JP2007005556A - Charged-particle beam exposure device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子線、イオンビーム等の荷電粒子線を用いて露光を行う荷電粒子線露光装置に関する。 The present invention relates to a charged particle beam exposure apparatus that performs exposure using a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam.
近年、露光の高解像度と高スループットの両者を備えた電子線露光装置の開発が進められている。従来、このような目的で、1ダイまたは複数のダイを一度に露光する一括転写方式が検討されている。しかしながら、この方式では、転写のための原版となるレチクル(マスク)の制作が難しく、また、1ダイ以上という広い光学フィールド内で収差を必要な値以下にすることが困難である。そこで、近時、1ダイまたは複数のダイを一度に露光することなく、数100μm程度の小さな領域(以下サブフィールドという)に分割して転写露光する分割転写方式が検討されている。 In recent years, an electron beam exposure apparatus having both high resolution and high throughput of exposure has been developed. Conventionally, a batch transfer system in which one die or a plurality of dies are exposed at a time has been studied for such a purpose. However, with this method, it is difficult to produce a reticle (mask) that serves as an original for transfer, and it is difficult to reduce the aberration to a required value or less within a wide optical field of one die or more. In view of this, recently, a division transfer method has been studied in which one die or a plurality of dies are not exposed at once, but are divided into small regions of about several hundred μm (hereinafter referred to as subfields) for transfer exposure.
一方、このような分割転写方式に使用されるレチクルは、メンブレンを梁により分割して多数のサブフィールドを形成し、各サブフィールドのメンブレンにパターンを形成して構成されている。そして、このようなレチクルでは、レチクル上に形成されたサブフィールドの全てが正常であるとは限らず、そのメンブレンが破損する場合がある。メンブレンが破損したサブフィールドは、メンブレンが鏡筒内で飛散するのを避けるため、そのメンブレンを完全に除去した状態で使用に供される。そして、このように一部のサブフィールドのメンブレンが除去されたレチクルを使用して露光を行う時には、メンブレンの除去されたサブフィールドの大開口パターンがウェハに転写されるのを防止するため、メンブレンの除去されたサブフィールドにブランキングをかけて非露光にする必要がある。
しかしながら、従来、メンブレンの除去されたサブフィールドの検出を目視で行っているため、メンブレンの除去されたサブフィールドの特定に多大な工数が必要になるという問題があった。
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、レチクルの破損部位を装置内で自動的に検出することができる荷電粒子線露光装置を提供することを目的とする。
However, conventionally, since the detection of the subfield from which the membrane has been removed has been performed visually, there has been a problem that a great amount of man-hour is required to identify the subfield from which the membrane has been removed.
The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object thereof is to provide a charged particle beam exposure apparatus capable of automatically detecting a damaged portion of a reticle within the apparatus.
第1の発明の荷電粒子線露光装置は、レチクルのパターンを感応基板上に転写する荷電粒子線露光装置において、前記レチクルの位置測定を行う位置測定手段により、前記レチクルの破損部位の検出を行うことを特徴とする。
第2の発明の荷電粒子線露光装置は、第1の発明の荷電粒子線露光装置において、前記位置測定手段は、オートフォーカス装置またはレチクル顕微鏡であることを特徴とする。
A charged particle beam exposure apparatus according to a first aspect of the present invention is a charged particle beam exposure apparatus that transfers a reticle pattern onto a sensitive substrate, and detects a damaged portion of the reticle by a position measuring unit that measures the position of the reticle. It is characterized by that.
A charged particle beam exposure apparatus according to a second invention is the charged particle beam exposure apparatus according to the first invention, wherein the position measuring means is an autofocus device or a reticle microscope.
第3の発明の荷電粒子線露光装置は、第1の発明または第2の発明の荷電粒子線露光装置において、前記レチクルの破損部位は、前記レチクルのメンブレンが除去処理されている除去処理サブフィールドであることを特徴とする。
第4の発明の荷電粒子線露光装置は、第3の発明の荷電粒子線露光装置において、前記レチクルのパターンを感応基板上に転写する時に、前記除去処理サブフィールドのブランキングを行うことを特徴とする。
A charged particle beam exposure apparatus according to a third aspect of the present invention is the charged particle beam exposure apparatus according to the first or second aspect, wherein the reticle damage site is a removal processing subfield in which the reticle membrane is removed. It is characterized by being.
