JPH0732111B2 - Charged beam projection exposure apparatus - Google Patents

Charged beam projection exposure apparatus

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JPH0732111B2
JPH0732111B2 JP60124323A JP12432385A JPH0732111B2 JP H0732111 B2 JPH0732111 B2 JP H0732111B2 JP 60124323 A JP60124323 A JP 60124323A JP 12432385 A JP12432385 A JP 12432385A JP H0732111 B2 JPH0732111 B2 JP H0732111B2
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electron
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信生 島津
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体LSI等の製造のために、電子ビームを用
いて、マスクパターンの縮小像を試料面に高速かつ高精
度に転写する装置に関するものである。
The present invention relates to an apparatus for transferring a reduced image of a mask pattern onto a sample surface at high speed and with high precision by using an electron beam for manufacturing a semiconductor LSI or the like. It is a thing.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、LSI等の半導体の製造のために電子ビームを用い
てマスクパターンを試料(ウェハ)上に転写するものと
して、マスクから発生させる光電子を用いて描画するも
の(以下「光電子描画装置」という)と、穴開きマスク
(シャドウマスク)に電子ビームを照射してその電子ビ
ーム像を試料面に結像させて描画するもの(以下「穴開
きマスク描画装置」という)とがあった。光電子描画装
置は、たとえば、ジェイ・ピー・スコット,1:1エレクト
ロン イメージ プロジェクター,ソリッド ステート
テクノロジー/5月,1977(J.P.Scot,Electron image P
rojector,Solid State Technology/May,1977)で発表さ
れている。これは、一様磁界と一様電解を重畳させた特
殊な電子光学系を用いることで、発生した光電子のすべ
てを試料面に照射できるようにしたもので、電流密度が
極めて低く、かつ、エネルギー分散の大きい光電子発生
源の問題を解決している。
Conventionally, a mask pattern is transferred onto a sample (wafer) by using an electron beam for manufacturing a semiconductor such as an LSI, and is drawn by using photoelectrons generated from the mask (hereinafter referred to as "photoelectron drawing device"). There is a device for irradiating an electron beam on a perforated mask (shadow mask) to form an image of the electron beam on a sample surface for drawing (hereinafter referred to as "aperture mask drawing device"). The optoelectronic drawing device is, for example, JP Scott, 1: 1 electron image projector, solid state technology / May, 1977 (JPScot, Electron image P
rojector, Solid State Technology / May, 1977). This uses a special electron optical system that superimposes a uniform magnetic field and a uniform electrolysis so that all of the photoelectrons generated can be irradiated onto the sample surface. The current density is extremely low and the energy is low. It solves the problem of highly dispersed photoelectron sources.

しかしながら、この方法は次のような欠点を有してい
た。
However, this method has the following drawbacks.

(a)パターンの微細化に伴い必要度を増しているパタ
ーンの縮小ができない。仮に縮小光学系を付加してこれ
を行おうとしても電子光学系の収差の面で極めてわずか
の光電子しか利用できず、その生産性が極端に低下す
る。
(A) It is not possible to reduce the pattern, which is becoming more necessary as the pattern becomes finer. Even if a reduction optical system is added and it is attempted to do so, only a very small number of photoelectrons can be used in terms of aberration of the electron optical system, resulting in extremely low productivity.

(b)投影図形の形状の補正ができない。またマーク検
出のための電流密度が低いために高精度な合わせ描画が
できない。
(B) The shape of the projected figure cannot be corrected. Further, since the current density for mark detection is low, highly accurate alignment drawing cannot be performed.

(c)光電子発生部の寿命が短い。(C) The life of the photoelectron generating part is short.

穴開きマスク描画装置は、たとえば、エッチ・ボレン
他,ハイ スループット サブミクロン リソグラフィ
ウイズ エレクトロン ビーム プロキシミティ プ
リンティング,ソリッド ステート テクノロジイ/9
月,1984(H.Bohlen et al.High Throughput Submicron
Lithography with Electron Beam Proximity Printing,
Solid State Technology/September,1984)で報告され
ている。これを第6図〜第9図で説明する。
Perforated mask lithography systems include, for example, Etch Boren et al., High Throughput Submicron Lithography With Electron Beam Proximity Printing, Solid State Technology / 9.
Mon, 1984 (H. Bohlen et al. High Throughput Submicron
Lithography with Electron Beam Proximity Printing,
Solid State Technology / September, 1984). This will be described with reference to FIGS. 6 to 9.

