JP2730687B2 - 入射放射ビームをパターン化するためのレチクル - Google Patents
入射放射ビームをパターン化するためのレチクルInfo
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子ビーム・システム
での使用に適切なフィールドを持つ、集積回路ウェーハ
上にパターンを形成するために使われるレチクルに関す
るものである。
での使用に適切なフィールドを持つ、集積回路ウェーハ
上にパターンを形成するために使われるレチクルに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】レチクルの一組の小さいサブフィールド
をウエーハ上で接合または縫合するシステムにおいて、
S.D. Berger および J. M. Gibsonが, APPL. PHYS. LET
TERS 57 (2) (1990) 153頁の中で述べているように、隣
接するサブフィールド上の対応する線またはパターン構
成素子フィーチャを接続する問題が存在する。この縫合
問題は、また、フィールドまたはサブフィールドが互い
に接し、その隣接フィールドまたはサブフィールドにま
たがる構成素子フィーチャをつなぎ合わせる時はいかな
るリソグラフィ・システムにおいても存在する。
をウエーハ上で接合または縫合するシステムにおいて、
S.D. Berger および J. M. Gibsonが, APPL. PHYS. LET
TERS 57 (2) (1990) 153頁の中で述べているように、隣
接するサブフィールド上の対応する線またはパターン構
成素子フィーチャを接続する問題が存在する。この縫合
問題は、また、フィールドまたはサブフィールドが互い
に接し、その隣接フィールドまたはサブフィールドにま
たがる構成素子フィーチャをつなぎ合わせる時はいかな
るリソグラフィ・システムにおいても存在する。
【0003】構成素子フィーチャの不完全な縫合は、形
成されつつある集積回路の困難な故障の原因につながる
ショートまたは断線を引き起こす。また、重なった部分
が最高強度で露出されると、余分の強度が、意図された
領域の外側のレジスト部分を閾値より強く露出し、その
結果、定義されているフィーチャが意図されたサイズよ
り大きいサイズを持つ「焦点ぼけ」を起こす。電子ビー
ム直接書き露出の従来技術は、灰色重ね継ぎ(グレー・
スプライシング)と呼ばれる技法を使用してきた。この
技法では、対応する構成素子フィーチャは、境界部分
で、主領域の半分の露出、すなわち、1/2の線量で重
ねられ、露出される。
成されつつある集積回路の困難な故障の原因につながる
ショートまたは断線を引き起こす。また、重なった部分
が最高強度で露出されると、余分の強度が、意図された
領域の外側のレジスト部分を閾値より強く露出し、その
結果、定義されているフィーチャが意図されたサイズよ
り大きいサイズを持つ「焦点ぼけ」を起こす。電子ビー
ム直接書き露出の従来技術は、灰色重ね継ぎ(グレー・
スプライシング)と呼ばれる技法を使用してきた。この
技法では、対応する構成素子フィーチャは、境界部分
で、主領域の半分の露出、すなわち、1/2の線量で重
ねられ、露出される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】かくして、従来技術
は、正確な位置合わせとマスクの複雑さとの間の許容で
きる均衡点を与えるレチクルを追求してきたが、本発明
はこの要求を満たすのに適したレチクルを提供すること
を目的とするものである。
は、正確な位置合わせとマスクの複雑さとの間の許容で
きる均衡点を与えるレチクルを追求してきたが、本発明
はこの要求を満たすのに適したレチクルを提供すること
を目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、重なったふち
部分を持つこともある一組の不連続サブフィールドを有
するレチクルに関するものである。本発明によるレチク
ルのサブフィールドの対応する構成素子フィーチャの重
ね合わせ部分は、サブフィールドが正確に位置合わせさ
れている時正確な露出を生成し、サブフィールドが正確
に位置合わせされていない時パターン構成素子フィーチ
ャの不連続性を最小にするようなパターンを持つ。
部分を持つこともある一組の不連続サブフィールドを有
するレチクルに関するものである。本発明によるレチク
ルのサブフィールドの対応する構成素子フィーチャの重
ね合わせ部分は、サブフィールドが正確に位置合わせさ
れている時正確な露出を生成し、サブフィールドが正確
に位置合わせされていない時パターン構成素子フィーチ
ャの不連続性を最小にするようなパターンを持つ。
【0006】
【実施例】図1は、部分的に図解的であり、部分的に線
図表示の、本発明で使用される電子ビーム・システムを
表す図である。図面の最上部にある電子銃源10は、本
例では1平方mmの公称寸法を持つ照射アパチャ20を
通って、システム軸102に沿ってZ軸方向に下方に、
100KeVの公称エネルギーで、発散電子ビームを放
射する。アパチャの寸法は、ウェーハ上のサブフィール
ドにわたる強度変動が許容できる限度内で、このアパチ
ャを通る電子分布が均一になるように選ばれる。
図表示の、本発明で使用される電子ビーム・システムを
表す図である。図面の最上部にある電子銃源10は、本
例では1平方mmの公称寸法を持つ照射アパチャ20を
通って、システム軸102に沿ってZ軸方向に下方に、
100KeVの公称エネルギーで、発散電子ビームを放
射する。アパチャの寸法は、ウェーハ上のサブフィール
ドにわたる強度変動が許容できる限度内で、このアパチ
ャを通る電子分布が均一になるように選ばれる。
【0007】非常に大きいフィールドを必要とするシス
テム要求を充たすため、ビームは、レチクル204の表
面を横切って順番に走査される。X軸方向に(図面の左
右に)またはY軸方向に(図面の前後に)あるいはその
両方向にZ軸に交差してビームを偏向させる能力を持つ
従来技術の偏向手段32と34によってビームは偏向さ
せられる。ビームは、上方42および下方極片44を持
つ第1の可変軸レンズ40を介して、第2の軸104に
沿って下方へ進む。(便宜上レチクルの第n番目のサブ
フィールドにおけるビーム軸を「レチクル軸」と呼
ぶ)。
テム要求を充たすため、ビームは、レチクル204の表
面を横切って順番に走査される。X軸方向に(図面の左
右に)またはY軸方向に(図面の前後に)あるいはその
両方向にZ軸に交差してビームを偏向させる能力を持つ
従来技術の偏向手段32と34によってビームは偏向さ
せられる。ビームは、上方42および下方極片44を持
つ第1の可変軸レンズ40を介して、第2の軸104に
