JPH05299328A - 荷電粒子ビーム露光方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電子光学系を改良することなく、制御系に改良
を加えるだけで、絞りアパーチャ上のクロスパターン像
に生じる収差に影響されない、精度の高いパターンを試
料に形成することができ、これを、例えば、半導体集積
回路の製造工程に使用する場合には、パターン精度の高
い半導体集積回路を製造することができるようにする。 【構成】露光時間補正データ格納部２９に、ブロックマ
スク８の全てのブロックパターンについて、ブロック成
形された電子ビーム３の試料２５に対する露光時間補正
データを格納しておき、この露光時間補正データに基づ
いて、ブロック成形された電子ビーム３の試料２５に対
する露光量がブロックマスクの全てのブロックパターン
について略一定値となるように、露光時間を制御して露
光を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子ビームやイオンビ
ーム等、いわゆる荷電粒子ビームを使用して露光を行う
荷電粒子ビーム露光方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、荷電粒子ビーム露光装置、例え
ば、電子ビーム露光装置として、図４にその要部を示す
ようなものが知られている。

【０００３】図中、１は電子銃、２は光軸、３は電子銃
１から射出された電子ビーム、４は電子銃１から射出さ
れた電子ビーム３の断面形状を矩形に成形するための矩
形成形アパーチャ、５は矩形成形アパーチャ４により矩
形成形された電子ビーム３を集束させるための電磁レン
ズである。

【０００４】また、６は矩形成形された電子ビーム３を
可変矩形する場合に使用する可変矩形成形用の偏向器、
７は可変矩形成形用の偏向器６を通過した電子ビーム３
を平行ビーム化するための電磁レンズである。

【０００５】また、８は複数の透過パターン、いわゆる
ブロックパターンが形成されてなるマスク板、いわゆる
ブロックマスクであり、このブロックマスク８は、例え
ば、図５にその平面図を示すように構成されている。

【０００６】図５において、９は基板、１０は所定のピ
ッチでマトリクス状に配置されたエリアと呼ばれる領
域、１１はエリア内にマトリクス状に配置されたブロッ
クと呼ばれる領域であり、これらブロック１１を単位と
してブロックパターンが形成されいる。

【０００７】ここに、エリア１０は、ブロックマスク８
上、電子ビーム３を最大限に偏向できる大きさとされて
おり、図６に示すように、１個のエリア１０には、例え
ば、３６個のブロック１１が配置されている。なお、図
７はブロックパターンの例を示す図であり、１２がブロ
ックパターンである。

【０００８】また、図４において、１３〜１６は電磁レ
ンズ７によって平行ビーム化された電子ビーム３をブロ
ックマスク８に形成されたブロックパターン１２の形状
に成形する場合、即ち、いわゆるブロック成形する場合
に使用される偏向器である。

【０００９】ここに、偏向器１３は、電子ビーム３を選
択されたブロックパターンの方向に偏向するための偏向
器である。また、偏向器１４は、偏向器１３により偏向
された電子ビーム３を選択されたブロックパターン上、
ブロックマスク８に対して垂直方向に偏向するための偏
向器である。

【００１０】また、偏向器１５は、選択されたブロック
パターンによりブロック成形された電子ビーム３を光軸
２の方向に偏向するための偏向器である。また、偏向器
１６は、偏向器１５により偏向された電子ビーム３を光
軸２上に偏向するための偏向器である。

【００１１】また、１７は電磁レンズ７によって平行ビ
ーム化された電子ビーム３を集束するための電磁レン
ズ、１８は電子ビーム３の通過を制御するためのブラン
キング電極、１９は電子ビーム像を縮小するための縮小
レンズである。

【００１２】また、２０は絞りアパーチャ、２１、２２
は電子ビーム像を試料に結像させるための結像レンズ、
２３は電子ビーム３を副偏向領域に偏向するための主偏
向器（メインデフレクタ）、２４は電子ビーム３を副偏
向領域中、露光位置に偏向するための副偏向器（サブデ
フレクタ）、２５は試料、２６は試料２５を搭載するた
めのステージである。