A charged particle beam exposure apparatus according to a fourth invention is characterized in that, in the charged particle beam exposure apparatus according to the third invention, blanking of the removal processing subfield is performed when the pattern of the reticle is transferred onto a sensitive substrate. And
第5の発明の荷電粒子線露光装置は、第3の発明の荷電粒子線露光装置において、前記除去処理サブフィールドは、前記レチクルのアライメント用のサブフィールドであり、前記レチクルのアライメント時に前記除去処理サブフィールドのアライメント情報を除外することを特徴とする。 The charged particle beam exposure apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the charged particle beam exposure apparatus according to the third aspect, wherein the removal process subfield is a subfield for alignment of the reticle, and the removal process is performed during alignment of the reticle. The subfield alignment information is excluded.
本発明の荷電粒子線露光装置では、レチクルの位置測定を行う位置測定手段により、レチクルの破損部位の検出を行うようにしたので、レチクルの破損部位を装置内で自動的に検出することができる。 In the charged particle beam exposure apparatus of the present invention, the damaged part of the reticle is detected by the position measuring means for measuring the position of the reticle, so that the damaged part of the reticle can be automatically detected in the apparatus. .
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明の荷電粒子線露光装置の一実施形態である分割転写方式の電子線露光装置の光学系および制御系を概略的に示している。
図1において、光学系の最上流に配置されている電子銃11は、図中下方に向けて電子線を放射する。電子銃11の下方には2段のコンデンサレンズ13,15が備えられており、電子線は、これらのコンデンサレンズ13,15によって収束されブランキング開口17にクロスオーバーC.O.を結像する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows an optical system and a control system of a divided transfer type electron beam exposure apparatus which is an embodiment of the charged particle beam exposure apparatus of the present invention.
In FIG. 1, an electron gun 11 disposed at the uppermost stream of the optical system emits an electron beam downward in the drawing. Two-
二段のコンデンサレンズ13,15の下方には、照明ビーム成形開口19が備えられている。この照明ビーム成形開口19は、レチクル(マスク)21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。この照明ビーム成形開口19の像は、レンズ23によってレチクル21に結像される。
照明ビーム成形開口19の下方には、ブランキング偏向器25が配置されている。このブランキング偏向器25は、必要時に照明ビームを偏向させてブランキング開口17の非開口部に当てて、ビームがレチクル21に当たらないようにする。
An illumination beam shaping opening 19 is provided below the two-
A
ブランキング開口17の下には、照明ビーム偏向器27が配置されている。この照明ビーム偏向器27は、主に照明ビームを図の横方向(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21の各サブフィールドの照明を行う。照明ビーム偏向器27の下方には、照明レンズ23が配置されている。照明レンズ23は、レチクル21上に照明ビーム成形開口19の像を結像させる。
An
レチクル21は、実際には光軸垂直面内(X−Y平面)に広がっており、多数のサブフィールドを有する(詳細は後述する)。レチクル21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よい。
レチクル21は移動可能なレチクルステージ29上に載置されており、レチクル21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21上の各サブフィールドを照明することができる。
