JPH1079346A

JPH1079346A - 荷電粒子線転写装置

Info

Publication number: JPH1079346A
Application number: JP17340197A
Authority: JP
Inventors: Teruaki Okino; 輝昭沖野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-07-11
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 1998-03-24

Abstract

(57)【要約】【課題】分割転写方式でマスクパターンの転写を行う
際に、マスク上の各小領域に対する荷電粒子線の照射領
域の形状等の照明特性を光軸からの偏向量に依らずに一
定にする。【解決手段】電子銃１０から放出された電子線ＥＢ
は、コンデンサレンズ１１Ａ，１１Ｂで集束されてアパ
ーチャ板３１に達する。アパーチャ板３１の開口を通過
した電子線ＥＢは、第１の視野選択偏向器１２Ａによっ
て偏向されコンデンサレンズ１１Ｃで平行ビームにされ
た後、第２の視野選択偏向器１２Ｂによって振り戻され
てマスク１の１つの小領域上の照射領域３３に入射す
る。アパーチャ板３１の開口の投影像がその照射領域３
３となっている。コンデンサレンズ１１Ｃの内部付近に
配置された照明特性補正系３０によって、その電子線の
照射領域３３の形状、位置、及び電流密度等を補正す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体集積
回路等を製造するためのリソグラフィ工程等で使用され
る荷電粒子線転写装置に関し、更に詳しくは電子線やイ
オンビーム等の荷電粒子線の照射によりマスク上のパタ
ーンを分割転写方式で感光基板上に転写する荷電粒子線
転写装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、転写パターンの解像度の向上とス
ループット（生産性）の向上との両立を可能とした荷電
粒子線転写装置の検討が進められている。このような転
写装置としては、１ダイ（１枚の感光基板に形成される
多数の集積回路の１個分に相当するパターン。）又は複
数ダイ分のパターンをマスクから感光基板へ一括して転
写する一括転写方式の装置が従来より検討されていた。
ところが、一括転写方式は、転写の原版となるマスクの
製作が困難で、且つ１ダイ分以上の大きな光学フィール
ド内で荷電粒子光学系（以下、単に「光学系」と呼ぶ）
の収差を所定値以下に収めることが難しい。そこで、最
近では感光基板に転写すべきパターンをマスク上で１ダ
イ分に相当する大きさよりも小さい複数の小領域に分割
し、各小領域毎に分割してパターンをそれぞれ感光基板
上に転写する分割転写方式の装置が検討されている。

【０００３】この分割転写方式では、その小領域毎に焦
点位置のずれや転写像のディストーション等の収差等を
補正しながら転写を行うことができる。これにより、一
括転写方式に比べて光学的に広い領域に亘って解像度、
及び位置精度の良好な露光を行うことができる。図１０
（ａ）は、分割転写方式の電子線縮小転写装置で使用さ
れていた従来のマスクの一部を示す拡大平面図であり、
この図１０（ａ）において、マスク４１の内部の領域が
縦横に格子状に形成された境界領域としてのストラット
４２によって多数の矩形の小領域（サブフィールド）４
３に分割されている。小領域４３は例えば１ｍｍ角程度
の大きさである。図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡＡ線
に沿う断面図であり、この図１０（ｂ）に示すように、
ストラット４２はマスク４１の重量を支えることができ
るように厚く形成されている。

【０００４】そして、小領域４３の内部に矩形のパター
ン形成領域４４が設定され、パターン形成領域４４内に
電子線を部分的に透過する原版パターンが形成されてい
る。また、小領域４３内でストラット４２とパターン形
成領域４４との間のスカート領域４５は、電子線を遮断
する領域となっており、照明系による電子線の照射領域
４６はパターン形成領域４４より大きく、且つスカート
領域４５を超えないように設定されている。これによっ
て、スカート領域４５の内側のパターン形成領域４４内
のパターンのみが感光基板上に転写されるようになって
いる。そして、その電子線の照明系は、通常所定のアパ
ーチャの像をマスク４１上に投影する構成となってい
る。この場合、そのアパーチャの像が電子線の照射領域
４６となっている。

【０００５】また、通常の分割転写方式では、電子線を
偏向して転写を行うのは、マスク上でほぼ光学系の光軸
を所定方向に横切る位置にある一列の小領域となってい
る。そして、その所定方向に直交する領域の小領域のパ
ターンを転写するために、ステージ系を介してマスクと
感光基板とをその所定方向に直交する方向に機械的に連
続的に走査している。従って、図１０（ａ）のマスク４
１も、露光中に例えば矢印４７の方向に連続的に走査さ
れているため、転写中にパターン形成領域４４が電子線
の照射領域４６から外れないように、その照射領域４６
はパターン形成領域４４に対して所定幅だけ大きく設定
されている。