第6図は電子光学系を示しており、1は電子銃、2は照
射レンズ、3は電子ビーム、4は大偏向器(アライ
ナ)、5は小偏向器(小アライナ)、6はパターンマス
ク、7はマスク保持具である。ここで、マスク6を照射
する電子ビーム3は図示のように平行束となっており、
大偏向器4がこのビーム束をマスク6上で走査する。走
査の際、小偏向器5を用いてビーム束の傾きを僅かに変
えることでマスクの投影図形の形状を僅かに変えること
ができる。これを第7図に示す。第7図(a)はX,Yの
両方向において位置の変化を伴わずにパターン描画した
例である。これを、Y方向の走査に連動させて仮にX方
向のみに限って照射位置を変えることで、第7図(b)
から(f)までの投影図形の変形が可能である。これら
にY方向の照射位置の変化を重畳させてさらに複雑な変
形を実現できる。第8図はこの技術に用いられているマ
スクとそのパターンを試料面上に転写した例を示す。第
8図(a)において、10はマスクパターン、11はマスク
6内のマーク(穴開きマーク)であり、第8図(b)に
おいて、12は試料14面上の合わせマーク、13は試料14面
上への10の投影図形である。描画に際しては、試料14を
所定の位置に位置させた後、大偏向器4でビーム束をマ
スク6内のマーク11に当てた後、小偏向器5で合わせマ
ーク12上を小振幅走査して1回のマーク検出をする。こ
の動作を4回繰り返す。これにより、投影図形13に相当
する試料面領域の変形量とマスクパターン10自身の形状
の変形量の和が求まる。このデータを用いて試料面の所
期の位置にマスク6上の各パターンが正確に投影される
ように、第7図で述べた照射位置の補正をしながらパタ
ーン描画をする。この描画は大偏向器4を用いてマスク
パターン10上の全面をビーム束が走査するようにすれば
よい。この動作の後、試料14を移動させて同じ動作を繰
り返すことで第8図に示すように試料面全面のパターン
描画が完了する。
FIG. 6 shows an electron optical system. 1 is an electron gun, 2 is an irradiation lens, 3 is an electron beam, 4 is a large deflector (aligner), 5 is a small deflector (small aligner), and 6 is a pattern mask. , 7 are mask holders. Here, the electron beam 3 irradiating the mask 6 is a parallel bundle as shown in the figure,
The large deflector 4 scans this beam bundle on the mask 6. At the time of scanning, the shape of the projected figure of the mask can be slightly changed by slightly changing the inclination of the beam bundle using the small deflector 5. This is shown in FIG. FIG. 7 (a) is an example of pattern drawing in both the X and Y directions without changing the position. By interlocking this with the scanning in the Y direction and changing the irradiation position only in the X direction, FIG.
It is possible to transform the projected figure from (f) to (f). A more complicated deformation can be realized by superimposing a change in the irradiation position in the Y direction on these. FIG. 8 shows an example in which the mask used in this technique and its pattern are transferred onto the sample surface. In FIG. 8 (a), 10 is a mask pattern, 11 is a mark (perforated mark) in the mask 6, 12 is a registration mark on the surface of the sample 14, and 13 is a sample 14 in FIG. 8 (b). These are 10 projected figures on the surface. At the time of drawing, after the sample 14 is positioned at a predetermined position, the beam bundle is applied to the mark 11 in the mask 6 by the large deflector 4 and then the alignment mark 12 is scanned with a small amplitude by the small deflector 5. The mark is detected once. This operation is repeated 4 times. As a result, the sum of the deformation amount of the sample surface area corresponding to the projected figure 13 and the deformation amount of the shape of the mask pattern 10 itself can be obtained. Using this data, the pattern drawing is performed while correcting the irradiation position described in FIG. 7 so that each pattern on the mask 6 is accurately projected at the desired position on the sample surface. This drawing may be performed by using the large deflector 4 so that the entire surface of the mask pattern 10 is scanned by the beam bundle. After this operation, the sample 14 is moved and the same operation is repeated to complete the pattern drawing on the entire sample surface as shown in FIG.

なお、本技術ではドーナツ状のマスクパターンに対して
は、第9図(a)に示すような一組の相補マスク15と16
を用いて前述したパターン描画を2回繰り返すことで第
9図(b)に示す完全なパターン17を転写している。こ
の方法では、一連の描画動作は倍増するが、従来の微細
なメッシュ等でドーナツ内部を支持する方法に比べて、
マスク6の製作が容易であり、メッシュ部でのビームの
散乱がないため、現段階では実用的には相補マスクの方
が優れている。
In the present technology, for a donut-shaped mask pattern, a pair of complementary masks 15 and 16 as shown in FIG.
By repeating the above-mentioned pattern drawing twice by using, the complete pattern 17 shown in FIG. 9B is transferred. This method doubles the series of drawing operations, but compared to the conventional method of supporting the inside of the donut with a fine mesh, etc.
Since the mask 6 is easy to manufacture and the beam is not scattered at the mesh portion, the complementary mask is practically superior at this stage.

以上述べてきたように、この穴開きマスク描画装置は光
電子描画装置と比較して高い電流密度で生産性良くパタ
ーンを転写できるほか、マーク検出時の電流密度も高い
ため、それだけ高速かつ高精度のマーク検出が可能であ
り、かつ、マスクおよび試料の複雑な変形に対する正確
な補正が可能という長所を持っている。
As described above, this perforated mask drawing device can transfer a pattern with high current density and high productivity as compared with the photoelectron drawing device, and since the current density at the time of mark detection is also high, it is faster and more accurate. It has the advantage that it can detect marks and can accurately correct complicated deformations of the mask and sample.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、この穴開きマスク描画装置は次に示すよ
うな欠点を有している。
However, this perforated mask drawing apparatus has the following drawbacks.

パターンの縮小ができない。 The pattern cannot be reduced.

大偏向器4での偏向領域として少なくともLSIチッ
プの領域以上の範囲が必要となり、このための偏向に伴
う電子光学系各部の収差が増大し、この点でもますます
微細化する半導体パターンの転写に対応できない。
The deflection area of the large deflector 4 needs to be at least as large as the area of the LSI chip, which increases the aberration of each part of the electron optical system due to the deflection, and also in this respect for the transfer of even finer semiconductor patterns. I can not cope.

