JPH04177718A - 電子ビーム露光装置の異常検知方法 - Google Patents

電子ビーム露光装置の異常検知方法

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JPH04177718A
JPH04177718A JP30572690A JP30572690A JPH04177718A JP H04177718 A JPH04177718 A JP H04177718A JP 30572690 A JP30572690 A JP 30572690A JP 30572690 A JP30572690 A JP 30572690A JP H04177718 A JPH04177718 A JP H04177718A
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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】 〔発明の概要〕 電子ビーム露光装置の第1成形アパーチャの異常検知方
法に関し、 第1成形アパーチャの亀裂従って電子洩れの発生を検出
し、検出されたら直ちに第1成形アパーチャを交換して
適切な露光を確保可能にすることも目的とし、 電子銃からのビームを可変矩形に成形する第1、第2各
成形アパーチャを備える電子ビーム露光装置の該第1成
形アパーチャの異常検知方法において、使用最大矩形ビ
ームから測定可能な最小矩形ビームまでの幾つかのビー
ムサイズにおけるヒームザイズ対試料電流特性を求め、
第1成形アパーチャが正常なときの該特性と、露光装置
の稼動中随時取得した該特性とを比較して、その一致/
不一致から第1成形アパーチャの正常/異常を検知する
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の第1成形アパーチャの
異常検知方法に関する。
近年、益々ICの集積度と機能が向」ニして、計算機、
通信、機械等ひろ〈産業全般に渡る技術進歩の核技術と
しての役割が期待されている。
ICのプロセス技術の大きな柱は微細加工による高集積
化である。光リソグラフィーは、限界か03μm程度の
所にあるとされているが、電子ビーム露光では0.1μ
m以下の微細加工か0゜05μm以下の位置合わせ精度
で出来る。従って、1 cm2を1秒程度で露光する電
子ビーム露光装置が実現すれば、微細さ、位置合わせ精
度、クイックターンアラウンド、信頼性のとれをとって
も、他のリソグラフィー手段の追随を許さない。1又は
4キガビットメモリや、1メガゲートLSIか製造可能
になる。
〔従来の技術〕
第4図に電子ビーム露光装置の概要を示す。11はり、
B6(ランタン・ヘキサポライド)カード、12はウェ
ネルト、13はアノードで、これらは電子銃を構成し、
加速電圧20KV〜30KVて電子を加速し、放出する
。放出された電子(電子ビーム)は第1成形アパーチャ
14を通過して断面が矩形になり、第2レンズ18て収
束され、スリットデフレクタ15およびスリット振り戻
しデフレクタ17て偏向し、第2レンズ18で収束され
て第2成形アパーチャ19に第1成形アパーチャの像を
結ぶ。この第2成形アパーチャ19を通過したものが、
断面可変矩形の電子ビームになる。この電子ビームはブ
ランカ20を通り、2段の縮小レンズ21.23により
例えば1/100に縮小され、その途中でラウンドアパ
ーチャ22により光軸より大きくずれた電子を除され、
最後に投影レンズ24により収束され、メインデフレク
タ25およびサブデフレクタ26により偏向されてウェ
ハ30上の所望位置へ投射される。
第5図に示すように第1成形アパーチャ14で断面矩形
に成形された電子ビームは第ルンズなどて収束、スリッ
トデフレクタなとて偏向されたのち、矩形開口を持つ第
2成形アパーチャ19に投射される。14aがその投射
された電子ビームで、これは第1成形アパーチャの像で
ある。19と14aは同じサイズの矩形であるから、完
全に重なればそのま\出て行くか、ずれていて−都市な
るだけであるとその重なった部分14bのみか通過し、
ウェハ30にはその投影像14cが投射される。重なり
がなければ第2成形アパーチャ19を通過するビームは
なく、ビームはオフ、ビーム断面積は0になる。
第1成形アパーチャ14は電子銃の直下、例えば10c
m下方に設置され、電子銃からの電子ビームの大半を受
は止め、矩形開口を通過させる電子ビームは僅かである
。従って著しく加熱される。
第1成形アパーチャ14も第2成形アパーチャ19も、
シリコンの<100>結晶を異方性エツチングして<1
10>斜面を出し、これで開口を形成する。このような
アパーチャ板でも余り加熱、冷却を繰り返されると角部
に亀裂を生じる。この亀裂発生の恐れは第1成形アパー
チャにあり、第2成形アパーチャにはない。即ち第2成
形アパーチャは電子銃から遠く、また受は止める電子ビ
ームも少ないのて、過熱、亀裂発生、の恐れはない。
ところで任意のサイズのビームを正確に照射するには、
スリットデフレクタ16の補正が必要である。補正項目
には、デフレクタへの印加電圧のリニア補正や、アパー
チャ像とスリットデフレクタのローテーション補正、可