沿って下方へ進む。(便宜上レチクルの第n番目のサブ
フィールドにおけるビーム軸を「レチクル軸」と呼
ぶ)。
【0008】(一般的に軸シフト手段と呼ばれる)軸シ
フト偏向ヨーク43と45は、これらのヨークの磁界
を、極片42と44の間に生成されるレンズ磁界に畳重
し、このため、組合された磁界は、米国特許第4,376,24
9号の中で教示されているように、ビームより大きい区
域で、軸104に関してX−Y面で対称となる。このよ
うな構成をとることによって、レンズによって引き起こ
される軸外収差は大幅に減少し、そのため、10mmを
越えることもある大きさの走査フィールドの使用が可能
となる。レンズの光軸が制御可能にシフトされるので、
このタイプのレンズは、可変軸レンズ(VAL)と呼ば
れる。可変軸レンズの使用は、レチクルとウェーハ領域
の高解像度電子走査を提供するが、この走査は、チップ
全体の領域をカバーすることが必要とされる場合には、
ウエーハとレチクルの機械的走査と組み合わせて用いら
れる。
フト偏向ヨーク43と45は、これらのヨークの磁界
を、極片42と44の間に生成されるレンズ磁界に畳重
し、このため、組合された磁界は、米国特許第4,376,24
9号の中で教示されているように、ビームより大きい区
域で、軸104に関してX−Y面で対称となる。このよ
うな構成をとることによって、レンズによって引き起こ
される軸外収差は大幅に減少し、そのため、10mmを
越えることもある大きさの走査フィールドの使用が可能
となる。レンズの光軸が制御可能にシフトされるので、
このタイプのレンズは、可変軸レンズ(VAL)と呼ば
れる。可変軸レンズの使用は、レチクルとウェーハ領域
の高解像度電子走査を提供するが、この走査は、チップ
全体の領域をカバーすることが必要とされる場合には、
ウエーハとレチクルの機械的走査と組み合わせて用いら
れる。
【0009】ビーム104は、レンズ40の上方部分に
よって、レチクル204上へ焦点を合わせられ、これに
よって、レチクル・サブフィールドと寸法的に一致する
アパチャ20の像をレチクル上に作成する。ビーム10
4は、レチクルの第n番目のサブフィールドに突き当た
り、極片44の孔を通ってZ軸に沿って通過する。ビー
ムがレチクルを通り抜けると、ビームはサブフィールド
に含まれる情報に応じてパターン化される、すなわち、
パターン付けされる。従来の吸収レチクルの場合、ビー
ムは、本質的には、厚い不透明な領域で吸収され、透明
領域では干渉されることなく通過する。リング型(「ド
ーナツ型」)パターンは、H.Bohlen他がSolid state te
chnology, Sept (1984)210頁で記述しているように、要
求された構成素子フィーチャ・パターンを組み立てる相
補形レチクルの重ね合わせ位置(スーパー・ポジショ
ン)で逐次露出される。
よって、レチクル204上へ焦点を合わせられ、これに
よって、レチクル・サブフィールドと寸法的に一致する
アパチャ20の像をレチクル上に作成する。ビーム10
4は、レチクルの第n番目のサブフィールドに突き当た
り、極片44の孔を通ってZ軸に沿って通過する。ビー
ムがレチクルを通り抜けると、ビームはサブフィールド
に含まれる情報に応じてパターン化される、すなわち、
パターン付けされる。従来の吸収レチクルの場合、ビー
ムは、本質的には、厚い不透明な領域で吸収され、透明
領域では干渉されることなく通過する。リング型(「ド
ーナツ型」)パターンは、H.Bohlen他がSolid state te
chnology, Sept (1984)210頁で記述しているように、要
求された構成素子フィーチャ・パターンを組み立てる相
補形レチクルの重ね合わせ位置(スーパー・ポジショ
ン)で逐次露出される。
【0010】レンズ40の下方部分は、再び、本例での
ビームをコリメートして、デフレクタ66と共に、以下
に記述するようにいくつかの機能を実行するコントラス
ト・アパチャ70にビームを導く。好ましくは、ビーム
は、レンズ40とレンズ50の間の空間で、電子間の干
渉を減らすため、コリメートされる。ビームに「作用を
与える」という用語は、コリメートすること、合焦する
ことおよび焦点外れにすることを包含して使われる。
ビームをコリメートして、デフレクタ66と共に、以下
に記述するようにいくつかの機能を実行するコントラス
ト・アパチャ70にビームを導く。好ましくは、ビーム
は、レンズ40とレンズ50の間の空間で、電子間の干
渉を減らすため、コリメートされる。ビームに「作用を
与える」という用語は、コリメートすること、合焦する
ことおよび焦点外れにすることを包含して使われる。
【0011】レンズ40の上方部分を含む先行レンズと
連係して、レンズ40の下方部分は、レチクルの像をコ
リメートすると共に、電子銃源10の像をアパチャ70
に合焦させる。当業者は、この要求事項によって課せら
れる制約または構成素子の位置および焦点距離を容易に
理解するであろう。
連係して、レンズ40の下方部分は、レチクルの像をコ
リメートすると共に、電子銃源10の像をアパチャ70
に合焦させる。当業者は、この要求事項によって課せら
れる制約または構成素子の位置および焦点距離を容易に
理解するであろう。
【0012】ウェーハ上のサブフィールドの像が、フル
・チップ投影システムが置く位置から変換され得るとい
うことは、本発明の利点である。かくして、レチクルの
サブフィールドは、システムによって互いに本質的に独
立してウェーハに投影されることができる。したがっ
て、システムが露出の前および露出中でさえ各サブフィ
ールドの位置に関する小さい修正を行うことができるの
で、正確度と安定度に関してレチクルに置かれるべき要
求事項を劇的に減らすことができる。加えて、レチクル
は、電子光学的に残存する歪みを補正するように予め歪
みを与えられたフィーチャ・パターンを持つことができ
る。
・チップ投影システムが置く位置から変換され得るとい
うことは、本発明の利点である。かくして、レチクルの
サブフィールドは、システムによって互いに本質的に独
立してウェーハに投影されることができる。したがっ
て、システムが露出の前および露出中でさえ各サブフィ
ールドの位置に関する小さい修正を行うことができるの
で、正確度と安定度に関してレチクルに置かれるべき要
求事項を劇的に減らすことができる。加えて、レチクル
は、電子光学的に残存する歪みを補正するように予め歪
みを与えられたフィーチャ・パターンを持つことができ
る。
【0013】更に、修正をサブフィールド単位で加える
ことができるため(探針形成システムの主な利点である
が)、全チップ領域にわたってレチクル・パターンが連
続しなければならない必要性が排除される。従って、S.