マーク検出時のビーム位置はビーム軸から最も大き
く隔たっているチップの角となるため、反射電子検出器
の信号の対称性が失われることによるマーク検出精度の
劣化が存在する。
Since the beam position at the time of detecting the mark is the angle of the chip that is most distant from the beam axis, there is a deterioration in the mark detection accuracy due to loss of the symmetry of the signal of the backscattered electron detector.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

このような欠点を除去するために本発明は、マスクを搭
載するマスクステージと、試料を搭載する試料ステージ
と、マスクステージおよび試料ステージを連続的に移動
させている間マスク上を電荷ビームで走査する手段とを
有する電子光学系を設けるようにしたものである。
In order to eliminate such defects, the present invention provides a mask stage on which a mask is mounted, a sample stage on which a sample is mounted, and a mask on which a charge beam is scanned while continuously moving the mask stage and the sample stage. And an electron optical system having a means for

〔作用〕[Action]

本発明においては、マスクパターンの荷電ビーム縮小像
をパターン転写すると同時に、転写動作の際、縮小図形
の形状を所期の図形の通りとなるように補正しながら転
写する。また、描画動作の際、マスクと試料とを連続的
に移動させながら描画する。
According to the present invention, the reduced image of the charged beam of the mask pattern is transferred at the same time as the reduced image is transferred while being corrected so that the reduced image has a desired shape during the transfer operation. Further, during the drawing operation, the mask and the sample are drawn while continuously moving.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の第1の実施例であって、20は電子銃、
21は電子ビーム、22は第1照射レンズ、23は第2照射レ
ンズ、24はビーム成形アパーチャ、25はマスク上を電荷
ビームで走査する装置としての大偏向器、26はマスクス
テージ、27は小偏向器、28は焦点補正レンズ、29は縮小
投影レンズ、30は試料面高さと反射電子の検出器、31は
試料ステージ、32は電子光学系である。また40は制御用
計算機、41はレンズ電源、42は大偏向用制御回路、43は
ステージ制御部、44は副偏向・補正レンズ用制御回路、
45は信号処理回路、46はマスクステージ用レーザ測長
機、47はマスクステージ駆動装置、48は試料ステージ用
レーザ測長機、49は試料ステージ駆動装置である。第1
図において第6図,第8図,第9図と同一部分又は相当
部分には同一符号が付してある。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, in which 20 is an electron gun,
21 is an electron beam, 22 is a first irradiation lens, 23 is a second irradiation lens, 24 is a beam shaping aperture, 25 is a large deflector as a device for scanning the mask with a charge beam, 26 is a mask stage, and 27 is small. A deflector, 28 is a focus correction lens, 29 is a reduction projection lens, 30 is a detector for the height of the sample surface and reflected electrons, 31 is a sample stage, and 32 is an electron optical system. Further, 40 is a control computer, 41 is a lens power supply, 42 is a large deflection control circuit, 43 is a stage control unit, 44 is a sub deflection / correction lens control circuit,
Reference numeral 45 is a signal processing circuit, 46 is a laser length measuring machine for mask stage, 47 is a mask stage driving device, 48 is a laser length measuring device for sample stage, and 49 is a sample stage driving device. First
In the figure, the same or corresponding parts as those in FIGS. 6, 8 and 9 are designated by the same reference numerals.

このように構成された装置の動作の説明に先立ち、電子
光学系32の動作の説明を第2図で行う。第2図において
50はビーム成形レンズである。電子銃20からの電子ビー
ム21は、照射レンズ22,23で所定の分布の平行ビーム束
となって、ビーム成形アパーチャ24上を照射する。ビー
ム成形アパーチャ24のアパーチャを通過したビーム束は
マスクステージ26上のマスク6を照射する。この時の電
流密度はビーム束の径を変えて制御する。マスク6は穴
開きマスク(シャドウマスク)である。このマスク6の
電子ビーム像を縮小投影レンズ29が試料14上に縮小像と
して投影し、パターンの焼き付け(描画)をする。な
お、本実施例では縮小投影レンズ29の縮小率は1/2と1/4
の2段切り換えが可能である。
Prior to the description of the operation of the apparatus thus configured, the operation of the electron optical system 32 will be described with reference to FIG. In Figure 2
50 is a beam shaping lens. The electron beam 21 from the electron gun 20 becomes a parallel beam bundle having a predetermined distribution by the irradiation lenses 22 and 23, and irradiates the beam shaping aperture 24. The beam bundle that has passed through the aperture of the beam shaping aperture 24 irradiates the mask 6 on the mask stage 26. The current density at this time is controlled by changing the diameter of the beam bundle. The mask 6 is a perforated mask (shadow mask). A reduction projection lens 29 projects the electron beam image of the mask 6 onto the sample 14 as a reduction image, and prints (draws) a pattern. In this embodiment, the reduction ratio of the reduction projection lens 29 is 1/2 and 1/4.
It is possible to switch between two stages.

大偏向器25はマスク6上をビーム走査する。これに伴
い、試料14面上の照射ビームも縮小率に応じた領域を走
査することになる。この走査の過程で小偏向器27を用い
て照射位置の補正を行う。これには第7図で説明したの
と同様な補正方法を用いる。また、マーク走査のための
小偏向にも小偏向器27を用いる。その際の反射電子信号
は検出器30を用いて得る。なお、ビーム成形アパーチャ
24を通過した電子ビーム21をそのままマスク6に照射す
るのではなく、ビーム成形レンズ50を用いてビーム成形
アパーチャ24のアパーチャ像をマスク6上に投影させて
もよい。
The large deflector 25 scans the mask 6 with a beam. Along with this, the irradiation beam on the surface of the sample 14 also scans the region corresponding to the reduction ratio. In the course of this scanning, the irradiation position is corrected using the small deflector 27. For this, the same correction method as described in FIG. 7 is used. Further, the small deflector 27 is also used for small deflection for mark scanning. The reflected electron signal at that time is obtained by using the detector 30. The beam shaping aperture
Instead of directly irradiating the mask 6 with the electron beam 21 that has passed through 24, the aperture image of the beam shaping aperture 24 may be projected onto the mask 6 using the beam shaping lens 50.

