JPH06132203A - 荷電粒子ビーム露光方法 - Google Patents
荷電粒子ビーム露光方法Info
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Abstract
配列してなるブランキング・アパーチャ・アレイ板(B
AA板)を備えてなる荷電粒子ビーム露光装置を用いた
荷電粒子ビーム露光方法に関し、重要度の高いパターン
・エッジを精度高く形成することができるようにし、こ
れを例えば、LSI製造用のリソグラフィ装置として使
用する場合には、高密度・高精度のLSIを製造するこ
とができるようにする。 【構成】あらかじめ、ウエハの各層ごとに、X軸又はY
軸のうち、いずれかを優先軸として定めておき、サブデ
フレクタ27によるオン・ビーム21の走査方向及びス
テージ31の連続移動方向を優先軸方向に合わせて露光
する。
Description
アパーチャを2次元的に配列してなるブランキング・ア
パーチャ・アレイ板(以下、BAA板という)を備えて
なる荷電粒子ビーム露光装置を用いた荷電粒子ビーム露
光方法に関する。
能を向上させており、電子計算機、通信、機械制御等、
広く産業全般に亘る技術進歩の核技術としての役割が期
待されている。
高集積化を達成しており、例えば、DRAMでは、1
M、4M、16M、64M、256M、1Gと、その集
積化が進んでいるが、このような高集積化は、ひとえ
に、リソグラフィ技術など、微細加工技術の進歩によっ
ている。
ーム露光装置は、0.05μm以下の微細加工を0.02
μm以下の位置合わせ精度で実現することができるが、
これまで、スループットが低く、LSIの量産には使用
できないであろうと考えられていた。
子ビーム露光装置や可変矩形ビーム型の電子ビーム露光
装置等、いわゆる一筆書きの露光を行う電子ビーム露光
装置についての議論であり、物理的・技術的なネックに
視点をあてて、スループットが低い原因を解明し、真剣
に検討した結果ではなく、単に現在の市販装置の生産性
に鑑みて判断されているにすぎなかった。
ルマスク)を備えてなる電子ビーム露光装置や、BAA
板を備えてなる電子ビーム露光装置に関する本発明者等
による発明により、1cm2/1sec程度のスループットが
期待できるようになった。
位置合わせ精度、クイック・ターン・アラウンド、信頼
性のどれをとっても、他のリソグラフィ装置よりも優れ
ていると言える。
光装置は、ブロックマスクを備えてなる電子ビーム露光
装置が不得意とするランダムなパターンに対しても、高
速露光を行うことができるので、その開発が注目されて
いる。
露光装置として、図6にその要部を示すようなものが知
られている。図中、1は電子ビーム、2は電子ビーム1
を発生する電子銃であり、3はカソード、4はグリッ
ド、5はアノードである。
ームを収束する電磁レンズ、12はBAA板であり、こ
のBAA板12は、図7にその平面図を示すように構成
されている。
アパーチャが配列されてなるBAA部、15は矩形に形
成されたブランキング・アパーチャであり、ブランキン
グ・アパーチャ15には、対向してなるブランキング電
極16、17が形成されている。なお、18は接地線、
19は信号線、20は共通接地線である。
18及び共通接地線20を介して接地され、ブランキン
グ電極17は、信号線19を介して制御部(図示せず)
のオン・オフ信号発生回路(図示せず)に接続される。
れる電子ビーム1は、ブランキング・アパーチャ15に
よって、ブランキング・アパーチャ15ごとの電子ビー
ムに加工される。
信号が印加されたブランキング・アパーチャ15を通過
した電子ビーム、いわゆるオン・ビームは、偏向され
ず、被露光体に照射される。図6において、21はオン
・ビームを示している。
フ信号が印加されたブランキング・アパーチャ15を通
過した電子ビーム、いわゆるオフ・ビームは、偏向さ
れ、被露光体に照射されない。図6において、22はオ
フ・ビームを示している。
ブランキング・アパーチャ列231、232・・・2316
が形成されているが、これらブランキング・アパーチャ
列231、232・・・2316は全て平行に配列されてい
る。
231、232・・・2316においては、同数、例えば、
64個のブランキング・アパーチャ15が同一又は略同
一間隔で配列されている。
