JPH03119717A - 荷電粒子露光装置および露光方法 - Google Patents

荷電粒子露光装置および露光方法

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JPH03119717A
JPH03119717A JP1253763A JP25376389A JPH03119717A JP H03119717 A JPH03119717 A JP H03119717A JP 1253763 A JP1253763 A JP 1253763A JP 25376389 A JP25376389 A JP 25376389A JP H03119717 A JPH03119717 A JP H03119717A
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pattern
opening
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JP1253763A
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Akio Yamada
章夫 山田
Juichi Sakamoto
坂本　樹一
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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】 〔概　要〕 本発明は電子線によりウェハー上に微細なパターンを形
成するための荷電粒子露光装置及び、その露光方法に関
し、 パターンを形成する際露光処理時間を短縮するとともに
常時適正な露光条件を設定して均質なパターンを形成す
ることを目的とし、 電子銃部、荷電粒子ビームの断面形状を成形するため、
所定の形状からなる開口部を有するマスク板、該マスク
板のビーム入射側とビーム出射側に設けられ、ビーム入
射側の該ビームが該マスク板の開口部を通過しうるよう
に光軸から偏光させ、且つ、ビーム出射側の該ビームを
再度該光軸に戻すように構成された偏光手段及び試料支
持台とからなる荷電粒子露光装置に於いて、該マスク板
と該試料支持台との間に焦点補正手段を設けると共に、
該焦点補正手段を動作させる条件（補正条件）を制御す
る制御手段が設けられており、更に該制御手段は該マス
ク板の開口部の形状又は認識番号に応じて予め設定され
た補正条件値を記憶している記憶手段と選択された該開
口部の形状又は認識番号に従って予め設定された補正条
件値を該記憶手段から選択して該焦点補正手段に供給す
る手段とを含むように構成される。
し 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子線等の荷電粒子ビームを用いて、ウェハー
上に集積回路等に使用される微細なパターンを形成する
ための露光装置及び露光方法に関するものである。
〔従来の技術〕
近年、集積回路の高密度化に伴い、長年微細パターン形
成方法の主流であったフォトリソグラフィに代わり、電
子線を用いる新しい露光方法が検討され、実際に使用さ
れるようになってきた。
処で、従来の電子等荷電粒子ビームを用いた線露光装置
は、可変矩形ビームを用いて、試料ウェハー上で電子線
を偏向走査し、パターンを描いてゆく描画装置であった
。このような装置は、ソフトであるパターンデータから
、パターンというハードを作るパターンジェネレート機
能をもった装置であるが、矩形のシコントを複数個繋げ
てパターンを描画するため、パターンサイズが小さくな
るほど、一般に単位面積当たりの露光ショツト数が増加
し、スルーブツトが低下するという問題があった。この
問題に対処し、超微細パターンの露光においても現実的
なスループットを得るためにブロック露光方法が提案さ
れている。
超微細パターンを必要とされる半導体装置は、たとえば
６４ＭＤＲＡＭのように、微細ではあるが露光する殆ど
