JP2002246296A

JP2002246296A - レチクルクリーニング方法、電子線露光装置、電子線露光方法及びデバイス製造方法

Info

Publication number: JP2002246296A
Application number: JP2001042669A
Authority: JP
Inventors: Sumuto Shimizu; 澄人清水
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2001-02-20
Publication date: 2002-08-30

Abstract

(57)【要約】【課題】レチクルを露光装置内でクリーニングでき、
パターン転写精度や歩留まりの向上に貢献できる電子線
露光方法等を提供する。【解決手段】露光装置内にレチクルが搬入されると、
まず、符号１１０′の位置に移動され、検出装置２０で
レチクルに付着した微細物が検出される。微細物の検出
が終了すると、レチクルを露光位置（符号１１０の位
置）に移動する。その際、塩素系ガスとアルゴン及び酸
素を、チャンバ１内のレチクルに向けて供給する。それ
と同時に、加速電圧１００ｋＶの電子線をレチクルに連
続照射し、レチクルクリーニングを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線縮小投影露
光装置において用いるレチクルを露光装置内でクリーニ
ングする方法等に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の半導体集積回路製造技術の発展に
は目覚しいものがあり、半導体素子の微細化、高集積化
が進んでいる。半導体素子の性能はその素子の中にどれ
だけ多くの回路を設けたかでほぼ決まり、それは基板上
に形成する回路のパターンサイズに大きく左右される。
ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子製造工程には、半導体基板
（感応基板）上に微細なパターンを形成するリソグラフ
ィー工程があり、現在のところ、紫外線を用いたフォト
リソグラフィーが一般的である。しかし、回路パターン
のより一層の微細化が進むにつれて、光を用いたフォト
リソグラフィーの解像限界が懸念されている。

【０００３】そこで、電子線やイオンビーム等の荷電ビ
ームやＸ線を用いた、より高解像なリソグラフィー技術
が検討されている。特に、昨今では、０．１μｍルール
以下の微細パターン形成技術の開発が活性化している。
上記技術の中でも、レチクルのパターンを感応基板上に
縮小転写する電子線縮小投影露光法が注目されている。
同露光方法は、従来のレチクル上の単純な基本図形アパ
ーチャを感応基板上で重ね合わせて所望のパターンを形
成するいわゆる可変成形露光技術のような直描技術の延
長とは異なり、光露光装置と同様に所望のパターンの拡
大パターンをレチクルに形成し、該パターンをそのまま
感応基板上に縮小転写する所に大きな特徴があり、スル
ープットを格段に向上できる。

【０００４】電子線露光装置で主に用いられるレチクル
は、いわゆる散乱ステンシル型レチクルである。図７
は、ステンシル型レチクルの構成を示す側面断面図であ
る。図７に示すステンシル型レチクルは、例えば厚さ１
ｍｍ程度のＳｉウェハを基体として形成されている。図
中では、ブランク部２００やストラット部２０１は、ほ
ぼ基体ウェハと同じ厚さである。ストラット部２０１の
間には、例えば２μｍ程の厚さ（高さ）を有し、電子散
乱体となるメンブレン２０３が形成されている。メンブ
レン２０３は、Ｓｉウェハブランクをエッチングするこ
とにより形成される。メンブレン２０３には、例えば
０．２μｍ程の幅を有する幾つかのパターン開口部２０
７が設けられている。レチクル上面に照射された電子線
は、パターン開口部２０７を通って、下方に向かって進
む。このとき、パターン開口部２０７の形成されている
部分を通過した電子線は、そのまままっすぐに下方に進
むが、パターン２０７の形成されていないメンブレン２
０３に当った電子線はメンブレン２０３を散乱を受けな
がら透過する。この散乱電子は、レチクル下流の散乱電
子制限開口でカットされ、感応基板上にはほとんど到達
しない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】散乱ステンシル型レチ
クル等を電子線露光装置に搭載する場合には、予め欠陥
修正及びパターン検査等の施されたレチクルが露光装置
内に搬送される。しかし、この搬送及び設置時等に、露
光装置内のメカ駆動部分の摩耗により発生する浮遊微細
物等のゴミがレチクルに付着することがある。

【０００６】レチクルのメンブレン２０１（図７参照）
の上下面にゴミが付着した場合には、下方に通過する電
子に直接影響を及ぼすことは無い。しかし、ゴミがＷ
（タングステン）等の重金属を含む場合には、電子線の
照射によりゴミが発熱することがある。ゴミが発熱する
と、ゴミの付着しているレチクル面の温度が上り、レチ
クルが部分的に熱膨張するため、パターンの位置ずれを
生じる。なお、レチクル上下面に付着したゴミがＳｉや
カーボン等の低原子物質であり、サイズが小さい場合に
は、発熱することもほとんど無く、特に問題とはならな
い。

【０００７】一方、レチクルの側壁（電子線の通過する
部分）にゴミが付着した場合には、下方に通過する電子
に直接影響を及ぼす。特に、ゴミのサイズが大きい場合
や密度が大きな場合には、ゴミの電子散乱能が高くな
り、通過すべき電子線を散乱してしまう。すると、感応
基板上にゴミの像が転写される。したがって、ゴミがＳ
ｉ等の低原子物質であっても大きな問題となる。

【０００８】また、図７に示すメンブレン２０３の厚さ
とパターン開口２０７の幅のアスペクト比（厚さ／幅）
が１０を越える場合には、ゴミの検査及び除去が非常に
困難となる。というのは、ゴミ検出のプローブとして光
を使うにしろ、電子線を使うにしろ開口部に対してほぼ
垂直に入射させなければならないからである。レチクル
検査で漏れたゴミが付着していたり、レチクル欠陥修正
をしそこなったりした場合には、その物質の構成材料や
密度によっては、露光時にウェハ上に転写されてしま
う。さらに、これらのゴミは露光装置内に搬送した後に
も付着する可能性がある。したがって、これらのゴミを
露光装置内で検出すると共に除去できるようにしなけれ
ば、デバイス製造工程は成り立たなくなってしまう。