D. Bergerその他が J. Vac.Sci.& Technol. B 9 (6)(19
91) 2996頁で、または、 J.A. Liddleその他が 同誌の3
000頁で示しているように、サブフィールドが物理的に
切り離され、そして、レチクルを支え、レチクルによっ
て吸収された熱の歪み効果に抵抗するため補強支柱が使
われる一層強度のあるレチクルを使用することができ
る。ウェーハ上のサブフィールドは、それらが連続する
ように、システムの縫合能力を用いて、X-Y面で位置
を調節される。もちろん、この縫合は完全でなく、その
ような分離されたサブフィールド・システムは、隣接の
サブフィールドの像をウェーハ上で結合するという固有
の問題を持つ。
ことができるため(探針形成システムの主な利点である
が)、全チップ領域にわたってレチクル・パターンが連
続しなければならない必要性が排除される。従って、S.
D. Bergerその他が J. Vac.Sci.& Technol. B 9 (6)(19
91) 2996頁で、または、 J.A. Liddleその他が 同誌の3
000頁で示しているように、サブフィールドが物理的に
切り離され、そして、レチクルを支え、レチクルによっ
て吸収された熱の歪み効果に抵抗するため補強支柱が使
われる一層強度のあるレチクルを使用することができ
る。ウェーハ上のサブフィールドは、それらが連続する
ように、システムの縫合能力を用いて、X-Y面で位置
を調節される。もちろん、この縫合は完全でなく、その
ような分離されたサブフィールド・システムは、隣接の
サブフィールドの像をウェーハ上で結合するという固有
の問題を持つ。
【0014】デフレクタ66と68は、レチクル204
の上部で行われたものと逆の変換を実行し、アパチャ7
0においてビーム104をシステム軸102へ戻し、次
に、ビームを最終ビーム106に屈曲させ(便宜的に、
ウェーハ上の第n番目のサブフィールド像におけるビー
ム軸を「ウェーハ軸」と呼ぶ)、ビーム104の反対側
で軸102に並行して走らせる。ビームが軸102を横
切るポイントは、ビームが種々のサブフィールドの像を
造るときビームがそのポイントを通って旋回するので、
旋回ポイントと呼ばれる。可変軸界浸レンズ(VAI
L)50は、可変軸レンズ40の下半分と連係して、ビ
ーム106をウエーハ224に合焦させ、レチクル・サ
ブフィールドに含まれるパターンの縮小像をウェーハ上
に生成する。レンズ50は、特定の形式のVAILであ
って、ウェーハ224の下の透磁性プレート56が、ビ
ームをウエーハ224に合焦させる磁界のための戻り経
路を提供するような形態となっている。
の上部で行われたものと逆の変換を実行し、アパチャ7
0においてビーム104をシステム軸102へ戻し、次
に、ビームを最終ビーム106に屈曲させ(便宜的に、
ウェーハ上の第n番目のサブフィールド像におけるビー
ム軸を「ウェーハ軸」と呼ぶ)、ビーム104の反対側
で軸102に並行して走らせる。ビームが軸102を横
切るポイントは、ビームが種々のサブフィールドの像を
造るときビームがそのポイントを通って旋回するので、
旋回ポイントと呼ばれる。可変軸界浸レンズ(VAI
L)50は、可変軸レンズ40の下半分と連係して、ビ
ーム106をウエーハ224に合焦させ、レチクル・サ
ブフィールドに含まれるパターンの縮小像をウェーハ上
に生成する。レンズ50は、特定の形式のVAILであ
って、ウェーハ224の下の透磁性プレート56が、ビ
ームをウエーハ224に合焦させる磁界のための戻り経
路を提供するような形態となっている。
【0015】一般に、VAILは、ビームを通過させる
ことができる。レチクル204は界浸状態にあるので、
レンズ40もまたVAILである。レンズ40は2つの
集束機能、すなわち、1つはレチクル204にコリメー
トされたビームを集束させ、もう1つはレチクル204
から現れるビームをコリメートするという2つの機能を
実行するので、それは「二重の」VAILと呼ぶことが
できるし、あるいは、ビームを止めるのではなく次の構
成素子に送るので、それを「伝達性」VAILと呼ぶこ
ともできる。
ことができる。レチクル204は界浸状態にあるので、
レンズ40もまたVAILである。レンズ40は2つの
集束機能、すなわち、1つはレチクル204にコリメー
トされたビームを集束させ、もう1つはレチクル204
から現れるビームをコリメートするという2つの機能を
実行するので、それは「二重の」VAILと呼ぶことが
できるし、あるいは、ビームを止めるのではなく次の構
成素子に送るので、それを「伝達性」VAILと呼ぶこ
ともできる。
【0016】軸交差は、本発明にいくつかの利点をもた
らす。当分野に知識を持つ当業者は、軸シフト・ヨーク
43と45によって軸外収差を減少させた場合は、ウエ
ーハ上のサブフィールドを一緒に縫合するように変位を
若干修正するだけで、ビーム軸104をウエーハ224
までそのまま下げれば十分であると思われるであろう。
いかなる構成素子も完全でないので、構成素子の追加
は、必ず収差を引き起こす。従って、当分野に知識を持
つ当業者は、単一のオフセット軸だけを持ち、デフレク
タ66と68のような追加の構成素子の使用を避けるこ
とを望むであろう。しかしながら、デフレクタ66と6
8の追加と旋回ポイントを通しての偏向は、2つのレン
ズ系40と50を互いに効果的に切り離すので、ビーム
をそれぞれの可変軸上にとどめたままで、各レンズは独
立してそれ自身の光軸を持つことができる。
らす。当分野に知識を持つ当業者は、軸シフト・ヨーク
43と45によって軸外収差を減少させた場合は、ウエ
ーハ上のサブフィールドを一緒に縫合するように変位を
若干修正するだけで、ビーム軸104をウエーハ224
までそのまま下げれば十分であると思われるであろう。
いかなる構成素子も完全でないので、構成素子の追加
は、必ず収差を引き起こす。従って、当分野に知識を持
つ当業者は、単一のオフセット軸だけを持ち、デフレク
タ66と68のような追加の構成素子の使用を避けるこ
とを望むであろう。しかしながら、デフレクタ66と6
8の追加と旋回ポイントを通しての偏向は、2つのレン