【００１３】かかる電子ビーム露光装置は、ブロックマ
スク８を備えているので、ＤＲＡＭ（dynamic random a
ccess memory）等のように、繰り返しパターンを有する
ＬＳＩを製造する場合には、電子ビーム３をブロック成
形して露光を行うことにより、全体としての露光時間の
短縮化を図ることができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来の電子ビー
ム露光装置を使用した従来の露光方法においては、電子
ビーム３をブロックマスク８のどの位置へ偏向する場合
においても、試料２５に露光される電子ビーム３の電流
密度を一定とし、全てのブロックパターンについて、１
ショットの露光時間を一定としていた。

【００１５】しかし、偏向器１３、１４により偏向され
た電子ビーム３は、その偏向量に応じて絞りアパーチャ
２０上でクロスオーバ像に収差を持ち、試料２５上に所
望のサイズを持つパターンが結像されたとしても、その
電流密度は、クロスオーバ像の収差に応じて絞りアパー
チャ２０により欠損されたものとなる。

【００１６】このため、使用するブロックパターンによ
って露光量にバラツキが発生し、試料２５上に精度の高
いパターンを形成することができず、これを、例えば、
半導体集積回路の製造に使用する場合には、パターン精
度の高い半導体集積回路を製造することができないとい
う問題点があった。

【００１７】ここに、絞りアパーチャ２０上でのクロス
オーバ像の収差自体を補正し、全てのブロックパターン
について、ブロック成形された電子ビーム３の試料面２
５上での電流密度を一定に保つようにする場合には、精
度の高いパターンを形成することができるが、このよう
にする場合には、電子ビーム露光装置の電子光学系が余
りに複雑になってしまうという問題点があった。

【００１８】本発明は、かかる点に鑑み、電子光学系を
改良することなく、制御系に改良を加えるだけで、絞り
アパーチャ上のクロスパターン像に生じる収差に影響さ
れない、精度の高いパターンを試料に形成することがで
き、これを、例えば、半導体集積回路の製造工程に使用
する場合には、パターン精度の高い半導体集積回路を製
造することができるようにした荷電粒子ビーム露光方法
及び装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明による荷電粒子ビ
ーム露光方法は、荷電粒子ビームの断面形状をブロック
成形する複数のブロックパターンが形成されたブロック
マスクを備えてなる荷電粒子ビーム露光装置を使用して
露光を行う場合、予め、荷電粒子ビームをブロック上の
全ての偏向対象位置に偏向した場合における試料面上の
電流密度を求めて露光時間の補正データを作成してお
き、この露光時間の補正データに基づいて、ブロック成
形された荷電粒子ビームの試料に対する露光量がブロッ
クマスクの全てのブロックパターンについて略一定値と
なるように露光時間を制御して露光を行う、というもの
である。

【００２０】なお、この場合、電流密度は、例えば、位
置、形状が既知の透過パターンを使用して、ブロックマ
スク上、全ての偏向対象位置について実測して求めるこ
とができるし、また、ブロックマスク上、所定の偏向対
象位置についてのみ、位置、形状が既知の透過パターン
を使用して実測により求め、その他の偏向対象位置につ
いては、所定の偏向対象位置についての実測値を基準に
して所定の補完を行うことにより求めることもできる。

【００２１】また、本発明による荷電粒子ビーム露光装
置は、荷電粒子ビームの断面形状をブロック成形する複
数のブロックパターンが形成されたブロックマスクを備
えてなる荷電粒子ビーム露光装置を改良するものであ
り、複数のブロックパターンについて、ブロック成形さ
れた荷電粒子ビームの試料に対する露光時間の補正デー
タを格納する露光時間補正データ格納部と、この露光時
間補正データ格納部をアクセスして、ブロックパターン
を識別するコードが指示するブロックパターンについて
の露光時間の補正データを読出す露光時間補正データ読
出し回路と、この露光時間補正データ読出し回路を介し
て読み出された露光時間の補正データに基づいて、ブロ
ック成形された荷電粒子ビームの試料に対する露光量が
ブロックマスクの全てのブロックパターンについて略一
定値となるように、露光時間を演算する露光時間演算回
路とを備えて構成される。

