JP3351389B2 - 電子線露光装置及び電子線露光方法 - Google Patents

電子線露光装置及び電子線露光方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子線露光装置及
び露光方法に関し、特に、ミックスアンドマッチ露光方
法で可変成形ショット間の接続精度を向上することがで
きる電子線露光装置及び露光方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路の製造工程におけるリソ
グラフィー技術に関しては、近年の回路パターンの微細
化に対応して、高解像度が要求される層は電子線露光装
置を用い、その他の層は光投影露光装置を用いる、いわ
ゆるミックスアンドマッチ露光方法が必須となってきて
いる。
【0003】逐次移動式光投影露光装置(以下ステッパ
と表記する)で露光しパターンを形成した半導体チップ
は、本来の設計値によるチップ格子からずれ、歪んだパ
ターンが形成されてしまう。これは、ステッパの光学収
差(球面収差や非点等)やウェハを動かすステージの軸
ずれや傾き、ウェハそのものの平坦度等の影響のためで
ある。
【0004】そのため、ステッパで露光して形成したパ
ターンに対し、可変成形型電子線露光装置(以下、電子
線露光装置と略記する)の露光パターンを重ね合わせる
ためには、歪みを考慮して電子線露光しなければなら
ず、ミックスアンドマッチ露光方法で従来から用いられ
ている一般的な方法を、図4の(a)を参照して以下説
明する。
【0005】まず、ステッパで露光したパターンと、本
来の設計値によるパターンとのずれ量を、それぞれのパ
ターン上の複数の格子点について測定する。図4の
(a)において、本来の設計値によるパターン上の格子
点の位置は1〜25であり、ステッパで露光した後のパ
ターン上のチップ格子点の位置は1’〜25’であらわ
されている。この1から1’までの距離を測定し、格子
点の位置ずれ距離d1とする。以下同様に、2〜25か
らそれぞれ2〜25’までの距離(格子点の位置ずれ距
離)、d2〜d25をそれぞれ求める。
【0006】次に、測定した各格子点の位置ずれ距離d
1〜d25を元にして、近似補正式を作成する。この例
の場合、近似補正式は最大5次の項を持つ式まで可能で
ある。この近似補正式は、ステッパで露光したパターン
の位置ずれ量を計算するための式となる。
【0007】さらに、この近似補正式で求められた情報
を元に、電子ビーム照射時の偏向量を制御し、チップ内
の露光位置補正を行うことにより、ステッパで露光した
下地のパターンに対し、電子線露光装置で露光パターン
の位置ずれ量のみを補正し、重ね合わせ露光を行う。
【0008】以上のような手法は、特開昭62−057
216号公報、特許公報平3−45527に開示された
技術等により示されているものである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ミックスアンドマッチ露光方法においては、上述の近似
補正式からステッパで露光したパターンの位置ずれ量の
みを補正して、電子線露光装置を用いて、ステッパで露
光したパターンに対し重ね合わせ露光するため、各ショ
ット毎に位置補正量が異なり、ショット(可変成形ショ
ット)間の接続精度が劣化してしまうという問題点があ
る。
【0010】具体的な例を挙げて説明すると、図4の
(b)に示すような縦方向への長いラインのパターンを
電子線露光装置で形成する場合は、可変成形ショット寸
法が均一な電流密度の電子ビームを得られる寸法に限定
されるので、この長いラインを5μm程度のショットに
分割露光してパターンを形成する。このため、各ショッ
ト毎に位置補正量が異なり、結果的にショット間の接続
部分におけるショットずれが生じ、接続精度が劣化する
というものである。
【0011】本発明は、上記従来の問題点や事情に鑑み
てなされたものであって、ステッパと電子線露光装置の
ミックスアンドマッチ露光を行う際、可変成形ショット
間の接続精度を向上することができる電子線露光装置及
び電子線露光方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電子線露光
装置は、「光投影露光装置で露光したパターンのチップ
格子と、設計値によるパターンのチップ格子との位置ず
れ量を測定し、該位置ずれ量から近似補正式を求め、該
近似補正式によって露光する可変成形ショット位置を算
出可能に構成された電子線露光装置であって、前記可変
成形ショット位置と、設計値による可変成形ショット寸
