JPH09115828A - 荷電粒子線によるパターン転写方法および転写装置 - Google Patents
荷電粒子線によるパターン転写方法および転写装置Info
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Abstract
う。 【解決手段】 マスク10および感応基板20を連続移
動させ、それに伴ってマスクの特定範囲11内の複数の
小領域110に荷電粒子線EBを時系列的に照射しつつ
各小領域110のパターンを感応基板の特定範囲21内
の複数の被転写領域210に選択的に投影する。一つの
被転写領域210に転写すべきパターンをマスク10の
特定範囲11に包含される二以上の特定の小領域110
に分割し、マスク10から感応基板20へのパターンの
縮小率を1/Mとしたとき、マスクの連続移動速度VM
を感応基板の連続移動速度VWのN・M倍(Nは1より
大きい実数)に設定し、感応基板20に投影されるパタ
ーンの像と感応基板20との相対速度が零となるよう
に、感応基板20に導かれる荷電粒子線EBを所定速度
で連続移動方向に偏向する。
Description
リソグラフィー等に用いられるパターン転写方法および
転写装置に係り、詳しくは電子線やイオンビーム等の荷
電粒子線を利用してマスクのパターンを感応基板へ転写
するものに関する。
高スループットを両立させる電子線露光装置の検討が進
められている。この種の装置における露光方法として
は、従来、1ダイ(1枚のウエハに形成される多数の集
積回路の1個分に相当する。)または複数ダイ分を一括
して転写する方法が検討されていた。しかしながら、こ
の方法は、転写の原版となるマスクの作製が困難であ
り、1ダイ以上の大きな光学フィールドで光学系の収差
を許容範囲に抑えることが困難など、解決すべき事項が
多い。そこで、最近では1ダイまたは複数ダイを小さな
領域に分割して転写する分割転写方法が検討されてい
る。この方法によれば、一回当たりの電子線の照射範囲
が小さいので、光学系の収差を抑えて高解像、高精度に
転写ができる。
は、パターンの形状に応じて抜き穴を設けるいわゆる穴
空きステンシルマスクが主として用いられてきた。しか
し、穴空きステンシルマスクには、島状のパターン、す
なわち図10に示すようにビーム制限部1(荷電粒子線
を散乱または吸収する部分)の周囲がビーム透過用の抜
き穴2にて囲まれたパターンを設けることができない。
島状のパターンを転写するには、図7の抜き穴2を図1
1(a)、(b)に示すように二つの抜き穴2a、2b
に分割してそれぞれを別々のマスク3a、3bに形成
し、各マスク3a、3bのパターン(抜き穴2a、2b
の平面形状)をウエハ等の感応基板につなぎ合わせて転
写する必要があった。この場合、マスク3a、3bの交
換や転写装置の起動、停止の繰り返しでスループットが
低下する。
投影される転写パターンとマスク上のパターンとの比
(縮小比)と、ウエハステージとマスクステージとの移
動速度の比とが一致しない場合には、転写パターンにボ
ケが生じてしまう。
転写パターンを二回以上に分けて転写する際のスループ
ットの改善、(b)パターンの縮小比とステージの移動
速度の比とが一致しないときに生じる転写パターンのボ
ケの解消を図ることができる転写方法および該方法に適
した転写装置を提供することにある。
対応付けて説明する。 (1)図3(a)に対応付けて説明すると、請求項1の
発明は、マスク10および感応基板20をそれぞれ転
写,被転写領域に平行な方向(矢印YM、YW方向)へそ
れぞれ一回以上連続移動させ、一回の連続移動で、マス
ク10の特定範囲11に包含される複数の小領域110
(その一つをハッチングにて示す。)に荷電粒子線EB
を時系列的に照射しつつ各小領域110のパターンを感
応基板20の特定範囲21に包含される複数の被転写領
域210のいずれかに選択的に投影するパターン転写方
法に適用され、転写露光中には、感応基板20に投影さ
れるパターンの像と感応基板20との相対速度が略零と
なるように、マスク10から感応基板20に導かれる荷
電粒子線EBを所定の速度で連続移動の方向に偏向する
ことにより上述した目的を達成する。 (2)請求項2の発明は、マスク10および感応基板2
0をそれぞれ転写,被転写領域に平行な方向(矢印
YM、YW方向)へそれぞれ一回以上連続移動させ、一回
の連続移動で、マスク10の特定範囲11に包含される
複数の小領域110(その一つをハッチングにて示
す。)に荷電粒子線EBを時系列的に照射しつつ各小領
域110のパターンを感応基板20の特定範囲21に包
含される複数の被転写領域210のいずれかに選択的に
投影するパターン転写方法に適用され、感応基板20の
一つの被転写領域210に転写すべきパターンを、マス
ク10の特定範囲11に包含される二以上の特定の小領
域110に分割して形成することにより上述した目的を
達成する。 (3)請求項3の発明は、マスク10および感応基板2
0をそれぞれ転写,被転写領域に平行な方向(矢印
YM、YW方向)へそれぞれ一回以上連続移動させ、一回
の連続移動で、マスク10の特定範囲11に包含される
複数の小領域110(その一つをハッチングにて示
す。)に荷電粒子線EBを時系列的に照射しつつ各小領
域110のパターンを感応基板20の特定範囲21に包
含される複数の被転写領域210のいずれかに選択的に
投影するパターン転写方法に適用され、(a)感応基板
20の一つの被転写領域210に転写すべきパターン
を、マスク10の特定範囲11に包含される二以上の特
定の小領域110に分割して形成し、(b)マスク10
から感応基板20へのパターンの縮小率を1/Mとした
ときに、マスク10の連続移動の速度VMを感応基板2
0の連続移動の速度VWに対してN・M倍(但し、係数
Nは1より大きい実数)に設定し、(c)転写露光中に
は、感応基板20に投影されるパターンの像と感応基板
20との相対速度が略零となるように、マスク10から
