JPH01189118A - 電子ビーム露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 本発明は電子ビーム露光装置に関し、 精度の良い垂直入射系の電子ビーム露光装置を使用して
、なお且つ高さを精度良く測定可能とすることを目的と
し、 被露光体を載置するステージと、該ステージを移動させ
るステージ駆動手段と、電子ビームを偏向する第１の偏
向コイルと該偏向された電子ビームを前記被露光体表面
に垂直に入射する如く振り戻す第２の偏向コイルと、前
記第１および第２の偏向コイルに供給する偏向電流を制
御する偏向制御手段と、前記被露光体表面から発生する
電子を入射させる電子検出器とを備えた垂直入射方式の
電子ビーム露光装置において、前記第２の偏向コイルを
無効化する偏向切り換え手段と、前記電子検出器に入射
した電子を検知した時の前記第１の偏向コイルによる電
子ビームの偏向量ｄ゛を検知。

し、該偏向量ｄ°と前記位置合わせマークの電子ビーム
偏向中心軸からの変位ｉｔｄとの差Δｄを検出するマー
ク位置ずれ量検出手段と、前記Δｄ。

ｄ及び前記第１の偏向コイルによる電子ビームの偏向中
心の基準面からの高さｌとから、被露光体の高さを算出
する高さ演算手段とを設けた構成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は電子ビーム露光装置に関する。

〔従来の技術〕

電子ビーム露光装置を用いて描画を行う際には、パター
ンの重ね合わせ精度やつなぎ精度を高めるために、描画
しようとするウェーハ等の被露光体の高さを測定するこ
とが必要である。

電子ビームがウェーハに対して斜めに入射する露光装置
においては、電子ビームを偏向した時の電子ビームのウ
ェーハに対する入射角から、被露光体の高さを求めるこ
とができる。しかし偏向時に電子ビームが斜めに入射す
る系では、電子ビームが垂直入射する系に比して、得ら
れたパターンのつなぎ精度が悪くなるという問題がある
。

一方電子ビームがウェーハに対して垂直に入射する露光
装置においては、電子ビームの入射角から高さを求める
ことができないので、レーザ測長器を用いている。しか
し、このレーザ測長器による高さ測定ではμオーダーの
測定精度しか出す、測定精度が充分とは言い難い。また
、レーザ測長器の測長ビームの通り道を露光装置の投影
レンズ周辺に作らなければならないことから、測長器の
設置場所が限定され、装置の構成が制約されるという問
題がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したように従来は、電子ビームが被露光体表面に斜
めに入射する系では、被露光体の高さを精度よく求める
ことができる反面、得られたパターンのつなぎ精度が悪
くなり、垂直入射する系では、つなぎ精度は良い反面、
被露光体の高さを高精度で求めることができず、結果と
して描画精度を充分に高めることができなかった。

そこで本発明では、精度の良い垂直入射系の電子ビーム
露光装置で被露光体の高さを精度良く測定可能とするこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

垂直入射の電子ビーム露光装置とは、第３図に示す如く
、電子ビーム１０を第１の偏向コイル６により偏向し、
更に第２の偏向コイル７により振り戻して、電子ビーム
１０がウェーハのような被露光体１１に対し垂直に入射
するよう構成された露光装置である。なお、同図の８は
電子ビーム１０を収束させるための静電電子レンズであ
る。

本発明は第１図に示す如く、上記垂直入射方式の電子ビ
ーム露光装置において、上記第２の偏向コイル７に偏向
制御手段ｌから供給される偏向電流を遮断可能とするた
めの偏向切り換え手段４を設け、これを作動して第２の
偏向コイル７による電子ビーム１０の振り戻しを無効化
した時には、第１の偏向コイル６による偏向によって電
子ビーム１０が被露光体１１表面に斜め入射するように
したものである。

同図の９は電子検出器で、これにより所定位置例えば点
線で示す偏向中心輪位置からｄだけ変位した位置にある
位置合わせマーク１４を斜め入射した電子ビーム１０で
走査した時に発生する反射電子あるいは二次電子を検出
する。その検出信号はマーク位置ずれ量検出手段３に送
られ、反射電子を検出した時の偏向量信号ｄ’　　（偏
向制御手段から送出される電子ビーム１０の偏向量を示
す信号）と、位置合わせマーク１４の偏向中心軸からの
変位量を示すステージ位置信号ｄと比較することにより
、マーク位置ずれ量Δｄが検知される。

このΔｄは高さ演算手段２に送られ、ここで既知量であ
る偏向中心１３から基準面までの距離！と上記ｄから、
被露光体１１表面と基準面との高低差Δｌを算出する。

〔作　用〕

第１の偏向コイルによる偏向中心の基準面１５からの高
さを第２図に示す如くｌとし、被露光体１１表面に設け
られている位置合わせマーク１４の電子ビームの偏向中
心軸からの距離をｄとすると、上記第一１の偏向コイル
６により電子ビーム１０を走査させ、上記位置合わせマ
ーク１４を検知する。

この時被露光体１１か基準面１５より低いと、偏向能率
が図示したようにｄより小さいところで位置合わせマー
ク１４を検出することとなる。

この時の偏向能率ｄ゛はｄ−Δｄとなるので、基準面１
５に対する被露光体１１の高さ変動Δｌは、ｄ−Δｄ となる。これは三角形の相似性から容易に求まることで
ある。なお、ここで偏向能率の単位はμｍである。

このように本発明では、電子ビーム１０を振り戻すため
の第２の偏向コイル７を無効化して斜め入射の状態とす
ることにより、被露光体１１の基準面１５に対する高低
差Δｌを容易に求めることができる。従ってΔｌが求ま
れば、第２の偏向コイル７を再び作動させて垂直入射状
態に戻して露光を行う。