変矩形ビームを形成する基本項目であるオフセット補正
などがあるか、本発明は後者に係るものである。
オフセット電圧とは、ビームサイズかOになるときのス
リットデフレクタの電圧である。ビームサイズOを指定
したとき、試料電流かOになるように該電圧を調整する
。このとき第1成形アパーチャ像14aと第2成形アパ
ーチャ19の位置関係は第2図(a)の状態にある。こ
の調整はD/A変換器などを用いて行なわれる。調整要
領は以下の通りである。
先ず第1成形アパーチャ像14aと第2成形アパーチャ
19を第2図(1〕)の状態にして、使用最大ビーム照
射即S xmnxXS ymaxにおける試料電流1 
maxを測定し、これをビーム断面積S二Sx□1、x
xSア。88て割って電流密度り。8xを得る。次に第
2図(c)(d)に示すようにビーム断面のX方向幅、
X方向幅が最小になるように第1成形アパーチャ像14
aを移動し、これらにおける即ち電流測定可能な最小ビ
ーム8つ□、、x S、□8つおよびS、、、、XSア
。1oにおける試料電流T1.I2を測定する。
上記(b)で求めた電流密度D m a xを用いて(
c)(d)における予想電流(規格電流)IO+ ” 
Dmax XS xmaxXS ym+n+  I O
2”” Dmax XSつ、、、、x Sy、n、、、
を計算し、これらと上記の測定した電流I、、1.どの
差をオフセット成分X、 Yとする。即ちX=IO9−
I2.Y=IO,−I。
である。
〔発明が解決しようとする課題〕
第1成形アパーチャなどが正常であると、第2図(a)
か実現できて試料電流は0になり、また第2図(c)(
d)では■○、−1..TO2−I2従ってx=y=o
か期待されるが、第1成形アパーチャに亀裂か入ったり
するとこのようにはならない。即ち、亀裂部を通して電
子か洩れるので、第2図(a)でも試料電流か0になら
ず、オフセット成分X、 YもOにならない。
任意の矩形ビームを形成する際、第1成形アパーチャは
電子銃からのビーム照射即ちエミッションカレントの大
半を受は止めている。L、B8チップは約1600’C
に熱せられており、その約10cm下方に位置する第1
成形アパーチャは100°C程度に加熱される。このよ
うに第1成形アパーチャは高温に熱せられるため、第3
図のように矩形のエツジ部分に亀裂や歪みか生じやすい
。亀裂の生じたアパーチャではビームの漏れ等かあり、
所望のビームを形成することかできない。そのため信頼
性が補償てきないという問題点かある。
亀裂か生じるのは他の角部も同様であるか、他の角部は
第2成形アパーチャ19の板」二にあり、これらからの
洩れ電子は遮きられまた除外されたすするので試料電流
には影響しない。
本発明は、この第1成形アパーチャの亀裂従って電子洩
れの発生を検出し、検出されたら直ぢに第1成形アパー
チャを交換して適切な露光を確保可能にすることを目的
とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明では第1図に示すようにビームサイズ対試料電流
の特性を求める。第1成形アパーチャか正常なとき得ら
れる特性線は■の如くであり、該アパーチャに亀裂が入
ると特性線は■の如くなる。
しかし実際はオフセット調整するので、得られる特性線
は■である。この特性線■と■の違いから、第1成形ア
パーチャの異常を検知することかできる。
また特性線■は、第1成形アパーチャの亀裂発生、洩れ
電子発生によるものであるから、特に真のビームサイズ
O近傍の特性か、正常時のそれとは異なるものになって
いる。従ってこの部分の直線性を調べることでも第1成
形アパーチャの正常/異常を検知することができる。
〔作用〕
このようにビームサイズ対試料電流特性を求めることで
、第1成形アパーチャの亀裂発生、融解なとの異常を検
知することかできる。
第1成形アパーチャに異常発生と判断された場合は直ち
に良品と交換し、適正な露光か確保されるようにする。
これにより電子ビーム露光装置の信頼性向上に寄与する
ことができる。
〔実施例〕
スリットデフレクタのオフセット値か補正されている状
態で使用最大ビームサイズSつ、、、、XSy。。
68から測定可能な最小ビームサイズS8゜、、x3y
。1ax+  S xmaxX S ym+n+  ま
たはS。1.。×S、。、1,1まて、幾つかのビーム
サイズにおける試料電流I、(1−〇〜n)をX方向、
X方向、またはこれらの間の45°方向で測定する。第
1成形アパーチャか正常な状態であれは第1図(a)の
特性線■が得られる。
電子ビーム露光装置は定期的にオーバホールして清掃、
部品交換などをするが、第1成形アパーチャを交換した
とき等は特に、組立、調整後に上記測定をして特性線■
を得ておく。
上記測定で、もし第1成形アパーチャのエツジに亀裂が
あった場合は該亀裂部分から電子の洩れか生じ、これに
応じて試料電流が増加する。即ち亀裂の入ったアパーチ
ャでは試料電流は■3+△Iとなり、ビームサイズ対試
料電流特性は特性線■になる。しかし通常は露光に際し
てオフセット調整して、ビームサイズか0のとき試料電
流も0になるように、デフレクタの電圧を変える。これ
て第1成形アパーチャ像14aと第2成形アパーチャ1