感応基板20に導かれる荷電粒子線EBを所定の速度で
連続移動の方向に偏向することにより上述した目的を達
成する。 (4)請求項4の発明では、請求項3に記載の荷電粒子
線によるパターン転写方法において、マスク10と感応
基板20との間に配置された静電偏向器43(図6参
照)により、荷電粒子線EBを連続移動の方向へ偏向す
る。 (5)請求項5の発明は、マスク10および感応基板2
0をそれぞれ転写,被転写領域に平行な方向(矢印
YM、YW方向)へそれぞれ一回以上連続移動させ、一回
の連続移動で、マスク10の特定範囲11に包含される
複数の小領域110(その一つをハッチングにて示
す。)に荷電粒子線EBを時系列的に照射しつつ各小領
域110のパターンを感応基板20の特定範囲21に包
含される複数の被転写領域210のいずれかに選択的に
投影するパターン転写方法に適用され、(a)マスク1
0の複数の小領域110のそれぞれに対する荷電粒子線
EBの照射時間の適正値と、小領域110のそれぞれに
対する転写準備に必要な時間とに基づいて、マスク10
の特定範囲11を対象としたパターン転写の開始から終
了までの所要時間を決定し、(b)決定した所要時間内
に、マスク10の特定範囲11の一端11aが転写装置
のマスク側光学的フィールドFM内にある状態からマス
ク10の特定範囲11の他端11bがマスク側光学的フ
ィールドFM内にある状態までマスク10が移動し、か
つ、感応基板20の特定範囲21の一端21aが転写装
置の感応基板側光学的フィールドFW内にある状態か
ら、特定範囲21の他端21bが感応基板側光学的フィ
ールドFW内にある状態まで感応基板20が移動するよ
うに、マスク10および感応基板20の連続移動の速度
VM、VWを設定し、(c)転写露光中には、感応基板2
0に投影されるパターンの像と感応基板20との相対速
度が略零となるように、マスク10から感応基板20に
導かれる荷電粒子線EBを所定の速度で連続移動の方向
に偏向する。 (6)請求項6の発明は、請求項3または5に記載の荷
電粒子線によるパターン転写方法において、マスク10
および感応基板20の連続移動中に当該連続移動の速度
又はこれに関連した物理量を検出し、検出された値に基
づいて荷電粒子線EBの連続移動方向への偏向速度を制
御する。 (7)請求項7の発明は、マスク10および感応基板2
0を所定の方向に連続移動させる駆動手段と、駆動手段
による一回の連続移動中に、マスク10の特定範囲11
に包含される複数の小領域110に荷電粒子線を時系列
的に照射しつつ各小領域110のパターンを感応基板2
0の特定範囲21に包含される複数の被転写領域210
のいずれかに選択的に投影する投影手段と、を備えた荷
電粒子線転写装置に適用され、マスク10の複数の小領
域110のそれぞれに対する荷電粒子線の照射時間の適
正値と、小領域110のそれぞれに対する転写準備に必
要な時間とに基づいて、マスク10の特定範囲11を対
象としたパターン転写の開始から終了までの所要時間を
決定する転写時間決定手段と、転写時間決定手段が決定
した所要時間内に、マスク10の特定範囲11の一端1
1aが転写装置のマスク側光学的フィールドFM内にあ
る状態からマスク10の特定範囲11の他端11bがマ
スク側光学的フィールドFM内にある状態までマスク1
0が移動し、かつ、感応基板20の特定範囲21の一端
21aが転写装置の感応基板側光学的フィールドFW内
にある状態から、特定範囲21の他端21bが感応基板
側光学的フィールドFW内にある状態まで感応基板20
が移動するように、駆動手段によるマスク10および感
応基板20の連続移動の速度を設定する連続移動速度設
定手段と、転写露光中には、感応基板20に投影される
パターンの像と感応基板20との相対速度が略零となる
ように、マスク10から感応基板20に導かれる荷電粒
子線を所定の速度で連続移動の方向に偏向する速度差解
消手段と、を設けた。 (8)請求項8の発明は、請求項7に記載の荷電粒子線
転写装置において、速度差解消手段は、マスク10およ
び感応基板20の連続移動中に当該連続移動の速度又は
これに関連した物理量を検出し、検出された値に基づい
て荷電粒子線EBの連続移動方向への偏向速度を制御す
る。 (9)請求項9の発明は、感応基板20を被転写領域に
平行な方向(YW方向)へ一回以上連続移動させ、一回
の連続移動で、マスク10の特定範囲11に包含される
複数の小領域110に荷電粒子線EBを照射しつつ各小
領域110のパターンを感応基板20の特定範囲21に
包含される複数の被転写領域210のいずれかに選択的
に投影するパターン転写方法に適用され、(a)感応基
板20の被転写領域210のそれぞれに対する荷電粒子
線EBの照射時間の適正値と被転写領域210のそれぞ
れに対する転写準備に必要な時間とに基づいて、感応基
板20の特定範囲21を対象としたパターン転写の開始
から終了までの所要時間を決定し、(b)決定した前記
所要時間内に、感応基板210の特定範囲21の一端2
1aが転写装置の感応基板側光学的フィールドFW内に
ある状態から、感応基板20の特定範囲21の他端21
bが感応基板側光学的フィールドFW内にある状態まで
感応基板20が移動するように、感応基板20の連続移
動の速度VWを設定し、(c)転写露光中には、感応基
板20に投影されるパターンの像と感応基板20との相
対速度が略零となるように、マスク10から感応基板2
0に導かれる荷電粒子線EBを所定の速度で連続移動の
方向に偏向する。 (10)図5に対応付けて説明すると、請求項10の発
明は、請求項9に記載の荷電粒子線によるパターン転写
方法において、マスク10の一つの小領域110のパタ
ーンを、感応基板20の特定範囲21に包含される二以
上の特定の被転写領域210にそれぞれ投影する。 (11)図1に対応付けて説明すると、請求項11の発
明は、請求項9または10に記載の荷電粒子線によるパ
ターン転写方法において、感応基板20の連続移動中に
当該連続移動の速度またはこれに関連した物理量を検出
