JP2004158630A - Charged particle beam aligning method and charged particle beam aligniner - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電ビームを使用して原版(マスク、レチクル)上の原パターンを感応基板(ウェハ等)上に投影露光する荷電ビーム露光方法及び荷電ビーム露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子ビーム露光を例にとって従来技術を説明する。
電子ビーム露光は高精度であるがスループットが低いのが欠点とされており、その欠点を解消すべく様々な技術開発がなされてきた。現在では、セルプロジェクション、キャラクタープロジェクションあるいはブロック露光と呼ばれる図形部分一括露光方式が実用化されている。図形部分一括露光方式では、繰り返し性のある回路小パターン(ウェハ(感応基板)上で5μm角程度)を、同様の小パターンが複数種類形成されたレチクルを用いて繰り返し転写露光を行う。しかし、この方式でも、繰り返し性のないパターン部分については可変成形方式の描画をおこなうので、量産用のウェハ露光装置とするにはスループットがまだ低い。
【0003】
図形部分一括露光方式よりも飛躍的に高スループットをねらう電子ビーム転写露光方式として、一括転写方式が検討されている。これは、1ダイ(チップ)又は複数ダイを一度に露光する方式である。しかし、この方式は、転写のための原版となるレチクルの製作が困難であり、また、1ダイ以上というような大きな光学フィールド内で収差を許容範囲内に抑えることが困難である等の問題がある。
これらの理由から、最近ではこの方式の装置の検討は下火になっている。
【0004】
そこで、最近良く検討されている方式は、大きな光学フィールドを要する1ダイ又は複数ダイを一度に露光するのではなく、1ダイ全体のパターンを小領域(サブフィールド)に分割して転写露光するという方式である(ここでは、分割転写方式と呼ぶことにする)。この方式においては、分割した小領域毎に、被露光面上に結像される像の焦点やフィールドの歪等の収差等を補正しながら露光する。これにより、一括転写に比べて光学的に広い領域に亘って、解像性及び精度の良い露光を行うことができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述の分割転写方式の露光装置においては、各サブフィールドの露光毎に、ほぼリアルタイムで感応基板(ウェハ)ステージのZ軸方向(ビーム軸方向)位置を計測している。そして、位置がずれていると、ウェハステージを機械的に移動させてZ軸方向補正を行っている。しかしながら、Z軸方向のウェハステージの移動は応答が遅く、次のサブフィールドを露光するまでに所望のZ位置に設定されない場合もある。
【0006】
そこで、わずかなZ軸方向の残渣は投影光学系で光学的に補正している。すなわち、投影光学系のレンズに3つの補正レンズを配置し、これらのレンズにより、Z軸方向残渣によって生じるサブフィールドのフォーカス、回転、倍率のズレを光学的に補正している。しかしながら、光学的に補正できるZ軸方向の範囲は狭く、補正範囲が許容範囲内に入らないこともある。このため、ウェハ上でサブフィールドのフォーカス、回転、倍率のズレ等が生じ、サブフィールドの位置精度、つなぎ精度、解像度を劣化させることがある。
【0007】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、ウェハステージのZ軸方向位置の誤差に依存するパターン精度の劣化を防止する荷電ビーム露光方法及び荷電ビーム露光装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の第1の荷電ビーム露光方法は、 感応基板上に転写するパターンを原版上に形成し、 該パターンを、一部の小領域(サブフィールド)毎に、順次荷電粒子ビームを偏向させながら照明し、 該サブフィールドを通過した荷電粒子ビームを、投影光学系を介して、前記感応基板上に順次投影結像させ、 各サブフィールドの像を前記感応基板上で繋ぎ合わせることにより前記パターン全体を転写する方法であって、 前記サブフィールド毎に、前記感応基板のZ軸方向(ビーム軸方向)位置及び前記投影光学系のフォーカス補正をしながら転写露光し、 この際、あるサブフィールドにおける前記感応基板のZ軸方向位置の補正の誤差が許容値を越える場合、該誤差が前記許容値内になるのを待って該サブフィールドの露光を行うことを特徴とする。
【0009】
ショットサイクル(あるサブフィールドと次のサブフィールドとの露光の間隔)を比較的余裕をもって設定し、このショットサイクルの間に感応基板のZ軸方向位置が許容値内に入るのを待ってサブフィールドの露光を行う。そのため、Z軸方向位置の誤差によるフォーカス、回転、倍率のズレが許容範囲内となり、パターン精度を向上できる。
【0010】
本発明の第2の荷電ビーム露光方法は、 前記サブフィールド毎に、前記感応基板のZ軸方向(ビーム軸方向)位置及び前記投影光学系のフォーカス補正をしながら転写露光し、 この際、あるサブフィールドにおける前記感応基板のZ軸方向位置の補正の誤差が許容値を越える場合には露光を中止することを特徴とする。
感応基板のZ軸方向位置の誤差が許容値外の場合は露光をいったん中止し、許容値内に入った後露光を再開する。このため、露光時にはZ軸方向位置の誤差によるフォーカス、回転、倍率のズレが許容範囲内となり、パターン精度を向上できる。
【0011】
本発明の第1の荷電ビーム露光装置は、 感応基板上に転写するパターンの形成された原版を載置するステージと、 該パターンを、一部の小領域(サブフィールド)毎に、順次荷電粒子ビームを偏向させながら照明する照明光学系と、 該サブフィールドを通過した荷電粒子ビームを、前記感応基板上に順次投影結像させる投影光学系と、 前記感応基板を載置するステージと、を具備し、 各サブフィールドの像を前記感応基板上で繋ぎ合わせることにより前記パターン全体を転写露光する露光装置であって、 前記感応基板のZ軸方向位置を検出する手段と、 前記感応基板のZ軸方向(ビーム軸方向)位置を補正する手段と、 前記投影光学系のフォーカスを補正する手段と、を備え、 前記Z軸方向位置検出手段で検出された、あるサブフィールドにおける前記感応基板のZ軸方向位置の誤差が許容値を越える場合、前記補正手段により前記感応基板のZ軸方向位置の誤差が前記許容値内になるまで該サブフィールドの露光を待つことを特徴とする。
