JPH0352210B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明は半導体装置、特に超大規模集積回路装
置等の製造工程におけるパターニングなどの露光
処理の際の被処理体の弾性変形に起因するパター
ンの歪の補正方法に関する。

(b) 技術の背景 半導体集積回路装置の大規模化のために、その
パターンの微細化と高集積度化が推進されている
が、このパターンを実現する微細加工技術は、レ
ジストをパターニングする技術と、これをマスク
として半導体基体等をエツチングする技術との複
合技術である。

光の波長（約0.5〔μｍ〕）による制約を超える
超微細なパターニングを実現する技術として電子
ビーム露光方法が実用化されつつある。

電子ビーム露光方法は、(イ)解像力が光に比べて
高く、最小線幅0.1〔μｍ〕程度までの微線図形を
描画することができる。(ロ)パターンの位置精度が
高く、視野或いはストライブの継ぎ精度が高い。
(ハ)前記(ロ)の特徴によつて視野を継いで大きなパタ
ーンを描画することができる。(ニ)コンピユータ処
理で入力データを加工できる。(ホ)光露光に比較し
て工程数が少ない。などの長所を有して、単に高
解像力であるのみならず、パターンジエネレータ
としての機能及び製作時間が短縮される利点を備
えている。

半導体装置の製造工程において電子ビーム露光
方法は前述の利点から、(i)レチクル描画（拡大）、
(ii)マスターマスク描画（等倍）及び(iii)ウエーハ直
接描画の何れにも適用される。

(c) 従来技術と問題点 電子ビーム露光方法によるパターニングの一例
として、ステツプアンドリビート方式によるマス
ターマスクのパターニングを検討する。

通常マスクブランクとしては、シリコン等の半
導体ウエハより25〔mm〕程度大きい寸法で、厚さ
例えば2.3〔mm〕もしくは1.5〔mm〕程度の低膨張ガ
ラスもしくは合成石英板に、金属クロム（Cr）
を60乃至90〔mm〕程度の膜厚にスパツタし、更に
電子ビームレジストを塗布した材料が用いられ
る。

電子ビーム露光装置の描画室にはマスクブラン
ク或いはウエーハを載せるステージが水平に設置
されている。電子ビーム描画はビームの偏向だけ
で被処理体全面を覆うことができないので、被処
理体を機械的に移動させて全面に描画する。この
ために、ステージはＸ軸及びＹ軸方向にパルスモ
ータ等によつて移動できる構造とし、その位置測
定には例えばヘリウムネオンレーザを用いた干渉
計が用いられて、精度0.1〔μｍ〕以下の精度で測
長される。

マスクブランクを前記ステージに挿入・固定し
た場合に、マスクブランクはその自重によつて変
形し、また固定点の高さの変動によつてもねじれ
が発生し易い。第１図は３点で支持されたマスク
ブランクの状態を示した模式的な斜視図であり、
実線が変形したマスクブランク、破線が変形しな
いときのマスクブランクである。また第２図ａは
一辺の長さ約130〔mm〕の正方形のマスクブランク
を図中△印で示す４点で固定して、その表面の高
さを図中＋印で示す位置についてマスクブランク
の中央を基準として測定した一例を示し、図中の
曲線は１〔μｍ〕間隔の等高線を示す。更に第２
図ｂは第２図ａに示した例について最小二乗法に
よつてその表面の中心を通る理想平面を求めて、
この平面からの高さ（距離）を求めて前図と同様
に表示した図である。以上の例に見られる如く、
マスクブランクは固定点に対してその中央部分或
いは自由端が垂下し、一辺の長さ約130〔μｍ〕の
マスクブランクの４隅を固定した場合において
は、その最大変位量は５〔μｍ〕程度である。

この変形したマスクブランクの断面を第３図に
示す。図において１はマスクブランク、２は固定
点、３はマスクブランクの弾性変形の中立軸を示
す。この弾性変形によつてマスクブランクの電子
ビーム描画面に圧縮もしくは引張り変形を生ず
る。図示した状態において電子ビーム描画面の縮
み量又は伸び量△Ｌは、Ｌを固定点間隔、ｔをマ
スクブランクの厚さ、ｂを中央での変位量とする
とき、近似的に次式で示される。

△Ｌ＝4bt／Ｌ (1) 第２図ａ及びｂに示した例においては、Ｌ≒
120〔mm〕、ｂ≒５〔μｍ〕、ｔ≒＝2.3〔mm〕の時、
△Ｌ≒0.38〔mm〕となる。

以上の様に表面が伸縮した状態のマスクブラン
クに電子ビーム描画を実施するならば、前記の縮
み量又は伸び量△Ｌはパターンのピツチエラーと
なり、パターンに歪を生ずる。

