JPH0353440A - 電子ビーム装置 - 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〕 電子ビーム装置、特に電子ビームの照射状態を監視しな
がら画像取得処理や露光処理をする装置に関し、 該電子ビームの照射状態を、被照射対象物からの反射電
子やステージに到達するビームＴｒｉ流のみにより判断
することなく、積極的に鏡筒内に二次電子手段を増設し
、該画像取得処理や露光処理中の電子ビーム照射状態を
制御することを目的とし、少なくとも、被照射対象物に
電子ビームを出射する電子銃と、前記電子ビームを偏向
走゜査する偏向手段と、前記電子ビームの断面形状を整
形するビーム整形手段と、前記電子ビームに係る反射電
子又は２次電子を検出する一以上の検出手段と、前記反
射電子又は２次電子の信号処理をする信号処理手段とを
具備し、前記検出手段のいずれか一つが、前記ビーム整
形手段の上方領域に設けられ、該ビーム整形手段に一次
電子検出手段が接続されることを含み構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、電子ビーム装置に関するものであり、更に詳
しく言えば画像取得処理や露光処理をしている際の電子
ビームの照射状態をモニタする装置に関するものである
。

近年、被照射対象物に電子ビームを偏向走査して画像取
得をする電子顕＠鏡や電子ビーステスタ、及び微細パタ
ーンを露光をする電子ビーム露光装置が使用されている
。

これによれば、被照射対象からの画像の取得処理をして
る最中、また被ｎ光対象への露光処理の最中の電子ビー
ムの照射状態をモニタして、安定な電子ビームを出射す
ることができる電子ビーム装置の要望がある。

〔従来の技術］ 第５．６図は、従来例に係る説明図である。

第５図は、従来例の電子ビーム装置に係る構成図を示し
ている。

図において、例えば、電子ビーム装置を被露光対象物９
にパターン溝画をする電子ビーム露光装置として使用す
る場合、該装置は鏡筒内に、電子銃１，偏向手段２，Ｔ
ｌ子レンズ３．二次電子検出器４．アパーチャ（ビーム
整形手段）５．ランドアパーチャ６，及びステージ７を
具備している。

また、偏向手段２，電子レンズ３及び二次電子検出器４
等の入出力を制御する偏向／検出処理制御装置８や電子
ビーム１ａのビーム電流ＩＢを検出する電流計１０から
構成されている。

該装置の機能は、まず電子ビーム１ａが偏向手段２や電
子レンズ３等の電子光学系を通してステージ７に出射さ
れ、二次電子検出電流Ｉｓやビーム電流ＩＢを二次電子
検出器４や電流計１０によりモニタされる．これにより
電子ビームｌａの非点調整や電子ビーム１ａの光軸位置
合わせが行われる。

次いで、被露光対象物９の位置座標系と電子ビームｌａ
の光学座標系の位置合わせをする。このとき、被露光対
象物９上に電子ビームｌａを偏向走査し、その二次電子
検出電ＩＩｓが検出され、偏向検出処理制御装置８によ
り画像解析し、その位置合わせがされる。

その後、偏向データＤＩＮを入力した偏向／検出処理制
御装置が偏向手段２や電子レンズ３等を制御する。これ
等により、被露光対象物９に半導体微細パターン等を描
画することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

第６図（ａ）．（ｂ）は、従来例の問題点に係る電子ビ
ームの投影図を示している。

同図（ａ）において、Ａは正常投影パターンであり、電
子ビームｌｂが例えばランドアパーチャ６の円形の開口
部６ａを通過した場合に得られるものである。この正常
投影パターンＡは、露光処理等に先立って、電子ビーム
ｔｂの断面形状よりも小さい被照射対象物，例えばＴａ
（タンタル）突起物等に該電子ビームｌｂを偏向照射し
、ステージ７の上方に設けられた二次電子検出器４によ
りその反射電子を検出し、それを画像解析をすることに
より得られる。これ等により電子ビーム１ｂの照射状態
の安定化を図った後に露光処理に乎多行するものである
。

