JPS61124129A - 電子線露光装置の電子線絞りの位置調整方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は可変成形電子線露光装置のビーム整形絞りに係
り、特に成形ビームの光学調整に好適な絞り構造に関す
る。

〔発明の背景〕

半導体ウェハー上にパターンを作成する場合、電子線レ
ジストをウェハーに塗布して電子ビームにより露光する
ことが行なわれる。この露光時間を短縮するために可変
成形電子ビーム描画装置が最近よく用いられる。

可変成形電子ビーム描画装置の描画方式を点状電子ビー
ム描画装置の描画方式と比べて第１図に示した。第１図
（ａ）では台形状の図形１を描画する場合、点状ビーム
２を矢印方向に走査しつつ図形を塗りつぶしていく。第
１図（ｂ）では寸法が変化できる矩形ビームにより図形
を塗りつぶす場合を示した。描画の最初では最大矩形３
により、矢印Ａの方向に一個ずつハンコを押すように図
形を描画していく。斜め部になるとビーム形状は４のよ
うに横長の矩形に変化し、図形の端では５のように残り
寸法に応じて縦長の矩形になる。図形を塗りつぶすため
の単位となる個々の矩形を描画することはショットと言
われる。

上記に説明したように図形を塗りつぶすためのショツト
数は矩形ビームの場合には点状ビームの場合よりはるか
に少ない。実際上は１／１００程度となり描画時間の大
幅な短縮が可能となる。

このようにショット毎に寸法が変化するビームをつくる
電子光学系の例を第２図に示す。図中６は電子銃、７は
電子ビーム、８，９，１０．１１は電子レンズ、１２は
第１の矩形絞り、１３は第２の矩形絞り、１４はビーム
寸法を変える偏向器、１５は描画試料となる半導体ウェ
ーハである。

第１絞り１２を通った電子ビーム７は絞り１２の像１２
ａをレンズ８，９により第２絞り１３上に結像する。絞
り１３と重なった斜線部１６のビームが下方に通過し、
レンズ１０．１１によりウェハ１５上に縮小・結像され
る。レンズ８，９の中間にある偏向器１４の印加電圧を
変えると像１２ａの位置を移動させることができ、した
がって重なり部１６の大きさすなわち、ウェハ上のビー
ムの大きさを変えることができるわけである。

重なり部の矩形寸法をＷ、Ｈ１縮小率を１／Ｍとすると
ウェハ１５上にはｗ＝Ｗ／Ｍ、ｈ＝Ｈ／Ｍの矩形ビーム
ができる。ここで通常Ｍは４〜５０の値がとられる。

さて、このような光学系では第１及び第２絞り１２．１
３の空間的な位置調整が重要である。すなわち光軸に垂
直な面内での位置調整（以下軸調整という）と光軸のま
わりの回転調整が不可欠である。特に回転調整は丸形絞
りを用いるポイントビーム装置では不要であった。した
がって、絞りの支持体は軸調整のみ可能な構造、すなわ
ち鏡体の側面から抜き差し可能で若干の首振り運動がで
きる構造でよかった。このような構造では絞りを支持体
ごと引き抜くことが可能で、全絞りの軸調整をおこなう
ことは容易であった。

しかし、可変成形装置では軸調整に加えて回転調整も必
要で、支持体は複雑な構造となり、抜き状態をつくるこ
とは容易ではない。

従来の可変矩形ビームをつくる光学系では矩形絞り１２
．１３は同じ大きさの正方形絞りが用いられていた（Ｊ
、Ｖａｃ、Ｓｃｉ、Ｔｅｃｈｎｏｌ、Ｂ、ｖｏ　Ｑ　１
　、　＆　４　。

Ｏｃｔ−Ｄｅｃ　１９８３．９９６．　ａｎｄ　１ｂｉ
ｄ　１．００４　）。絞りの空間的な位置調整にはウェ
ハ１５面内の標準マーク上をビームを走査して得られる
反射電子等の信号を用いて行なう必要がある。したがっ
て軸調整及び回転調整の可能な支持台にのった小さな矩
形絞りを二つも通してビームを試料上に照射しつつ、絞
りの軸調整および回転調整をおこなうことは熟練のオペ
レータをもってしても大変困難な作業であった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は質のよい矩形ビームをウェハ面上に形成
するため、二つの絞り位置及び回転調整を容易にし、か
つ高精度に行なえる成形絞りの構造に関するものである
。

