JP3526385B2 - パターン形成装置 - Google Patents

パターン形成装置

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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、半導体集積回路そ
の他の微細な素子パターン等を、荷電ビーム等を用いて
半導体ウエハやパターン転写用のマスク等の試料上に形
成するパターン形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、LSIの高集積化に伴い、半導体
装置に要求される回路線幅は益々狭くなってきている。
これらの半導体装置は、所望の回路パターンが形成され
た数十種類の原画パターン(レチクル等のマスク上に描
かれたパターン)を、順次ウエハ上の露光領域に高精度
に位置合わせして転写し、エッチングなどの化学プロセ
スを経て作成される。転写装置には高精度な光学系を有
する縮小投影露光装置が用いられ、転写される側のウエ
ハ全面に露光できるよう、ウエハは高精度なXYステー
ジ上に固定されている。このウエハが光学系に対しステ
ップ&リピートするため、このような転写装置はステッ
パとも呼ばれている。
【0003】原画パターンは、高精度に仕上げられたガ
ラス基板上にCrのパターンとして形成される。パター
ン形成に際しては、片面にCrを蒸着したガラス基板上
にレジストを均一に塗布した後、集束した電子或いはレ
ーザー等を光源としたエネルギービームを設計データに
従って基板全面に走査し、所望の場所のレジストを感光
させる。この感光したレジストを現像してレジストパタ
ーンを形成し、これを用いてCrをエッチングすること
により所望のCrパターンを得る。このように、絞られ
たビームスポットを繋いでパターンを形成していくた
め、ビームのコントロール次第で高精度のパターンを形
成することが可能である。
【0004】上記のようなパターン描画装置を用いてガ
ラス基板上に作成されたCrパターンは、ウエハ上に形
成された回路パターンに高精度に重ね合わされて転写さ
れる必要がある。しかし、ウエハ自体は処理が進むに従
って変形する場合があり、変形が生じたウエハ上の回路
パターンに更にパターンを高精度に重ね合わせて転写す
るためには、ウエハの変形に合わせてガラス基板上の回
路パターンを変位させる必要である。また、ウエハ上へ
の最初の回路パターン転写が、パターンが歪んだガラス
基板を用いて行われてしまった場合、高精度の重ね合わ
せを実現するためには、2回目以降の転写に用いられる
ガラス基板上のパターンが、最初の転写に用いられた回
路パターンと同じように歪んでいなければならない。
【0005】描画位置を変位させる方法としては、例え
特願平7−52948号に記載されているように、任
意の点(X、Y)における補正量を関数により定義し、
演算により求める方法がある。しかし、描画領域全面の
任意の座標における補正値を一つの関数に基づいて計算
しているため、図9に示すように、補正量が描画領域の
一部で局所的に大きくなっているような場合(理想的な
描画位置を示す格子点をA、補正によって与えられるべ
き格子点をB)、補正量を表現することが難しく、高精
度の補正を行うことができない。また、近似精度を上げ
るために関数の多項式の次数を上げると、補正式の算出
手順が複雑且つ膨大なものとなってしまう。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来は、
試料の描画領域全体を補正する場合、例えば補正量が描
画領域の一部で局部的に大きくなっているような場合に
は、高精度の補正を行うことが困難であった。本発明の
目的は、パターンを形成する位置を高精度に補正するこ
とが可能なパターン形成装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、試料上にパタ
ーンを描画する描画手段(例えば、荷電粒子線ビームに
よってパターンを描画する手段)と、前記試料を載置し
前記描画手段によって描画される前記試料の描画位置を
移動させる試料台と、この試料台の位置を測定する位置
測定手段とを有し、前記描画手段により前記位置測定手
段で測定された位置に対応した描画を行うパターン形成
装置において、前記描画手段によって描画される前記試
料の描画領域全体を複数の領域に分割し、該分割された
各領域における描画位置の補正を各領域毎に互いに独立
して行う補正手段(通常は、各領域における補正量を各
領域毎に互いに独立して算出する演算手段)を設けたこ
とを特徴とする。