【０００６】また、そのように分割転写方式でマスク上
の各小領域内のパターンを継ぎ合わせながらウエハ上に
転写すると、境界部で継ぎ誤差が発生する恐れがある。
そのような継ぎ誤差を低減するために、本発明者は、電
子線の照射領域の輪郭部をぼかすと共に、その照射領域
によって各小領域内で転写されるパターンの領域を規定
して、隣接する小領域内の原版パターンを互いに輪郭部
が重なるようにして転写する方式（以下、「半影重ね転
写方式」と呼ぶ）を提案している。この半影重ね転写方
式では、照明系で例えば所定のアパーチャのデフォーカ
スした像をマスク上に投影することで、その輪郭部がぼ
けた照射領域を設定している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の分割
転写方式では、マスク上の一列の小領域（サブフィール
ド）内で光軸から離れた位置にある小領域のパターンを
感光基板上に転写する場合、照明系では電子線を光軸か
ら大きく偏向して当該小領域に照射することになる。し
かしながら、このように電子線を光軸から偏向すると、
ほぼ光軸上の小領域に電子線を照射する場合に比べて、
電子線の収差の状態が変化して、小領域上での電子線の
照射領域の形状、位置、又は電流密度等が微妙に変化す
る。

【０００８】具体的に、例えば図１０（ａ）の照射領域
４６が焦点位置のずれ（デフォーカス）によってより大
きな照射領域４６Ａになるような場合には、予めスカー
ト領域４５を或る程度余裕をもって広く設定しなければ
ならなくなる。しかしながら、スカート領域４５は本質
的には無駄な領域であるため、マスク及びマスクステー
ジが全体として大きくなるという不都合があった。ま
た、照射領域４６の形状が変化するか、又は位置がずれ
るような場合には、パターン形成領域４４の一部が照射
領域４６から外れて、感光基板上に転写されないパター
ンが生じてしまう。更に、電流密度が変化したときに
は、感光基板に対する露光量が変化する。また、電流一
定で照射領域４６の形状が変化するような場合にも、電
流密度が変化する。

【０００９】更に、特に分割転写方式で且つ半影重ね転
写方式の場合に、マスク上で光軸から離れた小領域上で
の電子線の照射領域の形状、位置、又は電流密度等が変
化すると、マスク上の各小領域のパターンの投影像を感
光基板上で輪郭部を重ね合わせながら露光した場合のつ
なぎ部が滑らかでなくなるという不都合がある。半導体
素子の集積度は益々向上しているため、そのようなつな
ぎ部での滑らかさも問題となりつつある。また、照射領
域の形状等の変化によって、感光基板上での露光量のむ
らが生ずるという不都合もある。

【００１０】本発明は斯かる点に鑑み、分割転写方式で
マスクパターンの転写を行う際に、マスク上の各小領域
に対する荷電粒子線の照射領域の形状等の照明特性を光
軸からの偏向量に依らずに一定にできる荷電粒子線転写
装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による荷電粒子線
転写装置は、例えば図１及び図２に示すように、転写す
べきパターンが互いに離間する複数の小領域（２Ａ，２
Ｂ，２Ｃ，…）内に分割して形成されたマスク（１）に
対して、視野選択用の偏向照明系（１０，１１Ａ，１１
Ｂ，１１Ｃ，１２Ａ，１２Ｂ，３１）を介してそれら小
領域を単位として順次所定の断面形状を有する荷電粒子
線を照射し、それら小領域内のパターンの結像系（１
４，１５）による像を転写対象の基板（５）上で互いに
実質的に接するように転写することによって、基板
（５）上にその転写すべきパターンの像を転写する荷電
粒子線転写装置において、その視野選択用の偏向照明系
によってマスク（１）上のそれら小領域に照射されるそ
の荷電粒子線の断面形状に関する照明特性（照射領域の
形状、位置、又は荷電粒子線の電流密度等）の、その荷
電粒子線の光軸（ＡＸ）からの偏向量に応じた変動を補
正するための照明特性補正手段（３０）を設けたもので
ある。

【００１２】斯かる本発明によれば、照明特性補正手段
（３０）はマスク（１）に対して荷電粒子線源側に配置
される。そして、照明特性補正手段（３０）を介して、
マスク（１）上の転写対象の小領域の光軸（ＡＸ）から
の偏向量に応じて動的にその荷電粒子線の断面形状に関
する照明特性を補正することによって、マスク（１）上
の各小領域に照射される荷電粒子線の断面形状に関する
照明特性が、光軸（ＡＸ）からの偏向量に依らずに一定
にされる。

【００１３】この場合、その視野選択用の偏向照明系の
一例は、所定形状のアパーチャ（３１）を通過した荷電
粒子線を集束及び偏向することによって、マスク（１）
上のそれら小領域上に順次アパーチャ（３１）の像を形
成する結像方式の照明系であり、この際のその照明特性
のその荷電粒子線の光軸（ＡＸ）からの偏向量に応じた
変動とは、アパーチャ（３１）の像の焦点位置のずれ、
非点収差、回転誤差、及び位置誤差の内の少なくとも１
つである。このとき、例えば焦点位置のずれは電磁レン
ズ又は静電レンズにより補正され、非点収差は電磁式又
は静電式の非点収差補正器で補正され、回転誤差は電磁
レンズ又は静電レンズにより補正され、位置誤差は電磁
式又は静電式の偏向器により補正される。

