JP3384363B2 - 転写露光装置 - Google Patents

転写露光装置

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、転写露光装置に係
り、特に平面放射型の電子源から放射された電子線をマ
スクに照射し、感光剤が塗布された基板上にマスクのパ
ターンを転写する転写露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体素子の回路集積率が上昇し
てきているが、集積率の上昇に伴い製造コスト低減を図
るために、パターンを微細化することが行われてきてい
る。現在、高性能のCPU(中央処理装置)は、0.2
〜0.3μm程度のピッチで設計されているが、今後、
更に微細なピッチで半導体素子が設計されることが予想
される。
【0003】従来、特に半導体素子の製造にあたって
は、半導体素子のパターンの微細化に伴い、密着露光、
近接露光、縮小投影露光等の露光方法が開発され、順次
露光装置の解像度が上げられてきた。近年、いわゆる超
解像技術が案出され、露光を行う際に位相シフトマスク
等の特殊なマスクを用いたり、斜入射照明や瞳フィルタ
ーを用いた露光装置を用いて露光に用いる光の波長の半
分程度のパターン寸法が形成されている。
【0004】ところで、微細なパターンを形成するため
に最も効果的な方法は、波長の短い光源を用いることで
あるが、可視光領域の光の波長を短くすることは容易で
はない。また、可視光領域で波長が短くなるとレンズ等
の光学系の形成が難しくなり解像度を向上させることが
困難になっている。このような背景の下、近年では、光
学レンズを使用せずに、光源としてより短い波長を利用
することのできる電子線、イオン線、X線、超短波長紫
外線等の放射線を用いた露光技術が開発されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
放射線を用いた従来のパターン転写方法では、生産性、
つまりスループットが低いという問題があり、スループ
ットの向上を図るため、例えば平面電子源を用いた一括
パターン転写方法が提案されている。平面電子源等の平
面荷電粒子源を用いた一括転写法の技術は、例えば特開
平2−5409号公報に開示されている。
【0006】この方法では、電子線源の面に対して垂直
方向に磁場と電界とを印加して、電子源から放射された
電子の軌道が広がらないようにして被照射体、つまり感
光材が塗布された基板上に電子線を照射している。電子
の軌道が広がると、マスクパターンが歪むことになり、
作成された素子が設計通り動作しなくなる可能性があ
る。特に、半導体素子は、同一基板上に異なるマスクパ
ターンを複数回転写して作製される。設計通り動作する
半導体素子を製作するためには、前回の工程で基板上に
形成したパターンと、今回形成しようとするパターンと
の重ね合わせを行う必要がある。
【0007】上記公報に開示された技術を用いてマスク
パターンの露光を行う場合は、マスク及び基板の数ヶ所
に形成された位置合わせ用のマークの位置を検出して位
置合わせを行って、前回の工程で基板上に形成したパタ
ーンと、今回形成しようとするパターンとの重ね合わせ
を行っている。しかしながら、数ヶ所に形成されたマー
クの位置を検出して位置合わせを行うだけでは、基板に
既に形成されているパターンの歪み成分に対して補正し
ていないため、高い重ね合わせ精度を得ることができな
いという問題があった。
【0008】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、重ね合わせ対象のパターンの歪みに合わせて放
射された荷電粒子の軌道を制御し、高い精度でパターン
の重ね合わせを行うことができる転写露光装置を提供す
ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の転写露光装置は、被照射体に所定形状のパ
ターンを転写するための荷電粒子を放射する平面粒子源
と、前記平面粒子源と前記被照射体を挟むように配置さ
れた転写用磁場発生コイルと、前記平面粒子源と前記被
照射体との間において前記平面粒子源及び前記被照射体
にほぼ平行な面内に、かつ前記平面粒子源の周辺を取り
囲むように複数配置され、前記パターンの前記被照射体
への転写時に前記荷電粒子の軌道に電界を形成して前記
平面粒子源から放射された荷電粒子の軌道を変更する軌
道変更部材とを備え、前記軌道変更部材の各々が形成す
る前記電界は、個別に制御可能であることを特徴とす
る。また、本発明の転写露光装置は、前記軌道変更部材
が、前記被照射体に照射される荷電粒子の歪みの傾向に
合わせて、少なくとも数、形状、及び配置が設定される
ことを特徴とする。また、本発明の転写露光装置は、前
記平面粒子源が、電子を放出する平面電子源であること
を特徴とする。また、本発明の転写露光装置は、前記平
面粒子源は、イオンを放出する平面イオン源であること
を特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態による転写露光装置について詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態による転写露光装置の概略
