JPH11176720A - Electron ream exposure device - Google Patents

Electron ream exposure device

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Publication number
JPH11176720A
JPH11176720A JP9356376A JP35637697A JPH11176720A JP H11176720 A JPH11176720 A JP H11176720A JP 9356376 A JP9356376 A JP 9356376A JP 35637697 A JP35637697 A JP 35637697A JP H11176720 A JPH11176720 A JP H11176720A
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JP
Japan
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mask
aperture
pattern
electron beam
image
Prior art date
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Application number
JP9356376A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shohei Suzuki
正平 鈴木
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Publication of JPH11176720A publication Critical patent/JPH11176720A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron beam exposure device capable correcting proximity effect without deteriorating the throughput, reduces blurs due to Coulomb effect, is easily to execute beam adjustment work, and the beam position of which is stable. SOLUTION: An aperture 18 is provided for a crossover position 19 on the upstream side from a mask 14. An opening angle at forming of an image of the mask 14 on a wafer 17 is determined by the aperture 18. Scattered electrons 23 and 24 generated from a part except for the pattern of the mask 14 pass through a transfer lens 15, and the end parts of then are cut by an aperture 21. They are image-formed on the wafer 17 with the opening angle decided by the size of the aperture 21. Since the opening angle of the scattered electrons 23 and 24 is several times as much as the opening angle of the electron beam 22 which passes through the pattern part of the mask 14, an image accompanied with blurs is obtained and makes accumulated energy distribution in resist on the wafer 17 flat.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は主に、半導体集積回
路等のリソグラフィーに用いられる電子線露光装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam exposure apparatus used mainly for lithography of semiconductor integrated circuits and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、露光の高解像と高スループットの
両方を兼ね備えた電子線露光装置の開発が進められてい
る。この目的で従来開発されてきた方式は一括転写方式
である。これは1ダイ(1チップ)または複数ダイを一
度に露光する方式である。しかしこの方式においては、
転写のための原版となるマスクの製作が困難であるの
と、1ダイ以上というような大きな光学フィールド内で
収差を必要程度以下にするのが難しい等の問題があるた
めに、最近ではこの方式の装置の開発は下火になってい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, electron beam exposure apparatuses having both high resolution of exposure and high throughput have been developed. A method conventionally developed for this purpose is a batch transfer method. This is a method of exposing one die (one chip) or a plurality of dies at a time. However, in this method,
Recently, there are problems such as difficulty in manufacturing a mask serving as a master for transfer, and difficulty in reducing aberration to a required degree in a large optical field such as one or more dies. The development of this device is declining.

【0003】そこで最近よく検討されている方式は1ダ
イまたは複数ダイを一度に露光するのではなく、大きな
光学フィールドを持つ露光装置を使用しながらも、小さ
な領域に分割して転写露光するという方式である。この
方式を、分割転写方式と呼ぶこととする。分割転写方式
においては、この小領域毎に、被露光面上に結像される
小領域の像の焦点やフィールドの歪み等の収差等を補正
しながら露光する。これにより、一括転写に比べて光学
的に広い領域にわたって解像度、光学系の歪み補正精度
の良い露光を行うことができる。
[0003] In recent years, a method which has been frequently studied is that, instead of exposing one or a plurality of dies at a time, an exposure apparatus having a large optical field is used and divided into small areas for transfer exposure. It is. This method is called a division transfer method. In the division transfer method, exposure is performed for each of the small areas while correcting aberrations such as the focal point of the image of the small area formed on the surface to be exposed and the field distortion. As a result, it is possible to perform exposure with higher resolution and higher accuracy in correcting distortion of the optical system over an optically wider area than batch transfer.

【0004】図2に分割転写方式の概要を示す。図2に
おいて、100はマスク、100aはマスク100上の
小領域、100bは小領域100a間の境界領域、11
0はレジストを塗布したウェハ等の感応基板、110a
は感応基板110の1ダイ(1チップ)分の領域、11
0bは小領域100aそれぞれに対応した感応基板11
0の被転写領域、AXは荷電粒子線光学系の光軸、EB
は荷電粒子線、COは荷電粒子光学系のクロスオーバポ
イントである。
FIG. 2 shows an outline of the division transfer system. In FIG. 2, 100 is a mask, 100a is a small area on the mask 100, 100b is a boundary area between the small areas 100a, 11
0 is a sensitive substrate such as a wafer coated with a resist, 110a
Is an area for one die (one chip) of the sensitive substrate 110, 11
0b is the sensitive substrate 11 corresponding to each of the small areas 100a.
0, AX is the optical axis of the charged particle beam optical system, EB
Is a charged particle beam, and CO is a crossover point of the charged particle optical system.

