JPH0239518A

JPH0239518A - 荷電ビーム描画方法

Info

Publication number: JPH0239518A
Application number: JP19021588A
Authority: JP
Inventors: Seiji Hattori; 清司服部
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-07-29
Filing date: 1988-07-29
Publication date: 1990-02-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】し発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、ＬＳＩ等の微細パターンを試料上に形成する
荷電ビーム描画方法に係わり、特に重ね合わせ描画を行
うための荷電ビーム描画方法に関する。

（従来の技術）従来、半導体ウェハ等の試料上に所望パターンを描画す
るものとして、各種の電子ビーム描画装置が用いられて
いる。これらの電子ビーム描画装置で０．２５μｍ以下
の微細なパターンを形成するためには、レジストの感度
に対し比較的高いドーズ量で電子ビームをレジストに照
射しなければならない。ところが、高ドーズ量で描画す
ると、レジストの温度が上昇しレジストの感度が変化す
る、所謂レジストヒーティングによりパターン形成精度
か劣化すると言う問題がある。

レジストヒーティングに対しては、低ドーズ量で同じパ
ターンを多数回描画する、所謂多重描画を行うことによ
り回避することかできる。しかしながら、多重描画する
には、重ね合わせ精度が極めて高くないと、パターンエ
ツジがボケる問題がある。

また、年々チップサイズの増加に伴い、−度にチップデ
ータを電子ビーム描画装置用のデータに変換できないた
め、１チツプを複数チップに分割してデータ変換しなけ
ればならないと言った事情がある。複数に分割されたチ
ップをウェハ上の所望の位置に重ね合わせる場合、上記
の多重描画と同様に重ね合わせ精度が非常に高くないと
チップのつなぎ目がずれてしまうと言う問題がある。

なお、通常の電子ビーム描画では、チップ内に配置され
たチップアライメ・ント用マークの位置を検出し７、そ
の検出データを基に描画位置を決定する方法が採用され
ている。この方法をそのまま多重描画に適用すると、複
数回に亙る描画の１回毎にマーク位置検出のための操作
が必要となり、描画スルーブツトの低下を招く。

（発明が解決しようとする課題）このように従来、多重描画を行う際には、パターンの重
ね合わせ精度が問題となるが、この重ね合わせ精度を十
分に高めることは困難であった。

また、電子ビームにはドリフトがあり、１回１」の描画
時と２回目以降の描画時とでビームドリフトによりパタ
ーンの重ね合わせがずれる問題があった。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、重ね合わせ精度を十分に高めること
ができ、重ね合わせ描画を安定して行い得る荷電ビーム
描画方法を提供することにある。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）本発明の骨子は、ステージ連続移動方式の荷電ビーム描
画装置において、多重描画を行うと共に、下地のパター
ンとの重ね合わせに同じマーク位置データを用いること
にある。

即ち本発明は、試料を載置したステージを一方向に連続
移動しながら該試料上に所望パターンを描画し、且つ試
料の同一チップ上に同一パターン又は異なるパターンを
重ね合わせて描画する荷電ビーム描画方法において、前
記各チップ内にそれぞれ配置されたチップアライメント
用マークの位置を予め検出し、マーク位置検出データを
記憶部に格納しておき、ステージ連続移動による１回の
描画の度に前記記憶部からマーク位置データを読出し、
このマーク位置データを基に描画位置を決定するように
した方法である。

また本発明は、上記の描画方法に加え、前記ステージ上
にレジストを塗布しないべアマークを設けておき、１回
の描画の度に該ベアマークを検出してビームドリフト分
を補償するようにした方法である。

（作　用）本発明によれば、ステージ連続移動方向のチップ列のマ
ーク位置データを同一のチップ列の描画に複数回使用す
ることにより、重ね合わせ精度を高めることができる。

従って、多重描画によりレジストヒーティングの影響を
避けてパターンエツジのボケのない高ドーズ描画が可能
になり、また複数の領域に分割されたチップデータを領
域のつなぎ目がずれることなく重ね合わせ描画すること
が可能となる。また、ステージ上のベアマークを検出し
てビームドリフトを補償することにより、異なる回数目
の描画時におけるビームドリフトによるパターンの重ね
合わせのずれをなくすことが可能となる。

