JPH0346320A - 微細パターン露光方法 - 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】 〔発明の概要〕 荷電粒子ビームによる微細パターンの露光方法特にその
露光装置の偏向方法に関し、 ステンシルマスクの出射側の第３．第４の偏向手段に与
える偏向量データを適切なものにして、該ビームが簡単
、確実に光軸に位置合せされるようにすることを目的と
し、 荷電粒子ビームの断面形状を整形する複数個の開口を持
つマスク板を備え、該マスク板の入射側には、該ビーム
をマスク板上所望位置を通るように光軸より偏向させる
第１の偏向手段と、偏向された該ビームを光軸に平行に
する第２の偏向手段を有し、また該マスク板の出射側に
は、マスクを通ったビームを再び光軸へ向ける第３の偏
向手段と、光軸へ向けられた該ビームが光軸上を走るよ
うに偏向する第４の偏向手段を有する露光装置を用いる
微細バクーン露光方法において、該第３、第４の偏向手
段には、各々の偏向角θ１．θ４が下式、 θ、＝−θ−−θ１＋αθ５ θ４＝十θげ＋θ１＋βθゝ こ＼でθ−はＤ−に、θ１はＤ　Ｐ’に、θ５はＤ１′
に対応する偏向角で、偏向、データＤ１′はビームが通
る前記マスク板上所望位置により決まり、偏向修正用の
データＤ、”、Ｄ’はＤ−により決まり、α／βは定数
、になるようにする偏向データを与えて、マスク板でパ
ターン化されたビームが再び光軸上に戻り、露光を行な
うよう構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、荷電粒子ビームによる微細パターンの露光方
法特にその露光装置の偏向方法に関する。

近年、集積回路の高密度化に伴い、長年微細パターン形
成方法の主流であったフォトリソグラフィに代り、荷電
粒子線特に電子線を用いる新しい露光方法が検討され、
実際に使用される様になってきた。

〔従来の技術〕

従来の電子線露光装置は、膨大なパターンデータをもと
に、電子線を偏向し、試料ウェハ上にパターンを描く描
画装置であった。このような装置は、ソフトであるパタ
ーンデータから、パターンというハードを作るパターン
ジェネレート機能をもった装置であるが、その露光はい
わゆるｌ筆書きであるため、高いスルーブツトが得られ
ないという問題があった。

スループットを向上させる方法としては可変矩形ビーム
化、ステンシルによるパターン化、フランキングアパー
チャアレイによるドツトパターン化などが考えられてい
る。

最近の超微細パターンを必要とされる半導体装置は、た
とえば１６　Ｍ−ＤＲＡＭの様に微細ではあるが露光す
る殆どの面積は繰り返しパターンである物が多い。ステ
ンシル転写露光法ではこの点、つまり、超微細パターン
で形成される半導体装置においては繰り返し部分が所望
露光パターンの大部分を占めることに着目し、所望する
全パターンから繰り返しパターン部分のみを抽出し、繰
り返し部分のパターンについては、その繰り返しパター
ンの元になる基本セルに分けて透過型マスク上に持ち、
そのセルが構成されている領域、いわゆる基本ユニット
単位に電子線を照射して露光し、その他の部分は可変矩
形で露光を行う。

このステンシル転写露光装置の概要を第５図に示す。（
ａ）は部分図、（ｂ）は全体図、（Ｃ）はステンシルマ
スク２０の断面図である。電子銃から放出された電子は
第１矩形成形アパーチヤ１４で矩形に底形され、アパー
チャ選択用デフレクタ２５によりステンシルマスク２０
上の任意の繰り返し基本パターン部分（基本セル部分）
に照射される。その後、パターン化された電子は縮小レ
ンズ１９，２２により縮小され、さらに偏向系にてウェ
ハＷ上に偏向され、露光する。マスク２０上には非繰り
返しパターン用に、可変矩形用アパーチャ（パターンが
ない抜きスリット）２０ａも備えている。

