JPH02219212A - 荷電粒子ビーム露光装置 - 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】 〔概要〕 荷電粒子ビーム露光装置に関し、 ステンシルマスク上に形成する繰返しパターン用透過孔
の数を増やすことを目的とし、荷電粒子ビームの照射経
路上に配置され、複数個の透過孔を有するステンシルマ
スクを備え、該ステンシルマスク上に形成された複数の
透過孔の１つにビームを透過させることにより、ビーム
断面を整形し、このビームによりウェハの露光を行う荷
電粒子ビーム露光装置において、前記ステンシルマスク
の荷電粒子ビーム照射面上所定位置に凹部を形成すると
ともに、該凹部を複数の透過孔に対する基準位置として
使用するように構成し、また、前記ステンシルマスクの
荷電粒子ビーム照射面上所定位置に、荷電粒子ビームの
入射による２次粒子放出あるいは反射粒子放出効果が該
ステンシルマスク表面部とは異なった物質部位を設け、
該物質部位を基準位置として使用するように構成してい
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、荷電粒子ビーム露光装置に関し、特に、繰り
返しパターンの多い半導体回路装置の製造に使用して好
適な荷電粒子ビーム露光装置に関する。

荷電粒子ビーム露光装置（以下、単に露光装置という）
を用いたうエバの直接露光は、ビーム径に相当してきわ
めて微細なパターンの描画を行うことができ、特に、大
規模な半導体集積回路装置を製作するのに適している。

この種の直接露光は、荷電粒子ビーム（電子あるいはイ
オンなどのビーム）を偏向しなからウェハ上に所望のパ
ターンを描画するもので、具体的には、荷電粒子ビーム
の経路上に、四角形形状の開口を有するいわゆる可変矩
形透過孔を設け、この可変矩形透過孔を通過した粒子ビ
ームによって所望のパターンをウェハ上に“−筆書きパ
するものである。しかし、このものでは、−筆書きによ
ってパターンを描画するものであるから、描画時間が長
くなる欠点を有している。そこで、例えばメモリでは、
同一の回路パターンを繰返していることに着目し、前記
可変矩形透過孔に加えて、繰返しパターン用の透過孔を
形成したいわゆるステンシルマスクを設け、マスク上の
透過孔を選択的に使用することにより、スループットの
向上を意図したものが知られている。

〔従来の技術〕

第４図は従来の荷電粒子ビーム露光装置を示す図で、荷
電粒子ビーム発生源からの荷電粒子ビームは、矩形成形
用アパーチャ１によって矩形状に成形されたあと、第１
のレンズ２で収束され、了パーチャ選択用デフレクタ３
によってステンシルマスク４上の所望位置に偏向される
。ここで、ステンシルマスク４は、可変矩形透過孔４ａ
、複数の繰返しパターン用透過孔４ｂおよび基準位置用
透過孔４Ｃなどの多数開口を有するもので、その断面図
は第５図に、また、平面図は第６図に示される。

上記ステンシルマスク４は第２のレンズ５内に装着され
るようになっており、第２のレンズ５は、アパーチャ選
択用デフレクタ３によって偏向されてステンシルマスク
４の所定開口を通過した荷電粒子ビームを収束し、縮小
系６および偏向系７を介してウェハ８上に導き、ステン
シルマスク４の透過開口形状に対応した形状のパターン
を露光する。

すなわち、適当な繰返しパターン用透過孔４ｂを選択し
て粒子ビームを通過させるだけで、繰返しパターンをシ
ョット露光でき、スループットを向上させることができ
る。なお、上記ステンシルマスク４に形成された基準位
置用透過孔４Ｃは、各繰返しパターン用透過孔４ｂを選
択するための位置合わせのちので、例えば、露光に先立
って粒子ビームをステンシルマスク４上で走査させ、基
準位置用透過孔４Ｃを通過したときの偏向電流値を基準
値として保持し、この基準値を用いて所望の繰返しパタ
ーン用透過孔４ｂを選択する偏向電流値を求めている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の荷電粒子ビームｎ　光
ＶｉＷｉｔにあっては、ステンシルマスク４に設けた基
準位置用透過孔４ｃの形状が開口であり、すなわち粒子
ビームを通過させる形状であったため、ステンシルマス
ク４上における基準位置用透過孔４Ｃの占有面積が比較
的に広いものとなり、繰返しパターン用透過孔４ｂの形
成数が制限されるといった問題点があった。