【００１４】次に、上述の荷電粒子線転写装置におい
て、例えば図７〜図９に示すように、その視野選択用の
偏向照明系を介してマスク（１Ａ）上の小領域（２）に
照射されるその荷電粒子線の断面形状の輪郭部での強度
分布を外側に向けて単調に減少するように設定し、基板
（５）に対するそれら小領域内のパターンの像を隣接す
るパターンの像と輪郭部（７Ｍａ〜７Ｍｄ）が重なるよ
うにしてもよい。これは半影重ね転写方式を併用するこ
とを意味する。半影重ね転写方式では、各小領域内の転
写対象の領域が荷電粒子線の断面形状で規定されるた
め、その断面形状を一定として、電流密度を一定とする
ことによって、基板（５）上のつなぎ部での滑らかさが
向上し、且つ露光量分布も一定となる。

【００１５】これらの場合において、照明特性補正手段
（３０）の一例は、電磁補正器又は静電補正器である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明による荷電粒子線転
写装置の実施の形態の一例につき図１〜図６を参照して
説明する。本例は分割転写方式でマスクパターンの転写
を行う電子線縮小転写装置に本発明を適用したものであ
る。図１は本例で使用する電子線縮小転写装置の概略構
成を示し、この図１において、電子光学系の光軸ＡＸに
平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に
垂直にＸ軸を、図１の紙面に平行にＹ軸を取って説明す
る。先ず、本例の偏向照明系において、電子銃１０から
放出された電子線ＥＢは、第１コンデンサレンズ１１Ａ
で一度集束された後、第２コンデンサレンズ１１Ｂで再
び集束される。第２コンデンサレンズ１１Ｂの近傍にア
パーチャ板３１が配置され、アパーチャ板３１の開口を
通過した電子線ＥＢは、第１の視野選択偏向器１２Ａに
よって主にＹ方向に偏向され第３コンデンサレンズ１１
Ｃで平行ビームにされた後、第２の視野選択偏向器１２
Ｂによって振り戻されてマスク１の１つの小領域上の照
射領域３３に導かれる。視野選択偏向器１２Ａ，１２Ｂ
は電磁偏向器であり、視野選択偏向器１２Ａ，１２Ｂに
おける偏向量は、装置全体の動作を統轄制御する主制御
装置１９が、偏向補正量設定器２５を介して設定する。
なお、図１において、電子線ＥＢの実線で示す軌跡はク
ロスオーバの共役関係を示し、点線で示す軌跡はマスク
パターンの共役関係を示している。

【００１７】本例ではアパーチャ板３１の配置面は、マ
スク１の配置面と共役であり、アパーチャ板３１の開口
の投影像がマスク１上の電子線の照射領域３３となって
いる。更に本例の偏向照明系中の第３コンデンサレンズ
１１Ｃの内部付近には、その電子線の照射領域３３の形
状、位置、及び電流密度等を補正するための照明特性補
正系３０が配置されている。照明特性補正系３０は、焦
点補正コイル３０ａ、非点補正コイル３０ｂ、偏向補正
コイル３０ｃ、及び回転補正コイル３０ｄより構成され
ている。それらの内で、焦点補正コイル３０ａは、例え
ばうず巻き型の空芯コイルよりなり、焦点補正コイル３
０ａによって照射領域３３、即ちアパーチャ板３１の開
口の投影像の焦点位置を補正できる。なお、焦点補正コ
イル３０ａのような電磁レンズの代わりに、静電レンズ
を用いて焦点位置を補正してもよい。

【００１８】また、非点補正コイル３０ｂは、例えば図
３（ａ）に示すように、８極のサドル型のコイル５０Ａ
〜５０Ｈを光軸の周りに等角度間隔で配置し、対向する
各対のコイル間に互いに反発する磁場を発生させたもの
である。図３（ａ）において、対向するコイル５０Ａ，
５０Ｅの間には矢印５１Ａ及び５１Ｅで示すように反発
する磁場が発生し、これとは直交する方向に配置された
コイル５０Ｃ，５０Ｇ間にはそれとは反対方向の磁場が
発生している。そして、このように互いに反対方向の磁
場が発生するコイルが２組配置されている。その非点補
正コイル３０ｂによって、照射領域３３の非点収差を補
正できる。なお、非点補正コイル３０ｂのような電磁式
の非点収差補正器の代わりに、静電式の非点収差補正器
を使用してもよい。

【００１９】そして、偏向補正コイル３０ｃは、例えば
図３（ｂ）に示すように、４極のサドル型のコイル５２
Ａ〜５２Ｄを光軸の周りに等角度間隔で配置し、対向す
る各対のコイルの間に同じ方向の磁場を発生させたもの
である。図３（ｂ）において、対向するコイル５２Ａ，
５２Ｃの間には矢印５３で示すように同じ方向の磁場が
発生し、他の対向するコイル間にも同じ方向の磁場が生
じている。この偏向補正コイル３０ｃによって、照射領
域３３のＸ方向、及びＹ方向の位置を補正できる。偏向
補正コイル３０ｃのような電磁偏向器の代わりに静電偏
向器を使用してもよい。

【００２０】更に、回転補正コイル３０ｄは、例えば光
軸方向に長いうず巻き型の空芯コイルよりなり、この回
転補正コイル３０ｄによって照射領域３３の回転角を補
正できる。そして、焦点補正コイル３０ａ、非点補正コ
イル３０ｂ、偏向補正コイル３０ｃ、及び回転補正コイ
ル３０ｄにおける補正量は、主制御装置１９が偏向補正
量設定器２５を介してマスク１上の各小領域毎に設定で
きるように構成されている。