ズ系40と50を互いに効果的に切り離すので、ビーム
をそれぞれの可変軸上にとどめたままで、各レンズは独
立してそれ自身の光軸を持つことができる。
【0017】この独立性の第1の長所は、恣意的に選ば
れるある位置で、レンズ・システムの対称軸102上の
ある固定された旋回ポイントを通して常にビームが進む
ように操作できるという点である。そのため、各サブフ
ィールド毎に1つずつのアパチャを備え持たなくとも、
旋回ポイントに1つの多目的アパチャ70があるだけで
よい。もしもビームがシステム軸の同じ側にとどまると
すれば、各サブフィールド毎に1つの開孔を持つアパチ
ャ・プレートが必要とされる。これは、X線マスクに望
まれる要求に匹敵する程の、正確度と安定度に関する非
常に厳重な要求が、高電力の電子衝撃を連続的に受ける
多孔アパチャ・プレートに求められるので、実際的でな
い。アパチャ70は、いくつかの目的を持つ:すなわ
ち、(電子分布の尾を切り取ることによって)電子銃源
10の像の大きさを制限すること;レチクルで大きく散
乱される電子をブロックすなわち阻止すること;目標上
に像コントラストを作成すること;および、位置整合や
その他の修正のためにビーム電流を感知する手段を提供
すること、などである。それゆえ、これは、しばしば、
多目的アパチャと呼ばれる。
れるある位置で、レンズ・システムの対称軸102上の
ある固定された旋回ポイントを通して常にビームが進む
ように操作できるという点である。そのため、各サブフ
ィールド毎に1つずつのアパチャを備え持たなくとも、
旋回ポイントに1つの多目的アパチャ70があるだけで
よい。もしもビームがシステム軸の同じ側にとどまると
すれば、各サブフィールド毎に1つの開孔を持つアパチ
ャ・プレートが必要とされる。これは、X線マスクに望
まれる要求に匹敵する程の、正確度と安定度に関する非
常に厳重な要求が、高電力の電子衝撃を連続的に受ける
多孔アパチャ・プレートに求められるので、実際的でな
い。アパチャ70は、いくつかの目的を持つ:すなわ
ち、(電子分布の尾を切り取ることによって)電子銃源
10の像の大きさを制限すること;レチクルで大きく散
乱される電子をブロックすなわち阻止すること;目標上
に像コントラストを作成すること;および、位置整合や
その他の修正のためにビーム電流を感知する手段を提供
すること、などである。それゆえ、これは、しばしば、
多目的アパチャと呼ばれる。
【0018】第2の利点は、(像面湾曲、非点収差、歪
みなどの)収差の動的修正のための構成素子を、固定さ
れた旋回ポイントのまわりに対称的に置くことができる
ことであり、これにより、ビームが修正素子を同心で通
り抜けるので、ビームの走査運動から生じる付加的収差
は最小にされる。
みなどの)収差の動的修正のための構成素子を、固定さ
れた旋回ポイントのまわりに対称的に置くことができる
ことであり、これにより、ビームが修正素子を同心で通
り抜けるので、ビームの走査運動から生じる付加的収差
は最小にされる。
【0019】対象物(レチクル)がレンズを定める集束
磁界の中に浸漬された状態に置かれるので、光学レンズ
と類似させて、レンズ40は、また、界浸型レンズとも
呼ばれる。しかし、界浸は必要でなく、Z軸に沿った物
理的な位置と磁界の形状を調整することもできる。レチ
クルは、図1に示されるように、レンズ40の対称面に
正確に置かれる必要はない。レンズ40の下方部分が、
レンズ50と連係して、システムの全体的縮小を行うの
で、レチクルの異なる軸位置は、全システム・パフォー
マンスを最適化するように選ぶことができる。例えば、
レチクルは上流にかつレンズ40の磁界の外側に置くこ
ともでき、その場合、レンズ40の両方の部分は1つの
レンズとして機能する。
磁界の中に浸漬された状態に置かれるので、光学レンズ
と類似させて、レンズ40は、また、界浸型レンズとも
呼ばれる。しかし、界浸は必要でなく、Z軸に沿った物
理的な位置と磁界の形状を調整することもできる。レチ
クルは、図1に示されるように、レンズ40の対称面に
正確に置かれる必要はない。レンズ40の下方部分が、
レンズ50と連係して、システムの全体的縮小を行うの
で、レチクルの異なる軸位置は、全システム・パフォー
マンスを最適化するように選ぶことができる。例えば、
レチクルは上流にかつレンズ40の磁界の外側に置くこ
ともでき、その場合、レンズ40の両方の部分は1つの
レンズとして機能する。
【0020】電気的および機械的走査 露出プロセスは、以下の4つの独立した走査運動の同期
を必要とする: 1.レチクル上の電気的ビーム走査 2.レチクルの機械的走査 3. ウェーハ上の電気的ビーム走査 4. ウェーハの機械的走査 両方の電気的走査を修正して、レチクルとウェーハの機
械的走査のエラーを修正することができる。
を必要とする: 1.レチクル上の電気的ビーム走査 2.レチクルの機械的走査 3. ウェーハ上の電気的ビーム走査 4. ウェーハの機械的走査 両方の電気的走査を修正して、レチクルとウェーハの機
械的走査のエラーを修正することができる。
【0021】図1において、ビーム104は例えば図の
右から左へX軸方向にレチクル204上を進み(ビーム
106は同時にウェーハ224上を左から右へ進み)、
一方、レチクルとウェーハは、Y軸方向に(図面の前後
方向に)機械的に走査される。機械的運動は、露出のた
めに中断されない。露出期間の運動による像のぼけは、
ステージの運動を補償するように露出期間にビームを偏
向することによって(ステージ運動のバッキングと呼ば
れる)避けられる。連続的に移動するステージが使われ
る時は、それで所望の結果が達成されるので、Y軸方向
に大量に電気的にビームを走査する必要はない。しか
し、XとY方向の電気的走査は、ここで示したものより
小さい偏向を持つ偏向システムを使うために機械的「ス
テップアンドリピート」運動と組み合わせることができ
る。
右から左へX軸方向にレチクル204上を進み(ビーム
106は同時にウェーハ224上を左から右へ進み)、
一方、レチクルとウェーハは、Y軸方向に(図面の前後
方向に)機械的に走査される。機械的運動は、露出のた
