JPS59150422A - 露光処理方法 - 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】 （ａ）　　発明の技術分野 本発明は半導体装置、特に超大規模集積回路装置等の製
造工程におけるパターニングなどの露光処理の際の被処
理体の弾性変形に起因するパターンの歪の補正方法に関
する。

（ｂ＞　　技術の背景 半導体集積回路装置の大規模化のために、そのパターン
の微細化と高集積度化が推進されているが、このパター
ンを実現する微細加工技術は、レジストをパターニング
する技術と、これをマスクとして半導体基体等をエツチ
ングする技術との複合技術である。

光の波長（約０５〔μｍ〕）による制約を超える超微細
なパターニングを実現する技術として電子ビーム露光方
法が実用化されつつある。

電子ビーム露光方法は、（イ）ｗｆ１象力が光に比べて
高く、妙手線幅０．１Ｃμｍ〕程度寸での微細図形を描
画することができる。（ロ）パターンの位＃梢度が高く
、視野或いはストライブの継ぎイ青度が高い。

（ハ）前記（ロ）の特徴によって視野を継いで大きなパ
ターンを描画することができる。に）コンピュータ処理
で入力データを加工できる。（ホ）光露光に比較して工
行数が少ない。などのｒ蚤所を有して、ｌに高解像力で
あるのみならず、パターンジェネレータとしての機能及
び製作時間が短縮される利点を備えている。

半導体装置の製造工程において電子ビーム露光方法は前
述の利点から、（１）レチクル描画（拡大）、（１１）
マスターマスク描画（等倍）及び（ｌｉｔｌウェーノー
直接描画の何れにも適用される。

（ｃ）従来技術と問題点 電子ビーム露光方法によるパターニングの一例として、
ステップアンドリピート方式によるマスターマスクのパ
ターニングを検討する。

通、常マスクブランクとしては、シリコン等の半導体ウ
エノ・上り２５［：ｍ］’程度大きい寸法で、厚さ例え
ば２．３　〔ｒｎｍ〕もしくは１．５　（ｍ＋ａ〕程度
の低膨張ガラスもしくは合成石英板に、金属クロム（Ｃ
ｒ）を６０乃至９０〔憫〕程度の膜厚にスパッタし、更
に電子ビームレジストを塗布した利料が用いられる。

電子ビーム露光装置の描画室にはマスクブランク或いは
ウェーハを載せるステージが水平に設置されている。電
子ビーム描画はビームの編向だけで被処理体全面を覆う
ことができないので、被処理体を機械的に移動させて全
面に描画する。このために、ステージはＸ輔及びＹ軸方
向にパルスモータ等によって移動できる構造とし、その
位置測定には例えばヘリウムネオンレーザを用いた干渉
計が用いられて、精度０．１〔μｍ〕以下の精度で測長
される。

マスクブランクを前記ステージに挿入・固定した場合に
、マスクブランクはその自重によって変形し、また固定
点の高さの変動によってもねじれが発生し易い。第１図
は３点で支持されたマスクブランクの状態を示した模式
的なが）視図であり、実線が変形したマスクブランク、
破線が変形しないときのマスクブランクである。捷た第
２図（ａ）は−辺の長さ約１３０［ｍＪの正方形のマス
クブランクを図中△印で示す４点で一定し足、その表面
の高さを図中十印で示す位置についてマスクブランクの
中央を基準として測定した一例を示し、図中の曲線は１
〔μｍ〕間隔の等高純を示す。更に第２図（ｂ）は第２
図（ａ）に示した例について最小二乗法によってその表
面の中心を通る理想平面を求めて、この平面からの高さ
く距隨）を求めで前図と同様に表示した図である。以上
の例に見られる如く、マスクブランクは固定点に対して
その中央部分或いは自由端が垂下し、−辺の長さ約１３
０〔μｍ〕のマスクブランクの４隅を固定した場合にお
いては、その最大変位時は５〔μｍ′３８度である。

