JP3194366B2 - 電子線露光用マスク及びこれを用いた電子線露光装置 - Google Patents

電子線露光用マスク及びこれを用いた電子線露光装置

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    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3174Particle-beam lithography, e.g. electron beam lithography
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/20Masks or mask blanks for imaging by charged particle beam [CPB] radiation, e.g. by electron beam; Preparation thereof
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子線を用いて電
子線露光用マスク上に形成された半導体集積回路等の回
路パターンを半導体基板上に露光する部分一括露光方式
に用いられる、電子線露光用マスク及び電子線露光装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、メモリデバイスに代表される半導
体デバイスはますます高密度化、高性能化、高機能化が
要求され、それに伴い半導体デバイスの製造プロセス、
特に微細パターンを形成するリソグラフィーに対しても
高度な技術が要求されている。これらの要求を満たす技
術として、解像性が高い電子線露光法が用いられてきて
いる。
【0003】図6は、従来の電子線露光方法を説明する
ための電子線露光装置と被露光基板の模式図である。電
子銃201から発生した電子線204はアパチャ202
によって矩形に成形され、セル選択偏向器203及び成
形偏向器(図示せず)により電子線露光用マスク101
上の所望の開口部に照射される。図7に電子線露光用マ
スクの説明図を示す。電子線露光用マスク101上に
は、任意寸法の矩形を形成するための可変成形用開口1
04と、種々のデバイスのパターン開口102とが形成
されている。
【0004】ここで、パターン開口102には、メモリ
デバイスのメモリセルパターンの一部やアレイパターン
の一部など、デバイスパターン全体の中で繰り返し用い
られているパターンが形成されている。周辺回路パター
ンのような繰り返しのない、あるいは繰り返しの少ない
パターンの露光には、可変成形用開口104に照射され
る電子線204の位置を変化させることにより、任意寸
法の矩形電子線を形成し一筆書きの如くパターンを一つ
ずつ露光する。このような露光方法は部分一括描画方式
と呼ばれる。
【0005】従来、電子線露光を行う際のウエハ上の位
置合わせマーク検出は、可変成形ビームを用いて行われ
ている。位置合わせマーク検出は高精度で行われる必要
があるため、マーク検出に用いられる電子線204は、
開口選択の際の偏向収差や、成形偏向の誤差すなわちビ
ームサイズの誤差が極力小さい方が望ましい。偏向収差
を少なくするためには、電子線露光用マスク101の中
央部に可変成形用開口104を配置し、可変成形用開口
104選択時の電子線204の光軸からの偏向量を少な
くする必要がある。このため、電子線露光用マスク10
1上で電子線204の偏向量の少ない部分、つまり電子
線露光用マスク101の中心部を可変成形用開口104
に用いる。そのため、電子線露光用マスク101の中心
付近の電子線204の偏向量の少ない部分を、可変成形
ビームを形成するためのスペースとして使用しなければ
ならない。また、可変成形ビームは成形偏向器により任
意の寸法の矩形に成形される。しかし、成形偏向器の精
度、ビームサイズ校正の精度、電子線露光用マスク10
1の精度等の要因により土0.02μm程度の寸法誤差
がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記従来例では、可変
成形ビームを位置合わせマーク検出に用いるため、ビー
ムサイズの誤差(土0.02μm程度)は避けられず、
位置検出精度が低下する。もう一つの課題として、可変
成形用開口を電子線露光用マスク中心部に配置しなけれ
ばならないため、偏向収差の少ない電子線露光用マスク
中心部付近を、可変成形ビームのためのスペースとして
用いなければならず、電子線露光用マスク上にパターン
開口を有効に配置することができない。
【0007】
【発明の目的】そこで、本発明の目的は上記の問題点を
解決し、精度良い位置マーク検出を行い、重ね合わせ精
度を向上させることができ、また、電子線露光用マスク
上に精度の必要なパターン開口を有効に配置することが
できる電子線露光用マスク及び電子線露光装置を提供す
ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記間題点を解決するた
めに、本発明に係る電子線露光用マスクでは、電子線露
光用マスク中心部に、成形偏向を受けていないマーク検
出電子線専用の開口を設けている。そして、このマーク
検出電子線専用の開口は、矩形である、複数である、電
子線を走査する方向に対して垂直方向を長辺とする長方
形である等の特徴を有する。
【0009】また、本発明に係る電子線露光装置では、
部分一括露光方式を用いる電子線露光装置において、本
発明に係る電子線露光用マスクのマーク検出電子線専用
の開口と、成形偏向を受けていないマーク検出電子線と
を用いて、マーク検出を行うことを特徴とする。また、
部分一括露光方式を用いる電子線露光装置において、
発明に係る電子線露光用マスクのマーク検出電子線専用