【０００９】さらに、レチクルの表面あるいはパターン
開孔の側壁には、コンタミネーションが付着する。コン
タミネーションは、ウェハに塗布されたレジスト、ある
いは、レジスト成膜と同一プロセスで成膜される光露光
時の反射防止膜等が飛散して漂いレチクル等に固着する
現象である。コンタミネーションは、そのほとんどが炭
素から構成され、電子線の通路近傍で多く発生する。こ
れらのコンタミネーションが付着すると、電子線は、チ
ャージアップ等の不安定要因を発現し、ビームドリフト
等を引き起こしやすくなってしまう。

【００１０】ここで、レチクルに付着するゴミの発生源
とその特性について再度考察する。電子線露光装置内に
搬送した後にレチクルに付着する可能性のある物質とそ
の由来を考察する。レチクルはＳｉメンブレンブランク
スを作成後、フォトリソグラフィー法を応用してパター
ンニングが施される。つまり、Ｓｉブランクスメンブレ
ン上にレジストを塗布し、所定の処理後に、例えばＥＢ
ガウシアンビームにて所望のパターンを描画する。その
後、所定のプロセスを経て得られたレジスト像をドライ
エッチング法でＳｉメンブレンに転写する。パターン転
写後は、パターン上に残ったレジストを除去するために
酸素アッシング処理を施すと良い。この後、必要に応じ
てレチクルの洗浄を行い、レチクルパターン検査工程に
入る。この検査にて欠陥パターンあるいはステンシルパ
ターン内のゴミを検出すると、その部分を次の欠陥修正
工程で修正加工する。その後、再度レチクルパターンの
検査が行われ、晴れて電子線露光装置内に搬送される。

【００１１】レチクル上に微細物（ゴミ）が付着するの
は、レチクルの最終検査を終えてから、大気中に出さ
れ、電子線露光装置内に搬送され、装置内のレチクルホ
ルダに収まるまでの工程においてである。このときレチ
クルには、大気中に漂う微細物が静電力等で付着する場
合と露光装置内に搬送する際に搬送装置のメカ系から発
塵するゴミが付着する場合とがある。

【００１２】これらのゴミは、その材料によって懸念さ
れることが異なってくる。まず、シリコン、カーボン等
の比較的軽元素から構成される物質は電子散乱能が比較
的低く、また、電子吸収は極めて少ないと考えられる。
例えば、このような物質がレチクルメンブレン（ブラン
クス）上に付着した場合にはさほど心配は入らない。し
かし、パターン側壁部に付着した場合には、そのサイズ
及び密度によっては大きな問題となる。サイズが小さい
場合、あるいはその密度が低い場合には、電子散乱能は
大きくなく、ウェハ上への像転写にはつながりがにく
い。一方、サイズが大きい場合、あるいはその密度が大
きい場合には、電子散乱能が大きく、ウェハ上に像転写
されることがある。

【００１３】そのゴミの像が転写されるかどうかは、そ
のゴミの像コントラストとして考えればよい。露光装置
内のレチクル下方には、散乱アパーチャが配置されてお
り、ある一定角度以上に散乱された電子はこの散乱アパ
ーチャに吸収され、ビームコントラストを稼ぐ構成とな
っている散乱能の低いゴミが付着した場合には、電子線
は、入射時の散乱回数が少なく、その散乱角は必然的に
小さくなるので、散乱アパーチャに吸収されることはあ
まりない。しかし、散乱能の大きいゴミが付着した場合
には、電子線は、散乱角が大きくなり、散乱アパーチャ
に多く吸収される。つまり、この場合には、コントラス
トが得られることとなり、ウェハ上にゴミの像が転写さ
れる。つまりこのような散乱能の大きいゴミを確実に取
り除いた上で露光しなければ、所望の線幅のパターンを
得ることはできない。また、微小サイズあるいは低密度
の低散乱能物質であってもできる限り除去した後に露光
を行うのが好ましい。

【００１４】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、レチクルを露光装置内でクリーニング
でき、パターン転写精度や歩留まりの向上に貢献できる
電子線露光方法等を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】上
記の課題を解決するため、本発明の第１のレチクルクリ
ーニング方法は、照明電子線の透過又は通過特性の違い
によって特徴付けられたパターンを有し、該パターンを
感応基板上に転写するのに用いられるレチクルをクリー
ニングする方法であって、該レチクルを露光装置内に
置いた状態で、該レチクルの表面あるいはパターン開
孔の側壁に付着した微細物に収束イオンビームを照射し
て該微細物を除去することを特徴とする。

【００１６】レチクルに付着したゴミ（微細物）に収束
イオンビームを照射することにより、エッチングするよ
うにゴミを除去することができる。特に、メンブレンの
厚さとパターン開口部の幅のアスペクト比（厚さ／幅）
が大きな場合にも、開口部の壁面に付着したゴミに収束
イオンビームを照射することにより、ゴミを除去するこ
とができる。

【００１７】収束イオンビーム（Focused Ion Beam：Ｆ
ＩＢ）の種類としては、例えば、Ｇａイオンビームを用
いることができる。Ｇａイオンビームは、ビーム形状の
制御が容易で、レチクルの開口部に対してほぼ垂直に入
射させる上での制御性も良い。そのため、メンブレンの
厚さとパターン開口部の幅のアスペクト比（厚さ／幅）
が大きな場合には、特に有効である。しかし、Ｇａ等の
重金属のイオンビームを用いる場合には、イオンビーム
がＳｉメンブレンにダメージを与えたり、重金属がレチ
クル面上に残留することによる電子散乱能の変動あるい
は電子線照射時の発熱等が起こるおそれがある。そこ
で、このような点が問題となる場合には、収束イオンビ
ームとして、低原子物質であるＳｉイオンビームを用い
ることもできる。

