JP2000252186A - 反射型荷電粒子ビーム描画装置 - Google Patents

反射型荷電粒子ビーム描画装置

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JP2000252186A
JP2000252186A JP11049960A JP4996099A JP2000252186A JP 2000252186 A JP2000252186 A JP 2000252186A JP 11049960 A JP11049960 A JP 11049960A JP 4996099 A JP4996099 A JP 4996099A JP 2000252186 A JP2000252186 A JP 2000252186A
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mask
charged particle
optical system
particle beam
stage
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JP11049960A
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English (en)
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Seiji Hattori
清司 服部
Shigehiro Hara
重博 原
Hideo Tsuchiya
英雄 土屋
Hidesuke Yoshitake
秀介 吉武
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マスクおよび試料台のステージが水平で露光
量の制御が容易な反射マスク型荷電粒子ビーム露光装置
を提供する。 【解決手段】 マスク217から反射して得られた電子
を投影光学系216で180度曲げて試料219面に縮
小投影させる電子光学系を実現し、マスクステージ21
8と試料台ステージ220を水平にして双方の走行精度
を劣化させないようにする。また、投影光学系216を
2段構成にすることによって、下方向に向けたマスク2
17から得られる反射電子を試料219面に垂直に照射
することが可能になる。投影光学系216をこのような
構成にすることによって、マスク217と試料台ステー
ジ220を水平に移動できる構造にすることが可能とな
る。また、露光量の調整ができるように照明光学系21
5側に電流密度を制御できる機構を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子ビーム露
光マスク及び荷電粒子ビーム露光方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体の集積度の向上に伴ってパターン
の微細化が進んでいる。その結果、年々非常に高いパタ
ーンの寸法精度や加工精度が要求されるようになってき
た。光露光によるリソグラフィーは限界に達しつつあ
り、0.1μm以下のパターン形成においては電子線、
イオンビーム、等倍X線、EUV等の候補が提唱されて
いるものの、それぞれ問題点が多く本命が見当たらない
のが現状である。この中で数世代に渡って応用できる候
補としては電子線が最も有力である。しかし、一般的な
一筆書きによる露光は集積度の増加に伴ってスループッ
トが非現実的になりつつある。薄膜のマスクで電子のコ
ントラストをつけてパターン形成する“スカルペル"方
式はスループットを解決する一つの方法として有力であ
るがマスクの製作・取り扱いの面で課題が多く実用化に
時間を要している。
【0003】このような課題を克服するために、特願平
9-3764、9-337331では反射マスクを利用した荷電ビーム
露光装置を提案した。これらに加えてさらに実用化に向
けた技術を提案する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は反射マスク型荷電ビーム描画装置の構造とそ
の制御方法に関する。荷電ビームによる反射マスク型の
装置に関する詳細な提案は未だなく、反射マスク特有の
装置構造と制御技術が必要である。電子光学系の構成に
よってはマスクステージの移動面と試料台ステージの移
動面が水平にならない場合がある。この場合軸受け機構
の一部に荷重が偏るために走行精度の劣化や、試料やマ
スクの交換機構が複雑化することが考えられる。そこで
電子光学系の構造を工夫してマスクステージと試料台ス
テージを水平にして装置のバランスを良くして、走行精
度を向上させることが必要になる。
【0005】本発明は、上記の事情を考慮してなされた
もので、その目的とするところは、ステージ走行精度を
劣化させないためにバランスの良い装置構造にすること
により、高精度・高速なパターン形成を可能にする荷電
粒子ビーム露光装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題を
解決するために、マスクから反射して得られた電子を投
影光学系で180度曲げて試料面に縮小投影させる電子
光学系を実現し、マスクステージと試料台ステージを水
平にして双方の走行精度を劣化させないようにする。ま
た、投影光学系を2段構成にすることによって、下方向
に向けたマスクから得られる反射電子を試料面に垂直に
照射することが可能になる。投影光学系をこのような構
成にすることによって、マスクと試料台ステージを水平