以上より、本実施例における電子光学系32を用いれば、
試料14面上にマスク6の走査領域の縮小像を描画できる
ことがわかった。マスク6の全部の領域のパターンを試
料の全領域にわたって高精度に描画するには次の各動作
が必要となる。
From the above, if the electron optical system 32 in the present embodiment is used,
It was found that a reduced image of the scanning area of the mask 6 can be drawn on the surface of the sample 14. The following operations are required to draw the pattern of the entire area of the mask 6 with high accuracy over the entire area of the sample.

偏向器の偏向歪の補正 試料面の歪(変形)の測定と補正 試料全面パターン描画 ここで、の試料全面パターン描画は、制御用計算機40
の制御下のマスクステージ制御部43の制御の下でマスク
ステージ駆動装置47,試料ステージ駆動装置49を用いて
マスクステージ26,試料ステージ31を移動させながら行
い、その際、マスクステージ用レーザ測長機46,試料ス
テージ用レーザ測長機48の情報を用いる。以下、上記
,,の順に各動作について説明する。
Deflection deflector distortion correction Measurement and correction of sample surface distortion (deformation) Sample full surface pattern drawing Here, the sample full surface pattern drawing is performed by the control computer 40.
Under the control of the mask stage controller 43 under the control of the mask stage drive device 47 and the sample stage drive device 49, the mask stage 26 and the sample stage 31 are moved while the laser measurement for the mask stage is performed. The information of the machine 46 and the laser measuring machine 48 for the sample stage is used. Hereinafter, each operation will be described in the order of above.

偏向器の偏向歪の補正: 大偏向器の偏向歪の補正方法を第3図を用いて説明す
る。第3図において、100はマスク6に設けた標準用パ
ターン(開口)であり、その像110は試料14面上に投影
される。第3図において第1図と同一部分又は相当部分
には同一符号が付してある。最初に第3図(a)に示す
ようにマスクステージ制御部43で標準用パターン100を
ビーム軸上に位置させ、大偏向器25を用いて標準用パタ
ーン100上において小振幅の走査をする。電子ビーム21
が標準用パターン100上を横切る時点で検出器30は反射
電子信号を得るため、走行信号と検出器30で得る信号と
を用いて(通常のマーク検出と同様の方法で)ビーム軸
と標準用パターン100との精密な位置関係を知ることが
できる。この測定値M1と、その際のマスクステージ用レ
ーザ測長機46の測長情報L1とを制御用計算機40が記憶す
る。次に第3図(b)に示すように標準用パターン100
を所定の距離だけ移動させて、その際のマスクステージ
用レーザ測長機46の測長情報L2を得る。大偏向器25によ
り電子ビーム21をl=L2−L1+M1の距離だけ偏向し、前
述の小振幅走査を標準用パターン100上で行って、ビー
ムの偏向位置と標準用パターン100とのずれM2を精密に
測定する。ここで、ずれM2は距離lだけ偏向した際の偏
向歪である。このような偏向歪の測定を複数の測定点で
行い、これをもとに大偏向器の偏向データを補正するこ
とで偏向歪の補正を行う。
Correction of deflection distortion of deflector: A method of correcting deflection distortion of a large deflector will be described with reference to FIG. In FIG. 3, reference numeral 100 is a standard pattern (opening) provided on the mask 6, and its image 110 is projected on the surface of the sample 14. In FIG. 3, the same or corresponding parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. First, as shown in FIG. 3A, the mask stage controller 43 positions the standard pattern 100 on the beam axis, and the large deflector 25 is used to scan the standard pattern 100 with a small amplitude. Electron beam 21
Since the detector 30 obtains a backscattered electron signal when the beam crosses the standard pattern 100, it uses the traveling signal and the signal obtained by the detector 30 (in the same manner as in normal mark detection) to determine the beam axis and the standard beam. It is possible to know the precise positional relationship with the pattern 100. The control computer 40 stores the measured value M1 and the length measurement information L1 of the mask stage laser length measuring machine 46 at that time. Next, as shown in FIG. 3B, the standard pattern 100
Is moved by a predetermined distance to obtain the length measurement information L2 of the mask stage laser length measuring machine 46 at that time. The large deflector 25 deflects the electron beam 21 by a distance of l = L2−L1 + M1, and the small amplitude scanning described above is performed on the standard pattern 100 to accurately measure the deviation M2 between the beam deflection position and the standard pattern 100. To measure. Here, the deviation M2 is a deflection distortion when deflected by the distance l. Such deflection distortion is measured at a plurality of measurement points, and based on this, the deflection data of the large deflector is corrected to correct the deflection distortion.

小偏向器の偏向歪の補正は十分に公知の事実である。す
なわち、試料14面上の標準マークを複数の個所に位置さ
せ、その都度標準マーク検出とその際の試料ステージ用
レーザ測長機48の測長情報を用いて偏向歪の測定をする
ことで実行する。
The correction of deflection distortion of small deflectors is a well known fact. That is, the standard marks on the surface of the sample 14 are positioned at a plurality of locations, and the standard marks are detected and the deflection distortion is measured using the length measurement information of the laser length measuring machine 48 for the sample stage at each time. To do.

以上により、レーザ座標系を基準とした大・小偏向器25
・27の偏向歪の補正が実現できた。
From the above, the large / small deflector 25 based on the laser coordinate system
・ 27 deflection distortions were corrected.