【００２２】

【作用】本発明による荷電粒子ビーム露光方法によれ
ば、荷電粒子ビームをブロックマスク上の全ての偏向対
象位置に偏向した場合における試料面上の電流密度から
作成された補正データに基づいて、ブロック成形された
荷電粒子ビームの試料に対する露光量がブロックマスク
の全てのブロックパターンについて略一定値となるよう
に露光時間を制御して露光を行うとしている。

【００２３】したがって、電子光学系を改良することな
く、制御系に改良を加えるだけで、絞りアパーチャ上の
クロスパターン像に生じる収差に影響されない、精度の
高いパターンを試料に形成することができる。なお、本
発明による荷電粒子ビーム露光装置は、本発明による荷
電粒子ビーム露光方法を実施し得る荷電粒子ビーム露光
装置の一例である。

【００２４】

【実施例】以下、図１〜図３を参照して、本発明の一実
施例につき、本発明を電子ビーム露光方法及び装置に適
用した場合を例にして説明する。なお、図１において、
図４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。

【００２５】図１は本発明の一実施例である電子ビーム
露光装置の要部を示す図である。図中、２７は電子光学
系、２８はブランキング制御系であり、電子光学系２７
は、図４に示す従来の電子ビーム露光装置と同様に構成
されている。

【００２６】本実施例の電子ビーム露光装置はブランキ
ング制御系２８に特徴があり、このブランキング制御系
２８において、２９は電子ビーム３の試料２５に対する
露光時間の補正データを格納する露光時間補正データ格
納部であり、アドレス３０₁、３０₂・・・３０_nにそれ
ぞれブロックパターンごとの露光時間補正データが格納
される。

【００２７】また、３１は露光データ中、ブロックパタ
ーンを識別するコード、いわゆるブロックパターンコー
ドに基づいて露光時間補正データ格納部２９をアクセス
し、対応するアドレスから対応するブロックパターンに
ついての露光時間補正データを読出す露光時間補正デー
タ読出し回路である。

【００２８】また、３２は露光時間補正データ読出し回
路３１を介して露光時間補正データ格納部２９から読み
出された露光時間補正データに基づいて、露光時間＝基
準露光時間×露光時間補正データなる演算、即ち、電流
密度×露光時間＝一定値となるような露光時間を演算す
る露光時間演算回路である。

【００２９】また、３３は露光時間演算回路３２が出力
する露光時間データに基づいてブランキング・クロック
を発生するブランキング・クロック発生回路、３４はブ
ランキング・クロック発生回路３３から出力されたブラ
ンキング・クロックに基づいてブランキング・タイミン
グ信号を発生するブランキング・タイミング信号発生回
路である。

【００３０】また、３５はブランキング・タイミング信
号発生回路３４から出力されたブランキング・タイミン
グ信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ、３
６はＤ／Ａコンバータ３５の出力を増幅してブランキン
グ電極１８に供給する増幅器である。

【００３１】ここに、本実施例においては、露光時間補
正データ格納部２９の各アドレス３０₁、３０₂・・・３
０_nに格納すべき露光時間補正データは、次のようにし
て求められる。

【００３２】まず、図２に示すように、エリア３７内の
中央部及び四隅に正方形のキャリブレーション用のブロ
ックパターン３８〜４２を形成してなるブロックマスク
を用意する。なお、４３〜４７はそれぞれブロックパタ
ーン３８〜４２の位置を示す基準点である。

【００３３】次に、電子ビーム３を偏向してブロックパ
ターン３８の形状にブロック成形し、ブロック成形され
た電子ビーム３の試料２５上でのビームサイズと電流値
とを計測することにより、ブロックパターン３８につい
て、ブロック成形された電子ビーム３の電流密度を計測
する。

