JPS5840826A - 荷電ビ−ム露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ＬＳＩの原寸の数倍〜１０倍程度１；拡大し
たマスク原板（レチクル）を、荷電ビームにて描画形成
するための荷４ビーム「イ光方法に関する。

近時、ＬＳＩパターンの緻細化および＋ｆ６集積化に伴
って、リソグラフィシステムの選択が重要な問題となっ
ている。例えば、超ＬＳＩの入口と云われる６４にピッ
）Ｄ−ＲＡＭでは、゛ル子ビーム描画装置でレチクルを
作り、光縮小投影装置でレチクルノ量ターンをステップ
・アンド・リピート状にウェハ上に４光する方式が広く
採用されている。

ところで、レチクルの作製には従来光学式のノｆターン
ジェネレータ（以下ＰＧと略記する）が用いられていた
が、上述の６４にピッ）Ｄ−ＲＡＭでは描画すべき単位
矩形数（フラッシュ）が数１０万個にも及ぶ層を有し、
このようなレチクルをＰＧで描画すると数１０時間も要
することになる。そして、このような長時間の間１３Ｇ
を安定動作させると云うことは現実的には円錐であり、
もはやＰＧによるレチクルの描画は不可能となっている
。これに対し、電子ビーム描ｊｊＩ装置では上記程１ず
のレチクルノ臂ターンを数分〜数１０分で製作可能であ
り、レチクル作製に極めて有用性が１住い。また、光縮
小投影装置の微細加工に関する性能は、近年飛躍的に向
上し、将来の超ＬＳＩも加工可能とされている。したが
って、これからの微細加工技術には、電子ビーム描画装
置と光縮小投影装置との組み合わせがリソグラフィシス
テムの１つの流れになると予測されている。

さて、クエへの収率向１のためには、１枚のウェハから
できるだけ多７くのＬＳＩチップが切り出されるように
、性能の許す限りチップ面積を縮小する必要メへある。

このため、設計・やターンの１倍、０．９倍、０．８倍
と云ったようなＬＳＩチップが作られ、この中で性能を
瀾だす最小のチップが選ばれる。ここで、光縮小投影装
置の縮小率は、通常１１５乃至１／１０に固定されてお
り、同一レチクルから異った寸法のＴ、　８　Ｉチップ
を作ることは内錐である。そこで、同一のチップデータ
から１倍、０．９倍、０．８倍と云ったようなＬＳＩチ
ップを作るため、拡大率の異なるレチクル作成技術が要
求される。

あるチップデータから１倍、０．９倍、０．８倍と云う
ような縮小率の異なる・量ターン描画の方法はスケーリ
ングと称される。データフォーマット変換によってスケ
ーリング率αを掛けることも可能であるが、一般にスケ
ーリング率αを掛けたパターンデータと電子ビーム描１
１１！ｉ装置との座標の最小単位は公約関係になく、・
平ターン変換差を伴う。この様子をステーノ連続移ｌ助
方式の電子ビーム描画装置を例にとり説明する。

第１図は上゛記描画装置の概略横１′Ｊｙ、を示す図で
、図中１は電子銃、２はブランキング電極、３はコンデ
ンサレンズ、４は偏向電極、５は対物レンズ、６は被加
工物（マスク基板）、ｒはＸ方向移動ステージ、８はＸ
方向移動ステージ、９はレーザ干渉針、１０はカウンタ
、１１はパルサ、１２は偏向用電源、１３．１４はレジ
スタ、１５はブランキング用電源、１６はインタフェー
ス、１７は計算機をそれぞれ示している。この装置では
Ｘ方向ステージ７が、例えばλ／ｎ（λはレーザ光の波
長、ｎは整数）進む毎にレーザ干渉計９がノｆルスを発
生し、この信号がカウンタ１０を介してｉ４ルサ１１に
伝えられる。