構成を側面図で示した図である。尚、図1では、理解を
容易にするため一部に部材の断面を示している。
【0011】図1において、10は平面電子源である。
この平面電子源10は、金属−絶縁体−金属構造のもの
が代表的であるが、光電子放射を用いた電子源など他の
形式の電子源を用いることができる。14は、感光剤1
2が塗布された平板状の基板である。この感光剤12が
塗布された基板14は被照射体をなす。平面電子源10
と基板14とは、互いに平行になるよう所定量離間され
て配置される。また、基板10の被照射面には位置合わ
せようのマークが複数形成されている。平面電子源10
と基板14との間には、直流電源16により所定の値の
電圧が印加され、これらの間には所定の大きさの電界が
形成される。
【0012】18a,18bは、平面電子源10及び基
板14に垂直な軸に対して垂直となるように、且つ上記
平面電子源10及び基板14を挟むよう配置された転写
用磁場発生用コイルである。この転写用磁場発生用コイ
ル18a,18bは、平面電子源10から放射された電
子が平面電子源10上のパターン位置情報を保持したま
ま感光材12に到達するように平面電子源10及び基板
14に対して垂直方向に転写用の磁場を形成する。
【0013】20は、平面電子源10から放出された電
子のパターン位置情報を補正するためのコイルである。
図2は、平面電子源10及び基板14に平行な面内にお
ける平面電子源10、基板14,及びコイル20の位置
関係を示す図である。図2に示されたように、コイル2
0は複数設けられ、略長方形の形状を有している。図2
に示した例では、平面電子源10及び基板14に平行な
面内において、1対のコイル20,20の長手方向が互
いに平行となるよう配置されており、更に、この1対の
コイルの長手方向に対して垂直な方向に長手方向が配さ
れるように1対のコイル20,20が設けられている。
これらの2対のコイル20,20,20,20は、平面
電子源10を同一の平面内に配置した場合に平面電子源
10の4辺を取り囲むよう配置される。
【0014】これらのコイル20,20,20,20
は、その磁場の向きが、専ら平面電子源10及び基板1
4の被照射面に対して平行成分が主であるようにその配
置及び巻き方向が設定される。尚、これらのコイル2
0,20,20,20は、実際には、長手方向が平面電
子源10の各辺に平行である必要はなく、また各辺に1
つづつ設けなければならないわけではない。
【0015】次に、上記構成における本発明の一実施形
態による転写露光装置の動作について説明する。基板1
4の被照射面に同一の露光装置又はその他の露光装置を
用いて既にパターンが形成されている場合に、そのパタ
ーンに対して精度良く重ね合わせ露光するためには、通
常数点の位置合わせマークの位置を検出して、そのマー
クに位置を合わせる。
【0016】しかしながら、露光パターンは露光装置固
有の歪みを有する。そこで、予め被重ね合わせパターン
の歪みを測定しておくか、又はその場で歪みを測定す
る。このパターンの歪みは、直接そのパターンを絶対座
標測定器等を用いて測定することができる。基板14に
形成されているパターンが光露光装置等で露光されてお
り、その歪みが専ら光露光装置の光学系による歪みの場
合には、光露光装置の露光歪みの大きさを予め測定して
おけばよい。
【0017】このように、予め測定した歪みパターン
を、転写を行おうとするパターンに重畳して露光するこ
とにより歪み補正を行うことができる。同様に、他の露
光装置、例えばX線露光装置又は電子ビーム露光装置を
用いて露光したパターンに重ね合わせする場合も、その
露光装置特有の歪みを測定し、本実施形態の転写露光装
置により歪みを重畳して露光することにより目的を達成
することができる。
【0018】次に、露光時に歪みパターンを重畳させる
方法について説明する。露光時に歪みパターンを重畳さ
せるためには、補正用に設けたコイル20,20,2
0,20から発生する磁力を、コイル20,20,2
0,20各々に流す電流を調整して制御することにより
平面電子源10から放出される電子線の軌道を制御し、
照射されるパターンを被照射パターンの歪みに合わせ、
高い精度で重ね合わせ露光する。また、被露光パターン
が形成されていない基板14に対して露光する場合は、
コイル20,20,20,20により、歪みの少ない照
射パターンを露光したり、任意の歪みを有するパターン
を露光することができる。
【0019】基板14に形成されているパターンが、一
括露光によって形成されたパターンである場合、通常そ
の歪みは投影レンズ又は縮小レンズの歪みであり、それ
らは専ら露光中心から遠ざかるにつれて歪みの量が大き
くなる。この場合、例えば図2に示したように補正コイ
ルを配置した場合、露光パターン中で、露光中心から最
も遠くなるパターン領域の角の部分で、コイル20,2
20,20,20から発生される磁場の強度が最も高く
なるよう制御する。このように制御することによって、
露光中心から遠ざかるにつれて補正量が大きくなる。こ
のように基板14に形成されたパターンの歪みの傾向が
知れていれば、それに合わせてコイルの数、形状、配
置、向き、などを設定することで最も適切な歪み補正を
行うことができる。
【0020】次に、本発明の他の実施形態について説明