の開口と、成形偏向を受けていないマーク検出電子線と
を用いて、マーク検出電子線の走査方向によって任意の
マーク検出電子線用の開口を選択しマーク検出を行うこ
とを特徴とする。
【0010】本発明によれば、電子線露光用マスクの中
心部にマーク検出電子線専用の開口を配置し、その開口
を用いて位置合わせマーク検出を行うため、マーク検出
の際開口選択の偏向収差の少ない電子線を用いて高精度
な位置マーク検出を行うことができる。また、可変成形
ビームを用いないため、成形偏向の誤差も無くすことが
できる。さらに、可変成形用開口を電子線露光用マスク
の周辺部に配置することができるため、電子線露光用マ
スクの中心付近の偏向収差の少ない領域に精度が必要な
パターン開口を有効に配置することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る電子線露光
用マスクの第1実施形態を示す概略平面図である。
【0012】電子線露光用マスク10の中心部にマーク
検出電子線専用の開口12として、被露光基板上で1〜
1.5μm□になるような正方形の開口が設けられてい
る。また、可変成形用開口104は、電子線露光用マス
ク101の隅(図1において左下)に位置している。
【0013】図2は、図1の電子線露光用マスクを用い
た電子線露光装置を示す概略斜視図である。
【0014】位置合わせマーク検出を行う際、被露光基
板(図示せず)上に前もって形成されている位置合わせ
用マーク208が、光軸のほぼ直下に来るようにステー
ジ(図示せず)により被露光基板を移動させる。次に、
電子銃201から出た電子線204をアパチャ202に
よって矩形に成形し、セル選択偏向器203によって電
子線露光用マスク10上の中心に配置されたマーク検出
電子線専用の開口12に電子線204を偏向する。マー
ク検出電子線専用の開口12を通過し、被露光基板上で
1〜1.5μm□の矩形に成形された電子線204は、
成形偏向器の誤差による寸法変動もなく、また、開口選
択の時の偏向量も小さいため偏向収差も少ない。この電
子線204を用いて、電子線204のほぼ光軸直下にあ
る位置合わせ用マーク208を走査し、反射電子207
の信号を反射電子検出器206で検出することにより、
位置合わせ用マーク208の座標を決定する。この方法
により、精度の良い位置合わせマーク検出を行うことが
可能となる。
【0015】また、位置合わせマーク検出に可変成形ビ
ームを用いないため、可変成形用開口104を電子線露
光用マスク10の周辺部分に位置させることができる。
通常、部分一括露光法では、セル内などのファインパタ
ーンを部分一括により露光し、周辺回路などの比較的ラ
フなパターンを可変成形で露光を行う。そのため、可変
成形用開口104を電子線露光用マスク10の周辺に位
置させ、精度が必要な部分一括用のパターン開口102
を電子線露光用マスク10の中心付近に有効に位置させ
たほうが高精度な電子線露光を行うことができる。
【0016】図3は、本発明に係る電子線露光用マスク
の第2実施形態を示す概略平面図である。
【0017】この電子線露光用マスク20は、中心部に
電子線の走査方向に対して垂直方向を長辺とする開口2
2を2個配置している。電子線露光におけるマーク検出
は、矩形に成形した電子線によって段差によって形成さ
れたマークを走査し、その反射電子信号をとることによ
り行う。マーク段差のエッジ波形を分解能良く検出する
には、走査する電子線のサイズを小さくする必要がある
が、サイズが小さくなると反射電子強度が弱くなり検出
が困難になる。これを防ぐため、マーク検出に用いる電
子線を、走査方向に対して垂直方向を長辺とする長方形
を用いる方法がある。本実施形態では、マーク検出電子
線用の開口22として電子線の走査方向に対して垂直方
向を長辺とする長方形の開口を、中心部に配置した電子
線露光用マスク20を用い、位置合わせマーク検出の際
に、電子線の走査方向に合わせて開口を選択しマーク検
出を行う。開口22の大きさは、被露光基板上で長辺が
3〜5μm、短辺が0.2〜0.4μm程度である。
【0018】次に、図4を用いてこの電子線露光用マス
クを用いての位置合わせ用マーク検出方法について説明
する。
【0019】まず、被露光基板(図示せず)上に前もっ
て形成されている位置合わせ用マーク208が光軸のほ
ぼ直下に位置するようにステージ(図示せず)により被
露光基板を移動させる。次に、電子銃201から出た電
子線204をアパチャ202によって矩形に成形し、セ
ル選択偏向器203によって電子線露光用マスク20上
の中心部に配置されたマーク検出電子線用の開口22の
うち、Y方向に長辺を持つ開口をセル選択偏向器203
により選択する。この開口22を通過し被露光基板上で
4μmx0.2μm程度の矩形に成形された電子線を、
位置決め偏向器205により位置合わせ用マーク208
上をX方向に走査し、反射電子207の信号を反射電子
検出器206で検出する。得られた反射電子信号より、
位置合わせ用マーク208のX座標位置を得ることがで
きる。また、同様に開口22のうちX方向に長辺を持つ
開口を用いて、位置合わせ用マーク208のY座標を求
める。上記方法により、分解能の高い反射電子波形を得
ることができ、精度の良い位置含わせ用マーク検出を行
うことができる。
【0020】次に、本発明の第3実施形態について図5
を参照して説明する。
【0021】部分一括露光法では、ゲート、コンタクト
等の描画を行うレイヤー毎に、電子線露光用マスクの開
口選択できる領域を一つ用いる。図5(a)にタングス
テンシリサイド(WSix )上に露光を行う際に用いる
電子線露光用マスク30aを示し、図5(b)に酸化膜
上に露光を行う際に用いる電子線露光用マスク30bを
示す。WSix 等の重金属を含む化合物は反射電子強度