9の関係は第2図(a)の接した状態から、亀裂からの
洩れ電子か19へ入らない程度に離れた状態に変る。こ
の調整でビームサイズ対試料電流特性は特性線■になる
。即ち、ビームサイズ0てはオフセット調整で試料電流
はOにされ、ビームサイズ最大てはΔIかそのま〈加わ
るので特性線■」二のそれと同じ位置になり、結局特性
線■になる。
こ−て特性線■に対する第1図(a)の横軸のビームサ
イズは露光装置側で意識するそれてあり、第1成形アパ
ーチャに亀裂が生じた場合は実際のビームサイズとはず
れか出る。即ちビームサイズの0点は試料電流か0にな
る点てあり、亀裂があれば上記のように第1成形アパー
チャ像14aと第2成形アパーチャ19は離れることに
なり、これよりビームサイズを増大する方向で変えると
14aか19に接近し、やがて接触しくこの点が真のビ
ームサイズ0点)、その後爪なる、という経過をとる。
この間試料電流は増大を続ける。露光量(これは試料電
流に相当する)は真のビームサイズに対して決まるもの
であり、真のビームサイズか考えれば直線■は直線■に
なるから、これらの直線の間の斜線部分は第1成形アパ
ーチャの亀裂による誤差(試料電流過多)になる。
この誤差を除いて正しい露光を行なうには、亀裂発生を
速やかに検知することである。そこて本発明ては第1成
形アパーチャか正常な段階で1、冒41線■を測定して
おき、そして露光装置の稼動中随時特性線を測定して直
線■になったら(露光に先立ってオフセット調整するか
ら特性線■にはならない)第1成形アパーチャ異常、亀
裂発生として、速やかにオーバーホール、部品交換を行
なうようにする。特性線■と特性線■の区別は傾斜の差
で行なう。これには特性線■をプロツトシた時と同様に
複数個のビームサイズてぞの時の試料電流を求め、クラ
ンを作成してみればよい。
露光装置の稼動中随時ビームザイス対試料電流特141
を求め、ぞのq、Il性線のビームサイズO1試1′、
−[電流Oの部分の直線性を調へることでも第1成形ア
パーチャの亀裂を検知することができる。即ち亀裂の程
度、形状、向き等により洩れ電子の量、方向などが変る
から、洩れ電子か試料電流に与える影響、特に第1成形
アパーチャ像14aが第2成形アパーチャ19に重なる
までの間(真のビームサイズ0の近傍)のそれは−様で
はない。従って特性線のこの部分の直線性を調べること
でも亀裂有/無を推定できる。
ビームサイズは、露光装置はこれをデフレクタの偏向量
て認識するので、ビームサイズ0の点が実際は第1図(
b)に示すように一都市なっており真のビームサイズは
0より大きいこともあり得る。このような状態ではビー
ムサイズ0でも試料電流0にならず、第1図(C)に示
す第1成形アパーチャ14aに亀裂発生のケースと変ら
なくなる。しかしこの場合は、第1図(a)で言えば(
11純な横軸のずれであり、このずれ修正をすれば特性
線■になる。亀裂の場合はその亀裂の程度、方向、従っ
て洩れ電子の量及び方向によって変るから横座標のシフ
トたけては特性線■にならず、これて区別できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれは、第1成形アパーチ
ャの亀裂発生なとの異常を検知でさ、適正な露光を確保
することかできて、電子ビーム露光装置の信頼性向上に
寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の異常検知方法の説明図、第2図はオフ
セット量の説明図、 第3図は第1成形アパーチ中の異常の説明図、第4図は
電子ビーム露光装置の説明図、第5図は可変矩形ビーム
形成過程の説明図である。 第1図て■〜■は特性線、14aは第1成形アパーチャ
像、19は第2成形アパーチャである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、電子銃からのビームを可変矩形に成形する第1、第
    2各成形アパーチャ(14、19)を備える電子ビーム
    露光装置の該第1成形アパーチャの異常検知方法におい
    て、 使用最大矩形ビームから測定可能な最小矩形ビームまで
    の幾つかのビームサイズにおけるビームサイズ対試料電
    流特性([1]〜[3])を求め、第1成形アパーチャ
    が正常なときの該特性と、露光装置の稼動中随時取得し
    た該特性とを比較して、その一致/不一致から第1成形
    アパーチャの正常/異常を検知することを特徴とする電
    子ビーム露光装置の異常検知方法。 2、電子銃からのビームを可変矩形に成形する第1、第
    2各成形アパーチャ(14、19)を備える電子ビーム
    露光装置の該第1成形アパーチャの異常検知方法におい
    て、 使用最大矩形ビームから測定可能な最小矩形ビームまで
    の幾つかのビームサイズにおけるビームサイズ対試料電
    流特性([1]〜[3])を求め、試料電流が0、及び
    ビームサイズか0の部分の該特性の直線性から第1成形
    アパーチャの正常/異常を検知することを特徴とする電
    子ビーム露光装置の異常検知方法。
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