の面積はある基本のパターンの繰り返しであるものが多
い、もし繰り返しパターンの単位となる基本パターンを
、それ自身の複雑さには関係なく１シヨツトで発生でき
れば、このようなパターンを微細さにはよらず一定のス
ループットで露光することが可能となる。そこで以上の
ような基本パターンを透過マスク上に持ち、これを電子
線で照射することにより１シヨツトで基本パターンを発
生し、それを繋げて繰り返しパターンを露光する方法が
ブロック露光方法である。
露光方式の一例を第３図に示す。荷電粒子ビーム発生部
３における電子銃３ａから放出された電子は、第一矩形
成形アパーチャ６で矩形に成形され、アパーチャ選択用
デフレクタ−５によりステンシルマスク２７上の任意の
繰り返し基本パターン部分に照射される。断面がパター
ン化された電子線（ビーム）は縮小レンズ１４により縮
小され、さらに投影レンズ２４、偏向系２１．２３にて
ウニ／Ｘ−２５上に露光される。ステンシルマスクの一
例を第４図に示す。パターン形成部分は側面図に示すよ
うに薄膜化されている。これにエツチング技術を用いて
抜きパターンＰ１〜Ｐ３を形成する。又該マスク基板に
はＳｉなどの半導体や金属板などが用いられる。
このような電子線露光装置では一般にパターンを通過し
てパターンと同じ断面形状に成形されたビーム応じた電
流値を有しており該電流体即ち試料電流値に応じて、像
の結像条件がわずかに変化する。つまり、マスクに設け
られたビーム成形用のパターン開口部Ｐ、〜Ｐ、の開口
面積によりこれを通過するビームの量が決められ、開口
部の面積が大きいパターンを通過して成形されたビーム
は大きな電流値を有し、逆に開口部面積の小さいパター
ンを通過したビームは小さな電流値しか有さす、その結
果当該ビームが試料台２６上に置かれたウェハー２５に
ショットされた時露光効果に差が発生しビームの焦点が
ぼやけることからシャープなエツジを形成出来ないとい
う欠点が見られる。
又ビームを形成している電子間の相互作用によってもビ
ームのひりがりやエネルギーのばらつきが発生し同様の
欠点が発生する。
そのためかかる露光装置にビームの焦点を補正するため
の焦点補正コイル（リフオーカスコイル）２８を前記の
マスク板２７と試料支持台２６との間に設けることが提
案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕 然しなからこのような方法においては、個々のブロック
パターンＰ、〜Ｐ、に対してどのような方法で焦点補正
量を決めるかが問題となる。つまりブロック露光装置に
おいても、複数個の開口面積の異なるブロックパターン
を用いる場合は、選択したブロックパターンに応じてビ
ームサイズが変わりその結果ウェハーに露光された時に
検出される電流つまり試料電流値が変わるため、リフオ
ーカスコイルによる焦点補正は必須であるが可変矩形ビ
ームでは像の断面形状が矩形であるため、比較的容易に
ビームエツジのシャープネスが測定でき、ビームサイズ
（試料電流値）に応じた焦点補正量を決めることができ
るとしてもビーム断面が一般に複雑な形状を持つブロッ
クパターンでは、ビームエツジのシャープネス測定が容
易でないため補正量を決めることが困難である。
又別の方法としてはフロックパターンの開口面積を露光
データとして持っておき、露光時にこの開口面積と電流
密度値から焦点補正量をきめリフオーカスコイルに加え
るという方法も考えられるが、このようなにした場合、
焦点補正量（補正データ）を求める演算、制御部はかな
り複雑な構成になるという欠点があった。
従って本発明の目的はブロック露光方式を採用する露光
装置において、使用される各々のブロックパターンに応
じた適切な露光ビームの焦点を試料ウェハー上に形成せ
しめシャープなパターン形成を実行させるとともに、露
光処理を効率的に実行せしめうる露光装置及び露光方法
を提供するものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記した目的を達成するため、次のような構成