チャ列231、233、235、237、2310、2312、
2314、2316及びブランキング・アパーチャ列2
32、234、236、238、239、2311、2313、
2315は、それぞれ、その列方向のブランキング・アパ
ーチャ15の配列位相を同一にされている。
2、234、236、238、239、2311、2313、2
315のブランキング・アパーチャ15の配列位相は、ブ
ランキング・アパーチャ列231、233、235、2
37、2310、2312、2314、2316のブランキング
・アパーチャ15の配列位相を1/2だけシフトしたも
のとされている。
ャ列231とブランキング・アパーチャ列232、ブラン
キング・アパーチャ列233とブランキング・アパーチ
ャ列235、・・・、ブランキング・アパーチャ列23
15とブランキング・アパーチャ列2316とは、それぞ
れ、見かけ上、1列となるように制御される。
2k-1(k=1〜8)に対するオフ信号の印加とブランキ
ング・アパーチャ列232kに対するオフ信号の印加とは
位相をずらして行われ、ブランキング・アパーチャ列2
32k-1によるオン・ビーム21とブランキング・アパー
チャ列232kによるオン・ビーム21とが、被露光体面
の同一列を照射するように制御される。
用のアパーチャ、25は焦点ずれを補正するリフォーカ
ス・コイル、26はオン・ビーム21をサブフィールド
に偏向するメインデフレクタ、27はサブフィールド内
においてオン・ビーム21を偏向するサブデフレクタで
ある。
る位置に応じて焦点を補正するダイナミック・フォーカ
ス・コイル、29は被露光体に照射されるオン・ビーム
21の収差を補正するダイナミック・スティグ・コイル
である。
はウエハ30を支持するステージ、32はステージ31
の移動位置を検出するレーザ干渉計であり、レーザ干渉
計32による位置検出信号は、メインデフレクタ26及
びサブデフレクタ27に印加すべき走査信号を発生する
走査信号発生器(図示せず)に伝送される。
ーム走査方向及びステージ31の連続移動方向を示す図
であり、X軸、Y軸はパターンを形成する場合の基準と
なる直交軸、33はサブフィールドである。
エハ30の全層において、ステージ31の連続移動方向
をY軸方向とすると共に、長辺をX軸方向に2mm、短
辺をY軸方向に100μmとする長方形の領域を一単位
として、この領域内を5μm幅で、図上、左側から右側
に、即ち、矢印341、矢印342・・・矢印34400で
示す順に行われていた。
ーム露光装置においては、オン・ビーム21及びオフ・
ビーム22は0.05μm□に形成され、ウエハ30に
照射されるオン・ビーム21のエネルギーのシャープネ
スは、図9に示すように、0.02μmとなる。
場合、オン・ビーム21の走査方向に平行するパターン
・エッジのボケは、図10に示すように、オン・ビーム
21のエネルギー・プロフィールのシャープネスとほぼ
一致して0.02μm程度となる。
向と直交するパターン・エッジのボケは、オン・ビーム
21を2.5nsec/0.05μm(400MHz)で走査
していることから、0.05μmとなり、解像度が劣化
してしまう。
説明するための図であり、図11はウエハ30面上のド
ットを模式的に示しており、黒丸35はオン・ビーム2
1によって照射されたドット、白丸36はオン・ビーム
21によって照射されていないドットであり、図12は
ウエハ30面上に形成されたパターンを示している。
示すように露光し、図12に示すようなパターン37〜
40を形成した場合、これらパターン37〜40におい
て、オン・ビーム21の走査方向と平行するエッジ41
〜48は、ボケたり、揺らいだりせず、綺麗に形成され
るが、オン・ビーム21の走査方向と直交する方向のエ
ッジ49〜58は、ボケたり、揺らいだりして、エッジ
41〜48ほどには、綺麗には形成されない。
3Aに示すような走査波形を印加する場合において、小
さな偏向を行う高速偏向器を設置し、この高速偏向器に
周波数が400MHzの図13Bに示すような鋸歯状波
を印加する場合には、図13Cに示すようなステップ波
形でオン・ビーム21を0.05μmごとに1ドットず
つウエハ30面上のレジストを露光することができるの
で、オン・ビーム21の走査方向に直交するパターン・
エッジの解像度を改善することができる。
