JPS6095845A - 荷電粒子線装置 - 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】 〔発明の技術分！Ｊ’　） 本発明は、電子ビーム露光装置、イオンビーム加工装置
等の荷電粒子線装置の改良に関する。

〔発明、の技術的背景とその問題点ｊ 近年、半導体ウェハやマスク等の試料に微細ノリ〜ンを
形成するものとして、各種の電子ビームｒｉｆｔ光装置
が開発されている。この装置は、１１Ｌ’ｆ銃から放射
された１ｉ、子ビームをレンズ糸によシ集束すると共に
、偏向系により偏向走査して試料上に所望のノリーンを
露光するものであり、現在微細ノリーンの形成に最も有
効であると云われている。

表ころで、電子ビーム露光装置ｉｉ金用いて機側／リー
ンを形成する場合、独々のｆｌ）＋ノ約から電子ビーム
の焦点深度が数ミクロンしかとれないため、試料の平坦
度を５〔μｍ〕　以内程度に収める心太がある。しかし
、現実のウニ・・では熱処理等によシ１０〔μｍ〕近い
凹凸が生じる。そこで、描画時に試料面の高さを検出し
、焦点距離を補正しながら描画する第１図に示す如き装
置（特許第１１４２９８４号）が考案されている。なお
、図中１は試料２が配置される試料室、３は電子光学鏡
筒、４は試料面の高さ検出器、５は掛算器、６，７はデ
ジタル・アナログ・コンバータ（以下Ｄ／Ａと略記する
）を示している。

しかしながら、この種の装置にあっては次のよ′）な問
題がおつ／ζ。すなわち、前記焦点補正のため４１３束
磁界に新たな′ｌｆｉ場が加わることにより、電子光学
鏡筒の性質が変わり１元の場所からビームの位置がずれ
てしまう。ここで、ＣＰＵ等からｎ１ｊ　８己Ｊ丹３９
慟５及びＤ／Ａ　６．　ｙに送られる偏向位置データを
ＷＤ二ＸＤ＋１ＹＤ（第２図中・印で示す）とすると、
焦点補正を２２行ったときの実際の偏向位ｊｆｉ　Ｗ’
　（紀２図中０印で示す）はｗ’＝’ｗＤ十ΔＷ　・・
・・・−・・　（１）となる。ただし、 ΔＷ＝（Ｋ−ＷＤ＋Ｊ）’ΔＺ　・・−・−・（２）Ｋ
二Ｋｘ　＋　ＩＫｙ Ｊ二Ｊｘ　＋ｔＪｙ ΔＷ二ΔＸ＋ＩΔＹ である。具体的な光学鏡筒に対してこの量をめたところ
、例えば焦点補正を１００Ｃμｍ〕行い、１（：ｑｍ）
偏向した時点で ΔＸニー０．２８Ｃμｍ〕 ΔＹユニー、１〔μｍ〕 となり、正確なパターン形成に支μ・スをきたすことが
判明した。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、焦点補正に起因するビーム偏向位置の
位置ずれを村≦めて小きぐすることができ、パターン形
成の高１５度化をはかりイ］Ｊる向亀粒子線装置を提供
することにある。

〔発明の概袈〕

不発萌は、１（ｂ子銃刀・ら放射された荷電粒子線、例
えば％、字ビームを集束−向餉御して試料上にｎｒ望・
やターンを描画すると共に、上記試料面の高さを検出し
この検出情報一応してビームの焦点を補正する機能を備
えた荷蛾粒子腺装置において、」二記焦点補正により星
しるビーム偏向位置のずれを上記検出情報に云づい壬補
正するずれ補正機構を設けるように己たものである。

ｎす述した高さ検出器及び焦点□補止機構による焦点補
正量Δ２と実１；ル（の偏向截１ｆｍ　Ｗ’との間には
、ｌＩＪ記（１）（２ｊ式に示ｊ一定の関係が成立す：
る。したかっ−Ｃ１′焦点□袖正量Δ２から偏向位置→
゛れ址ΔＷを請求めるどとができ、このずれ量ΔＷを補
正すれば偏向位置を正確に合わせる□：ことが■Ｊ痛と
なる。　′　□ 例えば、前記焦点袖正五１Δ２と偏向位置データＷＩ）
とから割算される　□ ΔＶＪｏ’−＝’Ｌ　Ｋ’−ＷＤ・ΔＺ−Ｊ・Δ２　・
・・・・・・・（３）をもともとの偏向位置データＷＤ
に加算したものを新たな偏向位置データとして用いると
、実際の偏向位置Ｗ′は前記（１）式のＷｉＫＷＤ＋Δ
Ｗｃを代入したものであるから Ｗ′＝（ＷＩ）十ΔＷ（）　十Ｋ（Ｗｎ＋ΔＷｃ）　’
ΔＺ＋Ｊ−Δ２＝ＷＤ−Ｋ（Ｋ−ＷＤ＋ＪＪ　−Δｚ　
・・＝・（４）となる。ここで、Ｋ及びΔ２は一般に１
よシ小さくＫ・Δｚ２く１□であるから、丈際の偏向位
置ともともとの偏向位置データとの差は非′帛に小さく
なり、殆ど間順とならなくなった。