前記の如きピツチエラーの他の要因としては、
マスクブランクの板厚の不均一性及びその裏面の
平担度の悪さ（例えば15〔μｍ〕程度）なども挙
げられるが、従来は0.5〔μｍ〕程度以内のピツチ
エラーは特に問題とはされず見過されていた。し
かしながら集積回路パターンの微細化と集積規模
の拡大を目的として位置合せ精度の許容誤差が厳
しくなり、現在は前記ピツチエラーを0.1〔μｍ〕
以内に抑制することが要求されている。

(d) 発明の目的 本発明は露光処理に際して、被処理体をステー
ジに固定した状態における該被処理体の弾性変形
による被処理面の伸縮によるピツチエラーを防止
することを目的とする。

(e) 発明の構成 本発明の前記目的は、複数の支持点上に載置さ
れた被処理体にパターンを形成するための電子ビ
ーム露光方法であつて、該支持点上において弾性
変形を受けた該被処理体の一表面について基準面
に対する高さの分布データを取得し、前記高さ分
布データから前記弾性変形を受けた該被処理体表
面における縮み量または伸び量を求め且つ前記パ
ターンを形成するための所定のパターンデータを
該縮み量または伸び量に基づいて求められた補正
データにより補正し、前記弾性変形された該被処
理体に対して前記補正されたパターンデータに基
づいて電子ビーム露光を行い、これにより、前記
弾性変形が取り除かれ状態の該被処理体において
前記パターンが所定寸法を有するように形成され
ることを以て達成される。

さらに上記目的を容易に実現するには、 前記被処理体における選択された位置を前記支
持点により支持して第１の方向における弾性変形
を所要限度内に抑制し且つ該第１の方向とは異な
る第２の方向について前記補正を行つて該被処理
体に対して電子ビーム露光を行う方法があげられ
る。

(f) 発明の実施例 以下本発明を実施例により図様を参照して具体
的に説明する。

まず先に述べた実施が特に容易である補正方向
が一方向に限定できる実施例について説明する。

本実施例におけるステージに固定された一辺の
長さ約130〔mm〕のマスクブランクの表面の高さの
分布を、先に説明した第２図ｂと同様に最小二乗
法によつて求めたその表面の中心を通る理想平面
を基準として表わした例を第４図に示す。

本実施例においては固定点ＡとA′及びＢと
B′のそれぞれの間隔を選択することによつて、
AA′及びBB′に平行な方向（Ｙ方向と略称する）
に関してマスクブランク表面の高さ方向の変位量
を0.5〔μｍ〕以内に抑制している。本実施例の一
辺の長さ約130〔mm〕、厚さ約2.3〔mm〕のマスクブ
ランクについては、ＡとA′及びＢとB′のそれぞ
れの間隔は約80〔mm〕である。

Ｙ方向に関しては高さ方向の変位量が前記の如
く抑制される結果、ピツチエラーは0.04〔μｍ〕
以内となる。（式(1)参照） 他方Ｙ方向に直角なＸ方向に関しては、マスク
ブランク表面の高さ方向の変位量は２〔μｍ〕近
い値であり、表面が圧縮される変形を生じてい
る。この状態のマスクブランクに仮に補正を行な
わないで電子ビーム露光を実施するならば、マス
クブランクを平面に回復した際に式(1)より約0.15
〔μｍ〕程度の伸びがパターンに現われることが
知られる。

このピツチエラーの補正はマスクブランクの変
位の分布が滑らかで単調であるために式(1)で表わ
される縮み量が例えばマスクブランクの中心から
の距離に比例して分布するとして近似しても目的
を達成することができる。すなわち、マスクブラ
ンクの中心位置を原点０とするとき、 x′＝ｘ−１／２・4bt／Ｌ・２／Ｌｘ (2) で表わされる式(2)の第２項を付加して補正した
x′の位置を変位がない場合の位置ｘと見做して意
図する処理を行なうことによつて、ピツチエラー
を0.05〔μｍ〕以内に抑制することができる。

次に電子ビーム露光装置のデータ転送系の一例
を第５図に例示する。

ただし、１１は磁気テープ記憶装置、１２は中
央処理装置、１３は磁気デイスク記憶装置、１４
は半導体記憶装置、１５は高速制御装置、１６は
歪補正装置、１７はデータ制御装置、１８はデジ
タル／アナロゲコンバータ、１９は電子ビーム偏
向電極である。尚、従来の方法に必要とされるプ
ログラム及びデータに加えて、式(2)による座標変
換プログラム及び例えばマスクブランクの厚さｔ
及び固定位置間隔Ｌのデータ等を予め磁気テープ
に記憶せしめる。

