JPH03270215A - 荷電粒子ビーム露光方法及び露光装置 - Google Patents

荷電粒子ビーム露光方法及び露光装置

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JPH03270215A
JPH03270215A JP2072331A JP7233190A JPH03270215A JP H03270215 A JPH03270215 A JP H03270215A JP 2072331 A JP2072331 A JP 2072331A JP 7233190 A JP7233190 A JP 7233190A JP H03270215 A JPH03270215 A JP H03270215A
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particle beam
deflection
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deflector
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Akio Yamada
章夫 山田
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Fujitsu Ltd
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    • H01J2237/317Processing objects on a microscale
    • H01J2237/3175Lithography
    • H01J2237/31776Shaped beam

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] 荷電粒子ビーム露光方法に関し、 荷電粒子ビームの断面形状を所望の大きさの非矩形に成
形する際の荷電粒子ビームの偏向量の較正に要する時間
を短縮し、スルーブツトの向上を図ることを目的とし、 露光開始前、前記非矩形の大きさが丁度ゼロとなる荷電
粒子ビームの偏向量を基準として荷電粒子ビームの断面
形状を所望の大きさの非矩形に成形するために必要とす
る荷電粒子ビームの偏向量を偏向データとして記憶する
と共に、露光開始後、荷電粒子ビームの断面形状を所望
の大きさの非矩形に成形する場合、前記非矩形の大きさ
が丁度ゼロとなる偏向量で荷電粒子ビームを偏向した場
合における荷電粒子ビームの、ステンシルマスクの可変
非矩形成形用開口に対する位置を荷電粒子ビームの電流
値から検出し、該検出した位置が、前記非矩形の大きさ
が1度ゼロとなる位置とずれている場合には、該ずれ量
をゼロとするに必要な偏向量を偏向補正データとして算
出し、該偏向補正データで前記偏向データを補正して露
光を行う。
[産業上の利用分野] 本発明は、電子ビーム露光方法及び露光装置等、LSI
製造プロセス等において使用される荷電粒子ビーム露光
方法及び露光装置に関する。
近年、集積回路の高集積化に伴い、長年、微細パターン
形成の主流であったフォトリングラフィに代わり、電子
ビーム等、荷電粒子ビームを使用する露光装置が実際に
使用されるようになってきた。
[従来の技術] 従来、電子ビーム露光装置として、第3図に、その要部
を示すようなものが提案されている。
図中、1は電子銃、2は電子ビーム、3は光軸、4は矩
形成形アパーチャ、5はレンズ、6は偏向器、7はレン
ズ、8.9は入射マスク偏向器、10はステンシルマス
ク、11.12は出射マスク偏向器、13はマスク偏向
器駆動回路、14はレンズ、15はブランキング電極、
16は縮小レンズ、17は絞りアパーチャ、18.19
は投影レンズ、20は偏向器、21はウェハ、22はス
テージであって、特に、レンズ7は電子ビーム2を平行
電子ビームにするためのもの、レンズ14はレンズ7に
よって平行電子ビーム化された電子ビーム2を収束する
ためのものである。
かかる電子ビーム露光装置においては、電子銃1から放
射された電子ビーム2は、カソード(陰極)、アノード
(陽極〉間に印加された加速電圧によって加速された後
、矩形成形アパーチャ4によって矩形に成形され、レン
ズ5、偏向器6を通過し、レンズ7で平行電子ビームに
される。この平行電子ビームにされた電子ビーム2は、
入射マスク偏向器8.9によって偏向され、ステンシル
