JP2001203157A - 粒子線投影システムおよび粒子線投影システムの較正方法 - Google Patents

粒子線投影システムおよび粒子線投影システムの較正方法

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JP2001203157A JP2000360675A JP2000360675A JP2001203157A JP 2001203157 A JP2001203157 A JP 2001203157A JP 2000360675 A JP2000360675 A JP 2000360675A JP 2000360675 A JP2000360675 A JP 2000360675A JP 2001203157 A JP2001203157 A JP 2001203157A
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    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J2237/317Processing objects on a microscale
    • H01J2237/3175Lithography

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粒子線投影システムにおいて、投影されたサ
ブフィールドの倍率および回転を調整する較正工程を素
早く行うことができる較正方法を提供する。 【解決手段】 粒子線を較正用レチクルに照射する工
程、較正用レチクルのパターン像を較正用ターゲットの
パターン上に投影して走査する工程、較正用ターゲット
パターンから反射された粒子によって得られるターゲッ
トパターン信号のピーク間の距離を決める工程、反射信
号のピーク間距離について理想値からのずれを計算して
倍率ずれおよび回転ずれを計算する工程、倍率ずれおよ
び回転ずれを用いて粒子線の投影倍率および回転方向を
補正レンズにより調整する工程を有する較正方法とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は粒子線投影システム
に関し、特に粒子線投影システムの較正に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】電子線投影システム(EBPS)では、
投影されたサブフィールド又はセルを、隣り合うサブフ
ィールド又はセルに対して、ギャップや重複部分が生じ
ないようにつなぎ合わせるために、サブフィールド又は
セルの大きさおよび向き(回転)を調整しなければなら
ない。
【0003】従来の較正方法は、Enichenらによる米国
特許第5,763,849号(Calibration Patterns a
nd Techniques for Charged Particle Projection Lith
ography Systems)およびSohdaらによる米国特許第5,
283,440号(Electron-Beam Writing System Use
d in a Cell Projection Method)に開示されている。
従来方法では、レチクルによって形成された像をウエハ
面のマッチングターゲットに投影し、投影された像をマ
ッチングターゲット上で走査することで、上記調整を行
っている。マッチングの程度は、反射電子(backscatte
red electron)信号のピーク信号強度を測定したり、所
定の閾値での反射電子信号の幅を測定して評価される。
サブフィールドの倍率および回転を制御するレンズ条件
を所定の範囲で変化させ、反射電子検出器からのデータ
を集める。反射電子信号が最大又は反射電子信号幅が最
小となるレンズ条件にすることで、最適な調整が行われ
たことになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
較正方法(米国特許第5,763,849号および第
5,283,440号)は、1回の測定で調整を行うべ
き方向を決められないという問題点がある。最大の反射
電子信号又は最小の反射電子信号幅を設定するために
は、十分に予備調整を行う必要がある。1回の測定で
は、行った調整が最適な調整にどの程度近づいているの
か、又は最適な調整に近づくのはどの方向なのかといっ
た情報が得られない。
【0005】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、投影されたサブフィールドの倍率および回
転を調整する較正工程を素早く行うことができる較正方
法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による粒子線投影リソグラフィシステムの較
正方法は次の工程を有する。倍率較正用レチクルおよび
倍率較正用ターゲットを用意する工程。回転較正用レチ
クルおよび回転較正用ターゲットを用意する工程。粒子
線を発生させる工程。粒子線を倍率較正用レチクルに照
射する工程。倍率較正用レチクルのパターン像を倍率較
正用ターゲットのパターン上に投影する工程。較正され
た偏向器を用いて、投影された倍率較正用レチクルのパ
ターン像を倍率較正用ターゲットのパターン上で走査す
る工程。倍率較正用ターゲットパターンから反射された
粒子によって得られるターゲットパターン信号のピーク
間の距離を決める工程。反射信号のピーク間距離につい
て理想値からのずれ(deviation)を計算し、倍率ずれ
を計算する工程。その倍率ずれを用いて粒子線の投影倍
率を補正レンズにより調整する工程。粒子線を回転較正