電子ビーム露光装置に内蔵せしめたレーザ光干
渉計等によつて、マスクブランクのステージに固
定された状態における表面高さの分布を測定し、
このデータを磁気テープ記憶装置１１に記憶さ
せ、該記憶装置１１からデータを取り出して中央
処理装置１２に入力することによつて、縮み量又
は伸び量△Ｌを算出し、磁気デイスク記憶装置１
３に記憶させる。次いで△Ｌのデータを再び中央
処理装置１２に入力させ補正量を含んだ位置x′を
導出する。この補正量を含んだ位置x′という情報
に基づいて電子ビーム偏向電極１９を制御するこ
とにより電子ビームを所定の正確な位置に導き露
光処理を行なう。

以上説明した実施例の如く被処理体面上に設定
する直交軸の一方についての変位量の抑制が不可
能の場合、或いは敢てこれを行なわない場合に
は、２軸方向についてそれぞれ前記実施例と同様
の補正を実施することによつて、ピツチエラーを
余裕をもつて0.1〔μｍ〕以内に止めることができ
る。

なお処理位置の補正のための座標変換は、両端
を支持された梁の曲げ理論による式(1)に基づく式
(2)に限定されることなく、片持ち梁の式を併用す
るなど被処理体の形状に即して補正をすることが
望ましい。

また１チツプの寸法が例えば10〔mm〕以下程度
である場合には、チツプ内では補正を行なわず、
チツプ相互間の間隔についてのみ前記位置補正を
加えるのみでピツチエラーを0.1〔μｍ〕以内とす
ることが可能である場合が多い。

先に説明した実施例はマスターマスクの電子ビ
ーム露光処理の例であるが、ウエハに直接電子ビ
ーム露光処理を行なう場合、もしくはリピータに
よりマスクを製作する場合にもウエハもしくはマ
スクの変形の補正に本発明を適用して正確なパタ
ーンの製品を供給することができる。本実施例で
は電子ビームによる露光について説明したが本発
明は光による露光にも用いることができる。

尚、製作されたマスクもしくはウエハの評価に
際しても本発明を適用することによつて現状より
正確な評価をすることができる。

(F) 発明の効果 以上説明した如く本発明によれば、露光処理に
際して、被処理体の弾性変形に起因するパターン
の歪すなわちピツチエラーを充分に補正すること
が可能となり、超大規模集積回路装置などの最も
精密で微細な処理を必要とする半導体装置の実現
に大きい効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術の問題の原因である被処理体
の状態を示す模式斜視図、第２図ａ及びｂは被処
理体の表面の高さの分布例を示す図、第３図は被
処理体の形状の断面図、第４図は本発明の一実施
例の被処理体の表面の高さの分布を示す図、第５
図は本発明の実施例の電子ビーム露光装置のデー
タ転送系のブロツクダイヤグラムである。 図において、１はマスクブランク、２は固定
点、３は中立軸、１１は磁気テープ記憶装置、１
２は中央処理装置、１３は磁気デイスク記憶装
置、１４は半導体記憶装置、１５は高速制御装
置、１６は歪補正装置、１７はデータ制御装置、
１８はデジタル／アナログコンバータ、１９は電
子ビーム偏向電極を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の支持点上に載置された被処理体にパタ
   ーンを形成するための電子ビーム露光方法であつ
   て、 該支持点上において弾性変形を受けた該被処理
   体の一表面について基準面に対する高さの分布デ
   ータを取得する工程と、 前記高さ分布データから前記弾性変形を受けた
   該被処理体表面における縮み量または伸び量を求
   め且つ前記パターンを形成するための所定のパタ
   ーンデータを該縮み量または伸び量に基づいて求
   められた補正データにより補正する工程と、 前記弾性変形された該被処理体に対して前記補
   正されたパターンデータに基づいて電子ビーム露
   光を行う工程 とを含み、前記弾性変形が取り除かれた状態の該
   被処理体において前記パターンが所定寸法を有す
   るように形成されることを特徴とする露光処理方
   法。 ２ 前記被処理体における選択された位置を前記
   支持点により支持して第１の方向における弾性変
   形を所要限度内に抑制し且つ該第１の方向とは異
   なる第２の方向について前記補正を行つて該被処
   理体に対して電子ビーム露光を行うことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の露光処理方法。