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発明の名称 電子ビーム描画装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−216016
公開日 平成6年(1994)8月5日
出願番号 特願平5−4687
出願日 平成5年(1993)1月14日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 河野 利彦 / 河崎 勝浩 / 松坂 尚 / 太田 洋也
要約 目的
電子ビーム描画装置において、絞りの交換作業や取付位置調整作業を行うことなく、常に良好な矩形状の電子ビーム像を成形する。

構成
電子ビーム描画装置1の第1成形絞り6aの下方に第1非点補正コイル8aを設けるとともに、第2成形絞り6bの下方に第2非点補正コイル8bを設けた。また、第1非点補正コイル8aの下方に第1回転補正レンズ11aを設けるとともに、第2非点補正コイル8bの下方に第2回転補正レンズ11bを設けた。
特許請求の範囲
【請求項1】 電子ビームの通路に第1成形絞りと、第2成形絞りとを備え、前記第1成形絞りの矩形像を前記第2成形絞り上に投影する投影手段と、前記第1成形絞りおよび第2成形絞りの間で電子ビームを偏向する偏向手段と、前記第2成形絞りを通過した電子ビームを集束する集束手段と、集束された電子ビームを被描画物上に走査する走査手段とを備えた電子ビーム描画装置であって、前記第1成形絞りの下方に第1非点補正コイルを設置するとともに、前記第2成形絞りの下方に第2非点補正コイルを設置したことを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項2】 前記第1非点補正コイルの下方に、非点補正を行った電子ビームの回転ズレを補正するための第1回転補正レンズを設置するとともに、前記第2非点補正コイルの下方に、非点補正を行った電子ビームの回転ズレを補正するための第2回転補正レンズを設置したことを特徴とする請求項1記載の電子ビーム描画装置。
【請求項3】 前記被描画物に照射する電子ビームの像の良否を判定するための良否判定手段を設置したことを特徴とする請求項1または2記載の電子ビーム描画装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子ビーム描画技術に関し、例えば半導体集積回路装置の製造工程において用いる電子ビーム描画装置に適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路装置の製造に用いる電子ビーム描画装置は、電子銃から放射された電子ビームを、例えば矩形状に成形した後、フォトマスク(レチクルを含む)または半導体ウエハ上に塗布された電子ビーム用レジスト(以下、単にレジストという)の所定位置に照射して、そのレジストに所定の半導体集積回路パターンを転写する装置である。
【0003】電子ビーム描画装置を構成する電子銃と、フォトマスク等を載置するステージとの間には、第1絞りおよび第2絞りが設置されており、これら各々の絞りに形成されたアパーチュアの相対的な重ね合わせ方を操作することによって、レジストに照射される電子ビームの像を所望する形状および寸法に成形するようになっている。
【0004】なお、この種の電子ビーム描画装置については、例えば株式会社オーム社、昭和59年11月30日発行、「LSIハンドブック」P424〜P425に記載があり、電子ビーム描画装置の分類および各種電子ビーム描画装置の特徴等について説明されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の技術においては、以下の問題があることを本発明者は見い出した。
【0006】すなわち、第1に、第1絞りおよび第2絞りのアパーチュアを機械的に加工形成するので、アパーチュアの角部の角度に誤差が生じ易く、所望する矩形状の電子ビーム像が得られないという問題があった。
【0007】このため、従来は、良好な矩形状の電子ビーム像が得られない場合、第1絞りおよび第2絞りを交換する等の作業を行っていたが、作業が煩雑である上、成形される電子ビーム像の再現性が低いという問題があった。