すなわち、繰返しパターン用透過孔４ｂの数は、露光す
べき繰返しパターンの種類に応じて多数必要であるが、
実際上、偏向角の制限からステンシルマスク４上の限ら
れた範囲内でしか形成できない。しかも、基準位置用透
過孔４Ｃば１つの繰返しパターン用透過孔４ｂ程度の形
成面積を必要とし、これは、露光時において、基準位置
用透過孔４ｃを粒子ビームが通過するとこの通過した粒
子ビームによって不本意な露光が行われてしまうために
、基準位置用透過孔４ｃと他の繰返しパターン用透過孔
４ｂとの間には充分な間隔を設けておく必要があるから
である。

したがって、基準位置用透過孔４ｃは比較的に小さな開
口でよいにも拘わらず、繰返しパターン用透過孔４ｂと
同等程度の占有面積を必要とし、ステンシルマスク４上
における１桑返しパターン用透過孔４ｂの形成数がそれ
だけ少ないものになっていた。

そこで、本発明はステンシルマスク上に形成する繰返し
パターン用透過孔の数を増やすことを目的としている。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明に係る荷電粒子ビーム露光装置は上記目的を達成
するために、荷電粒子ビームの照射経路上に配置され、
複数個の透過孔を有するステンシルマスクを備え、該ス
テンシルマスク上に形成された複数の透過孔の１つにビ
ームを透過させることにより、ビーム断面を整形し、こ
のビームによりウェハの露光を行う荷電粒子ビーム露光
装置において、前記ステンシルマスクの荷電粒子ビーム
照射面上所定位置に凹部を形成するとともに、該凹部を
複数の透過孔に対する基準位置として使用するように構
成し、また、前記ステンシルマスクの荷電粒子ビーム照
射面上所定位置に、荷電粒子ビームの入射による２次粒
子放出あるいは反射粒子放出効果が、該ステンシルマス
ク表面部とは異なった物質部位を設け、該物質部位を基
準位置として使用するように構成している。

〔作用〕

本発明では、ステンシルマスク上の所定位置に形成され
た凹部あるいは異物質部位と他のマスク表面との間で粒
子ビームの反射または２次粒子放出傾向に差異が現われ
、この差異を利用して基準位置を示すデータを得ること
が可能となる。

したがって、基準位置を透過礼状に形成しなくともよく
、他の繰返しパターン用透過孔に接近して上記凹部ある
いは異物質部位を形成でき、繰返しパターン用透過孔の
数を充分なものとすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１〜３図は本発明に係る荷電粒子ビーム露光装置の一
実施例を示す図である。

第１図において、１０は第５図における第２のレンズ５
の部分に相当するステンシルマスクチェンバーであり、
ステンシルマスクチェンバー１０に入射する荷電粒子ビ
ーム（以下、粒子ビーム）および出射する粒子ビームは
共に、レンズの中心を通る軸心１１に沿っている。ステ
ンシルマスクチェンバー１０は、ステンシルマスク１２
を中央にして、その上側に電磁レンズ１３および偏向コ
イルＡｕ、Ｂｕが、その下側に偏向コイルＢＬ、ＡＬお
よび電磁レンズ１４が配置されている。ここで、偏向コ
イルＡｕとＡＬの磁界を略同−でかつ逆向き（矢印ａ。

ａ′参照）にし、また、偏向コイルＢｕとＢＬの磁界も
略同−でかつ逆向き（矢印す、ｂ’参照）にすると、入
射された粒子ビームは、矢印ａで示す磁界に従って曲げ
られたあと、矢印すで示す磁界に従って曲げ戻される結
果、軸心１１から所定距離だけ偏向されて軸心１１に略
平行するものとなる。

そして、ステンシルマスク１２を透過した粒子ビームは
再び矢印ａ′で示す磁界に従って曲げられたあと、矢印
ｂ′で示す磁界に従って曲げ戻され、結局、軸心１１に
沿って出射していく。すなわち、偏向コイルＡｌｌ、Ｂ
ｕ　２　Ａｔ　、Ｂｔの磁界の強さとその向きを上記の
ような関係にしておき、例えば、偏向コイルＡｕに供給
する偏向電流を制御すると、軸心１１からの粒子ビーム
の偏向距離を適当に変えることができる。