を採用するものである。即ち電子銃部、荷電粒子ビーム
の断面形状を成形するため、所定の形状からなる開口部
を有するマスク板、該マスク板のビーム入射側とビーム
出射側に設けられ、ビーム入射側の該ビームが該マスク
板の開口部を通過しうるように光軸から偏光させ、且つ
、ビーム出射側の該ビームを再度該光軸に戻すように構
成された偏光手段及び試料支持台とからなる荷電粒子露
光装置に於いて、該マスク板と該試料支持台との間に焦
点補正手段を設けると共に、該焦点補正手段を動作させ
る条件（補正条件）を制御する制御手段が設けられてお
り、更に該制御手段は該マスク板の開口部の形状又は認
識番号に応じて予め設定された補正条件値を記憶してい
る記憶手段と選択された該開口部の形状又は認識番号に
従って予め設定された補正条件値を該記憶手段から選択
して該焦点補正手段に供給する手段とを含んでいる荷電
粒子露光装置であり又、電子銃部、荷電粒子ビームの断
面形状を成形するため、所定の形状からなる開口部を有
するマスク板、該マスク板のビーム入射側とビーム出射
側に設けられ、ビーム入射側の該ビームが該マスク板の
開口部を通過しうるように光軸から偏光させ、且つ、ビ
ーム出射側の該ビーｄ再度該光軸に戻すように構成され
た偏光手段及び試料支持台、該マスク板と該試料支持台
との間に設けられた焦点補正手段及び該焦点補正手段を
動作させる条件（補正条件）を制御する制御手段とから
なる荷電粒子露光装置に於いて、 （１）該マスク板に複数個の異なる形状を有するビーム
成形用開口部を設けると共に少なくとも一個の可変矩形
ビーム成形開口部とが設けること、（２）各開口部を通
過する該ビームの強さを該試料支持台上でそれぞれ測定
し電流値に変換して記憶しておくこと、 （３）該各開口部のそれぞれについて記憶された電流値
と同等の電流値を有する矩形ビームを該可変矩形ビーム
成形開口部の該開口部を調整しながらそれぞれ形成する
こと、 （４）該各開口部に対応して形成された矩形ビームのそ
れぞれが、該試料支持台上で最適な焦点を形成するよう
に焦点適正判別手段を用いて該焦点補正手段を動作させ
る焦点補正条件を決定すること、 （５）該各開口部と当該開口部に対応して決定された該
補正条件値とを所定アドレスを有するテーブルを含む記
憶手段における該テーブルの所定の部位に格納すること
、 （６）該マスク板上の所定の開口部が選択された場合、
その選択信号に基づいて演算制御回路が該記憶手段から
所定のアドレスに格納されている該補正条件値の情報を
読出して該焦点補正手段の回路に供給すること、 から構成されている荷電粒子の露光方法である。
〔作　用〕
本発明によれば、いかなるブロックパターンを選択した
場合でも、その選択されたパターンを使用した時に、該
パターンにより成形されたビームの焦点が最適な条件で
試料上に形成されるに必要な補正量データ、即ち補正条
件値を予め記憶手段に記憶させておき、 選択されたブロックパターンに応じて記憶手段から必要
な補正量データ（補正条件値）を呼び出して焦点補正手
段に供給するようにしたものであるため、選択されたブ
ロックパターンが変更されても常に最適な露光条件を確
保出来るのである。
〔実施例〕
以下に本発明の具体例を図面を参照しながら説明する。
第１図は本発明に係る露光装置の１具体例を示す概略図
であり基本構成は第３図とほぼ同一である。
即ち荷電粒子ビーム発生部３に設けられた例えば電子銃
３ａから発射されたビームＢは第１矩形成形用アパーチ
ャ部６で矩形に成形されレンズ７゜１０及びビーム偏向
手段９とからなる光学系１６を経てマスク板２７に入射
され、該ビームは該マスク板に形成されたブロックパタ
ーンの１つに通過せしめられてそのパターンと同じ断面
形状を有するビームに成形される。該ブロックパターン
Ｐ、−Ｐ。
を有するマスク板２７を通過した成形ビームはビーム偏
向手段１３、縮小レンズ１４、焦点補正レンズ等からな
る焦点補正手段２８を介して試料支持台２６上のウェハ
ー２５上に露光される。
この際露光ビームＢはレンズ２４、偏向系２１と２３の