する。図3は、本発明の他の実施形態による転写露光装
置の概略構成を側面図で示した図である。尚、図3は図
1と同様に、理解を容易にするため一部に部材の断面を
示している。また、図4は、平面電子源10及び基板1
4に平行な面内における平面電子源10、基板14,及
びコイル30の位置関係を示す図である。図1及び図2
に示した本発明の一実施形態による転写露光装置と、図
3及び図4に示した本発明の他の実施形態による転写露
光装置が異なる点は、図1のコイル20に代えてコイル
30を設けた点である。
【0021】コイル30は、一実施形態におけるコイル
20よりも多く設けられ、平面電子源10と基板14と
の間に配置されている。コイル30は複数設けられ、略
長方形の形状を有している。図3に示した例では、平面
電子源10及び基板14に平行な面内において、1対の
コイル30,30の長手方向が互いに平行となるよう配
置されており、更に、この1対のコイル30,30の中
点を中心に45°、90°、135°のずれた位置に3
対のコイルが設けられている。これらの4対のコイル
は、平面電子源10を同一の平面内に配置した場合に平
面電子源10を8方向から取り囲むよう配置される。
【0022】本実施形態においても、一実施形態と同様
に、照射パターンの歪み量に応じて、4対のコイル各々
に流す電流を調整してこれらのコイルから発生する磁場
を制御して照射パターンに所望の歪みを持たせ、高い精
度で被照射パターンに重ね合わせ露光することができ
る。また任意の歪みをもったパターンを露光することが
できる。
【0023】以上、本発明の一実施形態による転写露光
装置及び他の実施形態による転写露光装置について説明
した。これらの実施形態では荷電粒子として電子を用い
た場合を説明したが、本発明はこれに制限されず、本発
明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば荷電粒子
がイオンの場合にも適用できる。一般に電子の制御には
磁場が、イオンの制御には電界が用いられるが、その逆
でも構わない。また高速に補正を行うためには電界を用
いるほうが一般に有利である。また磁場で高速補正を行
う場合は空芯コイルを用いると良い。また本発明に用い
るコイル又は電極は、それらを組み合わせて用いること
ができる。この場合、さらに高い重ね合わせ精度と高速
補正を両立させることができる。
【0024】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、平面粒子源から放出された荷電粒子の軌道を変更す
るための軌道変更部材を設けたので、転写を行う際に、
重ね合わせ対象であるパターンの歪みに合わせて放出さ
れた荷電粒子の軌道を変更することができるため、高い
精度でパターンの重ね合わせを行うことができるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態による転写露光装置の概
略構成を側面図で示した図である。
【図2】 平面電子源10及び基板14に平行な面内に
おける平面電子源10、基板14,及びコイル20の位
置関係を示す図である。
【図3】 本発明の他の実施形態による転写露光装置の
概略構成を側面図で示した図である。
【図4】 平面電子源10及び基板14に平行な面内に
おける平面電子源10、基板14,及びコイル30の位
置関係を示す図である。
【符号の説明】
10 平面電子源(平面粒子源) 12 感光剤(被照射体) 14 基板(被照射体
───────────────────────────────────────────────────── 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 (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被照射体に所定形状のパターンを転写す
    るための荷電粒子を放射する平面粒子源と、前記平面粒子源と前記被照射体を挟むように配置された
    転写用磁場発生コイルと、 前記平面粒子源と前記被照射体との間 において前記平面
    粒子源及び前記被照射体にほぼ平行な面内に、かつ前記
    平面粒子源の周辺を取り囲むように複数配置され、前記
    パターンの前記被照射体への転写時に前記荷電粒子の軌
    道に電界を形成して前記平面粒子源から放射された荷電
    粒子の軌道を変更する軌道変更部材とを備え、 前記軌道変更部材の各々が形成する前記電界は、個別に
    制御可能であることを特徴とする転写露光装置。
  2. 【請求項2】 前記軌道変更部材は、前記被照射体に照
    射される荷電粒子の歪みの傾向に合わせて、少なくとも
    数、形状、及び配置が設定されることを特徴とする請求
    項1記載の転写露光装置。
  3. 【請求項3】 前記平面粒子源は、電子を放出する平面
    電子源であることを特徴とする請求項1又は請求項2記
    載の転写露光装置。
  4. 【請求項4】 前記平面粒子源は、イオンを放出する平
    面イオン源であることを特徴とする請求項1又は請求項
    2記載の転写露光装置。
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