JPH1022195A - 電子線描画方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子線描画においては、ドリフト補正によっ
てパターン露光の位置精度を向上させようとするとスル
ープットが低下する。 【解決手段】 ウエハ表面のレジストに電子線を照射し
てパターン露光を行う露光工程（第５ステップＳ５〜第
７ステップＳ７）と、ウエハ表面に対する所定位置に設
けられた基準パターンに電子線を照射して当該電子線の
ドリフト値を実測し、当該電子線のドリフトを補正する
補正工程（第３ステップＳ３）とを繰り返し行う電子線
描画方法において、露光工程（第５ステップＳ５〜第７
ステップＳ７）では、この工程の前に行われた２回の補
正工程（第３ステップＳ３）の時間間隔とこれらの２回
の補正工程で実測したドリフト値とから算出したドリフ
ト速度に基づいて電子線のドリフトを予測補正する（第
７ステップＳ７）。これによって、電子線を基準パター
ンに照射せずにドリフト量を予測して補正をしながらパ
ターン露光を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子線描画方法に関
し、特には半導体装置の製造に際して行われるリソグラ
フィーにおける電子線描画方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置を構成する素子構造の微細化
に伴い、半導体装置製造におけるリソグラフィー工程で
レジスト露光を行うに際しては、より解像力の高い電子
線を用いてウエハ上のレジストを感光させる電子線描画
方法が行われるようになってきている。この方法では、
集束させた電子線をレジスト上で走査させて当該レジス
トに露光パターンを直接描画したり、電子線自体の断面
をパターン成形して露光を行うため、マスクを用いるこ
となくレジスト露光が行われる。

【０００３】上記電子線描画においては、例えば鏡筒内
の帯電によって電子線の照射経路が変動するドリフトが
生じる。このように電子線の照射経路が変動すると、露
光パターンの形成位置も変動するため、パターン露光の
位置精度を確保することができなくなる。このため、電
子線描画をを行うに際しては、ウエハ表面の所定領域の
パターン露光を行う前に、上記ドリフトによる電子線の
照射位置変動を補正しするようにしている。この場合
に、例えば以下のようにする。まず、ウエハ表面の各領
域間の所定位置に形成した基準パターンに電子線を照射
してその位置を検知する。そして、この基準パターンが
本来有るべき位置として設定された基準照射位置を、上
記で検知された照射位置に補正する。そして、次のパタ
ーン露光では、補正された電子線の基準照射位置に基づ
いて、ウエハ上で当該電子線を走査させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記電子線描
画方法では、ドリフトによる電子線の照射位置変動を補
正する際、必ず基準パターンに電子線を照射しなければ
ならず、当該電子線を描画領域から基準パターンの形成
位置に移動させる必要がある。このため、パターン露光
の位置精度を向上させる目的で、上記補正を行う時間間
隔を短くすると、電子線の移動時間が多くなり、スルー
プットが低下してしまう。以上のように、上記電子線描
画方法においては、パターン露光の位置精度とスループ
ットとがトレードオフの関係にあり、両方を満足させる
ことができなかった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するための本発明は、ウエハ表面に塗布されたレジスト
に電子線を照射してパターン露光を行う露光工程と、ウ
エハ表面に対する所定位置に設けられた基準パターンに
電子線を照射して当該電子線のドリフトを補正する補正
工程とを繰り返し行う電子線描画方法において、上記露
光工程では、当該露光工程の前に行われた２回の補正工
程の時間間隔と当該２回の補正工程で実測したドリフト
値とから算出したドリフト速度に基づいて当該電子線の
ドリフトを補正することを特徴としている。

【０００６】上記電子線描画方法では、パターン露光の
工程中において、ドリフトを補正した時間間隔とその際
実測した各ドリフト値とから算出したドリフト速度に基
づいて電子線のドリフトが補正される。この補正は、電
子線を基準パターンに照射させることなく、すなわち電
子線を基準パターンの形成位置に移動させることなく描
画領域内に保ったまま行われる。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態の一例
を説明する第１フローチャートであり、図２は、第１実
施形態を説明する電子線のドリフト値のグラフである。
以下、これらの図面を用いて、本発明の電子線描画方法
の実施形態を説明する。

