JPH04359506A - 電子ビーム露光方法及び装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子ビーム露光方法及
び装置に係り、特に、半導体ウエーハやホトマスクであ
る被露光体をＸＹステージに装着し、その被露光体に電
子ビームを照射してパターンを形成する電子ビーム露光
に関する。

【０００２】周知のように半導体ＩＣの回路パターンは
年々微細になっており、従来の光による縮小投影露光で
は波長による回折などから解像度に限度があり、微細パ
ターンを電子ビームの照射で形成する上記電子ビーム露
光が注目されている。

【０００３】本発明はこの電子ビーム露光に用いる装置
で生ずる電子ビームのフォーカスずれに対処しようとす
るものである。

【０００４】

【従来の技術】図５は電子ビーム露光装置を説明するた
めの構成図である。同図において、Ｗは被露光体となる
ウエーハ、１はＸＹステージ、１ｘ，１ｙ，１ｂはＸＹ
ステージ１を構成する上から順次のＸステージ，Ｙステ
ージ，ベース、１ｘｍ，１ｙｍ　はＸステージ１ｘ，Ｙ
ステージ１ｙを移動させるＤＣモータ、２はホルダー、
３はレーザ測長器、４は電子ビームコラム、５は電子ビ
ーム、１１は上位計算機、１２はステージ制御部、１３
は位置検出回路、１４はビーム制御部、である。

【０００５】ウエーハＷのＸＹステージ１への装着は、
ＸＹステージ１上で位置決めするために、平板状のホル
ダー２に予め位置決め・装着しておき、ホルダー２をＸ
ステージ１ｘに装着して行う。

【０００６】露光は、ＸＹステージ１上のウエーハＷに
電子ビームコラム４から電子ビーム５を照射してパター
ンを形成するものであり、上位計算機１１の指令により
、ステージ制御部１２がＸＹステージ１を作動させてＸ
ステージ１ｘを指定通りに移動し、ビーム制御部１４が
レーザ測長器３及び位置検出回路１３により検出したウ
エーハ位置を見ながら電子ビームコラム４内の電子レン
ズ系により電子ビーム５を制御して行う。

【０００７】この制御は図６による電子ビーム露光の制
御ブロック図に示される。なおこのブロック図には、次
に述べるフォーカス調整の分も含まれる。上記露光にお
いては、電子ビーム５のフォーカスがウエーハＷの露光
面に合致していることが重要である。このため、露光に
先立ち電子ビーム８のフォーカス調整を行う。

【０００８】図７は電子ビームのフォーカス調整を説明
するための側面図であり、図７（ａ）は装置全体を示し
、図７（ｂ）　はフォーカス調整に用いるビーム調整用
チップ６の拡大を示す。

【０００９】同図において、ビーム調整用チップ６は、
上表面に周期的凹凸が設けられており、ホルダー２上の
ウエーハＷの外側に配置し、上面高さをウエーハＷの露
光面に一致させる。また、装置には電子ビーム５の照射
による反射ビームを検出する反射電子検出器７を配置す
る。

【００１０】そしてフォーカス調整は、ビーム調整用チ
ップ６を電子ビーム５の照射部に位置させ、電子ビーム
５を走査照射しその反射電子を反射電子検出器７に検出
させてフォーカスデータを求め、そのフォーカスデータ
による画像のぼけがなくなるようにアンプのゲインを調
整して行う。

【００１１】このフォーカス調整は例えばウエーハＷの
交換の度毎に行い、露光のフォーカスずれができるだけ
発生しないように努める。ところで、Ｘステージ１ｘや
Ｙステージ１ｙの上下方向のガイドはコロとレールの精
度で決まるが、長時間露光していると電子ビーム５のエ
ネルギーでホルダー２やＸＹステージ１の部材が膨張し
平面度が変化してフォーカスがずれてくる。