に移動できる構造にすることが可能となる。
【0007】また、露光量の調整ができるように照明光
学系側に電流密度を制御できる機構を設けた。2段のコ
ンデンサレンズをズームレンズの様に動作させてアパー
チャを通過する電子の量を調整して電流密度を制御し試
料面に照射するビーム電流を調整する。この時、試料台
のファラデーカップで測定したビーム電流が所望の値か
ら僅かにずれた場合は、ステージ速度をずれた分だけ変
えてパターンを露光する。こうすることによって所望の
露光量でパターンを露光することが可能になる。
【0008】本発明により、マスク及び試料台のステー
ジ走行精度が高くかつ露光量の制御が可能な高精度反射
マスク型荷電粒子ビーム露光装置の実現が可能となる。
【0009】
【発明の実施の形態】(実施例)以下に本発明の実施の形
態を実施例により図面を用いて説明する。
【0010】図1に反射マスク型荷電粒子ビーム露光装
置の概略図を示した。光源214から放出された電子
は、照明光学系215によってマスク217に照射され
る。このマスクには半導体パターンが形成されている。
このマスクを反射した電子は投影光学系216によって
試料219に導かれマスクパターンが縮小転写される。
マスクステージ218と試料台ステージ220は水平に
設置されており露光中はマスクステージ制御系222、
試料台ステージ制御系223によってステージ速度が制
御されると共に同期して移動する。マスク側アライメン
ト機構224は投影レンズに入射する電子の軌道を調整
し、試料側アライメント機構225はレンズから放出さ
れる電子の角度を調整する。アライメントレンズ226
a,bはマスクの反射効率を調整するために、アパーチ
ャ227a,bは散乱する電子を遮断するために設置し
た。制御系221は装置全体を制御するための計算機及
び回路である。
【0011】特願平9―337331では、マスクステ
ージの移動面が傾斜しているため、軸受け機構の一部に
荷重が偏るためステージ走行精度を劣化させる恐れがあ
る。また、無理な体勢でマスク交換を強いられることか
ら、マスク交換機構の負担が大きくなる。この問題を解
決するために投影光学系の構造を見直した。
【0012】線状かつ大フィールドの電子線を縮小転写
する電子光学系は図2に示されている様に、各電極の対
向面はそれぞれ線状のビームが通過する方向にそって円
筒対称であり、ビームの通過する方向と直交する方向が
式(1)で表わされる曲線構造の電子レンズである。
【数1】 ここで係数kとαをある条件に設定すると、焦点距離の
対称なレンズが得られ、z方向には収差を保ったまま大
きなフィールドサイズが得られる。
【0013】このため、投影光学系を上記条件を保ちつ
つ電子ビームを180度曲げられる構造にすることが可
能である。ここで縮小率を得るためにはマスクの面と試
料面の高さをずらして焦点距離を変える必要がある。本
実施例では図1に示した様にマスク面を試料面よりも下
に下げる構造にした。
【0014】次に、マスクの反射面を下向きにしてマス
クステージと試料台ステージを水平な構造にした例を示
す。図3に示したように、反射面を下向きにしてマスク
を保持する。基本構成は図1の例と同じであり、投影光
学系が2段で構成されている。投影光学系216では
(1)式を満たしたレンズを2段組み合わせており、ア
ライメント機構224bは2段目の投影光学系に入射す
るビームの光軸を調整する。この様な投影光学系を実現
することにより、マスクを反射した電子信号を試料面に
垂直に照射することが可能になる。
【0015】以上で述べた2つの投影光学系によってマ
スクと試料台のステージを水平に保つことが可能になり
走行精度を劣化させたり、ウエハやマスクの交換機構が
複雑化することがなくなる。
【0016】次に露光量の制御方法について述べる。図
4に示した様に電子銃(点ビーム)の後段に2段のコン
デンサレンズ331、332を配置し、2つのレンズを
ズームレンズの様に調整し成形アパーチャ334を通過
する電子の量を制御する。クロスオーバ像がビーム制限
アパーチャ333の位置からずれないように2つのコン
デンサレンズの励磁を調整し、アパーチャ334への電
子の入射角度を制御する。この調整はマスクステージに
配置されたファラデーカップで電流を測定することによ
って実施される。あらかじめ2つのコンデンサレンズの
励磁電流とマスクステージ上で測定した電流をテーブル
化しておき、設定したい電流密度が決定されるとそのテ
ーブルから2つのコンデンサレンズの励磁電流を決定し
所望の電流密度が得られるようにする。
【0017】ここで、図5に示した様な矩形ビーム走査
による露光を想定する。マスクステージ上であるビーム
電流値Imに設定し、あらかじめ設けられたマスク上の
全反射領域(ベタパターン領域)にビームを当てながら
試料面ステージ上に設置されたファラデーカップで電流
Itを測定して反射率k(=It/Im)を求める。次
に試料台ステージ上のマーク台でビームサイズ(l、
w)を計測する。この時試料面における電流密度JはJ
=It/lwである。ラスタ走査範囲はパターン領域幅
をLとするとL+wとし、パターン領域にはビームが均
一に照射されるようにする。ラスタ走査速度をVsとし
た時のラインドーズ量dは、d=Jl/Vsで表わされ
る。ステージ速度Vt、露光むらを避けるためにn回重
なるようなスキャン周期(=w/nVt)に設定すると
ウエハへの露光量Dは、D=dnw/Vtで表わされ、
まとめるとD=kImn/VsVtとなる。多重回数は
