、試料表面に広い面積で照射
されることで、電子ビームを試料表面上で走査するのに
要される時間の短縮化が図られるようになっている。
［発明の効果］ 以上説明したように、請求項１〜６による場合は、ビ
ーム照射位置のドリフトを抑えつつ、試料を物理的、あ
るいは化学的に加工し得、また、請求項7,8による場合
には、ビーム照射位置のドリフトを抑えつつ、電子ビー
ムによって試料としてのウエハや、マスク上に高精度
に、しかもリアルタイムに直接描画を行ない得ることに
なる。更に、請求項９によれば、ビーム照射位置のドリ
フトを抑えつつ、試料を物理的、あるいは化学的に加工
し得るビーム照射装置が、更にまた、請求項10による場
合は、ビーム照射位置のドリフトを抑えつつ、電子ビー
ムによって試料としてのウエハや、マスク上に直接描画
を行ない得る電子ビーム描画装置がそれぞれ得られるこ
とになる。
ーム照射位置のドリフトを抑えつつ、試料を物理的、あ
るいは化学的に加工し得、また、請求項7,8による場合
には、ビーム照射位置のドリフトを抑えつつ、電子ビー
ムによって試料としてのウエハや、マスク上に高精度
に、しかもリアルタイムに直接描画を行ない得ることに
なる。更に、請求項９によれば、ビーム照射位置のドリ
フトを抑えつつ、試料を物理的、あるいは化学的に加工
し得るビーム照射装置が、更にまた、請求項10による場
合は、ビーム照射位置のドリフトを抑えつつ、電子ビー
ムによって試料としてのウエハや、マスク上に直接描画
を行ない得る電子ビーム描画装置がそれぞれ得られるこ
とになる。
第１図は、本発明に係るEB照射位置ドリフト補正方法を
説明するための図、第２図は、本発明による電子ビーム
描画装置の一例での構成を示す図、第３図は、ウエハ上
に形成される回路パターンとアライメントマークとの位
置関係を示す図、第４図（ａ），（ｂ）は、反射電子検
出信号からアライメントマーク位置が検出されることを
説明するための図、第５図は、第２に示すEB描画装置の
一部具体的詳細構成を示す図、第６図（ａ），（ｂ）
は、EB照射によるレジストの光学特性変化を説明するた
めの図、第７図（ａ），（ｂ）は、検出された光学的特
性変化像からその変化位置が、実際上の電子ビーム照射
位置として求められることを説明するための図、第８図
は、その実際上の電子ビーム照射位置と電子ビーム照射
指令位置とからドリフト（ずれ量）が求められることを
説明するための図、第９図（ａ）〜（ｃ）は、光学的特
性変化が大きいコーティング材がレジストに各種態様で
塗布される場合を示す図、第10図は、EB照射量をパラメ
ータとする、一例での時間−光学特性変化を示す図、第
11図は、従来技術に係る、基準マークによるビーム位置
補正方法を説明するための図、第12図（ａ），（ｂ）
は、ウエハ上に塗布されるレジストのその塗布態様を一
層のものと、多層のものについて示す図である。 １……電子光学系、３……ウエハステージ、４……照明
系、５……検出系、６……ウエハ、７……レジスト、８
……検出信号処理系、10……電子ビーム処理系、15……
コーティング材、24……コラム、30……メイン制御系
説明するための図、第２図は、本発明による電子ビーム
描画装置の一例での構成を示す図、第３図は、ウエハ上
に形成される回路パターンとアライメントマークとの位
置関係を示す図、第４図（ａ），（ｂ）は、反射電子検
出信号からアライメントマーク位置が検出されることを
説明するための図、第５図は、第２に示すEB描画装置の
一部具体的詳細構成を示す図、第６図（ａ），（ｂ）
は、EB照射によるレジストの光学特性変化を説明するた
めの図、第７図（ａ），（ｂ）は、検出された光学的特
性変化像からその変化位置が、実際上の電子ビーム照射
位置として求められることを説明するための図、第８図
は、その実際上の電子ビーム照射位置と電子ビーム照射
指令位置とからドリフト（ずれ量）が求められることを
説明するための図、第９図（ａ）〜（ｃ）は、光学的特
性変化が大きいコーティング材がレジストに各種態様で
塗布される場合を示す図、第10図は、EB照射量をパラメ
ータとする、一例での時間−光学特性変化を示す図、第
11図は、従来技術に係る、基準マークによるビーム位置
補正方法を説明するための図、第12図（ａ），（ｂ）
は、ウエハ上に塗布されるレジストのその塗布態様を一
層のものと、多層のものについて示す図である。 １……電子光学系、３……ウエハステージ、４……照明
系、５……検出系、６……ウエハ、７……レジスト、８
……検出信号処理系、10……電子ビーム処理系、15……
コーティング材、24……コラム、30……メイン制御系
