JPH07262953A - 荷電粒子ビーム露光装置及び露光方法 - Google Patents

荷電粒子ビーム露光装置及び露光方法

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JPH07262953A
JPH07262953A JP6048301A JP4830194A JPH07262953A JP H07262953 A JPH07262953 A JP H07262953A JP 6048301 A JP6048301 A JP 6048301A JP 4830194 A JP4830194 A JP 4830194A JP H07262953 A JPH07262953 A JP H07262953A
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JP
Japan
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electron beam
astigmatism
charged particle
particle beam
astigmatism correction
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Tomohiko Abe
智彦 阿部
Yoshihisa Daikyo
義久 大饗
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Fujitsu Ltd
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  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】集積回路などの製造に使用される荷電粒子ビー
ム露光装置、たとえば、電子ビーム露光装置に関し、非
点収差補正の精度の向上を図り、精度の高い露光を行う
ことができるようにし、集積回路の微細化に対応するこ
とができるようにする。 【構成】非点収差補正コイル２４、２５を設け、これら
非点収差補正コイル２４、２５の補正量比を調整するこ
とにより、非点収差補正を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路などの製造に
使用される荷電粒子ビーム露光装置及び露光方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、荷電粒子ビーム露光装置、例え
ば、電子ビーム露光装置として、図９にその要部を示す
ようなものが知られている。
【０００３】図中、１は光軸、２は電子ビーム、３はス
リット像、４は最終段の電子レンズ、５〜８は主偏向器
を構成する偏向器、９は偏向に伴って発生するＸ軸方向
の電子ビームの焦点距離とＹ軸方向の電子ビームの焦点
距離のずれから発生する非点収差を補正する非点収差補
正コイル、１０は試料であるウエハである。
【０００４】ここに、非点収差補正コイル９は、電子ビ
ーム２の形状を伸び縮みさせるような磁場を発生させる
ものであり、補正量に応じた電流を流すことにより、非
点収差による電子ビーム２の形状の変化を補正するとい
うものである。
【０００５】たとえば、図１０は、Ｙ軸方向に非点収差
が生じている場合を示す図であり、図中、１３は電子ビ
ーム２のうち、Ｘ軸方向の電子ビーム、１４は電子ビー
ム２のうち、Ｙ軸方向の電子ビームである。
【０００６】また、ＣXはＸ軸方向の電子ビーム１３が
クロスするクロスオーバー点、ＣYはＹ軸方向の電子ビ
ーム１４がクロスするクロスオーバー点、１５は非点収
差がない場合にウエハ１０上に結像されるスリット像、
１６はＹ軸方向に非点収差が生じている場合に結像され
るスリット像を示している。
【０００７】ここに、図１１〜図１５は非点収差補正コ
イル９の光軸１（Ｚ軸）上の位置を種々、変化させて非
点収差補正を行う場合に結像されるスリット像１６を示
している。
【０００８】まず、図１１は非点収差補正コイル９の光
軸１上の位置ＰZをＰZ＞ＣXとした場合を示しており、
この場合には、ウエハ１０上に結像されるスリット像１
６は、Ｘ軸方向に縮まってしまう。なお、１８〜２１は