【0008】前記補正手段では、例えば以下のようにし
て補正を行う。分割された各領域毎に互いに独立して算
出された補正量と他の方法(例えば、前述した特願平
−52948号に記載された方法)により算出された補
正量とを加え合わせる。
【0009】分割された各領域毎に各領域内の少なくと
も一点の座標における補正量を予め与えておく。分割さ
れた各領域内の任意の座標における補正量を該座標近傍
の座標に与えられた補正量(例えば、各領域内の少なく
とも一点の座標における予め与えられた補正量)に基づ
いて算出する。
【0010】分割された各領域毎に与えられる補正量を
XY座標をパラメータとする補正関数に基づき数値演算
により求める。任意の座標における補正量を算出する際
に、当該座標に対応する領域が存在しない場合には補正
を行わないようにする。
【0011】任意の座標における補正量を算出する際
に、当該座標に対応する領域が存在しない場合には、当
該座標近傍に存在する領域の補正量から外挿により補正
量を算出する。
【0012】任意の座標における補正量を算出する際
に、当該座標に対応する領域が存在しない場合には、当
該座標近傍に存在する領域の補正量をそのまま当該座標
の補正量とする。
【0013】前記発明によれば、試料の描画領域全体を
複数の領域に分割し、分割された各領域における描画位
置の補正を各領域毎に互いに独立して行うので、例えば
補正量が描画領域全体の一部で局部的に大きくなってい
るような場合にも、描画位置の補正を高精度で行うこと
ができる。
【0014】また、前記発明では、試料の描画領域全体
を複数の領域に分割して分割された各領域毎に補正を行
う、つまり描画領域全体における描画位置(描画座標)
を考慮した補正を行うので、マスクやウエハの全面にわ
たって描画位置の補正を高精度で行うことができる。例
えば、試料上の副偏向領域(サブフィールド)を描画す
る際に与える補正量を、主偏向領域(フレーム)を複数
の領域に分割して分割された各領域毎に与えるような場
合には、主偏向領域が試料の周辺部であるか中央部であ
るかといったことを考慮せずに主偏向領域内の情報のみ
に基づいて補正を行う(つまり、描画領域全体における
描画位置(描画座標)を考慮せずに補正を行う)ことに
なり、十分な補正精度を得ることが難しい。前記発明で
は、描画領域全体における座標を情報として取り込むこ
とにより、描画領域全体にわたって高精度の補正を行う
ことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を電子ビ
ーム描画を例に説明する。図1は、本発明のパターン形
成装置の基本的構成について示した概略構成図である。
【0016】1は図示しない描画器(電子銃、レンズ、
偏向器、成形アパーチャ等、一般的な電子ビーム描画装
置と同様に構成されている。)によって回路パターン等
が描画されるマスクであり、このマスク1はXYステー
ジ2上に載置され、XYステージ2の移動に伴って描画
領域が走査される。3は位置測定器であり、XYステー
ジ2の座標を測定するものである。4は演算器であり、
マスク1上の理想的な描画位置(マスクに歪み等の変形
がない場合等、描画位置の補正を行わなくてもよい場合
の描画位置)に対する補正量を演算するものである。5
はXYステージ2を移動させるためのモータである。な
お、基本的な構成や描画動作等については、演算器4を
除いて、一般的な電子ビーム描画装置と同様である。
【0017】パターン形成に際しては、通常の電子ビー
ム描画装置と同様に、Cr及びレジストが形成されたガ
ラスマスク1をXYステージ2上に載置し、マスク1を
電子ビームに対して走査することにより描画を行う。マ
スク1上のパターン形成位置は、位置測定器3でXYス
テージ2の座標を測定することによって決められる。こ
の座標におけるパターン形成位置の補正量は、演算手段
4より、以下のようにして決定される。すなわち、図2
に示すように、マスク1上の描画領域全体7を複数の領
域8に分割し、各分割領域8に対して各領域毎に独立し
て補正量(a0〜a5 、………、f0 〜f5 )を与え
る。具体的な補正量の与え方については後述する。この
ように、各分割領域8毎に互いに独立して補正量を与え
るので、例えば局部的に補正量が増加する場合であって
も、高精度の描画位置補正を行うことができる。
【0018】図3は、補正量の具体的な与え方について
第1の具体例を示したものである。図中、Aは理想的な
描画位置を示す格子点、Bは補正によって与えられるべ
き格子点を示したものである(他の具体例についても同
様)。本具体例は、マスク上のパターン形成位置を決定