【0012】
本発明の第2の荷電ビーム露光装置は、 前記感応基板のZ軸方向位置を検出する手段と、 前記感応基板のZ軸方向(ビーム軸方向)位置を補正する手段と、 前記投影光学系のフォーカスを補正する手段と、を備え、 前記Z軸方向位置検出手段で検出された、あるサブフィールドにおける前記感応基板のZ軸方向位置の誤差が許容値を越える場合には露光動作を中止することを特徴とする。
【0013】
本発明の第3の荷電ビーム露光装置は、 感応基板上に転写するパターンの形成された原版を載置するステージと、 該パターンを、一部の小領域(サブフィールド)毎に、順次荷電粒子ビームを偏向させながら照明する照明光学系と、 該サブフィールドを通過した荷電粒子ビームを、前記感応基板上に順次投影結像させる投影光学系と、 前記感応基板を載置するステージと、を具備し、 各サブフィールドの像を前記感応基板上で繋ぎ合わせることにより前記パターン全体を転写露光する露光装置であって、 前記感応基板のZ軸方向位置を検出する手段と、 前記感応基板のZ軸方向(ビーム軸方向)位置を補正する手段と、 前記投影光学系のフォーカスを補正する手段と、を備え、 前記感応基板のZ軸方向位置及び/又は前記投影光学系のフォーカス補正に必要な時間を考慮してショットサイクルが設定されていることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
なお、以下の説明は、分割転写方式の電子線投影露光を例にとって行う。
図1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。
図2は、図1の露光装置の投影光学系及びウェハ近傍の詳細を説明する図である。
光学系の最上流に配置されている電子銃1は、下方に向けて電子線を放射する。電子銃1の下方には2段のコンデンサレンズ2、3が備えられており、電子線は、これらのコンデンサレンズ2、3によって収束されブランキング開口7にクロスオーバーC.O.を結像する。
【0015】
二段目のコンデンサレンズ3の下には、矩形開口4が備えられている。この矩形開口(照明ビーム成形開口)4は、レチクル(マスク)10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4の像は、レンズ9によってレチクル10に結像される。
【0016】
ビーム成形開口4の下方には、ブランキング偏向器5が配置されている。同偏向器5は、必要時に照明ビームを偏向させてブランキング開口7の非開口部に当て、ビームがレチクル10に当たらないようにする。
ブランキング開口7の下には、照明ビーム偏向器(照明光学系の主偏向器)8が配置されている。この偏向器8は、主に照明ビームを図1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10の各サブフィールドの照明を行う。偏向器8の下方には、照明レンズ9が配置されている。照明レンズ9は、レチクル10上にビーム成形開口4を結像させる。
【0017】
レチクル10は、実際には(図3を参照しつつ後述)光軸垂直面内(X−Y面)に広がっている。レチクル10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10上のパターンは、多数のサブフィールドに分割されている。
【0018】
レチクル10は、移動可能なレチクルステージ11上に載置されている。このレチクル10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11には、レーザ干渉計を用いた位置検出器12が付設されており、レチクルステージ11の位置をリアルタイムで正確に把握することができる。
【0019】
レチクル10の下方には、投影レンズ15及び19並びに投影光学系の主偏向器(像位置調整偏向器)16などが設けられている。レチクル10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15、19、主偏向器16によってウェハ23上の所定の位置に結像される。投影レンズ15、19及び主偏向器16(像位置調整偏向器)の詳しい作用については、図4を参照して後述する。
【0020】
レチクル10とウェハ23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18が設けられている。コントラスト開口18は、レチクル10の非パターン部で散乱された電子線がウェハ23に到達しないよう遮断する。
【0021】
ウェハ23は、静電チャック(図示されず)を介して、XYZ方向に移動可能なウェハステージ24上に載置されている。上記レチクルステージ11とウェハステージ24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24にも、上述のレチクルステージ11と同様の位置検出器25が装備されている。
【0022】
ウェハ23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23上に転写される。
【0023】
ウェハ23の直上には、反射電子検出器22が配置されている。この反射電子検出器22は、ウェハ23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10上のマークパターンを通過したビームでウェハ23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10とウェハ23の相対的位置関係や電子線(ビーム)の性状を知ることができる。
【0024】
上記各レンズ2、3、9、15、19及び各偏向器5、8、16は、各々のコイル電源制御部2a、3a、9a、15a、19a及び5a、8a、16aを介してコントローラ31によりコントロールされる。また、レチクルステージ11及びウェハステージ24も、ステージ制御部11a、24aを介して、コントローラ31により制御される。ステージ位置検出器12、25は、アンプやA/D変換器等を含むインターフェース12a、25aを介してコントローラ31に信号を送る。また、反射電子検出器22も同様のインターフェース22aを介してコントローラ31に信号を送る。