【０００８】第１ステップＳ１では、電子線の基準照射
位置を設定する。この場合、先ず、露光を行うウエハを
電子線描画装置の鏡筒内のステージ上に載置し、所定状
態で電子線を発生させる。そして、例えば、ウエハ表面
の所定位置または定常状態でウエハが載置されたステー
ジ上の所定位置に形成された複数の基準パターンのうち
の数個に電子線を照射し、これらの照射位置を各基準パ
ターンにおける電子線の基準照射位置として設定する。
これによって、他の基準パターンにおける電子線の基準
照射位置も自動的に設定されることとする。

【０００９】上記のように電子線の基準照射位置を設定
した時点を経過時間ｔ0 とする。以上のようにして、こ
の時点ｔ0 における電子線のドリフト値Ｄ＝Ｄ0 ＝０に
する。そして、上記のように電子線の基準照射位置を設
定すると同時に、経過時間ｔの計測を開始する。また、
ウエハ上でパターン露光を行う描画領域数をｎに、パタ
ーン露光を行う第Ｎ描画領域に関してＮ＝１を設定す
る。ここで、各描画領域は、例えばウエハ表面のＸ方向
に配列された一列分のチップ領域群であることとする。

【００１０】次に、第２ステップＳ２では、ウエハ表面
をｎ個の描画領域に分割したうち、上記第１ステップＳ
１で設定した第１描画領域にパターン露光を行う。ま
た、この第１描画領域のパターン露光は、経過時間ｔ0
〜ｔ1 の間に行われる。以上までの工程は、従来と同様
に行う。そして、以下の第３ステップＳ３からが、本発
明に特徴的な工程になる。

【００１１】先ず、第３ステップＳ３では、電子線を上
記基準パターンに照射し、その照射位置を電子線のドリ
フト値ＤN ＝Ｄ1 （グラフ１，グラフ１１ａ）として実
測する。これと同時に、基準パターンにおける電子線の
基準照射位置をキャンセルしてこの照射位置を当該基準
パターンの新たな基準照射位置として設定し直し、電子
線の基準照射位置を補正する。これによって、第１描画
領域のパターン露光が終了した後のドリフト値を見かけ
上０に戻し（グラフ１２ａ）、電子線のドリフトを補正
する。そして、上記ドリフトを補正した時点を経過時間
ｔ1 とする。尚、図２におけるグラフ１は累積されたド
リフト値であり、グラフ１１ａ，１２ａ，１３ａ…はド
リフトを補正した時点からのドリフト値である。

【００１２】また、ここでは、Ｎ＝Ｎ＋１の処理を施
し、次にパターン露光を行う領域を第２描画領域に設定
する。さらに、次に描画を行う第Ｎ描画領域を分割した
区画数ｍと、パターン露光を行う第Ｍ区画に関してＭ＝
１を設定する。

【００１３】次に、第４ステップＳ４では、上記ドリフ
ト値Ｄ0 ，Ｄ1 と上記経過時間ｔ0，ｔ1 とから、時間
間隔ｔ0 〜ｔ1 におけるドリフト速度ＳN ＝Ｓ1 ＝( Ｄ
1 −Ｄ0 ）／（ｔ1 −ｔ0 ）を算出する。

【００１４】次いで、上記のように第４ステップを行っ
た後、経過時間ｔ1 〜ｔ2 の間に、第Ｎ描画領域（ここ
では、第２描画領域）のパターン露光を行う。この際、
経過時間ｔ1 以降では、矢印（グラフ１１ｂ）に示すよ
うに第５ステップＳ５で算出したドリフト速度Ｓ1 （す
なわちグラフ１１ａの傾き）で電子線がドリフトすると
予測する。そして、算出したドリフト速度Ｓ1 に基づい
て当該電子線のドリフトを補正しながら、上記ウエハ上
のレジストに当該電子線を照射してパターン露光を行
う。すなわち、経過時間ｔ1 以降では、経過時間ｔ0 〜
ｔ1 と同様の速度で電子線がドリフトすると仮定してド
リフト値を予測し、このドリフト値が見かけ上キャンセ
ルされて０になるように電子線の基準照射位置を補正し
ていく。この第２描画領域のパターン露光は、例えば以
下のようにする。