マスク10に形成された後述する開口を通過する。
なお、入射マスク偏向器9は、電子ビーム2を光軸3に
平行する方向、即ち、ステンシルマスク10に直交する
方向に偏向するものである。このようにして、ステンシ
ルマスク10を通過した電子ビーム2は、出射マスク偏
向器11で光軸3上に戻され、更に出射マスク偏向器1
2によって、その照射方向を光軸3に一致された後、レ
ンズ14によって収束される。そして、ブランキング電
極15、縮小レンズ16、絞りアパーチャ17、投影レ
ンズ18.19、偏向器20を通過してウェハ21に照
射される。
ここに、ステンシルマスク10は、例えば、第4図にそ
の平面図を示すように構成されている。
図中、23は可変矩形成形用開口、即ち、電子ビーム2
の断面形状を所望の大きさの矩形に成形するための開口
、24〜27は繰り返しパターン成形用開口、即ち、電
子ビーム2の断面形状を繰り返しパターンの基本形状に
成形するための開口、28〜31は可変三角形成形用開
口、即ち、電子ビーム2の断面形状を所望の大きさの三
角形に成形するための開口、32〜35は較正用開口、
即ち、電子ビーム2の偏向量の較正(キャリブレーショ
ン)を行う場合に使用する開口である。
例えば、可変三角形成形用開口28〜31は、可変三角
形成形用開口28を代表して示せば、例えば、第5図に
矢印で示すように電子ビーム2を偏向することによって
、電子ビーム2の断面形状を所望の大きさの三角形に形
成しようとするものである。
[発明が解決しようとする課題] ところで、かかる電子ビーム露光装置においては、繰り
返しパターン成形用開口24〜27を使用してウェハ2
1面に繰り返しパターンを描画する場合には、かかる繰
り返しパターン成形用開口24〜27を覆うように電子
ビーム2を照射すれば足りるので、電子ビーム2の偏向
量の較正は、さほど問題とならない。これに対して、可
変三角形成形用開口28〜31を使用してウェハ21面
に所望の大きさの三角形パターンを描画しようとする場
合には、マスク面上におけるビーム照射位置の精度が問
題となる。このため、電子ビーム2の偏向量の較正を高
精度で行う必要が生じる。この電子ビーム2の偏向量の
較正は、露光開始後のカラム内の温度上昇、チャージア
ップ等を考慮すると、三角形パターン等、可変非矩形パ
ターンを描画する際に行うことが好適である。
ここに、第3図従来例の電子ビーム露光装置においては
、電子ビーム2の偏向量の較正は、ステンシルマスク1
0に形成された較正用開口32〜35を使用して行われ
るが、かかる較正用開口32〜35を使用した電子ビー
ム2の偏向量の較正は、かなり複雑な手法を必要とし、
較正に要する時間も長くなり、スループットを低くする
要因となっていた。
本発明は、かかる点に鑑み、荷電粒子ビームの断面形状
を所望の大きさの非矩形に成形する際の荷電粒子ビーム
の偏向量の較正に要する時間を短縮し、スループットの
向上を図ることができるようにした荷電粒子ビーム露光
方法及び露光装置を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明の荷電粒子ビーム露光方法は、荷電粒子ビームの
断面形状を所望の大きさの非矩形に成形するための可変
非矩形成形用開口が形成されたステンシルマスクを具備
してなる荷電粒子ビーム露光装置において、露光開始前
、前記非矩形の大きさが丁度ゼロとなる前記荷電粒子ビ
ームの偏向量を基準として、前記荷電粒子ビームの断面
形状を前記所望の大きさの非矩形に成形するために必要
とする前記荷電粒子ビームの偏向量を偏向データとして
記憶すると共に、露光開始後、前記荷電粒子ビームの断
面形状を前記所望の大きさの非矩形に成形する場合、前
記非矩形の大きさが丁度ゼロとなる偏向量で前記荷電粒
子ビームを偏向した場合における前記荷電粒子ビームの
前記可変非矩形成形用開口に対する位置を前記荷電粒子
ビームの電流値から検出し、該検出した位置が、前記非
矩形の大きさが丁度ゼロとなる位置とずれている場合に
は、該ずれ量をゼロとするに必要な偏向量を偏向補正デ
ータとして算出し、該偏向補正データで前記偏向データ
を補正して露光を行う、というものである。
また、本発明の荷電粒子ビーム露光装置は、その構成要
素を、例えば、実施例図面第1図及び第2図に対応させ
て説明すると、荷電粒子ビーム2を放射する荷電粒子ビ
ーム放射手段1と、試料21を載置するステージ22と
の間に、荷電粒子ビーム放射手段1から放射された荷電
