JP3008494B2

JP3008494B2 - 荷電粒子ビーム露光方法および露光装置

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Publication number: JP3008494B2
Application number: JP2340139A
Authority: JP
Inventors: 樹一坂本; 義久大饗; 俊介笛木; 章夫山田; 洋安田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 2000-02-14
Anticipated expiration: 2015-02-14
Also published as: JPH03218618A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕ステンシルマスクを使用した荷電粒子ビーム露光方法
および露光装置に関し、データ更新の容易化を図ることを目的とし、選択されたマスクパターンに荷電粒子ビームを偏向す
るための情報であるマスク情報データを各マスク毎にイ
ンデックスを設けてマスクメモリに保持するとともに、
マスクパターンによって整形された荷電粒子ビームをウ
エハ上の所定の位置に偏向するための情報であるパター
ン露光データは、使用するマスクパターンを前記インデ
ックスで指定してデータメモリに保持する構成を有する
露光方法および露光装置を提供するものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、荷電粒子ビーム露光方法および露光装置に
関し、特に、ステンシルマスクのマスクパターンの透過
孔によって荷電粒子ビームを整形し、それをウエハ上に
照射する技術分野に関する。

Ｘ線やイオンビーム等の荷電粒子ビームは、非常に細
いビーム径を得ることが可能であり、微細パターンを有
する高集積密度で大規模な半導体集積回路の製造に適し
ている。

しかし、この種の露光装置では、所謂、一筆書きの方
法でウエハ上にパターンを描画していたため、描画時間
が長くなるという欠点を有していた。この欠点を解消す
るため、第５図に示すようなステンシルマスク１を使用
する荷電粒子ビーム露光方法が知られている。

即ち、半導体集積回路のパターンは、その大部分が同
一のパターンの繰り返しによって構成されていることに
着目し、繰り返しパターンの形状に対応する透過孔1a,1
b,1c・・・をステンシルマスク１に形成してこれを荷電
粒子ビームの経路上に配置し、任意の透過孔を選択して
整形し、その荷電粒子ビームをスポット的に操作して露
光時間の短縮を図るのである。

したがって、このような露光方法を使用する場合は、
荷電粒子ビームをステンシルマスク１上で偏向する作業
と、ステンシルマスク１を透過することで整形された荷
電粒子ビームをウエハ上の任意の位置に照射するための
偏向を行う作業が必要となる。

〔従来の技術〕

第６図は従来の技術を示しており、荷電粒子ビームの
偏向データを作成する方法を説明する図である。

従来の荷電粒子ビーム露光方法は、概ね以下に示すと
おりである。

先ず、半導体回路の設計データ（以下、CDと称す）の
中から、同一の繰り返しパターンP1,P2,P3・・を抽出
し、ステンシルマスク１上に上記P1,P2,P3・・に対応し
たマスクパターン1a,1b・・・を形成する。

次に、ステンシルマスクの作成データ、即ち、各マス
クパターンの透過孔の形状や位置情報（MD）と、上記CD
とを合成して一つのデータファイルを作成し、記憶媒体
（例えば磁気テープよりなる記憶媒体２）に保持する。

以上の工程によって作成されたデータファイルは、ウ
エハの露光時には、MDに基づくステンシルマスク１の偏
向操作信号を発生すると共に、CDに基づくウエハ上の偏
向操作信号を発生するという、２種類の作業に供され
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の荷電粒子ビーム露光方法では、
MDおよびCDを一つのデータファイルに蓄積していたた
め、たとえば、ステンシルマスク１を作り直す際のデー
タファイルの更新容易性といった面で解決すべき問題点
があった。

すなわち、荷電粒子ビームに曝されるステンシルマス
ク１にあっては、ビームのエネルギによって、露光装置
の内部の炭素がステンシルマスク１上に付着して、その
透過孔形状を変化してしまう場合があるため、所定の期
間（およそ１ヵ月周期）でステンシルマスクを作り直す
必要がある。

そして、新旧二つのステンシルマスクの間には、作成
プロセス段階で形状や位置が微妙に異なるため、ステン
シルマスクの交換毎にデータファイルを更新することが
必要となっている。