【００１５】先ず、第５ステップＳ５では、第３ステッ
プＳ３で電子線のドリフトを補正した状態で、ウエハ表
面における第２描画領域をｍ区画に分割したうちの第Ｍ
区画（ここでは、Ｍ＝１すなわち第１区画）にパターン
露光を行う。

【００１６】次に、第６ステップＳ６では、上記第５ス
テップＳ５でパターン露光を行った区画が最終区画であ
る第ｍ区画であるか否かを判断する。そして、第ｍ区画
でない場合には次の第７ステップＳ７に進み、第ｍ区画
である場合には次の第８ステップＳ８に進む。上記のよ
うに、第５ステップＳ５で第１区画にパターン露光を行
った場合には、第７ステップＳ７に進む。

【００１７】第７ステップＳ７では、上記第３ステップ
Ｓ３で電子線のドリフトを補正してからの経過時間と当
該第３ステップＳ３で算出したドリフト速度Ｓ1 とに基
づいて電子線の予測ドリフト値ｄNMを算出する。そし
て、この予測ドリフト値ｄNMが見かけ上キャンセルされ
るように、電子線のドリフトを補正する。また、Ｍ＝Ｍ
＋１の処理を施すことによって、次にパターン露光を行
う区画を第２区画に設定する。

【００１８】上記のように予測補正を行った後、第５ス
テップＳ５に戻って、ウエハ表面における第２領域をｍ
区画に分割したうちの次の第２区画にパターン露光を行
う。この第２区画のパターン露光は、第７ステップＳ７
で電子線のドリフトを補正した状態で行われる。その
後、第６ステップＳ６に進み、第２領域中における全区
画にパターン露光が行われるまで上記第５ステップＳ５
〜第７ステップＳ７を繰り返す。これによって、第７ス
テップＳ７における電子線のドリフトの段階的な補正
と、第５ステップＳ５における第Ｎ描画領域中の各区画
のパターン露光とが交互に行われるようにする。

【００１９】そして、第５ステップＳ５において第２描
画領域における全ｍ区画のパターン露光が行われ、第６
ステップＳ６でＭ＝ｍと判断されて第８ステップＳ８に
進んだ場合には、この第８ステップＳ８で、上記第５ス
テップＳ５でパターン露光を行った第Ｎ領域が、ウエハ
表面をｎ領域に分割したうちの最終領域である第ｎ領域
であるか否かを判断する。そして、第ｎ領域でない場合
（すなわちＮ＝ｎでない場合）には、第３ステップＳ３
に戻る。そして、以下のステップを繰り返し行い、全ｎ
描画領域にパターン露光を行う。

【００２０】また、第８ステップＳ８で、第ｎ領域であ
ると判断された場合には、ウエハ上の全ての領域にパタ
ーン露光が行われたと判断して電子線描画を終了する。

【００２１】以上のように、各経過時間ｔN （Ｎ＝１，
２…）毎において実測に基づいて電子線のドリフトを補
正し、さらに、この実測に基づいて補正を行う間におい
ては、算出したドリフト速度に基づいて電子線のドリフ
トを補正することで、補正の間隔を短くし各描画領域に
おけるパターン露光の位置精度を向上させることができ
る。そして、ドリフト速度に基づくドリフトの補正は、
電子線を基準パターンに照射させることなく、すなわち
電子線を基準パターンの形成位置に移動させることなく
描画領域内に保ったまま行われる。このため、電子線の
移動によるスループットの低下を招くことはない。