【0005】マスク100上には、感応基板110に転
写すべきパターンをメンブレン上にそれぞれ備えた多数
の小領域100aが、パターンが存在しない境界領域1
00bにより区分されて存在している。そして、境界領
域100bに対応する部分には、格子状の支柱が設けら
れ、メンブレンを熱的及び強度的に保護している。
[0005] On the mask 100, a large number of small areas 100a each having a pattern to be transferred to the sensitive substrate 110 on the membrane are formed in a boundary area 1 where no pattern exists.
00b. A grid-like column is provided at a portion corresponding to the boundary region 100b to protect the membrane from heat and strength.

【0006】各小領域100aは、感応基板110の1
ダイ分の領域110aに転写すべきパターンを分割した
部分パターンをそれぞれ備えており、分割した部分パタ
ーン毎に感応基板110に転写される。感応基板110
の外観形状は図2(b)に示したとおりであり、図2
(a)においては、感応基板110の一部(図2(b)
のVa部)を拡大して示してある。
[0006] Each of the small areas 100a is one of the sensitive substrates 110.
The pattern to be transferred to the die area 110a is provided with each divided partial pattern, and the divided partial pattern is transferred to the sensitive substrate 110 for each divided pattern. Sensitive substrate 110
2B has the appearance as shown in FIG.
In FIG. 2A, a part of the sensitive substrate 110 (FIG. 2B)
Va section of FIG. 2 is shown in an enlarged manner.

【0007】図2において、荷電粒子線光学系の光軸A
Xと平行にz軸をとり、小領域100aの並び方向と平
行にx軸、y軸をとる。そして、矢印Fm、Fwで示す
ように、マスク100及び感応基板110をx軸方向へ
互いに逆向きに連続移動させながら、荷電粒子線をy軸
方向にステップ的に走査して一列の小領域100aのパ
ターンを順次転写し、その列のパターン転写が終了した
後に、x軸方向に隣接する次の小領域100aの列を荷
電粒子線で走査し、以降同様にして小領域100a毎に
転写(分割転写)を繰り返して1ダイ(1チップ)分の
パターンを転写する。
In FIG. 2, the optical axis A of the charged particle beam optical system is shown.
The z-axis is set in parallel with X, and the x-axis and y-axis are set in parallel with the arrangement direction of the small areas 100a. Then, as shown by arrows Fm and Fw, the charged particle beam is scanned stepwise in the y-axis direction while continuously moving the mask 100 and the sensitive substrate 110 in the x-axis direction in opposite directions, thereby forming a row of small regions 100a. Are sequentially transferred, and after the pattern transfer of the row is completed, the next row of the small area 100a adjacent in the x-axis direction is scanned with the charged particle beam, and thereafter, the transfer (division) is performed similarly for each small area 100a. Is repeated to transfer a pattern for one die (one chip).

【0008】このときの小領域100aの走査順序及び
感応基板110への転写順序は、それぞれ矢印Am、A
wで示すとおりである。なお、マスク100と感応基板
110の連続移動方向が逆なのは、一対の投影レンズに
よりマスク100と感応基板110とでx軸、y軸がそ
れぞれ反転するためである。
At this time, the scanning order of the small area 100a and the transfer order to the sensitive substrate 110 are indicated by arrows Am and A, respectively.
As shown by w. The reason why the continuous movement directions of the mask 100 and the sensitive substrate 110 are opposite is that the x-axis and the y-axis of the mask 100 and the sensitive substrate 110 are inverted by the pair of projection lenses.

【0009】このような手順で転写(分割転写)を行う
場合、y軸方向の一列の小領域100aのパターンを一
対の投影レンズで感応基板110にそのまま投影するだ
けでは、小領域100aそれぞれに対応した感応基板1
10の被転写領域110bそれぞれの間に、境界領域1
00bに対応する隙間が生じる。これに対する対策とし
て、各小領域100aを通過した荷電粒子線EBを境界
領域100bの幅Lyに相当する分だけy軸方向に偏向
してパターン転写位置を補正している。
In the case of performing transfer (split transfer) in such a procedure, simply projecting a pattern of a small area 100a in a row in the y-axis direction onto the sensitive substrate 110 with a pair of projection lenses as it is corresponds to each small area 100a. Sensitive substrate 1
The boundary region 1 is located between each of the ten transfer regions 110b.
A gap corresponding to 00b is generated. As a countermeasure, the pattern transfer position is corrected by deflecting the charged particle beam EB passing through each small area 100a in the y-axis direction by an amount corresponding to the width Ly of the boundary area 100b.