し、検出された値に基づいて荷電粒子線EBの連続移動
方向への偏向速度を制御する。 (12)請求項12の発明は、感応基板20を所定の方
向に連続移動させる駆動手段と、駆動手段による一回の
連続移動中に、マスク10の特定範囲11に包含される
複数の小領域110に荷電粒子線EBを時系列的に照射
しつつ各小領域110のパターンを感応基板20の特定
範囲21に包含される複数の被転写領域210のいずれ
かに選択的に投影する投影手段と、を備えた荷電粒子線
転写装置に適用され、感応基板20の複数の被転写領域
210のそれぞれに対する荷電粒子線EBの照射時間の
適正値と、被転写領域210のそれぞれに対する転写準
備に必要な時間とに基づいて、感応基板20の特定範囲
21を対象としたパターン転写の開始から終了までの所
要時間を決定する転写時間決定手段と、転写時間決定手
段が決定した所要時間内に、感応基板20の特定範囲2
1の一端21aが転写装置の感応基板側光学的フィール
ドFW内にある状態から、特定範囲21の他端21bが
感応基板側光学的フィールドFW内にある状態まで感応
基板20が移動するように、駆動手段による感応基板2
0の連続移動の速度を設定する連続移動速度設定手段
と、転写露光中には、感応基板20に投影されるパター
ンの像と感応基板20との相対速度が略零となるよう
に、マスク10から感応基板20に導かれる荷電粒子線
EBを所定の速度で連続移動の方向に偏向する速度差解
消手段と、を設けた。 (13)請求項13の発明は、請求項12に記載の荷電
粒子線転写装置において、速度差解消手段は、感応基板
20の連続移動中に当該連続移動の速度又はこれに関連
した物理量を検出し、検出された値に基づいて荷電粒子
線EBの連続移動方向への偏向速度を制御する。
ら感応基板20に導かれる荷電粒子線EBを所定の速度
で連続移動方向に偏向して、感応基板20に投影される
パターン像と感応基板20の相対速度を略零とする。す
なわち、荷電粒子線EBを偏向することにより、パター
ン像とそれが転写されるべき感応基板20上の被転写領
域210との位置ずれを補正する。 (2)請求項2の発明では、マスク10の特定範囲11
に包含される二以上の特定の小領域110に分割して形
成されたパターンが、感応基板20の一つの非転写領域
210に転写される。 (3)請求項3および4の発明では、マスク10の特定
範囲11に包含される二以上の特定の小領域110に分
割して形成されたパターンが、感応基板20の一つの非
転写領域210に転写されるとともに、マスク10から
感応基板20に導かれる荷電粒子線EBを所定の速度で
連続移動方向に偏向することによって、マスク10の速
度VMのN・M倍の速度Vwを有する感応基板20に投影
されるパターン像と感応基板20の相対速度を略零とす
る。 (4)請求項5および7の発明では、マスク10の一つ
の特定範囲11の転写に要する所要時間内に、マスク1
0の特定範囲11の一端11aから他端11bまでの全
領域がマスク側光学的フィールドFMを通過し、感応基
板20の特定範囲21の一端21aから他端21bまで
の全領域が感応基板側光学的フィールドFWを通過す
る。すなわち、マスク10および感応基板20の一回の
連続移動により、マスク10の一つの特定範囲11のパ
ターンが感応基板20の対応する一つの特定範囲21に
転写される。そのとき、マスク10から感応基板20に
導かれる荷電粒子線EBを所定の速度で連続移動方向に
偏向して、感応基板20に投影されるパターン像と感応
基板20の相対速度を略零とする。 (5)請求項9および12の発明では、感応基板20の
一つの特定範囲21の転写に要する所要時間内に、感応
基板20の特定範囲21の一端21aから他端21bま
での全領域が感応基板側光学的フィールドFWを通過す
る。すなわち、感応基板20の一回の連続移動により、
感応基板20の一つの特定範囲21へのパターン転写が
行われる。そのとき、マスク10から感応基板20に導
かれる荷電粒子線EBを所定の速度で連続移動方向に偏
向して、感応基板20に投影されるパターン像と感応基
板20の相対速度を略零とする。
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。
よるパターン転写方法に用いられるマスクと感応基板の
概略について説明する。図1は本発明によるマスク10
の小領域110と感応基板20の被転写領域210との
関係を例示したもので、(a)はマスク10の平面図、
(b)は感応基板20の平面図、(c)は(a)のIc
部の拡大図、(d)は(b)のId部の拡大図である。
マスク10および感応基板20には、特定範囲11、2
1がそれぞれ4列設けられている。マスク10上の小領
域110は例えば荷電粒子線の1ショット領域であり、
マスク10を図1(a)の左右方向に一回移動するとき
に、各特定範囲11内のパターンが感応基板20の対応
する特定範囲21に転写される。FMおよびFWはマスク
10上および感応基板20上の光学的フィールドをそれ
ぞれ示しており、所定の精度でパターン転写を行うこと
が可能な範囲であって荷電粒子線光学系の光軸AXを中
心として有限の広がりを持つ。光学的フィールドFM、
FWよりも外側の領域は転写に使用されない。なお、列
数は適宜変更してよい。複数の列が存在する場合、一つ
の列の転写が終了する毎にマスク10および感応基板2
0が連続移動方向と直交する方向にステップ駆動されて
隣接する特定範囲11、21の列が転写装置の光学的フ
ィールドFM、FWに取り込まれる。図1(a)に矢印Y
M、YM’で示したように、連続移動方向は一列毎に切換
えられる。
被転写領域210aに転写すべきパターンが、マスク1
0の一つの特定範囲11に包含される複数の小領域、例
えば図1(c)の小領域110a1、110a2に分割し
て形成される。ここで、特定範囲11は、マスク10の
一回の連続移動により露光転写できる範囲である。この
ような分割は、例えば図10に示した島状のパターンを