【0008】第2に、第1絞りおよび第2絞りを機械的に取り付けるので、一方の絞りを基準とした時に、他方の絞りの位置が、第1絞りと第2絞りとの対向面内において回転する方向にずれる(以下、単に回転ズレという)結果、所望する矩形状の電子ビーム像が得られないという問題があった。
【0009】このため、従来は、第1絞りおよび第2絞りの取り付け方を、回転ズレ等が見い出される度に調整していたが、その調整は困難であり、成形される電子ビーム像の再現性が低いという問題があった。
【0010】そして、以上の問題は、半導体集積回路装置の素子集積度の向上に伴う、素子や配線の微細化が要求されるにつれて顕著な問題となっている。
【0011】本発明は上記課題に着目してなされたものであり、その目的は、電子ビーム描画装置において、絞りの交換作業や取付位置調整作業を行うことなく、常に良好な矩形状の電子ビーム像を成形することのできる技術を提供することにある。
【0012】本発明の前記ならびにその他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明らかになるであろう。
【0013】
【課題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、以下のとおりである。
【0014】すなわち、請求項1記載の発明は、電子ビームの通路に第1成形絞りと、第2成形絞りとを備え、前記第1成形絞りの矩形像を前記第2成形絞り上に投影する投影手段と、前記第1成形絞りおよび第2成形絞りの間で電子ビームを偏向する偏向手段と、前記第2成形絞りを通過した電子ビームを集束する集束手段と、集束された電子ビームを被描画物上に走査する走査手段とを備えた電子ビーム描画装置であって、前記第1成形絞りの下方に第1非点補正コイルを設置するとともに、前記第2成形絞りの下方に第2非点補正コイルを設置した電子ビーム描画装置構造とするものである。
【0015】請求項2記載の発明は、前記第1非点補正コイルの下方に、非点補正を行った電子ビームの回転ズレを補正するための第1回転補正レンズを設置するとともに、前記第2非点補正コイルの下方に、非点補正を行った電子ビームの回転ズレを補正するための第2回転補正レンズを設置した電子ビーム描画装置構造とするものである。
【0016】請求項3記載の発明は、前記被描画物に照射する電子ビームの像の良否を判定するための良否判定手段を設置した電子ビーム描画装置構造とするものである。
【0017】
【作用】上記した請求項1記載の発明によれば、第1成形絞りを通過した電子ビーム像の角部の角度および第2成形絞りを通過した電子ビーム像の角部の角度をそれぞれ第1非点補正コイルおよび第2非点補正コイルによって直角になるように補正することができるので、第1成形絞りおよび第2成形絞りの交換作業を行うことなく、良好な矩形状の電子ビーム像を常に成形することが可能となる。
【0018】上記した請求項2記載の発明によれば、第1成形絞りを通過した電子ビーム像の回転ズレおよび第2成形絞りを通過した電子ビーム像の回転ズレをそれぞれ第1回転補正レンズおよび第2回転補正レンズによって補正することができるので、第1成形絞りおよび第2成形絞りの取付位置調整作業を行うことなく、常に良好な矩形状の電子ビーム像を常に成形することが可能となる。
【0019】上記した請求項3記載の発明によれば、例えば電子ビームの像の良否を判定することができるとともに、その判定結果に基づいて第1非点補正コイル、第2非点補正コイル、第1回転補正レンズまたは第2回転補正レンズの補正量を設定することが可能となる。
【0020】
【実施例】図1は本発明の一実施例である電子ビーム描画装置の鏡筒部の説明図、図2は電子ビーム描画装置の全体構成の説明図、図3は本実施例の電子ビーム描画装置の第1成形絞りで成形した電子ビーム像の説明図、図4は本実施例の電子ビーム描画装置の第1成形絞りおよび第2成形絞りで成形した電子ビーム像の説明図、図5は第1成形絞りおよび第2成形絞りで成形した電子ビーム像の回転ズレの説明図である。
【0021】本実施例の電子ビーム描画装置は、図2に示すように、可変成形ビーム方式の電子ビーム描画装置1であり、中央処理部2と、制御部3と、装置本体4とから構成されている。
【0022】中央処理部2は、電子ビーム描画装置1の全体の動作を制御するための構成部であり、制御用計算機2aと、外部記憶装置2bと、端末2cとを有している。