Δｌを知ることができれば、これを用いて露光時に偏向
量等を補正することは容易である。

〔実　施　例〕

以下本発明の一実施例を第１図及び第２図により説明す
る。

同図において、１は露光データに基づいて第１及び第２
の偏向コイル６．７に供給する偏向電流を制御する偏向
制御手段、５はステージをステージ位置信号に基づいて
ステージ１２を所望位置に移動させるステージ駆動手段
、８は電子ビーム１０を集束させるための静電電子レン
ズ、９は電子検出器、１１は半導体ウェーハのような被
露光体、１３は第１の偏向コイル６による電子ビームの
偏向中心、１４は被露光体表面に設けられた位置合わせ
マークである。以上の構成は従来の垂直入射方式の電子
ビーム露光装置と変わるところはない。

本実施例では更に、高さ演算手段２．マーク位置ずれ量
検出手段３．及び偏向切り換え手段４を設けた。以下本
実施例の動作を説明する。

ステージ上に載置したウェーハ等の被露光体１１に電子
ビーム１０露光を行うに先立って、まず偏向切り換え手
段４を作動させ、偏向制御手段１から供給される第２の
偏向コイル７の偏向電流を遮断して、電子ビーム１０の
振り戻しを停止し、電子ビーム１０を被露光面に対して
斜め入射の状態とする。

次いでステージ駆動手段５によりステージ１２を移動さ
せ、被露光体１１表面に設けられた位置合わせマーク１
４を、点線で示す電子ビーム１０の偏向中心軸の位置よ
り所定量１例えばｄだけ離れた位置に変位させる。この
位置合わせマーク１４の位置はステージ位置信号により
指示される。

この状態で偏向制御手段１から第１の偏向コイル６に偏
向電流を供給して、偏向中心軸より凡そｄだけ変位した
位置近傍を走査する。電子ビーム１０が位置合わせマー
ク１４を走査すると、位置合わせマーク１４は例えば凹
状に形成されているため、反射電子が発生し、電子検出
器９に捕らえられる。

この反射電子が検出された時の偏向１ｄ’　は、被露光
体１１表面と基準面〔第２図参照〕１５の高さが異なる
場合には、上記位置合わせマーク１４の位置ｄと一致せ
ず、ｄ±Δｄとなる。

マーク位置ずれ量検出手段３は、反射電子を検出した時
の偏向量を、偏向制御手段１から偏向量信号ｄ’　＝ｄ
±Δｄとして受は取り、位置合わせマーク１４の位置を
示すステージ位置信号ｄとの差Δｄを検出して、高さ演
算手段２に送出する。

高さ演算手段２は、マーク位置ずれ検出手段３から上記
ｄ、Δｄを受は取り、これらと既知量である基準面１５
からの偏向中心１３の高さｌから、被露光体１１表面の
高さと基準面１５の高さとの差を算出し、これを高低差
Δｌとして出力する。

この高低差Δｌは前述した如く、 ｄ　±Δｄ として表される。ここで士の符号は、被露光体１１表面
の高さが基準面１５の高さより高い場合は＋。

低い場合は−となる。

以上のようにして本実施例では、膚画精度の良い垂直入
射の露光装置を用いながら、偏向切り換え手段４により
斜め入射状態として被露光体１１の高さを容易かつ高精
度で求めることができる。従って描画パターンのつなぎ
精度および被露光体の高さ測定ともに高精度が得られる
。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明によれば、垂直入射の電子ビー
ム露光装置により、被露光体の高さを高精度且つ容易に
測定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例構成説明図、 第２図は本発明の原理説明図、 第３図は垂直入射方式の説明図である。 図において、１は偏向制御手段、２は高さ演算手段、３
はマーク位置ずれ量検出手段、４は偏向切り換え手段、
５はステージ駆動手段、６は第１の偏向コイル、７は第
２の偏向コイル、９は電子検出器、１０は電子ビーム、
１１は被露光体、１２はステージ、１３は偏向中心、１
４は位置合わせマーク、１５は基準面、ｄは位置合わせ
マークの位置を示すステージ位置信号、ｄ′は電子ビー
ムの偏向位置を示す偏向量信号を示す。 本発明一実施例構成説明図 第１図 本発明の原理説明図 第　　２　　図 垂直入射方式の説明図 第　　３　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　被露光体（１１）を載置するステージ（１２）と、該
   ステージを移動させるステージ駆動手段（５）と、電子
   ビーム（１０）を偏向する第１の偏向コイル（６）と該
   偏向された電子ビームを前記被露光体表面に垂直に入射
   する如く振り戻す第２の偏向コイル（７）と、前記第１
   および第２の偏向コイルに供給する偏向電流を制御する
   偏向制御手段（１）と、前記被露光体表面から発生する
   電子を入射させる電子検出器（９）とを備えた垂直入射
   方式の電子ビーム露光装置において、 前記第２の偏向コイル（７）を無効化する偏向切り換え
   手段（４）と、 前記電子検出器（９）に入射した電子を検知した時の前
   記第１の偏向コイル（６）による電子ビーム（１０）の
   偏向量ｄ’を検知し、該偏向量ｄ’と前記位置合わせマ
   ークの電子ビーム偏向中心軸からの変位量ｄとの差Δｄ
   を検出するマーク位置ずれ量検出手段（３）と、 前記Δｄ、ｄ及び前記第１の偏向コイル（６）による電
   子ビーム（１０）の偏向中心（１３）の基準面からの高
   さｌとから、被露光体（１１）の高さを算出する高さ演
   算手段（２）とを設けたことを特徴とする電子ビーム露
   光装置。