めに中断されない。露出期間の運動による像のぼけは、
ステージの運動を補償するように露出期間にビームを偏
向することによって(ステージ運動のバッキングと呼ば
れる)避けられる。連続的に移動するステージが使われ
る時は、それで所望の結果が達成されるので、Y軸方向
に大量に電気的にビームを走査する必要はない。しか
し、XとY方向の電気的走査は、ここで示したものより
小さい偏向を持つ偏向システムを使うために機械的「ス
テップアンドリピート」運動と組み合わせることができ
る。
【0022】図2には、本発明の方式で書き込まれるウ
ェーハの拡大部分が誇張して示され、そこには、2つの
隣接サブフィールド、nとn+1の交差部分が表されて
いる。共通の境界のエッジに垂直な線は、隅の区域にお
いて(サブフィールドがそこで重なるので)接続する
が、そのような線は、境界の中央では接続しないという
点に注意すべきである。逆に、境界に並行する線は、重
なることがあり、重なった領域において短絡するが、一
方、そのような線は、境界の中心部分では必要以上に分
離される。したがって、本発明に従って作成されるレチ
クルは、像が正確に位置整合される時像が重なるよう
に、パターンの規定寸法より外側に延びた重ね合わせ用
のリム(ふち)を持つ。この重ね合わせは、歪みを持た
ないサブフィールドの位置整合エラーと、正確に位置合
わせされたサブフィールドの歪みエラーと、この2つの
組合せとを考慮して経験的にセットされる。
ェーハの拡大部分が誇張して示され、そこには、2つの
隣接サブフィールド、nとn+1の交差部分が表されて
いる。共通の境界のエッジに垂直な線は、隅の区域にお
いて(サブフィールドがそこで重なるので)接続する
が、そのような線は、境界の中央では接続しないという
点に注意すべきである。逆に、境界に並行する線は、重
なることがあり、重なった領域において短絡するが、一
方、そのような線は、境界の中心部分では必要以上に分
離される。したがって、本発明に従って作成されるレチ
クルは、像が正確に位置整合される時像が重なるよう
に、パターンの規定寸法より外側に延びた重ね合わせ用
のリム(ふち)を持つ。この重ね合わせは、歪みを持た
ないサブフィールドの位置整合エラーと、正確に位置合
わせされたサブフィールドの歪みエラーと、この2つの
組合せとを考慮して経験的にセットされる。
【0023】発明の1つの実施例が、図3に示されてい
る。図で、線310と320は、隣接するサブフィール
ド部分の線である。これらの線は、位置整合するよう意
図されているが、明確に示すため図面ではずらして上下
に分離して示してある。重ね合わせ区域315は、例え
ばエレメント316が不透明に、エレメント318が透
明にされたチェッカー盤パターンを有している。この例
では、透明エレメント318と不透明エレメント316
の大きさは同じである。位置整合が正確な時、露出過
度、従って、焦点ぼけが起きないことは、当業者に理解
されるであろう。位置整合が正確でない場合、いくつか
の部分で二重露出が、そして、いくつかの部分で露出不
足が起きるであろうが、露出過度は、小さい区域に限定
される。
る。図で、線310と320は、隣接するサブフィール
ド部分の線である。これらの線は、位置整合するよう意
図されているが、明確に示すため図面ではずらして上下
に分離して示してある。重ね合わせ区域315は、例え
ばエレメント316が不透明に、エレメント318が透
明にされたチェッカー盤パターンを有している。この例
では、透明エレメント318と不透明エレメント316
の大きさは同じである。位置整合が正確な時、露出過
度、従って、焦点ぼけが起きないことは、当業者に理解
されるであろう。位置整合が正確でない場合、いくつか
の部分で二重露出が、そして、いくつかの部分で露出不
足が起きるであろうが、露出過度は、小さい区域に限定
される。
【0024】図3において陰付けされた区域は、 フォ
トレジストのタイプおよび定義される構成素子フィーチ
ャ次第で、レチクルの「不透明な」部分、または、透過
部分とすることができる。
トレジストのタイプおよび定義される構成素子フィーチ
ャ次第で、レチクルの「不透明な」部分、または、透過
部分とすることができる。
【0025】図4は、改良されたチェッカー盤システム
を示していて、そこで、陰付けされた区域は、透過区域
418であり、影付けされていない区域は非透過(透過
阻止)区域である。この例では、線410と420がこ
の技術分野において実現可能な最小限の幅であると仮定
されている。このチェッカー盤パターンにおける透過区
域またはアパチャは、経験的な量(例えば非透過区域の
幅の1/3)だけ非透過区域416よりも大きめにされ
る(リソグラフィ・システムに関し最小フィーチャ寸法
以下のフィーチャは特に露出が光学的な場合レチクル像
より小さくプリントされる)。かくして、位置合わせが
正確な時は透過区域の重なり区域が生じて、重なり区域
では、数多くのツールとプロセスのパラメータに依存し
て、二重露出が生じるが、それらは小さいため、若干の
位置ずれが生じても二重露出による焦点ぼけを生じるに
は至らない。図4の(B)においては、重なり区域は、
陰付けされた区域のみである。
を示していて、そこで、陰付けされた区域は、透過区域
418であり、影付けされていない区域は非透過(透過
阻止)区域である。この例では、線410と420がこ
の技術分野において実現可能な最小限の幅であると仮定
されている。このチェッカー盤パターンにおける透過区
域またはアパチャは、経験的な量(例えば非透過区域の
幅の1/3)だけ非透過区域416よりも大きめにされ
る(リソグラフィ・システムに関し最小フィーチャ寸法
以下のフィーチャは特に露出が光学的な場合レチクル像
より小さくプリントされる)。かくして、位置合わせが
正確な時は透過区域の重なり区域が生じて、重なり区域
では、数多くのツールとプロセスのパラメータに依存し
て、二重露出が生じるが、それらは小さいため、若干の
位置ずれが生じても二重露出による焦点ぼけを生じるに
は至らない。図4の(B)においては、重なり区域は、
陰付けされた区域のみである。
【0026】図5の(A)を参照すると、サブフィール