【0023】制御用計算機2aは、電子ビーム描画装置1の制御を行う計算処理の中心部分である。外部記憶装置2bは、制御用計算機2aで算出された算出データ等を、例えば磁気テープ等のような記憶媒体に記憶するための装置である。端末2cは、例えばワークステーション等が採用されている。
【0024】制御部3は、インターフェイス回路部3aと、バッファメモリ部3bと、ショット分解部3cと、ショット制御部3dと、シーケンス制御部3eと、補正演算回路部3fと、SEMモニタ部3gと、レンズ制御系3hと、高圧電源部3iと、偏向制御系3jと、レンズ電源部3kと、マーク信号処理系(良否判定手段)3lと、ステージローダ制御系3mと、真空制御系3nと有している。
【0025】装置本体4は、防振架台4aと、その上に設置されたX−Yステージ4bと、X−Yステージ4b上に設置されたマーク部(良否判定手段)4cと、レーザ干渉系4dと、Z更生部4eと、ステージ駆動系4fと、ローダ系4gと、鏡筒部4hとを有している。X−Yステージ4b上には、フォトマスク(被描画物)Mが設置されている。なお、フォトマスクM上にはレジスト(図示せず)が塗布されている。
【0026】本実施例の電子ビーム描画装置1においては、例えば矩形状の電子ビーム像によるベクタ走査方式が採用され、ステージ駆動方式としてステップ・アンド・リピート方式が採用されている。ここで、鏡筒部4hを図1および図2を用いて説明する。
【0027】鏡筒部4hにおいて、電子ビームEBの照射路には、上部から順に、電子銃5、第1成形絞り6a、第1成形レンズ(投影手段)7、第1非点補正コイル8a、成形偏向器(偏向手段)9、第2成形レンズ(投影手段)10、第1回転補正レンズ11a、第2成形絞り6b、第2非点補正コイル8b、縮小レンズ12、ブランキング板13、第2回転補正レンズ11b、偏向系(走査手段)14、集束レンズ(集束手段)15およびマーク検出部(良否判定手段)16が設置されている。
【0028】電子銃5は、高圧電源部3iと電気的に接続されている。電子銃5の電子ビーム源としては、例えば単結晶六ホウ化ランタン(LaB6)が用いられている。
【0029】第1成形レンズ7、第2成形レンズ10、縮小レンズ12、偏向系14および集束レンズ15は、レンズ電源部3kと電気的に接続されている。成形偏向器9およびブランキング板13は、偏向制御系3jと電気的に接続されている。マーク検出部16は、マーク信号処理系3lと電気的に接続されている。
【0030】偏向系14は、電磁偏向器と、静電偏向器とを有している。そして、例えばフォトマスクMにおける図示しないチップ領域内のメインフィールドを複数に分割してなるサブフィールド間の電子ビームEBの移動をその電磁偏向器により行い、サブフィールド内での偏向をその静電偏向器により行うようになっている。
【0031】ところで、本実施例の電子ビーム描画装置1においては、第1成形絞り6aの下方および第2成形絞り6bの下方に、それぞれ第1非点補正コイル8aおよび第2非点補正コイル8bが設置されている。
【0032】そして、これにより、それぞれの絞り6a,6bによって形成された電子ビーム像の形状、特に、電子ビーム像の角部の直角度を補正することが可能となっている。
【0033】また、本実施例の電子ビーム描画装置1においては、第1非点補正コイル8aの下方および第2非点補正コイル8bの下方に、それぞれ第1回転補正レンズ11aおよび第2回転補正レンズ11bが設置されている。
【0034】そして、これにより、第1成形絞り6aおよび第2成形絞り6bによって形成され、かつ、第1非点補正コイル8aおよび第2非点補正コイル8bによって形状の補正された電子ビーム像の回転ズレを補正することが可能となっている。
【0035】さらに、本実施例の電子ビーム描画装置1においては、補正した電子ビーム像が最適か否かを確認する手段として、マーク部4c、マーク検出部16およびマーク信号処理系31が設置されている。
【0036】マーク検出部16は、例えばSSD等のような半導体センサからなり、マーク部4cに電子ビームEBが照射された際にマーク部4cから反射された電子を検出するようになっている。
【0037】マーク信号処理系3lにおいては、マーク検出部16で検出された検出情報に基づいて電子ビーム像の良否を判定し、その判定結果に基づいて第1非点補正コイル8a、第2非点補正コイル8b、第1回転補正レンズ11aおよび第2回転補正レンズ11bの補正量を自動的に設定することが可能となっている。