〔発明の効果〕　□ 采発明によれば、焦点補正に起因する荷電粒子ｌｌ引の
偏向位置ずれを極めて小きくすることができる。このた
め、表面に凹凸のある試料であっても、焦点補正及び座
標補正ｆ１：（’ｊうことにより、高精度なパターン形
成を行い得る。

〔発明の実施例〕

２１！３図ｄ本発明の一実施例に係わる電子ビーム露光
装置を示□す概略構成図である。ｂ′＋中１１は試料室
で、この試料室１ノ内には電、子ビーム露光に供される
試料１２を載置した試料ステージ１３が収容されている
。ステージ１３は、ステージ駆動回路１４によりＸ方向
（紙面左右方向）及びＹ方向（紙面表裏方向）に移動せ
られるものとなっている。また、試料室１ノの上部には
、試料１２上に斜め方向から集束光を照射し、その反射
光′ｆ：検出して試料面の高さに応じた信号を得る光学
系１５が設けられている。そして、この光学系１５の出
力から２位置検出器Ｊ６によ多試料面の２方向（紙面上
下方向）の高さが１〔μｍ〕程度の精度で検出され、そ
の値はデジタル化して出力されるものとなっている。

一方、試別室１ノの上方には電子銃１７、偏向器１８、
焦点補正コイル１９、集束レンズ、その他図示しない各
棟のレンズ等からなる電子光学鏡筒２１が設けられてい
る。偏向器１８は電子ビームをＸ方向に偏向するＸ偏向
板１８ａ及び電子ビームＩｙ方向に偏向するＹ偏１向板
１８ｂからなるもので、各偏向板１８ａ、ＩＦＩｂには
それぞれ後述する偏向信号が印加される。

また、焦点補正コイルＪ９は電子ビームの焦点位置を試
料面に合わせるもので、該コイル１９には後述する補正
信号が供給されるものとなっている。

さて、図示しないＣＰＵ等がらのＸ偏向座標Ｘは：ＪＩ
Ｊ３ｉ＋、５３　Ｊ　、　ｓ　２に入力され、Ｙ偏向座
標Ｙは掛ｎ器３３，３４に入力される。ｍｊ止ノぐラメ
ータＫＸは掛算器３１．３３に入力され、補正パラメー
タＫｙは＃）算；：（ン３２．３４に人力される。

丑た、補圧パラメータ（像面回転ｒ；ｔｊ　Ｊｆ、デー
タ）Ｊ、Ｊ　は掛算器３５．３６にそれぞれ入力さＸ　
ｙ れる。’ＪｉｔｎＲｉ　３１　（Ｄ　ｍカＫｘ−Ｘ及ヒ
掛算器３３の出力Ｋｙ−Ｙはそれぞれ引３’？−７！：
ｖ　３７に人力され、掛３？器３２の出力Ｋｙ−Ｘ及び
掛算器３４の出力に工・Ｙはそれぞれ加力−器３８に入
力される。引算器３７の出力ＫＸ−Ｘ−Ｋｙ−Ｙ、加ｎ
−５，７Ｈ）１５−）−。

Ｋ、　・Ｘ＋−Ｋｘ−Ｙ及びｎｅＪ記ｉｉｊ正パラノー
タＪｘ、　Ｊ。

は、ｆｊｌ記２位ｆｆｌ’／、検出器１６の出刃−ΔＺ
　と共に、＠ｆ＄１ｌｉ３’；ｉｓ　９．４ｏ　、　３
ｓ　、　、ｙ　ｅＫソｉｔツレ久ｊ）される。引算器３
９の出力−ＣＫＸ−Ｘ−Ｋｙ−Ｙ）　・Δ２及び掛算器
３５の出力−Ｊｘ・Δ２　は偏向座標Ｘと共に加算器４
１に入力され、掛算器４０の出力−（Ｋ、−ｘ＋５−　
Ｙ）及び掛算器３６の化カーＪ　・Δ２　は偏向座標Ｙ
と共に加算器４２に入力される。そして、加算器４１の
出力 ４二Ｘ−（Ｋｘ−Ｘ−に、−Ｙ月ΔＺ−Ｊｘ・Δｚ（５
）はＤ／Ａ　４　ｓ及び偏向器、鳴動アンプ４４を介し
て前記Ｘ偏向板１８ＩＬに印加される。また、加算器４
２の出力 Ｗｙ＝Ｙ−ＣＫｙ−Ｘ＋ＫＸ−Ｙ）　・ｄＺ−Ｊｙ・Δ
ｚ・・（６）はＤ／Ａ　４５及び偏向器駆動アンプ４６
を介して前記Ｙ　（）ｌｊ向板１８ｂに印加されるもの
となっている。