電子ビーム２に加わる電磁力を示している。
【０００９】また、図１２は非点収差補正コイル９の光
軸１上の位置ＰZをＰZ＝ＣXとした場合を示しており、
この場合には、正確な非点収差補正が行われ、ウエハ１
０上に結像されるスリット像１６は、非点収差がない場
合に結像されるスリット像と一致する。
【００１０】また、図１３は非点収差補正コイル９の光
軸１上の位置ＰZをＣY＜ＰZ＜ＣXとした場合を示してお
り、この場合には、ウエハ１０上に結像されるスリット
像１６は、Ｘ軸方向に縮まってしまう。
【００１１】また、図１４は非点収差補正コイル９の光
軸１上の位置ＰZをＰZ＝ＣYとした場合を示しており、
この場合には、非点収差補正は全く行われず、ウエハ１
０上に結像されるスリット像１６は、図１０に示す場合
のままである。
【００１２】また、図１５は非点収差補正コイル９の光
軸１上の位置ＰZをＰZ＜ＣYとした場合を示しており、
この場合には、ウエハ１０上に結像されるスリット像１
６は、Ｘ軸方向に縮まってしまう。
【００１３】このように、たとえば、Ｙ軸方向に非点収
差が生じている場合には、非点収差補正コイル９の光軸
１上の位置ＰZをＰZ＝ＣXとしなければ、完全な非点収
差補正を行うことができない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、クロスオーバ
ー点ＣXが実際にどこに存在するかを知ることは困難で
あり、非点収差補正コイル９をクロスオーバー点ＣXに
合わせて配置することは実際には不可能である。Ｘ軸方
向の電子ビーム１３に非点収差が生じている場合も同様
である。
【００１５】ここに、従来、非点収差補正コイル９は、
光軸１上、任意の位置に配置され、非点収差補正が行わ
れているが、実際には、偏向領域の隅で、電子ビーム２
の形状が変形し、例えば、右上隅では、電子ビーム２の
形状が本来の形状より横長になったり、左下隅では縦長
になったりすることが確認されている。
【００１６】この電子ビーム２の形状の変化の量は、例
えば、電子ビーム２の形状が３μｍ平方の矩形である場
合、０.１μｍ以下の量であるが、今後に要求される集
積回路の微細化に対応するためには、非点収差補正の精
度を現在以上に高める必要がある。
【００１７】本発明は、かかる点に鑑み、非点収差補正
の精度の向上を図り、精度の高い露光を行うことができ
るようにし、集積回路の微細化に対応することができる
ようにした荷電粒子ビーム露光装置及び露光方法を提供
することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の荷電粒子ビーム
露光装置は、少なくとも、第１、第２の非点収差補正コ
イルを、これら第１、第２の非点収差補正コイルのレン
ズ面が光軸上の異なる位置にあるように、配置して構成
するというものである。
【００１９】本発明の荷電粒子ビーム露光方法は、少な
くとも、第１、第２の非点収差補正コイルを、これら第
１、第２の非点収差補正コイルのレンズ面が光軸上の異
なる位置にあるように配置し、これら第１、第２の非点
収差補正コイルの補正量比を調整することによって非点
収差補正を行い、露光を行うというものである。
【００２０】
【作用】本発明の荷電粒子ビーム露光装置においては、
第１、第２の非点収差補正コイルに供給する電流の比、
即ち、第１、第２の非点収差補正コイルの補正量比を調
整することによって非点収差補正を行うことができる
が、この場合、非点収差補正コイルを電子ビームのクロ
スオーバー点に配置した場合と同様の効果を得ることが
できる。
【００２１】また、本発明の荷電粒子ビーム露光方法に
よれば、第１、第２の非点収差補正コイルの補正量比を
調整することによって非点収差補正を行い、露光を行う
としたことにより、非点収差補正コイルを電子ビームの
クロスオーバー点に配置した場合と同様の効果を得るこ
とができる。
【００２２】
【実施例】以下、図１〜図８を参照して、本発明による
荷電粒子ビーム露光装置及び露光方法の実施例につい
て、本発明を電子ビーム露光装置及び露光方法に適用し
た場合について説明する。
【００２３】なお、図１、図７、図８において、図９、
図１０〜図１５に対応する部分には同一符号を付し、そ
の重複説明は省略する。