同図（ｂ）は、電子ビームｌｂの不良偏向状態を示して
いる。

同図（ｂ）において、Ｃは不良投影パターンであり、電
子ビームｔｂを同図（ａ）のように正常に位置合わせを
したにもかかわらず、不良電界部分Ｂにより、不本意な
方向（ローカル）に偏向されたために生じるものである
。不良電界部分Ｂは、電子光学系に付着したコンタξテ
ーション等が電離してイオン化し、そこに正電荷等がチ
ャージアップしたものである。

従って、露光処理や画像取得処理に先立って電子ビーム
１ｂを正常投影パターンＡのように位置合わせをしたに
もかかわらず、露光処理や画像取得処理をしている最中
に電子ビーム１ｂがローカルな位置に偏向され、ランド
アバーチャ６に電子の通過を遮断されることがある。

このため、露光処理や画像取得処理をしている際の二次
電子電流Ｉｓやビーム電？ＡＩ　Ｂからは、被露光対象
物９に＋ｔａ射される電子ビーム量の変化がアパーチャ
５のスリットサイズによるものなのか、あるいは同図（
ｂ）のような不良電界部分Ｂによるランドアバーチャ６
上でのビームドリフトによるものなのか、または電子ビ
ーム発生源による輝度の変化によるものを判断すること
ができず、正確な電子ビーム状態を把握することができ
ないという問題がある。

本発明はかかる従来例の問題点に鑑み創作されたもので
あり、電子ビームの照射状態を、被照射対象物からの反
射電子やステージに到達するビーム電流により判断する
ことなく、積極的に鏡筒内で二次電子検出手段を増設し
、画像取得処理や露光処理中の電子ビームの照射状態を
制御することを可能とする電子ビーム装置の提供を目的
とする．〔課題を解決するための手段］ 第１図は、本発明の電子ビーム装置に係る原理図を示し
ている。

その装置は、少なくとも、被照射対象物１８に電子ビー
ム１１ａを出射する電子銃ｌ１と、前記電子ビーム１１
ａを偏向走査する偏向手段１２と、前記電子ビーム１１
ａの断面形状を整形するビーム整形手段１３と、前記電
子ビーム１１ａに係る反射電子又は２次電子ｆｌｂ，１
１ｃを検出する一以上の検出手段１４．１５と、前記反
射電子又は２次電子１ｌｂ，ＩＩＣの信号処理をする信
号処理手段１６とを具備し、前記検出手段１４ｌ５のい
ずれか一つが、前記ビーム整形手段１３の上方領域に設
けられ、該ビーム整形手段１３に一次電子検出手段１７
が接続されることを特徴とし、上記目的を達成する。

〔作用］ 本発明によれば、ビーム整形手段１３の上方領域に反射
電子又は二次電子を検出する検出手段１５が設けられ、
該ビーム整形手段１３に一次電子検出手段１７が接続さ
れている， このため、ビーム整形手段１３の上方領域に設けられた
検出手段１５により、ビーム整形手段１３に！！蔽され
た電子ビーム１１ａに係る反射電子１１ｃが検出される
。また、一次電子検出手段１７によりビーム整形手段１
３に遮蔽された電子ビーム１１ａに係るビーム電流が検
出される。従って、反射電子１１ｃとビーム電流とを信
号処理手段ｌ６により信号処理をすることにより、画像
取得処理や露光処理をしている最中であっても、電子ビ
ーム１１ａの照射状態を制御することが可能となる。

これにより、電子ビーム量の変化を把握することができ
ることから、安定した電子ビーム１１ａによる画像取得
処理や露光処理等を行なうことが可能となる。

〔実施例〕

次に図を参照しながら本発明の実施例について説明する
。

第２〜４図は、本発明の実施例に係る電子ビーム装置を
説明する図である。

（ｉ）第｛の実施例の説明 第２図は、本発明の第１の実施例の電子ビーム装置に係
る横或図を示している。

図において、電子ビーム装置は、電子ビーム鏡ｍ２０と
、被照射対象物２９に電子ビーム２１ａを出射する電子
銃２ｌと、電子ビーム２１ａを偏向走査する主偏向器２
２ａや副偏向器２２ｂと、電子ビーム２１ａの集束等を
する電子レンズ系２２ｃと、電子ビーム２１ａの断面形
状を整形したり、電子ビーム２１ａのプランキング期間
を決定する第１〜第５のアパーチャ（ビーム整形電梅）
２３ａ〜２３ｅと、被照射対象物２９からの第ｌの反射
電子２ｌｂを検出する第１の二次電子検出器２４と、ラ
ンドアパーチャ２３ｅからの第２の反射電子２１ｃを検
出する第２の二次電子検出器２５と、被照射対象物２９
を載置するステージ２８を具備している。