【0010】x軸方向に関しても、パターン縮小率比に
応じた一定速度で散乱透過マスク100と感応基板11
0を移動させるだけでなく、一列の小領域100aの転
写が終わって次の列の小領域100aの転写に移る際
に、境界領域100bの幅Lxだけ荷電粒子線EBをx
軸方向に偏向して、被転写領域110b同士の間にx軸
方向の隙間が生じないように、パターン転写位置を補正
している。
Also in the x-axis direction, the scattering transmission mask 100 and the sensitive substrate 11 are moved at a constant speed corresponding to the pattern reduction ratio.
In addition to moving 0, when the transfer of the small area 100a in one row is completed and transfer to the transfer of the small area 100a in the next row is performed, the charged particle beam EB is shifted by x by the width Lx of the boundary area 100b.
The pattern transfer position is corrected so that deflection in the axial direction does not cause a gap in the x-axis direction between the transfer target regions 110b.

【0011】以上説明したように、分割転写方式におい
ては、マスク100上の1ダイ(1チップ)に対応する
パターンが多数の小領域110aに分割され、各小領域
110a間に形成された境界領域110bに格子状の支
柱が設けられているので、荷電粒子線照射によるマスク
基板のたわみや熱歪みを抑制することができ、精度のよ
い露光転写を行うことができる。
As described above, in the division transfer method, a pattern corresponding to one die (one chip) on the mask 100 is divided into a number of small areas 110a, and a boundary area formed between the small areas 110a is formed. Since the lattice-shaped pillars are provided on 110b, the deflection and thermal distortion of the mask substrate due to the irradiation of the charged particle beam can be suppressed, and accurate exposure transfer can be performed.

【0012】この分割転写方式において高スループット
を達成する上での問題となっているのが、ウェーハ基板
からの反射電子によって引き起こされる近接効果であ
る。近接効果とその発生原因を図3に示す。図3におい
て、(a)は理想的な蓄積エネルギー分布、(c)は実際の蓄
積エネルギー分布を示し、(b)はウェハ表面近傍での電
子の動きを示す。図3において、1は入射電子、2はレ
ジスト、3はウェハ、4は反射電子を表わす。
A problem in achieving high throughput in the split transfer method is the proximity effect caused by reflected electrons from the wafer substrate. FIG. 3 shows the proximity effect and its cause. 3A shows an ideal stored energy distribution, FIG. 3C shows an actual stored energy distribution, and FIG. 3B shows the movement of electrons near the wafer surface. In FIG. 3, 1 indicates incident electrons, 2 indicates resist, 3 indicates a wafer, and 4 indicates reflected electrons.

【0013】近接効果とは、反射電子がなければ図3
(a)に示すような蓄積エネルギー分布をレジスト中でも
つはずのものが、実際には図3(c)に示すような蓄積エ
ネルギー分布をもつことになり、レジスト現像時に所望
のパターンが形成されないという効果のことをいう。そ
の発生原因は、入射電子1がウェハ3内の原子との相互
作用により反射されて図3(b)のように拡散されること
によるものである。
The proximity effect means that if there are no reflected electrons, the proximity effect shown in FIG.
The resist having the stored energy distribution as shown in FIG. 3A actually has the stored energy distribution as shown in FIG. 3C, and a desired pattern is not formed during resist development. Refers to the effect. The cause is that the incident electrons 1 are reflected by the interaction with the atoms in the wafer 3 and diffused as shown in FIG.

【0014】この近接効果を補正する方式としては、図
4に示すようなゴースト法が提唱されている。ゴースト
法とは被露光面でのエネルギー蓄積分布が図4(a)のよ
うになった場合、図4(b)に示すようなエネルギー蓄積
分布を生じる露光(ゴースト露光)を追加し、図4(c)
に示すような平坦な分布にする方法である。図4(b)の
分布は、実際には図4(a)のパターンを露光したマスク
の白黒反転マスクパターンを適切にぼかすことにより得
られる。但しこの方法は、正パターン露光後に反転パタ
ーンを露光するというプロセスが加わるので、電子ビー
ム露光機の実質的なスループットを下げることになる。
As a method for correcting the proximity effect, a ghost method as shown in FIG. 4 has been proposed. When the energy accumulation distribution on the surface to be exposed is as shown in FIG. 4A, an exposure (ghost exposure) that produces the energy accumulation distribution as shown in FIG. 4B is added. (c)
This is a method of making a flat distribution as shown in FIG. The distribution in FIG. 4B is actually obtained by appropriately blurring the black-and-white inversion mask pattern of the mask that has been exposed to the pattern in FIG. However, in this method, since a process of exposing the reverse pattern after the exposure of the normal pattern is added, the substantial throughput of the electron beam exposure apparatus is reduced.