【００２４】第１実施例・・図１〜図７ 図１は本発明の荷電粒子ビーム露光装置の第１実施例の
電子ビーム露光装置の要部を示す図である。
【００２５】この電子ビーム露光装置は、図９に示す非
点収差補正コイル９の代わりに、２個の非点収差補正コ
イル２４、２５を設け、その他については、図９に示す
従来の電子ビーム露光装置と同様に構成したものであ
る。
【００２６】ここに、Ｘ軸方向の電子ビームがクロスす
るクロスオーバー点ＣX及びＹ軸方向の電子ビームがク
ロスするクロスオーバー点ＣYは、ケーラー照明の条
件、即ち、ウエハ１０上における電子ビーム２の照度が
最も大きくなる条件から最終段の電子レンズ４のレンズ
面４Ａの近傍に来るように調整されている。
【００２７】即ち、この第１実施例の電子ビーム露光装
置においては、非点収差補正コイル２４、２５は、最終
段の電子レンズ４のレンズ面４Ａを挟むような位置に配
置されている。
【００２８】また、図２は非点収差補正コイル２４、２
５に供給する電流を制御する非点収差補正コイル制御回
路の一例を示している。
【００２９】図中、２７は電子ビーム２の偏向量に応じ
た、デジタル信号からなる補正データを出力する補正デ
ータ出力部、２８は補正データ出力部２７から出力され
るデジタル信号からなる補正データを演算して非点収差
補正コイル２４、２５のそれぞれに必要な補正データを
出力するデジタル演算部である。
【００３０】また、２９、３０はデジタル演算部２８か
ら出力されるデジタル信号からなる補正データをアナロ
グ信号に変換するＤ／Ａコンバータ、３１、３２はＤ／
Ａコンバータ２９、３０から出力されるアナログ信号を
増幅し、非点収差補正コイル２４、２５に必要な電流を
供給する増幅器である。
【００３１】また、図３は非点収差補正コイル２４、２
５に供給する電流を制御する非点収差補正コイル制御回
路の他の例を示している。
【００３２】図中、３４は電子ビーム２の偏向量に応じ
た、デジタル信号からなる補正データを出力する補正デ
ータ出力部、３５、３６は補正データ出力部３４から出
力されるデジタル信号からなる補正データをアナログ信
号に変換するＤ／Ａコンバータである。
【００３３】また、３７、３８はＤ／Ａコンバータ３
５、３６から出力されるアナログ信号を増幅する増幅
器、３９、４０は増幅器３７、３８から出力されるアナ
ログ信号を演算して非点収差補正コイル２４、２５に必
要な電流を供給するアナログ演算部である。
【００３４】ここに、非点収差補正は、非点収差補正コ
イル２４、２５の補正量比を調整することにより行われ
るが、この非点収差補正コイル２４、２５の補正量比の
調整は、偏向領域の複数点に電子ビームを偏向した場合
における電子ビームの形状を測定、比較して、形状の変
化が最も小さくなるように行われる。
【００３５】図４〜図６は、非点収差補正コイル２４、
２５の補正量比の調整手順を説明するための図であり、
図４に示すように、偏向領域４２の四隅に電子ビーム検
出用の十字溝マーク４３〜４６を形成したウエハを用意
する。
【００３６】そして４個の十字溝マーク４３〜４６のう
ち、１個の十字溝マーク、例えば、十字溝マーク４３を
図５に示すように電子ビーム２で走査し、反射電子の波
形を測定し、その２回微分波形を求める。
【００３７】ここに、例えば、電子ビーム２を図６Ａに
示すように走査すると、図６Ｂに示すような反射電子波
形を得ることができ、この反射電子波形を微分すると、
図６Ｃに示すような微分波形を得ることができ、この微
分波形を微分すると、図６Ｄに示すような２回微分波形
を得ることができる。
【００３８】このようにして得られた２回微分波形の負
側のピーク４８と、このピーク４８の隣の正側のピーク
４９との距離が、偏向領域４２の十字溝マーク４３が形
成されている隅における電子ビーム２の形状のＸ軸方向
の幅となる。同様にして、Ｙ軸方向の幅も知ることがで
きる。
【００３９】このようにして、偏向領域４２の四隅に形
成された十字溝マーク４３〜４６を利用して、電子ビー
ム２を偏向領域４２の四隅に偏向した場合における形状
を測定する。
【００４０】そして、非点収差補正マーク２４、２５の
補正量比を変化させて、電子ビーム２を偏向領域４２の
四隅に偏向した場合における形状を何回かにわたって測