この変形したマスクブランクの断面を第３１ン１に示す
。ツＩにおいて１はマスクブランク、２は固定点、３（
１マスクブランクの外付変形の中立軸を示す。この弾性
変形によってマスクブランクのりＬ子ビーム描画面に圧
縮もしくは引張り変形を生ずる。

１・４示した状態において電子ビーム描画面の縮み量近
似的に次式で示される。

△Ｌ＝　４　ｂ　ｔ／Ｌ　　　　　　　　　（１）第２
図（ａ）及び（、ｂ）に示した例においては、ＬＬ；１
２゜（＋ｍ）、　　ｂ　箸５　Ｃｔｔｒｎ〕、　　ｔ　
箸２．３　［ｍ：］の時、△Ｌ′；０、３８　Ｃμｍ〕
となる。

以上の様に表面が伸縮した状態のマスクブランクに電子
ビーム描画を実施するならば、前記の縮み量又は伸び鼠
△Ｌはパターンのピッチエラーとなり、パターンに虫を
生ずる。

前記の如きピッチエラーの他の要因としては、マスクブ
ランクの板厚の不均一性及びその裏面の平担度の悪さく
例えば１５〔μｍ〕程度）なども挙げられるが、従来は
ｏ５〔μｍ〕程度以内のピッチエラーは特に問題とはさ
れず見過されていた。しが［７ながら集積回路パターン
の微１ｊｌＩ化と集積規模の拡大を目的として位置合せ
精度の許容誤差が虚しくなり、現在は前記ピッチエラー
を０．１〔μｍ〕以内に抑制することが要求されでいる
。

（ｄ）　　発明の目的 よる被処理面の伸縮によるピッチエラーを防止すること
を目的とする。

（ｅ）発明の構成 本発明の前記目的は、被処理体をステージに固定し、該
被処理体の被処理面の高さの分布によって該被処理体の
弾性変形による該被処理面の縮み量又は伸び量の分布を
求め、該縮み量及び伸び躯。

の処理走査方向の計算値に基づいて処理位置の補正を行
って前記被処理体に露光することにより達って構成し、
前記被処理体を選択された位置において固定して第１の
走査方向の弾性変形を所要限度以内に抑制し、第２の走
査方向について前記補１］巳を行かって前記被処理体に
露光する方法があげられる。

（ｆ）　　発明の実施例 以下本発明を実施例により図面を参照し、て具体的に説
明する。

まず先に述べた実施が特に容易である補正方向が一方向
に限定で牲る実施例について説明する。

本実施例におけるステージに固定された一辺の長さ約１
３０　（ｎｗ〕のマスクブランクの表面の高さの分布を
、先に説明した第２図（ｂ）と同様に最小二乗法によっ
て求めたその表面の中心を通る理想平面を基準として表
わした例を第４図に示す。

と 本実施例においては固定点Ａ　、Ｔ：Ａ’及びＢずＢ′
のそれぞれの間隔を選択することによって、ＡＡ’及び
ＢＢ’に平行な方向（Ｙ方向と略称する）に関してマス
クブランク表面の高さ方向の変位間を０５〔μｍ〕以内
に抑制している。本実施例の一辺の長さ約１３０［：ｍ
）、厚さ約２．３（ｍ〕のマスクブランクについては、
ＡとＡ′及びＢとＢ′のそれぞれの間隔は約８０［：ｚ
ｍ〕である。

Ｙ方向に関しては高さ方向の変位計が前記の如く抑制さ
れる結果、ピッチエラーは００４〔μｍ〕以内となる。

（式（１）参照） 他方Ｙ方向に直角々Ｘ方向に関しては、マスクブランク
表面の高さ方向の変位計は２〔μｍ〕近い値であり、表
面が圧縮される変形を生じている。

この状態のマスクブランクに仮に補旧を行なわないで電
子ビーム露光を実施するならば、マスクブランクを平面
に回復した際に式（１）より約Ｏ，ＩＳ［μｍ〕稈度の
伸びがノくターンに現われること一１Ｊ（知らｉする。