【００１２】この場合、一律にどの面も同じ変化であれ
ば、随時に再びフォーカスを合わせて露光を続行するこ
とができるが、Ｘステージ１ｘの移動場所で上下誤差が
生じてくるのが現状である。特に、ウエーハＷ面内のそ
りや歪みはＸＹステージ１やホルダー２の大きさに比べ
十分に小さい範囲の静電チャックで保持しているため問
題にならないが、ＸＹステージ１の部材の歪はウエーハ
Ｗ全体を傾斜させてしまう。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ここでパターンの微細
化に伴い近年問題となっているのが、ＸＹステージ１や
ホルダー２の平面度の誤差（製作精度や温度膨張による
変形）のために、電子ビーム５のフォーカスの、ＸＹス
テージ１の作動（Ｘステージ１ｘやＹステージ１ｙの移
動）によってずれてくる量が無視できなくなってきたこ
とである。

【００１４】このフォーカスは、露光前に先に述べたよ
うにして調整するが、ＸＹステージ１の作動による上下
動の変化で生ずるずれは修正できない（ウエーハＷ上で
フォーカス調整できないため）。そしてこの上下動は、
ＸＹステージ１の製作精度を良くしても、ＸＹステージ
１がビーム照射による温度変化などにより徐々に歪んで
くるので回避できない。

【００１５】従って、上記上下動が大きい場合、フォー
カスずれがパターン精度に悪影響を及ぼすことになる。 特に先に述べたウエーハＷ全体の傾斜は上記悪影響の度
合いが大きい。それは、ウエーハＷが傾斜しない場合に
は随時にフォーカス調整を繰り返すことによりフォーカ
スずれを補正できるが、ウエーハＷが傾斜した場合には
、ウエーハＷの露光面がフォーカス面に対して傾斜して
しまうため、フォーカス調整を行っても補正されないか
らである。

【００１６】そこで本発明は、上述の電子ビーム露光に
おいて、ＸＹステージの熱膨張などによる歪で被露光体
の露光面が電子ビームのフォーカス面に対して傾斜した
際に、その傾斜を正すことが可能な方法及び装置の提供
を目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電子ビーム露光方法においては、被露光体
をＸＹステージに装着し該被露光体に電子ビームを照射
してパターンを形成する電子ビーム露光において、該電
子ビームのフォーカス面に対する該被露光体の露光面の
傾斜を検出する傾斜検出手段と、該ＸＹステージの傾斜
を調整する傾斜調整手段とを設け、随時に、該傾斜検出
手段の検出結果に基づき該傾斜調整手段を作動させて、
該ＸＹステージの傾斜を補正することを特徴としている
。

【００１８】そして、前記傾斜検出手段は、前記電子ビ
ームを照射しその反射電子を検出させて該電子ビームの
フォーカス調整に用いるビーム調整用チップを、前記被
露光体の周囲の少なくとも３箇所に配置して構成し、前
記傾斜調整手段は、前記ＸＹステージの下面を支持して
その支持点を上下方向に変位させる上下調整機構を、該
下面の少なくとも３箇所に対し個別に配置して構成すれ
ば良い。

【００１９】また、電子ビーム露光装置においては、被
露光体をＸＹステージに装着し該被露光体に電子ビーム
を照射してパターンを形成する電子ビーム露光装置であ
って、それぞれが該ＸＹステージの下面を支持してその
支持点を上下方向に変位させる少なくとも３個の上下調
整機構と、該電子ビームの照射による反射ビームを検出
する反射電子検出器とを備え、該電子ビームを照射しそ
の反射電子を該反射電子検出器に検出させて該電子ビー
ムのフォーカス調整に用いるビーム調整用チップが、該
被露光体の周囲の少なくとも３箇所に配置されて、該ビ
ーム調整用チップによるフォーカスデータに基づき該上
下調整機構を作動させることにより、該ＸＹステージの
傾斜が補正されるように構成されてなることを特徴とし
ている。

【００２０】そして、前記上下調整機構は、上端が前記
ＸＹステージの下面を支持する長手上下方向の可動軸と
、該可動軸の動きを上下方向に案内する案内部材と、該
可動軸の下端に接し横方向移動により該可動軸を上下動
させる楔とを有するものにすれば良い。

