JPS63263720A

JPS63263720A - 電子ビ−ム描画装置

Info

Publication number: JPS63263720A
Application number: JP9734187A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Uryu; 健瓜生; Ryoichi Ono; 小野　良一
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-04-22
Filing date: 1987-04-22
Publication date: 1988-10-31

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】〔産業上の利用分野〕本発明は電子ビーム描画装置、特に描画時とマーク検出
時にそれぞれ最適な加速電圧で電子ビームを放出するこ
とができる高解像力・高精度合せ描画が可能な電子ビー
ム描画装置に関する。

〔従来の技術〕

ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体デバイスは、より高密度化、高
集積度化が要請されている。これらの要請に応えるべく
、半導体デバイス内の各パターンは一層微細となってき
ている。パターンの微細化に伴って、紫外線露光に比較
して線幅をより一層細くできる電子ビーム描画法が使用
されている。

この電子ビーム描画法は、電子銃から放射された電子ビ
ームを可変成形レンズ系で所望断面のビームとし、集束
偏向レンズ系で偏向させて描画し、半導体基板（ウェハ
）の主面にあらかじめ塗布されたレジスト膜を所望パタ
ーンに感光させる。この場合、ウェハ主面に先に形成さ
れたパターンとの一致を得るため、あらかじめウェハの
主面に表示されたマーク（合わせマーク）を検出して位
置修正を行った後描画を行う。

従来の電子ビーム描画装置は、Ｗ、ＬａＢ、等で作られ
た電子銃に高圧電源により高電圧を印加し電子ビームを
放出し、電子レンズ、絞り等によってガウスビーム、成
形ビーム等所望の形状に収束させ、その後、ベクタ走査
、ラスク走査等の走査によって微細なパターンの集合体
で描画していた。また合せ描画をおこなうマーク検出に
は、試料上の特定の位置にあるマーク（段差や電子反射
率の異なる物質で形成したマーク）を描画に用いる電子
銃からでた電子ビームで走査し、検出信号（反射電子、
二次電子等）がマークの部分で変化することを利用し、
制御系の持っている座標を較正して合せていた５、なお
、電子ビーム描画装置については、たとえば、日立評論
社発行「日立評論Ｊ　１９８３年第７号、昭和５８年７
月２５日発行、Ｐ１３〜Ｐ１８に記載されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述のように、電子ビーム描画によってウェハ主面にパ
ターンを重ねる場合、先に形成したパターンとの重ね合
わせ精度（位置合わせ精度）は、パターンが微細になれ
ばなる程重要となる。

しかし、従来の電子ビームｔｉ画装置にあっては、電子
銃は単一であり、かつ、描画時あるいはマーク検出時の
加速電圧は、描画での最適条件に設定しであるため、マ
ーク検出において、マーク材料や形状によってマーク信
号レベルに差がでても別々に変更するような配慮がされ
ておらず、マーク検出において最適な加速電圧があって
も、加速電圧を別々に設定変更することができないとい
う問題があった。

本発明の目的は描画およびパターンの位置合わせが高精
度で行える電子ビーム描画装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明の電子ビーム描画装置は、それぞれ独
立して動作する描画用電子ビーム系とマーク検出用電子
ビーム系を有している。そして、ＧａＡｓウェハでの描
画時には３０ＫＶの加速電圧で電子ビームを放出し、マ
ーク検出時には１５ＫＶの加速電圧で電子ビームを放出
する。また、マーク検出と描画は並行して行なわれる。

〔作用〕

上記した手段によれば、本発明の電子ビーム描画装置は
、電子銃を２＆１１有していることから、各電子銃を描
画用とマーク検出用にそれぞれ専用に用いることによっ
て、描画あるいはマーク検出に最適な加速電圧で処理で
きるため、高精度の位置決め、高精度の描画が行なえる
。また、本発明の電子ビームｉ画装＝は描画とマーク検
出が並行して同時に行なえるためスループントが向上す
る。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する
。

図面は本発明の一実施例による電子ビーム描画装置の要
部を示す断面図である。

この実施例では、可変成形型ビーム方式の電子ビーム描
画装置に本発明を適用した例について説明する。この実
施例では、電子ビームを放出する電子銃およびこの電子
銃から放出された電子ビームを導（光学系はそれぞれ２
＆ｔ１設けられている。

電子ビーム描画装置は、第１図に示・されるように、ウ
ェハ等の試料Ｉを設置するステージ系２は、本体部３に
配設されている。そして、この本体部３上には左右に隣
り合って描画用電子ビーム系４と、マーク検出用電子ビ
ーム系５とが配設されている。

前記描画用電子ビーム系４は、上端部分に描画用電子銃
６を存している。この描画用電子銃６は描画用高圧電源
７の印加によって、描画用電子ビーム８を放出する。そ
して、この描画用電子ビーム８は、描画用電子ビーム８
の進行方向に順次配設される成形絞り９．成形レンズ１
０．成形偏向４＆１１．成形レンズ１２．成形絞り１３
，１ｌｌｆｌ小レンズ１４．ブランキング１５．偏向系
集束レンズ１６によつて制御され、前記ウェハ１上に照
射される。また、前記描画用高圧電源７の印加電圧（加
速電圧）の調整によって、描画用電子ビーム８の出力を
制御できるようになっている。

一方、前記マーク検出用電子ビーム系５は、前記描画用
電子ビーム系４と同様に上端部分にマーク検出用電子銃
２０を有している。この検出用電子銃２０はマーク検出
用高圧電源２１の印加によって、マーク検出用電子ビー
ム２２を放出する。