〔発明の概要〕

発明者等の検討によれば、第１の絞り及び第２の絞りの
機械的な位置調整及び回転調整はウェハーに近い第２の
絞りからおこない、次に、第１の絞りの調整をおこなう
というのが実験上最善の方法であることがわかった。本
発明では光軸に垂直な面内で可動で且つ、光軸のまわり
に回転可能な台上に第１の絞り及び第２の絞りを搭載し
、その絞りの大きさは第２の絞りの調整時には第１の絞
りが実質上無視できる状態をつくれるよう第１の絞りの
大きさを第２の絞りに対し十分大きく、そして第２の絞
りは最大ビーム寸法に対応する大きさに形成される。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を用いて詳述する。

レンズ系等の構成は第２図に示す通りである。

実施例では絞り１２の像は絞り１３上に１＝１で結像さ
れている。また重なり部１６はウェハ１５面上に略々１
／２５　（Ｍ＝２５）で縮小結像される。実施例の装置
ではウェハ１５上のビーム最大寸法は６．５μｍ口であ
る。したがって絞り１３の大きさは２５〜６．５μｍロ
申１６３μｍ口すなわちほぼ１６５〜１７０μｍ口で形
成しである。これに対し絞り１２は１〜２ｍ１口と、絞
り１３にくらべ１０倍近い大きさで形成しである。これ
らの絞りは真空外より光軸に垂直な面内で半径２Ｉｎの
範囲で可動、かつ光軸のまわりに３６０’回転可能（も
ちろん真空外よりの操作による）な台上に取りつけられ
ている。このような構造体の例を第３図に示す。１７は
鏡体、１８は絞り台、１９゜２０は光軸に垂直な面内で
移動させるツマミ、２１は回転用ツマミである。

このように形成された本実施例の装置では２つの絞り回
転調整と、軸調整が極めて容易である。

■）先ず最初に第２の絞り１３の軸調整を行う。

レンズの使用条件は第４図（ａ）に示すように９のみ励
起する。この時第１の絞り１２は非常に大きいので、絞
り１２の台は大略の位置に設定するだけでビームは第２
の絞り１３を通過できる。絞り１３の下方に軸調整用蛍
光板２２を設置しておき、２２上の１３の投影を外部よ
り適宜の窓を通して観察する。この時レンズ９の励磁を
変えると上記投影の大きさは変化するが、投影の中心が
不動となるように絞り１３の位置を調整する。これで軸
調整が完了したことになる。このような操作を従来のよ
うに、絞り１２が絞り１３と同程度の大きさの場合に行
なおうとすると、絞り１３の移動に伴って、ビームが下
方に通らなくなることがあった。本実施例のように第１
の絞りを第２の絞りに対して１０倍近い大きさにしてお
くとビームの通過に関して全く問題ないが、上記比率が
３倍程度でも問題は十分軽減される。

■）次は絞り１３の回転調整である。この時のレンズの
使用条件を第４図（ｂ）に示す。即ち絞り１３以下のレ
ンズを正規の状態に励磁し、上のレンズ８，９は励磁し
ない、この時も絞り１２が十分に大きいのでビームはけ
られることなく絞り１３を通過してウェハ面上に絞り１
３の像を形成している。回転調整はウェハと同一高さの
面に形成された標準マーク上をビーム走査することによ
りおこなう。本実施例では標準マークとしてビーム寸法
に比べ十分小さい金ドツト（０，２〜０．３μｍ球）を
Ｓｉ上に形成したものを用いた。金ドツト上を矩形ビー
ムを走査し反射電子信号で例えばＳＥＭ像をつくるとＣ
ＲＴ上に矩形ビームを表示できるので絞り１３の回転方
向の不整が検知できる。もし矩形像が走査方向（通常は
ウェハを乗せるステージのＸ、Ｙ移動方向と一致）と回
転した状態にあるなら、絞り１３を外部より回転し、方
向を走査方向にそろえる。この時、絞り１３の軸がずれ
るが、絞り１２が大きいのでビームはカットされること
はない。この状態で再び■）の手続を踏めば絞り１３の
軸間及び回転調整が完了したことになる。