試料面の歪(変形)の測定と補正: 第4図を用いて説明する。左上のチップマークを検出す
るには、第4図(a)に示すように、マスクパターン10
内のマーク11と合わせマーク12を電子ビーム21のビーム
軸上に位置させる。マーク11の縮小像を合わせマーク12
と同形とすれば、チップ歪の分だけずれて両者は重なり
あう。ここで小偏向器27を用いてマスクパターン10内の
マーク11の像を小振幅で走査(マーク走査)して、この
ずれ量を測定する。同時に、検出器30内の高さ検出器で
合わせマーク12の周辺領域の高さを検出する。
Measurement and correction of strain (deformation) on the sample surface: This will be described with reference to FIG. To detect the upper left chip mark, as shown in FIG.
The mark 11 and the alignment mark 12 therein are positioned on the beam axis of the electron beam 21. Align the reduced image of mark 11 and mark 12
If they have the same shape, they will overlap with each other with a chip distortion. Here, the image of the mark 11 in the mask pattern 10 is scanned with a small amplitude (mark scanning) using the small deflector 27, and the amount of this deviation is measured. At the same time, the height detector in the detector 30 detects the height of the peripheral region of the alignment mark 12.

次に右上のチップマークを検出するには、第4図(b)
に示すように、マスクパターン10内の右上のマーク11と
合わせマーク12を電子ビーム21のビーム軸上に位置させ
て前記の動作を繰り返す。以上を4つのチップマークで
繰り返して試料面のチップの変形を測定する。この測定
データを用いて次に述べるパターン描画時に小偏向器27
で照射位置を補正しながら高精度な合わせ描画動作をす
る。
Next, to detect the chip mark on the upper right, refer to FIG.
As shown in, the upper right mark 11 and the alignment mark 12 in the mask pattern 10 are positioned on the beam axis of the electron beam 21, and the above operation is repeated. The above is repeated with four chip marks to measure the deformation of the chip on the sample surface. Using this measurement data, the small deflector
Performs highly accurate matching drawing operation while correcting the irradiation position with.

試料全面パターン描画: 第4図(c)〜(k)を用いて説明する。ここで、第4
図(d),(k)に示す350はマスクステージ26と試料
ステージ31の両者(以下「ステージ」という)の連続移
動とステップおよびリピートを繰り返して描画する単位
描画領域であり、第4図(e)に示す400はチップマー
ク検出のためのステージのステップおよびリピートの経
路を示しており、第4図(i)に示す410は1回のステ
ージの連続移動で描画するリピートを示し、第4図
(f)〜(i)に示す420はその際に試料面上で描画に
つれて拡大する領域の方向を示す矢印であり、第4図
(f)に示す430および440は電子ビーム照射領域および
電子ビームの走査経路である。第4図(c)はこの例で
用いるマスクパターンであり、第4図(c)において、
6はマスク、10はマスクパターン、11はマークである。
Pattern drawing of entire surface of sample: This will be described with reference to FIGS. 4 (c) to 4 (k). Where the fourth
Reference numeral 350 shown in FIGS. 4D and 4K is a unit drawing area in which continuous movement of both the mask stage 26 and the sample stage 31 (hereinafter referred to as “stage”) and steps and repeats are repeated, and FIG. Reference numeral 400 shown in e) indicates a stage step and repeat path for chip mark detection, and reference numeral 410 shown in FIG. 4 (i) indicates a repeat drawn by one continuous movement of the stage. 420 (f) to (i) is an arrow indicating the direction of the region that expands as it is drawn on the sample surface at that time, and 430 and 440 shown in FIG. 4 (f) are the electron beam irradiation region and the electron. This is a beam scanning path. FIG. 4 (c) is a mask pattern used in this example, and in FIG. 4 (c),
6 is a mask, 10 is a mask pattern, and 11 is a mark.

第4図(d)の単位描画領域350の描画の最初に、第4
図(e)で示すように、経路400の順に次々にマークを
検出し、最後に連続移動描画開始点にステージを位置さ
せる。第4図(e)では、この時点で2つのチップの合
わせ補正データを得ている。第4図(d),(e)にお
いて、12はマーク、13はマスクパターンの投影図形、14
は試料である。次に第4図(f)で示すように、大偏向
器25で電子ビーム21をマスク6上でラスタ走査しながら
ステージを移動する。この際、試料ステージ31の移動速
度はマスクステージ26のM倍(Mは縮小投影レンズ29の
縮小率)であり、また互いに移動方向は異なる。ステー
ジの移動誤差はマスクステージ用レーザ測長機46と試料
ステージ用レーザ測長機48で実時間で測定されており、
その結果はビーム位置に大偏向器25と小偏向器27を介し
て実時間でフィードバックされており、その結果、マス
ク6および試料14上の照射位置は十分高精度である。な
お、マスク6上での電子ビーム21の走査方向はステージ
の移動方向にほぼ直角とし、電子ビーム21の照射時間に
応じたステージ速度を設定している。このため、大偏向
器25と小偏向器27のレーザ値に基づく補正量はステージ
の速度変動分の補正だけでよい。第4図(g),(h)
で、この連続移動下での描画の様子を図示している。す
なわち、電子ビーム21はマスク6上をθ方向に走査さ
れ、その間マスク6と試料14とは矢印421の方向へ送ら
れる。第4図(h)に示すように、一定時間t秒後には
マスク6を走査した領域と試料14を描画した領域とが拡
大している。この連続移動下での1回の描画で領域421
の領域の描画をする。次に第4図(i)に示すように、
ステージの移動方向を反転して同じ連続移動下での描画
動作をする。以上の動作を繰り返して単位描画領域350
の描画を終える。この描画の過程で試料のX,Y面におけ
る変形は、前述の方法で小偏向器27を用いて補正する。
At the beginning of drawing in the unit drawing area 350 of FIG.
As shown in FIG. 7E, marks are detected one after another in the order of the path 400, and finally the stage is positioned at the continuous movement drawing start point. In FIG. 4 (e), the alignment correction data of the two chips is obtained at this point. In FIGS. 4D and 4E, 12 is a mark, 13 is a projected figure of a mask pattern, 14
Is a sample. Next, as shown in FIG. 4 (f), the stage is moved while raster scanning the electron beam 21 on the mask 6 by the large deflector 25. At this time, the moving speed of the sample stage 31 is M times that of the mask stage 26 (M is the reduction ratio of the reducing projection lens 29), and the moving directions are different from each other. The stage movement error is measured in real time by the mask stage laser length measuring machine 46 and the sample stage laser length measuring machine 48.
The result is fed back to the beam position in real time via the large deflector 25 and the small deflector 27, and as a result, the irradiation position on the mask 6 and the sample 14 is sufficiently accurate. The scanning direction of the electron beam 21 on the mask 6 is set substantially at right angles to the moving direction of the stage, and the stage speed is set according to the irradiation time of the electron beam 21. Therefore, the correction amount based on the laser values of the large deflector 25 and the small deflector 27 need only be the correction for the speed fluctuation of the stage. Figure 4 (g), (h)
In the figure, the drawing state under this continuous movement is illustrated. That is, the electron beam 21 is scanned on the mask 6 in the θ direction, while the mask 6 and the sample 14 are sent in the direction of the arrow 421. As shown in FIG. 4 (h), the area where the mask 6 is scanned and the area where the sample 14 is drawn are enlarged after a certain time t seconds. The area 421 is drawn by one drawing under this continuous movement.
Draw the area. Next, as shown in FIG. 4 (i),
The direction of movement of the stage is reversed and the drawing operation is performed under the same continuous movement. By repeating the above operation, the unit drawing area 350
Finish drawing. Deformation in the X and Y planes of the sample during this drawing process is corrected by using the small deflector 27 by the method described above.