しかしながら、第７図に示すように従来のデータファ
イルには、ステンシルマスク１上の荷電粒子ビームの偏
向を制御するデータ（例えば、ステンシルマスク１上の
マスクパターンの座標を示すMX₁,MY₁,MX₂,MY₂・・・）
であるマスク情報データと、ウエハ上の荷電粒子ビーム
の偏向を制御するデータ（例えば、ウエハ上の露光位置
の座標を示すWX₁,WY₁,WX₂,WY₂・・・）であるパターン
露光データとが、１つのデータファイル中に混在してお
り、データが大容量であるため、データ更新に時間がか
かるという面で解決すべき課題があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記の如き課題を解決するために、その原理構成を第１図に示すとおり、ステンシルマス
クの複数のマスクパターンのうちから選択されたマスク
パターンに荷電粒子ビームを偏向して荷電粒子ビームの
形状を整形し、前記整形された荷電粒子ビームを偏向し
てウエハ上に照射し、露光を行う荷電粒子ビーム露光方
法において、前記選択されたマスクパターンに荷電粒子ビームを偏
向するための情報であるマスク情報データを各マスク毎
にインデックスを設けてマスクメモリに保持するととも
に、マスクパターンによって整形された荷電粒子ビームを
ウエハ上の所定の位置に偏向するための情報であるパタ
ーン露光データは、使用するマスクパターンを前記イン
デックスで指定してデータメモリに保持し、パターン露光データで指定されたインデックスによっ
て前記マスクメモリ内からマスク情報データを出力して
ステンシルマスク上での荷電粒子ビームを偏向して形状
を整形するとともに、前記整形された荷電粒子ビームを前記パターン露光デ
ータ内の偏向情報に基づいてウエハ上で偏向し、露光を
行うことを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法を提供す
るものである。

〔作用〕

本発明では、ステンシルマスク上の任意のマスクパタ
ーンに荷電粒子ビームを偏向するためのマスク情報デー
タと、ステンシルマスクによって整形された荷電粒子ビ
ームをウエハ上の所定の位置に偏向するためのパターン
露光データとを別々のメモリ（マスクメモリ、データメ
モリ）に保持する構成を採用している。

具体的には第１図に示すように、マスク情報データ
は、ステンシルマスク上のマスクパターンの各々に対し
てインデックス（＃A,＃B,＃Ｃ・・・＃ｎ）を付与し、
そのインデックスに続いて、そのマスクパターンの情報
を保持するように構成されている。

また、実際にウエハ上で荷電粒子ビームを偏向する情
報を保持するパターン露光データは、使用するマスクパ
ターンを前記インデックスを使用して指定する様に構成
されている。

従って、ステンシルマスクの更新時には、ステンシル
マスク上での荷電粒子ビームの偏向情報を保持するマス
クメモリの内容を変更するだけで良く、データ更新の作
業を簡略化することが可能である。

〔実施例〕

以下、第２〜４図を使用して本発明の位置実施例を説
明する。

第２図は本発明の荷電粒子ビーム露光方法が実施でき
る構成を有する荷電粒子ビーム露光装置である。

先ず、構成を説明する。第２図において荷電粒子ビー
ム露光装置は、露光部100および制御部200に大別され
る。

露光部100は、カソード電極101、グリッド電極102お
よびアノード電極103を有する荷電粒子ビーム発生源104
と、荷電粒子ビーム発生源104からの荷電粒子ビームを
例えば断面矩形状に整形する第１スリット105と、整形
された荷電粒子ビームを収束する第１レンズ106と、修
正偏向信号SADJに応じて荷電粒子ビームを修正偏向する
スリットデフレクタ107と、対向して配置する第２レン
ズ108および第３レンズ109と、これら第２レンズ108と
第３レンズ109の間にあって、水平方向（第２図の左右
の方向）に移動可能に装着されたステンシルマスク110
と、ステンシルマスク110の両面にそれぞれ配置され、
マスク偏向信号SM1〜SM4に応じて第２レンズ108、第３
レンズ109間の荷電粒子ビームを偏向操作してステンシ
ルマスク110の一つのマスクパターンを選択する第１〜
第４偏向器111〜114と、ブランキング信号SBに応じて荷
電粒子ビームを遮断し、もしくは通過させるブランキン
グゲート115と、第４レンズ116と、アパーチャ117と、
リフォーカスコイル118と、第５レンズ129と、フォーカ
スコイル120と、スティングコイル121と、第６レンズ12
2とを備えるとともに、ウエハ偏向信号SW1、SW2に応じ
てウエハ123上に照射する荷電粒子ビームの位置ぎめを
行うメインデフコイル124およびサブデフコイル125と、
ウエハ123を載置してＸ−Ｙ方向に移動可能なステージ1
26と、第１〜第４アライメントコイル127〜130とを備え
ている。