【0015】そこでG.P.Watson等(J.Vac.Sci.Technol.
B13(6),p2504〜p2507,1995)により図5に示すような露
光方式が提案されている。図5において、31はマスク
より上流のクロスオーバ位置、32はクロスオーバ中心
を通る電子ビーム、33は照明レンズ、34はマスク、
35、36は転写レンズ、37はウェハ、38はマスク
より下流のクロスオーバ位置、39はアパーチャ、40
は環状に近い穴、41はマスク34のパターン部を通過
した電子ビーム、42、43はマスク34のパターン以
外の部分から発生する散乱電子、44はアパーチャ39
によりカットされる電子ビームを表わす。
Therefore, GPWatson et al. (J. Vac. Sci. Technol.
B13 (6), p2504 to p2507, 1995) has proposed an exposure method as shown in FIG. In FIG. 5, 31 is a crossover position upstream of the mask, 32 is an electron beam passing through the center of the crossover, 33 is an illumination lens, 34 is a mask,
35 and 36 are transfer lenses, 37 is a wafer, 38 is a crossover position downstream of the mask, 39 is an aperture, 40
Is a hole close to a ring, 41 is an electron beam passing through the pattern portion of the mask 34, 42 and 43 are scattered electrons generated from portions other than the pattern of the mask 34, and 44 is an aperture 39.
Represents an electron beam cut by.

【0016】クロスオーバ位置31を通過した電子ビー
ム32は、照明レンズ33により平行ビームとされてマ
スク34を照射する。マスク34のパターン部を通過し
た電子ビーム41は、転写レンズ35、36によりウェ
ハ37上に結像し転写される。この際、マスク34より
下流側のクロスオーバ位置38に設けられたアパーチャ
39によりビームの一部44がカットされ、アパーチャ
39の中心部の穴の大きさにより、結像転写系の開き角
が決定される。
The electron beam 32 passing through the crossover position 31 is converted into a parallel beam by an illumination lens 33 and irradiates a mask 34. The electron beam 41 that has passed through the pattern portion of the mask 34 forms an image on the wafer 37 by the transfer lenses 35 and 36 and is transferred. At this time, a portion 44 of the beam is cut by an aperture 39 provided at a crossover position 38 downstream of the mask 34, and the opening angle of the image transfer system is determined by the size of the hole at the center of the aperture 39. Is done.

【0017】アパーチャ39は、中心に穴をもつばかり
でなく、その周辺にも環状の穴40を持っている。マス
ク34のパターン以外の部分から散乱してきた電子4
2、43は、環状穴部40を通過すことにより被露光面
上に結像されることになる。ただし、環状穴部40で決
定される開き角は非常に大きいため、パターン部以外の
像は転写光学系の球面収差によりボケることになる。従
って、この方式によれば、パターン部の結像転写とゴー
スト露光を同時に行ったことになり、露光機のスループ
ットを低下させることはない。
The aperture 39 has not only a hole at the center, but also an annular hole 40 around the hole. Electrons 4 scattered from portions other than the pattern of the mask 34
2 and 43 are imaged on the surface to be exposed by passing through the annular hole 40. However, since the opening angle determined by the annular hole 40 is very large, the image other than the pattern portion is blurred due to the spherical aberration of the transfer optical system. Therefore, according to this method, the image transfer of the pattern portion and the ghost exposure are performed at the same time, and the throughput of the exposure machine is not reduced.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】前記のようなG.P.Wats
on等の方法は、スループットを低下させないという長所
をもつが、図5のアパーチャ39によってマスク34上
のパターンを結像させるための開き角を決定しているの
で、アパーチャ39より上流では露光に寄与しない電子
ビーム44が存在することになる。この電子ビーム44
は結像には寄与しないが、所謂クーロン効果により被露
光面でのパターンのボケを増大させることになる。又こ
の種のアパーチャは、図5のアパーチャ39の中心をビ
ームのクロスオーバ38の中心に合わせるビーム位置調
整作業が必要であり、その精度もかなり厳しいものが要
求される。
SUMMARY OF THE INVENTION GPWats as described above
The method such as on has the advantage of not lowering the throughput, but since the aperture angle for imaging the pattern on the mask 34 is determined by the aperture 39 in FIG. 5, it contributes to the exposure upstream of the aperture 39. There will be an electron beam 44 that does not exist. This electron beam 44
Does not contribute to imaging, but increases the blurring of the pattern on the exposed surface due to the so-called Coulomb effect. In addition, this type of aperture requires a beam position adjusting operation for aligning the center of the aperture 39 shown in FIG. 5 with the center of the beam crossover 38, and the accuracy thereof is required to be quite strict.