装置の持つ描画精度で決定され、ターゲットに対する描
画精度を満たすように設定される。基本的に条件出し後
に固定される数値である。スキャン速度Vsはステージ
速度Vtに依存するため、露光量はマスクに入射される
電流量Imと試料台ステージ速度Vtで決定される。露
光に必要な露光量は、コンデンサレンズの励磁を調整し
て必要な電流密度に合わせた後、試料台ステージでビー
ム電流を測定する。この値と上式からステージ速度を決
定すれば必要な露光量でパターンを描画できることにな
る。(その他実施例)電流密度を調整する方法としては次
の方法でも可能である。ビーム制限アパーチャ333で
クロスオーバ像を僅かに偏向することによってビーム電
流を調整することができる。ただし、この場合はクロス
オーバ像の位置がアパーチャの中心にある時が最大で偏
向によって電流密度を下げる方向にのみ制御できる。
【0018】
【発明の効果】本発明により、マスク及び試料台のステ
ージ走行精度が高くかつ露光量の制御が可能な高精度反
射マスク型荷電粒子ビーム露光装置の実現が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す模式図。
【図2】本発明の一実施例を示す模式図。
【図3】本発明の一実施例を示す模式図。
【図4】本発明の一実施例を示す模式図。
【図5】本発明の一実施例を示す模式図。
【符号の説明】
214・・光源 215・・照明光学系 216・・投影光学系 217・・マスク 218・・マスクステージ 219・・被露光基板 220・・被露光基板ステージ 221・・制御系 222・・マスクステージ制御系 223・・被露光基板ステージ制御系 224・・マスク側アライメント機構 224b・・レンズ様アライメント機構 225・・被露光基板側アライメント機構 226a,b・・アライメントレンズ 227a,b・・アパーチャ 331・・第一コンデンサレンズ 332・・第二コンデンサレンズ 333・・ビーム制限アパーチャ 334・・成形アパーチャ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土屋 英雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 吉武 秀介 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Fターム(参考) 2H097 AA03 AB09 BB01 CA11 LA10 5C034 BB02 BB05 BB06 BB07 5F056 AA20 AA21 CB03 CB23 CB31 EA08 EA14 FA05

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源から放出した荷電粒子ビームをマス
    クに照射する照明光学系と、前期照明光学系からマスク
    に照射して得られる荷電粒子ビームを被露光基板に照射
    する投影光学系とを具備する荷電粒子ビーム露光装置に
    おいて、マスクの移動面と被露光基板の移動面を水平に
    した移動機構で構成したことを特徴とする反射型荷電粒
    子ビーム描画装置。
  2. 【請求項2】 光源から放出した荷電粒子ビームをマス
    クに照射する照明光学系と、前期照明光学系からマスク
    に照射して得られる荷電粒子ビームを被露光基板に照射
    する投影光学系とを具備する荷電粒子ビーム露光装置に
    おいて、前記照明光学系に荷電粒子の電流量を可変にで
    きる機構を具備し、その電流量で露光量を制御できる機
    構を設けたことを特徴とする反射型荷電粒子ビーム描画
    装置。
  3. 【請求項3】 光源から放出した荷電粒子ビームをマス
    クに照射する照明光学系と、前期照明光学系からマスク
    に照射して得られる荷電粒子ビームを被露光基板に照射
    する投影光学系とを具備し、露光の際マスクと被露光基
    板の移動速度を同期させて移動させる機構を持つ荷電粒
    子ビーム露光装置において、被露光基板におけるビーム
    電流と被露光基板の移動速度を制御して被露光基板に照
    射する露光量を制御することを特徴とする反射型荷電粒
    子ビーム描画装置。
JP11049960A 1999-02-26 1999-02-26 反射型荷電粒子ビーム描画装置 Pending JP2000252186A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010062374A (ja) * 2008-09-04 2010-03-18 Nuflare Technology Inc 荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法
JP2011249811A (ja) * 2010-05-28 2011-12-08 Kla-Tencor Corp ExBセパレータを用いた反射電子ビーム投射リソグラフィー

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010062374A (ja) * 2008-09-04 2010-03-18 Nuflare Technology Inc 荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法
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