【００１８】本発明の第２のレチクルクリーニング方法
は、照明電子線の透過又は通過特性の違いによって特
徴付けられたパターンを有し、該パターンを感応基板上
に転写するのに用いられるレチクルをクリーニングする
方法であって、該レチクルを露光装置内に置いた状態
で、該レチクルの表面あるいはパターン開孔の側壁に
付着した微細物に対して腐食性を有するガスを当てなが
ら、収束イオンビーム又は電子線を照射して該微細物を
除去することを特徴とする。

【００１９】レチクルを露光装置に搬送する際には、か
なりの確率で金属等の微細物がレチクル表面に付着する
ことがある。例えば、露光装置内外に漂う微細物が静電
力等により付着する場合や、レチクル搬送装置のメカ系
の摩擦により発塵したゴミ等がレチクルに付着する場合
等である。これらの微細物の中には、収束イオンビーム
を照射しただけでは、周囲に飛び散るだけで完全に取り
除くことが困難なものがある。そこで、そのような微細
物に対しては、腐食性を有する物質をガス状にして当て
ながら収束イオンビームを照射する。こうすることよ
り、局所的エッチングが行われて微細物をガス化して排
気することができるので、再付着の心配がない。なお、
腐食性を有するガスを用いる場合には、収束イオンビー
ムだけでなく、収束させた電子線を照射することにより
微細物を腐食させ、取り除くことも可能である。

【００２０】前記レチクルクリーニング方法において
は、前記腐食性を有するガスが、フッ素系ガス、塩素
系ガス、または、臭素系ガスの内少なくとも一種である
ことが好ましい。

【００２１】腐食性を有するガスの種類は、取り除くべ
き微細物の構成材料に依存するが、例えば、Ａｌ、Ｃ
ｒ、Ｆｅ−Ｎｉ等の場合には塩素系ガスを用い、Ｔａ、
Ｓｉ等の場合にはフッ素系ガスを用いることが好まし
い。また、Ｓｉの場合には、臭素系ガスを用いることも
できる。ただし、これらのガスはレチクルのＳｉメンブ
レン自身に対しても腐食性があるため、シリコン表面の
自然酸化膜（数十Å厚）がエッチングされる前に全クリ
ーニングを終了するようにしないとレチクルパターンの
変形が発生してしまう可能性がある。したがって、これ
らのガスは、低濃度で使用する他、収束イオンビーム又
は電子線が微細物以外に照射されないように注意する必
要がある。

【００２２】塩素系ガスとしては、純塩素（Ｃｌ₂）の
他、四塩化炭素（ＣＣｌ₄）、三塩化炭素（ＣＨＣ
ｌ₃）、二塩化炭素（ＣＨ₂Ｃｌ₂）、塩化炭素（ＣＨ₃Ｃ
ｌ）等の炭化塩素系材料を用いることができる。また、
シラン（ＳｉＣｌ₄）、六塩化アルミ（Ａｌ₂Ｃｌ₆）等
の金属塩化物も有効である。

【００２３】フッ素ガスとしては、純フッ素（Ｆ₂）の
他、四フッ化炭素（ＣＦ₄）、三フッ化炭素（ＣＨ
Ｆ₃）、二フッ化炭素（ＣＨ₂Ｆ₂）、フッ化炭素（ＣＨ₃
Ｆ）等の炭化フッ素系材料を用いることができる。ま
た、六フッ化硫黄（ＳＦ₆）、フッ化キセノン（Ｘｅ
Ｆ₂）、四フッ化シリコン（ＳｉＦ₆）、六フッ化タング
ステン（ＷＦ₆）等も有効である。

【００２４】臭素としては、純臭素の他、炭化臭素も効
果がある。ただし、炭素構成数の多いものは、レチクル
上の微細物の反応性エッチングの効果を抑制すると共
に、真空チャンバ内においてコンタミネーション源とな
る可能性があるため、使用条件を慎重に吟味する必要が
ある。

【００２５】前記レチクルクリーニング方法において
は、前記腐食性を有するガスに、不活性ガス、窒素又
は酸素の内少なくとも一種を混合することが好ましい。

【００２６】レチクルに付着した微細物に対して腐食性
を有するガスを当てながら収束イオンビーム、特に電子
線を照射して微細物を取り除く際には、ガスがラジカル
を形成し易く、いわゆるプラズマ状態となることがあ
る。このプラズマ状態のガスは、露光装置内のコンタミ
ネーションの除去にも非常に有効である。そこで、腐食
性を有するガスに、不活性ガス、窒素又は酸素の内少な
くとも一種を混合し、このプラズマ状態を安定的に作り
出すことも好ましい。

【００２７】本発明の第１の電子線露光装置は、感応
基板上に転写すべきパターンを有するレチクルを電子線
照明する照明光学系と、前記レチクルを載置するレチ
クルステージと、該レチクルを透過又は通過した電子
線を感応基板上に投影結像させる投影光学系と、前記
感応基板を載置する感応基板ステージと、を具備する
電子線露光装置であって、前記レチクルの選択された
部位に収束イオンビームを照射するガン及びイオンビー
ム光学系をさらに具備することを特徴とする。

【００２８】収束イオンビームを照射するガン及びイオ
ンビーム光学系を露光装置内に設けることにより、レチ
クルを露光装置内に置いた状態でゴミを除去（いわゆる
ｉｎｓｉｔｕクリーニング）することができる。