■）次は第１の絞り１２の軸調整及び回転調整である。

この時のレンズの使用条件は第２図に示すように、全て
のレンズを正規の条件で励磁する。したがって絞り１２
の面は絞り１３の面上に結像している。前記（■）、お
よび（ＩＩ）の絞り１３の調整状態では絞りの位置関係
は電子銃の方からみて第５図（ａ）のように、絞り１２
は抜き状態にある。そこで絞り１２を光軸に垂直な面内
で移動する（矢印）。１コーナ２３が絞り１３にかかる
と重なり部１６は一般に矩形ではない。そこで絞り１２
の回転をしながらＳＥＭ像によりたて長（ｂ）又は横長
（Ｃ）のビームが得られるように回転を追い込む。こう
して絞り１２の回転調整が終了すると次に位置の調整を
行う。実施例では絞り１３がシステムの許容する最大ビ
ームをつくれるような大きさに選んであるので、成形偏
向板１４の印加電圧を０に保った状態で重なり部１６の
各辺が第２絞りの各辺の〜１／２になるまで第１の絞り
１２を近づければよいわけである（第４図（Ｃ））。こ
うして全絞りの軸間及び回転調整を完了する。

〔発明の効果〕

以上説明したごとく、本発明によれば、二つの成形用絞
りの軸調整、回転調整がきわめて容易に、高度の熟練を
要せずおこなえる。また、第１の絞りの矩形は第２の絞
りに比してきわめて大きいので、１つのコーナを用いて
いる時、他の３つのコーナに電子銃からのビームは照射
されないから、用いているコーナのビームによる汚染が
問題となった時、前に述べた手順により絞り１２の他の
コ−ナを用いるごとく調整を行なえば、絞りの交換頻度
も少なくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は点ビーム及び可変成形ビーム描画方式を示す平
面図、第２図は可変成形ビーム光学系の構成の一例を示
す縦断面図、第３図は矩形絞りを固定する台の構造を示
す平面図、第４図は第２の絞りの軸および回転調整の手
順を示すビーム光学系の縦断面図、第５図は第１絞り調
整の手順を示す絞りの相対的位置関係の平面図である。 １・・・描画すべき図形、２・・・点ビーム、３，４．
５・・・矩形ビーム、６・・・電子源、８，９，１０．
１１・・・電子レンズ、１２・・・第１成形絞り、１３
・・・第２成形絞り、１４・・・成形偏向板、１８・・
・成形絞り支持台、１９．２０・・・支持台移動ネジ、
２１・・・回転ネジ。 児４−　因 （η）　　　　　　　　　　（θ 手　　続　　補　　正　　書　　（方式）事件の表示 昭和５９年　　　特　許　願　　第２４４４３６　号発
明の名称　電子線露光装置 補正をする者 事件との関係　　　特　許　出　願　人名称（５１０）
　　　　株式会社　日　立　製　作　所代　　理　　人 居所〒１００　　　　東京都千代田区丸の内−丁目５番
１号株式会社　日　立　製　作　所　内 −八 ツ 補正の対象　　　明細書のｒ発明の詳細な説明Ｊの欄。 補正の内容 明細書の第４頁第２０行目ｒ（Ｊ、Ｖａｃ・・・」以下
、第５頁第１行目［・・・１ｂｉｄ　（１００４）。」
の記載を以下のとおりに訂正する。 ［（ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンスロアン
ドゥテクノロジー：　Ｊ　ｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｖａｃ
ｕｕｍＳｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
　Ｂ第１巻り第４号（１９８３年１０〜１２月）第９９
５頁〜第１００４頁）。」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１と第２のビーム整形用絞りを有し、第２の絞り
   上に結像した第１絞り像と第２絞り端で形成された整形
   ビームを光源とし、この光源をターゲット上に縮小結像
   する電子線露光装置において、第１、第２の絞りを矩形
   で形成し、第１絞りの短辺が第２絞り長辺の３倍以上の
   長さを有し、かつこれら２つの絞りが、それぞれ外部よ
   り、機械的にビーム軸に垂直な面内で移動できかつ面内
   での回転も可能な構造体に搭載されたことを特徴とする
   電子線露光装置。 ２、第２絞りの大きさが試料上のビーム最大寸法を縮小
   率で割つた値に等しいか若干大きいことを特徴とする第
   １項記載の電子線露光装置。