補正式の一例を次に示す。An example of the correction formula is shown below.

x=Lx+M(A1+A2・X+A3・Y+A4・XY) y=Ly+M(B1+B2・X+B3・Y+B4・XY) ここで、X,Yはマスクパターン10上の座標、x,yは小偏向
器27の偏向で補正する補正量(試料14の座標で表わ
す)。また、Lx,Lyはレーザフィードバック量でAi,Biは
合わせ(マスク6と試料14の変形の補正)のための補正
係数であり、Mは縮小投影レンズ29の縮小率である。
x = Lx + M (A1 + A2 ・ X + A3 ・ Y + A4 ・ XY) y = Ly + M (B1 + B2 ・ X + B3 ・ Y + B4 ・ XY) where X and Y are the coordinates on the mask pattern 10 and x and y are the deflection of the small deflector 27. Amount of correction to be performed (represented by the coordinates of sample 14). Further, Lx and Ly are laser feedback amounts, Ai and Bi are correction coefficients for matching (correction of deformation of the mask 6 and the sample 14), and M is a reduction ratio of the reduction projection lens 29.

このほか、試料分の高さ方向(Z方向)の変形に応じて
第1図に示す焦点補正レンズ28を用いてビームの焦点位
置を実時間で補正する。以上の結果、微細なパターンを
試料面の変形によらず高精度に描画できる。単位描画領
域350の描画を終えた後、次の単位描画領域の描画動作
に入る。以上を繰り返して試料面全面の描画を終える。
In addition, the focus position of the beam is corrected in real time using the focus correction lens 28 shown in FIG. 1 according to the deformation in the height direction (Z direction) of the sample. As a result, a fine pattern can be drawn with high accuracy regardless of the deformation of the sample surface. After the drawing of the unit drawing area 350 is completed, the drawing operation of the next unit drawing area is started. By repeating the above, drawing on the entire surface of the sample is completed.

次に相補マスクを用いて描画する例について説明する。
この例では、第4図(j)で示す(451,452)と(453,4
54)の2組のマスクパターンより成る相補マスクを用
い、まず、前述の方法で(451,452)で単位描画領域350
の領域に合わせ描画をする。次にステージ移動を行っ
て、(453,454)を用いて、再び同じ単位描画領域350の
領域に合わせ描画をして、完全なパターンを転写する。
Next, an example of drawing using a complementary mask will be described.
In this example, (451,452) and (453,4) shown in FIG.
54), using the complementary mask consisting of two sets of mask patterns, first, in the above-described method, the unit drawing area 350 is formed by (451, 452).
Draw according to the area. Next, the stage is moved, and (453,454) is used to perform drawing again in accordance with the same unit drawing area 350, and the complete pattern is transferred.

第5図は本発明の第2の実施例である。この実施例の場
合は電子光学系32を3台並列に並べており、その各々に
マスク6と試料14とを設置している。ここで、マスク6
と試料用14のステージは各1台でよい。また、レンズお
よび偏向器には静電形を用いているため、その駆動回路
も1台ですむ。各電子光学系ごとに配備しているもの
は、第2照射レンズ23,小偏向器27,焦点補正レンズ28,
検出器30の制御あるいは駆動回路である。
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. In the case of this embodiment, three electron optical systems 32 are arranged in parallel, and a mask 6 and a sample 14 are installed in each of them. Where the mask 6
One for each of the sample and 14 stages is required. Also, since the lens and deflector are electrostatic type, only one drive circuit is required. The one provided for each electron optical system includes a second irradiation lens 23, a small deflector 27, a focus correction lens 28,
This is a control or drive circuit for the detector 30.