The
The
レチクルステージ29には、レーザ干渉計を用いた位置検出器31が付設されており、レチクルステージ29の位置をリアルタイムで正確に把握することができる。
レチクル21の図中下面には、アライメントマーク33が形成されている(詳細は後述する)。レチクル21の下方には、レチクル顕微鏡35が配置されている、レチクル顕微鏡35は、アライメントマーク33にプローブ光(光又は荷電粒子線)を照射する照明光学系と、アライメントマーク33からの反射光を検出してアライメントマーク33の画像を取得する画像取得手段(光学系およびCCDなど)を備えている。
The
An
レチクル顕微鏡35が取得したアライメントマーク33の画像は、マーク画像処理装置35aに送られ処理される。そして、マーク画像処理装置35aで処理されたアライメントマーク33の画像に基づいて露光を行う。
レチクル21の下方には、オートフォーカス装置37が配置されている。このオートフォーカス装置37は、レチクル21の下面にプローブ光(光又は荷電粒子線)を照射する照明光学系37bと、レチクル21の下面からの反射光を検出して画像を取得する画像取得手段(光学系およびCCDなど)37cを備えている。このオートフォーカス装置37は、レチクル21の下面に斜め方向からスリット像を投射し、反射したスリットの位置を画像取得手段37c側でモニタしてレチクル21の上下方向(Z方向)の位置を検出する。
The image of the
An
レチクル21の下方には投影レンズ39,41および偏向器43が設けられている。レチクル21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39,41、偏向器43によってウェハ45上の所望の位置に結像される。ウェハ45上には、適当なレジストが塗布されている。このレジストに電子線のドーズが与えられることにより、レチクル21上のパターンが縮小されてウェハ45上に転写される。
レチクル21とウェハ45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47が設けられている。コントラスト開口47は、レチクル21の非パターン部で散乱された電子線がウェハ45に到達しないように遮断する。
ウェハ45の直上には反射電子検出器49が配置されている。この反射電子検出器49は、ウェハ45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21上のマークパターンを通過したビームでウェハ45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21とウェハ45の相対的位置関係を知ることができる。
A crossover C.D. O. The contrast opening 47 is provided at the crossover position. The contrast opening 47 blocks the electron beam scattered by the non-pattern part of the
A
ウェハ45は、静電チャック(不図示)を介して、XY方向に移動可能なウェハステージ51上に配置されている。上記レチクルステージ29とウェハステージ51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。ウェハステージ51には、レーザ干渉計を用いた位置検出器53が付設されており、ウェハステージ51の位置をリアルタイムで正確に把握することができる。
The wafer 45 is disposed on a wafer stage 51 that can move in the XY directions via an electrostatic chuck (not shown). By synchronously scanning the
上記各レンズ13,15,23,39,41および各偏向器25,27,43は、各々のコイル電源制御部13a,15a,23a,39a,41aおよび25a,27a,43aを介してコントローラ55によりコントロールされる。また、レチクルステージ29およびウェハステージ51も、各々のステージ制御部29a,51aを介して、コントローラ55により制御される。ステージ位置検出器31,53は、アンプやA/D変換器等を含むインターフェイス31a,53aを介してコントローラ55に信号を送る。また、反射電子検出器49も同様のインターフェイス49aを介してコントローラ55に信号を送る。
The
コントローラ55は、ステージ位置の制御誤差や投影ビームの位置誤差を把握し、その誤差を像位置調整偏向器43で補正する。これにより、レチクル21上のサブフィールドの縮小像がウェハ45上の目標位置に正確に転写される。そして、ウェハ45上で各サブフィールドの像が繋ぎ合わされて、レチクル21上のチップパターン全体がウェハ45上に転写される。
The
図2は、上述した分割転写方式の電子線露光装置に用いられるレチクル21の一例を示している。このレチクル21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される。
図2において、多数の正方形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)57である。
FIG. 2 shows an example of a
In FIG. 2, a large number of squares are small membrane regions (thickness 0.1 μm to several μm) 57 including pattern regions corresponding to one subfield.