【００２１】マスク１を通過した電子線ＥＢは２段の電
磁偏向器よりなる偏向器１３Ａにより所定量偏向された
上で投影レンズ１４により一度クロスオーバＣＯを結ん
だ後、対物レンズ１５を介して電子線レジストが塗布さ
れたウエハ５上に集束され、ウエハ５上の所定位置にマ
スク１の１つの小領域内のパターンを所定の縮小率β
（例えば１／４）で縮小した像が転写される。本例の投
影レンズ１４及び対物レンズ１５は、対称磁気ダブレッ
ト（ＳＭＤ：Symmetric Magnetic Doublet）方式の結像
系を構成しており、クロスオーバＣＯが形成される位置
に開口絞り３２が配置されている。また、対物レンズ１
５の近傍とウエハ５との間にも２段の電磁偏向器よりな
る偏向器１３Ｂが配置され、偏向器１３Ａ，１３Ｂにお
ける偏向量は、主制御装置１９が偏向量設定器２６を介
して設定する。分割転写方式では、マスク１上の各小領
域はストラットを挟んで配置されているのに対して、対
応するウエハ５上の各小転写領域は密着して配置されて
いるため、偏向器１３Ａ，１３Ｂはそのストラットの分
だけ電子線を横ずれさせるため、及びマスク１とウエハ
５との同期誤差を補正するため等に使用される。

【００２２】更に、対物レンズ１５の底面近傍にウエハ
側からの電子を検出するための反射電子検出器２９が配
置され、反射電子検出器２９からの反射電子信号ＲＥは
主制御装置１９に供給されている。そして、マスク１は
マスクステージ１６にＸＹ平面と平行に取り付けられ
る。マスクステージ１６は、駆動装置１７によりＸ方向
に連続移動し、Ｙ方向にステップ移動する。マスクステ
ージ１６のＸＹ平面内での位置はレーザ干渉計１８で検
出されて主制御装置１９に出力される。

【００２３】一方、ウエハ５は、試料台２０上のウエハ
ステージ２１上にＸＹ平面と平行に保持されている。ウ
エハステージ２１は、駆動装置２２によりマスクステー
ジ１６のＸ軸に沿った連続移動方向とは逆方向へ連続移
動可能で、且つＹ方向へステップ移動可能である。Ｘ方
向に逆方向としたのは、レンズ１４，１５によりマスク
パターン像が反転するためである。ウエハステージ２１
のＸＹ平面内での位置はレーザ干渉計２３で検出されて
主制御装置１９に出力される。

【００２４】主制御装置１９は、入力装置２４から入力
される露光データと、レーザ干渉計１８，２３が検出す
るマスクステージ１６及びウエハステージ２１の位置情
報とに基づいて、視野選択偏向器１２Ａ，１２Ｂ、及び
偏向器１３Ａ，１３Ｂによる電子線ＥＢの偏向量を演算
すると共に、マスクステージ１６及びウエハステージ２
１の動作を制御するために必要な情報（例えば位置及び
移動速度）を演算する。偏向量の演算結果は偏向補正量
設定器２５、及び偏向量設定器２６に出力され、これら
の設定器によりそれぞれ、視野選択偏向器１２Ａ，１２
Ｂ及び偏向器１３Ａ，１３Ｂによる偏向量が設定され
る。また、視野選択偏向器１２Ａ，１２Ｂによる電子線
ＥＢの光軸ＡＸからの偏向量に応じて、偏向補正量設定
器２５を介して照明特性補正系３０を駆動することによ
ってマスク１上の電子線の照射領域３３の形状等が常に
一定になるように制御される。

【００２５】マスクステージ１６、及びウエハステージ
２１の動作に関する演算結果はドライバ２７，２８にそ
れぞれ出力される。ドライバ２７，２８は演算結果に従
ってステージ１６，２１が動作するように駆動装置１
７，２２の動作を制御する。なお、入力装置２４として
は、露光データの作成装置で作成した磁気記録情報を読
み取る装置、マスク１やウエハ５に登録された露光デー
タをこれらの搬入の際に読み取る装置等適宜選択してよ
い。

【００２６】次に、図２及び図６を参照して本例のマス
ク１のパターン配置及び対応するウエハ５上の転写像の
配置等につき説明する。図２は、本例のマスク１とウエ
ハ５との対応関係を示す斜視図であり、この図２におい
て、マスク１は境界領域としてのストラット３によって
Ｘ方向、及びＹ方向に所定ピッチで矩形の多数の小領域
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…に分割され、転写対象の小領域
（図２では小領域２Ａ）内の照射領域３３に電子線ＥＢ
が照射される。

【００２７】図６は、図２のマスク１上の小領域２Ａ，
２Ｂ，２Ｃ，…を代表する１つの小領域２を示し、この
図６において、小領域２の内部の矩形のパターン形成領
域３４内に転写すべきパターンに対応する電子線の透過
部が設けられ、パターン形成領域３４の輪郭とストラッ
ト３との間のスカート領域３５、及びストラット３は、
それぞれ電子線を遮断又は拡散する領域である。なお、
電子線転写用のマスク１としては、窒化シリコン（Ｓｉ
Ｎ）等の薄膜にて電子線の透過部を形成し、その表面に
適宜タングステン製の散乱部を設けた所謂散乱マスク
と、シリコン（Ｓｉ）製の散乱部に設けた抜き穴を電子
線の透過部とする所謂穴空きステンシルマスク等が存在
するが、本例では何れでも構わない。