するにあたり、従来の方法(例えば、前述した特願平
−52948号に記載された方法)により算出されたパ
ターン位置補正量(図3(a))と、前述の図2に示し
たような手法により算出されたパターン位置補正量(図
3(b))とをそれぞれ足し合わせたものを、パターン
位置補正量(図3(c))として与えるというものであ
る。足し合わせによって得られる補正量も、各分割領域
毎に互いに独立して与えられた補正量と考えることがで
き、高精度の描画位置補正が可能となる。
【0019】図4は、補正量の具体的な与え方について
第2の具体例を示したものである。描画領域全体7を分
割した各領域8に対して補正量を独立に与えるにあた
り、各領域8内の少なくとも1点の座標における補正量
を予め与えておく。図4に示した例では、座標(P
1),(P2),(P3)及び(P4)における補正量
(dx(1),dy(1)),(dx(2),dy
(2)),(dx(3),dy(3))及び(dx
(4),dy(4))を予め与えておく。そして、これ
らの補正量を補間することにより、領域8内の任意の座
標(x,y)における補正量(dx,dy)を求め、高
精度の描画位置補正を実現している。なお、図4に示し
た例では4点の座標に対して予め補正値を与えたが、少
なくとも1点以上であればよい。
【0020】図5は、補正量の具体的な与え方について
第3の具体例を示したものである。描画領域全体7を分
割した各領域8に対して補正量を独立に与えるにあた
り、各領域8内の補正量を描画位置座標(x,y)の関
数として予め与えておく。領域8内の任意の座標(x,
y)における補正量(dx,dy)は、与えられた関数
(dx=f(x,y),dy=g(x,y))に基づい
て演算を行うことにより算出され、高精度の描画位置補
正が実現できる。
【0021】図6は、補正量の具体的な与え方について
第4の具体例を示したものである。描画領域全体7を分
割した各領域8に対して補正量を独立に与えるにあた
り、描画座標(x,y)が補正量の与えられている何れ
の領域にも含まれない場合、補正量(dx,dy)を零
とするように演算を行う。これにより、描画領域全域に
対して補正量を与えることなく、補正が必要な領域のみ
に補正量を与えることが可能となり、拡張性に富んだ高
精度な描画位置補正が実現できる。
【0022】図7は、補正量の具体的な与え方について
第5の具体例を示したものである。描画領域全体7を分
割した各領域8に対して補正量を独立に与えるにあた
り、描画座標(x,y)が補正量が与えられている何れ
の領域にも含まれない場合、描画座標近傍に存在する領
域aの補正量から外挿することにより、当該座標(x,
y)の補正量を求める。これにより、描画領域全域に対
して補正量を与えることなく、補正が必要な領域のみに
補正量を与えることが可能となり、拡張性に富んだ高精
度な描画位置補正が実現できる。
【0023】図8は、補正量の具体的な与え方について
第6の具体例を示したものである。描画領域全体7を分
割した各領域8に対して補正量を独立に与えるにあた
り、描画座標(x,y)が補正量が与えられている何れ
の領域にも含まれない場合、描画座標近傍に存在する領
域aの補正量をそのまま適用することにより、当該座標
(x,y)の補正量とする。これにより、描画領域全域
に対して補正量を与えることなく、補正が必要な領域の
みに補正量を与えることが可能となり、拡張性に富んだ
高精度な描画位置補正が実現できる。
【0024】なお、以上説明した例では電子ビーム描画
装置における描画座標補正について述べたが、電子ビー
ム描画装置に限定されるものではなく、各種の粒子線ビ
ーム描画装置、その他各種のパターン形成装置にも適宜
変形して適用することが可能である。
【0025】また、以上説明した例ではパターンが描画
される試料としてパターン転写用のマスクを例に述べた
が、試料として半導体ウエハを用いた場合にも同様に適
用可能である。その他、本発明はその趣旨を逸脱しない
範囲内において種々変形して実施可能である。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、試料の描画領域全体を
複数の領域に分割し、分割された各領域における描画位
置の補正を各領域毎に互いに独立して補正するので、例
えば補正量が描画領域全体の一部で局部的に大きくなっ
ているような場合にも、描画位置の補正を高精度で行う
ことができる。
【0027】また、本発明では、試料の描画領域全体を
複数の領域に分割して分割された各領域毎に補正を行
う、つまり描画領域全体における描画位置を考慮した補
正を行うので、試料の描画領域全体にわたって描画位置