法とから、可変成形ショット寸法補正量を算出して、電
子線露光するように構成されたこと」(請求項1)、を
特徴とし、上記目的を達成できる。
【0013】さらに、上記電子線露光装置において、 ・前記可変成形ショットの前後のショット位置を比較し
て、前記可変成形ショット寸法補正量を求める制御手段
を有すること(請求項2)、 ・前記ショット寸法補正量を1/2に分割し、可変成形
ショットの前後に分割したショット寸法補正量を配分す
る制御手段を有すること(請求項3)、を特徴とする。
【0014】また、本発明に係る電子線露光装置は、
「電子線露光手段と制御手段を有し、該電子線露光手段
は、電子銃から発生された電子線が通過する開口部を有
する第一のアパチャが配置され、該第一のアパチャ下部
に成形偏向器が配置され、該成形偏向器により偏向され
た電子線が通過する開口部を有する第二のアパチャが前
記成形偏向器の下部に配置され、該第二のアパチャの下
部に対物レンズ及び位置決め偏向器が配置されるように
構成されており、該制御手段は、ショット補正位置の情
報とショット寸法の情報を元に、可変成形ビーム寸法へ
寸法補正を行い、前記成形偏向器を制御する寸法補正処
理部と、設計データ上での可変成形ショット位置の情報
に対し、可変成形ショットの位置の補正が行なわれたシ
ョット補正位置の情報を出力し、前記位置決め偏向器を
制御する位置補正処理部と、該寸法補正処理部及び該位
置補正処理部に対して演算結果を送る演算部を有する制
御コンピュータと、から構成されていることを特徴とす
る電子線露光装置」(請求項4)を特徴とする。さら
に、前記第一のアパチャの開口部及び前記第二のアパチ
ャの開口部の形状が矩形であること」(請求項5)を特
徴とする。
【0015】また、本発明に係る電子線露光方法は、
「光投影露光装置で露光したパターンのチップ格子と、
設計値によるパターンのチップ格子との位置ずれ量を測
定し、該位置ずれ量から近似補正式を求め、電子線露光
装置で露光する可変成形ショット位置を前記近似補正式
によって算出し、前記可変成形ショット位置と、設計値
による可変成形ショット寸法とから、可変成形ショット
寸法補正量を算出し、電子線露光装置で露光すること」
(請求項6)を特徴とし、上記目的を達成できる。
【0016】さらに、上記電子線露光方法において、 ・前記可変成形ショット寸法補正量は、可変成形ショッ
トの前後のショット位置を比較して求めたこと(請求項
7)、 ・前記ショット寸法補正量を1/2に分割し、可変成形
ショットの前後に分割したショット寸法補正量を配分し
て、電子線露光装置で露光すること(請求項8)、を特
徴とする。
【0017】(作用)本発明に係る電子線露光装置及び
電子線露光方法は、可変成形ショット位置を補正すると
同時に、可変成形ショット寸法を補正しながら露光する
ため、高精度な接続精度を確保しながら露光を行なうこ
とが可能である。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について詳細
に説明する。図1は本発明の実施の形態に係る電子線露
光装置の構成を示す図である。図2は可変成形ショット
のY方向の寸法補正量Cynを算出方法を表で示した図
である。図3は可変成形ショット寸法を補正した模式図
である。
【0019】以下、図1を参照して、本発明に係る電子
線露光装置の実施の形態について説明する。本発明に係
る電子線露光装置1は、電子線露光手段2と制御手段3
から構成されている。この電子線露光手段2は、電子銃
11から発生された電子ビーム12が透過できるよう
に、矩形状の開口部13aを有する第1アパチャ13が
配置され、矩形の電子ビームを形成(可変成形ビーム1
2a)する。その下部に可変成形ビーム12aを偏向す
るための成形偏向器14が配置されており、さらに、こ
の成形偏向器14により電気的に偏向させて、照射領域
を変化させた可変成形ビーム12aが通過できるよう
に、矩形状の開口部15aを有する第2アパチャ15が
成形偏向器14の下部に配置されている。さらにその下
部に、対物レンズ16及び位置決め偏向器17が配置さ
れ、開口部15aを通過した露光ビーム12bがウェハ
18上の露光目的位置へ到達して露光される。制御手段
3は、成形偏向器14を制御する寸法補正処理部19、
位置決め偏向器17を制御する位置補正処理部20、こ
れら2つの補正処理部19、20に演算結果を送る演算
部21を有する制御コンピュータ22から構成されてい
る。
【0020】次に、本実施の形態に係る電子線露光装置
1の動作について説明する。まず、前述の従来のミック
スアンドマッチ露光方法で位置を補正するために、演算