【0038】次に、本実施例の電子ビーム描画装置1における矩形状の電子ビーム像の形成方法について説明する。
【0039】まず、電子銃5に加速電圧を印加し、電子銃5からX−Yステージ4bに向かって電子ビームEBを放射する。この時、第1成形絞り6aを通過した電子ビームの像を図3に示す。ここでは、2つの辺によって1つの角部が形成されるような電子ビーム像が形成される。図3の破線は電子ビーム像の歪を示している。
【0040】続いて、この時点において、図3に示した電子ビーム像が最適な形状に成形されているか否かをX−Yステージ4b上のマーク部4c等を用いて確認する。その確認方法は、次の通りである。
【0041】まず、第2成形絞り6bおよびその下方の電子光学系を鏡筒部4hから取り外した後、電子銃5から放射された電子ビームを、第1成形絞り6a、第1非点補正コイル8a、成形偏向器9、第2成形レンズ10および第1回転補正レンズ11aを介してX−Yステージ4b上のマーク部4cに、X方向およびY方向に走査させながら照射する。
【0042】そして、この時、マーク検出部16においては、マーク部4cから反射された電子を検出し、その検出情報をマーク信号処理系3lに伝送する。マーク信号処理系3lにおいては、マーク検出部16で検出された検出情報に基づいて電子ビーム像の形状の良否を判定する。
【0043】ここで、本実施例においては、その電子ビーム像の良否判定の結果、不良であると判定された場合、第1非点補正コイル8aによってその電子ビーム像の形状の歪、特に角部の角度歪を補正する。そして、その判定結果が良となるまで、すなわち、第1成形絞り6aを通過した電子ビームEBの像の角部の直角度が良好となるまで、確認作業および角度補正作業を繰り返す。
【0044】また、本実施例においては、図3に示した電子ビーム像に回転ズレが生じているか否かをX−Yステージ4b上のマーク部4c等を用いて確認する。その確認方法は、次の通りである。
【0045】まず、第2成形絞り6bおよびその下方の電子光学系を鏡筒部4hから取り外した後、電子銃5から放射された電子ビームを、第1成形絞り6a、第1非点補正コイル8a、成形偏向器9、第2成形レンズ10および第1回転補正レンズ11aを介してX−Yステージ4b上のマーク部4cに、X方向およびY方向に走査させながら照射する。
【0046】そして、この時、マーク検出部16においては、マーク部4cから反射された電子を検出し、その検出情報をマーク信号処理系3lに伝送する。マーク信号処理系3lにおいては、マーク検出部16で検出された検出情報に基づいて電子ビーム像の回転ズレの有無を判定する。
【0047】ここで、本実施例においては、その判定の結果、回転ズレがあると判定された場合、第1回転補正レンズ11aによってその電子ビーム像の回転ズレを補正する。そして、その判定の結果、回転ズレが無いと判定されるまで、確認作業および回転ズレ補正作業を繰り返す。
【0048】その後、第2成形絞り6bおよびその下方の電子光学系を鏡筒部4hに戻した後、上記のようにして像の補正を行った電子ビームEBを、第2成形絞り6b上に照射する。
【0049】この時、第2成形絞り6bを通過した電子ビームの像を図4に示す。ここでは、矩形状の電子ビーム像が形成される。図4の破線は電子ビーム像の歪を示している。
【0050】続いて、この時点において、図4に示した電子ビーム像が最適な形状に成形されているか否かをX−Yステージ4b上のマーク部4c等を用いて確認し、補正する。その確認および補正の方法は、上記と同様である。ただし、ここでの角度補正は、第2非点補正コイル8bによって行う。
【0051】そして、ここでも、その確認作業による判定結果が良となるまで、すなわち、第1成形絞り6aおよび第2成形絞り6bを通過した電子ビームEBの像の角部の直角度が良好となるまで、確認作業および角度補正作業を繰り返す。
【0052】また、本実施例においては、図4に示した電子ビーム像に、図5の破線で示すような回転ズレが生じているか否かをX−Yステージ4b上のマーク部4c等を用いて確認し、補正する。その確認および補正の方法は、上記と同様である。ただし、ここでの回転ズレ補正は、第2回転補正レンズ11bによって行う。
【0053】そして、ここでも、その確認作業による判定結果が良となるまで、すなわち、回転ズレが無くなるまで、確認作業および回転ズレ補正作業を繰り返す。