【0025】
コントローラ31は、ステージ位置の制御誤差を把握し、その誤差を主偏向器16で補正する。これにより、レチクル10上のサブフィールドの縮小像がウェハ23上の目標位置に合わせるよう制御できる。そして、ウェハ23上で各サブフィールド像が繋ぎ合わされて、レチクル10上のチップパターン全体がウェハ23上に転写される。
【0026】
次に、図2を参照しつつ図1の露光装置の投影光学系及びウェハ近傍の詳細を説明する。
第1投影レンズ15には、3つの補正レンズ35−1〜3が設けられている。
また、第2投影レンズ19にも、3つの補正レンズ37−1〜3が設けられている。これらの補正レンズは、各種の収差補正や倍率・形状補正を行う。また、ウェハステージ24上には、ウェハステージZ位置検出器39が設けられている。
Z位置検出器39は送光系39aと受光系39bとを有し、各々が投影光学系の鏡筒を挟んで対向する位置に配置されている。送光系39aから送られた信号光は、ウェハステージ24のウェハ23の上面に照射され、同面で反射して、反射光が受光系39bで受光される。そして、受光系39bからコントローラ31に信号が送られて、反射光の強度からウェハステージ24のウェハ23上面の高さが検出される。
【0027】
次に、分割転写方式の電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3を参照しつつ説明する。
図3は、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。
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。
【0028】
図3(A)には、レチクル10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41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3(C)に示すように、小メンブレン領域41は、中央部のパターン領域(サブフィールド)42と、その周囲の額縁状の非パターン領域(スカート43)とからなる。サブフィールド42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43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。
【0029】
一つのサブフィールド42は、現在検討されているところでは、レチクル上で1mm角程度の大きさを有する。投影の縮小率を1/4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、0.25mm角である。小メンブレン領域41の周囲の直交する格子状のマイナーストラットと呼ばれる部分45は、レチクルの機械強度を保つための、例えば厚さ0.7mm程度の梁である。マイナーストラット45の幅は、例えば0.1mm程度である。なお、スカート43の幅は、例えば0.05mm程度である。
【0030】
図3(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41が並んで一つのグループ(エレクトリカルストライプ44)をなし、そのようなエレクトリカルストライプ44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49を形成している。エレクトリカルストライプ44の長さ(メカニカルストライプ49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。
【0031】
メカニカルストライプ49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49の間にメジャーストラット47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。
メジャーストラット47はマイナーストラット45と一体である。
【0032】
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)49内のX方向のサブフィールド42の列(エレクトリカルストライプ44)は電子線偏向により順次露光される。一方、ストライプ49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。
【0033】
次に、本発明の実施の形態に係る電子線露光方法について説明する。
図4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10上の1つのメカニカルストライプ49が示されている。メカニカルストライプ49には上述のように多数のエレクトリカルストライプ44とサブフィールド42(スカートについては図示省略)及びマイナーストラット45が形成されている。図の下部には、レチクル10と対向するウェハ23が示されている。
【0034】
この図では、レチクル上のストライプ49の一番手前のエレクトリカルストライプ44の左隅のサブフィールド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42−1を通過したパターンビームPBが、2段の投影レンズ15、19と主偏向器16(図1参照)の作用によりウェハ23上の所定の領域52−1に縮小投影されている。
パターンビームPBは、レチクル10とウェハ23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。
【0035】
エレクトリカルストライプ44内の各サブフィールド42は、上述のように主偏向器16での電子線の偏向によって順次露光されて、ウェハ23上のエレクトリカルストライプ54に順次縮小投影される。エレクトリカルストライプ44内の一つのサブフィールド42−1の露光が終了してから次のサブフィールド42−2を露光するまでの時間の間隔をショットサイクルという。
【0036】