【0019】さらに、アパーチャ39に照射された電子
ビーム44は、アパーチャ39上に不要なコンタミネー
ションを増大させ、このコンタミネーションがチャージ
アップするなどしてビームをドリフトさせ、ビーム位置
安定性を低下させたり、マスク37の被露光面での電流
量を変化させる等の悪影響を及ぼしていた。
Further, the electron beam 44 irradiated on the aperture 39 increases unnecessary contamination on the aperture 39, drifts the beam due to charge-up of the contamination, and lowers beam position stability. Or the amount of current on the exposed surface of the mask 37 is changed.

【0020】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、スループットを低下させることな
く近接効果の補正を行うことができ、しかも、クーロン
効果によるボケを低減し、かつ、ビーム調整作業が容易
で、ビーム位置が安定した電子ビーム露光装置を提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve such a problem, and it is possible to correct the proximity effect without lowering the throughput, and to reduce blur due to the Coulomb effect, and An object of the present invention is to provide an electron beam exposure apparatus in which a beam adjustment operation is easy and a beam position is stable.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】前記課題は、電子ビーム
光学鏡筒のビーム通路に、電子がほとんど又は全て透過
するパターン部と電子が散乱するパターン以外の部分か
らなるマスクが配置され、このマスクパターンはマスク
より下流のレンズ系により被露光面上に結像転写される
ように構成された電子ビーム露光装置であって、前記マ
スクより上流のクロスオーバ位置に、被露光面に像を形
成する際の開き角を決定するためのアパーチャが設けら
れ、前記マスクより下流のクロスオーバ位置には、マス
クからの散乱ビームの開き角を制限するアパーチャが設
けられ、マスクより下流のクロスオーバ位置に設けられ
た前記アパーチャの大きさは、マスクパターン部を透過
した電子の分布径よりも大きく、かつ、前記マスクパタ
ーン部を透過した電子が像形成面上で生じる近接効果
が、マスクパターン部以外の部分から発生する散乱電子
により補正されるような大きさとされていることを特徴
とする電子ビーム露光装置により解決される。
According to the present invention, there is provided a mask including a pattern portion through which most or all of the electrons pass and a portion other than a pattern in which the electrons are scattered, in the beam path of the electron beam optical column. An electron beam exposure apparatus configured such that a pattern is image-transferred onto a surface to be exposed by a lens system downstream of a mask, and forms an image on the surface to be exposed at a crossover position upstream of the mask. An aperture for determining the opening angle is provided, and an aperture for limiting the opening angle of the scattered beam from the mask is provided at a crossover position downstream of the mask, and is provided at a crossover position downstream of the mask. The size of the aperture is larger than the distribution diameter of the electrons transmitted through the mask pattern portion, and transmitted through the mask pattern portion. Proximity effect child occurs on the imaging plane, is solved by an electron beam exposure apparatus characterized by being sized to be corrected by the scattered electrons generated from the portion other than the mask pattern portion.

【0022】(作用)前記手段によれば、被露光面に像
を形成する際の開き角を決定するためのアパーチャは、
マスクより上流のクロスオーバ位置に設けられているの
で、被露光面上でのパターン像形成に寄与しない無駄な
電子ビームを、マスクパターン部を透過する以前にカッ
トすることができる。よって、無駄な電子ビームによっ
て生じるクーロン効果、及びコンタミネーションを軽減
することができる。
(Operation) According to the above means, the aperture for determining the opening angle when forming an image on the surface to be exposed is:
Since it is provided at the crossover position upstream of the mask, a useless electron beam that does not contribute to pattern image formation on the surface to be exposed can be cut before transmitting through the mask pattern portion. Therefore, the Coulomb effect and contamination caused by useless electron beams can be reduced.

【0023】また、マスクより下流のクロスオーバ位置
に設けられたアパーチャの大きさは、マスクパターンを
透過した電子が像形成面上で生じる近接効果が、マスク
パターン部以外の部分から発生する散乱電子により補正
されるような大きさとされているので、スクのパターン
部以外の部分からの散乱電子により、近接効果を補正す
るためのゴースト露光を同時に行うことができる。実際
のアパーチャの大きさは、マスクパターン部以外の部分
から発生する散乱電子により近接効果が補正されるよう
に、校正試験を行って決定する。
The size of the aperture provided at the crossover position downstream of the mask is such that the proximity effect that electrons transmitted through the mask pattern generate on the image forming surface causes scattered electrons generated from portions other than the mask pattern portion. The ghost exposure for correcting the proximity effect can be simultaneously performed by the scattered electrons from portions other than the pattern portion of the mask. The actual size of the aperture is determined by performing a calibration test so that the proximity effect is corrected by scattered electrons generated from portions other than the mask pattern portion.