部21から出力された設計データ上での可変成形ショッ
ト位置Qnの情報に対し、位置補正処理部20で可変成
形ショットの位置を上述したような近似補正式から補正
が行なわれたショット補正位置Pnの情報が位置決め偏
向器17へ出力される。
【0021】この時同時に、位置補正処理部20から出
力されたショット補正位置Pnの情報と、演算部21か
ら出力される設計データ上でのショット寸法Vnの情報
が寸法補正処理部19へ出力される。
【0022】寸法補正処理部19では、上記のショット
補正位置Pnの情報とショット寸法Vnの情報を元に、可
変成形ビーム寸法へ寸法補正を行い、成形偏向器14に
出力される。このように、可変成形ショットの位置を補
正すると同時に、可変成形ショット寸法を補正しながら
露光を行なう。
【0023】さらに、露光時のY方向への補正動作につ
いて、図1〜図3を参照して詳細に説明する。図1の位
置補正処理部20から位置決め偏向器17へ出力される
可変成形ショット位置は、図2で示したY方向のショッ
ト補正位置Pynであらわされ、このY方向のショット
補正位置Pynは、同時に寸法補正処理部19にも出力
される。
【0024】また、Y方向のショット補正位置Pyn
露光される際、設計データ上のY方向の可変成形ショッ
ト寸法Vynは演算部21より寸法補正処理部19に送
られる。そして、寸法補正処理部19では、Y方向のシ
ョット補正位置Pynと、ショット寸法Vynから可変成
形ショット寸法補正量Cynを算出し、VynにCyn
足し合わせた形で成形偏向器14に出力する。
【0025】上述したように、例えばY方向に可変成形
ショットパターンSn、Sn-1が接続されるように露光を
行なう場合、各ショットパターンのY方向の露光位置P
n、Pyn-1(ショット位置を左下で定義した場合)
と、設計データ上でのY方向の各ショット寸法Vyn
Vyn-1から、ショットパターンSnのY方向の補正量は
Pyn-1−Pyn−Vyn、ショットパターンSn-1のY方
向の補正量は、Pyn- 2−Pyn-1−Vyn-1となる。
【0026】図3に、これら求められたショット寸法補
正量を1/2に分割し、ショットの前後に配分するよう
にショットパターンSn、Sn-1を補正した例を示す。X
方向に対しても同様に補正処理し、次に、上記寸法補正
量Cnと、上記可変成形ショット寸法Vnとを足し合わせ
た値を成形偏向器14へ出力する。以上の補正動作を各
ショット毎に行ないながら、上述の露光動作を行なって
いく。
【0027】以下、図面を参照して本発明に係る電子線
露光方法の実施の形態について説明する。図4におい
て、従来の技術で説明した方法と同様にして、ステッパ
による露光後のパターンのチップ格子と、本来の設計値
によるチップ格子との位置ずれ量を求め、電子線露光装
置で露光する各可変成形ショット位置を近似補正式によ
って決定する。
【0028】次に図2に示すように、近似補正式から求
められたショット補正位置Pnから、可変成形ショット
の寸法補正量Cnを算出する。Cnは、各可変成形ショッ
トの前後のショットを比較し、ショット位置とショット
の大きさで決定される。
【0029】例えば、図3に示す例では可変成形ショッ
トSn、Sn-1の場合、各ショットのY方向の露光位置P
n、Pyn-1(ショット位置を左下で定義した場合)
と、設計データ上での各ショット寸法Vyn、Vyn-1
ら、ショットパターンSnはPyn-1−Pyn−Vyn、シ
ョットパターンSn-1は、Pyn-2−Pyn-1−Vyn-1
寸法補正量が求められる。
【0030】図3に示す例は、これら求められたショッ
ト寸法補正量を1/2に分割し、ショットの前後に配分
するようにショットパターンSn、Sn-1のY方向の寸法
を補正した例である。
【0031】このように、本発明に係る電子線露光方法
の実施の形態においては、電子線露光方法における各位
置の可変成形ショットの寸法を補正しながら露光するの
で、可変成形ショット間の接続精度向上が可能となる。
【0032】
【発明の効果】本発明に係る電子線露光装置及び電子線
露光方法によれば、可変成形ショット位置を補正すると
同時に、可変成形ショット寸法を補正しながら露光する
ため、高精度な接続精度を確保しながら露光を行なうこ
とが可能となる電子線露光装置及び電子線露光方法を提
供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る電子線露光装置の構
成を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る電子線露光方法を説