【００２９】本発明の第２の電子線露光装置は、感応
基板上に転写すべきパターンを有するレチクルを電子線
照明する照明光学系と、前記レチクルを載置するレチ
クルステージと、該レチクルを透過した電子線を感応
基板上に投影結像させる投影光学系と、前記感応基板
を載置する感応基板ステージと、を具備する電子線露
光装置であって、前記レチクルの表面あるいはパター
ン開孔の側壁に付着した微細物を検出するためのプロー
ブ光の光源、照射光学系及び検出系をさらに具備するこ
とを特徴とする。

【００３０】プローブ光源としては、ＵＶ、ＤＵＶ（De
ep Ultra Violet）、ＥＢ（電子線）、ＦＩＢ（収束イ
オンビーム）等が挙げられる。レチクルの表面の微細物
の検出にはＵＶ、ＤＵＶが有効であり、レチクルのパタ
ーン開孔の側壁に付着した微細物の検出には高ＮＡのＤ
ＵＶ、ＥＢ転写、ＦＩＢ転写等が有効である。また、検
出系としては、例えば、レチクルステージに高解像度の
ＣＣＤカメラを取り付け、レチクルのパターン開口部を
透過するＥＢ等を取り込み、画像処理することによりレ
チクルのパターン開孔の側壁に付着した微細物を検出す
ることもできる。

【００３１】本発明の電子線露光方法は、照明電子線
の透過又は通過特性の違いによって特徴付けられたパタ
ーンをレチクル上に形成し、該レチクルを前記照明電子
線で照明し、該レチクルを透過又は通過した電子線を感
応基板上に投影結像させて前記パターンを感応基板上に
転写する電子線露光方法であって、前記レチクルを露
光装置内に置いた状態で、該レチクルにプローブ光を照
射し、該レチクルを通過又は反射するプローブ光を検出
することにより該レチクルの表面あるいはパターン開孔
の側壁に付着した微細物を検出し、該微細物の除去の
必要性を判定し、除去の必要がある場合には、該微細
物を除去することを特徴とする。

【００３２】前記電子線露光方法においては、前記微
細物を除去した後に、再度、前記レチクルにプローブを
照射して微細物の有無を検査し、前記微細物がほとん
ど無くなるまで前記除去及び検査を繰り返すことが好ま
しい。

【００３３】微細物がほとんど無くなるまで検査・除去
を繰り返すことにより、より確実に微細物の除去を行う
ことができる。また、微細物の除去の必要性を判定する
ことにより、除去に要する時間を短縮することができ
る。判定は、例えば、ある寸法を設定し、その寸法以下
の微細物は除去不用であるとする。なお、微細物の除去
の判定が困難である場合には、検出されたもの全てを順
次除去することもできる。その際には、予め微細物のあ
る寸法を設定し、その寸法以上の微細物が検出されなく
なったら検出及び除去を終了する。

【００３４】本発明のデバイス製造方法は、前記電子線
露光方法を用いるリソグラフィー工程を含むことを特徴
とする。

【００３５】以下、図面を参照しつつ説明する。まず、
分割転写方式の電子線投影露光装置の光学系全体におけ
る結像関係及び制御系の概要について説明する。図３
は、分割転写方式の電子線投影露光装置の光学系全体に
おける結像関係及び制御系の概要を示す図である。光学
系の最上流に配置されている電子銃１０１は、下方に向
けて電子線を放射する。電子銃１０１の下方には２段の
コンデンサレンズ１０２、１０３が備えられており、電
子線は、これらのコンデンサレンズ１０２、１０３によ
って収束されブランキング開口１０７にクロスオーバー
C.O.を結像する。

【００３６】二段目のコンデンサレンズ１０３の下に
は、矩形開口１０４が備えられている。この矩形開口
（照明ビーム成形開口）１０４は、レチクル（マスク）
１１０の一つのサブフィールド（露光の１単位となるパ
ターン小領域）を照明する照明ビームのみを通過させ
る。この開口１０４の像は、レンズ１０９によってレチ
クル１１０に結像される。

【００３７】ビーム成形開口１０４の下方には、ブラン
キング偏向器１０５が配置されている。同偏向器１０５
は、必要時に照明ビームを偏向させてブランキング開口
１０７の非開口部に当て、ビームがレチクル１１０に当
たらないようにする。ブランキング開口１０７の下に
は、照明ビーム偏向器１０８が配置されている。この偏
向器１０８は、主に照明ビームを図３の横方向（Ｘ方
向）に順次走査して、照明光学系の視野内にあるレチク
ル１１０の各サブフィールドの照明を行う。偏向器１０
８の下方には、照明レンズ１０９が配置されている。照
明レンズ１０９は、レチクル１１０上にビーム成形開口
１０４を結像させる。

【００３８】レチクル１１０は、実際には（図４を参照
しつつ後述）光軸垂直面内（Ｘ−Ｙ面）に広がってお
り、多数のサブフィールドを有する。レチクル１１０上
には、全体として一個の半導体デバイスチップをなすパ
ターン（チップパターン）が形成されている。もちろ
ん、複数のレチクルに１個の半導体デバイスチップをな
すパターンを分割して配置しても良い。レチクル１１０
は移動可能なレチクルステージ１１１上に載置されてお
り、レチクル１１０を光軸垂直方向（ＸＹ方向）に動か
すことにより、照明光学系の視野よりも広い範囲に広が
るレチクル上の各サブフィールドを照明することができ
る。レチクルステージ１１１には、レーザ干渉計を用い
た位置検出器１１２が付設されており、レチクルステー
ジ１１１の位置をリアルタイムで正確に把握することが
できる。