用レチクルに照射する工程。回転較正用レチクルのパタ
ーン像を回転較正用ターゲットのパターン上に投影する
工程。較正された偏向器を用いて、投影された回転較正
用レチクルのパターン像を回転較正用ターゲットのパタ
ーン上で走査する工程。回転較正用ターゲットパターン
から反射された粒子によって得られるターゲットパター
ン信号のピーク間の距離を決める工程。反射信号のピー
ク間距離について理想値からのずれを計算し、回転量を
計算する工程。その回転量を用いて粒子線の回転方向を
補正レンズにより調整する工程。
【0007】また、本発明による電子線投影リソグラフ
ィシステムの較正方法は次の工程を有する。倍率較正用
レチクルおよび倍率較正用ターゲットを用意する工程。
回転較正用レチクルおよび回転較正用ターゲットを用意
する工程。電子線を発生させる工程。電子線を縮小する
工程。電子線を回転する工程。電子線を倍率較正用レチ
クルに照射する工程。倍率較正用レチクルのパターン像
を倍率較正用ターゲットのパターン上に投影する工程。
較正された偏向器を用いて、投影された倍率較正用レチ
クルのパターン像を倍率較正用ターゲットのパターン上
で走査する工程。倍率較正用ターゲットパターンから反
射された電子又は二次電子によって得られるターゲット
パターン信号のピーク間の距離を決める工程。理想的な
信号のピーク間距離からのずれを計算し、倍率ずれを計
算する工程。その倍率ずれを用いて電子線の投影倍率を
補正レンズにより調整する工程。電子線を回転較正用レ
チクルに照射する工程。回転較正用レチクルのパターン
像を回転較正用ターゲットのパターン上に投影する工
程。較正された偏向器を用いて、投影された回転較正用
レチクルのパターン像を回転較正用ターゲットのパター
ン上で走査する工程。回転較正用ターゲットパターンか
ら反射された電子又は二次電子によって得られるターゲ
ットパターン信号のピーク間の距離を決める工程。理想
的な信号のピーク間距離からのずれを計算し、回転ずれ
を計算し、その回転ずれを用いて電子線を調整し、回転
量を用いて電子線の回転方向を補正レンズにより調整す
る工程。
【0008】これにより、マスク面に較正用レチクル
が、ウエハ面に較正用ターゲットが提供され、これを用
いて投影されたサブフィールドの倍率および回転を直接
測定できるので、較正工程を素早く行うことができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図1(A)は、250μm×
250μmの正方形サブフィールドをもつ投影システム
において、サブフィールドの倍率を較正するために用い
られる、倍率較正用ターゲットTを示す図である。倍率
較正用ターゲットTの反射要素HZ1、HZ2、HZ3
およびHZ4の材質としては、例えば金、タンタル又は
タングステンのような原子番号の大きい金属が好まし
い。このような金属は電子を強く反射し、又は二次電子
を生じ、この反射電子又は二次電子は図7に示す検出器
50(好ましくはフォトダイオード)によって容易に検
出される。反射要素HZ1、HZ2、HZ3およびHZ
4は、倍率較正用ターゲットTの上面に矩形状に細長く
形成されている。反射要素HZ1、HZ2、HZ3およ
びHZ4は、倍率較正用ターゲットTの外周縁近くに外
周縁と平行に置かれ、倍率較正用レチクルのパターン像
で走査された時に反射電子又は二次電子を生じる。
【0010】図1(B)は、図1(A)に示す倍率較正
用ターゲットTの各部位の寸法を示す表である。反射要
素HZ1、HZ2、HZ3およびHZ4は、長さ150
μm、幅6μmであり、250μm×250μmの倍率
較正用ターゲットTの外周縁から16μmの位置に形成
されている。反射要素HZ1とHZ3は206μm離れ
ており、また反射要素HZ2とHZ4も206μm離れ
ている。反射要素HZ1、HZ2、HZ3およびHZ4
はそれぞれ、倍率較正用ターゲットTの各外周縁に対し
て中央に位置するようになっている。
【0011】図2(A)は、倍率較正用ターゲットTの
反射要素HZ1、HZ2、HZ3およびHZ4のパター
ンに合う形状の開口要素OR1、OR2、OR3および
OR4を有する、倍率較正用レチクルRを示す図であ
る。開口要素OR1、OR2、OR3およびOR4は、
倍率較正用レチクルRの外周縁近くに外周縁と平行に位
置する、矩形状に細長い窓(開口)である。この倍率較
正用レチクルRはステンシルマスク技術を用いて作るこ
とができ、開口要素OR1、OR2、OR3およびOR
4は、シリコンメンブレンの開口に相当する。またこの
開口は、J. A. LiddleらによるSCALPEL技術
(“The Scattering with Angular Limitationin Proje
ction Electron-Beam Lithography (SCALPEL) System”
Jpn J. Appl.Phys. Vol. 4 6663 (1995))におけるビ
ーム透過部で代用することができ、開口要素OR1、O
R2、OR3およびOR4は、薄いメンブレン領域に相
当する。この薄いメンブレン領域はビームをほとんど散
乱せず、その周りは薄いメンブレン上に設けられた、散
乱度の高い物質の領域で囲まれている。パターンは高散
乱物質に囲まれた低散乱領域内にある。SCALPEL
については更にBergerらによる米国特許第5,316,
879号および第5,079,112号に開示されてい
る。
【0012】図2(B)は、倍率較正用レチクルRの各
部位の寸法を示す表である。(ターゲット)列の括弧内
の数値は、ターゲット面での投影像の大きさであり、図
7に示す投影光学系を用いて1/4に縮小されている。
倍率較正用レチクルRによる像が投影光学系で1/4に