ド境界で接続することを意図された一対の線412と4
12’が示されている。それらは、明示のため、図で上
下に転置して示してある。大括弧413と413’は、
レチクルのサブフィールドの中へ設計される公称重ね合
わせ部分を示す。20nmの名目位置合わせ誤差のた
め、サブフィールドは、接続線の間にギャップがないこ
とを保証するため間隔413(図で100nm)だけ重
ね合わせする。公称重ね合わせ幅を持つ相補的パターン
が描かれた区域は、サブフィールドの境界において線の
末端部分に形成される。
ド境界で接続することを意図された一対の線412と4
12’が示されている。それらは、明示のため、図で上
下に転置して示してある。大括弧413と413’は、
レチクルのサブフィールドの中へ設計される公称重ね合
わせ部分を示す。20nmの名目位置合わせ誤差のた
め、サブフィールドは、接続線の間にギャップがないこ
とを保証するため間隔413(図で100nm)だけ重
ね合わせする。公称重ね合わせ幅を持つ相補的パターン
が描かれた区域は、サブフィールドの境界において線の
末端部分に形成される。
【0027】この特定の実施例では、パターンは、非対
称である。図5の(B)で、線が正確に位置合わせされ
る時、二重露出を持つ(図で陰付けされた)格子線と単
一露出を持つ長方形区域とが交互に表れる点に注意すべ
きである。この構成は、過度の露出によるパターンの
「焦点ぼけ」が、重ね合わせ区域全体が二重露出される
場合より十分減じられるという利点を持つ。図5の
(C)を参照すると、線412−412’の軸に沿って
縦方向に位置ずれがあるケースが示されている。線Cの
重ね合わせ領域413の中心線415に関して線Dが右
側に少しずれている。単純なチェッカー盤パターンが使
われた場合に比較してなお大幅な重ね合わせがあること
が、図から観察できる。
称である。図5の(B)で、線が正確に位置合わせされ
る時、二重露出を持つ(図で陰付けされた)格子線と単
一露出を持つ長方形区域とが交互に表れる点に注意すべ
きである。この構成は、過度の露出によるパターンの
「焦点ぼけ」が、重ね合わせ区域全体が二重露出される
場合より十分減じられるという利点を持つ。図5の
(C)を参照すると、線412−412’の軸に沿って
縦方向に位置ずれがあるケースが示されている。線Cの
重ね合わせ領域413の中心線415に関して線Dが右
側に少しずれている。単純なチェッカー盤パターンが使
われた場合に比較してなお大幅な重ね合わせがあること
が、図から観察できる。
【0028】従来技術のステンシル・レチクルにおい
て、ビームは開放アパチャを通過し「不透明」部分によ
って完全に吸収される。レチクルが非常に厚い場合を除
き、電子の散乱は広範囲でストラグリングを生じるの
で、いくらかの電子は、公称の厚さを通り抜けるであろ
う。完全な吸収は、非常に厚いレチクルの使用によって
確実となるが、それは、アパチャの壁上で電子の散乱を
生じ、また、より大きい質量を支持する困難さを伴うと
いうことを考慮する必要がある。
て、ビームは開放アパチャを通過し「不透明」部分によ
って完全に吸収される。レチクルが非常に厚い場合を除
き、電子の散乱は広範囲でストラグリングを生じるの
で、いくらかの電子は、公称の厚さを通り抜けるであろ
う。完全な吸収は、非常に厚いレチクルの使用によって
確実となるが、それは、アパチャの壁上で電子の散乱を
生じ、また、より大きい質量を支持する困難さを伴うと
いうことを考慮する必要がある。
【0029】散乱レチクルにおいて、高Zの厚い区域で
散乱された電子と低Zの薄い区域で散乱された電子とを
区別することによってコントラストが与えられる。強度
のために必要とされる最小限の厚さというものがあるか
ら、常にかなりの散乱が薄い区域に存在し、そのため、
従来技術の散乱レチクルは、ステンシル・レチクルと比
較して低いコントラストという問題を持つ。ステンシル
・レチクルと散乱レチクルは、2つの極端なレチクル設
計を代表している。前者は、レチクルに対する熱負荷に
関する問題で苦しむ。後者は、レチクルの「透明」区域
(時に「通過」区域と呼ばれる)においてさえコントラ
スト・アパチャでの電流の相当な損失に苦しみ、また、
レチクルの高Z区域にエネルギーが相当たまるので、熱
問題をも抱える。本発明は、米国特許出願番号第08/
173304号記載の原理に従って作製されるレチクル
に関してもまた適用できる。上記発明のレチクルにおい
ては、パターンは、100KeVの電子の相当数(例え
ば90%)が十分遠くに散乱されてコントラスト・アパ
チャによって捕らえられないようにするような厚さを持
つ薄い層のアパチャによって形成される。Siの場合、
この厚さは約0.05μmである。
散乱された電子と低Zの薄い区域で散乱された電子とを
区別することによってコントラストが与えられる。強度
のために必要とされる最小限の厚さというものがあるか
ら、常にかなりの散乱が薄い区域に存在し、そのため、
従来技術の散乱レチクルは、ステンシル・レチクルと比
較して低いコントラストという問題を持つ。ステンシル
・レチクルと散乱レチクルは、2つの極端なレチクル設
計を代表している。前者は、レチクルに対する熱負荷に
関する問題で苦しむ。後者は、レチクルの「透明」区域
(時に「通過」区域と呼ばれる)においてさえコントラ
スト・アパチャでの電流の相当な損失に苦しみ、また、
レチクルの高Z区域にエネルギーが相当たまるので、熱
問題をも抱える。本発明は、米国特許出願番号第08/
173304号記載の原理に従って作製されるレチクル
に関してもまた適用できる。上記発明のレチクルにおい
ては、パターンは、100KeVの電子の相当数(例え
ば90%)が十分遠くに散乱されてコントラスト・アパ
チャによって捕らえられないようにするような厚さを持
つ薄い層のアパチャによって形成される。Siの場合、
この厚さは約0.05μmである。
【0030】本明細書における特許請求の範囲で便宜的
に用いる用語として、「干渉」という用語およびその変
形語は、(電子、イオンまたは光子の)放射吸収と(弾
性散乱および非弾性散乱の双方の)放射散乱を包含する