【００２８】その小領域２内のパターンを転写する際
に、パターン形成領域３４を覆う矩形の照射領域３３に
電子線が照射される。この場合、本例ではマスク１がマ
スクステージ１６によって例えば矢印Ａで示す−Ｘ方向
に移動する。但し、本例では図１の照明特性補正系３０
が設けられているため、小領域２が光軸ＡＸから離れた
位置にある場合でも焦点位置のずれ、非点収差、位置の
ずれ、回転角の変化を補正することによって、照射領域
３３の形状は図１のアパーチャ板３１内の開口を正確に
所定の倍率で投影した形状、即ちパターン形成領域３４
の外側に所定幅の余裕を持たせた矩形に維持される。従
って、パターン形成領域３４の周囲のスカート領域３５
にそれ程余裕を持たせる必要はない。そのため、従来の
ようにスカート領域の大きいマスクを使用する場合と比
較すると、同じ面積のマスクパターンを転写するのであ
れば、マスク１を全体として小型化できる。

【００２９】図２に戻り、マスク１上の小領域２Ａを通
過した電子線ＥＢは、図１の投影レンズ１４及び対物レ
ンズ１５を介して、ウエハ５上の１つの小転写領域７Ａ
に集束され、その小領域２Ａ内のパターンの縮小像が、
その小転写領域７Ａに投影される。転写時には、小領域
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…を単位として電子線ＥＢの照射が
繰り返され、各小領域内のパターンの縮小像がウエハ５
上の異なる小転写領域７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，…に順次転写
される。この際に、図１の偏向器１３Ａ，１３Ｂを駆動
して、各小領域を区切るストラット３の幅分だけ電子線
ＥＢを横ずれさせることによって、ウエハ５上の小転写
領域７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，…は互いに隙間無く配置され
る。

【００３０】次に、本例でマスク１のパターンの転写を
行う場合の全体の動作につき説明する。先ず、本例で
は、主制御装置１９の制御のもとでマスクステージ１６
及びウエハステージ２１を介して、図２に示すように、
マスク１を−Ｘ方向に所定速度ＶＭで連続移動（機械走
査）するのに同期して、ウエハ５を＋Ｘ方向に速度ＶＷ
で連続移動する。図１の投影レンズ１４及び対物レンズ
１５のマスクからウエハへの縮小率βを用いて、マスク
１上での各小領域内のパターン形成領域３４のＸ方向の
幅をＬ１、パターン形成領域３４のＸ方向の間隔をＬ２
とすると、ウエハ５の速度ＶＷは次式で表される。

【００３１】ＶＷ＝β・｛Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）｝・ＶＭ（１）そして、マスク１上の多数の小領域中で、ほぼ光軸ＡＸ
を横切る位置に達したＹ方向に一列に配列された複数の
小領域（図２では小領域２Ａ，２Ｂ，…）に対して、図
１の視野選択偏向器１２Ａ，１２Ｂを介して順次電子線
ＥＢが照射され、各小領域内のパターンが順次ウエハ５
の１ダイ分の転写領域６Ａ内に隙間無く転写される。そ
して、マスク１及びウエハ５がＸ方向に移動するのに伴
って、光軸ＡＸを横切る位置に達した一列の複数の小領
域内のパターンが順次ウエハ５上に転写される動作が繰
り返されて、マスク１上の全部の小領域内のパターンが
ウエハ上に転写されると、ウエハ５上の転写領域６Ａへ
のパターンの転写が終了する。その後ウエハ５上の隣接
する別の１ダイ分の転写領域６Ｂにも同様にマスク１の
パターンの転写が行われる。

【００３２】この際に、図６で示したように、本例では
マスク１上の小領域２の光軸ＡＸからの偏向量に拘らず
電子線の照射領域３３の形状が一定であるため、マスク
１の小領域２内の無駄な領域であるスカート領域３５が
小さくなり、ひいてはマスク１が小型化されている。従
って、図１のマスクステージ１６が小型化でき、装置全
体の製造コストが低減できる利点がある。更に照射領域
３３の形状が一定であれば、電流密度も一定になるた
め、ウエハ５上での露光量むらもなくなる。

【００３３】なお、上述のように照明特性補正系３０を
介して照射領域３３の形状等を補正するためには、照射
領域３３の光軸ＡＸからの距離に応じてその照射領域３
３の形状等を計測する必要がある。そこで、マスク１上
の電子線の照射領域３３の形状等の計測方法の一例につ
き説明する。ここでは、投影レンズ１４及び対物レンズ
１５よりなる結像系の収差は無視できるものとして、照
射領域３３のウエハ５上への投影像の形状を計測する。

【００３４】そのため、シリコンウエハの一部を使用し
て、図４に示すように、そのシリコンウエハの一部の上
に電子線を反射するタンタル（Ｔａ）の矩形の薄膜より
なる基準パターン５４を形成しておく。この基準パター
ン５４が形成された基準部材を、図１のウエハステージ
２１上に固定しておく。そして、図１において、マスク
１を取り外した状態で、視野選択偏向器１２Ａ，１２Ｂ
を介して光軸ＡＸから所定量だけ離れた位置に電子線の
照射領域３３を設定する。次に、ウエハステージ２１を
駆動して、設計上でその照射領域３３の中心とＹ方向に
共役な位置に、図４の基準パターン５４の＋Ｙ方向のエ
ッジ５４ａを配置する。