この小メンブレン領域57は、図3の(b)に示すように、中央部のパターン領域(サブフィールド)59と、その周囲の額縁状の非パターン領域(スカート)61とからなる。サブフィールド59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61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。
As shown in FIG. 3B, the
一つのサブフィールド59は、例えば、レチクル21上で1mm角程度の大きさを有する。投影の縮小率は1/4であり、サブフィールド59がウェハ45上に縮小投影された投影像の大きさは、0.25mm角である。図3の(a)に示すように、小メンブレン領域57の周囲の直交する格子状の部分(グリレージ)63は、レチクル21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63の幅は、例えば0.1mm程度である。なお、スカート61の幅は、例えば0.05mm程度である。
One
図3の(a)において、符号65は、サブフィールド59の除去された除去処理サブフィールド65を示している。この除去処理サブフィールド65は、レチクル21のメンブレンが亀裂等により破損した部分であり、メンブレンが鏡筒内で飛散するのを避けるため、破損部位のサブフィールド59のメンブレンが完全に除去されている。
図2に示したように、図の横方向(X方向)に多数の小メンブレン領域57が並んで一つのグループ(エレクトリカルストライプ67)をなし、そのようなエレクトリカルストライプ67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69を形成している。エレクトリカルストライプ67の長さ(メカニカルストライプ69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。
In FIG. 3A,
As shown in FIG. 2, a large number of
メカニカルストライプ69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69の間にストラット71として示されている幅の太い梁は、レチクル21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71はグリレージ63と一体となっている。
メカニカルストライプ69の図中下方、レチクル21の裏面には、レチクル21のアライメントを行うためのアライメントマーク33が形成されている。また、この実施形態では、各メカニカルストライプ69には、メカニカルストライプ69のX方向およびY方向のアライメントを行うためのアライメントマーク73が形成されている。このアライメントマーク73は、例えば、メカニカルストライプ69の上下のサブフィールド59に、十字状に穴部を形成してなる。
A plurality of
An
図2において斜線で示す部分は、サブフィールド59の除去された除去処理サブフィールド65を示している。この実施形態では、メカニカルストライプ69の図の上側に位置するアライメントマーク73用のサブフィールド59の1つが除去処理サブフィールド65Aとされている。また、中央および下側の2つのサブフィールド59が除去処理サブフィールド65B,65Cとされている。これ等の除去処理サブフィールド65A,65B,65Cは、ウェハ45の露光に絶対的に必要なものではなく、この状態でレチクル21として使用可能である。
A hatched portion in FIG. 2 indicates the
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69内のX方向のサブフィールド59の列(エレクトリカルストライプ67)は電子線偏向により順次露光される。一方、メカニカルストライプ69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。露光の際には、レチクル顕微鏡35によりアライメントマーク33,73にプローブ光を当て、アライメントマーク33,73を検出してアライメントを行う。
According to the method considered to be dominant at present, the row of the
上述した電子線露光装置では、レチクル21の上下方向(Z方向)の位置を検出するオートフォーカス装置37を用いて、レチクル21の除去処理サブフィールド65(65A,65B,65C)の検出が行われる。この検出は、レチクルステージ29を移動させてレチクル21の全面を走査することにより行われる。すなわち、レチクル21の下面にオートフォーカス装置37の照明光学系37bからプローブ光を照射すると、除去処理されていないサブフィールド59では、サブフィールド59でプローブ光が反射し、この画像が画像取得手段37cに取得される。一方、除去処理サブフィールド65(65A,65B,65C)では、プローブ光が反射しないため、画像取得手段37cには画像が取得されない。従って、画像の有無により除去処理サブフィールド65(65A,65B,65C)のアドレスを自動的に検出することが可能になる。
In the electron beam exposure apparatus described above, detection processing subfield 65 (65A, 65B, 65C) of
このようにして検出された除去処理サブフィールド65(65A,65B,65C)のアドレス情報は、コントローラ55に記憶される。そして、ウェハ45の露光時には、アドレス情報が露光条件の設定に帰還され、ブランキング偏向器25により照明ビームを偏向することにより、ビームがレチクル21に照明されないようにブランキングされる。従って、除去処理サブフィールド65(65A,65B,65C)の大開口パターンがウェハ45上に転写されることを確実に防止することができる。
The address information of the removal processing subfield 65 (65A, 65B, 65C) detected in this way is stored in the
また、この実施形態では、メカニカルストライプ69のアライメントを行うためのアライメントマーク73が形成されるサブフィールド59の一つが除去処理サブフィールド65Aとされている。従って、この実施形態では、コントローラ55により除去処理サブフィールド65Aのアライメント情報が除外され、他の正常なサブフィールド59のアライメントマーク73によりメカニカルストライプ69のアライメントが行われる。これにより、アライメントを的確に行うことができる。
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。
Further, in this embodiment, one of the
(Supplementary items of the embodiment)
As mentioned above, although this invention was demonstrated by embodiment mentioned above, the technical scope of this invention is not limited to embodiment mentioned above, For example, the following forms may be sufficient.