【００３９】レチクル１１０の下方には投影レンズ１１
５及び１１９並びに偏向器１１６が設けられている。レ
チクル１１０の１つのサブフィールドを通過した電子線
は、投影レンズ１１５、１１９、偏向器１１６によって
ウェハ１２３上の所定の位置に結像される。投影レンズ
１１５、１１９及び偏向器１１６（像位置調整偏向器）
の詳しい作用については、図５を参照して後述する。ウ
ェハ１２３上には、適当なレジストが塗布されており、
レジストに電子線のドーズが与えられ、レチクル上のパ
ターンが縮小されてウェハ１２３上に転写される。

【００４０】レチクル１１０とウェハ１２３の間を縮小
率比で内分する点にクロスオーバーC.O.が形成され、同
クロスオーバー位置にはコントラスト開口１１８が設け
られている。同開口１１８は、レチクル１１０の非パタ
ーン部で散乱された電子線がウェハ１２３に到達しない
よう遮断する。

【００４１】ウェハ１２３の直上には反射電子検出器１
２２が配置されている。この反射電子検出器１２２は、
ウェハ１２３の被露光面やステージ上のマークで反射さ
れる電子の量を検出する。例えばレチクル１１０上のマ
ークパターンを通過したビームでウェハ１２３上のマー
クを走査し、その際のマークからの反射電子を検出する
ことにより、レチクル１１０と１２３の相対的位置関係
を知ることができる。

【００４２】ウェハ１２３は、静電チャック（図示され
ず）を介して、ＸＹ方向に移動可能なウェハステージ１
２４上に載置されている。上記レチクルステージ１１１
とウェハステージ１２４とを、互いに逆の方向に同期走
査することにより、投影光学系の視野を越えて広がるチ
ップパターン内の各部を順次露光することができる。な
お、ウェハステージ１２４にも、上述のレチクルステー
ジ１１１と同様の位置検出器１２５が装備されている。

【００４３】上記各レンズ１０２、１０３、１０９、１
１５、１１９及び各偏向器１０５、１０８、１１６は、
各々のコイル電源制御部１０２ａ、１０３ａ、１０９
ａ、１１５ａ、１１９ａ及び１０５ａ、１０８ａ、１１
６ａを介してコントローラ１３１によりコントロールさ
れる。また、レチクルステージ１１１及びウェハステー
ジ１２４も、ステージ制御部１１１ａ、１２４ａを介し
て、コントローラ１３１により制御される。ステージ位
置検出器１１２、１２５は、アンプやＡ／Ｄ変換器等を
含むインターフェース１１２ａ、１２５ａを介してコン
トローラ１３１に信号を送る。また、反射電子検出器１
２２も同様のインターフェース１２２ａを介してコント
ローラ１３１に信号を送る。

【００４４】コントローラ１３１は、ステージ位置の制
御誤差を把握し、その誤差を像位置調整偏向器１１６で
補正する。これにより、レチクル１１０上のサブフィー
ルドの縮小像がウェハ１２３上の目標位置に正確に転写
される。そして、ウェハ１２３上で各サブフィールド像
が繋ぎ合わされて、レチクル上のチップパターン全体が
ウェハ上に転写される。

【００４５】次に、分割転写方式の荷電粒子線投影露光
に用いられるレチクルの詳細例について、図４を参照し
つつ説明する。図４は、荷電粒子線投影露光用のレチク
ルの構成例を模式的に示す図である。（Ａ）は全体の平
面図であり、（Ｂ）は一部の斜視図であり、（Ｃ）は一
つの小メンブレン領域の平面図である。このようなレチ
クルは、例えばシリコンウェハに電子線描画・エッチン
グを行うことにより製作できる。

【００４６】図４（Ａ）には、レチクル１１０における
全体のパターン分割配置状態が示されている。同図中に
多数の正方形１４１で示されている領域が、一つのサブ
フィールドに対応したパターン領域を含む小メンブレン
領域（厚さ０．１μm 〜数μm ）である。図４（Ｃ）に
示すように、小メンブレン領域１４１は、中央部のパタ
ーン領域（サブフィールド）１４２と、その周囲の額縁
状の非パターン領域（スカート１４３）とからなる。サ
ブフィールド１４２は転写すべきパターンの形成された
部分である。スカート１４３はパターンの形成されてな
い部分であり、照明ビームの縁の部分が当たる。パター
ン形成の形態としては、メンブレンに孔開き部を設ける
ステンシルタイプと、電子線の高散乱体からなるパター
ン層をメンブレン上に形成する散乱メンブレンタイプと
がある。

【００４７】一つのサブフィールド１４２は、現在検討
されているところでは、レチクル上で０．５〜５mm角程
度の大きさを有する。投影の縮小率を１／５とすると、
サブフィールドがウェハ上に縮小投影された投影像の大
きさは、０．１〜１mm角である。小メンブレン領域１４
１の周囲の直交する格子状のグリレージと呼ばれる部分
１４５は、レチクルの機械強度を保つための、例えば厚
さ０．５〜１mm程度の梁である。グリレージ１４５の幅
は、例えば０．１mm程度である。なお、スカート１４３
の幅は、例えば０．０５mm程度である。

【００４８】図４（Ａ）に示すように、図の横方向（Ｘ
方向）に多数の小メンブレン領域１４１が並んで一つの
グループ（エレクトリカルストライプ１４４）をなし、
そのようなエレクトリカルストライプ１４４が図の縦方
向（Ｙ方向）に多数並んで１つのメカニカルストライプ
１４９を形成している。エレクトリカルストライプ１４
４の長さ（メカニカルストライプ１４９の幅）は照明光
学系の偏向可能視野の大きさによって制限される。な
お、一つのエレクトリカルストライプ１４４内における
隣り合うサブフィールド間に、スカートやグリレージの
ような非パターン領域を設けない方式も検討されてい
る。

【００４９】メカニカルストライプ１４９は、Ｘ方向に
並列に複数存在する。隣り合うメカニカルストライプ１
４９の間にストラット１４７として示されている幅の太
い梁は、レチクル全体のたわみを小さく保つためのもの
である。ストラット１４７はグリレージ１４５と一体で
ある。