【００２１】

【作用】上記ビーム調整用チップの上述した配置は、そ
のチップによるフォーカスデータが電子ビームのフォー
カスのずれ量を示し得るので、電子ビームのフォーカス
面に対する被露光体の露光面の傾斜を検出可能にさせて
上記傾斜検出手段を構成する。

【００２２】また、上記上下調整機構の上述した配置は
、その機能によりＸＹステージの傾斜を調整可能にさせ
て上記傾斜調整手段を構成する。そして、電子ビームの
フォーカス面に対する被露光体の露光面の傾斜はＸＹス
テージの傾斜を調整することにより正すことができる。

【００２３】従って、前述のように露光面がフォーカス
面に対して傾斜した際に、前記ＸＹステージの傾斜の補
正を前記傾斜検出手段の検出結果に基づいて行えば、露
光面の傾斜を正すことができる。

【００２４】上下調整機構の上述による構成は、上記可
動軸が上記案内部材により移動が上下方向に規制されて
上記楔により動かされるので、所望の機能を果たす。

【００２５】

【実施例】以下本発明の実施例について図１〜図４を用
いて説明する。図１は実施例を説明するための側面図と
平面図、図２は実施例の上下調整機構を説明するための
側面図、図３は実施例のＸＹステージ傾斜補正の制御ブ
ロック図、図４は実施例のＸＹステージ傾斜補正の一手
順を示すフローチャート、であり、全図を通し同一符号
は同一対象物を示す。

【００２６】図１において、側面図（ａ）は装置全体の
要部を示し、平面図（ｂ）　はウエーハＷを装着したＸ
Ｙステージ１を示しており、この実施例の従来との相違
は、ビーム調整用チップ６の配置を３個にして電子ビー
ム５のフォーカス面に対するウエーハＷの露光面の傾斜
を検出可能にし、且つ、３個の上下調整機構８を配置し
てＸＹステージ１の傾斜を調整可能にしたことである。

【００２７】ビーム調整用チップ６は、ホルダー２上の
ウエーハＷの周囲のほぼ等分した３箇所に配置し、何れ
も上面高さをウエーハＷの露光面に一致させてある。上
下調整機構８は、ＸＹステージ１の下面（ベース１ｂの
下面）　を支持しその支持点を上下方向に変位させるも
のであり、ベース１ｂの下面周縁部におけるビーム調整
用チップ６の配置箇所に対応した３箇所に配置してある
。

【００２８】そして上下調整機構８の構成は、図２に示
すように、上端がＸＹステージ１を支持する長手上下方
向の可動軸８ａと、可動軸８ａの動きを上下方向に案内
するボールブッシュ状の案内部材８ｂと、テーパー面が
可動軸８ａの下端に接し横方向移動により可動軸８ａを
上下動させる楔８ｃとを有しており、楔８ｃの移動はネ
ジ８ｄを介しパルスモータ８ｍの回転によって行う。楔
８ｃのテーパー面の勾配が１／１００　、ネジ８ｄのピ
ッチが１ｍｍであり、可動軸８ａの上下動がパルスモー
タ８ｍの１回転当たり１０μｍの微調整機構となってい
る。

【００２９】さて、ビーム調整用チップ６は、先に述べ
たように電子ビームを照射しその反射電子を反射電子検
出器７に検出させてフォーカスデータを求めるためのも
のであり、従来はこのフォーカスデータによる画像のぼ
けがなくなるように電子ビーム５を調整するフォーカス
調整用として使用していた。一方、このフォーカスデー
タからは、画像の線のぼけ幅による経験値としてフォー
カスのずれ量を割り出すことができる。

【００３０】従って、上記配置された３個のビーム調整
用チップ６を使用してそれぞれのフォーカスデータを求
めれば、電子ビーム５のフォーカス面に対するウエーハ
Ｗの露光面の傾斜を検出することができる。