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−69226（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−241021（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−7126（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−255020（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20
Claims (14)
- 【請求項１】試料上にビームを照射し、該ビームによっ
て試料を物理的に、あるいは化学的に加工するビーム照
射装置におけるビーム照射方法であって、試料上に照射
されたビーム照射位置を実際上でのビーム照射位置とし
て光学的に検出したうえ、該照射位置と加工データより
別途得られているビーム照射指令位置データとの間での
ずれ量にもとづき該照射指令位置データを補正しつつ、
ビームを試料上に照射するようにしたビーム照射方法。 - 【請求項２】試料上に電子ビームを照射し、該ビームに
よって試料を物理的に、あるいは化学的に加工するビー
ム照射装置におけるビーム照射方法であって、試料上に
照射されたビーム照射位置を実際上でのビーム照射位置
として光学的に検出したうえ、該照射位置と加工データ
より別途得られているビーム照射指令位置データとの間
でのずれ量にもとづき該照射指令位置データを補正しつ
つ、電子ビームを試料上に照射するようにしたビーム照
射方法。 - 【請求項３】試料上にイオンビームを照射し、該ビーム
によって試料を物理的に、あるいは化学的に加工するビ
ーム照射装置におけるビーム照射方法であって、試料上
に照射されたビーム照射位置を実際上でのビーム照射位
置として光学的に検出したうえ、該照射位置と加工デー
タより別途得られているビーム照射指令位置データとの
間でのずれ量にもとづき該照射指令位置データを補正し
つつ、イオンビームを試料上に照射するようにしたビー
ム照射方法。 - 【請求項４】試料上にレーザビームを照射し、該ビーム
によって試料を物理的に、あるいは化学的に加工するビ
ーム照射装置におけるビーム照射方法であって、試料上
に照射されたビーム照射位置を実際上でのビーム照射位
置として光学的に検出したうえ、該照射位置と加工デー
タより別途得られているビーム照射指令位置データとの
間でのずれ量にもとづき該照射指令位置データを補正し
つつ、レーザビームを試料上に照射するようにしたビー
ム照射方法。 - 【請求項５】試料上に分子・原子ビームを照射し、該ビ
ームによって試料を物理的に、あるいは化学的に加工す
るビーム照射装置におけるビーム照射方法であって、試
料上に照射されたビーム照射位置を実際上でのビーム照
射位置として光学的に検出したうえ、該照射位置と加工
データより別途得られているビーム照射指令位置データ
との間でのずれ量にもとづき該照射指令位置データを補
正しつつ、分子・原子ビームを試料上に照射するように
したビーム照射方法。 - 【請求項６】試料上に電子、イオン、分子・原子の何れ
かのビームを照射し、該ビームによって試料を物理的に
加工するビーム照射装置におけるビーム照射方法であっ
て、加工に先立って試料上に微弱に照射されたビームの
照射位置を実際上でのビーム照射位置として光学的に検
出したうえ、該照射位置と加工データより別途得られて
いるビーム照射指令位置データとの間でのずれ量にもと
づき該照射指令位置データを補正した後、ビームを試料
上に照射することによって、加工が行なわれるようにし
たビーム照射方法。 - 【請求項７】試料としての、レジストが塗付されたウェ
ハ、あるいはマスク上に電子ビームによって直接描画が
行なわれる際に、試料上に照射されたビーム照射位置を
実際上でのビーム照射位置として光学的に検出したう
え、該照射位置と加工データより別途得られているビー
ム照射指令位置データとの間でのずれ量にもとづき該照
射指令位置データを補正しつつ、電子ビームを試料上に
照射するようにした電子ビーム描画方法。 - 【請求項８】電子ビーム照射によって光学的特性が大き
く変化するコーティング材を含むレジストが塗付された
ウェハ、あるいはマスクを試料として、該試料上に電子
ビームによって直接描画が行なわれる際に、試料上に照
射されたビーム照射位置を実際上でのビーム照射位置と
して光学的に検出したうえ、該照射位置と加工データよ
り別途得られているビーム照射指令位置データとの間で
のずれ量にもとづき該照射指令位置データを補正しつ
つ、電子ビームを試料上に照射するようにした電子ビー
ム描画方法。 - 【請求項９】試料上にビームを照射し、該ビームによっ
て試料を物理的に、あるいは化学的に加工するビーム照
射装置であって、試料上に照射されたビーム照射位置を
実際上でのビーム照射位置として光学的に検出する手段
と、該検出手段で検出されたビーム照射位置と加工デー
タより別途得られているビーム照射指令位置データとの
間でのずれ量を算出する手段と、該手段で算出されたず
れ量にもとづき補正された該照射指令位置データによっ
てビームを試料上に照射するビーム照射制御手段とを、