一方、制御部200は、マスク情報データおよびパター
ン露光データを記憶している第１記憶媒体201と、第１
記憶媒体201から転送されたパターン露光データを保持
する第２記憶媒体202と、第１記憶媒体201から転送され
たマスク情報データを保持する第３記憶媒体203と、露
光装置全体の制御を行うCPU204と、CPU204の指示によっ
て、第２記憶媒体202のパターン露光データをデータメ
モリ220に転送するインターフェイス205と、CPU204の指
示によって、第３記憶媒体203のマスク情報データをマ
スクメモリ221に転送するインターフェイス222と、各種
データを転送するバスライン244と、マスクメモリ221か
らのマスク情報データを受けてステンシルマスク110の
一つの透過孔を指定し、指定透過孔のステンシルマスク
110上での位置を示すマスク偏向信号SM1〜SM4を発生す
るとともに、露光すべきパターン形状と指定透過孔形状
との形状差に対応した形状誤差修正信号HADJを発生する
第１コントローラ207と、HADJに従って、SADJを生成す
る第１アンプ部208と、必要に応じてステンシルマスク1
10を移動するマスク移動機構209と、ブランギング信号S
Bを生成するブランギング制御回路210および第２アンプ
部211と、を備えるとともに、インターフェイス205から
転送されたパターン露光データに基づいて露光シーケン
スを制御する第２コントローラ212必要に応じてステー
ジ126を移動するステージ移動機構213と、ステージ216
の位置を検出するレーザ干渉計214と、ウエハ123上の荷
電粒子ビームの照射位置、即ちウエハ123上の露光位置
を検出するビーム偏向制御回路215と、ビーム偏向制御
回路215の前記検出結果に基づいてウエハ偏向信号SW1,S
W2を生成する第３、第４アンプ部216、217と、をそなえ
る。

上記の荷電粒子ビーム露光装置は、以下の様な動作が
行われる。

先ず、インターフェイスを介して第３記憶媒体203中
のマスク情報データをマスクメモリ221に転送する。ま
た、インターフェイス205を介して第２記憶媒体202中の
パターン露光データをデータメモリ220に転送する。

CPU204からの露光開始の信号をデータメモリ220が受
信すれば、データメモリ220は、パターン露光データの
中から、その露光時に使用するマスクパターンのインデ
ックスのみをマスクメモリ221に転送するとともに、残
りのパターン露光データ中の情報（ウエハ上で荷電粒子
ビーム偏向する情報）を第２コントローラ212に転送す
る。

そして、データメモリ220から転送されたインデック
スを受けたマスクメモリ221は、指定されたインデック
スのマスクパターンに対応するマスク情報データを第１
コントローラ207に転送する。

マスク情報データが転送された第１コントローラは、
その情報に従って第１〜第４偏向器111〜114などを操作
し、ステンシルマスク110上での荷電粒子ビームの偏向
操作を行う。

また、パターン露光データが転送された第２コントロ
ーラ212は、メインデフコイル124およびサブデフコイル
125などを操作してウエハ123上での荷電粒子ビームの偏
向操作が行われる。

パターンの露光は、以上の操作を繰り返し行うことで
実行される。

また、以上説明したデータメモリ，マスクメモリから
のデータの転送にはじまる各種データの制御は、いわゆ
るパイプライン処理によって実行される。

本実施例によると、パターン露光データとマスク情報
データとが分離してメモリに格納される構成を採用して
いるため、ステンシルマスク110の内容に変更が生じた
場合であっても、マスク情報データを保持する第３記憶
媒体203の内容を偏向すれば、即露光可能であり、デー
タの変更が容易になるという効果が得られる。

ここで、第１図を参照してパターン露光データとマス
ク情報データとの関係を更に詳細に説明する。

パターン露光データは、ベースとなる設計データ（第
６図のCDに相当する）を元に、独立した一つのファイル
として作成される。そのファイルには、繰り返しパター
ンであるステンシルマスク110上のマスクパターンがイ
ンデックス＃A,＃B,＃Ｃ・・・および、ウエハ上でのビ
ーム偏向情報（たとえば、座標情報Wx,Wy）が格納され
ている。

マスク情報データは、ステンシルマスク110を製造す
るための設計データを元に作成されており、ステンシル
マスク110上の複数のマスクパターンの各々に対してサ
ブファイルが与えられている。即ち、例えば、インデッ
クス＃Ａに対応するマスクパターンに対しては、サブフ
ァイルFAが割り当てられ、FAにはステンシルマスク110
上の＃Ａに対応するマスクパターンのマスク情報（たと
えば、座標情報Mx,My）が格納されているのである。

以下にパターン露光データおよびマスク情報データを
生成するための工程の一例を説明する。

第３図は、その工程を説明する図であり、以下に順を
追って説明する。

先ず、ウエハ上に形成しようとする目的のパターン設
計データ10を繰り返しパターン抽出手段12に入力し、繰
り返しパターン（ステンシルマスクに形成されるマスク
パターン）を抽出する。