【００５０】現在有力と考えられている方式によれば、
１つのメカニカルストライプ（以下単にストライプと呼
ぶ）１４９内のＸ方向のサブフィールド１４２の列（エ
レクトリカルストライプ１４４）は電子線偏向により順
次露光される。一方、ストライプ１４９内のＹ方向の列
は、連続ステージ走査により順次露光される。

【００５１】図５は、レチクルからウェハへのパターン
転写の様子を模式的に示す斜視図である。図の上部にレ
チクル１１０上の１つのストライプ１４９が示されてい
る。ストライプ１４９には上述のように多数のサブフィ
ールド１４２（スカートについては図示省略）及びグリ
レージ１４５が形成されている。図の下部には、レチク
ル１１０と対向するウェハ１２３が示されている。

【００５２】この図では、レチクル上のストライプ１４
９の一番手前の偏向帯１４４の左隅のサブフィールド１
４２−１が上方からの照明ビームＩＢにより照明されて
いる。そして、サブフィールド１４２−１を通過したパ
ターンビームＰＢが、２段の投影レンズと像位置調整偏
向器（図３参照）の作用によりウェハ１２３上の所定の
領域１５２−１に縮小投影されている。パターンビーム
ＰＢは、レチクル１１０とウェハ１２３の間で、２段の
投影レンズの作用により、光軸と平行な方向から光軸と
交差する方向へ、そしてその逆に計２回偏向される。

【００５３】ウェハ１２３上におけるサブフィールド像
の転写位置は、レチクル１１０とウェハ１２３との間の
光路中に設けられた偏向器（図３の符号１１６）によ
り、各パターン小領域１４２に対応する被転写小領域１
５２が互いに接するように調整される。すなわち、レチ
クル上のパターン小領域１４２を通過したパターンビー
ムＰＢを第１投影レンズ及び第２投影レンズでウェハ１
２３上に収束させるだけでは、レチクル１１０のパター
ン小領域１４２のみならずグリレージ１４５及びスカー
トの像までも所定の縮小率で転写することとなり、グリ
レージ１４５等の非パターン領域に相当する無露光領域
が各被転写小領域１５２の間に生じる。このようになら
ないよう、非パターン領域の幅に相当する分だけパター
ン像の転写位置をずらしている。なお、Ｘ方向とＹ方向
に１つずつの位置調整用偏向器が設けられている。

【００５４】次に、本発明の１つの実施の形態に係る電
子線露光装置について説明する。図１は、本発明の１つ
の実施の形態に係る電子線露光装置のレチクル周辺部を
示す図である。図１には、図３を参照しつつ前述した電
子銃１０１やレチクル１１０が示されている。ここで、
図３に示したコンデンサレンズや投影レンズ等は照明光
学系３、あるいは投影光学系４として一括して図示して
ある。また、レチクル１１０を載置するレチクルステー
ジは図示省略されている。レチクル１１０や光学系３、
４の周囲は、筒状あるいはボックス状をした真空チャン
バ１に覆われている。真空チャンバ１には、真空ポンプ
２が接続されており、真空チャンバ１内を真空排気して
いる。

【００５５】真空チャンバ１には、腐食性を有するガス
を真空チャンバ１内に供給するガス供給装置１０も接続
されている。ガス供給装置１０は、塩素系ガス等の腐食
性を有するガスが充填されたガスボンベ１１を備える。
また、ガス供給装置１０は、不活性ガス等の混合ガスが
充填された混合ガスボンベ１２を備える。ガスボンベ１
１及び混合ガスボンベ１２は、流量コントローラ１３に
接続されている。流量コントローラ１３の先（レチクル
側）には、配管を介して、ガスを真空チャンバ１内のレ
チクル１１０周辺に供給するガス導入ノズル１４が接続
されている。ガス導入ノズル１４が真空チャンバ１の壁
面を貫通する部分には、図示せぬシールが設けられてい
る。ガス導入ノズル１４の先端は、レチクル１１０に向
けて下方に折り曲げられており、ガスがレチクル１１０
に当たるようになっている。

【００５６】露光位置にあるレチクル１１０の側方の真
空チャンバ１内には、レチクルに付着した微細物を検出
する検出装置２０が設けられている。検出装置２０の上
部には、ＵＶ等の照明光を発するプローブ光源２１が設
けられている。プローブ光源２１の下方には、図示せぬ
レンズ等を備えた光学系２２が設けられている。光学系
２２の下方には、照明光の検出を行うＣＣＤカメラ等の
検出系２３が配置されている。光学系２２と検出系２３
の間には、検査位置にあるレチクル１１０′が示されて
いる。レチクルに付着した微細物を検出する際には、図
示せぬレチクルステージ（図３参照）を駆動し、レチク
ル１１０を露光時の位置（図１の符号１１０の位置）か
ら微細物検出装置２０の位置（検査位置）に移動させ
る。微細物の検出中は、レチクルステージを走査し、検
出光を順次レチクル各部に当てる。

【００５７】検出系２３には、真空チャンバ１外に設け
られた画像処理部２４が設けられている。レチクル１１
０′のパターン開口部（図７参照）等に微細物が付着し
ている際には、本来透過すべき部分の照明光が検出され
ないか弱くなる。そのため、画像処理部２４において、
検出系２３で得られた画像データと本来得られるべきデ
ータとを比較し、微細物の付着している位置、及び、微
細物の大きさを調べる。画像処理部２４には、記憶部２
５が接続されており、微細物の付着している位置を記憶
する。