少なくとも具備してなる構成のビーム照射装置。 - 【請求項１０】試料としての、レジストが塗付されたウ
ェハ、あるいはマスク上に電子ビームによって直接描画
を行なう電子ビーム描画装置であって、試料上に照射さ
れたビーム照射位置を実際上でのビーム照射位置として
光学的に検出する手段と、該検出手段で検出されたビー
ム照射位置と加工データより別途得られているビーム照
射指令位置データとの間でのずれ量を算出する手段と、
該手段で算出されたずれ量にもとづき補正された該照射
指令位置データによってビームを試料上に照射するビー
ム照射制御手段とを、少なくとも具備してなる構成の電
子ビーム描画装置。 - 【請求項１１】予め設定されたデータに基づいて電子光
学系から試料上の所望の位置に向けて電子ビームを照射
し、前記試料上の前記電子ビームを照射した位置を検出
し、該検出した前記試料上の照射位置のデータを前記予
め設定されたデータと比較してずれ量を求め、該求めた
ずれ量に基づいて前記電子光学系を制御して前記電子ビ
ームの前記試料上への照射位置を補正することにより、
前記電子ビームを照射しながら該電子ビームの照射位置
の補正を行なうことを特徴とするビーム照射方法。 - 【請求項１２】前記照射位置の補正を、前記位置を検出
してから10msec以内に行なうことを特徴とする請求項11
記載のビーム照射方法。 - 【請求項１３】上記補正により、10Hzよりも小さい周波
数の振動による前記電子ビームのドリフトを補正するこ
とを特徴とする請求項11記載のビーム照射方法。 - 【請求項１４】前記照射位置の補正を、±0.02μｍ以下
の精度で行なうことを特徴とする請求項11,12,13の何れ
かに記載のビーム照射方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2062679A JP2960746B2 (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | ビーム照射方法および電子ビーム描画方法とビーム照射装置並びに電子ビーム描画装置 |
| US07/668,099 US5134298A (en) | 1990-03-15 | 1991-03-12 | Beam control method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2062679A JP2960746B2 (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | ビーム照射方法および電子ビーム描画方法とビーム照射装置並びに電子ビーム描画装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03265120A JPH03265120A (ja) | 1991-11-26 |
| JP2960746B2 true JP2960746B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=13207213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2062679A Expired - Fee Related JP2960746B2 (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | ビーム照射方法および電子ビーム描画方法とビーム照射装置並びに電子ビーム描画装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5134298A (ja) |
| JP (1) | JP2960746B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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|---|---|---|---|---|
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| NL186353C (nl) * | 1979-06-12 | 1990-11-01 | Philips Nv | Inrichting voor het afbeelden van een maskerpatroon op een substraat voorzien van een opto-elektronisch detektiestelsel voor het bepalen van een afwijking tussen het beeldvlak van een projektielenzenstelsel en het substraatvlak. |
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