【００３５】その後、図４の矢印で示すように、図１の
偏向器１３Ａ，１３Ｂを駆動して、照射領域の像３３Ｗ
をそのエッジ５４ａを横切るようにＹ方向に走査し、こ
の走査に同期して図１の反射電子検出器２９からの反射
電子信号ＲＥを主制御装置１９で取り込む。また、予め
偏向器１３Ａ，１３Ｂによる像３３の偏向量をＹ座標上
での変位ｙに換算するための変換係数を求めておき、反
射電子信号ＲＥを像３３の変位ｙの関数として記憶す
る。また、変位ｙの原点は偏向器１３Ａ，１３Ｂによる
偏向量が０の位置とする。

【００３６】図５（ａ）はそのように変位ｙの関数とし
て記憶された反射電子信号ＲＥを示し、この反射電子信
号ＲＥを変位ｙで微分することによって、図５（ｂ）に
示すように、照射領域の像３３ＷのＹ方向のエッジの位
置で大きく変化する微分信号ｄＲＥ／ｄｙが得られる。
そこで、この微分信号ｄＲＥ／ｄｙが所定の閾値を超え
る領域の幅ＤＹ、及びその領域の中心の変位ΔＹを求め
ると、幅ＤＹは照射領域の像３３ＷのＹ方向の幅であ
り、変位ΔＹは、その像３３Ｗの中心の設計上の位置か
らのＹ方向への位置ずれ量である。同様に、基準パター
ン５４のＸ方向のエッジを用いることによって、照射領
域の像３３ＷのＸ方向の幅、及び位置ずれ量も計測でき
る。そして、これらの計測結果、及びマスクからウエハ
への縮小率βより、計測対象の照射領域３３の形状、及
び位置を求めることができる。

【００３７】また、例えば図１の照明特性補正系３０中
の焦点補正コイル３０ａを動作させて照射領域３３の焦
点位置をずらしながら、図４及び図５に示すような照射
領域の像３３Ｗの微分信号ｄＲＥ／ｄｙの計測を行う
と、その照射領域３３がベストフォーカス位置にあると
きにこの波形の立ち上がり、立ち下がりが最も鋭くなる
ことから、その焦点補正コイル３０ａでの補正量を決定
できる。同様に、回転補正コイル３０ｄを動作させて照
射領域３３の回転角をずらしながら、図４及び図５に示
すような照射領域の像３３Ｗの微分信号ｄＲＥ／ｄｙの
計測を行うと、その照射領域の像３３Ｗのエッジが基準
パターン５４のエッジに平行であるときにこの波形の立
ち上がり、立ち下がりが最も鋭くなることから、その回
転補正コイル３０ｄでの補正量を決定できる。

【００３８】次に、本発明の実施の形態の他の例につき
図７〜図９を参照して説明する。本例は分割転写方式
で、且つ半影重ね転写方式の電子線縮小転写装置に本発
明を適用したものである。また、本例では図１に示す電
子線縮小転写装置をほぼそのまま使用するが、アパーチ
ャ板３１がマスク１との共役面から所定量デフォーカス
した面に配置されている。更に、マスクのパターン配
置、及び転写方法が異なっている。以下では、主に相違
点につき説明する。

【００３９】先ず、図７（ａ）は本例で使用するマスク
１Ａを示し、この図７（ａ）において、マスク１Ａも境
界領域としてのストラット３によってＸ方向、Ｙ方向に
所定ピッチで多数の小領域２に分割され、小領域２内の
パターン形成領域（有効パターン領域）３６内に転写す
べきパターンが形成されている。但し、本例では半影重
ね転写方式で転写が行われるため、パターン形成領域３
６と同じ大きさの電子線の照射領域３７に図１のアパー
チャ板３１の開口の像が投影されている。言い換える
と、電子線の照射領域３７によって、実質的にパターン
形成領域３６の輪郭が規定されている。そして、パター
ン形成領域３６の輪郭から内側に所定幅の領域（以下、
「半影領域」と呼ぶ）３６ｅでは、電子線の強度分布が
ほぼ線形に低下して、輪郭ではその強度が０になってい
る。

【００４０】即ち、図７（ｂ）は図７（ａ）の照射領域
３７の中央部でのＹ方向に沿った電子線の強度分布Ｅ
（Ｙ）を示し、図７（ｃ）は図７（ａ）の照射領域３７
の中央部でのＸ方向に沿った電子線の強度分布Ｅ（Ｘ）
を示し、これら図７（ｂ）及び（ｃ）に示すように、電
子線の強度分布Ｅ（Ｘ），Ｅ（Ｙ）はそれぞれ半影領域
３６ｅに対応する領域３８Ｘ，３８Ｙで線形に低下し
て、台形状の分布となっている。一例として、パターン
形成領域３６が１ｍｍ角であるとすると、半影領域３６
ｅの幅は０．１ｍｍ程度である。