【００５８】続いて、本発明の実施の形態に係るレチク
ルクリーニング方法の実施例について説明する。まず、
４インチＳｉウェハからなるレチクル基板上に、１．１
３mm角の露光エリア（メンブレン領域）を１００×４２
個有する露光フィールド（メカニカルストライプ）を２
つ備えるレチクルブランクスを作製する。このレチクル
ブランクス上に、電子線直接描画によりエッチングマス
クとなるレジストパターンを形成する。その後、ＩＣＰ
−ＲＩＥ法（高周波誘導結合プラズマ−リアクティブイ
オンエッチング法）で２μｍ厚Ｓｉメンブレンにパター
ン転写を行ってレチクルパターンを形成する。

【００５９】次に、レチクルパターン検査装置におい
て、レチクルパターンの検査及び欠陥修正を行う。レチ
クルパターン検査装置では、レチクルに電子線を当て、
レチクルパターンの透過ＳＥＭ像を得、そのＳＥＭ像を
座標データに変換する。続いて、変換された座標データ
と予め用意されたＣＡＤ座標データとの差分処理を行
い、パターンの欠陥を検出する。また、レチクルパター
ン検査装置においては、透過ＳＥＭ像と共に、反射ＳＥ
Ｍ像も得て、両者の光学的な重ね合わせ処理を行い、パ
ターンの側壁傾斜角が垂直から大きくずれている箇所も
検出する。これらの検査からパターンの欠陥が検出され
た場合には、ＦＩＢを用いてパターンの欠陥修正を行
う。その後、再度レチクルパターン検査装置でパターン
の欠陥検査を行い、欠陥が無くなるまで繰り返す。

【００６０】欠陥修正を終えたレチクルは、電子線露光
装置の配置されたクリーンルーム内に搬送される。その
際、大気中を搬送されるので、レチクルには十分なパッ
ケージを施し、ゴミが付着しないようにする。レチクル
をクリーンルーム内に持ち込んだ際には、レチクルのパ
ッケージを開封し、直ちにレチクルをレチクル搬送用の
レチクルホルダに搭載する。レチクルは、レチクルホル
ダによって露光装置内に搬送され、レチクルステージに
搭載される。

【００６１】露光装置内にレチクルが搬入されると、ま
ず、図１の符号１１０′の位置に移動され、検出装置２
０（図１参照）でレチクルに付着した微細物が検出され
る。検出された画像データと本来得られるべきデータと
を比較し、微細物の付着している位置、又は、微細物の
有無を調べる。

【００６２】微細物の検出が終了すると、レチクルを露
光位置（図１の符号１１０の位置）に移動する。その
際、塩素系ガスとアルゴン及び酸素を流量比０．５：１
０：２の割合で、全供給量約１２seem、チャンバ１内の
レチクルに向けて供給する。それと同時に、加速電圧１
００ｋＶの電子線を露光時と同様に、例えば、３分間レ
チクルに連続照射し、レチクルクリーニングを行う。そ
の際、検査時に微細物の確認された位置に合わせて照射
しても良いし、レチクル全面に亘り照射しても良い。

【００６３】クリーニングが終了した後、電子線の照射
及びガスの供給を停止する。その後、再び、レチクルを
図１の符号１１０′の位置に移動し、検出装置２０で微
細物の検出を行う。微細物が検出された際には、再び上
記のクリーニングを行う。

【００６４】微細物が取り除かれたら、再び、レチクル
を露光位置（図１の符号１１０の位置）に移動する。ま
た、真空ポンプ（図１参照）で真空チャンバ内のガスを
真空排気し、真空チャンバ内を１０^-4Ｐａ以上の真空度
とする。この真空度に達したら、電子線を照射して通常
の露光を行う。

【００６５】次に、本発明の他の実施の形態に係る電子
線露光装置について説明する。この実施の形態は、収束
イオンビームを用いてレチクルクリーニングを行う例で
ある。図２は、本発明の他の実施の形態に係る電子線露
光装置のレチクル周辺部を示す図である。図２に示す電
子線露光装置の大部分の構成は、図１に示したものと同
様であるので、同じ部分には同じ符号を付して説明を省
略する。

【００６６】図２に示す露光位置にあるレチクル１１０
の側方には、クリーニング装置３０が設けられている。
クリーニング装置３０は、収束イオンビームを供給する
ガン３１を備える。ガン３１の下方には、図示せぬ偏向
器及びレンズ等を備えた光学系３２が設けられている。
光学系３２の下方には、クリーニング位置にあるレチク
ル１１０′′が示されている。レチクルをクリーニング
する際には、図示せぬレチクルステージ（図３参照）を
駆動し、レチクル１１０を露光時の位置（図１の符号１
１０の位置）からクリーニング装置３０の下方に移動す
る。クリーニング中は、レチクルステージを走査すると
共に、光学系３２で収束イオンビームを走査し、収束イ
オンビームを順次レチクルの各部に当てる。その際、塩
素系ガス等の腐食性を有するガスをチャンバ１内のレチ
クルに向けて供給しても良い。

【００６７】次に上記説明した電子線露光方法を利用し
たデバイス製造方法の実施例を説明する。図６は、微小
デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネ
ル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製
造のフローを示す。

【００６８】ステップ１（回路設計）では、半導体デバ
イスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）で
は、設計した回路パターンを形成したマスクを製作す
る。この時、パターンについて局部的にリサイズを施す
ことにより近接効果や空間電荷効果によるビームボケの
補正を行ってもよい。一方、ステップ３（ウェハ製造）
では、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。

【００６９】ステップ４（酸化）では、ウェハの表面を
酸化させる。ステップ５（ＣＶＤ）では、ウェハ表面に
絶縁膜を形成する。ステップ６（電極形成）では、ウェ
ハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ７（イオ
ン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステッ
プ８（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布す
る。ステップ９（電子ビーム露光）では、ステップ２で
作ったマスクを用いて電子ビーム転写装置によって、マ
スクの回路パターンをウェハに焼付露光する。その際、
上述の露光方法を用いる。ステップ１０（光露光）で
は、同じくステップ２で作った光露光用マスクを用い
て、光ステッパーによってマスクの回路パターンをウェ
ハに焼付露光する。この前又は後に、電子ビームの後方
散乱電子を均一化する近接効果補正露光を行ってもよ
い。