Dに示すように、ブランキング電極17に印加するオフ
信号(ブランキング波形)の立ち上がり、立ち下がりの
鈍さのために、オン・ビーム21は、徐々に現れて、徐
々に消えて行くことになる。
位でステップ的に走査するようにしたとしても、図13
Eに示すように、オフ信号と走査波形のタイミングとの
ズレのために、ウエハ30面上、次に照射するドットに
来てから、前のドットを照射したオン・ビーム21が消
えたり、次のドットを照射すべきオン・ビーム21が前
のドットで現れてしまう場合がある。
する方向には、見かけ上、128個のブランキング・ア
パーチャ15が配列されているにも関わらず、オフ信号
の波形には、図14Fに示すようなバラツキがある。
ン・ビーム21の走査方向と平行するパターン・エッジ
59、60は、ボケたり、揺らいだりせず、綺麗に形成
されるが、オン・ビーム21の走査方向と直交するパタ
ーン・エッジ61、62は、図13Bに示すような、鋸
歯状波を印加しない場合ほどには、ボケたり、揺らいだ
りしないが、それでも、なお、ボケたり、揺らいだりし
て、要求されているほどには綺麗に形成されない。
平行するパターン・エッジのシャープネス、オン・ビ
ーム21の走査方向に直交するパターン・エッジのシャ
ープネス、オン・ビーム21の走査方向に直交する方
向の最小パターン幅、オン・ビーム21の走査方向に
平行する方向の最小パターン幅を数値的に整理すると、
次のようになる。
行するパターン・エッジのシャープネス=0.02μ
m、オン・ビーム21の走査方向に直交するパターン
・エッジのシャープネス=0.03μm〜0.05μm、
オン・ビーム21の走査方向に直交する方向の最小パ
ターン幅=0.05μm、オン・ビーム21の走査方
向に平行する方向の最小パターン幅=0.1μmとな
る。
子ビーム露光装置は「オン・ビーム21の走査方向と直
交するパターン・エッジのシャープネスをオン・ビーム
21の走査方向と平行するパターン・エッジのシャープ
ネスよりも劣らせ」、また、「オン・ビーム21の走査
方向と平行する方向の最小パターン幅をオン・ビーム2
1の走査方向と直交する方向の最小パターン幅よりも大
きくさせる」という特性を有している。
備えてなる電子ビーム露光装置においては、オン・ビー
ム21の走査方向をウエハ30面上の全層において同一
としており、各層において、解像度上、どの方向のパタ
ーン・エッジが優先されるかが、なんら考慮されておら
ず、全体として精度の高いパターン形成が行われていな
いという問題点があった。
よる露光の精度劣化要因について見てみると、ステージ
31の進行方向(Y軸方向)のパターン・エッジは、物
理的には、オン・ビーム21を同一箇所で偏向してお
り、サブデフレクタ27の偏向能率と偏向方向の回転誤
差とを含まないので、例えば、図15に示すように、ス
テージ31の進行方向に延在するパターン63、64
は、大変に綺麗で整然と形成される。
直交する方向(X軸方向)に延在するパターンは、それ
がサブデフレクタ27による5μmの走査領域をまたい
で延在する場合には、パターンをつなぎ合わせる必要が
ある。
する方向のパターン・エッジは、Y軸方向の位置が正確
でないといけないが、一般に、X軸方向のつなぎは良く
なく、図16に示すように、本来、連続するべきパター
ン65、66も、そのつなぎ部分でズレが発生してしま
う場合があり、これが問題となっていた。
示しているが、LSIパターンにおいては、パターン・
エッジは、極めて大切である。例えば、ゲート67は、
ドレイン68側のエッジ69及びソース70側のエッジ
71が特に綺麗に描画できていないといけない。
方形の場合、一般に長手方向のエッジ74〜77が特に
大切であり、配線78、79は、配線長の方向のエッジ
80〜83が特に重要である。なお、2層配線の場合に
は、1層目と2層目の配線は互いに直交している。
おいても、層毎に重要エッジの方向が異なるが、BAA
板12を備えてなる電子ビーム露光装置においては、技
術の基本において、オン・ビーム21の走査方向に平行
する方向と、直交する方向とで、パターン・エッジの綺
麗さが異なるので、ぎりぎりの性能を追及する場合に
は、これが問題となる。
えてなる電子ビーム露光装置等、BAA板を備えてなる
荷電粒子ビーム露光装置を用いた荷電粒子ビーム露光方
法であって、重要度の高いパターン・エッジを高精度で