（実施例）以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例方法に使用した電子ビーム描
画装置を示す概略構成図である。図中１０は試料室であ
り、この試料室１０内には半導体ウェハ等の試料１１を
載置した試料台１２が収容されている。試料台１２は、
計算機３０からの指令を受けた試料台駆動回路３１によ
りＸ方向（紙面左右方向）及びＹ方向（紙面表裏方向）
に移動される。そして、試料台１２の移動位置はレーザ
測長系３２により測定され、その測定情報が計算機３０
及び偏向制御回路３３に送出されるものとなっている。

一方、試料室１０の上方には、電子銃２１、各種レンズ
２２ａ、〜、　　２２　ｅ　ｓ各種偏向器２３゜〜、２
６及びビーム成形用アパーチャマスク２７ａ、２７ｂ等
からなる電子光学鏡筒２０が設けられている。ここで、
偏向器２３はビームを０Ｎ−Ｏｒ’Ｆするためのブラン
キング偏向板であり、この偏向器２３にはブランキング
制御回路３４からのブランキング信号が印加される。偏
向器２４は、アパーチャマスク２７ａ、２７ｂの光学的
なアパーチャ重なりを利用してビームの寸法を可変制御
するビーム寸法可変用偏向板であり、この偏向器２４に
は可変ビーム寸法制御回路３５から偏向信号が印加され
る。また、偏向器２５．２６はビームを試料１１上で走
査するビーム走査用偏向板であり、これらの偏向器２５
．２６には偏向制御回路３３から偏向信号が印加される
ものとなっている。

また、試料室１０内には、試料１１からの反射電子等を
検出する電子検出器３７が設けられている。この電子検
出器３７は、試料１１に形成された位置合わせマーク上
を電子ビームで走査したときの反射電子等を検出し、マ
ーク位置を１Ｔ１１定するのに用いられる。なお、電子
検出器３７の検出信号は計算機３０に送出されるものと
なっている。

次に、上記装置を用いたレジストレーション方法につい
て説明する。

電子線用レジストＰＭＭＡに０，２５μｍ以下のパター
ンを形成するためには、ビーム加速電圧４０ＫＶにおい
て、１００μ’ｃ　／　ｃｒａ　２以上のドーズ量が必
要になる。このような高ドーズ量でパターンを描画する
と、可変成形タイプの電子ビーム描画装置では、照射す
るビームの面積に応じてパターン寸法が異なったり、ビ
ームのつなぎ目においてエツジラフネスが増大すると言
ったレジストヒーティング効果か顕著に現れる。このレ
ジストヒーティングを回避するためには低ドーズ量で多
重描画することが必要になる。例えば３５μｃ／ｃｍ２
で３重描画すればパターン寸法、パターン像質の劣化を
起こさずに０．２５μｍ以下のパターンを形成すること
ができる。

実際、この多重描画をウェハ等の直接描画に適用させる
ためには、第１図に示す装置において、第２図に示す如
（ステージ連続移動方向のチップ列（コラムと称する）
■〜■毎にチップ４０内の４隅のマーク４１の位置を測
定し、計算機３０のメモリに記憶する。第１コラム■の
マーク位置４Ｉｌｊ定データから下地のパターンに重な
るように描画パターンの位置データを変換し、コラム■
の描画を実行する。描画終了後、さらに同一コラム■の
描画をメモリに記、憶されたマーク−データを用いて多
重描画する。第１コラム■内の多重描画が終了すると、
第２コラム■の多重描画を実行する。

この第２コラム■及びこれ以降のコラム■■の多重描画
も、第１コラム■の多重描画と同様にして行う。

このような方法で多重描画すれば、毎回マーク位置を測
定した場合［測定精度０．１μｍ］と比較しビームドリ
フト［０，０５μｍ］だけの位置ずれ誤差で多重描画す
ることができるため、高い精度でパターン形成可能であ
る。また、電子ビームのドリフト量は、ステージ１２上
に形成されたベアマーク５１（レジストは塗布されてい
ない）をビーム走査し、その検出信号から該マーク位置
を４−１定することにより検出可能である。即ち、１回
目の描画時にベアマーク５１の位置を検出し、２回目の
描画時にベアマーク５１の位置を検出し、これらの検出
位置の差からビームのドリフト量を知ることかできる。