【００３１】そこで、ウエーハＷの露光面が電子ビーム
５のフォーカス面に対して傾斜した際に、図３の制御ブ
ロック図に従い、上記フォーカスデータに基づいて３個
の上下調整機構８のそれぞれを適宜に作動させてＸＹス
テージ１の傾斜を補正することにより、上記露光面の傾
斜を正すことができる。

【００３２】ＸＹステージ１の傾斜補正は、ウエーハＷ
をＸＹステージ１に装着した時点に行い、更には１個の
ウエーハＷに対する露光が長時間になる場合は露光の途
中で随時に行っても良い。また、ＸＹステージ１が安定
した状態ではウエーハＷの交換に対し飛び飛びにおこな
っても良い。

【００３３】そしてこの傾斜補正の手順の一例は図４の
フローチャートに示される。図４において、図に記載の
チップ６（１）　は図１（ｂ）　における上側のビーム
調整用チップ６を、チップ６（２），機構８（２）　は
同じく左下側のビーム調整用チップ６，　上下調整機構
８を、また、チップ６（３），機構８（３）　は同じく
右下側のビーム調整用チップ６，　上下調整機構８を指
しており、先ず、チップ１（１）　を電子ビーム５の照
射部に位置させて先に説明したフォーカス調整を行う。

【００３４】次いで、チップ１（２）　を電子ビーム５
の照射部に位置させてフォーカスデータを求め、そのフ
ォーカスデータによる画像のぼけがなくなるように機構
８（２）　を作動させる。

【００３５】次いで、チップ１（３）　を電子ビーム５
の照射部に位置させてフォーカスデータを求め、そのフ
ォーカスデータによる画像のぼけがなくなるように機構
８（３）　を作動させる。

【００３６】次いで、チップ１（１）　〜（３）　の何
れにおいてもフォーカスが合っているかを確認する。合
格ならばＸＹステージ１の傾斜補正を終了とする。不合
格ならば、最初のフォーカス調整に戻り上記操作を繰り
返す。

【００３７】この手順は、ウエーハＷの傾斜検出操作と
ＸＹステージ１の傾斜補正操作とを並行して行うもので
あるが、他の手順として、ウエーハＷの傾斜を検出して
からＸＹステージ１の傾斜補正を行うこともできる。

【００３８】その場合は、ウエーハＷの傾斜検出で得ら
れるフォーカスデータから割り出す３個のフォーカスず
れ量と、そのフォーカスすれ量を０にするために必要な
３個の上下調整機構８の作動条件との相関を予め求めて
おく。

【００３９】そして、先ず、３個のビーム調整用チップ
６を用いてそれぞれのフォーカスデータを求めウエーハ
Ｗの露光面の傾斜を検出する。次いで、これらのフォー
カスデータに基づき上記相関に従って上下調整機構８を
作動させる。

【００４０】次いで、３個のビーム調整用チップ６の何
れにおいてもフォーカスが合っているかを確認する。不
合格ならば再度の繰り返しが必要であるが、原理的には
一回の調整でＸＹステージ１の傾斜補正を終了させるこ
とができる。

【００４１】前者の手順は、ビーム調整用チップ６と上
下調整機構８の配置が相互に対応していることにより、
特別な相関を求めておくことなしに可能となっている。 これに対して後者の手順は、上述の相関を求めておく必
要があるが、ビーム調整用チップ６と上下調整機構８の
配置が相互間で制約されない。

【００４２】なお、上述の実施例ではビーム調整用チッ
プ６または上下調整機構８の数を３個にしてあるが、そ
の数が４個でも良くまたそれより多くとも良いことは明
らかである。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
露光体をＸＹステージに装着し該被露光体に電子ビーム
を照射してパターンを形成する電子ビーム露光において
、ＸＹステージの熱膨張などによる歪で被露光体の露光
面が電子ビームのフォーカス面に対して傾斜した際に、
その傾斜を正すことが可能な方法及び装置が提供されて
、形成するパターンの精度維持が可能となり延いては歩
留り向上を可能にさせる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　実施例を説明するための側面図と平面図