粒子ビーム2の断面形状を矩形に成形する矩形成形アパ
ーチャ4と、この矩形成形アパーチャ4を通過した荷電
粒子ビーム2を偏向する第1の偏向器6と、この第1の
偏向器6を通過した荷電粒子ビーム2を平行荷電粒子ビ
ームにする第1のレンズ7と、この第1のレンズ7によ
って平行荷電粒子ビームにされた荷電粒子ビーム2を偏
向する第2の偏向器8と、この第2の偏向器8によって
偏向された荷電粒子ビーム2を光軸3と平行する方向に
偏向する第3の偏向器9と、この第3の偏向器9を通過
した荷電粒子ビーム2の断面形状を所望の大きさの非矩
形に成形するための可変非矩形成形用開口28〜31が
形成されたステンシルマスク10と、このステンシルマ
スク10を通過した荷電粒子ビーム2を光軸3上に戻す
第4の偏向器11と、この第4の偏向器11によって光
軸3上に戻された荷電粒子ビーム2の照射方向を光軸3
に一致させる第5の偏向器12と、この第5の偏向器1
2を通過した前記荷電粒子ビーム2を収束させる第2の
レンズ14と、この第2のレンズ14によって収束され
た荷電粒子ビーム2を縮小化する縮小レンズ16と、こ
の縮小レンズ16によって縮小化された荷電粒子ビーム
2を試料21に投影する投影レンズ18.1つと、種々
の大きさの非矩形を成形するために必要な偏向データを
記憶させる偏向データ記憶手段38と、この偏向データ
記憶手段38に記憶させた偏向データに基づく荷電粒子
ビーム2の偏向量を補正するために必要な偏向補正デー
タを記憶させる偏向補正データ記憶手段39〜42とを
設け、露光開始前、前記非矩形の大きさが丁度ゼロとな
る荷電粒子ビーム2の偏向量を基準として、荷電粒子ビ
ーム2の断面形状を所望の大きさの非矩形に成形するた
めに必要とする偏向データを算出し、この偏向データを
偏向データ記憶手段38に記憶すると共に、露光開始後
、荷電粒子ビーム2の断面形状を前記所望の大きさの非
矩形に成形する場合、前記非矩形の大きさが丁度ゼロと
なる偏向量で前記荷電粒子ビーム2を偏向した場合にお
ける荷電粒子ビーム2の可変非矩形成形用開口28〜3
1に対する位置を荷電粒子ビーム2の電流値から検出し
、この検出した位置が、前記非矩形の大きさが丁度ゼロ
となる位置とずれている場合には、このずれ量をゼロと
するに必要な偏向量を偏向補正データとして算出し、こ
の偏向補正データを偏向補正データ手段39〜42に記
憶し、この記憶された偏向補正データで前記偏向データ
を補正して露光を行うことができるように構成する、と
いうものである。
なお、荷電粒子ビーム2の断面形状を所望の大きさの非
矩形に成形するに必要な荷電粒子ビーム2の偏向は、第
1の偏向器6又は第2及び第3の偏向器8.9で行うこ
とができる。
また、ここで、非矩形とは、三角形、平行四辺形等を意
味する。
[作用] かかる本発明の荷電粒子ビーム露光方法又は露光装置に
よれば、ステンシルマスク10に形成された可変非矩形
成形用開口28〜31を使用して荷電粒子ビーム2の断
面形状を所望の大きさの非矩形に成形する場合において
、荷電粒子ビーム2の偏向量を較正する場合、ステンシ
ルマスク10に形成された較正用開口32〜35を使用
せず、荷電粒子ビーム2の可変非矩形成形用開口28〜
31に対する位置の検出によって行うことができる。し
たがって、荷電粒子ビーム2の偏向量の較正を短時間で
行うことができる。
[実施例] 以下、第1図及び第2図を参照して、本発明による荷電
粒子ビーム露光装置の一実施例につき、電子ビーム露光
装置を例にして説明する。なお、第1図及び第2図にお
いて、第3図〜第5図に対応する部分には同一符号を付
し、その重複説明は省略する。
第1図は本実施例による電子ビーム露光装置の要部を示
す図であって、図中、36は中央処理装置、いわゆるC
PU、37はバス線、38は電子ビーム2の断面形状を
所望の大きさの三角形に成形するために必要な偏向デー
タを記憶−させるための偏向データ記憶手段、39〜4
2は偏向データ記憶手段38に記憶された偏向データに
基づく電子ビーム2の偏向量を補正する偏向補正データ
を記憶させるための偏向補正データ記憶手段、43は偏
向データと偏向補正データを加算するための加算器、4
4は加算器43の出力をアナログ信号に変換するデジタ
ル・アナログ・コンバータ(DAコンバータ)、45は
電子ビーム電流測定手段であり、偏向データ及び偏向補
正データは加算器43、DAコンバータ44及びマスク
偏向器駆動回路13を介して偏向器6.8.9.11.