縮小され、倍率較正用ターゲットT上を図2(A)のX
方向に走査される。この時、まず右側の反射要素HZ3
が走査され、次に左側の反射要素HZ1が走査されるよ
うにパターンが設計されているので、図3に示す曲線S
A1上に2個のピークP1およびP2が作られる。
【0013】開口要素OR1、OR2、OR3およびO
R4は、長さ600μm、幅24μmであり、1000
μm×1000μmの倍率較正用レチクルRの外周縁か
ら32μmの位置に形成されている。開口要素OR1と
OR3は888μm離れており、また開口要素OR2と
OR4も888μm離れている。開口要素OR1、OR
2、OR3およびOR4はそれぞれ、倍率較正用レチク
ルRの各外周縁に対して中央に位置するようになってい
る。
【0014】上記の走査によって図3に示す、2個のピ
ークP1およびP2をもつ信号SA1が得られる。この
信号は電子線の反射電子又は二次電子によって作られ、
図9(A)に示す方法で用いられる。図3は、望ましい
信号SA1、すなわち、適正に調整および較正された電
子線で、上記のような理想的な走査を行う時に得られる
であろう信号を示す図である。2個のピークP1−P2
間距離Dは一般的な手法(例えば、マルチプルクリップ
レベル又はモーメントカリキュレーション)で測定でき
る。2個のピークP1−P2間距離は16μmになるよ
う設計されている。2個のピークP1−P2間距離の測
定値が設計値16μmと全く同じであれば、ずれがない
ということである。測定値が設計値と異なっている場
合、倍率ずれがあることになる。倍率ずれは、設計値か
らのずれを、倍率較正用レチクルRの開口要素の中心線
間距離を投影光学系の縮小比で縮小した値(例えば22
8μm)で割ったものである。
【0015】図1(A)、図2(A)および図3に示す
本発明による方法では、距離Dがピーク間距離であり、
その値は16μmである。「倍率ずれ」は次式で表され
る。 倍率ずれ=(ピーク間距離−16μm)/開口要素の中心線間距離・・・(1) 例えば図1(A)、図1(B)、図2(A)、図2
(B)および図3に示す値を用いると、倍率ずれは次式
で表される。 倍率ずれ=(ピーク間距離−16μm)/228μm・・・(2) この結果を用いて、倍率ずれによる倍率誤差を補正する
量を決定することができる。この結果は、サブフィール
ドを適正な大きさにするために必要な補正量の符合と大
きさの両方を示している。ピーク間距離が設計値より小
さい場合、サブフィールドは小さいことになる。逆に、
ピーク間距離が設計値より大きい場合、サブフィールド
は大きいことになる。図2(A)のY方向の倍率ずれの
値は、Y方向に走査することで決められる。
【0016】図4(A)を参照すると、図1、図2およ
び図3に示す技術とは別の例を示しており、図9(B)
に示す方法でサブフィールドの回転を測定することがで
きる。図4(A)は、回転量を求めるために用いられ
る、回転較正用ターゲットTを示す図である。この回転
較正用ターゲットTは、外周縁近くに外周縁と垂直に置
かれている短い反射ストライプ要素HZ5、HZ6、H
Z7およびHZ8のパターンを有する。回転較正用ター
ゲットTの上面に、外周縁近くに、外周縁と垂直に形成
されている反射ストライプ要素の中で、互いに平行な矩
形である反射ストライプ要素HZ5、HZ6、HZ7お
よびHZ8のそれぞれが1セットであり、4セットの反
射ストライプ要素群が形成されている。
【0017】図4(A)を再び参照すると、反射ストラ
イプ要素HZ6、HZ7、HZ8およびHZ5は回転較
正用ターゲットTの上側、右側、下側および左側にそれ
ぞれ置かれている。そして、これは上側の反射ストライ
プ要素HZ6を回転することによって容易に作ることが
できる。各反射ストライプ要素は、長さ25μm、幅6
μmであり、250μm×250μmの回転較正用ター
ゲットTの外周縁から1μmの位置に形成されている。
回転較正用ターゲットTの上側に沿って、7個の反射ス
トライプ要素HZ6から成る反射ストライプ要素群があ
り、各反射ストライプ要素は31μm間隔で置かれてい
る。また、反射ストライプ要素群の最右端の反射ストラ
イプ要素HZ6は、回転較正用ターゲットTの右側外周
縁から8μm離れている。
【0018】各反射ストライプ要素HZ5、HZ6、H
Z7およびHZ8の先端は、回転較正用ターゲットTの
外周縁からわずか1μmの位置に置かれている。28個
(7個×4セット)の反射ストライプ要素は、7個の反
射ストライプ要素から成る各反射ストライプ要素群にお
いてそれぞれ31μm間隔で置かれている。
【0019】図5(A)は、図4(A)に示す回転較正
用ターゲットTのパターンに合う形状の開口要素OR
5、OR6、OR7およびOR8を有する、回転較正用
レチクルRを示す図である。この例では、回転較正用レ
チクルRによる像が回転較正用ターゲットT上で走査さ
れる。まずサブフィールドの下部で、図5(A)に示す
開口要素OR8の像と図4(A)に示す反射ストライプ
要素HZ8が重なる。次にサブフィールドの上部で、図
5(A)に示す開口要素OR6の像と図4(A)に示す
反射ストライプ要素HZ6が重なる。この結果、図6に
示すように2個のピークP1’およびP2’が作られ
る。開口要素OR5、OR6、OR7およびOR8は、
回転較正用レチクルRの外周縁近くに外周縁と垂直に位
置する、矩形状の窓(開口)である。
【0020】上記のステンシルレチクルの代わりに、S
CALPEL(SCattering with Angular Limitation i
n Projection Electron-Beam Lithography)技術を利用
したレチクルを用いることもできる。図5(B)は、回