このピッチエラーの補正はマスクブランクの変位の分布
が滑らかで県后１４であるために式（１）で表わされる
縮み量が例えばマスクブランクの中、ひ力・らの距！１
Ｈ１ｌに比例（７て分布するとして近似しても目ｒ内を
；’３　ｉ＋Ｗ−ｒることができる。すなわち、マスク
ブランクの中心位置を原点０とするとき、 ｉ　　　４ｂｔ　　’２　　　　　’　　（２）Ｘ　’
　＝Ｘ　　　２　　　Ｌ　　　Ｌで表わされる式（２）
の第２項を付方１化て補正したＸ′の位置を変位がない
場合の位置Ｘと見做して意図する処理を行なうことによ
って、ピッチエラーを００５〔μｍ〕以内に抑制するこ
とができる。

次に電子ビーム露光装置のデータ転送系の一例を第５図
に例示する。

ただし、１１は磁気テープ記憶装置ｔＬ１２？まｔ１央
処理装陥、１３は磁気ディスク記憶装置、１４は半導体
記憶装置、１５は高速制御装置、１６Ｇま歪補正装置ぼ
、、１７はデータ制御装置、１８番まデジタル／アナロ
グコンバータ、１９は電子ビーム偏向電極である。尚、
従来の方法に必要とされるプログラム及びデータに加え
て、式（２）による座標変換プログラム及び例えばマス
クブランクの厚さｔ及び固定位置間隔りのデータ等を予
め磁気テープに記憶せしめる。

′π電子ビーム露光装置内蔵せしめたレーザ光干渉計等
によって、マスクブランクのステージに同定された状態
における表面高さの分布を測定し、このデータを磁気テ
ープ記憶装置：１１に記憶させ、該記憶′＠置１１から
データを取り出して中央処理装置１２に入力することに
よって、縮み量又は伸び量△Ｌを算出し、磁気ディスク
記憶装置１３に記憶させる。次いで△Ｌのデータを再び
中央処理装置ＩＪｒに入力させ補正量を含んだ位置Ｘ′
を導出する。この補正量を含んだ位置Ｘ′という情報に
基づいて電子ビーム偏向省、極１９を制御することによ
、ｉｌｌ電子ビームを所定の正確な位置に導き露光処理
を行なう。

以上説明した実施例の如く被処理体面上に設定する直交
軸の一方についての変位ｂ〔の抑制が不ｉ”Ｊ能の場合
、或いは敢てこれを行なわない場合には、２軸方向につ
いてそれぞれ前記実施例と同様のＮｌｉ正を実施するこ
とによって、ピッチエラーを余裕をもって０．１〔μｍ
〕以内に止めることができる。

なお処理位置の補正のだめの座標変換は、両端を支持さ
れた梁の曲げ理論による式（１）に基づく式（２）に限
定されることなく、片持ち梁の式を併用するなど被処理
体の形状に即して補正をすることが望ましい。

また１チツプの寸法が例えば１０（＋ｎｎ１３以下程度
である場合には、チップ内では補正を行なわず、チップ
相互間の間隔についてのみ前記位置補正を加えるのみで
ピッチエラーを０１〔μｍ〕以内とすることが可能であ
る場合が多い。

先に説明した実施例はマスターマスクの成子ビーム露光
処理の例であるが、ウエノ・に直接電子ビーム露光処理
を行なう場合、もしくはリピータによシマスフを製作す
る場合にもウエノ・もしくはマスクの変形の補正に本発
明を適用して正確なパターンの製品を供給することがで
きる。本実施例では電子ビームによる露光について説明
したが本発明は光による露光にも用いることができる。