転写する場合に必要となるが、それ以外の場合にも適宜
分割してよい。例えば、一つの小領域110におけるパ
ターン(ビーム透過部)の密度が高くてクーロン効果ボ
ケの生じるおそれがあるとき、その小領域110のパタ
ーンを二以上に分割することもある。
写時には小領域110a1、110a2のパターンを同一
の被転写領域210aに転写することになる。ここで、
感応基板20の一つの特定範囲21がP個の被転写領域
210を有し、各被転写領域210のそれぞれのパター
ンがマスク10上で二つの小領域110に分割して形成
されていると仮定した場合、一つの特定範囲11に包含
される小領域110の数は2P個である。そして、一つ
の小領域110のパターンの転写に必要な時間をtsと
すれば、感応基板20の一つの特定範囲21のパターン
転写に必要な最小時間は2Ptsである。一方、比較例
として、図12に示すように一つの被転写領域210に
対応した二つの小領域110a1、110a2の一方をマ
スク10の一つの特定範囲11Aに形成し、小領域11
0a1、110a2の他方をマスク10の他の特定範囲1
1Bに形成した場合を考える。この場合でも、感応基板
20の一つの特定範囲21がP個の被転写領域210を
有し、各被転写領域210のそれぞれのパターンがマス
ク10上の二つの小領域110に分割して形成されてい
ると仮定すれば、一つの特定範囲21の全体にパターン
を転写するのに必要な最小時間は上記と同様に2Pts
である。
写領域210aに対応する小領域110a1,110a2
が一つの特定範囲11に含まれているが、図12の場合
には二つの特定範囲11A,11Bになり、転写装置の
マスク側光学的フィールドFM内に特定範囲11A,1
1Bを順に取り込む際に、マスク10,感応基板20の
連続移動方向を逆方向に切換えて転写する必要がある。
そのため、図12の場合は図1に比べて特定範囲の列数
が2倍となり、走査回数も2倍となる。また、マスク1
0を移動させる装置の立ち上がりや立ち下がり、移動方
向の切換え、あるいは連続移動の速度が所定値に達する
までの助走等により、転写の行われない無駄時間が発生
する。この無駄時間は、図1に示したものは図12と比
べて略1/2になり、従って高スループットが達成され
る。
範囲11に含まれる小領域110の数は、感応基板20
の一つの特定範囲21に含まれる被転写領域210の数
よりも多くなる。図2はマスク10の一例を示す図であ
り、(a)は小領域110を示す平面図、(b)は
(a)のA−A断面図である。図2において、120は
マスク10の機械的補強のためのストラットであり、ス
トラット120と小領域110との間には荷電粒子線遮
蔽領域であるスカート130が設けられる。140は荷
電粒子線による照明範囲である。このように、マスク1
0の特定範囲11には、小領域110以外にストラット
120や、スカート130等が設けられるため、連続移
動方向に関するマスク10の特定範囲11の長さは、感
応基板20の特定範囲21の長さに対してパターン像の
縮小率1/Mの逆数倍よりも長くなる。
マスク10の一端11aが転写装置のマスク側光学的フ
ィールドFMに入った状態から、マスク10の他端11
bがマスク側光学的フィールドFMに入った状態までマ
スク10が連続移動する間に、感応基板20もその一端
21aが転写装置の感応基板側光学的フィールドFWに
入った状態から他端21bが感応基板側光学的フィール
ドFWに入った状態まで移動すると、特定範囲11内の
全ての小領域110に効率良く荷電粒子線を照射でき
る。従って、転写時のマスク10の連続移動速度V
Mを、感応基板20の連続移動速度VWのN・M倍(Nは
1より大きい実数)とすることは必須である。
像の移動速度Vimageは、縮小率が1/Mであるからマ
スク10の移動速度VMの1/M倍、すなわちVimage=
VM/Mとなり、上述した感応基板20の移動速度VW=
VM/(N・M)と一致しない。これを放置すると、両
者の速度差によって感応基板20に転写される像がぼけ
る。これを回避するため、連続移動中には、パターン像
と感応基板20との相対速度が零となるように、マスク
10から感応基板20へ導かれる荷電粒子線を所定の速
度で連続移動方向に偏向する。この偏向操作は、応答性
に優れた静電偏向器にて行うことが望ましい。もちろ
ん、この相対速度は正確に零である必要はなく、像のボ
ケが許容される範囲での相違はかまわない。また、この
範囲でのステップ移動でもかまわない。
方法としては、以下の、の二通りの方法がある。 転写中に、マスク10の連続移動速度VMおよび感応
基板20の連続移動速度VWを検出し、それぞれの検出
値と像の縮小率1/Mとから偏向速度VWDを下式(1)
により決定する。
基板20の連続移動方向に進む方向を正とする。速度V
W、VWDは感応基板20の連続移動方向を正とする。な
お、連続移動方向の誤差、すなわち速度VM、VWのベク
トルがなす角度θをも検出できる場合には下式(2)を
用いる。
して例えばマスク10および感応基板20の変位、加速
度を検出し、それらの値から速度を演算してもよい。
度、荷電粒子線のビーム電流密度、マスク10の余白
(小領域同士の境界の部分等)、転写回数等からマスク
10および感応基板20の連続移動速度を算出し、算出
値と像の縮小率とから偏向速度を決定する。以下、詳述
する。
対する荷電粒子線の照射時間(照射対象の小領域を交換
する際の照射休止時間を含む)をTMとし、感応基板2
0の一つの特定範囲21の全体に対するパターン転写時
間をTWとしたとき、これらは互いに等しく、TM=TW
=Tである。この時間T内に一つの特定範囲11、21
を対象としたパターンの転写を終了するようにする。す
なわち、マスク10側については、上記の時間T内に、
マスク10の一つの特定範囲11の一端11aが転写装
置のマスク側光学的フィールドFMにある状態から、特
定範囲11の他端11bがマスク側光学的フィールドF
Mにある状態までマスク10が移動するよう連続移動速