ステンシルマスクは、パターン形成部分は（Ｃ）に示す
様にステンシル状になっている。パターン部分はアパー
チャ選択用デフレクタ−で電子が照射できる部分である
ならばマスク上のどの位置に形成されていても良い。ま
た、シリコン（Ｓｔ）などを薄膜化させたステンシル状
の部分に限らず、金属板などに１セル／数セル分を一塊
とした基本セルであれば良い。

なおこの図で１１はカソード、１２はグリッド、１３は
アノードで、これらは電子銃を構成する。

１５．１７，１９．２２．２３はレンズ、１６゜１８は
デフレクタ、２１はアパーチャ、２４はＸ−Ｙ方向に移
動可能なステージである。２０ｂ。

２０ｃ、・・・・・・は当該ＩＣでよく現われるパター
ン（の一部）、２０ｅはアパーチャ選択用デフレクタ２
５の調整用のマークパターンである。図のコイルマーク
はアライメントコイル、ステイグコイル、リフオーカス
コイルなどである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ステンシル転写露光装置では、ステンシルマスク上にで
きるだけ多種多様の基本パターンを配置できることが望
ましい。ビーム偏向照射により、このパターン群から１
つ１つのパターンが選択され、露光されるが、ある１つ
の基本パターンが選択された時は、他のパターン部から
ビームがもれない様に、基本パターンどうしは、−窓以
上の距離はなれて配置する必要がある。従ってビームは
、ステンシルマスク部で中心軸から大きく　（２〜３閣
）離れた位置を通過できる必要がある。このため、例え
ば、第６図（ａ）（ｂ）に示すように、マスク入射側に
、１個以上の、所要位置を通過可能にするビーム偏向手
段２５ａ、２５ｂを配置する。（ａ）は１個、（ｂ）は
２個である。１個でも、所要位置を通過するようビーム
Ｂを偏向することができるが、この場合ビームはマスク
２０に斜めに入射することになる。（ｂ）のように２個
設け、一方２５ａでθだけ振ったら他方でθだけ戻すよ
うにすると、垂直に、所要位置を、通過させることがで
きる。

しかしこのまＸではマスク通過後、ビームは光学系の中
心軸から大きく離れてしまっているため、試料面に於け
る結像位置は、光学系の中心軸近傍をビームが通過する
場合とはいちじるしく違ってくる。この点については、
マスク出射側にもビーム偏向手段を設けて、ずれている
電子ビームＢを再び光軸へ戻すとよい。

本発明は、このような、ステンシルマスク入射側で電子
ビームを、該マスクの所望位置を通過するように第１の
偏向手段により偏向し、また第２の偏向手段により該ビ
ームがマスクに垂直に入射するように偏向し、マスク出
射側では第３の偏向手段によりビームが光軸へ戻るよう
に偏向し、更に第４の偏向手段により該ビームが光軸上
を走るように偏向する露光装置において、該ステンシル
マスクの出射側の第３．第４の偏向手段に与える偏向量
データを適切なものにして、該ビームが簡単、確実に光
軸に位置合わせされるようにすることを目的とするもの
である。

〔課題を解決するための手段〕

第１図に示すように本発明では、ステンシルマスクなど
のビームの断面形状を整形する複数個の開口を持ったマ
スク板２０の出射側の第３の偏向手段２５ｃへ与える偏
向データＤｃ（＝−Ｄ−−ＤＰＩ＋αＤｌ、）はその偏
向角θ３がθ、＝−θ１Ｓ−θ、＄＋αθｂ になるデータとし、また該出射側の第４の偏向手段２５
ｄへ与える偏向データＤ　ｄ　（＝　＋Ｄ　Ｉ’　十Ｄ
　Ｆ　’十βＤｂ）はその偏向角θ４が θ４＝＋θ、１＋θＰ′＋βθ１ になるデータとする。こ＼でθ１＄は偏向データＤＩｓ
に、θ１は同ＤＰＩに、θゝは同Ｄｂに対応する偏向角
である。偏向データＤ、′はビームが通るマスク板上所
望位置（前記開口）により決まり、偏向修正用のデータ
Ｄ、”、Ｄ’はＤ−により決まる。なお添字ｓ、ｂは異
種の偏向を区別するもの（Ｓはｓｈｉｆｔｉｎｇ、　　
ｂはｂｅｎｄｉｎｇの各頭文字）であり、また添字１＋
Ｐは同種の偏向に与えられているが、後者は添字すと共
に修正用の項に付されている。α／βは定数で、マスク
２０と第３．第４の偏向手段との間の距離により定まる
。