明する図である(可変成形ショットの寸法補正量Cn
算出方法を表で示した図)。
【図3】本発明の実施の形態に係る電子線露光方法を説
明する図である(可変成形ショット寸法を補正した模式
図)。
【図4】従来のミックスアンドマッチ露光方法を説明す
る図である(ステッパの露光パターンに対し電子線露光
装置の露光パターンを重ね合わせ露光する方法)。
【符号の説明】
1 電子線露光装置 2 電子線露光手段 3 制御手段 11 電子銃 12 電子ビーム 12a 可変成形ビーム 12b 露光ビーム 13a 開口部 13 第一アパチャ 14 成形偏向器 15a 開口部 15 第二アパチャ 16 対物レンズ 17 偏向器 18 ウェハ 19 寸法補正処理部 20 位置補正処理部 21 演算部 22 制御コンピュータ Cn 可変成形ショット寸法補正量 Pn ショット補正位置 Sn 可変成形ショットパターン Vn ショット寸法 Qn 設計データ上での可変成形ショット位置
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光投影露光装置で露光したパターンのチ
    ップ格子と、設計値によるパターンのチップ格子との位
    置ずれ量を測定し、 該位置ずれ量から近似補正式を求め、該近似補正式によ
    って露光する可変成形ショット位置を算出可能に構成さ
    れた電子線露光装置であって、 前記可変成形ショット位置と、設計値による可変成形シ
    ョット寸法とから、可変成形ショット寸法補正量を算出
    して、電子線露光するように構成されたことを特徴とす
    る電子線露光装置。
  2. 【請求項2】 前記可変成形ショットの前後のショット
    位置を比較して、前記可変成形ショット寸法補正量を求
    める制御手段を有することを特徴とする請求項1に記載
    の電子線露光装置。
  3. 【請求項3】 前記ショット寸法補正量を1/2に分割
    し、可変成形ショットの前後に分割したショット寸法補
    正量を配分する制御手段を有することを特徴とする請求
    項1又は請求項2に記載の電子線露光装置。
  4. 【請求項4】 電子線露光手段と制御手段を有し、 該電子線露光手段は、 電子銃から発生された電子線が通過する開口部を有する
    第一のアパチャが配置され、 該第一のアパチャ下部に成形偏向器が配置され、 該成形偏向器により偏向された電子線が通過する開口部
    を有する第二のアパチャが前記成形偏向器の下部に配置
    され、 該第二のアパチャの下部に対物レンズ及び位置決め偏向
    器が配置されるように構成されており、 該制御手段は、ショット補正位置の情報とショット寸法の情報を元に、
    可変成形ビーム寸法へ寸法補正を行い、 前記成形偏向器
    を制御する寸法補正処理部と、設計データ上での可変成形ショット位置の情報に対し、
    可変成形ショットの位置の補正が行なわれたショット補
    正位置の情報を出力し、 前記位置決め偏向器を制御する
    位置補正処理部と、 該寸法補正処理部及び該位置補正処理部に対して演算結
    果を送る演算部を有する制御コンピュータと、から構成
    されていることを特徴とする電子線露光装置。
  5. 【請求項5】 前記第一のアパチャの開口部及び前記第
    二のアパチャの開口部の形状が矩形であることを特徴と
    する請求項4に記載の電子線露光装置。
  6. 【請求項6】 光投影露光装置で露光したパターンのチ
    ップ格子と、設計値によるパターンのチップ格子との位
    置ずれ量を測定し、 該位置ずれ量から近似補正式を求め、電子線露光装置で
    露光する可変成形ショット位置を前記近似補正式によっ
    て算出し、 前記可変成形ショット位置と、設計値による可変成形シ
    ョット寸法とから、可変成形ショット寸法補正量を算出
    し、電子線露光装置で露光することを特徴とする電子線
    露光方法。
  7. 【請求項7】 前記可変成形ショット寸法補正量は、可
    変成形ショットの前後のショット位置を比較して求めた
    ことを特徴とする請求項6に記載の電子線露光方法。
  8. 【請求項8】 前記ショット寸法補正量を1/2に分割
    し、可変成形ショットの前後に分割したショット寸法補
    正量を配分して、電子線露光装置で露光することを特徴
    とする請求項6又は請求項7に記載の電子線露光方法。
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