定し、そのなかで最も良いものを補正量比として決定す
る。
【００４１】なお、予め計算によって設定した２種類の
補正量比にて比較を行い、これらの結果から最良の補正
量比を演算によって求めることもできる。
【００４２】ここに、図７は、本発明の荷電粒子ビーム
露光装置の第１実施例の電子ビーム露光装置の効果を説
明するための図であり、図１０に示すようにＹ軸方向に
非点収差が生じている場合に、この非点収差が補正され
る様子を示している。
【００４３】図中、５１〜５４は非点収差補正コイル２
４が電子ビーム２に及ぼす電磁力、５５〜５８は非点収
差補正コイル２５が電子ビーム２に及ぼす電磁力を示し
ている。
【００４４】ここに、非点収差補正コイル２４によっ
て、Ｘ軸方向の電子ビーム１３を外側に広がらせ、Ｙ軸
方向の電子ビーム１４を内側に縮まらせることができ、
非点収差補正コイル２５によって、Ｘ軸方向の電子ビー
ム１３を内側に縮まらせ、Ｙ軸方向の電子ビーム１４を
外側に広がらせることができる。
【００４５】したがって、この電子ビーム露光装置にお
いては、非点収差補正コイル２４、２５の補正量比を調
整し、全体として、Ｙ軸方向の電子ビーム１４の非点収
差のみを補正することができる。
【００４６】即ち、１個の非点収差補正コイルを、Ｘ軸
方向の電子ビーム１３のクロスオーバー点ＣXに配置し
た場合と同様の効果を得ることができる。
【００４７】また、同様にして、Ｘ軸方向の電子ビーム
１３に非点収差がある場合には、Ｘ軸方向の電子ビーム
１３の非点収差のみを補正することができ、Ｘ軸方向の
電子ビーム１３及びＹ軸方向の電子ビーム１４の両方に
非点収差がある場合には、これら両方の非点収差を補正
することができる。
【００４８】このように、本発明の荷電粒子ビームの第
１実施例の電子ビーム露光装置においては、非点収差補
正コイル２４、２５の補正量比を調整することにより、
非点収差補正コイルを電子ビームのクロスオーバー点に
配置した場合と同様の効果を得ることができるので、非
点収差補正の精度の向上を図り、精度の高い露光を行う
ことができ、集積回路の微細化に対応することができ
る。
【００４９】第２実施例・・図８ 図８は本発明の荷電粒子ビーム露光装置の第２実施例の
電子ビーム露光装置の要部を示す図である。
【００５０】この第２実施例の電子ビーム露光装置は、
非点収差が生じていない場合における電子レンズ４によ
る電子ビーム２のクロスオーバー点の近傍に、非点収差
補正コイル２４のレンズ面が位置するように、非点収差
補正コイル２４を配置し、その他については、図１に示
す第１実施例の電子ビーム露光装置と同様に構成したも
のである。
【００５１】この第２実施例においても、Ｙ軸方向の電
子ビーム１４に非点収差がある場合には、非点収差補正
コイル２４、２５の補正量比を調整し、全体として、Ｙ
軸方向の電子ビーム１４の非点収差のみを補正すること
ができる。
【００５２】即ち、１個の非点収差補正コイルを、Ｘ軸
方向の電子ビーム１３のクロスオーバー点ＣXに配置し
た場合と同様の効果を得ることができる。
【００５３】また、同様にして、Ｘ軸方向の電子ビーム
に非点収差がある場合には、Ｘ軸方向の電子ビーム１３
の非点収差のみを補正することができ、Ｘ軸方向の電子
ビーム１３及びＹ軸方向の電子ビーム１４の両方に非点
収差がある場合には、これら両方の非点収差を補正する
ことができる。
【００５４】なお、この第２実施例の場合においては、
非点収差の大部分が非点収差補正コイル２４により補正
され、この非点収差補正コイル２４によって補正しきれ
ない成分が非点収差補正コイル２５により補正されるこ
とになる。
【００５５】このように、本発明の荷電粒子ビームの第
２実施例の電子ビーム露光装置によれば、非点収差補正
コイル２４、２５の補正量比を調整することにより、非
点収差補正コイルを電子ビームのクロスオーバー点に配
置した場合と同様の効果を得ることができるので、非点
収差補正の精度の向上を図り、精度の高い露光を行うこ
とができ、集積回路の微細化に対応することができる。
【００５６】なお、非点収差が生じていない場合におけ
る電子レンズ４による電子ビーム２のクロスオーバー点
の近傍に、非点収差補正コイル２５のレンズ面が位置す
るように、非点収差補正コイル２５を配置し、その他に