度VMを設定する。このときのマスク10の移動量は図
3のようになる。
0の移動量が最大となる場合を、図3(b)はマスク1
0および感応基板20の移動量が最小となる場合をそれ
ぞれ示しており、この範囲内で移動量を設定することが
できる。これらの図から明らかなように、マスク10の
特定範囲11の全長をLM、マスク側光学的フィールド
FMの連続移動方向の幅をLFM、マスク側小領域の連続
移動方向の幅をSMとし、上述した移動量の最大および
最小を考慮すれば、上記の所定時間T内に、マスク10
は下式(3)で示す距離Laだけ移動すればよい。
特定範囲21の全長をLW、感応基板側光学的フィール
ドFWの連続移動方向の幅をLFW、感応基板側被転写領
域210の連続移動方向の幅をSWとすれば、上記の所
定時間T内に感応基板20は下式(4)で示す距離Lb
だけ移動すればよい。
ン転写に必要な時間であるから、
の照射時間の適正値であり、感応基板20に塗布された
レジストの感度をS(μC/cm2)、荷電粒子線のビー
ム電流密度をA(μA/cm2)とすれば下式(7)で与
えられる。
の照射を終了した後、次の小領域110に対する荷電粒
子線の照射を開始するまでの準備時間である。なお、近
接効果の補正等のため、小領域110毎に荷電粒子線の
照射時間が異なる場合がある。また、一つの小領域11
0から次の小領域110へと荷電粒子線の照射対象を交
換する際のビーム移動量の大小により準備時間tbsが異
なる場合もある。さらに、マルチショットを行えば準備
時間tbsの加算回数が増加する。いずれにせよ、tsお
よびtbsの値はマスク10のパターンの設計データ等か
ら判別できる。以上のようにして連続移動速度VM、VW
を求めたならば、それらの値と縮小率1/Mとから上式
(1)に従って偏向速度VWDを算出できる。
度に対して実際の速度がずれるおそれがあるため、偏向
速度はの方法により決定することが望ましい。なお、
の方法を選択した場合でも、マスク10および感応基
板20の連続移動の速度の設定はの方法で行う。
a2を連続移動方向に隣接させたが、例えば図4のよう
に配置してもよい。図4(a)、(b)はそれぞれ図1
の(c)、(d)と対応するもので、感応基板20の一
つの被転写領域210bのパターンがマスク10上で連
続移動方向と直交する方向(図示上下方向)に隣接した
一対の小領域110b1、110b2に分割して設けられ
る。被転写領域210bに対して連続移動方向と直交す
る方向に隣接する被転写領域210cのパターンは、上
記の小領域110b1、110b2の列に対して連続移動
方向に隣接する列内に位置する小領域110c1、11
0c2にそれぞれ分割して設けられる。
特定範囲11に含まれる二つの小領域に形成されたパタ
ーンを、感応基板20の特定範囲21に含まれる一つの
被転写領域に転写する場合について説明したが、本発明
は、マスク10の特定範囲11に含まれる一つの小領域
のパターンを、感応基板20の特定範囲21に含まれる
複数の被転写領域に転写する場合についても適用するこ
とができ、図5にその一例を示す。図5(a),(b)
はそれぞれ図1(a),(b)と対応する図で、感応基
板20の被転写領域210a1,210a2には、マスク
10の小領域110aに形成されたパターンが転写され
る。なお、図5(b)では感応基板20の連続移動方向
(Yw方向)に並んだ二つの被転写領域に転写された
が、連続移動方向と直交する方向に並んだ被転写領域に
転写される場合であっても同様に適用できる。これらの
場合にも、マスク10および感応基板20の連続移動方
向の切換えの回数は図1,3,4に示した場合と同一で
あるため、同様の効果(すなわち、高スループットの達
成)を得ることができる。
転写領域210に対応させて用いるため、小領域110
を特定の一つの被転写領域210に対応させたマスクに
比べて、マスクのサイズを小さくすることができるとと
もに製作も容易となる。さらに、マスクステージの移動
速度も小さくすることができるため、装置製作のコスト
を低減できる。また、このようにしてマスク10の小領
域110の数が極端に少なくなってマスク側光学的フィ
ールドFM内にマスク10が納まるような場合には、マ
スク10を移動させることなく転写が行える。この場
合、転写の際にはマスクステージは停止したままで、感
応基板側のステージのみを連続移動させる。なお、異な
る特定範囲11に移動する際には、マスクステージを連
続移動方向と直交する方向にステップ移動させる。
縮小転写装置の概略を示す図である。なお、図において
光学系の光軸AXと平行な方向にz軸を、z軸と直交す
る面内で互いに直交する二つの方向にx軸およびy軸を
とってある。x軸方向はマスク10やウエハ20A(図
1〜図5の感応基板20に相当)の連続移動方向であ
る。図6において31は電子銃であり、そこから放出さ
れる電子線EBはコンデンサレンズ32、33で集束さ
れて第1アパーチャー34により断面矩形状のビームに
整形される。整形後の電子線EBはコンデンサレンズ3
5により光軸AXと平行なビームに調整されて二段の偏
向器36A、36Bで所定量偏向され、マスクステージ
37に装着されたマスク10の所定領域に入射する。偏
向器36Aは、光軸AXと直交する特定方向への偏向磁
場を発生する二組の偏向コイルを、それぞれの偏向方向
が互いに異なるようにして組合わせたものである。偏向
器36Aの各組の偏向コイルに供給する電流値を調整す
ることで、電子線EBをz軸と直交する面内の任意の方
向に偏向可能である。偏向器36Bについても同様であ
る。マスクステージ37は、不図示のアクチュエータに
よりマスク10を図中のx軸方向およびy軸方向にそれ
ぞれ移動させる。マスク10は、図1および図3で説明
したように、一列以上の特定範囲11と、それに含まれ
る複数の小領域110とを有する。小領域110の少な
くとも一部には、ウエハ20Aの一つの被転写領域21
0に転写すべきパターンが分割して形成される。