【0024】さらに、マスクより下流のクロスオーバ位
置に設けられたアパーチャの大きさは、マスクパターン
部を透過した電子の分布径よりも大きいので、当該アパ
ーチャに対する軸あわせ精度が要求されず、軸あわせ時
間が短縮できる。
Further, since the size of the aperture provided at the crossover position downstream of the mask is larger than the distribution diameter of the electrons transmitted through the mask pattern portion, the alignment accuracy with respect to the aperture is not required. Time can be reduced.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例
を、図1を用いて説明する。図1において、11はクロ
スオーバ中心を通る電子ビーム、12、13は照明レン
ズ、14はマスク、15、16は転写レンズ、17はウ
ェハ、18は開き角の大きさを制限するアパーチャ、1
9はマスク14より上流のクロスオーバ位置、20はマ
スク14より下流のクロスオーバ位置、21はマスク1
4からの散乱電子の開き角を制限するアパーチャ、22
はマスク14のパターンを透過した電子ビーム、23、
24はマスク14のパターン以外の部分から発生する散
乱電子を表わす。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 1, reference numeral 11 denotes an electron beam passing through the center of the crossover, reference numerals 12 and 13 denote illumination lenses, reference numeral 14 denotes a mask, reference numerals 15 and 16 denote transfer lenses, reference numeral 17 denotes a wafer, and reference numeral 18 denotes an aperture for limiting the size of an opening angle.
9 is a crossover position upstream of the mask 14, 20 is a crossover position downstream of the mask 14, and 21 is a mask 1
Aperture limiting aperture angle of scattered electrons from 4, 22
Denotes an electron beam transmitted through the pattern of the mask 14, 23,
Numeral 24 denotes scattered electrons generated from portions other than the pattern of the mask 14.

【0026】電子ビーム11は、照明レンズ12、13
により平行ビームとされて、マスク14を照射する。マ
スク14のパターン部を透過した電子ビーム22は、転
写レンズ15、16によりウェハ17上に結像し転写さ
れる。マスク14より上流のクロスオーバ位置19には
アパーチャ18が設けられ、アパーチャ18によりクロ
スオーバ19の端が切り落とされている。クロスオーバ
の形状がガウシアンで、アパーチャ18径がクロスオー
バの高さの1/2に対応した径(FWHM)ならば、アパ
ーチャ18でビーム電流の1/2がカットされることにな
る。ウェハ17面にマスク14の像を形成する際の開き
角は、アパーチャ18により決定される。
The electron beam 11 is applied to illumination lenses 12 and 13
The beam is converted into a parallel beam to irradiate the mask 14. The electron beam 22 transmitted through the pattern portion of the mask 14 is imaged and transferred onto the wafer 17 by the transfer lenses 15 and 16. An aperture 18 is provided at a crossover position 19 upstream of the mask 14, and the end of the crossover 19 is cut off by the aperture 18. If the shape of the crossover is Gaussian and the diameter of the aperture 18 is a diameter (FWHM) corresponding to half the height of the crossover, the aperture 18 cuts a half of the beam current. The aperture angle when forming the image of the mask 14 on the surface of the wafer 17 is determined by the aperture 18.

【0027】クロスオーバ19は照明レンズ13と転写
レンズ15により、クロスオーバ19と共役な位置20
に結像されている。クロスオーバ20は端のカットされ
たガウシアン形状であり、その大きさは、クロスオーバ
20の位置に設けられたアパーチャ21の穴径より小さ
い。マスク14のパターン部を透過した電子ビーム22
は、転写レンズ15を通過して、クロスオーバ20の大
きさで決まる開き角をもってウェハ17上に結像するこ
とになる。すなわち、マスク14のパターン部を透過し
た電子ビームは、アパーチャ21に妨げられることなく
通過し、全量が結像に寄与する。よって、余分な電子ビ
ームによるクーロン効果の増大や、アパーチャ21にコ
ンタミネーションが蓄積してビーム位置を時間的に不安
定にする等の問題点が発生しない。
The crossover 19 is conjugated with the crossover 19 by the illumination lens 13 and the transfer lens 15.
Is imaged. The crossover 20 has a Gaussian shape with a cut end, and its size is smaller than the hole diameter of the aperture 21 provided at the position of the crossover 20. Electron beam 22 transmitted through the pattern portion of mask 14
Passes through the transfer lens 15 and forms an image on the wafer 17 with an opening angle determined by the size of the crossover 20. That is, the electron beam transmitted through the pattern portion of the mask 14 passes without being hindered by the aperture 21, and the entire amount contributes to imaging. Therefore, problems such as an increase in the Coulomb effect due to an extra electron beam and a problem that the beam position is temporally unstable due to accumulation of contamination in the aperture 21 do not occur.