面、製作されたマスクもしくはウェハの評価に際しても
本発明を適用することによって現状より正確な評価をす
ることができる。

（ｇ）　　発明の効果 以上説明［７た如く本発明によれば、露光処理に際して
、被処理体の弾性変形に起因するパターンの歪すなわち
ピッチエラーを充分に補正することが可能となり、超大
規模集積回路装置などの最も精密で微細な処理を必要と
する半導体装置の実現に大きい効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術の問題の原因である被処理体の状態を
示す模式斜視図、第２図（ａ）及び（ｂ）は被処理体の
表面の高さの分布例を示す図、紀３図は被処理体の形状
の断面図、第４図は本発明の一実施例の被処理体の表面
の高さの分布を示す図、第５図は本発明の実施例の電子
ビームｈＰ、光装置のデータ転送系のブロックダイヤグ
ラムである。 図において、１はマスクブランク、２は固定点。 ３は中立軸、１１は磁気テープｉｉ］憶装置、１２は中
央処理装置、１３は磁気ディスク記憶装置、１４は半導
体記憶装置、１５は高速制御装置、１６は歪補正装置、
１７はデータ制御装置、１８はデジタル／アナログコン
バータ、１９はｍ子ビーム偏向電極を示す。 心　１　ｇ 心　２　図　（７２） 第　２　図　（６） 第３　図 ３ 岩　４−　瞥 ↑ 第　５　区 ノー 手　続　補　正　書（自発） 昭和、１−５ゝ＋ｌ’　ｆ、ｌ＝Ｊ’」ａ　’＋・；　
　／ダリ°ｌ　　：Ｈ３１山　１１：１：　　ｌ　　る
　と ’Ｂ１’ｌトｔ、’）ｌ−；ｌＩａ’＋　　　　　　ｉ
、１１ｉ’ｈ１１’Ｊ１人ｆｌ　所　伸べ一用県用崎山
中ハ１中］小１１中１０１５ｉ暇１１（！（５２２）　
／、　（ろ、富士通株式会トＩ。 ４　代　　理　　　人　　　　　ｆ）１すｌ　神金用県
川崎山中１１；ｌメト１・］１１中１０１５市地富１′
通株式会社内 ８袖ｌｌの内ｆ、別紙の通り　　　１ １）本願明細書第７頁２行目乃至１４行目の［彼処処理
面の高さの分布に基づいて露光パターンの補正縦を求め
、露光情報を該補正ｔｋで補正して、前記被処理体を４
光することにより達成さ炸る。 、さらに上記目的を容易に実現するには、前記被処理体
を選択された位置において固定し）刈 て第１の方向の弾性変形を所要限度以外に抑制し、該第
１の方向とは異なる第２の方向について前記補正を行っ
て前記被処理体を露光する」と補正する０ ２）同書、特許請求の範囲の欄を次のノ瓜り補正する。 ［（１）被処理体をステージに固定し、該被処理体前記
被処理体を露光することを特徴とする露光処理方法。 （２）前記被処理体を選択された位置において固定して
第１の方向の弾性変形を所要限度以内に抑制し、該第１
の方向とけ異なる第２の方向について前記補正を行なっ
て前記被処理体を露光することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の露光船用方法。」

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理体をステージに固定し、該被処理体の被処
   理面の高さの分布によって該被処理体の弾性変形による
   該被処理面の縮み量又は伸び量の分布を求め、該縮み量
   及び伸び量の処理走査方向の計算値に基づいて処理位ｆ
   丙の補正を行って前記被処１ψ体に露光することを特徴
   とする露光処理方法。
2. （２）前記露光処理方法を直交する２方向の走査によっ
   て構成し、前記被処理体を選択された位置において固定
   して第１の走査方向の弾性変形を所要限度以内に抑制し
   、第２の走査方向について前記補正を行なって前記被処
   理体に露光することを特徴とする特許請求の範囲４１項
   記載の露光処理方法０