そして、このマーク検出用電子ビーム２２は、マーク検
出用電子ビーム２２の進行方向に沿って順次配設される
コンデンサレンズ２３．ブランキングレンズ２４．縮小
レンズ２５．偏向系集束レンズ２６によって制御され、
前記ウェハ１上のマークに向かって照射される。また、
前記マーク検出用高圧電源２１の印加電圧（加速電圧）
の調整によって、マーク検出用電子ビーム２２の出力を
制御できるようになっている。また、前記本体部３には
信号検出器２７が取り付けられ、前記マーク検出用電子
ビーム２２のウェハ１面での反射電子あるいは二次電子
を検出し、マーク位置を検出するようになっている。

つぎに、このような電子ビーム描画装置の使用方法につ
いて説明する。半導体デバイスの製造において、電子ビ
ームで描画を行う場合、ウェハｌに対して最初に描画が
行なわれる場合は別としても、二回目以降のパターニン
グ時には、前記ウェハｌに設けられたパターンとの整合
（アライメント）を行う必要が生じる。そこで、最初に
マーク検出用電子ビーム系５が動作し、ウェハｌの主面
に表示されているマークを検出する。すなわち、前記マ
ーク検出用高圧電源２１によって３０ＫＶの加速電圧で
マーク検出用電子銃２０からマーク検出用電子ビーム２
２が放出される。このマーク検出用電子ビーム２２はウ
ェハ１の主面のマークに照射される。マークはＧａＡｓ
による段差によって形成されている。そして、このマー
クに照射されて発生した反射電子や二次電子は信号検出
器２７によって検出される。前記信号検出器２７はコン
ピュータに接続されていることから、検出情報はコンピ
ュータで処理されてマーク座標が求められる。マーク位
置検出後、前記マーク検出用電子ビーム系５の動作が停
・止し、次に描画用電子ビーム系４が動作する。すなわ
ち、前記描画用高圧電源７によって５０ＫＶの加速電圧
で描画用電子銃６から描画用電子ビーム８が放射され、
この描画用電子ビーム８でウェハ１の主面に電子ビーム
描画が行なわれる。

電子ビーム描画装置は、−回（１シラツト）の描画領域
に限りがあることから、ウェハの所定ブロフク（この領
域をショットと称する。）に描画を行う。そこで、この
電子ビーム描画装置にあっては、各ショットにおける合
わせマークを検出し、その後、位置検出後のショットに
描画を行なっているが、このマーク検出と、描画は並行
して行うことができる。

このため、本発明の電子ビーム描画装置は、従来の電子
ビーム描画装置のように、マーク検出時は描画ができず
、また、描画時はマーク検出ができないという不都合が
解消され、マーク検出と描画が同時に行なえるため、ス
ループットが向上する。

このような実施例によれば、つぎのような効果が得られ
る。

（１）本発明の電子ビーム描画装置は、描画用とマーク
検出用とも別々の電子銃および電子光学系を有すること
から、描画基板の材質、マーク材料。

マーク形状により、最適加速電圧を別々に印加できるた
め、高精度な位置決めが行えるとともに、高精度な描画
が達成できるという効果が得られる。

（２）上記（１）により本発明によれば、描画用電子ビ
ーム系、マーク検出用電子ビーム系がそれぞれ独立して
いることから、マーク検出を描画が並行して行なえるた
め、スループットが向上する。

（３）上記（１）および（２）により、本発明の電子ビ
ーム描画装置を半導体デバイスの製造に使用することに
よって、高精度、高集積度の半導体デバイスを再現性良
くかつ高能率で形成できるため、生産コストの低減を図
ることができるという相乗効果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記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種々変更可能
であることはいうまでもない、たとえば、電子銃から放
射された電子ビームを案内する電子レンズや絞り等の電
子ビーム案内系は単一として共用できるようにしても前
記実施例同様な効果が得られる。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である電子ビーム描画装置
に適用した場合について説明したが、それに限定される
ものではなく、たとえば、低加速電子ビーム描画装置や
イオンビーム描画装置などに適用できる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

本発明の電子ビーム描画装置は、電子銃を２組有してい
ることから、各電子銃を描画用とマーク検出用にそれぞ
れ専用に用いることによって、描画あるいはマーク検出
に最適な加速電圧で処理できるため、高精度の位置決め
、高精度の描画が行なえる。また、本発明の電子ビーム
描画装置は描画とマーク検出が並行して同時に行なえる
ためスループットが向上する。この結果、高密度・高集
積度の半導体デバイスを再現性良く製造できる。

装置の要部を示す断面図である。

１・・・試料（ウェハ）、２・・・ステージ系、３・・
・本体部、４・・・描画用電子ビーム系、５・・・マー
ク検出用電子ビーム系、６・・・描画用電子銃、７・・
・描画用高圧電源、８・・・描画用電子ビーム、９・・
・成形絞り、１０・・・成形レンズ、１１・・・成形偏
向板、１２・・・成形レンズ、１３・・・成形絞り、１
４・・・縮小レンズ、１５・・・ブラッキング、１６・
・・偏向系集束レンズ、２０・・・マーク検出用電子銃
、２１・・・マーク検出用高圧電源、２２・・・マーク
検出用電子ビーム、２３・・・コンデンサレンズ、２４
・・・ブランキングレンズ、２５・・・縮小レンズ、２
６・・・偏向系集束レンズ、２７・・・信号検出器。

Claims

【特許請求の範囲】１、描画用電子銃とマーク検出用電子銃とを有すること
を特徴とする電子ビーム描画装置。２、前記各電子銃はその加速電圧が個々に調整可能とな
っていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
電子ビーム描画装置。