【００４１】本例でも、図７（ａ）において、マスク１
Ａが例えば矢印Ａで示す−Ｘ方向に移動する。この際
に、図１の視野選択偏向器１２Ａ，１２Ｂを介して、電
子線の照射領域３７を−Ｘ方向に移動することが望まし
い。また、本例でも図１の照明特性補正系３０によっ
て、マスク１Ａ上の小領域の光軸からの偏向量に拘ら
ず、その小領域上の照射領域３７の形状、位置、及び電
流密度等を一定に維持する。従って、パターン形成領域
３６又は照射領域３７はほぼ小領域２の全体に広げるこ
とができ、パターン形成領域３６とストラット３との間
の領域（これも「スカート領域」と呼ぶ）３８は殆ど無
視できる程度に狭くできるため、結果としてマスク１Ａ
を小型化できる。

【００４２】更に、本例の図７（ａ）に示すマスク１Ａ
のパターン形成領域３６の半影領域３６ｅでは、隣接す
る小領域の半影領域と同一のパターンが重複して形成さ
れている。このパターンの重複につき図８を参照して説
明する。図８は、本例のマスク１Ａの複数の小領域を示
し、この図８において、中央の小領域２Ｍ内のパターン
形成領域３６Ｍに左右、及び上下にそれぞれ半影領域３
６Ｍａ，３６Ｍｂ，３６Ｍｄ，３６Ｍｃが設定されてい
る。そして、左側（＋Ｙ方向）の半影領域３６Ｍａ内に
は、左側に隣接する小領域内のパターン形成領域３６Ｌ
の右側の半影領域３６Ｌｂ内と同一のパターンが形成さ
れ、右側の半影領域３６Ｍｂ内には、右側に隣接する小
領域内のパターン形成領域３６Ｎの左側の半影領域３６
Ｎａ内と同一のパターンが形成されている。同様に、パ
ターン形成領域３６Ｍの上下（Ｘ方向）の半影領域３６
Ｍｄ及び３６Ｍｃには、それぞれ上下に隣接する小領域
内のパターン形成領域３６Ｔ及び３６Ｇの半影領域３６
Ｔｃ及び３６Ｇｄ内と同一のパターンが形成されてい
る。

【００４３】そして、図８のマスクパターンをウエハ５
上に転写する際には、マスク１Ａ上の小領域内のパター
ン形成領域３６Ｌ〜３６Ｎ，３６Ｔ，３６Ｇのパターン
がそれぞれ図９のウエハ５上の小転写領域７Ｌ〜７Ｎ，
７Ｔ，７Ｇ内に転写される。この場合、小転写領域７Ｌ
〜７Ｎ，７Ｔ，７Ｇは図８の半影領域（３６Ｍａ等）の
パターンが互いに重なるように配置されている。即ち、
図８の小領域２Ｍに対応する小転写領域７Ｍを例に取る
と、図９の小転写領域７Ｍの右側の所定幅の輪郭部７Ｍ
ａには、図８の半影領域３６Ｍａ，３６Ｌｂのパターン
が重複して転写され、左側の輪郭部７Ｍｂには、半影領
域３６Ｍｂ，３６Ｎａのパターンが重複して転写されて
いる。同様に、図９の小転写領域７Ｍの上下の輪郭部７
Ｍｃ及び７Ｍｄにはそれぞれ、図８の半影領域３６Ｍ
ｃ，３６Ｇｄ及び半影領域３６Ｍｄ，３６Ｔｃのパター
ンが重複して転写されている。

【００４４】このように本例では、ウエハ５上の各小転
写領域７Ｌ，７Ｍ，…では、それぞれ輪郭部で対応する
マスク上のパターンが重複して転写されているため、重
複部が無い場合に比べて継ぎ誤差が低減している。しか
も、図７で示したように、マスク１Ａ上での電子線の照
射領域３７は半影領域で強度が線形に低下しているた
め、ウエハ５上の重複部での露光量はその他の部分と同
一であり、露光量むらは生じない。更に、その照射領域
３７の形状等は一定であるため、ウエハ５上の各小転写
領域間のつなぎ部（輪郭部）は滑らかであり、所望のパ
ターンが高精度に得られる。また、小領域２内のパター
ン形成領域３６内での電子線の強度分布は常に一定であ
り、ウエハ５上でも露光量のむらが生ずることがなく、
常に高い解像度で転写が行われる。

【００４５】なお、本発明は電子線転写装置のみなら
ず、イオンビーム等を使用した転写装置にも同様に適用
できることは明らかである。このように、本発明は上述
の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で種々の構成を取り得る。

【００４６】

【発明の効果】本発明の荷電粒子線転写装置によれば、
マスク上の各小領域に照射される荷電粒子線の断面形状
に関する照明特性の、その荷電粒子線の光軸からの偏向
量に応じた変動を補正するための照明特性補正手段を設
けたため、分割転写方式でマスクパターンの転写を行う
際に、マスク上の各小領域に対する荷電粒子線の照射領
域の形状等の照明特性を光軸からの偏向量に依らずに一
定にできる利点がある。その結果、マスク上の各小領域
のスカート領域を狭くでき、マスク及びマスクステージ
を小型化できる。また、部分的に転写されないパターン
の発生を防止できると共に、露光量のむらを低減でき
る。