ノ９ルサ１ノは、計算機１７の指示により（ｒ１１／／
ｎ）λ＝ｄとなるようにノぐルスを分固しマスターノや
ルスを発生する。ここで、ｍは８０ｄ／λに最も近い整
数値として計算機１７で作られろうマスターハルスは偏
向用電源１２のトリガとして用いられ、これによりステ
ージの機械的移動とビーム走査との同期がとられる。ま
た、マスターノぐルスはブランキング用電源１５のトリ
ガとしても用いられる。そして、レジスタ１３．１４内
のビット模様に対応したブランキングシグナルが生ＩＪ
ｙ、される。ここで、２つのレジスタ１３゜１４を使用
するのは走査のスピードアップのためである。すなわち
、レジスタ１３のピッ）４様の１スキャン分子−夕をブ
ランキング用電源１５に転送中に、次のス′キャン用ｒ
−夕をレジスタ１４に貯え、前記・母ルサ１１から次の
信号を得たときし・ゾスタ１４に貯えたビット模様のデ
ータが転送される。また、このときには次の情報がレジ
スタ１３に入力されるようになっている。

第２図はビーム偏向振り幅を！、最小絵素の寸法をｄＸ
ｄとしたときの描画作用を示す模式図である。ステージ
の移動速ザをＶとするとＶ＝ｄ／ｌで表わされる。ｔは
ステージがｄ進むのに要する時間であり、この時間ｔの
間にビームは最小絵素２１から最小絵素２２まで偏向走
査され、次の絵素２３まで戻っている必要がある。

ここで、電子ビームの直径は略ｄに等しい。描画ノ４タ
ーンの寸法Ｘは次に示すように最小絵素の整数倍となる
。

ｘ　＝　　ｎ　　ｄ 通常、最小・母ターンはエツジラフネスの関係からｎ　
＝　４程度が適当とされている。したがって、ｄ−１，
０（μｍ〕の場合最小パターンは４〔μｍ〕となる。ス
ケーリング率０．９のチップを得たい場合、Ｌ記４〔μ
ｍ〕の最小ノ４ターンを８．６〔μｍ〕に変換して描画
しなければならない。

もし、ｎを変えただけでスケーリングを行なうとすると
、・母ターン寸法に、ｔｈｄ／２〔μｍ〕（−１０，５
μｍ）の誤差が生じることになる。このため、電子ビー
ム描画装置を用いてスケーリングを行なうむ１合、ハー
ト”的に最小絵素の寸法ｄや偏向振り幅！等を変える必
要がある。

次に、第３図（ａ）　（ｂ）を参照して、レチクル作成
のための従来の電子ビーム露光方法を説明する。

なお、第３図（ａ）はスケーリング率α＝１のレチクル
、同図（ｂｌはスケーリング率α＝０．８のレチクルを
示しており、図中３１はマスク基板、３２．３５はチツ
プノやターン、３３　、．９４は位置合わせマークであ
る。まず、描画パターンデータに基づき原寸法゛の１０
倍のチツｆパターン３２をマスク基板３１Ｊ：、に描画
し、続いて光縮小投影装置によって定まった形状・大き
さの２つの位置合わせマーク（キーマーク）３３゜３４
をチップ／？ターン３２の中心に対してそれぞれ（Ｌｓ
　　ｓ　Ｍ１’　）　ｅ（Ｌｘ　＊　Ｍｔ　　）の位置
に描画する。この位置も光縮小投影装置によって定った
ものである。このようにキーマーク３３゜３４の位置お
よび大きさは光縮小投影装（置に固肩するものであるか
ら、それを変更することはできない。したがって、所定
のスケーリング率α（例えばα＝０．８）でレチクルを
製作する場合、その工程は次の（１）〜（３）のように
なる。

（１）　　電子ビームの直径を略α・ｄ、偏向振り幅を
α、ｋ、ビーム走査間隔をαパｄとし、さらにｍがｎ・
α・ｄ／λに最も近くなるようにレーザパルスの分周率
を決める。このとき。

ステージの移動速度は ■−α・ｄ／ｌ−αｅＶ（１ に変える。これは］、ステージ移動速度をｖ。

のままにしておくと、電子ビームが最小絵素２２から２
２へ戻るときステージがｄ（１−α）〔μｍ〕だけビー
ム位置より先に行き過ぎてしまうからである。

（２）　　（１）のように各ノｆラメータを調整したの
ち、チツプノ！ターンデータ３５を描画する。

（３）次に、前記（１）と同様に電子ビームの直径、偏
向振り幅、ビーム走査間隔および分周率等をスケーリン
グ率１に対応して再調整しキーマーク３３．３４を描画
する。