本発明の第1の実施の形態の場合、このショットサイクルを一般的なショットサイクルよりも少し余裕を持たせて設定する。そして、各サブフィールド42の露光時に、リアルタイムでウェハステージ24のZ位置をZ位置検出器39(図2参照)で検出する。同ステージ24のZ位置が許容範囲内に入っていなければ、その誤差に応じてステージ制御部24aでステージ24のZ位置を機械的に補正するとともに、各投影レンズ15、19に設けられた補正レンズ35、37で投影光学系のフォーカス補正を行う。上述のようにショットサイクルは一般的なショットサイクルよりも長く設定されているので、このサイクル中にステージ24のZ位置は機械的及び光学的な補正によって許容範囲内に入ることが期待される。そして、ステージ24が適切なZ位置となってから露光を行う。
なお、この方法においては、各サブフィールドにおけるショットタイム(1つのサブフィールドの露光時間)とショットサイクルは一定であり、ウェハステージ24は一定の速度シーケンスで走行される。
【0037】
なお、多くのサブフィールドでウェハステージ24のZ位置が問題なく許容範囲に入った場合は露光を待つ必要がなくなる。その場合も、ブランキング偏向器5によるサブフィールド露光間のブランキング時間を長くとって露光位置がずれないように調整する。
【0038】
本発明の第2の実施の形態の場合は、ウェハステージのZ位置が許容範囲内に入っていなければ、ブランキング偏向器5で照明ビームを偏向させてビームがレチクル10に当たらないようにして露光を中止する。そして、Z位置が許容範囲内に入ってから、再度そのサブフィールドから露光をやり直す。
【0039】
そして、一つのエレクトリカルストライプ44の露光が終了すると、マスクステージとウェハステージを縮小比に従った速度でY方向に連続ステージ走査させて、次のエレクトリカルストライプ44(メカニカルストライプ49内のY方向の列)が露光され、エレクトリカルストライプ44がウェハ23上のエレクトリカルストライプ54に縮小投影される。こうして、メカニカルストライプ44内の全てのサブフィールド42を露光する。このように一つのメカニカルストライプ44は一回のステージ走査で露光される。
【0040】
【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、ウェハステージのZ位置が許容誤差範囲内となったときに露光を行うため、ウェハステージのZ位置の誤差に依存するフォーカス、倍率、回転の誤差がなく、ウェハ上でのサブフィールドの位置精度、つなぎ精度、解像度を向上させた荷電粒子ビーム露光方法及び露光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】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2】図1の露光装置の投影光学系及びウェハ近傍の詳細を説明する図である。
【図3】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4】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。
【符号の説明】
1 電子銃 2、3 コンデンサレンズ
4 矩形開口 5 ブランキング偏向器
7 ブランキング開口 8 照明ビーム偏向器
9 照明レンズ 10 レチクル
11 レチクルステージ 12 位置検出器
15、19 投影レンズ 16 主偏向器
17 マーク走査用偏向器 18 コントラスト開口
22 反射電子検出器 23 ウェハ
24 ウェハステージ 25 位置検出器
31 コントローラ 35、37 補正レンズ
39 Z位置検出器
41 小メンブレン領域
42 サブフィールド 43 スカート
44 エレクトリカルストライプ 45 マイナーストラット
49 メカニカルストラット 52 サブフィールド
54 エレクトリカルストライプ 59 メカニカルストライプ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a charged beam exposure method and a charged beam exposure apparatus for projecting and exposing an original pattern on an original (mask, reticle) onto a sensitive substrate (wafer or the like) using a charged beam.
[0002]
[Prior art]
The prior art will be described using electron beam exposure as an example.
The drawback of electron beam exposure is high accuracy but low throughput, and various technical developments have been made to solve the drawback. At present, a pattern part batch exposure method called cell projection, character projection or block exposure has been put to practical use. In the figure partial batch exposure method, a small circuit pattern having repeatability (about 5 μm square on a wafer (sensitive substrate)) is repeatedly transferred and exposed using a reticle on which a plurality of similar small patterns are formed. However, even in this method, since the patterning having no repeatability is performed by the variable molding method, the throughput is still low for a wafer exposure apparatus for mass production.