12に供給されるように構成されている。その他につい
ては、第3図従来例と同様に構成されている。
なお、偏向データ記憶手段38中、A1〜D。
はアドレスを示しており、アドレスA1〜A、は可変三
角形成形用開口28(第2図C参照)を使用して所望の
大きさの三角形を成形する場合に必要な偏向データを記
憶するためのアドレス、アドレスB2〜B、は可変三角
形成形用開口29(第2図C参照)を使用して所望の大
きさの三角形を成形する場合に必要な偏向データを記憶
するためのアドレス、C2〜Cnは可変三角形成形用開
口30(第2図C参照)を使用して所望の・大きさの三
角形を成形する場合に必要な偏向データを記憶するため
のアドレス、D2〜D、は可変三角形成形用開口31(
第2図り参照〉を使用して所望の大きさの三角形を成形
する場合に必要な偏向データを記憶するためのアドレス
である。
かかる本実施例においては、電子ビーム2の断面形状を
所望の大きさの三角形に成形する場合、露光開始前に、
以下に述べる動作が行われる。
まず、第2図Aに示すように、ステンシルマスク10に
形成された可変三角形成形用開口28によって成形され
る三角形の大きさが丁度ゼロ、即ち、電子ビーム2が丁
度、ステンシルマスク10に隠れた場合における電子ビ
ーム2の偏向量を示す偏向データが算出され、これがア
ドレスA1に格納される0次に、この偏向量を基準とし
て、所望の大きさの三角形に成形するために必要な種々
の偏向データが算出され、これらがアドレスA2〜A、
に格納される。
次に、第2図Bに示すように、ステンシルマスク10に
形成された可変三角形成形用開口29によって成形され
る三角形の大きさが丁度ゼロ、即ち、電子ビーム2が丁
度、ステンシルマスク10に隠れた場合における電子ビ
ーム2の偏向量を示す偏向データが算出され、これがア
ドレスB1に格納される。次に、この偏向量を基準とし
て、所望の大きさの三角形に成形するために必要な種々
の偏向データが算出され、これらがアドレスB2〜B、
、に格納される。
次に、第2図Cに示すように、ステンシルマスク10に
形成された可変三角形成形用開口30によって成形され
る三角形の大きさが丁度ゼロ、即ち、電子ビーム2が丁
度、ステンシルマスク10に隠れた場合における電子ビ
ーム2の偏向量を示す偏向データが算出され、これがア
ドレスC1に格納される。次に、この偏向量を基準とし
て、所望の大きさの三角形に成形するために必要な種々
の偏向データが算出され、これらがアドレスC2〜C0
に格納される。
次に、第2図りに示すように、ステンシルマスク10に
形成された可変三角形成形用開口31によって成形され
る三角形の大きさが丁度ゼロ、即ち、電子ビーム2が1
度、ステンシルマスク10に隠れた場合における電子ビ
ーム2の偏向量を示す偏向データが算出され、これがア
ドレスDIに格納される。次に、この偏向量を基準とし
て、所望の大きさの三角形に成形するために必要な種々
の偏向データが算出され、これらがアドレスD2〜D、
、に格納される。
なお、この時点では、偏向補正データ記憶手段39はク
リアにしておく。
そして、露光開始後、例えば、可変三角形成形用開口2
8を使用して電子ビーム2の断面形状を所望の大きさの
三角形に成形する場合において、電子ビーム2の偏向量
を較正する場合、この較正は、次のようにして行われる
まず、ステージ22の位置を電流値測定のための位置に
移動した後、可変三角形成形用開口28を選択し、かつ
、アドレスA1の偏向データを使用して電子ビーム2を
偏向する。この場合、第2図Aに破線で示すように、電
子ビーム2が可変三角形成形用開口28内に、はみ出し
ている場合には、電子ビーム電流測定手段45によって
、はみ出している大きさに対応した電流値が測定される
ので、これに応じて、CPU36から偏向補正データ記
憶手段39に対して、電子ビーム2の電流値が1度0 
[A]となるような偏向補正データが供給され、これが
、更に加算器43に供給され、偏向データに加算される
。このとき、電子ビーム2は丁度、ステンシルマスクI
Oに隠れる。ここに、電子ビーム2の偏向量は正確に較