しかしながら、このような露光方法にあっては仄のよう
な問題があった。すなわち、前記（３）の工程に示した
如く描画の途中で電子レンズ、偏向系および軸合わせ系
等の電子光学系の調整を行なう必要がある。また、電子
光学系の調整を行なうと電子ビームの位置がずれるので
、通常ステージ上に設けた基準マークをビーム走査し、
スケーリング率変更前後のビーム位置の相対変動を検出
し、ビーム位置の補正を行なう必要がある。そして、こ
のｉうな電子光学系の調整およびビーム位置の補正を行
なうことは、時間が掛かるばかりでなく、描画精度の劣
化を招き好ましくなかった。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、描画の途中でスケーリング率を変える
ことなく、任意のスケーリング率αのレチクルを・ヤタ
ーン寸法誤差なく製作することができ、描画時間の短縮
化および描画精度の向上をはかりｉ尋る荷′峨ビーム露
光方法を提供することにある。

まず、本発明の詳細な説明する。本発明の骨子は、チツ
ゾ／’Ｐターンを原寸で、キーマークを１／αの寸法で
フォーマットデータに変換したのち、荷電ビーム描画装
置にスケーリング率αを伝達し、チッゾノ量ターンおよ
びキーマークの各フォーマットデータを共にスケーリン
グ率αで描画することにある。したがって本発明によれ
ば、同一のスケーリング率αの条件で描画を行なうにも
拘わらず、チッグノ９ターンは１／αの寸法で、キーマ
ーク、は原寸で描画されることになる。すなわち、描画
の途中でスケーリング率αを変えることなく、任意のス
ケーリング率αのレチクルを７９タ一ン寸法誤差なく製
作できることになり、これによって前記した目的を達成
することができる。

以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第４図は本発明の一実施例に用いたステージ連続移動形
の電子ビーム描画装置を示す概略構成図である。図中４
１は電子銃、４２は第１コンデンサレンズ、４３は第２
コンデンサレンズ。

４４は対物レンズ、４５はブランキング電極、４６は偏
向電極であり、以上のサブシステムから電子光学系が構
成されている。また、４７は試料室、４８は予備室、４
９はＸ−Ｙステージ、５０は防振架台、５１は電子光学
系の＠源、５２はレーザ測長系、５３は駆動系、５４は
Ｘ−Ｙステージ制御回路、５５は位置検出回路、５６は
偏向制御回路であ′る６５７はデータ読出回路、５８は
ドツト・母ターンメモリ、５９は電子ビーム描画装置固
有のへカッＪ？ターンデータをドラトノやターンに変換
するためのファンクションジェネレータ、６０はノ譬タ
ーンデータメモリ、６１は制御回路であり、これら５１
．〜，６１から描画回路６２が構成されている。また、
６３はダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）、６４は計
算機、６５はオペレーティングシステム制御プログラム
、６６はＣＡＤで作られたチツゾデータを電子ビーム描
画装置固有のデータフォーマット（ＤＢフォーマットデ
ータ）に変換するためのフォーマット変換プログラムで
あり、これらのプログラムはいずれも計Ｗ、機６４の主
メモリにストアされている。６７はインタフェース、６
８はＢＢフォーマットデータを格納するための磁気ディ
スク、７０はＣＡ　Ｉ）システム、７１はコンソールユ
ニツＩ−，７２ハ同、ＩｔｌＪ信号発生回路（ノクルサ
）である。

この装置では、ＣＡＤシステム７０で設計され磁気テー
プに記録されたノｅターンｒ−夕が磁気テープ装置によ
り絖１み取られる。そして、このノ臂ターンデータがフ
ォーマット変換ノログラム６６によりＥＢフォーマット
データに変換され、磁気ディスク回路６８に貯えられる
。Ｅｌｌフォーマットｒ−夕は、通常の電子ビーム露光
に固有な台形表現形式の要素の集合体からなるものであ
る。コンソールユニット７１からチツゾノ！ターン描画
開始位置（ｘ、　　、Ｙｌ　　）、キーマーク描画位置
（Ｌｘ　　＊Ｍｔ　　）　＊　（Ｌｘ　　ｔ　Ｍｔ）、
スケーリング率αおよびビーム照射量を入力すると、計
１ｇ９１６４およびその制御プログラム６５により電子
ビームの直径、ビーム電流、偏向振り幅、ステージ移動
速度、分局率がそれぞれ制御され、しかるのちに描画が
開始される。