形成することができるようにし、これを、例えば、LS
Iを製造用のリソグラフィ装置として使用する場合に
は、高密度・高精度のLSI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を提供することを目的
とする。
ーム露光方法は、被露光体面上で荷電粒子ビームの走査
方向に直交させるべき第1の方向にブランキング・アパ
ーチャを同一又は略同一間隔で形成してなる複数のブラ
ンキング・アパーチャ列を、前記第1の方向と直交する
第2の方向に、ブランキング・アパーチャの列方向の位
置が全列又は所定の列で一致又は略一致するように配列
してなるBAA板を備えてなる荷電粒子ビーム露光装置
を用いた荷電粒子ビーム露光方法であって、あらかじ
め、被露光体面ごとに、パターン形成の基準軸となる第
1及び第2の直交軸、即ち、いわゆるX軸及びY軸のう
ち、いずれかを優先軸として定めておき、露光時、BA
A板の下流に設けられている電磁レンズによる磁界を制
御することにより、前記第1の方向、即ち、ブランキン
グ・アパーチャ列の方向が優先軸とされたX軸又はY軸
に直交するように、BAA板を被露光体面に投影させ、
優先軸とされたX軸又はY軸の方向に荷電粒子ビームを
走査するというものである。
に、パターン形成の基準軸となるX軸及びY軸のうち、
いずれかを優先軸として定めておき、露光時、BAA板
の下流に設けられている電磁レンズによる磁界を制御す
ることにより、ブランキング・アパーチャ列の方向が優
先軸とされたX軸又はY軸に直交するように、BAA板
を被露光体面に投影させ、優先軸とされたX軸又はY軸
に荷電粒子ビームを走査するとしている。
方向に延在するパターン・エッジは、非優先軸とされた
X軸又はY軸の方向に延在するパターン・エッジよりも
高精度に形成される。
とに、X軸又はY軸のうち、重要度が高く高精度に形成
したいパターン・エッジが延在する軸方向を優先軸と定
めておくことにより、重要度の高いパターン・エッジを
高精度に形成することができる。
施例につき、本発明を電子ビーム露光装置を用いた電子
ビーム露光方法に適用した場合を例にして説明する。な
お、図1〜図5において、図6〜図8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。
電子ビーム露光装置を用意し、また、あらかじめ、被露
光体であるウエハ30の各層ごとに、X軸又はY軸のう
ち、いずれかを優先軸として定めておき、これを露光デ
ータの一部として露光データ中に含めておく。
光開始前には、図1に示すように、BAA板12のブラ
ンキング・アパーチャ列231〜2316のそれぞれの列
方向の磁気的投影像がX軸及びY軸に対して45度に位
置するように、BAA板12の下流側に設けられている
電磁レンズ8の磁界を形成する。
ように、BAA板12のブランキング・アパーチャ列2
31〜2316のそれぞれの列方向、サブデフレクタ27
によるオン・ビーム21の走査方向、メインデフレクタ
26によるオン・ビーム21の走査方向、ステージ31
の連続移動方向を設定し、パターン・データに基づく露
光を行うようにする。
て指定された場合には、図2に示すように、ブランキン
グ・アパーチャ列231〜2316のそれぞれの列方向が
X軸方向と一致するように、電磁レンズ8の磁界を制御
して、BAA板12の磁気的投影像を回転させる。
クタ27によるオン・ビーム21の走査方向=Y軸方向
(矢印341、342・・・34400で示す方向)、メイ
ンデフレクタ26によるオン・ビーム21の走査方向=
X軸方向、ステージ31の連続移動方向=Y軸方向とし
て露光する。なお、サブデフレクタ27によるオン・ビ
ーム21の走査は矢印341→矢印342→・・・→矢印
34400の順とする。
れた場合には、図4に示すように、ブランキング・アパ
ーチャ列231〜2316のそれぞれの列方向がY軸方向
と一致するように、BAA板12の磁気的投影像を回転
させる。
クタ27によるオン・ビーム21の走査方向=X軸方向
(矢印341、342・・・34400で示す方向)、メイ
ンデフレクタ26によるオン・ビーム21の走査方向=
Y軸方向、ステージ31の連続移動方向=X軸方向とし
て露光する。なお、サブデフレクタ27によるオン・ビ
ーム21の走査は矢印341→矢印342→・・・→矢印