【００２２】尚、上記実施形態では、第５ステップＳ
５，第６ステップＳ６及び第７ステップのようにして、
電子線のドリフトの段階的な補正と各区画のパターン露
光とを交互に繰り返すようにした。しかし、電子線を走
査させる際、電子線の基準照射位置を予測補正値を電子
線の走査値に加えながら変更レンズを制御することによ
って、連続的に電子線のドリフトを補正しながら各描画
領域のパターン露光を行うようにしても良い。

【００２３】また、上記実施形態の第４ステップＳ４に
おいては、経過時間ｔN 以降の電子線のドリフト速度を
経過時間ｔN-1 ，ｔN における電子線のドリフト値ＤN
，ＤN-1 から求めた。しかし、経過時間ｔN 以降の電
子線のドリフト速度は、経過時間ｔN-2 ，ｔN における
電子線のドリフト値Ｄ，ＤN-2 から求めたり、ｔ0 ，ｔ
N における電子線のドリフト値Ｄ0 ，Ｄ1 から求めても
良い。

【００２４】例えば、上記電子線のドリフト速度を、経
過時間ｔN-2 ，ｔN における電子線のドリフト値から求
める場合を、上記図１と図３のグラフを用いて説明す
る。まず、このように、ドリフト速度を算出する場合に
は、第３ステップＳ３と第４ステップＳ４との間で、Ｎ
≦２であるか否かの判断を行う。Ｎ≦２である場合に
は、第２ステップＳ２に戻って第２描画領域のパターン
露光を行い、さらに第３ステップでドリフト値の実測，
補正を行う。一方、Ｎ≦２ではないと判断した場合に
は、第４ステップＳ４に進む。そして、この第４ステッ
プＳ４では、ドリフト速度ＳN ＝（ＤN −ＤN-2 ）／
（ｔN −ｔN-2 ）、すなわちここではドリフト速度Ｓ2
＝（Ｄ2 −Ｄ0 ）／（ｔ2 −ｔ0 ）（図３中一点鎖線の
傾き）を算出する。

【００２５】そして、次の第５ステップＳ５では、経過
時間ｔ2 以降では、上記と同様のドリフト速度（すなわ
ち図３中グラフ２２ｂ）で電子線がドリフトすると予測
する。そして、次にドリフト値の実測と電子線のドリフ
トが補正される経過時間ｔ3までの間に行われる第３描
画領域のパターン露光を、上記グラフ２２ｂに基づいて
電子線のドリフトを補正しながら行う。以降、各経過時
間ｔ3 ，ｔ4 …毎に電子線のドリフト速度をグラフ２３
ｂ，２４ｂのように予測し、電子線のドリフトを補正し
ながらパターン露光を行う。

【００２６】上記のように、ドリフト速度ＳN を算出す
るためのサンプル量を増やす（時間間隔を広げる）こと
によって、図３のグラフに示すようにドリフト量の変動
の変化が大きい場合に、算出されるドリフト速度ＳN の
バラツキを小さくすることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の電子線描画
方法によれば、実測値から算出したドリフト速度に基づ
いて電子線のドリフトを予測して補正することができ、
パターン露光を行う工程中で電子線を基準パターンの形
成位置に移動させることなく描画領域内に保ったままド
リフトの補正を行うことが可能になる。したがって、電
子線描画のスループットを低下させることなくパターン
の形成位置精度を向上させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すフローチャートであ
る。

【図２】本発明の一実施形態を説明するグラフである。

【図３】実施形態の他の例を説明するグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハ表面に塗布されたレジストに電子
   線を照射してパターン露光を行う露光工程と、 ウエハ表面に対する所定位置に設けられた基準パターン
   に電子線を照射して当該電子線のドリフト値を実測し、
   当該電子線のドリフトを補正する補正工程と、 を繰り返し行う電子線描画方法において、 前記露光工程では、当該露光工程の前に行われた２回の
   補正工程の時間間隔と当該２回の補正工程で実測した前
   記ドリフト値とから算出したドリフト速度に基づいて当
   該電子線のドリフトを補正すること、 を特徴とする電子線描画方法。