転較正用レチクルRの各部位の寸法を示す表であり、図
2(B)と同様な表になっている。(ターゲット)列の
括弧内の数値は、ターゲット面での投影像の大きさであ
り、図7に示す投影光学系を用いて1/4に縮小されて
いる。回転較正用レチクルRによる像が投影光学系で1
/4に縮小され、回転較正用ターゲットT上を図5
(A)のX方向に走査される。この時、まず下側の反射
ストライプ要素HZ8が走査され、次に上側の反射スト
ライプ要素HZ6が走査されるようにパターンが設計さ
れている。
【0021】図5(A)を再び参照すると、開口要素O
R6、OR7、OR8およびOR5は回転較正用レチク
ルRの上側、右側、下側および左側にそれぞれ置かれて
いる。そして、これは上側の開口要素OR6を回転する
ことによって容易に作ることができる。各開口要素は、
長さ100μm、幅24μmであり、縦横の長さが10
00μm×1000μmの回転較正用レチクルRの外周
縁から4μmの位置に置かれている。回転較正用レチク
ルRの外周縁に沿って開口要素群があり、開口要素OR
5、OR6、OR7およびOR8は、各開口要素群にお
いてそれぞれ124μm間隔で置かれている。また、一
番端の開口要素は、回転較正用レチクルRの外周縁から
62μm離れている。各開口要素OR5、OR6、OR
7およびOR8の先端は、回転較正用レチクルRの外周
縁からわずか4μmの位置に置かれている。開口要素O
R5、OR6、OR7およびOR8は、各開口要素群に
おいてそれぞれ124μm間隔で置かれている。
【0022】図6は、ピークP1’およびP2’を有す
る望ましい信号SA2、すなわち、適正に調整および較
正された電子線で、上記のように回転較正用レチクルR
の像を±15.5μmの走査範囲で走査する時に得られ
るであろう信号を示す図である。回転較正用レチクルR
と回転較正用ターゲットTのパターンに基づくと、図6
に示すピークP1’−P2’間距離は15μmである。
この値からのずれは、サブフィールドが回転しているた
めに生じる。ピークP1’−P2’間距離DRは一般的
な手法で測定できる。
【0023】図4(A)、図5(A)および図6に示す
本発明による方法では、回転ずれを表す1つの指標が回
転ピーク間距離であり、その値は15μmである。「回
転ずれ」は次式で表される。 回転ずれ=(回転ピーク間距離−15μm)/反射ストライプ要素群の中心線間 距離・・・(3) 例えば図4(A)、図4(B)、図5(A)、図5
(B)および図6に示す値を用いると、回転ずれは次式
で表される。 回転ずれ=(回転ピーク間距離−15μm)/223μm・・・(4) この結果を用いて、回転ずれによる誤差を補正する量を
決定することができる。符号(+/−)は、回転ずれの
方向を表している。正符号(+)の場合、レチクル像は
ウエハターゲットに対して半時計周りの回転ずれを持っ
ていることになる。負符号(−)の場合、レチクル像は
ウエハターゲットに対して時計周りの回転ずれを持って
いることになる。
【0024】図7は、電子線リソグラフィシステムLS
を示す概略図である。リソグラフィシステムLSは、従
来の電子線リソグラフィコンピュータシステムCSによ
ってケーブルCBを介して制御されている。なお、ケー
ブルCBの先は簡単のために省略している。リソグラフ
ィシステムLSは、電子線52を放射する電子銃12、
コンデンサレンズ14、照明成形開口16、ブランキン
グ偏向板20、ブランキング開口22、マスク偏向ヨー
ク24、マスク26、較正用レチクルR、マスクステー
ジ30、ポスト偏向ヨーク32、縮小レンズ34、回転
/倍率補正レンズ36、対物レンズ40、ウエハ42、
較正用ターゲットT、ウエハステージ44、透過検出器
46および反射検出器50を有する。電子銃12から電
子線52が放射され、照明成形開口16で特定の断面形
状に成形される。次に、成形された電子線52はマスク
偏向ヨーク24によってマスク26又は較正用レチクル
R上に照射され、電子線はそのパターンの形状に成形さ
れる。
【0025】本発明の好ましい実施例に従えば、リソグ
ラフィシステムLSの特長を図7に示している。較正用
レチクルRとマスク26は両方ともマスクステージ30
に支持されている。ただし、較正用レチクルRは常にマ
スクステージ30上に置かれているのに対し、マスク2
6は交換できるようになっている。同様に、較正用ター
ゲットTとウエハ42は両方ともウエハステージ44に
支持されているが、較正用ターゲットTが常にウエハス
テージ44上に置かれているのに対し、ウエハ42は交
換できるようになっている。
【0026】電子線52の最終形状が決まると、コンピ
ュータシステムCSの制御により、補正レンズ36を用
いて回転、倍率、焦点位置の調整が行われる。次に、電
子線52は、ウエハステージ44に支持されているター
ゲットT又はウエハ42に照射される。縮小レンズ34
は一度調整されるだけであり、すべての小さな補正は補
正レンズ36で行われる。ウエハ42は電子線に反応す
るレジスト物質でコーティングされており、電子線52
がそのレジストを、照明成形開口16とマスク26で決
められたパターンに露光する。透過検出器46を用い
て、ウエハ42又は較正用ターゲットTを透過する電子
を検出し、その電子強度を示す信号を発生させる。ま
た、反射検出器50(例えばフォトダイオード)を用い
て、較正用ターゲットT又はウエハ42から上方へ反射
された電子又は二次電子を検出し、その強度を示す信号
を発生させる。
【0027】図9(A)は、本発明による倍率ずれをも
とに倍率の調整を行う工程を示すフローチャートであ
る。図9(B)は、本発明による回転ずれをもとに回転