【0054】以上のようにして、良好な矩形状の電子ビーム像を得た後、フォトマスクM上のレジストに所定の半導体集積回路パターンを転写する。
【0055】このように、本実施例によれば、以下の効果を得ることが可能となる。
【0056】(1).第1成形絞り6aおよび第2成形絞り6bの下方にそれぞれ第1非点補正コイル8aおよび第2非点補正コイル8bを設けたことにより、第1成形絞り6aを通過した電子ビームEBの像の角部の角度および第2成形絞り6bを通過した電子ビームEBの像の角部の角度を、それぞれ第1非点補正コイル8aおよび第2非点補正コイル8bによって直角になるように補正することができるので、第1成形絞り6aおよび第2成形絞り6bの交換作業を行うことなく、常に良好な矩形状の電子ビーム像を成形することが可能となる。
【0057】(2).第1非点補正コイル8aおよび第2非点補正コイル8bの下方にそれぞれ第1回転補正レンズ11aおよび第2回転補正レンズ11bを設けたことにより、第1成形絞り6aを通過した電子ビーム像の回転ズレおよび第2成形絞り6bを通過した電子ビーム像の回転ズレをそれぞれ第1回転補正レンズ11aおよび第2回転補正レンズ11bによって補正するこどができるので、第1成形絞り6aおよび第2成形絞り6bの取付位置調整作業を行うことなく、常に良好な矩形状の電子ビーム像を成形することが可能となる。
【0058】(3).マーク部4c、マーク検出部16およびマーク信号処理系3lを設けたことにより、電子ビームEBの像の良否を判定することができるとともに、その判定結果に基づいて第1非点補正コイル8a、第2非点補正コイル8b、第1回転補正レンズ11aまたは第2回転補正レンズ11bの補正量を自動的に設定することが可能となる。
【0059】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、本発明は前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。
【0060】例えば前記実施例においては、可変成形ビーム方式を採用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば固定成形ビームを採用しても良い。
【0061】また、前記実施例においては、ベクタ走査方式を採用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えばスポットビームによるラスタ走査方式を採用しても良い。
【0062】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フォトマスク上のレジストに所定の半導体集積回路パターンを転写す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、これに限定されず種々適用可能であり、例えば半導体ウエハ上のレジストに所定の半導体集積回路パターンを直接転写する電子ビーム直接描画装置等のような他の電子ビーム描画装置に適用することも可能である。
【0063】
【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。
【0064】(1).請求項1記載の発明によれば、第1成形絞りを通過した電子ビーム像の角部の角度および第2成形絞りを通過した電子ビーム像の角部の角度をそれぞれ第1非点補正コイルおよび第2非点補正コイルによって直角になるように補正することができるので、第1成形絞りおよび第2成形絞りの交換作業を行うことなく、常に良好な矩形状の電子ビーム像を成形することが可能となる。
【0065】(2).請求項2記載の発明によれば、第1成形絞りを通過した電子ビーム像の回転ズレおよび第2成形絞りを通過した電子ビーム像の回転ズレをそれぞれ第1回転補正レンズおよび第2回転補正レンズによって補正することができるので、第1成形絞りおよび第2成形絞りの取付位置調整作業を行うことなく、常に良好な矩形状の電子ビーム像を成形することが可能となる。
【0066】(3).請求項3記載の発明によれば、例えば電子ビームの像の良否を判定することができるとともに、その結果に基づいて第1非点補正コイルおよび第2非点補正コイル、第1回転補正レンズまたは第2回転補正レンズの補正量を設定することが可能となる。




 

 


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