〔作用〕

第３．第４の偏向手段２５ｃ、２５ｄへ与える偏向デー
タを上記のようにすると、マスク２０を通ったビームＢ
を再び光軸り上へ戻すことができる。即ち、ビームＢは
マスク２０より垂直に出た（光軸りに平行に出た）とす
ると、第１の偏向手段２５ｃがこれをθ、だけ曲げ（偏
向し）、これを第２の偏向手段２５ｄで同じθ３だけ逆
方向に（θ４＝θ３）曲げると、ビームＢを光軸りに平
行にすることができる。そして、第３．第４の偏向手段
はマスク２０の入射側の第１．第２の偏向手段２５ａ、
２５ｂと対称にしくこの対称軸はマスク２０）、第１．
第２の偏向手段の偏向角θ１゜θ２と同じ偏向角にする
（θ３＝θ２．θ４＝θ１とする）と、ビームＢは再び
ビーム光軸上へ戻ることになる。θ−はこの振って（入
射側）戻す（出射側）偏向角を表わす。

マスク２０を出たビームが偏向コイルの不揃、位置ずれ
など何からの原因で垂直方向からφだけ傾いていると、
第３．第４の偏向手段でθ、＝−θ２．θ４＝十θ１＄
だけ偏向してもビームは光軸上へ戻らない。−θ、Ｓ＋
αθｂ、＋θ、Ｓ＋βθｂはこれを補正して、ビームを
正しく光軸上へ戻す。

即ち図のようにφだけ傾いて入射すると、垂直入射時よ
り、入射角が変るだけでなく、入射位置も変る。θ、゛
で後者を、θ５で前者を補正し、傾斜入射時も正しく光
軸上へ戻るようにする。

電磁偏向なら偏向角は偏向コイルに流す電流により調整
される。従ってθ１．θ、３に対応する電流を第３．第
４の偏向手段に流し、また既知の値α／βを用いてαθ
１．βθゝに対応する電流を追加すれば、ビームの光軸
への復帰を簡単に行なうことができる。

露光装置にはアパーチャ２１があり、ビームＢが光軸上
にないと該アパーチャを通過できず、電子銃、ビームＢ
、ステージ２４上の電極、の経路の電流は零になる。こ
の電流を監視しながら、θ１に対応する電流は第１．第
２の偏向手段のそれに合わせ、θ１．αθ５．βθ５に
対応する電流を調整しながら第３．第４の偏向手段に流
すと、やがて上記電流が観察でき、該電流がピークにな
るようにθ１．αθ１．βθ１に対応する電流を設定す
れば、光軸上へのビームＢの位置合せができる。

θ、゛は第３．第４の偏向手段で逆極性、θゝは同極性
、α／βは定数、であるから調整パラメータは２つ、の
２次元調整でよい。調整は、θ、１　θ５の一方を変更
して電流を最大にし、次は他方を変更してその最大値を
高める、等の方法で容易に行なうことができる。

光軸上へのビーム位置合せは、露光装置では厄介な作業
の１つであり、これが容易にできることは実益が大きい
。

〔実施例） マスク２０の近傍のコイル配置を第２図に示す。

ステンシルマスク２０を中心として集束レンズ１７ａと
１７ｂ、偏向コイル２５ａと２５ｄ、２５ｂと２５ｃが
対称に配置される。また光軸りが軸対称中心軸になって
いる。この配置が理想的に成立しており、ビームＢが光
軸上を通って入射すると、偏向コイル２５ａ、２５ｂは
大きさが同じで方向が逆である偏向角θ１．−θヨを与
えることでビームを、マスク上の光軸からずれた所望位
置を通りかつ光軸に平行にすることができ、また偏向コ
イル２５ｃ、２５ｄは同様に大きさが同じで方向が逆で
ある偏向角−８１，θ、を与えることでビームを再び光
軸上へ戻すことができる。