一方、前記２位置イ灸出器１６め検出出力−ΔＺは焦点
補正パラメータにと共に掛算器４７に入力される。ｔｌ
＋　＞ｉ−器４７の出力−Ｋ・Δ２はＤ／Ａ４８及びＩ
ｉ＃正コイル駆動アンｆ４９を介して前記焦点補正フィ
ル１９に供給される。これにょシ、試料面の高さに応じ
て電子ビームの焦点位置が制御され、該位置が試料面に
合わせられるものとなっている。

このような構成であれば、偏向板１．！ｌａ。

１８ｂに前記（５）　（６）式で示した偏向信号Ｗ工、
Ｗが印加され未ことになシ、電子ビームの偏向位置が焦
点補正３ｔに応じて補正されることになる。

すなわち、上記偏向信号Ｗｘ、　ＷｙはＸ方向及びＸ方
向の各偏向データを表わすものであるが、これを１つの
データＷ、′　として表わすとＷＩ、’＝ＷＤ−Ｋ　−
ＷＤ−ΔＺ−Ｊ−ΔＺ　−（７）となる。これは、前記
（３）式に示したΔｗｃにもともとの偏向位置データＷ
Ｄを加算したものと等価である。したがって、本装置で
は実際の偏向位置が前記（４）式に示したＷ′と繻価と
なり、焦点補正に伴う偏向位置ずれを極めて小さくする
ことができる。本発明者等の実験によれば、本装置を用
いてパターンを作成したところ、１００（励〕程度の凹
凸のある試料上にも正確な・ぐターンを焦点をポカすこ
となく描画することが可能であった０ 万お、本発明は上述し／こ実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲で、セ１ｔ々変形して
実施することができる。例えば、前記偏向器１δデータ
に重畳するずれ補正データとしてｔよ、前記高さ検出器
の検出出力に応じて変化し、焦点補正に伴９偏向位置ず
れ量をキャンセルする方向に使用するデータであればよ
い。

ｔｆｃ、偏向器として偏向板の代シに偏向コイルを用い
ることも可能である。さらに、高さ検出器の４＋’を造
も仕様に応じて適宜変更可能である。

また、本発明は上述した電子ビーム露光装置のみならす
、イメンビーム加工装置等のビームを集束並びに偏向器
１ｒｌｌシて試料に照射するイＭ（々な荷電粒子線装置
に適用ｏＪ能である。

【図面の簡単な説明】

ｔ４′＞　１図は従来の電子ビーム露光装置を示す概略
構成図、第２図は上記装置の問題点を説明するだめの模
式図、第３図は本発明の一実施例に係わる電子ビーム露
光装置を示す概略構成図である。 １１・・・試料室、１２・・・試料、１３・・・試料ス
テージ、１６・・２位置検出器、１８・・・偏向器、１
９・・・焦点補正コイル、２）・・電子光学鏡筒、３１
゜〜、３６．．？９，４０．４７・・・ａｔ　３’＃ｉ
器、３７・・・引９−器、３Ｂ、４１．４２・・・加算
器。 （：ＩｋＡ＋＋人代理人　弁Ｊｕ１士　鈴　江　武　彦
第１図 第２　図 第３１“４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （］ン　荷電粒子線の照射に供される試料が配置される
   試料室と、電子銃から放射される荷電粒子線を集束する
   と共に偏向制御して上記試料上に朋射し、該試料上に所
   望ノＥターンを描画する荷ＴＦＬビーム光学鈴筒と、前
   記試料面の高さ、１−検出する高さ検出器と、この検出
   器の検出情報に基づいて前記光学鏡筒の焦点距離を補正
   し該鏡筒の焦点位置を前記試料面に合わせる焦点補正桜
   楢と、上記焦点補正によシ生じる前記荷電粒子糾仏１向
   位置のずれを前記高さ検出器の検出１ｊイ報に基づいて
   補正するずれ補正機構とを具備し一〇なることを特徴と
   する荷重計粒子線装置。 （匂　前記ずれ；ｉｉｉ　ｉＥ枳構は、前記高さ検出器
   の検出情報をΔＺとし、前記光テ鈍筒で荷電粒子線の偏
   向に用いられる偏向データｆ：ＷＤとするときΔ−ｔｖ
   ｃ＝　−Ｋ　−ｗ、、　・ΔＺ−Ｊ−Δ２なる補正量（
   ただし、Ｋ、Ｊは定鶴）をもともとの偏向データｗＤに
   加算し、この加３゛１データＷＤ＋ΔＷｃを新たな偏向
   データとして出方するものであることを特徴とする特許
   結末の範囲８１′！１、項記載の荷電粒子線装置。