ステンシルマスク１２には、可変矩形透過孔１２ａおよ
び繰返しパターン用の複数の透過孔１２ｂが形成されて
いる他、ステンシルマスク１２の上面側（粒子ビームの
照射面側）には四部１２Ｃが形成されており、この凹部
１２ｃは、第２図のステンシルマスク１２の平面図に示
すように、好ましくは４ケ所設けられている。なお、各
々の凹部１２ｅは、１本の溝で形成してもよいし、ある
いは複数本の溝で形成してもよい、また、溝でなく単な
る穴であってもよい。１５は、ステンシルマスク１２上
面から放出される２次電子あるいは反射荷電粒子を受け
、その量に応じた大きさの信号を出力する検出器で、こ
の検出器１５からの検出信号が入力される信号処理部１
６は、検出信号の変化に基づいて凹部１２ｃ上に粒子ビ
ームが照射されたことを検知するものである。

次に、作用を説明する。

ステンシルマスク１２に形成された可変矩形透過孔１２
ａおよび繰返しパターン用の透過孔１２ｂは共に表裏貫
通するものであり、一方、凹部１２ｃは貫通していない
。したがって、粒子ビームをステンシルマスク１２上面
に照射しながら走査すると、貫通した部分と凹部が形成
されたのみで貫通しない部分とでは、あきらかに放出２
次電子の量あるいは反射荷電粒子の量に差異がみられる
。すなわち、第３図（ａ）において、貫通部の周辺を走
査したときにその貫通部で放出される２次電子の量ある
いは反射荷電粒子の量は最低（あるいはゼロ値）となる
一方、第３図（ｂ）において、開底部では２次電子ある
いは荷電粒子が相当量観測され、これらの差異から貫通
する部分（可変矩形透過孔１２ａおよび繰返しパターン
用の透過孔１２ｂ）と貫通しない部分（凹部１２ｃ）と
の区別ができるのである。

このように、本実施例によれば、ステンシルマスク１２
に凹部１２Ｃを設け、この凹部１２ｃからの放出２次電
子あるいは反射荷電粒子の量に基づいて基準位置を検知
するようにしている。したがって、凹部１２ｃは貫通し
ていないので、ステンシルマスク１２上における凹部１
２Ｃと繰返しパターン用の透過孔１２ｂとを接近して配
置でき、繰返しパターン用の透過孔１２ｂの形成数を増
やしてその数を充分なものとすることができる。これは
、凹部１２Ｃの位置を例えば繰返しパターン用の透過孔
１２ｂの領域内としても支障ないためである。

なお、上記実施例では、ステンシルマスク１２上に凹部
１２ｃを形成しているが、これに限るものではない。要
は、２次電子や荷電粒子の放出あるいは反射に対してそ
の傾向を異にする部分を設ければよく、例えば、ステン
シルマスク１２を構成する物質（例えばＳ１）と異なっ
た物質（好ましくは、Ｗ、Ｔ、、ＭｏまたはＴ、などの
重金属）からなる物質部位をステンシルマスク１２上の
所定位置に設け、この物質部位を基準位置として使用し
てもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ステンシルマスク上に形成する繰返し
パターン用の透過孔の数を増やすことができる。

装置の一実施例を示す図であり、 第１図はその要部の構成図、 第２図はそのステンシルマスクの平面図、第３図（ａ）
（ｂ）はその貫通部および非貫通部におけるそれぞれの
放出２次電子の量あるいは反射荷電粒子の量を示す図、 第４〜６図は従来の荷電粒子ビーム露光装置を示す図で
あり、 第４図はその全体の構成図、 第５図はそのステンシルマスクの断面図、第６図はその
ステンシルマスクの平面図である。

１２・・・・・・ステンシルマスク、 １２ｃ・・・・・・凹部。

【図面の簡単な説明】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）荷電粒子ビームの照射経路上に配置され、複数個
   の透過孔を有するステンシルマスクを備え、該ステンシ
   ルマスク上に形成された複数の透過孔の１つにビームを
   透過させることにより、ビーム断面を整形し、このビー
   ムによりウェハの露光を行う荷電粒子ビーム露光装置に
   おいて、前記ステンシルマスクの荷電粒子ビーム照射面
   上所定位置に凹部を形成するとともに、該凹部を複数の
   透過孔に対する基準位置として使用することを特徴とす
   る荷電粒子ビーム露光装置。
2. （２）前記ステンシルマスクの荷電粒子ビーム照射面上
   所定位置に、荷電粒子ビームの入射による２次粒子放出
   あるいは反射粒子放出効果が該ステンシルマスク表面部
   とは異なった物質部位を設け、該物質部位を基準位置と
   して使用することを特徴とする請求項１記載の荷電粒子
   ビーム露光装置。