【００３４】以下、同様のことをブロックパターン３９
〜４２について行い、図３に示すように、ブロックパタ
ーン３８〜４２によりブロック成形された電子ビーム３
の電流密度をもとに線形近似の補完を行い、電流密度マ
ップ４８を作成する。

【００３５】ここに、図３において、Ｘ、Ｙはブロック
マスク上の座標軸、４９は電流密度を示す軸であり、こ
の電流密度を示す軸４９は、ブロックマスクに対して垂
直とされている。また、点５０と基準点４３との間の長
さはブロックパターン３８によりブロック成形された電
子ビーム３の試料面２５上での電流密度の大きさとされ
ている。

【００３６】また、点５１と基準点４４とを結ぶ線分５
２は、ブロックマスクに垂直に延在されており、その長
さは、ブロックパターン３９によりブロック成形された
電子ビーム３の試料面２５上での電流密度の大きさとさ
れている。

【００３７】また、点５３と基準点４５とを結ぶ線分５
４は、ブロックマスクに垂直に延在されており、その長
さは、ブロックパターン４０によりブロック成形された
電子ビーム３の試料面２５上での電流密度の大きさとさ
れている。

【００３８】また、点５５と基準点４６とを結ぶ線分５
６は、ブロックマスクに垂直に延在されており、その長
さは、ブロックパターン４１によりブロック成形された
電子ビーム３の試料面２５上での電流密度の大きさとさ
れている。

【００３９】また、点５７と基準点４７とを結ぶ線分５
８は、ブロックマスクに垂直に延在されており、その長
さは、ブロックパターン４２によりブロック成形された
電子ビーム３の試料面２５上での電流密度の大きさとさ
れている。

【００４０】したがって、例えば、ブロックパターン５
９によってブロック成形される電子ビーム３の電流密度
は、その基準点６０から垂直方向に点５０、５３、５５
を含む平面と点６１で交差するまで伸ばした線分６２の
長さで求めることができる。

【００４１】次に、この電流密度マップから、全てのブ
ロックパターンについて、電流密度×露光時間補正デー
タ＝一定値となるように露光時間補正データを求め、こ
れを露光時間補正データ格納部２９に格納する。

【００４２】かかる本実施例の電子ビーム露光装置にお
いては、順次、転送されてくる露光データ中、ブロック
パターンコードは、露光時間補正データ読出し回路３１
に供給される。

【００４３】露光時間補正データ読出し回路３１は、ブ
ロックパターンコードを、対応するアドレスに変換して
露光時間補正データ格納部２９をアクセスし、対応する
ブロックパターンの露光時間補正データを読み出す。

【００４４】この露光時間補正データ格納部２９から読
み出された露光時間補正データは、露光時間演算回路３
２に供給されて、この露光時間演算回路３２において
は、露光時間＝基準露光時間×露光時間補正データなる
演算がなされ、即ち、電流密度×露光時間＝一定値とな
るように、露光時間が演算されて、これがブランキング
・クロック発生回路３３に供給される。

【００４５】ここに、ブランキング・クロック発生回路
３３は、演算された露光時間に対応するブランキング・
クロックを出力し、これをブランキング・タイミング信
号発生回路３４に供給し、ブランキング・タイミング信
号発生回路３４はブランキング・クロックに対応するブ
ランキング・タイミング信号をＤ／Ａコンバータ３５に
供給する。

【００４６】Ｄ／Ａコンバータ３５は、デジタル信号で
あるブランキング信号をアナログ信号に変換し、これを
増幅器３６を介して電子光学系２７のブランキング電極
１８に供給する。

【００４７】このように、本実施例においては、全ての
ブロックパターンについて、電流密度×露光時間＝一定
値となるように露光時間を演算して、ブロック成形され
た電子ビーム３の試料２５に対する露光量が、どのブロ
ックパターンについても、略一定値となるように露光時
間を制御して露光を行うようにしている。