【0028】マスク14のパターン以外の部分から生じ
た散乱電子23、24は、転写レンズ15を通り、アパ
ーチャ21で端をカットされアパーチャ21の大きさで
決まる開き角を持ってウェハ17上に結像する。この散
乱電子の像は、アパーチャ21の大きさで決まる開き角
が、マスク14のパターン部を透過した電子ビーム22
の開き角の数倍あるため、転写レンズ15、16の球面
収差等の収差により数〜数10μmのボケを伴った像と
なり、ウェーハ17上のレジスト中の蓄積エネルギー分
布を平にする。すなわち、マスク14のパターン部を透
過した電子ビーム22による近接効果が、スループット
を低下させることなく補正される。
The scattered electrons 23 and 24 generated from portions other than the pattern of the mask 14 pass through the transfer lens 15, are cut at the end by the aperture 21, and are bound on the wafer 17 with an opening angle determined by the size of the aperture 21. Image. The image of the scattered electrons has an opening angle determined by the size of the aperture 21 and the electron beam 22 transmitted through the pattern portion of the mask 14.
Is several times the aperture angle of the transfer lens 15, an image with blurring of several to several tens of μm is caused by aberrations such as spherical aberration of the transfer lenses 15 and 16, and the stored energy distribution in the resist on the wafer 17 is flattened. That is, the proximity effect due to the electron beam 22 transmitted through the pattern portion of the mask 14 is corrected without lowering the throughput.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明は、電子ビ
ーム光学鏡筒のビーム通路に、電子がほとんど又は全て
透過するパターン部と電子が散乱するパターン以外の部
分からなるマスクが配置され、このマスクパターンはマ
スクより下流のレンズ系により被露光面上に結像転写さ
れるように構成された電子ビーム露光装置であって、前
記マスクより上流のクロスオーバ位置に、被露光面に像
を形成する際の開き角を決定するためのアパーチャが設
けられ、前記マスクより下流のクロスオーバ位置には、
マスクからの散乱ビームの開き角を制限するアパーチャ
が設けられ、マスクより下流のクロスオーバ位置に設け
られた前記アパーチャの大きさは、マスクパターン部を
透過した電子の分布径よりも大きく、かつ、前記透過電
子が像形成面上で生じる近接効果が、マスクパターン部
以外の部分から発生する散乱電子により補正されるよう
な大きさとされていることを特徴とする電子ビーム露光
装置であり、散乱電子により近接効果補正を行っている
のでスループットを低下させることはない。
As described above, according to the present invention, in the beam path of the electron beam optical column, a mask including a pattern portion through which most or all of the electrons pass and a portion other than the pattern in which the electrons are scattered is arranged. An electron beam exposure apparatus configured such that a mask pattern is image-transferred onto a surface to be exposed by a lens system downstream of the mask, and forms an image on the surface to be exposed at a crossover position upstream of the mask. An aperture for determining the opening angle at the time of performing is provided, and at a crossover position downstream of the mask,
An aperture for limiting the opening angle of the scattered beam from the mask is provided, and the size of the aperture provided at the crossover position downstream of the mask is larger than the distribution diameter of the electrons transmitted through the mask pattern portion, and An electron beam exposure apparatus, wherein the proximity effect in which the transmitted electrons are generated on the image forming surface is sized to be corrected by scattered electrons generated from a portion other than the mask pattern portion. Does not lower the throughput.

【0030】また、無駄な電子ビームをマスクパターン
部を透過する以前からカットしているので、クーロン効
果によるボケを軽減することができ、今までの光学系に
比べてシャープな結像が期待できる。
Further, since unnecessary electron beams are cut before passing through the mask pattern portion, blurring due to the Coulomb effect can be reduced, and a sharper image can be expected as compared with conventional optical systems. .

【0031】さらに、マスクより下流のクロスオーバ位
置に設けられたアパーチャは穴径が十分大きいので、ビ
ームの位置調整が容易になり、かつ、コンタミネーショ
ンの蓄積が少なくなるためビーム位置が時間的に安定す
る。
Further, since the aperture provided at the crossover position downstream of the mask has a sufficiently large hole diameter, the beam position can be easily adjusted, and the accumulation of contamination is reduced, so that the beam position can be temporally changed. Stabilize.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態の例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of an embodiment of the present invention.