の調整を行う工程を示すフローチャートである。図9
(A)を参照すると、工程SMにおいて、レチクル像を
第一ターゲット上で走査する倍率較正用の走査が行われ
る。また図9(B)を参照すると、工程SRにおいて、
レチクル像を第二ターゲット上で走査する回転較正用の
走査が行われる。
【0028】図7を再び参照すると、反射電子又は二次
電子が反射ダイオード検出器BDで検出され、信号が信
号調節器SCに送られる。次に、調節信号はA/D変換
器ADを介してコンピュータシステムCSに送られ、ピ
ーク間距離が計算される。図9(A)および図9(B)
の工程DBおよびDB’は、反射信号を検出し(反射ダ
イオード検出器BD)、デジタル化する(A/D変換器
AD)工程である。
【0029】図7に示すコンピュータシステムCSで
「マルチプルクリップレベル」又は「モーメントカリキ
ュレーション」を行うが、当業者によく理解されるよう
に、専用のハードウエアを用いる。図9(A)および図
9(B)の工程DDおよびDD’で、コンピュータシス
テムCSによりピーク間距離が計算される。
【0030】次に、その出力信号がリソグラフィシステ
ムLSを制御するコンピュータシステムに送られる。図
9(A)の工程MDで、倍率ずれの値が(1)式によっ
て計算される。図9(B)の工程RDで、回転ずれの値
が(3)式によって計算される。
【0031】図9(A)の工程AMで、倍率がコンピュ
ータシステムCSによって調整される。図9(B)の工
程ARで、回転がコンピュータシステムCSによって調
整される。
【0032】リソグラフィシステムLSでは、従来の一
般的な技術が用いられる。さらに、当業者にはよく理解
されるように、リソグラフィシステムLSは、目的によ
っては別の異なる技術を用いることもある。また特に注
意すべきことは、リソグラフィシステムLSの倍率レン
ズを用いて、電子線52の大きさを縮小していることで
ある。本発明は、電子線52の大きさを縮小する荷電粒
子投影リソグラフィシステムと電子線52の大きさを拡
大する荷電粒子投影リソグラフィシステムの両方で用い
られる。ここで用いる「倍率」という用語は、電子線5
2の大きさの拡大又は縮小という意味である。
【0033】ウエハ露光の前に、本発明による較正工程
で較正用レチクルRと較正用ターゲットTを用いる。図
7に示すリソグラフィシステムは、半導体製造装置とし
て用いることができる。例えば、図8(A)は半導体チ
ップの製造工程の概略を示すブロック図である。また図
8(A)は、本発明による較正方法を利用した装置で半
導体を製造する方法を示すフローチャートでもある。半
導体製造方法は主に、完成ウエハを作るウエハ製造工程
(又はウエハ準備工程)P10、完成レチクル又はマス
クを作るマスク製造工程(又はマスク準備工程)P2
0、ウエハ加工工程P12、チップを作る組立工程P4
0および検査工程P42から成る。各工程(主工程)
は、当業者によく理解されているような複数の副工程か
ら成る。この主工程の中で、ウエハ加工工程P12が、
細かい線幅を転写するために最も重要である。この工程
で、設計回路パターンをウエハに積み重ねていき、記憶
デバイス又はMPCのような半導体チップをウエハに作
る。
【0034】ウエハ加工工程P12は、薄膜形成工程を
有し、絶縁のための誘電体層の形成や、リード線や電極
用の金属層形成が行われる。薄膜又はウエハ基板を酸化
する酸化工程が行われることもある。リソグラフィ工程
P31は、選択的に薄膜又はウエハ基板を加工するため
に、レチクル又はマスクを用いてフォトレジスト又は他
のレジストにパターンを形成する工程を有する。加工工
程P32では、リソグラフィ工程P31で作られたレジ
ストパターンをマスクとして、薄膜又はウエハ基板のエ
ッチング、イオン又は不純物の注入が行われる。ウエハ
からレジストを取り除くレジスト剥離工程やチップの検
査工程も従来通り行われる。工程P34に示すように、
ウエハ加工工程は、設計通りに動作可能な半導体チップ
を作るのに必要な回数だけ繰り返される。
【0035】図8(B)は、図8(A)のウエハ加工工
程P12又はP30において重要なリソグラフィ工程P
31を示すフローチャートである。リソグラフィ工程P
31には、まずウエハ基板をレジストでコーティングす
るレジストコーティング工程P311がある。次に、本
発明による偏向器を用い、レチクル又はマスクによっ
て、レジストコーティングされたウエハを露光する露光
工程P312がある。その次には、露光工程P312で
露光されたレジストを現像するレジスト現像工程P31
3があり、さらに、レジスト現像工程P313でつくら
れたレジストパターンの耐久性を高めるレジストアニー
リング工程P314がある。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マスク面に較正用レチクルが、ウエハ面に較正用ターゲ
ットが提供され、これを用いて投影されたサブフィール
ドの倍率および回転を直接測定できるので、較正工程を
素早く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(A)は本発明による、正方形サブフィー
ルドでサブフィールドの倍率を較正するために投影シス
テムで用いられる、倍率較正用ターゲットTを示す図で
ある。図1(B)は、図1(A)に示す倍率較正用ター
ゲットTの反射要素等の寸法を示す表である。
【図2】図2(A)は本発明による、倍率較正用ターゲ
ットTの反射要素のパターンに合う形状の開口要素のパ
ターンを有する、倍率較正用レチクルRを示す図であ
る。図2(B)は、図2(A)に示す倍率較正用レチク
ルRの開口要素等の寸法を示す表である。