[0003]
A batch transfer method has been studied as an electron beam transfer exposure method aiming at a much higher throughput than the figure partial collective exposure method. This is a method of exposing one die (chip) or a plurality of dies at a time. However, this method has problems in that it is difficult to manufacture a reticle serving as a master for transfer, and it is difficult to keep aberration within an allowable range in a large optical field such as one or more dies. is there.
For these reasons, studies of this type of apparatus have recently been declining.
[0004]
Therefore, a method that has been recently studied is to perform transfer exposure by dividing the pattern of one entire die into small areas (subfields) instead of exposing one or more dies requiring a large optical field at a time. (Herein, referred to as a division transfer method). In this method, exposure is performed for each divided small area while correcting aberrations such as a focal point of an image formed on a surface to be exposed and field distortion. This makes it possible to perform exposure with high resolution and accuracy over an optically wider area than batch transfer.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described split transfer type exposure apparatus, the position of the sensitive substrate (wafer) stage in the Z-axis direction (beam axis direction) is measured almost in real time for each exposure in each subfield. If the position is shifted, the wafer stage is mechanically moved to perform Z-axis direction correction. However, the movement of the wafer stage in the Z-axis direction has a slow response, and the desired Z position may not be set until the next subfield is exposed.
[0006]
Therefore, a slight residue in the Z-axis direction is optically corrected by the projection optical system. That is, three correction lenses are arranged on the lens of the projection optical system, and these lenses are used to optically correct the deviation of the focus, rotation, and magnification of the subfield caused by the residue in the Z-axis direction. However, the range in the Z-axis direction that can be optically corrected is narrow, and the correction range may not be within the allowable range. For this reason, deviations in the focus, rotation, magnification, etc. of the subfield may occur on the wafer, and the positional accuracy, the joining accuracy, and the resolution of the subfield may be degraded.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a charged beam exposure method and a charged beam exposure apparatus that prevent deterioration of pattern accuracy depending on an error in a position of a wafer stage in a Z-axis direction. Aim.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a first charged beam exposure method according to the present invention forms a pattern to be transferred onto a sensitive substrate on an original, and sequentially forms the pattern for each partial area (subfield). The charged particle beam is illuminated while being deflected, and the charged particle beam that has passed through the subfield is sequentially projected and imaged on the sensitive substrate via a projection optical system, and an image of each subfield is formed on the sensitive substrate. A method of transferring the entire pattern by joining them together, and performing transfer exposure while correcting the position of the sensitive substrate in the Z-axis direction (beam axis direction) and the focus of the projection optical system for each subfield; When an error in correcting the position of the sensitive substrate in the Z-axis direction in a certain subfield exceeds an allowable value, the subfield is waited until the error falls within the allowable value. And performing exposure.
[0009]
A shot cycle (exposure interval between a certain subfield and the next subfield) is set with a relatively large margin, and the subfield is waited until the position of the sensitive substrate in the Z-axis direction falls within an allowable value during this shot cycle. Exposure. Therefore, deviations in focus, rotation, and magnification due to errors in the Z-axis direction position fall within the allowable range, and pattern accuracy can be improved.
[0010]
According to a second charged beam exposure method of the present invention, transfer exposure is performed while correcting the position of the sensitive substrate in the Z-axis direction (beam axis direction) and the focus of the projection optical system for each of the subfields. If the error in correcting the position of the sensitive substrate in the Z-axis direction in the subfield exceeds an allowable value, the exposure is stopped.
If the error in the position of the sensitive substrate in the Z-axis direction is out of the allowable value, the exposure is temporarily stopped, and after the error falls within the allowable value, the exposure is restarted. For this reason, at the time of exposure, deviations in focus, rotation, and magnification due to errors in the position in the Z-axis direction are within an allowable range, and pattern accuracy can be improved.
[0011]
A first charged beam exposure apparatus according to the present invention includes a stage on which an original plate on which a pattern to be transferred onto a sensitive substrate is formed is placed, and the pattern is sequentially charged for each partial area (subfield). An illumination optical system for illuminating while deflecting the beam, a projection optical system for sequentially projecting and imaging the charged particle beam passing through the subfield on the sensitive substrate, and a stage for mounting the sensitive substrate An exposure apparatus for transferring and exposing the entire pattern by joining images of respective sub-fields on the sensitive substrate, wherein: a unit for detecting a position in the Z-axis direction of the sensitive substrate; and a Z-axis of the sensitive substrate. Means for correcting the position in the direction (beam axis direction), and means for correcting the focus of the projection optical system, wherein a certain sub-field detected by the Z-axis direction position detecting means is provided. If the error of the position of the sensitive substrate in the Z-axis direction exceeds the allowable value, the correction means waits for exposure of the subfield until the error of the position of the sensitive substrate in the Z-axis direction falls within the allowable value. Features.