作用により適宜の露光位置に制御されて露光が行われる
。又かかるレンズ２４と偏向系２１．２３はビームを試
料台上で走査させる機能を有している。
又本具体例におけるマスク板２７は第４図に示されてい
るような構造を有し、かつ第４図に示されているような
複数個の異なる開口部からなるパターンＰ１〜Ｐ、がブ
ロック状に形成されている。
即ちパターンＰ１は長方形の開口部を形成したものであ
り、パターンＰ、には該長方形の開口部が１個のみでな
く複数個（第４図では４個）形成されているものであっ
てもよい。又パターンＰ２はかぎ穴状開口部が、又パタ
ーンＰ、はフック状開口部がそれぞれ複数個形成されて
いる。又各開口部の面積も必要に応じて自由に変更して
おくことが出来る。更に本具体例においては該マスク板
２７上に前記のパターンとは別に可変矩形用開口部Ｑ（
パターンがない抜きアパーチャ部）を設けておき、これ
に他のアパーチャ部を重ね合せて任意の矩形ビームを成
形しうるようにしておくものである。
又該マスク板２７のビーム入射側とビーム出射側にはそ
れぞれレンズ１０．１０’が設けられると共にビーム入
射側の該レンズとマスク板２７との間に入射ビームがマ
スク板２７上の必要なパターン開口部を通過するよう光
軸から偏向させるための偏向手段５とビーム出射側の該
レンズと該マスク板２７との間に該開口部を通過したビ
ームを元の光軸に戻すための偏向手段５′とが設けられ
ている。
又該焦点補正手段は焦点補正レンズの形をとるものであ
ってもよく、その中心は上記光軸と一致しておりかつ焦
点補正を行うため補正制御電流供給回路１８が設けられ
ている。
更に本具体例における試料支持台２６には試料（ウェハ
ー）に到達される荷電粒子ビームのビーム強度、電荷量
を電流値（試料電流値）に変換して測定するための電流
測定器２９が設けられている。
又本具体例においては、後述するビームの焦点補正を行
うため第２図に示すような基準エツジ部３０と二次電子
検出器３１とを有する焦点適正判別手段３２が設けられ
てるものである。
本発明においては前記したように選択されるブロックパ
ターンに応じて適正なビーム露光が行われるように調整
するものであって、以下その調整方法について詳しく説
明する。
即ち前述したようにブロックパターンのパターン形状や
開口部の面積が異るとそれを通過するビームの通過量に
差が生じるため、常に同じ条件で露光しているとビーム
のもつ電流値がパターンにより異るのでウェハー上に適
切に焦点が形成されなかったり、ビームの幅が拡ってし
まう等の原因でウェハー上に形成されるパターンエツジ
に鋭さがなくなり、ぼけが生ずるという欠点を効率的に
改良するため、個々のパターンを使用した時の最適露光
条件つまり焦点が試料上に適正に形成される補正条件を
予め確認して記憶手段に記憶させておき、その情報を必
要に応じて呼び出して制御に使用するものである。
そこでまず、マスク板２７上のパターンＰ１〜Ｐ。
の１つを例えばＰ、を選択し、それにビームＢを通過さ
せ、試料台に露光させる。その時の電流値■１を測定し
て記憶させておく。
次に、ビームＢを可変矩形ビーム成形用アパーチャＱに
通過させ、矩形開口部面積を変化させながらそのビーム
を試料台に露光させその時の電流値を測定し、パターン
Ｐ、を使用した時に得られた電流値■、と同じ電流値を
もつ矩形ビームを成形する。
次にこのようにして成形した矩形ビームを第２図（ａ）
に示すような構成からなる焦点適正判別手段を用いて、
焦点の適正か否かを判断する。即ち該矩形ビームを適宜
な手段で走査しつつ試料支持台２６上に設けた基準エツ
ジ部３０を通過させる。
該基準エツジ部は直線状でかつ垂直な側面を有する部材
で構成されるものであることが好ましい。
走査される矩形ビームが該基準エツジ部にかかると基準
エツジ部３０から二次電子Ｅが放出されそれを二次電子
検出器３Ｉで検出すると第２図（ｂ）に示すような電圧
曲線が得られる。
ここでビームの焦点が適正に試料台上に形成されていれ