Ｘ−Ｙステージ４９が位置（Ｘｌ　　ｔ　Ｙｌ　　）に
達する直前に、制御グログラム６５により一定量のＢＢ
フォーマットデータが磁気ディスク６８からＤＭ人６３
を通り、ノ母ターンデータメモリ６０に伝達され貯えら
れ、さらにファンクションジェネレータ５９により、台
形要素の集合体からなるＥＢフォーマットデータがドラ
トノ母ターンデータに変換され、ドラトノ等ターンメモ
リ５８に格納される。そして、このＰツ）　ｔ！ターン
がデータ読出回路５７により読み出され、ブランキング
電極４５に順次伝達されるものとなっている。

次に、第４図に示した電子ビーム描画装置を用いた本発
明に係わる露光方法について説明する。マス、スケーリ
ング率αをコンソールユニット７１から入力して、ノ平
ターンデータをスケーリング率１でＤＢフォーマットデ
ータに変換すると共に、キーマークデータをスケーリン
グ率αでＦｉＢフォーマットデータに変換し、これらの
データを磁気ディスク６８に格納する。次いで、電子光
学系の各ノ９ラメータをスケーリング率αに対応してそ
れぞれ設定する。ここで、前記第３図（ａ）（ｂ）に示
した描画開端位置（Ｘ、。

Ｙ＊　　）　、　（ＸＩ’、Ｙ、’）は描画するチツプ
ノ量ターンのデータに応じ、基板中心位置或いは基板寸
法によって決められている描画範囲の中心位置に該チッ
グノ４ターン１の中心が来るように内部で演算し決定さ
れる。また、キーマーク位ｉｆ（”ｚＭｌ　）、（Ｌ、
、Ｍ、）は、光縮小投影装置等アライナの位置情報とし
て予め針痺機６４内部に貯えられており、描画時の位置
情報として用いられる。次に、上記データ変換および／
４’ラメータ設定を行なったのち、スケーリング率αで
描画を実行すれば、チツｆパターンはスケーリング率α
で描画され、キーマークは原寸で描画されることになる
。

かくして本実施例方法によれば、チツ７°パターンなス
ケーリング率αで、キーマークを原寸で同一基板上に描
画するに際し、描画の途中でスケーリング率を変えるこ
となく同一描画条件で描画を行なうことができる。この
ため、描画の途中で電子光学系の再調整やステージ移動
速度の変更等の操作が不要となり、描画時間の短縮化お
よび描ｌ＋！＋１　ｆｆｌ　Ｗの大幅な向上をはか゛り
得る。

また、装置としては従来用いられている電子ビーム描画
装置をそのまま連用できるので、その実用性が極めて高
い。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではｔ
【い。例えば、使用する装置としては口１１紀第４図１
＝示したステージ連続移動形の゛電子ビーム描画装置に
限ることなく、ノ母ターン７’　−タを任意のスケーリ
ング率αでＤＢフォーマットデータ：二変換する機能と
、上記スケーリング率αに応じてビーム直径、ビーム走
査間隔および偏向振り幅等を変更する機能とを備えたも
のであればよい。また、ステージ連続移動方式に限らず
、ステップ・アンド・リピート方式の電子ビーム露光に
適用することも可能である。さらに、１枚の基板内に複
数のレチクルのチッグノぐターンが含まれる場合であっ
ても、チツデノ？ターンのスケーリング率が全て等しけ
れば本発明方法によるスケーリングが可能である。また
、電子ビーム露光の代りにイオンビーム露光に適用する
ことも可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で、種々変形して実施することができろう