[0012]
A second charged beam exposure apparatus according to the present invention includes: means for detecting a position of the sensitive substrate in the Z-axis direction; means for correcting the position of the sensitive substrate in the Z-axis direction (beam axis direction); Means for correcting the focus, wherein the exposure operation is stopped when an error in the Z-axis direction position of the sensitive substrate in a certain subfield detected by the Z-axis direction position detection means exceeds an allowable value. It is characterized.
[0013]
A third charged beam exposure apparatus according to the present invention includes: a stage on which an original plate on which a pattern to be transferred on a sensitive substrate is formed is placed; and the pattern is sequentially charged for each partial area (subfield). An illumination optical system for illuminating while deflecting the beam, a projection optical system for sequentially projecting and imaging the charged particle beam passing through the subfield on the sensitive substrate, and a stage for mounting the sensitive substrate An exposure apparatus for transferring and exposing the entire pattern by joining images of respective sub-fields on the sensitive substrate, wherein: a unit for detecting a position in the Z-axis direction of the sensitive substrate; and a Z-axis of the sensitive substrate. Means for correcting the direction (beam axis direction) position; and means for correcting the focus of the projection optical system. The position of the sensitive substrate in the Z-axis direction and / or the position of the projection optical system Wherein the Okasu shot cycle in consideration of a time required for correction is set.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, description will be made with reference to the drawings.
Note that the following description is made by taking, as an example, the electron beam projection exposure of the division transfer system.
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an image forming relationship and a control system in an entire optical system of an electron beam projection exposure apparatus of a division transfer system.
FIG. 2 is a diagram illustrating details of the projection optical system and the vicinity of the wafer of the exposure apparatus of FIG.
The
[0015]
A rectangular opening 4 is provided below the second-stage condenser lens 3. The rectangular aperture (illumination beam shaping aperture) 4 allows only an illumination beam that illuminates one subfield (a pattern small area to be one unit of exposure) of the reticle (mask) 10 to pass. The image of the opening 4 is formed on the
[0016]
A blanking deflector 5 is arranged below the beam shaping opening 4. The deflector 5 deflects the illumination beam when necessary to hit the non-opening portion of the blanking opening 7 so that the beam does not hit the
An illumination beam deflector (main deflector of the illumination optical system) 8 is arranged below the blanking opening 7. The
[0017]
The
The pattern on the
[0018]
The
The
[0019]
Below the
[0020]
The point at which the
[0021]
The
[0022]
An appropriate resist is applied on the
[0023]
Above the
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
Next, details of the projection optical system and the vicinity of the wafer of the exposure apparatus of FIG. 1 will be described with reference to FIG.
The
The
The
[0027]
Next, a detailed example of a reticle used for the electron beam projection exposure of the division transfer system will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a reticle for electron beam projection exposure. (A) is an overall plan view, (B) is a partial perspective view, and (C) is a plan view of one small membrane region.
Such a reticle can be manufactured, for example, by drawing and etching an electron beam on a silicon wafer.
[0028]
FIG. 3A shows the entire pattern divided arrangement state of the
[0029]
One
[0030]
As shown in FIG. 3A, a number of
[0031]
A plurality of
The wide beams shown as the
The
[0032]
According to a system considered to be currently influential, a row of the subfields 42 (electrical stripes 44) in the X direction in one mechanical stripe (hereinafter simply referred to as a stripe) 49 is sequentially exposed by electron beam deflection. On the other hand, the columns in the Y direction in the
[0033]
Next, an electron beam exposure method according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a perspective view schematically showing a state of pattern transfer from a reticle to a wafer.
At the top of the figure, one
[0034]
In this figure, a subfield 42-1 at the left corner of the
The pattern beam PB is deflected twice between the
[0035]
Each
[0036]
In the case of the first embodiment of the present invention, this shot cycle is set with a margin more than a general shot cycle. Then, at the time of exposure of each
In this method, the shot time (exposure time of one subfield) and the shot cycle in each subfield are constant, and the
[0037]
When the Z position of the
[0038]
In the case of the second embodiment of the present invention, if the Z position of the wafer stage does not fall within the allowable range, the blanking deflector 5 deflects the illumination beam so that the beam does not hit the
[0039]
When the exposure of one
[0040]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, since exposure is performed when the Z position of the wafer stage falls within the allowable error range, focus, magnification, rotation depending on the error of the Z position of the wafer stage are performed. Thus, a charged particle beam exposure method and an exposure apparatus can be provided in which the sub-field position accuracy on the wafer, the joining accuracy, and the resolution are improved without error.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an imaging relationship and a control system in an entire optical system of an electron beam projection exposure apparatus of a division transfer system.