総称的用語として使われる。また、「放射への抵抗」と
いう用語は、厚さと原子番号を含む総称的用語として使
われる。当業者には知られているように、材料が厚くな
ればなる程、また、より低い原子番号を持つ材料がより
高い原子番号を持つ材料によって置き換えられる程、散
乱は増加する。
に用いる用語として、「干渉」という用語およびその変
形語は、(電子、イオンまたは光子の)放射吸収と(弾
性散乱および非弾性散乱の双方の)放射散乱を包含する
総称的用語として使われる。また、「放射への抵抗」と
いう用語は、厚さと原子番号を含む総称的用語として使
われる。当業者には知られているように、材料が厚くな
ればなる程、また、より低い原子番号を持つ材料がより
高い原子番号を持つ材料によって置き換えられる程、散
乱は増加する。
【0031】図6は、本発明に従って作製されたレチク
ル見本の断面図である。ベース層510は、レチクルの
主要材料であり、図例ではシリコンである。本発明はす
べての形式のレチクルを対象とするので、層510の厚
さは、レチクルが吸収または差分散乱の原理で機能する
か否かに依存する。支柱520と522は、図示された
サブフィールドをそれらの間に含むように設けられてい
る。これら2つの支柱は、502の符号のついた矢印に
よって示される公称距離だけ離される。サブフィールド
の公称有用寸法は、504と付けられた矢印によって示
され、この例では1mmである。
ル見本の断面図である。ベース層510は、レチクルの
主要材料であり、図例ではシリコンである。本発明はす
べての形式のレチクルを対象とするので、層510の厚
さは、レチクルが吸収または差分散乱の原理で機能する
か否かに依存する。支柱520と522は、図示された
サブフィールドをそれらの間に含むように設けられてい
る。これら2つの支柱は、502の符号のついた矢印に
よって示される公称距離だけ離される。サブフィールド
の公称有用寸法は、504と付けられた矢印によって示
され、この例では1mmである。
【0032】支柱520は、約0.2mmの公称幅と原
ウェーハの厚さ(約0.5mm)を持つ。支柱は、選択
的後方エッチングなどの従来のエッチング技術によって
作製できる。アパチャ516は、ここでは個別の接続区
域として単純化して表わされているが、アパチャは、層
510の開孔部である。どのような従来技術によって
も、一層複雑な形状を扱うことができるであろう。
ウェーハの厚さ(約0.5mm)を持つ。支柱は、選択
的後方エッチングなどの従来のエッチング技術によって
作製できる。アパチャ516は、ここでは個別の接続区
域として単純化して表わされているが、アパチャは、層
510の開孔部である。どのような従来技術によって
も、一層複雑な形状を扱うことができるであろう。
【0033】レチクル事前歪み付与 システム歪みが既知で不変である場合は、システムの偏
向歪みを補償するため、レチクルのパターンを、反対方
向に事前に歪ませることができる。例えば、光学システ
ムにおける残留バレル歪みの場合、レチクルは、サブフ
ィールド毎に変わる適切な大きさの糸巻き形に歪まされ
る。しかし、対称または多項次数に関する許容可能な歪
みに対しては厳しい制約を課すべきではないであろう。
1つのサブフィールド内での非線形歪みさえ扱うことが
できるであろう。ビーム照射下のマスクの反復的な熱歪
みは、修正することができ、また、大域的熱歪みに対す
る要求も減少する。
向歪みを補償するため、レチクルのパターンを、反対方
向に事前に歪ませることができる。例えば、光学システ
ムにおける残留バレル歪みの場合、レチクルは、サブフ
ィールド毎に変わる適切な大きさの糸巻き形に歪まされ
る。しかし、対称または多項次数に関する許容可能な歪
みに対しては厳しい制約を課すべきではないであろう。
1つのサブフィールド内での非線形歪みさえ扱うことが
できるであろう。ビーム照射下のマスクの反復的な熱歪
みは、修正することができ、また、大域的熱歪みに対す
る要求も減少する。
【0034】本発明が電子ビーム・システムに関して例
示されているとはいえ、光子、X線またはイオン・ビー
ム・システムにおいても本発明を使うことができる。例
えば、レチクルは2値方式ではなく、ビームのパターン
を描くのに全露出と部分露出の組合せを用いることがで
きる。そのようなレチクルは、境界上での重ね合わせ構
成素子フィーチャに必要とされる部分線量(例えば1/
2)を得るため、透明(透過性)区域、不透明(非透過
性)区域および部分透過性区域とを持つ。例えば、図3
の実施例で、チェッカー盤区域を、(例えば放射を半分
伝達するような)部分透過性材料からなる均一な区域と
取り替えることができる。マスク作成プロセスはいっそ
う複雑となるであろうが、縫合の改善という利点があ
る。
示されているとはいえ、光子、X線またはイオン・ビー
ム・システムにおいても本発明を使うことができる。例
えば、レチクルは2値方式ではなく、ビームのパターン
を描くのに全露出と部分露出の組合せを用いることがで
きる。そのようなレチクルは、境界上での重ね合わせ構
成素子フィーチャに必要とされる部分線量(例えば1/
2)を得るため、透明(透過性)区域、不透明(非透過
性)区域および部分透過性区域とを持つ。例えば、図3
の実施例で、チェッカー盤区域を、(例えば放射を半分
伝達するような)部分透過性材料からなる均一な区域と
取り替えることができる。マスク作成プロセスはいっそ
う複雑となるであろうが、縫合の改善という利点があ
る。
【0035】「放射変調パターン」という用語は、2値
方式および非2値方式レチクルを包含し、また、入射放
射を吸収することによってビームをパターン付けするレ
チクルおよび入射放射を散乱させることによってビーム
をパターン付けするレチクルを包含する総称的記述とし
て使われる。
方式および非2値方式レチクルを包含し、また、入射放
射を吸収することによってビームをパターン付けするレ
チクルおよび入射放射を散乱させることによってビーム
をパターン付けするレチクルを包含する総称的記述とし
て使われる。
【0036】以上本発明が好ましい実施例を参照の上個
々に示され説明されたとはいえ、本発明の精神と範囲を