の補正を高精度で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のパターン形成装置の基本的構成例につ
いて示した概略構成図。
【図2】本発明に係るパターン形成装置について、その
補正量の基本的な与え方について示した図
【図3】本発明に係るパターン形成装置について、その
補正量の具体的な与え方について第1の具体例を示した
図。
【図4】本発明に係るパターン形成装置について、その
補正量の具体的な与え方について第2の具体例を示した
図。
【図5】本発明に係るパターン形成装置について、その
補正量の具体的な与え方について第3の具体例を示した
図。
【図6】本発明に係るパターン形成装置について、その
補正量の具体的な与え方について第4の具体例を示した
図。
【図7】本発明に係るパターン形成装置について、その
補正量の具体的な与え方について第5の具体例を示した
図。
【図8】本発明に係るパターン形成装置について、その
補正量の具体的な与え方について第6の具体例を示した
図。
【図9】従来技術に係るパターン形成装置について、そ
の補正量の与え方について示した図。
【符号の説明】
1…マスク(試料) 2…XYテーブル(試料台) 3…位置測定手段 4…演算手段(補正手段) 7…描画領域全体 8…分割された領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東條 徹 東京都中央区銀座四丁目2番11号 東芝 機械株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−13725(JP,A) 特開 昭62−149127(JP,A) 特開 平8−88166(JP,A) 特開 平2−87516(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20 H01L 21/66

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パターン形成位置を示す原描画用データ
    に基づいて試料上にパターンを形成するように構成され
    たパターン形成装置において、 前記試料の描画領域全体を分割して得られた各領域につ
    いて補正されたパターン形成位置を示す補正データを作
    成するように構成された補正回路と、前記補正データ に基づいて試料上にパターンを描画する
    ように構成された描画器とを備え、 前記補正回路は、前記描画領域全体を分割して得られた
    各領域に対して独立して補正データを与え、描画座標が
    補正データの与えられた領域の何れにも含まれない場合
    には前記描画座標の補正データをゼロに設定するように
    構成されていることを特徴とするパターン形成装置。
  2. 【請求項2】 パターン形成位置を示す原描画用データ
    に基づいて試料上にパターンを形成するように構成され
    たパターン形成装置において、 前記試料の描画領域全体を分割して得られた各領域につ
    いて補正されたパターン形成位置を示す補正データを作
    成するように構成された補正回路と、前記補正データ に基づいて試料上にパターンを描画する
    ように構成された描画器とを備え、 前記補正回路は、前記描画領域全体を分割して得られた
    各領域に対して独立して補正データを与え、描画座標が
    補正データの与えられた領域の何れにも含まれない場合
    には前記描画座標近傍の領域の補正データを外挿するこ
    とにより前記描画座標の補正データを求めるように構成
    されていることを特徴とするパターン形成装置。
  3. 【請求項3】 パターン形成位置を示す原描画用データ
    に基づいて試料上にパターンを形成するように構成され
    たパターン形成装置において、 前記試料の描画領域全体を分割して得られた各領域につ
    いて補正されたパターン形成位置を示す補正データを作
    成するように構成された補正回路と、前記補正データ に基づいて試料上にパターンを描画する
    ように構成された描画器とを備え、 前記補正回路は、前記描画領域全体を分割して得られた
    各領域に対して独立して補正データを与え、描画座標が
    補正データの与えられた領域の何れにも含まれない場合
    には前記描画座標近傍の領域の補正データを前記描画座
    標の補正データとして適用するように構成されているこ
    とを特徴とするパターン形成装置。
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