が強いため、マーク検出の際に用いる電子線のサイズを
小さくする必要がある。そのため、図5(a)に示すW
Six 上で用いられる電子線露光用マスク30a上のマ
ーク検出電子線用の開口32aの面積は、図5(b)に
示す酸化膜上で用いられるマーク検出電子線用の開口3
2bより小さくなければならない。通常、Si上や酸化
膜上などでは、マーク検出に用いる電子線の面積は、加
速電圧50kV、電流密度10A/cm2 で1.5μm
□程度必要であるが、WSix 上やWで形成されたマー
クを検出する際には、加速電圧50kV、電流密度10
A/cm2 で1μm2 以下の面積で十分である。この様
に、描画を行うレイヤーにより、マーク検出電子線用の
開口32a,32bの面積を変化させることにより、よ
り高精度な位置合わせ用マーク検出を行うことができ
る。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
子線露光用マスクの中心部にマーク検出電子線専用の開
口を配置することにより、開口選択の際の偏向収差が少
なく、成形偏向器による誤差もない電子線により位置合
わせ用マーク検出を行うことができ、精度の良い重ね合
わせが得られる。また、可変成形用開口を電子線露光用
マスクの周辺部に配置することができるので、開口選択
の時の偏向量が少ない電子線露光用マスクの中心付近の
領域を、精度が必要なパターン開口として有効に用いる
ことができる。さらに、位置合わせ用マーク検出を行う
ときの電子線の走査方向により、マーク検出電子線用の
開口を任意に選択することにより、分解能の高い反射電
子波形を得ることができ、より高精度な位置合わせ用マ
ーク検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電子線露光用マスクの第1実施形
態を示す概略平面図である。
【図2】図1の電子線露光用マスクを用いた電子線露光
装置を示す概略斜視図である。
【図3】本発明に係る電子線露光用マスクの第2実施形
態を示す概略平面図である。
【図4】図3の電子線露光用マスクを用いた電子線露光
装置を示す概略斜視図である。
【図5】本発明に係る電子線露光用マスクの第3実施形
態を示す概略平面図であり、図5(a)はタングステン
シリサイド(WSix )上に露光を行う際に用いる電子
線露光用マスクであり、図5(b)は酸化膜上に露光を
行う際に用いる電子線露光用マスクである。
【図6】従来の電子線露光装置の概略斜視図である。
【図7】従来の電子線露光用マスクの概略平面図であ
る。
【符号の説明】
10,20,30a,30b 電子線露光用マスク 102 パターン開口 104 可変成形用開口 201 電子銃 202 アパチャ 203 セル選択偏向器 204 電子線 205 位置決め偏向器 206 反射電子検出器 207 反射電子 208 位置合わせ用マーク 12,22,32a,32b マーク検出電子線用の開
口(長方形) 601 被露光基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/30 502M 541K

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子線露光用マスク中心部に、成形偏向
    を受けていないマーク検出電子線専用の開口を有するこ
    とを特徴とする電子線露光用マスク。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の電子線露光用マスクにお
    いて、前記マーク検出電子線専用の開口が矩形であるこ
    とを特徴とする電子線露光用マスク。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の電子線露光用マスクにお
    いて、前記マーク検出電子線専用の開口を2個以上有す
    ることを特徴とする電子線露光用マスク。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の電子線露光用マスクにお
    いて、前記マーク検出電子線専用の開口が、電子線を走
    査する方向に対して垂直方向を長辺とする長方形である
    ことを特徴とする電子線露光用マスク。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の電子線露光用マスクにお
    いて、被露光基板上の物質によって前記マーク検出電子
    線用の開口の面積が異なることを特徴とする電子線露光
    用マスク。
  6. 【請求項6】 部分一括露光方式を用いる電子線露光装
    置において、請求項1、2、3、4又は5記載の電子線露光用マスク
    の前記開口と、成形偏向を受けていないマーク検出電子
    線とを 用いて、マーク検出を行うことを特徴とする電子
    線露光装置。
  7. 【請求項7】 部分一括露光方式を用いる電子線露光装
    置において、請求項3記載の電子線露光用マスクの前記複数の開口
    と、成形偏向を受けていないマーク検出電子線とを用
    い、当該マーク検出 電子線の走査方向によって、当該複
    数の開口を任意に選択し、マーク検出を行うことを特徴
    とする電子線露光装置。
  8. 【請求項8】 部分一括露光方式を用いる電子線露光装
    置において、 請求項2記載の電子線露光用マスクの前記矩形の開口
    と、成形偏向を受けていないマーク検出電子線とを用
    い、当該マーク検出電子線の走査方向に当該開口の長辺
    が垂直になるようにして、マーク検出を行うことを特徴
    とする電子線露光装置。
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