JPS62114219A - 荷電ビ−ム描画装置のビ−ム軸合わせ方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、荷電ビーム描画装置に係わり、特にビームを
対物レンズの中心に軸合わせするための荷電ビーム描画
装置のビーム軸合わせ方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、超ＬＳＩ等の微細で且つ高密度のパターンを形成
する装置として、各種の電子ビーム描画装置が用いられ
ている。この装置は、電子銃から放射された電子ビーム
を各種レンズ系により集束すると共に、各種偏向系によ
り偏向することにより、試料上に所望パターンを直接描
画している。

そして、光で転写することが不可能な０．５［μｍ１以
下の設計ルールの超ＬＳＩパターンを直接描画できるた
め、ＬＳＩ製造装置として極めて有効である。

ところで、この種の装置では、高精度なパターン描画を
行うために、電子ビームと各種レンズ系、特に対物レン
ズとの軸合わせが必要となる。

軸合わせを行う方法としては、第５図に示す如く対物レ
ンズのアパーチャ及びアライメントコイルを用いた方法
がある。この方法は、広範囲の偏向を行わない場合であ
り、対物レンズ５１の中心より上方に走査用偏向器５２
．５３が配置されており、対物レンズ５１の中心部を支
点としてビーム偏向を行うために、ビーム５４が常にレ
ンズ５１の中心を通るように、偏向器５２．５３により
ビームを２段偏向する方式を採用している。ここで、所
望の分解能を得るためには、ビーム５４が対物レンズ５
１の中心を通るようにアライメントコイル５５で調整し
なければならない。この場合、対物レンズ５１の中心に
アパーチャ５６を入れ、ビーム電流を１ｌｉｌＩＩＩＬ
ながらアライメントコイル５５を調節することにより、
ビーム軸合わせを容易に行うことができる。

しかしながら、第６図に示す如く比較的広範囲の偏向を
目的として、レンズ５１内に偏向器５７を配置した、所
謂インレンズ偏向システムでは、レンズ５１中で既にか
なりの偏向が行われるため、レンズ５１内に中心検出用
のアパーチャを入れることができない。このため、軸合
わせするためには、偏向されたビーム形状を試料面上の
各点で観測し、軸が合っていれば収差パターンが等方的
になることを利用して軸合わせする手法を使わなければ
ならない。従って、アライメントコイル５５を１回動か
す度にフィールド上の各点での収差パターンを観測しな
ければならず、ビーム軸合わせに多大な時間が掛かり、
また再現性も得られなかった。

なお、上記の問題は電子ビーム描画装置に限らず、イオ
ンビームを用いたイオンビーム描画装置についても同様
に言えることである。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、対物レンズに対する荷電ビームの軸合
わせを容易に行うことができ、且つ大偏向する装置にも
適用し得る荷電ビーム描画装置のビーム軸合わせ方法を
提供することにある。

（発明の概要） 本発明の骨子は、４重極磁界を発生する多重極コイルの
通電電流の大きさを変化させたときの試料上のビーム位
置の移動を測定することにある。

つまり、ビーム軸と対物レンズの中心とが完全に軸合わ
せされているとき、試料上のビーム位置は変化しないの
で、該ビーム位置が変化しないようにアライメントコイ
ルにより荷電ビームの位置調整を行うことにある。

即ち本発明は、荷電ビーム放射源から放射された荷電ビ
ームを試料上に集束する対物レンズと、この対物レンズ
内に設けられた４ｎ個（ｎは正の整数）のコイルからな
る多重極コイルと、上記対物レンズよりも荷電ビーム放
射源側に配置されたビーム軸合わせ用偏向器とを備えた
荷電ビーム描画装置であって、上記対物レンズに対して
荷電ビームの軸を合わせる荷電ビーム描画装置のビーム
軸合わせ方法において、前記多重１ｔコイルに４重極磁
界を発生ずる電流を供給し、この通電電流の大きさを変
化させても試料上のビーム位置が移動しないように前記
ビーム軸合わせ用偏向器にてビームの光路を調整するよ
うにした方法である。