【
図２】　　実施例の上下調整機構を説明するための側面
図

【図３】　　実施例のＸＹステージ傾斜補正の制御ブロ
ック図

【図４】　　実施例のＸＹステージ傾斜補正の一手順を
示すフローチャート

【図５】　　電子ビーム露光装置を説明するための構成
図

【図６】　　電子ビーム露光の制御ブロック図

【図７
】　　電子ビームのフォーカス調整を説明するための側
面図

【符号の説明】

Ｗ　　ウエーハ（被露光体） １　　ＸＹステージ １ｘ　　Ｘステージ １ｙ　　Ｙステージ １ｂ　　ベース １ｘｍ，１ｙｍ　　　ＤＣモータ ２　　ホルダー ３　　レーザ測長器 ４　　電子ビームコラム ５　　電子ビーム ６　　ビーム調整用チップ ７　　反射電子検出器 ８　　上下調整機構 ８ａ　　可動軸 ８ｂ　　案内部材 ８ｃ　　楔 ８ｄ　　ネジ ８ｍ　　パルスモータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被露光体（Ｗ）　をＸＹステージ（１
   ）　に装着し該被露光体（Ｗ）　に電子ビーム（５）　
   を照射してパターンを形成する電子ビーム露光において
   、該電子ビーム（５）　のフォーカス面に対する該被露
   光体（Ｗ）　の露光面の傾斜を検出する傾斜検出手段と
   、該ＸＹステージ（１）　の傾斜を調整する傾斜調整手
   段とを設け、随時に、該傾斜検出手段の検出結果に基づ
   き該傾斜調整手段を作動させて、該ＸＹステージの傾斜
   を補正することを特徴とする電子ビーム露光方法。
2. 【請求項２】　　前記傾斜検出手段は、前記電子ビーム
   （５）　を照射しその反射電子を検出させて該電子ビー
   ム（５）　のフォーカス調整に用いるビーム調整用チッ
   プ（６）　を、前記被露光体（Ｗ）　の周囲の少なくと
   も３箇所に配置して構成し、前記傾斜調整手段は、前記
   ＸＹステージ（１）　の下面を支持してその支持点を上
   下方向に変位させる上下調整機構（８）　を、該下面の
   少なくとも３箇所に対し個別に配置して構成することを
   特徴とする請求項１記載の電子ビーム露光方法。
3. 【請求項３】　　被露光体（Ｗ）　をＸＹステージ（１
   ）　に装着し該被露光体（Ｗ）　に電子ビーム（５）　
   を照射してパターンを形成する電子ビーム露光装置であ
   って、それぞれが該ＸＹステージ（１）　の下面を支持
   してその支持点を上下方向に変位させる少なくとも３個
   の上下調整機構（８）　と、該電子ビーム（５）　の照
   射による反射ビームを検出する反射電子検出器（７）　
   とを備え、該電子ビーム（５）　を照射しその反射電子
   を該反射電子検出器（７）　に検出させて該電子ビーム
   （５）　のフォーカス調整に用いるビーム調整用チップ
   （６）　が、該被露光体（Ｗ）の周囲の少なくとも３箇
   所に配置されて、該ビーム調整用チップ（６）　による
   フォーカスデータに基づき該上下調整機構（８）　を作
   動させることにより、該ＸＹステージ（１）　の傾斜が
   補正されるように構成されてなることを特徴とする電子
   ビーム露光装置。
4. 【請求項４】　　前記上下調整機構（８）　は、上端が
   前記ＸＹステージ（１）　の下面を支持する長手上下方
   向の可動軸（８ａ）と、該可動軸（８ａ）の動きを上下
   方向に案内する案内部材（８ｂ）と、該可動軸（８ａ）
   の下端に接し横方向移動により該可動軸（８ａ）を上下
   動させる楔（８ｃ）とを有することを特徴とする請求項
   ３記載の電子ビーム露光装置。