【００４７】また、視野選択用の偏向照明系が、所定形
状のアパーチャを通過した荷電粒子線を集束及び偏向す
ることによって、そのマスク上の小領域上に順次アパー
チャの像を形成する結像方式の照明系であり、その照明
特性のその荷電粒子線の光軸からの偏向量に応じた変動
が、そのアパーチャの像の焦点位置のずれ、非点収差、
回転誤差、及び位置誤差の内の少なくとも１つである場
合には、これらの照明特性の変動をそれぞれ電磁式、又
は静電式の補正器で容易に個別に補正できる利点があ
る。

【００４８】次に、その視野選択用の偏向照明系を介し
てそのマスク上の小領域に照射される荷電粒子線の断面
形状の輪郭部での強度分布を外側に向けて単調に減少す
るように設定し、転写対象の基板に対する小領域内のパ
ターンの像を隣接するパターンの像と輪郭部が重なるよ
うにした場合には、半影重ね転写方式で転写が行われ
る。この際に、その照明特性補正手段によって、マスク
上の各小領域に対する荷電粒子線の照射領域の形状等の
照明特性を光軸からの偏向量に依らずに一定にすること
によって、基板上での各小領域のパターンの像間のつな
ぎ部を滑らかにできると共に、基板上での露光量むらを
小さくできる利点がある。

【００４９】また、これらの場合に、照明特性補正手段
として、電磁補正器又は静電補正器を使用することによ
って、簡単な構成で容易にその照明特性を補正できる利
点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による荷電粒子線転写装置の実施の形態
の一例としての電子線縮小転写装置を示す概略構成図で
ある。

【図２】図１のマスク１上の小領域の配置、及び対応す
るウエハ５上の小転写領域の配置を示す斜視図である。

【図３】（ａ）は照明特性補正系３０中の非点補正コイ
ル３０ｂの一例を示す斜視図、（ｂ）は偏向補正コイル
３０ｃの一例を示す斜視図である。

【図４】マスク上の電子線の照射領域の形状の計測方法
の説明図である。

【図５】（ａ）は照射領域の像を基準パターンに対して
走査したときに得られる反射電子信号ＲＥを示す図、
（ｂ）は反射電子信号ＲＥの微分信号を示す図である。

【図６】図２のマスク１上の代表的な小領域２内のパタ
ーン形成領域及び電子線の照射領域を示す拡大平面図で
ある。

【図７】本発明の実施の形態の他の例で使用されるマス
ク１Ａ上の代表的な小領域内のパターン形成領域及び電
子線の照射領域等を示す図である。

【図８】その実施の形態の他の例で使用されるマスク１
Ａ内の複数の小領域を示す拡大平面図である。

【図９】図８のマスク１Ａの複数の小領域に対応するウ
エハ５上の複数の小転写領域を示す拡大平面図である。

【図１０】（ａ）は従来の分割転写方式の電子線縮小転
写装置で使用されるマスクの小領域を示す拡大平面図、
（ｂ）は図１０（ａ）のＡＡ線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１マスク２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ小領域３ストラット５ウエハ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ小転写領域１２Ａ，１２Ｂ視野選択偏向器１３Ａ，１３Ｂ偏向器１４投影レンズ１５対物レンズ１６マスクステージ１９主制御装置２１ウエハステージ２５偏向補正量設定器２６偏向量設定器３３電子線の照射領域３４パターン形成領域３７電子線の照射領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/30 ５４１Ｖ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転写すべきパターンが互いに離間する複
数の小領域内に分割して形成されたマスクに対して、視
野選択用の偏向照明系を介して前記小領域を単位として
順次所定の断面形状を有する荷電粒子線を照射し、前記
小領域内のパターンの結像系による像を転写対象の基板
上で互いに実質的に接するように転写することによっ
て、前記基板上に前記転写すべきパターンの像を転写す
る荷電粒子線転写装置において、前記視野選択用の偏向照明系によって前記マスク上の前
記小領域に照射される前記荷電粒子線の断面形状に関す
る照明特性の、前記荷電粒子線の光軸からの偏向量に応
じた変動を補正するための照明特性補正手段を設けたこ
とを特徴とする荷電粒子線転写装置。
【請求項２】請求項１記載の荷電粒子線転写装置であ
って、前記視野選択用の偏向照明系は、所定形状のアパーチャ
を通過した前記荷電粒子線を集束及び偏向することによ
って、前記マスク上の前記小領域上に順次前記アパーチ
ャの像を形成する結像方式の照明系であり、前記照明特性の前記荷電粒子線の光軸からの偏向量に応
じた変動とは、前記アパーチャの像の焦点位置のずれ、
非点収差、回転誤差、及び位置誤差の内の少なくとも１
つであることを特徴とする荷電粒子線転写装置。
【請求項３】請求項１、又は２記載の荷電粒子線転写
装置であって、前記視野選択用の偏向照明系を介して前記マスク上の前
記小領域に照射される前記荷電粒子線の断面形状の輪郭
部での強度分布を外側に向けて単調に減少するように設
定し、前記基板に対する前記小領域内のパターンの像を隣接す
るパターンの像と輪郭部が重なるようにしたことを特徴
とする荷電粒子線転写装置。
【請求項４】請求項１、２、又は３記載の荷電粒子線
転写装置であって、前記照明特性補正手段は、電磁補正器又は静電補正器で
あることを特徴とする荷電粒子線転写装置。