投影レンズ38、39を経てウエハステージ40に装着
された感応基板としてのウエハ20Aの所定位置に入射
する。投影レンズ38、39は縮小光学系として構成さ
れ、その縮小率は例えば1/4に設定される。ウエハス
テージ40は、ウエハ20Aをx軸およびy軸方向に移
動させる。マスクステージ37とウエハステージ40と
の間には、ウエハ20Aに対する電子線の入射位置を調
整する二段の偏向器41A、41Bが設けられる。偏向
器41A、41Bの概略は偏向器36A、36Bと同一
である。投影レンズ38、39による電子線のクロスオ
ーバCOの近傍には、マスク10によって所定量以上に
散乱された電子線のウエハ20Aへの入射を阻止する第
2アパーチャ42が設けられる。また、第2アパーチャ
42とウエハステージ40との間には静電偏向器43が
設けられる。静電偏向器43は、光軸AXをx軸方向に
挟む一対の電極を有し、該一対の電極間に電位差を生じ
させてマスク10およびウエハ20Aの連続移動方向で
あるx軸方向に電子線EBを偏向する。なお、図では便
宜的にy軸方向に対向するよう電極を描いている。44
はマスクステージ37のx軸方向およびy軸方向の位置
を検出するレーザ測長器、45はウエハステージ40の
x軸方向およびy軸方向の位置を検出するレーザ測長器
である。これらの測長器44、45が検出した情報は制
御装置50に入力される。
2、33、35の制御電源51、偏向器36A、36B
に対する制御電源52、偏向器41A、41Bに対する
制御電源53、投影レンズ38、39に対する制御電源
54、静電偏向器43に対する制御電源55がそれぞれ
接続される。各制御電源51〜54の出力電流および制
御電源55の出力電圧は制御装置50にて制御される。
制御装置50は、マスクステージ37およびウエハステ
ージ40の動作も制御する。56は制御装置50に対す
る記憶装置である。転写に先立つ準備段階では、転写時
の各種の制御に必要な転写データが入力装置57から制
御装置55に入力されて記憶装置56に格納される。こ
の転写データには、上述した(1)〜(7)式の演算に
必要な値として、縮小率1/M、マスク10やウエハ2
0Aの移動距離La、Lb、小領域110毎の電子線の
照射時間ts、準備時間tbs、レジスト感度S、ビーム
電流密度Aが含まれる。また、マスク10の各小領域1
10とウエハ20Aの被転写領域210との対応関係、
すなわち、各小領域110のパターンをウエハ20Aの
どの被転写領域210にそれぞれ転写すべきかに関する
情報も転写データとして予め与えられる。
と、制御装置50は図7に示す手順に従って転写中の連
続移動速度VM、VWを演算する。この処理は上述した
(5)、(6)式を用いるもので、ステップSP1で転
写データを読み取り、ステップSP2で(6)式から一
回の連続移動における転写時間Tを求める。続くステッ
プSP3で(5)式により連続移動の速度VM、VWを演
算し、ステップSP4で速度VM、VWを記憶して処理を
終了する。なお、以上の処理を転写装置とは別の装置で
行い、その結果を転写装置に与えるようにしてもよい。
対して転写開始が指示されると、制御装置50は転写デ
ータに従って転写を開始する。この場合、マスク10お
よびウエハ20Aがy軸方向互いに逆向きに速度VM、
VWで連続移動するよう、マスクステージ37およびウ
エハステージ40の動作が制御される。マスク10およ
びウエハ20Aに複数列の特定範囲11、21が設けら
れている場合には、一回の連続移動が終了する毎に、マ
スクステージ37およびウエハステージ40が連続移動
方向と直交するy軸方向にステップ駆動されて次の転写
対象の特定範囲11、21がマスク側光学的フィールド
およびウエハ側光学的フィールドに取り込まれる。一回
の連続移動の間には、転写対象の特定範囲11に包含さ
れる複数の小領域110に対して所定の順序で電子線E
Bが照射され、各小領域110を透過した電子線がウエ
ハ20Aの所定位置へと導かれる。このとき、マスク1
0に対する電子線EBの照射位置は偏向器36A、36
Bにて調整され、ウエハ20Aに対するパターン転写位
置は偏向器41A、41Bにて調整される。さらに、転
写中に、パターン像とウエハ20Aとに速度差が生じな
いよう、図8に示す偏向速度決定処理が適当な周期で割
込み実行される。
てレーザ測長器44、45の検出したステージ位置を微
分してマスク10およびウエハ20Aの実際の連続移動
速度(以下、実速度)VMa、VWaを検出する。なお、測
長器44、45はいずれもx軸およびy軸方向の双方の
位置を検出するから、実速度VMa、VWaのx−y平面内
における方向の誤差も特定される。続くステップSP1
2では、上式(2)に実速度VMa、VWaおよび方向誤差
θを代入して偏向速度VWDを求める。そして、算出され
た偏向速度VWDにて電子線EBが連続移動方向に偏向さ
れるように、ステップSP13で静電偏向器43の電圧
を設定し、以下ステップSP11に戻って同様の処理を
繰り返す。なお、図8の処理は、それ専用の制御回路に
よって常時実行してもよい。静電偏向器43の電圧制御
は、アナログ方式とするか、あるいは十分に細かいイン
クリメントのデジタル方式とする。
4、45の検出した位置情報に基づいて連続移動の速度
を求めたが、マスク10やウエハ20Aの速度を直接検
出してもよく、マスク10やウエハ20Aの加速度を積
分してもよい。マスク10やウエハ20Aの連続移動速
度の誤差が十分に小さい場合には図7の処理において上
記(1)式から偏向速度を決定し、図8の処理を省略し
てもよい。
ー34により矩形状に成形された電子線EBで、図2
(a)に示すように小領域110を含む照射範囲140
が照射されるが、図9に示すように細く絞ったスポット
ビーム(ガウス分布型ビーム)を連続走査して小領域1
10のパターンを転写するようにしてもよい。図9にお
いてSBはスポットビームであり、マスク10をYM’
方向に連続移動させつつスポットビームSBをYM’方