（発明の効梁〕 本発明によれば、試料面上でのビーム移動を測定するの
みで、対物レンズに対する荷電ビームの軸合わせを容易
且つ正確に行うことができる。このため、試料上におけ
る荷電ビームの分解能の向上、特に偏向時のビーム分解
能の向上をはかり得る。また、対物レンズ内に中心検出
用のアパーチャ等を設ける必要もないので、大偏向の装
置にも容易に適用することができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の第１の実施例方法に使用した電子ビー
ム描画装置を示す概略構成図である。図中１１は電子銃
であり、この電子銃１１から放射された電子ビームは、
各種レンズ１２．〜，１６を介して試料面１７に照射さ
れる。ここで、１２゜１３はコンデンサレンズ、１４は
投影レンズ、１５は縮小レンズ、１６は対物レンズであ
る。コンデンサレンズ１３と投影レンズ１４との間には
第１の成形アパーチャマスク２１が配置され、投影レン
ズ１４と縮小レンズ１５との間には第２の成形アパーチ
ャマスク２２が配置されている。また、第１の成形アパ
ーチャマスク２１と投影レンズ１４との間には、マスク
２１．２２の各アパーチャ環なりを可変してアパーチャ
像の寸法を可変するための寸法可変用偏向器２３が配置
されている。

また、対物レンズ１６の内部には、電子ビームの非点収
差を補正するための非点補正コイル２４と、ビームを試
料面１７上で走査するための走査用偏向器２５がそれぞ
れ配置されている。ここで、非点補正コイル２４は、第
２図に示す如く４個のコイル（４重極コイル）２４ａ、
〜、２４ｄからなるもので、各コイル２４ａ、〜、２４
ｄに通電する電流をｉｌｌ　ａｌｌすることにより、非
点収差が補正されるものとなっている。対物レンズ１６
と集束レンズ１５との間には、アライメントコイル２６
゜２７がそれぞれ配置されている。また、対物レンズ１
６と試料面１７との間には、試料面１７からの反射電子
等を検出するための電子検出器２８が配置されている。

次に、上記装置を用いたビーム軸合わせ方法について説
明する。

まず、第２図に示す如く非点補正コイル２４の各コイル
２４ａ、〜、２４ｄに軸合わせ調整用の所定のＮ流を供
給する。即ち、対向したコイルが同極性の磁極となり、
且つ隣接したコイルが逆極性の１１極となるように電流
を供給する。このような磁穫配置となすことで、非点補
正コイル２４は図中の磁力線２９で示す磁界、つまり４
重極磁界を発生する。

この状態において、電子ビームが非点補正コイル２４の
中心Ｏを通過した時は、電子ビームは無磁界の部分を通
過するので直進する。電子ビームが中心Ｏから離れた所
を通る時は、電子ビームは矢印方向に罷向を受ける。こ
の偏向される度合いは、中心Ｏからの距離及び非点補正
コイル２４の各コイルに通電する電流■に依存する。即
ち、中心Ｏからずれて非点補正コイル２４に大割した電
子ビームは非点補正コイル２４に通電する電流Ｉを変化
させると、試料面１７上ではビーム位置が゛第３図に示
す如く点３１から点３２へと移動する。

ここで、第３図中３３．３４は非点補正コイル２４の中
心から一定距離ずれた点を通るビームの試料面位置であ
り、破線円３３で示すのは非点補正コイル２４を励磁し
ない場合で、実線楕円３４で示すのが励磁した場合であ
る。一方、前述のように非点補正コイル２４の中心Ｏを
通るビームは偏向されないので、非点補正コイル２４に
通電する電流１を変化させても、試料面１７上のビーム
位置は移動しない。

従って、非点補正コイル２４の通＠電流１を変化させて
も試料面１７上でのビーム位置が移動しないように、非
点補正コイル２４に入射する電子ビームの光路をアライ
メントコイル２６．２７により調整することにより、電
子ビームは対物レンズ１６の中心を通るようになる。

次に、上記軸合わせ方法のより具体的な例について、第
４図を参照して説明する。まず、第４図に示す如くアラ
イメントコイル２６．２７には鋸歯状波を発生する′Ｉ
ｌ源回路４１を接続する。この電源回路４１は、×アラ
イメントコイル２６及びＹアライメントコイル２７に対
して独立した電流を供給できるものである。アライメン
トコイル２６．２７の各励１ｉｔｉｌ流信号は、ＣＲＴ
モニタ４２に該モニタの水平走査信号及び垂直走査信号
として供給される。なお、非点補正コイル２４を励磁し
ないときは、アライメントコイル２６゜２７によりビー
ムを偏向しても試料面１７上でのビーム位置は移動しな
いようにしておく。

非点補正コイル２４には、正弦波或いは矩形波を発生す
る電源回路４３を接続する。この電源回路４３の周波数
は、前記電源回路４１の周波数、特に水平走査信号の周
波数よりも十分高いものである。

また、試料面１７上には、金等の微粒子４４を配置して
おき、この上にビームが照射されるようにしておく。微
粒子４４からの反射電子は電子検出器２８にて検出され
、増幅器４５により増幅されたのち、前記ＣＲＴモニタ
４２の信号入力端に供給される。ここで、ＣＲＴモニタ
４２は、電子検出器２８の検出信号により輝度変調をか
けるものとなっている。