しかし現実には、光学系が理想的に構成、配置されては
いない等の理由で、ビームは光軸に厳密に平行に入射す
るとは限らず、第３図に示すように若干斜めになって入
射することもある。この場合点線で示す理想的な場合の
ビーム偏向角で偏向すると、入射点での位置ずれδと垂
直からのずれ角φに対応できず、またマスク出射側では
ビームを光軸上へ戻すことができない。なおこのような
偏向不適切の問題はマスク２０の入射側などでもあるが
、こ＼ではマスク２０上の所望パターンが選択された、
従ってパターン選択までの偏向は適当に修正されている
、と仮定する。

このマスク２０を通過したビームＢが光軸りから傾いて
いることに対する修正は第４図に示すように、光軸りか
らδだけずれ、しかし角度は垂直である状態（ａ）と、
光軸からのずれはなく、唯、角度が垂直からφだけずれ
ている場合（ｂ）に分けて考える。（ａ）の補正は偏向
手段２５ｃ、２５ｄで、同じ角度で方向は反対の−θδ
、＋θδだけの偏向をすればよい。また０））の補正は
、入射角をφとして、ビームをαφだけ偏向して光軸へ
向け、偏向手段２５ｄでβφだけ偏向して光軸上を走る
ようにすればよい。第２図の理想的な場合の偏向角θ１
とこれらを合わせると結局偏向手段２５ｃ、２５ｄは θ、＝−θ１−θδ十αφ θ４＝θ１＋θδ＋βφ なる偏向をすればよいことになる。勿論このθ。

は前記の式のθげに、θδはθ１に、φはθｂに対応す
る。

マスクはステンシルマスクの他にブランキングアパーチ
ャアレイなどでもよい。

修正量θ１．θ５はマスク上のビーム通過位置で変るか
ら、予めこの修正量を当該露光装置につぎ得ておいてメ
モリなどに記憶させておき、ビーム通過位置（選択した
パターン）に応して該当修正量を読出して偏向手段に加
えるようにするとよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によればマスク通過後のビー
ムを再び正しく光軸上へのせることができ、微細パター
ンの露光を正確、確実に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の詳細な説明図、 第３図および第４図は第２図の動作説明図、第５図は従
来例の説明図、 第６図は第５図の動作説明図である。 第１図で２０はマスク、２５ｃ、２６ｄは第３゜第４の
偏向手段、Ｂはビーム、Ｌは光軸である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、荷電粒子ビームの断面形状を整形する複数個の開口
   を持つマスク板（２０）を備え、該マスク板の入射側に
   は、該ビームをマスク板上所望位置を通るように光軸よ
   り偏向させる第１の偏向手段と、偏向された該ビームを
   光軸に平行にする第２の偏向手段を有し、また該マスク
   板の出射側には、マスクを通ったビームを再び光軸へ向
   ける第３の偏向手段（２５ｃ）と、光軸へ向けられた該
   ビームが光軸上を走るように偏向する第４の偏向手段（
   ２５ｄ）を有する露光装置を用いる微細パターン露光方
   法において、 該第３、第４の偏向手段には、各々の偏向角θ＿３θ＿
   ４が下式になるようにする偏向データＤ＿ｌ＾ｓ、Ｄ＿
   ｐ＾ｓＤ＾ｂを与えて、マスク板でパターン化されたビ
   ームが再び光軸上に戻り、露光を行なうようにすること
   を特徴とする微細パターン露光方法。 θ＿３＝−θ＿ｌ＾ｓ−θ＿ｐ＾ｓ＋αθ＾ｂθ＿４＝
   θ＿ｌ＾ｓ＋θ＿ｐ＾ｓ＋βθ＾ｂこゝでθ＿ｌ＾ｓは
   Ｄ＿ｌ＾ｓに、θ＿ｐ＾ｓはＤ＿ｐ＾ｓに、θ＾ｂはＤ
   ＾ｂに対応する偏向角で、偏向データＤ＿ｌ＾ｓはビー
   ムが通る前記マスク板上所望位置により決まり、偏向修
   正用のデータＤ＿ｐ＾ｓ、Ｄ＾ｂはＤ＿ｌ＾ｓにより決
   まり、α／βは定数。