また、該装置は、これらの電子銃２１や偏向系２２ａ．
２２ｂ及び２２ｃの出力をしたり、第１第２の二次電子
検出器２，１．２５の検出処理をする偏向／検出処理制
御装置２６と、ステージ２８に到達した電子ビーム１１
ａのビーム電ｍＩ　Ｂを検出する第１の電流計２７ａと
、ランドアバーチャ２３ｅに遮断される電子ビーム１１
ａに係るドリフト電流］ｄを検出する第２の電流計２７
ｂから構威されている。

次に、電子ビームをモニタしながら当該電子ビーム装置
を露光処理装置として使用する場合について説明する。

第３図は、本発明の実施例に係る露光処理フローチャー
トである。

図において、まずステップＰ１で電子銃２１から電子ビ
ーム２１ａを被露光対象物２９に出射する。この際に、
第１の電流計２７ａによりビーム電流ＩＢを検出する。

次に、ステンプＰ２で電子ビーム２１ａを光軸に位置合
わせ（アライメント調整）をする。この際に第２の二次
電子検出器２５により第２の反射電子２１ｃや第２の電
流計２７ｂによりドリフト電流１ｄを測定する。この反
射電子２１やドリフト電流［ｄが最も少なくなり、第１
の電流計２７８のビーム電流が最大となるようにアライ
メントコイルを調整する。これにより従来に比べて、短
時間に電子ビーム２１ａを光軸に通すことができる。

次いで、ステンプＰ３で、被露光対象物９のステージ座
標系と電子ビーム２１ａの光学座標系とを位置合わせを
する。この際に、被露光対象物２９に設けられた位置合
わせマーク上に電子ビーム２１ａを走査し、これを画像
処理してその位置合わせをする。

さらに、ステップＰ４で露光データＤＩＮを人力して、
微細パターン等を描画する。この際、電磁コイル等の主
偏向器２２ａや静電偏向器等の副偏向器２２ｂを偏向電
圧が印加される。

この際にステンプＰ５で、第１，第２の二次電子検出器
２４．２５や第１．第２の電流系２７ａ２７をモニタす
る。この際に、従来例のような不良電界部分により電子
ビーム２１ａが不良偏向されると、第２の二次電子検出
器２５により、通常の露光処理に係るプランキング偏向
分にオフセットが加算された第２の反射電子２１ｃを検
出することができる。また、第２の電流計２７ｂにより
同様にオフセントが加算されたドリフト電流１ｄを検出
することができる。

次に、ステソプＰ６でモニタ量に基づいて、アライメン
トコイル等を調整し、電子ビーム２＋ａを修正する。こ
の際に、信号処理制御装置２６が第２の反射電子２１ｃ
に基づく検出量と、ドリフト電流１ｄとを人力し、オフ
セントを検出し、それをアライメントコイル等の調整回
路にフイードバ，クし、電子ビーム２１ａの位置ずれを
自動修正する。

これにより、電子ビーム２１ａを露光処理中に自動修正
しながら、安定した電子ビーム２１ａにより微細パター
ン等の露光処理をすることができる。

このようにして、ランドアバーチャ２３ｅの上方領域に
第２の反射電子２１ｃを検出する第２の二次電子検出器
２５が設けられ、該ランドアバーチャ２３ｅにドリフト
電ｉ１ｄを検出する第２の電流計２７ｂが接続されてい
る。

このため、第２の二次電子検出器２５により、ランドア
バーチャ２３ｅに遮断された従来例のような不良電界偏
向を原因とするＤＣオフセントを含む電子ビーム２＋ａ
に係る反射電子１１ｃが検出される。また、第２の電流
計２７ｂにより、ランドアパーチャ２３ｅに遮断された
同様なＤＣオフセットを含むドリフト電流１ｄが検出さ
れる。

従って、反射電子＋１ｃとドリフト電流１ｄとを信号処
理手段２６により画像解析等の信号処理をすることによ
り、画像取得処理や露光処理をしている最中であっても
、電子ビーム２１ａの位置ずれを修正することが可能と
なる。