逸脱することなく形態と詳細において本発明の種々の変
更が可能である点は、当業者によって理解されることで
あろう。
々に示され説明されたとはいえ、本発明の精神と範囲を
逸脱することなく形態と詳細において本発明の種々の変
更が可能である点は、当業者によって理解されることで
あろう。
【0037】
【発明の効果】レチクル・サブフィールドの境界部分に
おける重ね合わせ部分が互いに相補的なパターンを持つ
ように形成することにより、二重露出によるボケの問題
を軽減することができる。
おける重ね合わせ部分が互いに相補的なパターンを持つ
ように形成することにより、二重露出によるボケの問題
を軽減することができる。
【図1】本発明で使用される電子ビーム・システムを表
す図である。
す図である。
【図2】 ウェーハ上のゆがめられた隣接サブフィール
ドの1例の拡大図である。
ドの1例の拡大図である。
【図3】本発明の適用例の詳細を示す図である。
【図4】本発明の適用例の詳細を示す図である。
【図5】本発明の適用例の詳細を示す図である。
【図6】本発明での使用に適切なレチクルの横断面図で
ある。
ある。
10 電子銃源 20 照射アパチャ 32、34 偏向手段 40、50 可変軸レンズ 42、44 極片 43、45 軸シフト偏向ヨーク 56 透磁性プレート 66、68 デフレクタ 70 コントラスト・アパチャ 100 コントローラ 102 システム軸 104 第2の軸 106 最終ビーム 110 修正データ 204 レチクル 224 ウエーハ 310、320、410、420、412、412’
線 316、318 エレメント 413、413’ 重ね合わせ間隔 416 非透過区域 418 透過区域 502 公称距離 504 公称有用寸法 510 ベース層 520、522 支柱
線 316、318 エレメント 413、413’ 重ね合わせ間隔 416 非透過区域 418 透過区域 502 公称距離 504 公称有用寸法 510 ベース層 520、522 支柱
Claims (4)
- 【請求項1】非連続的に分離された複数のサブフィール
ドを含むレチクル・パターンを有するベース層を備え、 前記パターンは前記ベース層にある複数のエレメントに
よって形成されており、 前記サブフィールドの各々は重ね合わせ領域を形成する
境界によって取り囲まれており、 前記境界の重ね合わせ領域内に入る前記サブフィールド
のエレメントは放射干渉区域および放射の非干渉透過を
可能にするアパチャを交互に含む放射変調パターンを持
つようにパターン化されており、 前記複数の非連続的なサブフィールドの放射変調パター
ンのアパチャは放射干渉区域と異なる大きさを有し、か
つ前記複数の非連続的なサブフィールドの第1の組のア
パチャおよび放射干渉区域のパターンは前記複数の非連
続的なサブフィールドの第2の組のアパチャおよび放射
干渉区域のパターンと全体的には相補的にパターン化さ
れている荷電粒子の放射ビームをマスクするレチクル。 - 【請求項2】前記複数の非連続的なサブフィールドの放
射変調パターンのアパチャは放射干渉区域より大きな面
積を有する請求項1に記載のレチクル。 - 【請求項3】非連続的に分離された複数のサブフィール
ドを含むレチクル・パターンを有するベース層を備え、 前記パターンは前記ベース層にある複数のエレメントに
よって形成されており、 前記サブフィールドの各々は重ね合わせ領域を形成する
境界によって取り囲まれており、 前記境界の重ね合わせ領域内に入る前記非連続的なサブ
フィールドのエレメントは放射に対して第1の抵抗性を
与える干渉区域および放射に対してより小さな抵抗性を
以て放射の透過を可能にする透過区域を交互に含む放射
変調パターンを持つようにパターン化されており、 前記複数の非連続的なサブフィールドの放射変調パター
ンの透過区域は干渉区域と異なる大きさを有し、かつ前
記複数の非連続的なサブフィールドの第1の組の透過区
域および干渉区域のパターンは前記複数の非連続的なサ
ブフィールドの第2の組の透過区域および干渉区域のパ
ターンと全体的には相補的にパターン化されている荷電
粒子の放射ビームをマスクするレチクル。 - 【請求項4】前記複数の非連続的なサブフィールドの放
射変調パターンの透過区域は干渉区域より大きな面積を
有する請求項3に記載のレチクル。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US173315 | 1993-12-23 | ||
| US08/173,315 US5523580A (en) | 1993-12-23 | 1993-12-23 | Reticle having a number of subfields |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07209855A JPH07209855A (ja) | 1995-08-11 |
| JP2730687B2 true JP2730687B2 (ja) | 1998-03-25 |
Family
ID=22631464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25703194A Expired - Fee Related JP2730687B2 (ja) | 1993-12-23 | 1994-10-21 | 入射放射ビームをパターン化するためのレチクル |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5523580A (ja) |
| EP (1) | EP0660371A3 (ja) |
| JP (1) | JP2730687B2 (ja) |
| KR (1) | KR0166396B1 (ja) |
| CA (1) | CA2131669C (ja) |
| TW (1) | TW256930B (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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