FIG. 2 is a diagram illustrating details of a projection optical system and a vicinity of a wafer of the exposure apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a reticle for electron beam projection exposure. (A) is an overall plan view, (B) is a partial perspective view, and (C) is a plan view of one small membrane region.
FIG. 4 is a perspective view schematically showing a pattern transfer from a reticle to a wafer.
[Explanation of symbols]
Claims (5)
該パターンを、一部の小領域(サブフィールド)毎に、順次荷電粒子ビームを偏向させながら照明し、
該サブフィールドを通過した荷電粒子ビームを、投影光学系を介して、前記感応基板上に順次投影結像させ、
各サブフィールドの像を前記感応基板上で繋ぎ合わせることにより前記パターン全体を転写する方法であって、
前記サブフィールド毎に、前記感応基板のZ軸方向(ビーム軸方向)位置及び前記投影光学系のフォーカス補正をしながら転写露光し、
この際、あるサブフィールドにおける前記感応基板のZ軸方向位置の補正の誤差が許容値を越える場合、該誤差が前記許容値内になるのを待って該サブフィールドの露光を行うことを特徴とする荷電ビーム露光方法。Form the pattern to be transferred on the sensitive substrate on the original plate,
The pattern is illuminated while sequentially deflecting the charged particle beam for each partial area (subfield),
The charged particle beam passing through the subfield is sequentially projected and imaged on the sensitive substrate via a projection optical system,
A method of transferring the entire pattern by joining images of each subfield on the sensitive substrate,
For each subfield, transfer exposure is performed while correcting the position of the sensitive substrate in the Z-axis direction (beam axis direction) and the focus of the projection optical system;
At this time, if an error in the correction of the position of the sensitive substrate in the Z-axis direction in a certain subfield exceeds an allowable value, the subfield is exposed after the error is within the allowable value. Charged beam exposure method.
該パターンを、一部の小領域(サブフィールド)毎に、順次荷電粒子ビームを偏向させながら照明し、
該サブフィールドを通過した荷電粒子ビームを、投影光学系を介して、前記感応基板上に順次投影結像させ、
各サブフィールドの像を前記感応基板上で繋ぎ合わせることにより前記パターン全体を転写する方法であって、
前記サブフィールド毎に、前記感応基板のZ軸方向(ビーム軸方向)位置及び前記投影光学系のフォーカス補正をしながら転写露光し、
この際、あるサブフィールドにおける前記感応基板のZ軸方向位置の補正の誤差が許容値を越える場合には露光を中止することを特徴とする荷電ビーム露光方法。Form the pattern to be transferred on the sensitive substrate on the original plate,
The pattern is illuminated while sequentially deflecting the charged particle beam for each partial area (subfield),
The charged particle beam passing through the subfield is sequentially projected and imaged on the sensitive substrate via a projection optical system,
A method of transferring the entire pattern by joining images of each subfield on the sensitive substrate,
For each subfield, transfer exposure is performed while correcting the position of the sensitive substrate in the Z-axis direction (beam axis direction) and the focus of the projection optical system;
At this time, if the error in correcting the position of the sensitive substrate in the Z-axis direction in a certain subfield exceeds an allowable value, the exposure is stopped.
該パターンを、一部の小領域(サブフィールド)毎に、順次荷電粒子ビームを偏向させながら照明する照明光学系と、
該サブフィールドを通過した荷電粒子ビームを、前記感応基板上に順次投影結像させる投影光学系と、
前記感応基板を載置するステージと、
を具備し、
各サブフィールドの像を前記感応基板上で繋ぎ合わせることにより前記パターン全体を転写露光する露光装置であって、
前記感応基板のZ軸方向位置を検出する手段と、
前記感応基板のZ軸方向(ビーム軸方向)位置を補正する手段と、
前記投影光学系のフォーカスを補正する手段と、を備え、
前記Z軸方向位置検出手段で検出された、あるサブフィールドにおける前記感応基板のZ軸方向位置の誤差が許容値を越える場合、前記補正手段により前記感応基板のZ軸方向位置の誤差が前記許容値内になるまで該サブフィールドの露光を待つことを特徴とする荷電ビーム露光装置。A stage on which an original having a pattern to be transferred onto the sensitive substrate is placed;
An illumination optical system that illuminates the pattern while sequentially deflecting the charged particle beam for each partial area (subfield);
A projection optical system for sequentially projecting and imaging the charged particle beam passing through the subfield on the sensitive substrate;
A stage on which the sensitive substrate is placed,
With
An exposure apparatus that transfers and exposes the entire pattern by joining images of each subfield on the sensitive substrate,
Means for detecting the position of the sensitive substrate in the Z-axis direction;
Means for correcting the position of the sensitive substrate in the Z-axis direction (beam axis direction);
Means for correcting the focus of the projection optical system,
If the error in the Z-axis position of the sensitive substrate in a certain subfield detected by the Z-axis direction position detector exceeds an allowable value, the error in the Z-axis direction position of the sensitive substrate is corrected by the correction unit to the allowable value. A charged beam exposure apparatus wherein the exposure of the subfield is waited until the value becomes within the value.