【図3】本発明による、望ましい信号、すなわち適正に
調整および較正されたビームで、図2(A)のレチクル
像を図1(A)のターゲット上で走査した時に得られる
であろう信号を示す図である。
【図4】図4(A)は本発明による、正方形サブフィー
ルドでサブフィールドの回転を較正するために投影シス
テムで用いられる、回転較正用ターゲットTを示す図で
ある。図4(B)は、図4(A)に示す回転較正用ター
ゲットTの反射要素等の寸法を示す表である。
【図5】図5(A)は本発明による、回転較正用ターゲ
ットTの反射要素のパターンに合う形状の開口要素のパ
ターンを有する、回転較正用レチクルRを示す図であ
る。図5(B)は、図5(A)に示す回転較正用レチク
ルRの開口要素等の寸法を示す表である。
【図6】本発明による、望ましい信号、すなわち適正に
調整および較正されたビームで、図5(A)のレチクル
像を図4(A)のターゲット上で走査した時に得られる
であろう信号を示す図である。
【図7】本発明による電子線投影リソグラフィシステム
を示す概略図である。
【図8】図8(A)は、本発明による装置を用いて半導
体チップを製造する工程を示すブロック図である。図8
(B)は、図8(A)のウエハ製造工程において主要な
工程であるリソグラフィ工程を示すフローチャートであ
る。
【図9】図9(A)は、本発明による倍率調整工程を示
すフローチャートである。図9(B)は、本発明による
回転調整工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
12・・・電子銃 14・・・コンデンサレンズ 16・・・照明成形開口 20・・・ブランキング偏向板 22・・・ブランキング開口 24・・・マスク偏向ヨーク 26・・・マスク 30・・・マスクステージ 32・・・ポスト偏向ヨーク 34・・・縮小レンズ 36・・・回転/倍率補正レンズ 40・・・対物レンズ 42・・・ウエハ 44・・・ウエハステージ 46・・・透過検出器 50・・・反射検出器 52・・・電子線 R・・・レチクル T・・・ターゲット

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 倍率較正用開口要素を有する倍率較正用
    レチクルおよび倍率較正用反射要素を有する倍率較正用
    ターゲットを用意する工程、 回転較正用開口要素を有する回転較正用レチクルおよび
    回転較正用反射要素を有する回転較正用ターゲットを用
    意する工程、 粒子線を発生させる工程、 前記粒子線を前記倍率較正用レチクルに照射する工程、 前記倍率較正用レチクルのパターン像を前記倍率較正用
    ターゲットのパターン上に投影する工程、 較正された偏向器を用いて、前記倍率較正用レチクルの
    パターン像を前記倍率較正用ターゲットのパターン上で
    走査する工程、 前記倍率較正用ターゲットパターンで反射された粒子か
    ら得られるターゲットパターンのピーク間距離を決定す
    る工程、 前記倍率較正用ターゲットパターンの前記ピーク間距離
    と基準値との差を計算し、倍率ずれを計算する工程、 前記粒子線を前記回転較正用レチクルに照射する工程、 前記回転較正用レチクルのパターン像を前記回転較正用
    ターゲットのパターン上に投影する工程、 較正された偏向器を用いて、前記回転較正用レチクルの
    パターン像を前記回転較正用ターゲットのパターン上で
    走査する工程、 前記回転較正用ターゲットパターンで反射された粒子か
    ら得られるターゲットパターンのピーク間距離を決定す
    る工程、および前記回転較正用ターゲットパターンの前
    記ピーク間距離と基準値との差を計算し、回転方向に関
    する回転ずれを計算する工程を有することを特徴とする
    粒子線投影リソグラフィシステムの較正方法。
  2. 【請求項2】 倍率較正用開口要素を有する倍率較正用
    レチクルおよび倍率較正用反射要素を有する倍率較正用
    ターゲットを用意する工程、 回転較正用開口要素を有する回転較正用レチクルおよび
    回転較正用反射要素を有する回転較正用ターゲットを用
    意する工程、 電子線を発生させる工程、 前記電子線を前記倍率較正用レチクルに照射する工程、 前記倍率較正用レチクルのパターン像を前記倍率較正用
    ターゲットのパターン上に投影する工程、 較正された偏向器を用いて、前記倍率較正用レチクルの
    パターン像を前記倍率較正用ターゲットのパターン上で
    走査する工程、 前記倍率較正用ターゲットパターンで反射された電子又
    は二次電子から得られるターゲットパターンのピーク間
    距離を決定する工程、 前記倍率較正用ターゲットパターンの前記ピーク間距離
    と基準値との差を計算し、倍率ずれを計算する工程、 前記電子線を前記回転較正用レチクルに照射する工程、 前記回転較正用レチクルのパターン像を前記回転較正用
    ターゲットのパターン上に投影する工程、 較正された偏向器を用いて、前記回転較正用レチクルの
    パターン像を前記回転較正用ターゲットのパターン上で
    走査する工程、 前記回転較正用ターゲットパターンで反射された電子又
    は二次電子から得られるターゲットパターンのピーク間
    距離を決定する工程、および前記回転較正用ターゲット
    パターンの前記ピーク間距離と基準値との差を計算し、
    回転方向に関する回転ずれを計算する工程を有すること
    を特徴とする電子線投影リソグラフィシステムの較正方
    法。
  3. 【請求項3】 前記反射要素が原子番号の大きい物質で