34400の順とする。
タ27によるオン・ビーム21の走査方向及びステージ
31の連続移動方向を優先軸方向に合わせて露光を行う
としているので、優先軸方向のパターン・エッジは非優
先軸方向のパターン・エッジよりも高精度、即ち、高解
像度及び高つなぎ合わせ精度で形成される。
0上の各層ごとに、X軸又はY軸のうち、重要度が高く
高精度で形成したいパターン・エッジが延在する軸方向
を優先軸と定めておくことにより、重要度の高いパター
ン・エッジを高精度、即ち、高解像度及び高つなぎ合わ
せ精度で形成することができるので、高密度・高精度の
LSIを製造することができる。
タ26、サブデフレクタ27によるオン・ビーム21の
走査及びステージ31の連続移動は、X軸とY軸とで等
価であるので、メインデフレクタ26、サブデフレクタ
27によるオン・ビーム21の走査方向及びステージ3
1の連続移動方向をそれぞれ変更することにより、メイ
ンデフレクタ26、サブデフレクタ27及びステージ3
1の故障を診断することができる。
て露光し、同一のパターン・データでの露光特性を調査
することができるので、電子ビーム露光装置全体の状況
を把握でき、故障解析を円滑に行うことができる。
31の連続移動方向を優先軸方向と同一とした場合につ
いて説明したが、パターンのつなぎ合わせ精度を問題に
しない場合には、ステージ31の連続移動方向は非優先
軸方向としても良い。
軸又はY軸のうち、重要度が高く高精度で形成したいパ
ターン・エッジが延在する軸方向を優先軸と定めておく
ことにより、重要度の高いパターン・エッジを高精度に
形成することができるので、これを、例えば、LSI製
造用のリソグラフィ装置として使用する場合には、高密
度・高精度のLSIを製造することができる。
優先軸として指定された場合におけるBAA板の磁気的
投影位置を示す図)である。
優先軸として指定された場合におけるサブデフレクタに
よるオン・ビーム走査方向、メインデフレクタによるオ
ン・ビーム走査方向、ステージ連続移動方向を示す図)
である。
優先軸と指定された場合におけるBAA板の磁気的投影
位置を示す図)である。
優先軸として指定された場合におけるサブデフレクタに
よるオン・ビーム走査方向、メインデフレクタによるオ
ン・ビーム走査方向、ステージ連続移動方向を示す図)
である。
例の要部を示す図である。
A板を示す平面図である。
続移動方向を示す図である。
す図である。
平面図である。
る。
平面図である。
エッジの解像度を向上させるための方法の一例及びこの
方法を採用したとしても、残る問題点を説明するために
使用する波形図である。
平面図である。
平面図である。
平面図である。
板) 15 ブランキング・アパーチャ 231、232、2316 ブランキング・アパーチャ列
Claims (2)
- 【請求項1】被露光体面上で荷電粒子ビームの走査方向
に直交させるべき第1の方向にブランキング・アパーチ
ャを同一又は略同一間隔で形成してなる複数のブランキ
ング・アパーチャ列を、前記第1の方向と直交する第2
の方向に、前記ブランキング・アパーチャの列方向の位
置が全列又は所定の列で一致又は略一致するように配列
してなるブランキング・アパーチャ・アレイ板を備えて
なる荷電粒子ビーム露光装置を用いた荷電粒子ビーム露
光方法であって、あらかじめ、被露光体面ごとに、パタ
ーン形成の基準軸となる第1及び第2の直交軸のうち、
いずれかを優先軸として定めておき、露光時、前記ブラ
ンキング・アパーチャ・アレイ板の下流に設けられてい
る電磁レンズによる磁界を制御することにより、前記第
1の方向が前記優先軸とされた前記第1又は第2の直交
軸に直交するように、前記ブランキング・アパーチャ・
アレイ板を前記被露光体面に投影させ、前記優先軸とさ
れた前記第1又は第2の直交軸方向に荷電粒子ビームを
走査することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。 - 【請求項2】前記荷電粒子ビームの走査時、前記被露光
体を前記荷電粒子ビームの走査方向に連続移動させるこ
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。
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