ば、ビームが該基準エツジ部３０に接触した時点Ｏで第
２図（ｂ）の■のカーブに示すように鋭い立ち上りのカ
ーブが得られるが、焦点が適正でなくビームが拡散して
いると、■又は■に示すようなカーブしか得られない。
そこで、前述した焦点補正手段２８に供給する電流を変
化させながら上述の走査をくり返し行わせて、最も急峻
な立ち上り部を有するカーブ（１）が得られるまで測定
を行い、最も急峻な立ち上り部を有するカーブが得られ
た時の焦点補正手段２８への制御電流を焦点補正量（補
正条件）ＤＩ　として記憶しておく、同様にパターンＰ
、、Ｐ、・・・のそれぞれについても同じ手法を用いて
電流値１ｉ、１３・・・及び焦点補正量（補正条件）Ｄ
ｚ、Ｄｓ・・・を算出して記憶する。最後にかくして求
めたパターンの形状とそのパターンＰ１〜Ｐ、を使用し
た時に必要とされる焦点補正量（補正条件）Ｄ＋〜Ｄ。
をそれぞれ対として記憶装置のデータ記憶領域ＴＢの適
宜のアドレス部に格納しテーブルを形成しておく。パタ
ーンについての記憶はそのパターンの形状そのものを記
憶してもよく、又そのパターンについて定められている
認識番号を用いて記憶してもよい。
第１図におけるデータ記憶領域ＴＢはパターンＰ、〜Ｐ
、のそれぞれに対しアドレス＃Ｐ１〜＃Ｐ、が与えられ
ている状態を示している。
本発明において矩形ビームを焦点補正量即ち補正条件の
算出に使用したのは矩形ビームの方がビームエツジのシ
ャープネス測定が容易に出来ることによるものである。
次に本発明に係る露光装置の具体例の動作を説明する。
第１図に示されているように、所望のパターン開口部例
えばＰ、を選択しようとする時には、ＣＰＵｌｌ０から
の指令によりパターン制御コントローラー１０２により
パターンＰ、にビームを偏向させるため偏向手段５，５
′を作動させ、同時にマスク位置制御回路１０３により
パターンＰ、の位置を制御する。同時にパターンＰ、を
選択するという指令が演算制御回路１０１に伝達され、
ここでパターンＰ、のアドレス＃Ｐ、が確認され、その
アドレスにもとづいてデータ記憶領域ＴＢから＃ＰＩに
記憶されている焦点補正量データＤ１を呼び出しデジタ
ル−アナログ変換部（ＤＡＣ／ＡＭＰ）１００を介して
焦点補正手段２８の補正制御電流回路１８に供給され、
焦点補正手段２８を作動させビームを補正した上でその
ビームをウェハー２５に露光させる。
尚第１図におけるインターフェース１０８とシーケンス
コントローラ１０４とを介してＣＰＵと接続された偏向
制御回路１０５及びデジタル−アナログ変換部（ＤＡＣ
／ＡＭＰ）　１０６．１０７は焦点補正量データを検出
する場合に使用される。
上記した具体例では焦点補正手段２８が電流で作動する
コイルを用いるものを使用し、たので補正条件は電流値
で記憶させているが、該焦点補正条件が電流値以外のフ
ァクターで作動する場合には、補正条件はその電流値と
比例する他のファクターで記憶させることも出来る。
（効　果〕 本発明においては、複数個の開口面積の異なるブロック
パターンを用いるブロック露光装置において、いかなる
ブロックパターンを使用した場合でもビームのもつ電流
値に応じた適切な焦点補正が出来るので、鮮明な微細パ
ターンをウェハー上に効率よく形成することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る露光装置の一具体例を示す概略図
である。 第２図は本発明における焦点適正判別手段の構成と作用
を説明する図である。 第３図は従来の露光装置の例を示す概略図である。 第４図は本発明に使用されるマスク板の例を示す図であ
る。 ３・・・電子銃、 １６・・・光学系、 ５．５′・・・偏向手段、 １４・・・縮小レンズ、 ２１、２３・・・偏向手段、 ２６・・・試料支持台、 ２７・・・マスク板、 ２８・・・焦点補正手段、 ２９・・・電流値測定手段、 ＴＢ・・・データ記憶領域、 ３０・・・基準エツジ部材、 ３１・・・二次電子検出器、 ３２・・・焦点適正判別手段、 １０１・・・演算制御回路。 （α） Ｏ 支会位１ （ｂ） 第４（月１ス枦棒尊、ｆ＝、県正シ１）１１手欣口覧明