正されたことになる。
そこで次に、ステージ22の位置をウェハ21に対する
露光位置に移動し、アドレスA2〜Anから、露光しよ
うとする大きさの三角形を形成する場合に必要とされる
偏向データを読出し、これを加算器43に供給する。こ
こに、電子ビーム2の断面形状は、希望する大きさの三
角形に正確に成形される。
なお、アドレスA1の偏向データを使用して電子ビーム
2を偏向した場合において、電子ビーム2がステンシル
マスク10に隠れている場合には、電子ビーム2を一旦
、可変三角形成形用開口28内に、はみ出させ、上述と
同様の動作が行われることによって電子ビーム2の偏向
量の較正が行われる。
また、可変三角形成形用開口29〜31を使用して電子
ビーム2の断面形状を所望の大きさの三角形に成形する
場合にも、同様にして、電子ビーム2の偏向量の較正が
行われる。
このように、本実施例の電子ビーム露光装置によれば、
ステンシルマスク10に形成された可変三角形成形用開
口28〜31を使用して電子ビーム2の断面形状を所望
の大きさの三角形に成形する場合において、電子ビーム
2の偏向量を較正する場合、ステンシルマスク10に形
成された較正用開口32〜35を使用せず、電子ビーム
2の可変三角形成形用開口28〜31に対する位Iの検
出によって行うことができる。したがって、電子ビーム
2の偏向量の較正を短時間で行い、スループットの向上
を図ることができる。
[発明の効果] 本発明の荷電粒子ビーム露光方法又は露光装置によれば
、ステンシルマスクに形成された可変非矩形成形用開口
を使用して荷電粒子ビームの断面形状を所望の大きさの
非矩形に成形する場合において、荷電粒子ビームの偏向
量を較正する場合、ステンシルマスクに形成された較正
用開口を使用せず、荷電粒子ビームの可変非矩形成形用
開口に対する位置の検出によって行うことができるので
、荷電粒子ビームの偏向量の較正を短時間で行い、スル
ープットの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による荷電粒子ビーム露光装置の一実施
例(を子ビーム露光装置)の要部を示す図、 第2図は可変三角形成形用開口と電子ビームとの位置間
係を示す図、 第3図は従来の電子ビーム露光装置の一例の要部を示す
図、 第4図はステンシルマスクの一例を示す平面図、第5図
は可変三角形成形用開口と電子ビームとの位置関係を示
す図である。 38・・・偏向データ記憶手段 39〜42・・・偏向補正データ記憶手段43・・・加
算器 45・・・電子ビーム電流測定手段 (A) (C) 0 (D) 0 可変三角形成形用開口28〜31と電子ビーム2との位
置間係第2図 従来の電子ビーム露光装置の一例の要部第3図 ステンンルマスク 第4図 1゜ 可変三角形成形用開口28と電子ビーム2との位置関係
第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、荷電粒子ビームの断面形状を所望の大きさの非矩形
    に成形するための可変非矩形成形用開口が形成されたス
    テンシルマスクを具備してなる荷電粒子ビーム露光装置
    において、 露光開始前、前記非矩形の大きさが丁度ゼロとなる前記
    荷電粒子ビームの偏向量を基準として、前記荷電粒子ビ
    ームの断面形状を前記所望の大きさの非矩形に成形する
    ために必要とする前記荷電粒子ビームの偏向量を偏向デ
    ータとして記憶すると共に、 露光開始後、前記荷電粒子ビームの断面形状を前記所望
    の大きさの非矩形に成形する場合、前記非矩形の大きさ
    が丁度ゼロとなる偏向量で前記荷電粒子ビームを偏向し
    た場合における前記荷電粒子ビームの前記可変非矩形成
    形用開口に対する位置を前記荷電粒子ビームの電流値か
    ら検出し、該検出した位置が、前記非矩形の大きさが丁
    度ゼロとなる位置とずれている場合には、該ずれ量をゼ
    ロとするに必要な偏向量を偏向補正データとして算出し
    、該偏向補正データで前記偏向データを補正して露光を