【００７０】ステップ１１（現像）では、露光したウェ
ハを現像する。ステップ１２（エッチング）では、レジ
スト像以外の部分を選択的に削り取る。ステップ１３
（レジスト剥離）では、エッチングがすんで不要となっ
たレジストを取り除く。ステップ４からステップ１３を
繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パタ
ーンが形成される。

【００７１】ステップ１４（組立）は、後工程と呼ば
れ、上の工程によって作製されたウェハを用いて半導体
チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシン
グ、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。ステップ１５（検査）では、ステ
ップ１４で作製された半導体デバイスの動作確認テス
ト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て
半導体デバイスが完成しこれが出荷（ステップ１６）さ
れる。

【００７２】以上図１〜図７を参照しつつ、本発明の実
施の形態に係る電子線露光装置等について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、様々な変更を
加えることができる。

【００７３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、レチクルを露光装置内でクリーニングでき、
パターン転写精度や歩留まりの向上に貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施の形態に係る電子線露光装
置のレチクル周辺部を示す図である。

【図２】本発明の他の実施の形態に係る電子線露光装置
のレチクル周辺部を示す図である。

【図３】分割転写方式の電子線投影露光装置の光学系全
体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。

【図４】電子線投影露光用のレチクルの構成例を模式的
に示す図である。（Ａ）は全体の平面図であり、（Ｂ）
は一部の斜視図であり、（Ｃ）は一つの小メンブレン領
域の平面図である。

【図５】レチクルからウェハへのパターン転写の様子を
模式的に示す斜視図である。

【図６】微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チッ
プ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマ
シン等）の製造のフローを示す。

【図７】ステンシル型レチクルの構成を示す側面断面図
である。

【符号の説明】

１真空チャンバ２真空ポンプ３照明光学系４投影光学系１０ガス供給装置１１ガスボンベ１２混合ガスボンベ１３流量コントローラ１４ガス導入ノズル２０検出装置２１プローブ光源２２光学系２３検出系２４画像処理部２５記憶部１０１電子銃１１０レチクル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照明電子線の透過又は通過特性の違いに
よって特徴付けられたパターンを有し、該パターンを感
応基板上に転写するのに用いられるレチクルをクリーニ
ングする方法であって、該レチクルを露光装置内に置いた状態で、該レチクルの表面あるいはパターン開孔の側壁に付着し
た微細物に収束イオンビームを照射して該微細物を除去
することを特徴とするレチクルクリーニング方法。
【請求項２】照明電子線の透過又は通過特性の違いに
よって特徴付けられたパターンを有し、該パターンを感
応基板上に転写するのに用いられるレチクルをクリーニ
ングする方法であって、該レチクルを露光装置内に置いた状態で、該レチクルの表面あるいはパターン開孔の側壁に付着し
た微細物に対して腐食性を有するガスを当てながら、収
束イオンビーム又は電子線を照射して該微細物を除去す
ることを特徴とするレチクルクリーニング方法。
【請求項３】前記腐食性を有するガスが、フッ素系ガ
ス、塩素系ガス、または、臭素系ガスの内少なくとも一
種であることを特徴とする請求項２記載のレチクルクリ
ーニング方法。
【請求項４】前記腐食性を有するガスに、不活性ガ
ス、窒素又は酸素の内少なくとも一種を混合することを
特徴とする請求項２又は３記載のレチクルクリーニング
方法。
【請求項５】感応基板上に転写すべきパターンを有す
るレチクルを電子線照明する照明光学系と、前記レチクルを載置するレチクルステージと、該レチクルを透過又は通過した電子線を感応基板上に投
影結像させる投影光学系と、前記感応基板を載置する感応基板ステージと、を具備する電子線露光装置であって、前記レチクルの選択された部位に収束イオンビームを照
射するガン及びイオンビーム光学系をさらに具備するこ
とを特徴とする電子線露光装置。
【請求項６】感応基板上に転写すべきパターンを有す
るレチクルを電子線照明する照明光学系と、前記レチクルを載置するレチクルステージと、該レチクルを透過又は通過した電子線を感応基板上に投
影結像させる投影光学系と、前記感応基板を載置する感応基板ステージと、を具備する電子線露光装置であって、前記レチクルの表面あるいはパターン開孔の側壁に付着
した微細物を検出するためのプローブ光の光源、照射光
学系及び検出系をさらに具備することを特徴とする電子
線露光装置。
【請求項７】照明電子線の透過又は通過特性の違いに
よって特徴付けられたパターンをレチクル上に形成し、
該レチクルを前記照明電子線で照明し、該レチクルを透
過又は通過した電子線を感応基板上に投影結像させて前
記パターンを感応基板上に転写する電子線露光方法であ
って、前記レチクルを露光装置内に置いた状態で、該レチクル
にプローブ光を照射し、該レチクルを通過又は反射する
プローブ光を検出することにより該レチクルの表面ある
いはパターン開孔の側壁に付着した微細物を検出し、該微細物の除去の必要性を判定し、除去の必要がある場合には、該微細物を除去することを
特徴とする電子線露光方法。
【請求項８】前記微細物を除去した後に、再度、前記
レチクルにプローブを照射して微細物の有無を検査し、前記微細物がほとんど無くなるまで前記除去及び検査を
繰り返すことを特徴とする請求項７記載の電子線露光方
法。
【請求項９】請求項７又は８記載の電子線露光方法を
用いるリソグラフィー工程を含むことを特徴とするデバ
イス製造方法。