【図2】分割転写方式の概要を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an outline of a division transfer method.

【図3】近接効果とその発生原因を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a proximity effect and its cause.

【図4】ゴースト露光法の原理を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of a ghost exposure method.

【図5】G.P.Watson等によって提案された露光方式の概
要を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an outline of an exposure method proposed by GPWatson et al.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入射電子 2 レジスト 3 ウェハ 4 反射電子 11 クロスオーバ中心を通る電子ビーム 12、13 照明レンズ 14 マスク 15、16 転写レンズ 17 ウェハ 18 開き角の大きさを制限するアパーチャ 19 マスクより上流のクロスオーバ位置 20 マスクより下流のクロスオーバ位置 21 マスクからの散乱電子の開き角を制限するアパー
チャ 22 マスクのパターンを透過した電子ビーム 23、24 散乱電子 31 マスクより上流のクロスオーバ位置 32 クロスオーバ中心を通る電子ビーム 33 照明レンズ 34 マスク 35、36 転写レンズ 37 ウェハ 38 マスクより下流のクロスオーバ位置 39 アパーチャ 40 環状に近い穴 41 マスクのパターン部を通過した電子ビーム 42、43 散乱電子 44 アパーチャによりカットされる電子ビーム 30 クロスオーバ点 100 マスク 100a マスク上の小領域 100b マスク上の境界領域 110 感応基板 110a 感応基板の1ダイ分の領域 110b 小領域100a対応した感応基板の被転写領
域 AX 荷電粒子線光学系の光軸 EB 荷電粒子線 CO 光学系のクロスオーバポイント
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Incident electron 2 Resist 3 Wafer 4 Backscattered electron 11 Electron beam passing through the center of crossover 12, 13 Illumination lens 14 Mask 15, 16 Transfer lens 17 Wafer 18 Aperture for limiting the size of opening angle 19 Crossover position upstream of mask Reference Signs List 20 Crossover position downstream of mask 21 Aperture limiting aperture angle of scattered electrons from mask 22 Electron beam transmitted through mask pattern 23, 24 Scattered electrons 31 Crossover position upstream of mask 32 Electrons passing through center of crossover Beam 33 Illumination lens 34 Mask 35, 36 Transfer lens 37 Wafer 38 Crossover position downstream of the mask 39 Aperture 40 Hole near the ring 41 Electron beam 42, 43 which has passed through the pattern part of the mask Electron beam 30 crossover point 100 mask 100a small area on mask 100b boundary area on mask 110 sensitive substrate 110a area for one die of sensitive substrate 110b transferred area of sensitive substrate corresponding to small area 100a AX charged particle beam Optical axis of optical system EB charged particle beam CO Crossover point of optical system

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子ビーム光学鏡筒のビーム通路に、電
子がほとんど又は全て透過するパターン部と電子が散乱
するパターン以外の部分からなるマスクが配置され、こ
のマスクパターンはマスクより下流のレンズ系により被
露光面上に結像転写されるように構成された電子ビーム
露光装置であって、前記マスクより上流のクロスオーバ
位置に、被露光面に像を形成する際の開き角を決定する
ためのアパーチャが設けられ、前記マスクより下流のク
ロスオーバ位置には、マスクからの散乱ビームの開き角
を制限するアパーチャが設けられ、マスクより下流のク
ロスオーバ位置に設けられた前記アパーチャの大きさ
は、マスクパターン部を透過した電子の分布径よりも大
きく、かつ、前記マスクパターン部を透過した電子が像
形成面上で生じる近接効果が、マスクパターン部以外の
部分から発生する散乱電子により補正されるような大き
さとされていることを特徴とする電子ビーム露光装置。
1. A mask comprising a pattern portion through which most or all of electrons are transmitted and a portion other than a pattern in which electrons are scattered is disposed in a beam path of an electron beam optical column, and the mask pattern is a lens system downstream of the mask. An electron beam exposure apparatus configured to be image-transferred onto a surface to be exposed by the method described above, wherein at a crossover position upstream of the mask, an opening angle at the time of forming an image on the surface to be exposed is determined. The aperture is provided at the crossover position downstream of the mask, an aperture for limiting the opening angle of the scattered beam from the mask is provided, and the size of the aperture provided at the crossover position downstream of the mask is The proximity of the distribution diameter of the electrons transmitted through the mask pattern portion and larger than the distribution diameter of the electrons transmitted through the mask pattern portion on the image forming surface. An electron beam exposure apparatus characterized in that the size is such that the effect is corrected by scattered electrons generated from portions other than the mask pattern portion.
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