繰り返しパターン抽出手段12より出力された繰り返し
パターンをパターン設計データと共にパターン露光デー
タ生成手段11に入力し、繰り返しパターンのウエハ24上
での荷電粒子ビームの偏向情報であるパターン露光デー
タ13を生成する。

尚、パターン露光データ中では、使用するマスクパタ
ーンはマスクパターン毎に付与されるインデックスをも
って表示されている。

また、繰り返しパターン抽出手段12から出力された繰
り返しパターンは、ステンシルマスク上での各マスクパ
ターンの位置情報であるマスクレイアウトデータ14とと
もにマスク作成データ生成手段15に入力され、ステンシ
ルマスクを作成するためのマスク作成データが作成され
る。

マスク作成データ生成手段15から出力されたマスク作
成データは、マスク製作手段16に入力され、これによっ
てステンシルマスクが製作される。

また、マスク作成データ生成手段15から出力されたマ
スク作成データは、マスク情報データ生成手段17にも入
力され、荷電粒子ビームをステンシルマスクのマスクパ
ターンの各々に照射するための情報を示すマスク情報デ
ータ18を作成する。尚、マスク情報データに示される各
マスク情報には、各マスクパターン毎にインデックスが
付与されており、それに対応して各種情報が保持される
様に構成されている。

マスク情報データとしては、ステンシルマスク上のマ
スクパターンの座標、ステンシルマスク上での荷電粒子
ビームの偏向条件、リフォーカスレンズを制御してフォ
ーカシングレベルを調整するためのマスクパターンの透
過孔の面積情報、マスクパターンの形状、透過孔面積な
どに起因する露光時間の補正情報などが含まれている。

以上のような工程によって生成されたマスク情報デー
タおよびパターン露光データは、露光制御手段19に入力
されて露光制御が行われる。

第４図は、パターン設計情報からのデータの抽出から
露光を行うまでの一連の工程を示す図である。

ステップ１先ず、半導体装置の設計データから、露光のパターン
を示すパターン設計データを読み込む。

ステップ２上記パターン露光データの中から、繰り返し使用しえ
るパターンを抽出する。

ステップ３ステンシルマスク上でのマスクパターンの位置を示す
マスクレイアウトデータを読み込む。

ステップ４繰り返しパターンおよびマスクレイアウトデータか
ら、ステンシルマスクを作成するための情報であるマス
ク作成データを生成するとともに、それに基づいて各マ
スクパターンのステンシルマスク上での位置情報や、露
光条件の調整情報であるマスク情報データを生成する。

ステップ５マスク情報データを露光装置内のマスクメモリに保持
する。

ステップ６パターン設計データからパターン露光データを作成す
る。

ステップ７パターン露光データを露光装置内のデータメモリに保
持する。

ステップ８上記ステップ５〜７の作業とは別に、ステップ４で生
成されたマスク作成データに基づいてステップを製作す
る。

ステップ９ステップ８で製作されたステップを露光装置内にセッ
トした後、ステップ５およびステップ７で露光装置内の
メモリに保持されている情報に基づいて前述の如き露光
を行う。