ついては、図１に示す第１実施例の電子ビーム露光装置
と同様に構成するようにしても良い。
【００５７】この場合には、非点収差の大部分が非点収
差補正コイル２５により補正され、この非点収差補正コ
イル２５によって補正しきれない成分が非点収差補正コ
イル２４により補正されることになる。
【００５８】
【発明の効果】以上のように、本発明の荷電粒子ビーム
露光装置によれば、少なくとも、第１、第２の非点収差
補正コイルを、これら第１、第２の非点収差補正コイル
のレンズ面が光軸上の異なる位置にあるように配置する
としたことにより、これら第１、第２の非点収差補正コ
イルの補正量比を調整することによって非点収差補正コ
イルを電子ビームのクロスオーバー点に配置した場合と
同様の効果を得ることができるので、非点収差補正の精
度の向上を図り、精度の高い露光を行うことができ、集
積回路の微細化に対応することができる。
【００５９】また、本発明の荷電粒子ビーム露光方法に
よれば、少なくとも、第１、第２の非点収差補正コイル
を、これら第１、第２の非点収差補正コイルのレンズ面
が光軸上の異なる位置にあるように配置し、これら第
１、第２の非点収差補正コイルの補正量比を調整するこ
とによって非点収差補正を行い、露光を行うとしたこと
により、非点収差補正コイルを電子ビームのクロスオー
バー点に配置した場合と同様の効果を得ることができる
ので、非点収差補正の精度の向上を図り、精度の高い露
光を行うことができ、集積回路の微細化に対応すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の荷電粒子ビーム露光装置の第１実施例
の電子ビーム露光装置の要部を示す図である。
【図２】本発明の荷電粒子ビーム露光装置の第１実施例
の電子ビーム露光装置が設けるべき非点収差補正コイル
制御回路の一例を示す図である。
【図３】本発明の荷電粒子ビーム露光装置の第１実施例
の電子ビーム露光装置が設けるべき非点収差補正コイル
制御回路の他の例を示す図である。
【図４】本発明の荷電粒子ビーム露光装置の第１実施例
の電子ビーム露光装置において行われるべき２個の非点
収差補正コイルの補正量比の調整手順を説明するための
図である。
【図５】本発明の荷電粒子ビーム露光装置の第１実施例
の電子ビーム露光装置において行われるべき２個の非点
収差補正コイルの補正量比の調整手順を説明するための
図である。
【図６】本発明の荷電粒子ビーム露光装置の第１実施例
の電子ビーム露光装置において行われるべき２個の非点
収差補正コイルの補正量比の調整手順を説明するための
図である。
【図７】本発明の荷電粒子ビーム露光装置の第１実施例
の電子ビーム露光装置の効果を説明するための図であ
る。
【図８】本発明の荷電粒子ビーム露光装置の第２実施例
の電子ビーム露光装置の要部を示す図である。
【図９】従来の電子ビーム露光装置の一例の要部を示す
図である。
【図１０】Ｙ軸方向に非点収差が生じている場合を示す
図である。
【図１１】従来の電子ビーム露光装置において非点収差
補正コイルの位置を変えて非点収差補正を行う場合に結
像されるスリット像を示す図である。
【図１２】従来の電子ビーム露光装置において非点収差
補正コイルの位置を変えて非点収差補正を行う場合に結
像されるスリット像を示す図である。
【図１３】従来の電子ビーム露光装置において非点収差
補正コイルの位置を変えて非点収差補正を行う場合に結
像されるスリット像を示す図である。
【図１４】従来の電子ビーム露光装置において非点収差
補正コイルの位置を変えて非点収差補正を行う場合に結
像されるスリット像を示す図である。
【図１５】従来の電子ビーム露光装置において非点収差
補正コイルの位置を変えて非点収差補正を行う場合に結
像されるスリット像を示す図である。
【符号の説明】
（図１） １ 光軸 ２ 電子ビーム ３ スリット像 ４ 最終段の電子レンズ ５〜８ 主偏向器を構成する偏向器 １０ ウエハ ２４、２５ 非点収差補正コイル
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｆ 7/20 ５２１ Ｈ０１Ｊ 37/147 Ｃ Ｈ０１Ｌ 21/027