(1)上述した実施形態では、オートフォーカス装置37によりレチクル21の除去処理サブフィールド65を検出した例について説明したが、例えば、レチクル顕微鏡35を用いて除去処理サブフィールド65を検出するようにしても良い。この場合には、検出はレチクルステージ29を移動させてレチクル21の全面をレチクル顕微鏡35により走査することにより行われる。すなわち、レチクル21の下面にレチクル顕微鏡35の照明光学系(不図示)からプローブ光を照射すると、除去処理されていないサブフィールド59では、サブフィールド59でプローブ光が反射するが、除去処理サブフィールド65では、プローブ光が反射しない。従って、画像取得手段(不図示)に取得された画像をマーク画像処理装置35aで画像処理することにより、除去処理サブフィールド65のアドレスを自動的に検出することが可能になる。
(1) In the above-described embodiment, the example in which the
(2)上述した実施形態では、レチクル21の除去処理サブフィールド65を検出した例について説明したが、本発明はレチクル21の亀裂等の破損部位の検出に広く適用することができる。
(3)上述した実施形態では、電子線露光装置に本発明を適用した例について説明したが、イオンビーム露光装置等の荷電粒子線露光装置に広く適用することができる。
(2) In the above-described embodiment, an example in which the
(3) In the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to the electron beam exposure apparatus has been described. However, the present invention can be widely applied to charged particle beam exposure apparatuses such as an ion beam exposure apparatus.
21:レチクル、25:ブランキング偏向器、35:レチクル顕微鏡、37:オートフォーカス装置、45:ウェハ、59:サブフィールド、65(65A,65B,65C):除去処理サブフィールド。 21: reticle, 25: blanking deflector, 35: reticle microscope, 37: autofocus device, 45: wafer, 59: subfield, 65 (65A, 65B, 65C): removal processing subfield.
Claims (5)
前記レチクルの位置測定を行う位置測定手段により、前記レチクルの破損部位の検出を行うことを特徴とする荷電粒子線露光装置。 In a charged particle beam exposure apparatus that transfers a reticle pattern onto a sensitive substrate,
A charged particle beam exposure apparatus, wherein a position measurement means for measuring the position of the reticle detects a damaged portion of the reticle.
前記位置測定手段は、オートフォーカス装置またはレチクル顕微鏡であることを特徴とする荷電粒子線露光装置。 The charged particle beam exposure apparatus according to claim 1,
The charged particle beam exposure apparatus, wherein the position measuring means is an autofocus device or a reticle microscope.
前記レチクルの破損部位は、前記レチクルのメンブレンが除去処理されている除去処理サブフィールドであることを特徴とする荷電粒子線露光装置。 In the charged particle beam exposure apparatus according to claim 1 or 2,
The charged particle beam exposure apparatus according to claim 1, wherein the damaged portion of the reticle is a removal subfield in which the reticle membrane is removed.
前記レチクルのパターンを感応基板上に転写する時に、前記除去処理サブフィールドのブランキングを行うことを特徴とする荷電粒子線露光装置。 In the charged particle beam exposure apparatus according to claim 3,
A charged particle beam exposure apparatus, wherein blanking of the removal processing subfield is performed when the reticle pattern is transferred onto a sensitive substrate.
前記除去処理サブフィールドは、前記レチクルのアライメント用のサブフィールドであり、前記レチクルのアライメント時に前記除去処理サブフィールドのアライメント情報を除外することを特徴とする荷電粒子線露光装置。 In the charged particle beam exposure apparatus according to claim 3,
The charged particle beam exposure apparatus, wherein the removal processing subfield is a subfield for alignment of the reticle, and alignment information of the removal processing subfield is excluded during alignment of the reticle.
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