パターン描画においては、前記第1の実施例で述べた試
料面の変形の測定から、試料全面の描画を各電子光学系
で同時に行う。その結果、試料1枚あたりの処理時間が
1/3となる。
In pattern writing, from the measurement of the deformation of the sample surface described in the first embodiment, the entire surface of the sample is simultaneously drawn by each electron optical system. As a result, the processing time per sample
It becomes 1/3.

以上、第1および第2図の実施例を説明してきたが、こ
れらの実施例の結果としては次のようなものがある。
While the embodiments of FIGS. 1 and 2 have been described above, the results of these embodiments are as follows.

LSIパターンの縮小投影が可能であるため、今後のL
SIパターンの微細化に対応できる。
Since the reduced projection of LSI patterns is possible, future L
It can correspond to the miniaturization of SI patterns.

描画の際にビーム偏向量を大きくする必要がないの
で、電子光学系の収差を小さく、かつ、大ビーム電流値
を得ることができ、微細なパターンを高速に処理でき
る。
Since it is not necessary to increase the beam deflection amount at the time of drawing, the aberration of the electron optical system can be reduced, a large beam current value can be obtained, and a fine pattern can be processed at high speed.

少数の構成部の付加で電子光学系を複数化できるた
め、描画時間の短縮と試料面変形の測定等に必要な時間
の低減とが図れる。
Since a plurality of electron optical systems can be provided by adding a small number of constituent parts, it is possible to shorten the drawing time and the time required for measuring the sample surface deformation and the like.

なお、これまでの説明は電子ビームを用いるとして行っ
てきたが、電子ビームの代わりにイオンビームを用いて
もよい。すなわち本実施例においては、各種の荷電ビー
ムを用いることができる。
In the above description, the electron beam is used, but an ion beam may be used instead of the electron beam. That is, various charged beams can be used in this embodiment.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、マスクを搭載するマスク
ステージと試料を搭載する試料を搭載する試料ステージ
と、マスクステージおよび試料ステージを連続的に移動
させている間マスク上を荷電ビームで走査する手段とを
有する電子光学系を設けることにより、次に示す効果を
生ずる。
As described above, according to the present invention, the mask stage on which the mask is mounted, the sample stage on which the sample is mounted on the sample, and the mask stage and the sample stage are continuously moved by scanning the mask with the charged beam. By providing the electron optical system having the means, the following effects are produced.

パターンの縮小投影が可能であるため、微細なパタ
ーン描画が可能である。
Since the reduced projection of the pattern is possible, fine pattern drawing is possible.

マスクと試料の各々にステージを持っているため、
パターン描画のための偏向量は小さくても生産性を損な
うことがなく、その結果、荷電ビーム電流を大きくし、
かつ、ボケの小さい荷電ビーム投影像を得ることができ
るため、微細なパターンを生産性良く描画することがで
きる。
Since each mask and sample has a stage,
Even if the deflection amount for pattern drawing is small, productivity is not impaired, and as a result, the charged beam current is increased,
In addition, since a charged beam projection image with less blur can be obtained, a fine pattern can be drawn with high productivity.

マスクと試料の両方のステージの移動量をレーザ測
長機で測長し、その結果をマスクおよび試料の荷電ビー
ム照射位置にフィードバックすれば、高精度なパターン
描画が可能であり、その際、連続移動方向とマスク走査
方向がほぼ直角なため、ステージ移動に対する荷電ビー
ム照射位置の補正量が小さくて済む。
High-accuracy pattern writing is possible by measuring the moving amount of both the mask and sample stages with a laser length measuring machine and feeding back the results to the charged beam irradiation position of the mask and sample. Since the moving direction and the mask scanning direction are substantially perpendicular to each other, the correction amount of the charged beam irradiation position with respect to the movement of the stage can be small.

ビーム軸直下でのチップマーク検出を行えば、高精
度なマーク検出が可能であり、その結果、高精度なパタ
ーン描画が可能である。
If the chip mark is detected right under the beam axis, the mark can be detected with high accuracy, and as a result, the pattern can be drawn with high accuracy.