する２第２回 １ ２ マフ７橡のバクーン間口轟ｂ１元Ｔ図 第４回

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、電子銃部、荷電粒子ビームの断面形状を成形するた
    め、所定の形状からなる開口部を有するマスク板、該マ
    スク板のビーム入射側とビーム出射側に設けられ、ビー
    ム入射側の該ビームが該マスク板の開口部を通過しうる
    ように光軸から偏光させ、且つ、ビーム出射側の該ビー
    ムを再度該光軸に戻すように構成された偏光手段及び試
    料支持台とからなる荷電粒子露光装置に於いて、該マス
    ク板と該試料支持台との間に焦点補正手段を設けると共
    に、該焦点補正手段を動作させる条件（補正条件）を制
    御する制御手段が設けられており、更に該制御手段は該
    マスク板の開口部の形状又は認識番号に応じて予め設定
    された補正条件値を記憶している記憶手段と選択された
    該開口部の形状又は認識番号に従って予め設定された補
    正条件値を該記憶手段から選択して該焦点補正手段に供
    給する手段とを含んでいることを特徴とす荷電粒子露光
    装置。 ２、該焦点補正手段は焦点補正回路を含つその中心軸が
    該光軸と一致するように設けられていることを特徴とす
    る請求項１記載の荷電粒子露光装置。 ３、該記憶手段は該マスク板に設けられている各開口部
    とそのそれぞれに対応して必要とされる補正条件値とを
    対比して記憶したテーブルを含むことを特徴とする請求
    項１記載の荷電粒子露光装置。 ４、該各開口部のそれぞれについて最適な補正条件値を
    決定するための焦点適正判別手段が少なくとも該試料支
    持台に設けられていることを特徴とする請求項１記載の
    荷電粒子露光装置。 ５、電子銃部、荷電粒子ビームの断面形状を成形するた
    め、所定の形状からなる開口部を有するマスク板、該マ
    スク板のビーム入射側とビーム出射側に設けられ、ビー
    ム入射側の該ビームが該マスク板の開口部を通過しうる
    ように光軸から偏光させ、且つ、ビーム出射側の該ビー
    ムを再度該光軸に戻すように構成された偏光手段及び試
    料支持台、該マスク板と該試料支持台との間に設けられ
    た焦点補正手段及び該焦点補正手段を動作させる条件（
    補正条件）制御する制御手段とからなる荷電粒子露光装
    置に於いて、 （１）該マスク板に複数個の異なる形状を有するビーム
    成形用開口部を設けると共に少なくとも一個の可変矩形
    ビーム成形開口部とが設けること、（２）各開口部を通
    過する該ビームの強さを該試料支持台上でそれぞれ測定
    し電流値に変換して記憶しておくこと、 （３）該各開口部のそれぞれについて記憶された電流値
    と同等の電流値を有する矩形ビームを該可変矩形ビーム
    成形開口部の該開口部を調整しながらそれぞれ形成する
    こと、 （４）該各開口部に対応して形成された矩形ビームのそ
    れぞれが、該試料支持台上で最適な焦点を形成するよう
    に焦点適正判別手段を用いて該焦点補正手段を動作させ
    る焦点補正条件を決定すること、 （５）該各開口部と当該開口部に対応して決定された該
    補正条件値とを所定アドレスを有するテーブルを含む記
    憶手段における該テーブルの所定の部位に格納すること
    、 （６）該マスク板上の所定の開口部が選択された場合、
    その選択信号に基づいて演算制御回路が該記憶手段から
    所定のアドレスに格納されている該補正条件値の情報を
    読出して該焦点補正手段の回路に供給すること、 から構成されていることを特徴とする荷電粒子の露光方
    法。
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