上記の構成においては、非点補正コイル２４の中心にビ
ームが来るようにセットされた時点で試料面１７上のビ
ームの動きが止まり、この時反射電子の強度は最大とな
る。これは、電子ビームが常に金の微粒子４４の上に当
たっているからである。そこで、ＣＲＴモニタ４２上に
は、ある点で輝度が最大になるような点が見える。この
輝度が最大となる点がビームが中心軸上を通る条件なの
で、その時の電流を読取り、その電流値に固定すること
でアライメントが完了する。つまり、アライメントコイ
ル２６．２７の各アライメント電流１直は、ＣＲＴモニ
タ４２の輝度最大となる点のＸ。

Ｙ座標を元に求めることができる。

かくして本実施例方法によれば、非点補正コイル２４の
通電電流■を可変したときの試料面１７上でのビーム位
置の移動を検出することにより、ビームの軸と非点補正
コイル２４の中心とが軸合わせされている否かを判定す
ることができ、上記ビーム位置が移動しないようにアラ
イメントコイル２６．２７のｉｆ流を設定することによ
り、非点補正コイル２４の中心にビームの軸を合わせる
ことができる。即ち、試料面１７上でのビーム移動を検
出するのみで、対物レンズ１６に対する荷電ビームの軸
合わせを容易、且つ確実に行うことができる。このため
、試料面１７上における電子ビームの分解能の向上、特
に偏向時のビーム分解能の向上をはかり得、描画精度の
著しい向上をはかることができる。また、中心検出用の
アパーチャ等を対物レンズ１６の中心部に配置する必要
もないので、大偏向の装置にも容易に適用することがで
きる。

なお、本発明は上述した実施例方法に限定されるもので
はない。例えば、前記非点補正コイルは４Ｉ極コイルに
限るものではなく、８個のコイルからなる８Ｉ極コイル
であってもよい。つまり、４直個のコイルからなり４重
極磁界を発生する多重極コイルであればよい。さらに、
多重極コイルを２段に配置したものに適用することも可
能である。また、多重極コイルは必ずしも非点補正コイ
ルに限定されるものではなく、走査用偏向コイルであっ
てもよい。また、電子光学鏡筒としては第１図に示す構
成に同等限定されるものではなく、対物レンズ、４重極
コイル及び軸合わせ用偏向器を有するものであれば適用
することができる。さらに、電子ビーム描画装置に限ら
ず、イオンビーム描画装置に適用できるのは勿論のこと
である。

その曲、本発明の要旨を逸脱しない鞘囲で、種々変形し
て実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例方法に使用した電子ビー
ム描画装置を示す概略構成図、第２図は上記Ｈｉｉ！ｌ
こ用いた非点補正コイルの具体的構成を示す平面図、第
３図は試料面上でのビーム移動を示す模式図、第４図は
軸合わせ方法のより具体例を説明するための模式図、第
５図及び第６図はそれぞれ従来方法の問題を説明するた
めの模式図である。 １１・・・電子銃、１６・・・対物レンズ、１７・・・
試料面、２４・・・非点補正コイル（４重極コイル）、
２４ａ、〜、２４ｄ・・・コイル、２５・・・走査用偏
向器、２６．２７・・・アライメントコイル（軸合わせ
用偏向器）、２８・・・電子検出器、４１．４３・・・
電源回路、４２・・・ＣＲＴモニタ、４４・・・金等の
微粒子。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ２１に 一一：□ ２６〜図　：　図 ２７χ区　：　区 ＝ テ 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）荷電ビーム放射源から放射された荷電ビームを試
   料上に集束する対物レンズと、このレンズ中に配置され
   た４ｎ個（ｎは正の整数）のコイルからなる多重極コイ
   ルと、上記対物レンズよりも荷電ビーム放射源側に配置
   されたビーム軸合わせ用偏向器とを備えた荷電ビーム描
   画装置であつて、上記対物レンズの中心に荷電ビームの
   軸を合わせる方法において、前記多重極コイルに４重極
   磁界を発生する電流を供給し、この通電電流の大きさを
   変化させても試料上のビーム位置が移動しないように前
   記ビーム軸合わせ用偏向器にてビームの光路を調整する
   ことを特徴とする荷電ビーム描画装置のビーム軸合わせ
   方法。
2. （２）前記多重極コイルは、非点補正コイルであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の荷電ビーム描
   画装置のビーム軸合わせ方法。