    構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載
    の投影リソグラフィシステムの較正方法。
  4. 【請求項4】 前記原子番号の大きい物質が金、タンタ
    ル又はタングステンであることを特徴とする請求項3に
    記載の投影リソグラフィシステムの較正方法。
  5. 【請求項5】 前記倍率較正用開口要素および前記倍率
    較正用反射要素が、前記倍率較正用レチクルおよび前記
    倍率較正用ターゲットの外周縁近くに外周縁と平行に形
    成された細長い矩形であり、 前記回転較正用開口要素および前記回転較正用反射要素
    が、前記回転較正用レチクルおよび前記回転較正用ター
    ゲットの外周縁近くに外周縁と垂直に形成された短い矩
    形の列であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれ
    かに記載の投影リソグラフィシステムの較正方法。
  6. 【請求項6】 前記倍率較正用レチクルおよび前記倍率
    較正用ターゲットが正方形であり、 前記回転較正用レチクルおよび前記回転較正用ターゲッ
    トが正方形であることを特徴とする請求項5に記載の投
    影リソグラフィシステムの較正方法。
  7. 【請求項7】 前記倍率ずれを用いて前記粒子線又は前
    記電子線の投影倍率を補正レンズにより調整する工程を
    有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記
    載の投影リソグラフィシステムの較正方法。
  8. 【請求項8】 前記回転ずれを用いて前記粒子線又は前
    記電子線の回転方向を補正レンズにより調整する工程を
    有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記
    載の投影リソグラフィシステムの較正方法。
  9. 【請求項9】 較正手段を有する粒子線投影リソグラフ
    ィシステムであって;前記較正手段は、 倍率較正用開口要素を有する倍率較正用レチクルおよび
    回転較正用開口要素を有する回転較正用レチクルを保持
    する手段、 倍率較正用反射要素を有する倍率較正用ターゲットおよ
    び回転較正用反射要素を有する回転較正用ターゲットを
    保持する手段、 粒子線を発生させる手段、 前記粒子線を前記倍率較正用レチクルに照射する手段、 前記倍率較正用レチクルのパターン像を前記倍率較正用
    ターゲットのパターン上に投影する手段、 較正された偏向器を用いて、前記倍率較正用レチクルの
    パターン像を前記倍率較正用ターゲットのパターン上で
    走査する手段、 前記倍率較正用ターゲットパターンで反射された粒子か
    ら得られるターゲットパターンのピーク間距離を決定す
    る手段、 前記倍率較正用ターゲットパターンの前記ピーク間距離
    と基準値との差を計算し、倍率ずれを計算する手段、 前記粒子線を前記回転較正用レチクルに照射する手段、 前記回転較正用レチクルのパターン像を前記回転較正用
    ターゲットのパターン上に投影する手段、 較正された偏向器を用いて、前記回転較正用レチクルの
    パターン像を前記回転較正用ターゲットのパターン上で
    走査する手段、 前記回転較正用ターゲットパターンで反射された粒子か
    ら得られるターゲットパターンのピーク間距離を決定す
    る手段、および前記回転較正用ターゲットパターンの前
    記ピーク間距離と基準値との差を計算し、回転方向に関
    する回転ずれを計算する手段を有することを特徴とする
    粒子線投影リソグラフィシステム。
  10. 【請求項10】 較正手段を有する電子線投影リソグラ
    フィシステムであって;前記較正手段は、 倍率較正用開口要素を有する倍率較正用レチクルおよび
    回転較正用開口要素を有する回転較正用レチクルを保持
    する手段、 倍率較正用反射要素を有する倍率較正用ターゲットおよ
    び回転較正用反射要素を有する回転較正用ターゲットを
    保持する手段、 電子線を発生させる手段、 前記電子線を前記倍率較正用レチクルに照射する手段、 前記倍率較正用レチクルのパターン像を前記倍率較正用
    ターゲットのパターン上に投影する手段、 較正された偏向器を用いて、前記倍率較正用レチクルの
    パターン像を前記倍率較正用ターゲットのパターン上で
    走査する手段、 前記倍率較正用ターゲットパターンで反射された電子又
    は二次電子から得られるターゲットパターンのピーク間
    距離を決定する手段、 前記倍率較正用ターゲットパターンの前記ピーク間距離
    と基準値との差を計算し、倍率ずれを計算する手段、 前記電子線を前記回転較正用レチクルに照射する手段、 前記回転較正用レチクルのパターン像を前記回転較正用
    ターゲットのパターン上に投影する手段、 較正された偏向器を用いて、前記回転較正用レチクルの
    パターン像を前記回転較正用ターゲットのパターン上で
    走査する手段、 前記回転較正用ターゲットパターンで反射された電子又
    は二次電子から得られるターゲットパターンのピーク間
    距離を決定する手段、および前記回転較正用ターゲット
    パターンの前記ピーク間距離と基準値との差を計算し、
    回転方向に関する回転ずれを計算する手段を有すること
    を特徴とする電子線投影リソグラフィシステム。
  11. 【請求項11】 前記反射要素が原子番号の大きい物質
    で構成されていることを特徴とする請求項9又は10に
    記載の投影リソグラフィシステム。