以上述べた実施例によると、ステンシルマスクのマス
クパターンに関する情報であるマスク情報データが、ウ
エハ上で荷電粒子ビームを偏向するための情報であるパ
ターン露光データとは分離して保持されるため、ステン
シルマスクの更新を行う際はマスク情報データの更新を
行うだけで良く、パターン露光データを操作する必要が
無くなるため、データ更新の容易化、作業性の向上を実
現することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、パターン露光データとマスク情報デ
ータとを別々に保持する構成を採用したため、露光デー
タの更新容易性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を説明する図、第２図は本発明の
実施例にかかる荷電粒子ビーム露光装置を示す図、第３
図は本発明の実施例にかかる工程を説明する図、第４図
は本発明の実施例にかかる作業ステップを説明する図、
第５図はステンシルマスクを示す図、第６図および第７
図は従来の技術を説明する図である。図において、 1,110……ステンシルマスク 100……露光部 111〜114……第１〜第４偏向器 124……メインデフコイル 125……サブデフコイル 200……露光制御部 201……第１記憶媒体 202……第２記憶媒体 203……第３記憶媒体 207……第１コントローラ 208……第２コントローラである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田章夫神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者安田洋神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (56)参考文献特開昭63−29508（ＪＰ，Ａ) 特開平１−238016（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のマスクパターンが形成されたステン
シルマスクを備え、前記ステンシルマスクの複数のマスクパターンのうちか
ら選択されたマスクパターンに荷電粒子ビームを偏向し
て荷電粒子ビームの形状を整形し、前記整形された荷電粒子ビームを偏向してウエハ上に照
射し、露光を行う荷電粒子ビーム露光方法において、前記選択されたマスクパターンに荷電粒子ビームを偏向
するための情報であるマスク情報データを各マスク毎に
インデックスを設けてマスクメモリに保持するととも
に、マスクパターンによって整形された荷電粒子ビームをウ
エハ上の所定の位置に偏向するための情報であるパター
ン露光データは、使用するマスクパターンを前記インデ
ックスで指定してデータメモリに保持し、前記パターン露光データで指定されたインデックスによ
って前記マスクメモリ内からマスク情報データを出力し
てステンシルマスク上での荷電粒子ビームを偏向して形
状を整形するとともに、前記整形された荷電粒子ビームを前記パターン露光デー
タ内の偏向情報に基づいてウエハ上で偏向し、露光を行
うことを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項２】前記マスク情報データは、ステンシルマス
ク上の各マスクパターンの位置情報を含んでなることを
特徴とする請求項（１）記載の荷電粒子ビーム露光方
法。
【請求項３】前記マスク情報データは、ステンシルマス
ク上において、荷電粒子ビームの偏向を行うための情報
を含んでなることを特徴とする請求項（１）記載の荷電
粒子ビーム露光方法。
【請求項４】前記マスク情報データは、ステンシルマス
ク上のマスクパターンの透過部分の面積情報を含んでな
ることを特徴とする請求項（１）記載の荷電粒子ビーム
露光方法。
【請求項５】前記面積情報によって、荷電粒子ビームの
荷電粒子ビームのフォーカスを制御することを特徴とす
る請求項（４）記載の荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項６】前記マスク情報データは、ウエハ上での露
光時間の補正情報を含むことを特徴とする請求項（１）
記載の荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項７】前記パターン露光データは、ウエハ上の露光を行うべきパターンの設計データから、
露光時に繰り返し使用可能な複数のマスクパターンを抽
出するステップと、前記複数のマスクパターンの中から１つをインデックス
を使用して指定し、そのマスクパターンによって整形さ
れた荷電粒子ビームをウエハ上の所定の位置に照射する
ための情報を作成するステップとを含み生成されるとと
もに、前記マスク情報データは、前記複数のマスクパターンを
２次元的に配置したステンシルマスク上に荷電粒子ビー
ムを適切に偏向して荷電粒子ビームの形状を整形するた
めの制御を行う情報を、各マスクパターン毎にインデッ
クスを付与して生成するステップを含んでなることを特
徴とする請求項（１）記載の荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項８】荷電粒子ビーム発生源と、荷電粒子ビームが照射されて露光が行われるウエハを載
置するステージと、荷電粒子ビーム発生源とウエハステージとの間に載置さ
れ、荷電粒子ビームが透過することでその照射形状が整
形されるマスクパターンを複数備えるステンシルマスク
と、ステンシルマスクに照射される荷電粒子ビームの偏向条
件を制御するマスク偏向制御部と、ステンシルマスクを透過した荷電粒子ビームのウエハに
対する偏向条件を制御するウエハ偏向制御部とを有する
荷電粒子ビーム露光装置において、マスク偏向制御部に入力されるマスク情報データが、各
マスクパターン毎にインデックスをもって表記して保持
されるマスクメモリと、使用するマスクパターンを前記インデックスをもって指
定するとともに、ステンシルマスクを透過した荷電粒子
ビームのウエハに対する偏向条件を指示するパターン露
光データを保持するデータメモリとを備え、前記データメモリは、使用するマスクパターンを指定す
るインデックスを前記マスクメモリに出力するととも
に、ステンシルマスクを透過した荷電粒子ビームのウエ
ハに対する偏向条件を前記ウエハ偏向制御部に出力し、前記インデックスが入力されたマスクメモリは、入力さ
れたインデックスに対応するマスク情報データを前記マ
スク偏向制御部に出力することを特徴とする荷電粒子ビ
ーム露光装置。
【請求項９】マスクメモリに保持されるマスク情報デー
タおよびデータメモリに保持されるパターン露光データ
と、外部の記憶手段から転送されるものであることを特
徴とする請求項（８）記載の荷電粒子ビーム露光装置。
【請求項１０】前記データメモリからのデータの出力、
マスクメモリからのデータの出力、マスク偏向制御部の
駆動、およびウエハ偏向制御部の駆動は、パイプライン
処理によって同期して行われることを特徴とする請求項
（８）記載の荷電粒子ビーム露光装置。