    行うことを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。 2、荷電粒子ビーム(2)を放射する荷電粒子ビーム放
    射手段(1)と、試料(21)を載置するステージ(2
    2)との間に、 前記荷電粒子ビーム放射手段(1)から放射された前記
    荷電粒子ビーム(2)の断面形状を矩形に成形する矩形
    成形アパーチャ(4)と、該矩形成形アパーチャ(4)
    を通過した前記荷電粒子ビーム(2)を偏向する第1の
    偏向器(6)と、 該第1の偏向器(6)を通過した前記荷電粒子ビーム(
    2)を平行荷電粒子ビームにする第1のレンズ(7)と
    、 該第1のレンズ(7)によって平行荷電粒子ビームにさ
    れた前記荷電粒子ビーム(2)を偏向する第2の偏向器
    (8)と、 該第2の偏向器(8)によって偏向された前記荷電粒子
    ビーム(2)を光軸(3)と平行する方向に偏向する第
    3の偏向器(9)と、 該第3の偏向器(9)を通過した前記荷電粒子ビーム(
    2)の断面形状を所望の大きさの非矩形に成形するため
    の可変非矩形成形用開口(28〜31)が形成されたス
    テンシルマスク(10)と、 該ステンシルマスク(10)を通過した前記荷電粒子ビ
    ーム(2)を前記光軸(3)上に戻す第4の偏向器(1
    1)と、 該第4の偏向器(11)によって光軸(3)上に戻され
    た前記荷電粒子ビーム(2)の照射方向を前記光軸(3
    )に一致させる第5の偏向器(12)と、 該第5の偏向器(12)を通過した前記荷電粒子ビーム
    (2)を収束させる第2のレンズ(14)と、 該第2のレンズ(14)によつて収束された前記荷電粒
    子ビーム(2)を縮小化する縮小レンズ(16)と、 該縮小レンズ(16)によって縮小化された前記荷電粒
    子ビーム(2)を前記試料(21)に投影する投影レン
    ズ(18、19)と、 前記種々の大きさの非矩形を成形するために必要な偏向
    データを記憶させる偏向データ記憶手段(38)と、 該偏向データ記憶手段(38)に記憶させた前記偏向デ
    ータに基づく前記荷電粒子ビーム(2)の偏向量を補正
    するために必要な偏向補正データを記憶させる偏向補正
    データ記憶手段(39〜42)とを設け、 露光開始前、前記非矩形の大きさが丁度ゼロとなる前記
    荷電粒子ビーム(2)の偏向量を基準として、前記荷電
    粒子ビーム(2)の断面形状を前記所望の大きさの非矩
    形に成形するために必要とする偏向データを算出し、該
    偏向データを前記偏向データ記憶手段(38)に記憶す
    ると共に、 露光開始後、前記荷電粒子ビーム(2)の断面形状を前
    記所望の大きさの非矩形に成形する場合、前記非矩形の
    大きさが丁度ゼロとなる偏向量で前記荷電粒子ビーム(
    2)を偏向した場合における前記荷電粒子ビーム(2)
    の前記可変非矩形成形用開口(28〜31)に対する位
    置を前記荷電粒子ビーム(2)の電流値から検出し、該
    検出した位置が、前記非矩形の大きさが丁度ゼロとなる
    位置とずれている場合には、該ずれ量をゼロとするに必
    要な偏向量を偏向補正データとして算出し、該偏向補正
    データを前記偏向補正データ手段(39〜42)に記憶
    し、該記憶された偏向補正データで前記偏向データを補
    正して露光を行うことができるように構成されているこ
    とを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。 3、前記荷電粒子ビーム(2)の断面形状を前記所望の
    大きさの非矩形に成形するために必要な前記荷電粒子ビ
    ーム(2)の偏向は、前記第1の偏向器(6)において
    行うように構成されていることを特徴とする請求項2記
    載の荷電粒子ビーム露光装置。
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