  12. 【請求項12】 前記原子番号の大きい物質が金、タン
    タル又はタングステンであることを特徴とする請求項1
    1に記載の投影リソグラフィシステム。
  13. 【請求項13】 前記倍率較正用開口要素および前記倍
    率較正用反射要素が、倍率較正用レチクルおよび倍率較
    正用ターゲットの外周縁近くに外周縁と平行に形成され
    た細長い矩形であり、 前記回転較正用開口要素および前記回転較正用反射要素
    が、回転較正用レチクルおよび回転較正用ターゲットの
    外周縁近くに外周縁と垂直に形成された短い矩形の列で
    あることを特徴とする請求項9乃至12のいずれかに記
    載の投影リソグラフィシステム。
  14. 【請求項14】 前記倍率較正用レチクルおよび前記倍
    率較正用ターゲットが正方形であり、 前記回転較正用レチクルおよび前記回転較正用ターゲッ
    トが正方形であることを特徴とする請求項13に記載の
    投影リソグラフィシステム。
  15. 【請求項15】 前記倍率ずれを用いて前記粒子線又は
    前記電子線の投影倍率を補正レンズにより調整する手段
    を有することを特徴とする請求項9乃至14のいずれか
    に記載の投影リソグラフィシステム。
  16. 【請求項16】 前記回転ずれを用いて前記粒子線又は
    前記電子線の回転方向を補正レンズにより調整する手段
    を有することを特徴とする請求項9乃至15のいずれか
    に記載の投影リソグラフィシステム。
  17. 【請求項17】 投影系によりウエハに投影すべき所定
    のパターンを有するマスクを用意する工程、 前記マスクをマスクステージに保持する工程、 前記ウエハを用意する工程、 前記ウエハをウエハステージに保持する工程、 前記投影系を較正する工程、および前記投影系により前
    記マスクのパターン像を前記ウエハに投影する工程を有
    する粒子線投影露光方法であって;前記投影系を較正す
    る工程は、 倍率較正用開口要素を有する倍率較正用レチクルおよび
    倍率較正用反射要素を有する倍率較正用ターゲットを用
    意する工程、 回転較正用開口要素を有する回転較正用レチクルおよび
    回転較正用反射要素を有する回転較正用ターゲットを用
    意する工程、 粒子線を発生させる工程、 前記粒子線を前記倍率較正用レチクルに照射する工程、 前記倍率較正用レチクルのパターン像を前記倍率較正用
    ターゲットのパターン上に投影する工程、 較正された偏向器を用いて、前記倍率較正用レチクルの
    パターン像を前記倍率較正用ターゲットのパターン上で
    走査する工程、 前記倍率較正用ターゲットパターンで反射された粒子か
    ら得られるターゲットパターンのピーク間距離を決定す
    る工程、 前記倍率較正用ターゲットパターンの前記ピーク間距離
    と基準値との差を計算し、倍率ずれを計算する工程、 前記粒子線を前記回転較正用レチクルに照射する工程、 前記回転較正用レチクルのパターン像を前記回転較正用
    ターゲットのパターン上に投影する工程、 較正された偏向器を用いて、前記回転較正用レチクルの
    パターン像を前記回転較正用ターゲットのパターン上で
    走査する工程、 前記回転較正用ターゲットパターンで反射された粒子か
    ら得られるターゲットパターンのピーク間距離を決定す
    る工程、および前記回転較正用ターゲットパターンの前
    記ピーク間距離と基準値との差を計算し、回転方向に関
    する回転ずれを計算する工程を有することを特徴とする
    粒子線投影露光方法。
  18. 【請求項18】 ウエハ製造工程、マスク製造工程、ウ
    エハ加工工程、組立工程、検査工程を有し; 倍率較正用開口要素を有する倍率較正用レチクルおよび
    倍率較正用反射要素を有する倍率較正用ターゲットを用
    意する工程、 回転較正用開口要素を有する回転較正用レチクルおよび
    回転較正用反射要素を有する回転較正用ターゲットを用
    意する工程、 粒子線を発生させる工程、 前記粒子線を前記倍率較正用レチクルに照射する工程、 前記倍率較正用レチクルのパターン像を前記倍率較正用
    ターゲットのパターン上に投影する工程、 較正された偏向器を用いて、前記倍率較正用レチクルの
    パターン像を前記倍率較正用ターゲットのパターン上で
    走査する工程、 前記倍率較正用ターゲットパターンで反射された粒子か
    ら得られるターゲットパターンのピーク間距離を決定す
    る工程、 前記倍率較正用ターゲットパターンの前記ピーク間距離
    と基準値との差を計算し、倍率ずれを計算する工程、 前記粒子線を前記回転較正用レチクルに照射する工程、 前記回転較正用レチクルのパターン像を前記回転較正用
    ターゲットのパターン上に投影する工程、 較正された偏向器を用いて、前記回転較正用レチクルの
    パターン像を前記回転較正用ターゲットのパターン上で
    走査する工程、 前記回転較正用ターゲットパターンで反射された粒子か
    ら得られるターゲットパターンのピーク間距離を決定す
    る工程、および前記回転較正用ターゲットパターンの前
    記ピーク間距離と基準値との差を計算し、回転方向に関
    する回転ずれを計算する工程によって較正された荷電粒
    子線投影リソグラフィシステムを用いて;半導体デバイ
    スを製造することを特徴とする半導体デバイス製造方
    法。
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