向と直交する方向に偏向して経路Bのように走査するこ
とにより、照射範囲140の全体を露光する。
て、マスクステージ37およびウエハステージ40が駆
動手段を、電子銃31、コンデンサレンズ32、33、
35、第1アパーチャ34、偏向器36A、36B、偏
向器41A、41B、投影レンズ38、39、第2アパ
ーチャ42が投影手段を、制御装置50が転写時間決定
手段および連続移動速度設定手段を、静電偏向器43、
レーザ測長器44、45および制御装置50が速度差解
消手段を、それぞれ構成する。
よれば、感応基板に投影されるパターンの像と感応基板
との相対速度が零となるよう連続移動中に荷電粒子線を
偏向するので、ボケのない高精度の転写を行える。請求
項2の発明によれば、マスクの複数の小領域に分割して
設けられたパターンを感応基板の一つの被転写領域に転
写する場合において、複数の小領域を一回の連続移動で
荷電粒子線により照射できる特定範囲に包含されるよう
に設けたので、マスクの折り返し等に伴う無駄時間を抑
えて高スループットにて転写を行える。請求項3〜13
の発明によれば、ボケのない高精度の転写かつ高スルー
プットの転写を行うことができる。特に、請求項10の
発明では、マスクの一つの小領域に設けられたパターン
を感応基板の同一特定範囲に含まれる複数の被転写領域
に転写するため、小領域の数を被転写領域の数より少な
くすることが可能となり、マスクをより小さくすること
ができる。
例を示す図で、(a)はマスクの平面図、(b)は感応
基板の平面図、(c)は(a)のIc部の拡大図、
(d)は(b)のId部の拡大図。
の平面図、(b)は(a)のA−A断面図。
動させる様子を示す図で、(a)はマスクおよび感応基
板の移動量を最大に設定した場合を、(b)はマスクお
よび感応基板の移動量を最小に設定した場合をそれぞれ
示す図。
示す図。
決定処理を示すフローチャート。
処理を示すフローチャート。
を説明するための図。
を示す図。
Claims (13)
- 【請求項1】 マスクおよび感応基板をそれぞれ一回以
上連続移動させ、一回の連続移動で、前記マスクの特定
範囲に包含される複数の小領域に荷電粒子線を時系列的
に照射しつつ各小領域のパターンを前記感応基板の特定
範囲に包含される複数の被転写領域のいずれかに選択的
に投影するパターン転写方法において、 転写露光中には、前記感応基板に投影される前記パター
ンの像と前記感応基板との相対速度が零となるように、
前記マスクから前記感応基板に導かれる荷電粒子線を所
定の速度で前記連続移動の方向に偏向することを特徴と
する荷電粒子線によるパターン転写方法。 - 【請求項2】 マスクおよび感応基板をそれぞれ一回以
上連続移動させ、一回の連続移動で、前記マスクの特定
範囲に包含される複数の小領域に荷電粒子線を時系列的
に照射しつつ各小領域のパターンを前記感応基板の特定
範囲に包含される複数の被転写領域のいずれかに選択的
に投影するパターン転写方法において、 前記感応基板の一つの被転写領域に転写すべきパターン
を、前記マスクの前記特定範囲に包含される二以上の特
定の小領域に分割して形成することを特徴とする荷電粒
子線によるパターン転写方法。 - 【請求項3】 マスクおよび感応基板をそれぞれ一回以
上連続移動させ、一回の連続移動で、前記マスクの特定
範囲に包含される複数の小領域に荷電粒子線を時系列的
に照射しつつ各小領域のパターンを前記感応基板の特定
範囲に包含される複数の被転写領域のいずれかに選択的
に投影するパターン転写方法において、 (a)前記感応基板の一つの被転写領域に転写すべきパ
ターンを、前記マスクの前記特定範囲に包含される二以
上の特定の小領域に分割して形成し、 (b)前記マスクから前記感応基板へのパターンの縮小
率を1/Mとしたときに、前記マスクの前記連続移動の
速度を前記感応基板の前記連続移動の速度に対してN・
M倍(但し、係数Nは1より大きい実数)に設定し、 (c)転写露光中には、前記感応基板に投影される前記
パターンの像と前記感応基板との相対速度が零となるよ
うに、前記マスクから前記感応基板に導かれる荷電粒子
線を所定の速度で前記連続移動の方向に偏向する、こと
を特徴とする荷電粒子線によるパターン転写方法。 - 【請求項4】 請求項3に記載の荷電粒子線によるパタ
ーン転写方法において、 前記マスクと前記感応基板との間に配置された静電偏向
器により、前記荷電粒子線を前記連続移動の方向へ偏向
することを特徴とする荷電粒子線によるパターン転写方
法。 - 【請求項5】 マスクおよび感応基板をそれぞれ一回以
上連続移動させ、一回の連続移動で、前記マスクの特定
範囲に包含される複数の小領域に荷電粒子線を時系列的
に照射しつつ各小領域のパターンを前記感応基板の特定
範囲に包含される複数の被転写領域のいずれかに選択的
に投影するパターン転写方法において、 (a)前記マスクの前記複数の小領域のそれぞれに対す
る荷電粒子線の照射時間の適正値と、前記小領域のそれ
ぞれに対する転写準備に必要な時間とに基づいて、前記
マスクの前記特定範囲を対象としたパターン転写の開始
から終了までの所要時間を決定し、 (b)決定した前記所要時間内に、前記マスクの前記特
定範囲の一端が転写装置のマスク側光学的フィールド内
にある状態から前記マスクの前記特定範囲の他端が前記
マスク側光学的フィールド内にある状態まで前記マスク
が移動し、かつ、前記感応基板の前記特定範囲の一端が
転写装置の感応基板側光学的フィールド内にある状態か
ら、前記感応基板の前記特定範囲の他端が前記感応基板
側光学的フィールド内にある状態まで前記感応基板が移
動するように、前記マスクおよび前記感応基板の前記連
続移動の速度を設定し、 (c)転写露光中には、前記感応基板に投影される前記
パターンの像と前記感応基板との相対速度が零となるよ
うに、前記マスクから前記感応基板に導かれる荷電粒子
線を所定の速度で前記連続移動の方向に偏向する、こと
を特徴とする荷電粒子線によるパターン転写方法。 - 【請求項6】 請求項3または5に記載の荷電粒子線に