複数の電子光学系を配備しているため、パターン描
画時間のほかマーク検出時間等のむだ時間の低減が図れ
る。
Since a plurality of electron optical systems are provided, it is possible to reduce dead time such as mark detection time as well as pattern drawing time.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係わる荷電ビーム投影露光装置の第1
の実施例を示す構成図、第2図はその電子光学系を示す
構成図、第3図は偏向歪の補正方法を説明するための説
明図、第4図は試料面の歪(変形)の測定および補正の
方法と試料面全面のパターン描画の方法を説明するため
の説明図、第5図は本発明に係わる荷電ビーム投影露光
装置の第2の実施例を示す構成図、第6図は従来の電子
光学系を示す構成図、第7図は従来の電子光学系におけ
るパターン描画の例を示すパターン図、第8図は従来の
装置においてマスクとそのパターンを試料面に転写した
例を示すパターン図、第9図は従来の装置において1組
の相補マスクを用いて転写した例を示すパターン図であ
る。 6……マスク、14……試料、20……電子銃、21……電子
ビーム、22,23……照射レンズ、24……ビーム成形アパ
ーチャ、25……大偏向器、26……マスクステージ、27…
…小偏向器、28……焦点補正レンズ、29……縮小投影レ
ンズ、30……検出器、31……試料ステージ、32……電子
光学系、40……制御用計算機、41……レンズ電源、42…
…大偏向用制御回路、43……マスクステージ制御部、44
……副偏向・補正レンズ用制御回路、45……信号処理回
路、46……マスクステージ用レーザ測長機、47……マス
クステージ駆動装置、48……試料ステージ用レーザ測長
機、49……試料ステージ駆動装置、50……ビーム成形レ
ンズ。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a first view of a charged particle beam projection exposure apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an electron optical system thereof, FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a deflection distortion correcting method, and FIG. 4 is a distortion (deformation) of a sample surface. FIG. 5 is an explanatory view for explaining a method of measurement and correction and a method of drawing a pattern on the entire surface of the sample, FIG. 5 is a configuration diagram showing a second embodiment of a charged beam projection exposure apparatus according to the present invention, and FIG. FIG. 7 is a block diagram showing a conventional electron optical system, FIG. 7 is a pattern diagram showing an example of pattern drawing in the conventional electron optical system, and FIG. 8 is an example of transferring a mask and its pattern onto a sample surface in a conventional apparatus. FIG. 9 is a pattern diagram showing an example of transfer using a pair of complementary masks in a conventional apparatus. 6 ... Mask, 14 ... Sample, 20 ... Electron gun, 21 ... Electron beam, 22,23 ... Irradiation lens, 24 ... Beam shaping aperture, 25 ... Large deflector, 26 ... Mask stage, 27 ...
… Small deflector, 28 …… Focus correction lens, 29 …… Reduction projection lens, 30 …… Detector, 31 …… Sample stage, 32 …… Electronic optical system, 40 …… Control computer, 41 …… Lens power supply , 42 ...
… Large deflection control circuit, 43 …… Mask stage controller, 44
...... Control circuit for sub-deflection / correction lens, 45 …… Signal processing circuit, 46 …… Laser length measuring machine for mask stage, 47 …… Mask stage driving device, 48 …… Laser measuring machine for sample stage, 49… … Sample stage drive, 50… Beam shaping lens.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】荷電ビームを用いてパターンの像を投影す
る荷電ビーム投影露光装置において、マスクを搭載する
マスクステージと、試料を搭載する試料ステージと、前
記マスクステージおよび前記試料ステージを連続的に移
動させている間前記マスク上を前記荷電ビームで走査す
る手段とを有する電子光学系を備えていることを特徴と
する荷電ビーム投影露光装置。
1. A charged beam projection exposure apparatus for projecting an image of a pattern by using a charged beam, wherein a mask stage on which a mask is mounted, a sample stage on which a sample is mounted, the mask stage and the sample stage are continuously arranged. A charged beam projection exposure apparatus, comprising: an electron optical system having a means for scanning the mask with the charged beam while moving the mask.
【請求項2】前記電子光学系を複数備えていることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の荷電ビーム投影露
光装置。
2. A charged beam projection exposure apparatus according to claim 1, wherein a plurality of said electron optical systems are provided.
【請求項3】前記複数の電子光学系は1つのマスクステ
ージと1つの試料ステージとを共通に使用することを特
徴とする特許請求の範囲第2項記載の荷電ビーム投影露
光装置。
3. The charged beam projection exposure apparatus according to claim 2, wherein the plurality of electron optical systems commonly use one mask stage and one sample stage.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100925075B1 (en) * 2001-11-12 2009-11-04 소니 가부시끼 가이샤 Complementary mask, fabrication method thereof, exposure method, semiconductor device, and fabrication method thereof

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63128713A (en) * 1986-11-19 1988-06-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd Correction of distortion in scanning aligner
AT393333B (en) * 1986-11-27 1991-09-25 Ims Ionen Mikrofab Syst ION PROJECTION DEVICE FOR SHADOW PROJECTION
JPS63200453A (en) * 1987-02-16 1988-08-18 Nec Corp Linear electron beam device
US5523576A (en) * 1993-03-15 1996-06-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Charged beam drawing apparatus
JPH10321502A (en) * 1997-05-16 1998-12-04 Nikon Corp Charged particle beam projection method
US6376847B1 (en) 1998-08-24 2002-04-23 Matsushia Electric Industrial Co., Ltd. Charged particle lithography method and system
JP2002367885A (en) * 2001-06-05 2002-12-20 Sony Corp Mask for electron beam exposure and method for electron beam exposure using the mask
JP3674573B2 (en) 2001-06-08 2005-07-20 ソニー株式会社 Mask, manufacturing method thereof, and manufacturing method of semiconductor device
JP4356455B2 (en) 2001-12-04 2009-11-04 ソニー株式会社 Mask, manufacturing method thereof, and manufacturing method of semiconductor device
DE10392343T5 (en) * 2002-03-13 2005-03-10 Sony Corp. A mask, semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP2004071766A (en) * 2002-08-05 2004-03-04 Sony Corp Complementarity split mask having alignment mark, method for forming alignment mark on the mask, semiconductor device formed by using the mask, and its forming method
WO2008107955A1 (en) 2007-03-02 2008-09-12 Advantest Corporation Mask for multicolumn electron beam exposure, electron beam exposure device and exposure method employing mask for multicolumn electron beam exposure
JP5368086B2 (en) 2007-03-26 2013-12-18 株式会社アドバンテスト Multi-column electron beam exposure apparatus and multi-column electron beam exposure method
JP5222507B2 (en) * 2007-08-30 2013-06-26 株式会社日立ハイテクノロジーズ Ion beam processing apparatus and sample processing method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54117687A (en) * 1978-03-06 1979-09-12 Cho Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai Device for projecting electron beam
JPS5764932A (en) * 1980-10-07 1982-04-20 Mitsubishi Electric Corp Electron bean exposure device
JPS61117554A (en) * 1984-11-13 1986-06-04 Ushio Inc Exposing device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100925075B1 (en) * 2001-11-12 2009-11-04 소니 가부시끼 가이샤 Complementary mask, fabrication method thereof, exposure method, semiconductor device, and fabrication method thereof

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Publication number Publication date
JPS61283121A (en) 1986-12-13

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