該パターンを、一部の小領域(サブフィールド)毎に、順次荷電粒子ビームを偏向させながら照明する照明光学系と、
該サブフィールドを通過した荷電粒子ビームを、前記感応基板上に順次投影結像させる投影光学系と、
前記感応基板を載置するステージと、
を具備し、
各サブフィールドの像を前記感応基板上で繋ぎ合わせることにより前記パターン全体を転写露光する露光装置であって、
前記感応基板のZ軸方向位置を検出する手段と、
前記感応基板のZ軸方向(ビーム軸方向)位置を補正する手段と、
前記投影光学系のフォーカスを補正する手段と、を備え、
前記Z軸方向位置検出手段で検出された、あるサブフィールドにおける前記感応基板のZ軸方向位置の誤差が許容値を越える場合には露光動作を中止することを特徴とする荷電ビーム露光装置。A stage on which an original having a pattern to be transferred onto the sensitive substrate is placed;
An illumination optical system that illuminates the pattern while sequentially deflecting the charged particle beam for each partial area (subfield);
A projection optical system for sequentially projecting and imaging the charged particle beam passing through the subfield on the sensitive substrate;
A stage on which the sensitive substrate is placed,
With
An exposure apparatus that transfers and exposes the entire pattern by joining images of each subfield on the sensitive substrate,
Means for detecting the position of the sensitive substrate in the Z-axis direction;
Means for correcting the position of the sensitive substrate in the Z-axis direction (beam axis direction);
Means for correcting the focus of the projection optical system,
A charged beam exposure apparatus wherein the exposure operation is stopped when an error in the Z-axis direction position of the sensitive substrate in a certain subfield detected by the Z-axis direction position detection means exceeds an allowable value.
該パターンを、一部の小領域(サブフィールド)毎に、順次荷電粒子ビームを偏向させながら照明する照明光学系と、
該サブフィールドを通過した荷電粒子ビームを、前記感応基板上に順次投影結像させる投影光学系と、
前記感応基板を載置するステージと、
を具備し、
各サブフィールドの像を前記感応基板上で繋ぎ合わせることにより前記パターン全体を転写露光する露光装置であって、
前記感応基板のZ軸方向位置を検出する手段と、
前記感応基板のZ軸方向(ビーム軸方向)位置を補正する手段と、
前記投影光学系のフォーカスを補正する手段と、を備え、
前記感応基板のZ軸方向位置及び/又は前記投影光学系のフォーカス補正に必要な時間を考慮してショットサイクルが設定されていることを特徴とする荷電ビーム露光装置。A stage on which an original having a pattern to be transferred onto the sensitive substrate is placed;
An illumination optical system that illuminates the pattern while sequentially deflecting the charged particle beam for each partial area (subfield);
A projection optical system for sequentially projecting and imaging the charged particle beam passing through the subfield on the sensitive substrate;
A stage on which the sensitive substrate is placed,
With
An exposure apparatus that transfers and exposes the entire pattern by joining images of each subfield on the sensitive substrate,
Means for detecting the position of the sensitive substrate in the Z-axis direction;
Means for correcting the position of the sensitive substrate in the Z-axis direction (beam axis direction);
Means for correcting the focus of the projection optical system,
A charged beam exposure apparatus, wherein a shot cycle is set in consideration of a position of the sensitive substrate in a Z-axis direction and / or a time required for focus correction of the projection optical system.
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---|---|---|---|---|
GB2412232A (en) * | 2004-03-15 | 2005-09-21 | Ims Nanofabrication Gmbh | Particle-optical projection system |
JP2010114437A (en) * | 2008-10-24 | 2010-05-20 | Advanced Mask Technology Center Gmbh & Co Kg | Particle-beam drawing method, particle-beam drawing system, and its maintenance method |
-
2002
- 2002-11-06 JP JP2002322529A patent/JP2004158630A/en active Pending
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US7388217B2 (en) | 2004-03-15 | 2008-06-17 | Ims Nanofabrication Gmbh | Particle-optical projection system |
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