従って、１回の描画毎にステージ１２上に形成されたマ
ークを電子ビームで走査し、その検出信号に基づいてビ
ームドリフトを補償するようにすれば、より高い精度で
多重描画を行うことが可能となる。

また、年々チップサイズの増加に伴いチップデータを一
度にデータ変換できなくなりつつある。

この場合、第３図に示すように１つのチップ４０を複数
個の仮想チップ４２（例えばチップＡとチップＢ）に分
割し、別々にデータ変換しなければならない。このよう
に分割したチップをウェハ上の所望の位置に描画するた
めには、高い重ね合わせ粘度か必要となるか、それぞれ
のチップにおいて同じマーク位置データを用いてレジス
トレーション描画すれば、チップのつなぎ目がずれるこ
となくパターンを重ね合わせることができる。

さらに、本方法は近接効果補正のための描画にも適用す
ることが可能である。描画前に、ビームの焦点をずらし
てぼかした時の偏向位置補正データを求めておく。コラ
ム単位にチップの４隅のマーク位置を測定して、正パタ
ーンを描画後、ビームの焦点をぼかし、このときの偏向
位置補正データを偏向制御回路にセットし、正パターン
描画時のマーク位置測定データを用いてドーズ量を下げ
て反転パターンを描画する。これにより、ボケたビーム
でマーク位置？ｌ１ｌｌ定することなく、またレジスト
レーション精度に影響されずにビームドリフト成分のみ
のずれだけでパターンを重ね合わせることができ、容易
に近接効果補正が可能である。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、描画装置は前記第１図に示す如き可変成形
ビーム方式に限定されるものではな（、スポットビーム
方式でもよ（、要はステージを連続移動しながら描画す
る方式であればよい。

また、電子ビーム描画装置に限らず、イオンビーム描画
装置に適用することも可能である。その他、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することがで
きる。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、ステージ連続移動
方式の荷電ビーム描画装置において、多重描画を行うと
共に下地のパターンとの重ね合わせに同じマーク位置デ
ータを用いるようにしているので、重ね合わせ精度を十
分に高めることが。

でき、重ね合わせ描画を安定して行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例方法に使用した電子ビーム描
画装置を示す概略１１が成因、第２図は多重描画するチ
ップを説明するための模式図、第３図は分割したチップ
をレジストレーションする様子を説明するための模式図
である。１０・・・試料室、１１・・・試料、１２・・・ステー
ジ、２０・・・光学系、３０・・・計算機、３７・・・
電子検出器、４０・・・チップ、４１・・・アライメン
ト用マーク、４２・・・仮想チップ、５］・・・ベアマ
ーク。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）試料を載置したステージを一方向に連続移動しな
がら該試料上に所望パターンを描画し、且つ試料の同一
チップ上に同一パターン又は異なるパターンを重ね合わ
せて描画する荷電ビーム描画方法において、前記各チップ内にそれぞれ配置されたチップアライメン
ト用マークの位置を予め検出し、マーク位置検出データ
を記憶部に格納しておき、ステージ連続移動による１回
の描画の度に前記記憶部からマーク位置データを読出し
、このマーク位置データを基に描画位置を決定すること
を特徴とする荷電ビーム描画方法。
（２）試料を載置したステージを一方向に連続移動しな
がら該試料上に所望パターンを描画し、且つ試料の同一
チップ上に同一パターン又は異なるパターンを重ね合わ
せて描画する荷電ビーム描画方法において、前記各チップ内にそれぞれ配置されたチップアライメン
ト用マークの位置を予め検出し、マーク位置検出データ
を記憶部に格納しておき、ステージ連続移動による１回
の描画の度に前記記憶部からマーク位置データを読出し
、このマーク位置データを基に描画位置を決定すると共
に、前記ステージ上にレジストを塗布しないべアマークを設
けておき、１回の描画の度に該べアマークを検出してビ
ームドリフト分を補償することを特徴とする荷電ビーム
描画方法。
（３）前記重ね合わせ描画を、ステージ連続移動方向の
チップ列毎に行うことを特徴とする請求項１又は２記載
の荷電ビーム描画方法。