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも、第１、第２の非点収差補正コ
    イルを、これら第１、第２の非点収差補正コイルのレン
    ズ面が光軸上の異なる位置にあるように配置してなるこ
    とを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
  2. 【請求項２】前記光軸上の異なる位置は、最終段の電子
    レンズによる荷電粒子ビームのクロスオーバー点を挟む
    位置であることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビ
    ーム露光装置。
  3. 【請求項３】前記光軸上の異なる位置の一方は、非点収
    差がない場合における最終段の電子レンズによる荷電粒
    子ビームのクロスオーバー点の近傍であることを特徴と
    する請求項１記載の荷電粒子ビーム露光装置。
  4. 【請求項４】少なくとも、第１、第２の非点収差補正コ
    イルを、これら第１、第２の非点収差補正コイルのレン
    ズ面が光軸上の異なる位置にあるように配置し、これら
    第１、第２の非点収差補正コイルの補正量比を調整する
    ことによって非点収差補正を行い、露光を行うことを特
    徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
  5. 【請求項５】前記光軸上の異なる位置は、最終段の電子
    レンズによる荷電粒子ビームのクロスオーバー点を挟む
    位置であることを特徴とする請求項４記載の荷電粒子ビ
    ーム露光方法。
  6. 【請求項６】前記光軸上の異なる位置の一方は、非点収
    差がない場合における最終段の電子レンズによる荷電粒
    子ビームのクロスオーバー点の近傍であることを特徴と
    する請求項４記載の荷電粒子ビーム露光方法。
  7. 【請求項７】前記補正量比は、荷電粒子ビームの偏向量
    に応じた値であることを特徴とする請求項４、５又は６
    記載の荷電粒子ビーム露光方法。
  8. 【請求項８】前記補正量比の調整は、偏向領域の複数点
    に電子ビームを偏向した場合における荷電粒子ビームの
    形状を測定し、形状変化が最も小さくなるような調整で
    あることを特徴とする請求項７記載の荷電粒子ビーム露
    光方法。
  9. 【請求項９】前記偏向領域の複数点は、前記偏向領域の
    四隅に設定されていることを特徴とする請求項８記載の
    荷電粒子ビーム露光方法。
JP6048301A 1994-01-28 1994-03-18 荷電粒子ビーム露光装置及び露光方法 Pending JPH07262953A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6048301A JPH07262953A (ja) 1994-03-18 1994-03-18 荷電粒子ビーム露光装置及び露光方法
US08/379,712 US5546319A (en) 1994-01-28 1995-01-27 Method of and system for charged particle beam exposure
US08/626,906 US5719402A (en) 1994-01-28 1996-04-04 Method of and system for charged particle beam exposure
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US08/964,331 US5965895A (en) 1994-01-28 1997-11-04 Method of providing changed particle beam exposure in which representative aligning marks on an object are detected to calculate an actual position to perform exposure

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