よるパターン転写方法において、 前記マスクおよび前記感応基板の連続移動中に当該連続
移動の速度又はこれに関連した物理量を検出し、検出さ
れた値に基づいて前記荷電粒子線の前記連続移動方向へ
の偏向速度を制御することを特徴とする荷電粒子線によ
るパターン転写方法。 - 【請求項7】 マスクおよび感応基板を所定の方向に連
続移動させる駆動手段と、 前記駆動手段による一回の連続移動中に、前記マスクの
特定範囲に包含される複数の小領域に荷電粒子線を時系
列的に照射しつつ各小領域のパターンを前記感応基板の
特定範囲に包含される複数の被転写領域のいずれかに選
択的に投影する投影手段とを備えた荷電粒子線転写装置
において、 前記マスクの前記複数の小領域のそれぞれに対する荷電
粒子線の照射時間の適正値と、前記小領域のそれぞれに
対する転写準備に必要な時間とに基づいて、前記マスク
の前記特定範囲を対象としたパターン転写の開始から終
了までの所要時間を決定する転写時間決定手段と、 前記転写時間決定手段が決定した前記所要時間内に、前
記マスクの前記特定範囲の一端が転写装置のマスク側光
学的フィールド内にある状態から前記マスクの前記特定
範囲の他端が前記マスク側光学的フィールド内にある状
態まで前記マスクが移動し、かつ、前記感応基板の前記
特定範囲の一端が転写装置の感応基板側光学的フィール
ド内にある状態から、前記感応基板の前記特定範囲の他
端が前記感応基板側光学的フィールド内にある状態まで
前記感応基板が移動するように、前記駆動手段による前
記マスクおよび前記感応基板の前記連続移動の速度を設
定する連続移動速度設定手段と、 転写露光中には、前記感応基板に投影される前記パター
ンの像と前記感応基板との相対速度が零となるように、
前記マスクから前記感応基板に導かれる荷電粒子線を所
定の速度で前記連続移動の方向に偏向する速度差解消手
段と、を備えることを特徴とする荷電粒子線転写装置。 - 【請求項8】 請求項7に記載の荷電粒子線転写装置に
おいて、 前記速度差解消手段は、前記マスクおよび前記感応基板
の連続移動中に当該連続移動の速度又はこれに関連した
物理量を検出し、検出された値に基づいて前記荷電粒子
線の前記連続移動方向への偏向速度を制御することを特
徴とする荷電粒子線転写装置。 - 【請求項9】 感応基板を一回以上連続移動させ、一回
の連続移動で、マスクの特定範囲に包含される複数の小
領域に荷電粒子線を照射しつつ各小領域のパターンを前
記感応基板の特定範囲に包含される複数の被転写領域の
いずれかに選択的に投影するパターン転写方法におい
て、 (a)前記感応基板の前記被転写領域のそれぞれに対す
る荷電粒子線の照射時間の適正値と前記被転写領域のそ
れぞれに対する転写準備に必要な時間とに基づいて、前
記感応基板の前記特定範囲を対象としたパターン転写の
開始から終了までの所要時間を決定し、 (b)決定した前記所要時間内に、前記感応基板の前記
特定範囲の一端が転写装置の感応基板側光学的フィール
ド内にある状態から、前記感応基板の前記特定範囲の他
端が前記感応基板側光学的フィールド内にある状態まで
前記感応基板が移動するように、前記感応基板の前記連
続移動の速度を設定し、 (c)転写露光中には、前記感応基板に投影される前記
パターンの像と前記感応基板との相対速度が零となるよ
うに、前記マスクから前記感応基板に導かれる荷電粒子
線を所定の速度で前記連続移動の方向に偏向する、こと
を特徴とする荷電粒子線によるパターン転写方法。 - 【請求項10】 請求項9に記載の荷電粒子線によるパ
ターン転写方法において、 前記マスクの一つの小領域のパターンを、前記感応基板
の前記特定範囲に包含される二以上の特定の被転写領域
にそれぞれ投影することを特徴とする荷電粒子線による
パターン転写方法。 - 【請求項11】 請求項9または10に記載の荷電粒子
線によるパターン転写方法において、 前記感応基板の連続移動中に当該連続移動の速度または
これに関連した物理量を検出し、検出された値に基づい
て前記荷電粒子線の前記連続移動方向への偏向速度を制
御することを特徴とする荷電粒子線によるパターン転写
方法。 - 【請求項12】 感応基板を所定の方向に連続移動させ
る駆動手段と、 前記駆動手段による一回の連続移動中に、前記マスクの
特定範囲に包含される複数の小領域に荷電粒子線を時系
列的に照射しつつ各小領域のパターンを前記感応基板の
特定範囲に包含される複数の被転写領域のいずれかに選
択的に投影する投影手段と、を備えた荷電粒子線転写装
置において、 前記感応基板の前記複数の被転写領域のそれぞれに対す
る荷電粒子線の照射時間の適正値と、前記被転写領域の
それぞれに対する転写準備に必要な時間とに基づいて、
前記感応基板の前記特定範囲を対象としたパターン転写
の開始から終了までの所要時間を決定する転写時間決定
手段と、 前記転写時間決定手段が決定した前記所要時間内に、前
記感応基板の前記特定範囲の一端が転写装置の感応基板
側光学的フィールド内にある状態から、前記感応基板の
前記特定範囲の他端が前記感応基板側光学的フィールド
内にある状態まで前記感応基板が移動するように、前記
駆動手段による前記感応基板の前記連続移動の速度を設
定する連続移動速度設定手段と、 転写露光中には、前記感応基板に投影される前記パター
ンの像と前記感応基板との相対速度が零となるように、
前記マスクから前記感応基板に導かれる荷電粒子線を所
定の速度で前記連続移動の方向に偏向する速度差解消手
段と、を備えることを特徴とする荷電粒子線転写装置。 - 【請求項13】 請求項12に記載の荷電粒子線転写装
置において、 前記速度差解消手段は、前記感応基板の連続移動中に当
該連続移動の速度又はこれに関連した物理量を検出し、
検出された値に基づいて前記荷電粒子線の前記連続移動
方向への偏向速度を制御することを特徴とする荷電粒子
線転写装置。
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