【００４８】したがって、本実施例によれば、絞りアパ
ーチャ２０上のクロスパターン像に生じる収差に影響さ
れない、精度の高いパターンを試料に形成することがで
き、これを、例えば、半導体集積回路の製造工程に使用
する場合には、パターン精度の高い半導体集積回路を製
造することができる。

【００４９】なお、上述の実施例では、図３に示すよう
に、線形近似の補完を行うことにより電流密度マップを
作成し、全てのブロックパターンについて、露光時間の
補正データを求めるようにしているが、この代わりに、
位置、形状が既知のブロックパターンが形成されたブロ
ックマスクを使用して全ての偏向対象位置について電流
密度を実測して露光時間の補正データを求め、この補正
データを、使用するブロックマスクのブロックパターン
について適用するようにしても良い。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、本発明による荷電粒子ビ
ーム露光方法及び装置によれば、電子光学系を改良する
ことなく、制御系に改良を加えるだけで、絞りアパーチ
ャ上のクロスパターン像に生じる収差に影響されない、
精度の高いパターンを試料に形成することができ、これ
を、例えば、半導体集積回路の製造工程に使用する場合
には、パターン精度の高い半導体集積回路を製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による荷電粒子ビーム露光装置の一実施
例の要部を示す図である。

【図２】本発明による荷電粒子ビーム露光方法の一実施
例を実施するために用意すべきブロックマスクの一部分
を示す平面図である。

【図３】本発明による荷電粒子ビーム露光方法の一実施
例を実施するために必要とされる電流密度マップの作成
方法を説明するための図である。

【図４】従来の電子ビーム露光装置の一例の要部を示す
図である。

【図５】ブロックマスクを示す平面図である。

【図６】１個のエリア部分を示す平面図である。

【図７】ブロックパターンの例を示す平面図である。

【符号の説明】

２７ 電子光学系 ２８ ブランキング制御系

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】荷電粒子ビームの断面形状をブロック成形
   する複数のブロックパターンが形成されたブロックマス
   クを備えてなる荷電粒子ビーム露光装置を使用して露光
   を行う場合、予め、前記荷電粒子ビームを前記ブロック
   マスク上の全ての偏向対象位置に偏向した場合における
   試料面上の電流密度を求めて露光時間の補正データを作
   成しておき、この露光時間の補正データに基づいて、ブ
   ロック成形された荷電粒子ビームの試料に対する露光量
   が前記複数のブロックパターンの全てについて略一定値
   となるように露光時間を制御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. 【請求項２】前記電流密度は、位置、形状が既知の透過
   パターンを使用して、ブロックマスク上、全ての偏向対
   象位置について実測して求めることを特徴とする請求項
   １記載の荷電粒子ビーム露光方法。
3. 【請求項３】前記電流密度は、ブロックマスク上、所定
   の偏向対象位置についてのみ、位置、形状が既知の透過
   パターンを使用して実測により求め、その他の偏向対象
   位置については、前記所定の偏向対象位置についての実
   測値を基準にして所定の補完を行うことにより求めるこ
   とを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム露光方
   法。
4. 【請求項４】荷電粒子ビームの断面形状をブロック成形
   する複数のブロックパターンが形成されたブロックマス
   クを備えてなる荷電粒子ビーム露光装置であって、前記
   複数のブロックパターンについて、ブロック成形された
   荷電粒子ビームの試料に対する露光時間の補正データを
   格納する露光時間補正データ格納部と、この露光時間補
   正データ格納部をアクセスしてブロックパターンを識別
   するコードが指示するブロックパターンについての露光
   時間の補正データを読出す露光時間補正データ読出し回
   路と、この露光時間補正データ読出し回路を介して読み
   出された前記露光時間の補正データに基づいて、ブロッ
   ク成形された荷電粒子ビームの前記試料に対する露光量
   が前記複数のブロックパターンの全てについて略一定値
   となるように、露光時間を演算する露光時間演算回路と
   を備えていることを特徴とする荷電粒子ビーム露光装
   置。