これにより、電子ビーム緊の変化を把握することができ
ることから、安定した電子ビーム２１ａにより画像取得
処理や露光処理等を行うことが可能となる。

（　ｉｉ　）第２の実施例の説明 第４図は、本発明の第２の実施例のランドアパーチャに
係る説明図である。

図において、第１の実施例と異なるのは、第２の実施例
では、ランドアバーチャ２３ｅに電子ビーム高反射ｗ４
域Ｄを設けたものである。その他の構威物は第１の実施
例と同様であるため、説明は省略する。

第２の実施例に係るランドアパーチャ２３ｅは、電子ビ
ームを通過させる開口部２３ｆ（スリット部分）の周囲
に電子ビーム高反射領域Ｄが形成されている。この電子
ビーム高反射領域Ｄは、アルミニウム等からなり、電子
ビーム２１ａを多く反射させるものである。これにより
、従来例のような不良電界部により電子ビーム２１ａが
不良偏向されたと仮定した場合、第１の二次電子検出器
２４と第２の二次電子検出器２５のモニタ量を比較する
と、電子ビーム２１ａがランドアパーチャ２３ｅにより
遮断された場合に第２の二次電子検出器２５は増加傾向
を示し、反対に第１の二次電子検出器２５は減少傾向を
示す。また．，電子ビム２１ａのスリントサイズの変化
に対しては、第ｌ，第２の二次電子検出器２４．２５共
に増加傾向を示す。このモニタ量の変化の傾向から、電
子ビーム２１ａのスリットサイズの変化による電子ビー
ム量の変化か、もしくは、ビームドリフトに係る電子ビ
ーム量の変化であるかを容易に判断することができる。

これにより、第１の実施例に比べて、第２の実施例では
、反射電子２１ｃのみから電子ビーム２１ａの照射状態
を監視することが可能となる。

なお、本発明の実施例では、電子ビーム装置を露光装置
として使用する場合について説明したが、電子ビームテ
スタや電子顕微鏡装置等に当該電子ビーム装置を導入し
、電子ビームの照射状態を自動監視しながら試験や画像
取得処理を高精度に行うことが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ビーム整形電極の
上方領域に設けられた二次電子検出器やそれに接続され
た電流計により、該ビーム整形電極に到達する電子ビー
ムを監視することが可能となる。

このため、二次電子検出器や電流計のモニタ量から電子
ビーム量の変化をｉｔ！！握することができる。

従って、画像取得処理や露光処理中の電子ビームの照射
状態の安定化を図ることが可能となる．これにより、高
信頼度の画像取得処゜理や高精度の露光処理をする電子
ビーム装置の製造に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の電子ビーム装置に係る原理図、 第２図は、本発明の第１の実施例の電子ビーム装置に係
る構成図、 第３図は、本発明の第１の実施例に係る露光処理フロー
チャート、 第４図は、本発明の第２の実施例のランドアパーチャに
係る説明図、 第５図は、従来例の電子ビーム装評に係る構成図、 第６図は、従来例の問題点に係る電子ビームの投影図で
ある。 （符号の説明） １１・・・電子銃、 １２・・・偏向手段、 １３・・・ビーム整形手段、 １４．１５・・・検出手段、 ｌ６・・・信号処理手段、 １７・・・一次電子検出手段、 １１ａ・・・電子ビーム、 １ｌｂ，１１ｃ・・・反射電子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 少なくとも、被照射対象物（１８）に電子ビーム（１１
   ａ）を出射する電子銃（１１）と、前記電子ビーム（１
   １ａ）を偏向走査する偏向手段（１２）と、前記電子ビ
   ーム（１１ａ）の断面形状を整形するビーム整形手段（
   １３）と、前記電子ビーム（１１ａ）に係る反射電子又
   は２次電子（１１ｂ、１１ｃ）を検出する一以上の検出
   手段（１４、１５）と、前記反射電子又は２次電子（１
   １ｂ、１１ｃ）の信号処理をする信号処理手段（１６）
   とを具備し、 前記検出手段（１４、１５）のいずれか一つが、前記ビ
   ーム整形手段（１３）の上方領域に設けられ、該ビーム
   整形手段（１３）に一次電子検出手段（１７）が接続さ
   れることを特徴とする電子ビーム装置。