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電子ビーム描画装置を示す概略構成図、
１ＪＩＪ２図は上記装置による描画方法を、説明するた
めの模式図、第３図（ａ）（ｂ）はレチクルの２−シノ
ノ臂ターンおよびキーマークを説明するための模式図、
第４図は本発明方法に使用した電子ビーム描画装置の一
例を示す概略構成図である。 ３１・・・マスク基板、３２，３５・・・テラジノ臂タ
ーン、３．９，３４■・キーマーク。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦ｊＩ２図 手続補正書 １．事件の表示 特願昭５　（ｉ　−１３８７６２号 ２、発明の名称 何重ビーム露光方法 ３、補市をする渚 事件との関係　　特許出願人 （３０７）東京芝曲電気株式会社 ４、代理人　　　　　　０１７１′） 住所　重点部１ｔ１区虎ノ門ＩＪ士１２（ｉ７１Ｆ５リ
　第１７森ピル６、浦１１：の勾９２ 明細例および図面 ７、補正の内容 （１）特許請求の範囲の記載を別紙の通りに訂正する。 （２）明細書第８頁１８行目から同頁１９行目にかけて
「最小絵素２２から２２へ」とあるのを「最小絵素２２
から最小絵素２３へ」と訂正する。 （３）明細書第９頁３行目に「チップ・母ターンデータ
３５」とあるのを「チラノパターン３５」と訂正する。 （４）明細書第１２頁２０行目に「１／α」とあるのを
「α」と訂正する。 （５）明細書第１２頁２０行目および第１３貴１４行目
鑑ユそれぞれ「ノやターンデータメモリ」とあるな「フ
オーマートデータメモリ」と訂正する。 （６）明細書第１２頁２０行Ｌ１に「磁気ディスク回路
６８」とあるな「磁気ディスク６８」と訂正する。 （力　明細書第１４貞５行目から同頁６行目にかけて「
まず、〜、）ぐターンデータを」とあるのを「まず、　
ＣＡＤシステム７０で設計されたパターンデータのうち
チップパターンデータな、計算機６４によりＥＢフォー
マットデータに変換したのち、磁気ディスク６８に格納
する。続いて、コンソールユニット７１からスケーリン
グ率αを入力する。そして、上記パターンデータのうち
キーマークデータを。 スケーリング率１／αでＥＢフォーマットデータに変換
したのち、上記と同様に磁気ディスク６８に格納する。 すなわち、チツ７′。パターンデータな」と訂正する。 （８）　　明細内部１４頁９行目に「α」とあるな「１
／α」とｄ１正する。 （９）明細書第１２頁２０行目から同頁１４行目にかけ
て「第３図（、）　（ｂ）に〜−（ｘ　＋’−Ｙ　１’
　）は」とあるのを［第３１Ｎ（Ｌ＋）に示した描画開
始位置（ｘ　＋’、’Ｙ　ｓ　’　）はｊと訂正する。 （１０）　　明細１弟１４頁１８行Ｈから第１２頁２０
行にかけて「また、〜用いられる。」とある文章を削除
する。 Ｑｌ）　　明細書箱１６頁１４行目に「可能である。」
とあるあとに「また実施例ではキーマーク位置（Ｌｓ−
Ｍ＋）　−（Ｌｘ−Ｍｙ　　）を示す位置情報を前記コ
ンソールユニットから入力するようにしていたが、キー
マークデータ自（７１ｋｌニキ一マーク位置を示す情報
が含まれている場合。 上記コンソールユニットからの位置情報入力が不要とな
るのは勿論のことである。」なる文章を挿入する。 ０湯　図面の第３図（ａｌ　（ｂ）及び第４図をそれぞ
れ別紙の通り：二訂正する。 ２、特許請求の範囲 パターンデータな任意のスケ−リンダ率αのフォーマッ
トデータに変換する機能と、上記スケーリング率αに応
じてビーム直径、ビーム走森間隔および偏向振り幅から
なるノ９ラメータを変更する機能を４１ｆｔえた荷電ビ
ーム露光装置を用い、１枚のマスク基板上にチップパタ
ーンおよびキーマークを描画するに際し、テラジノ母タ
ーンデータなスケーリング率１でフォーマットデータに
変換し、かつキーマークデータをスケーリング率１／α
でフォーマットデータに変換したのち、　ｒ＋ｉｌ記何
′市ビーム露光装置の前記各ノＪ？ラメータなスケーリ
ング率αに対応して制御し。 前記テップ・ぐターンおよびキーマークを同一描画条件
で描画するようにしたことを特徴とするイＩｉＴ電ビー
ム’ｒｉ’ｇ　）ｆ方法。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. パターンデータを任意のスケーリング率αでフォーマッ
   トデータに変換する機能と、上記スケーリング率αに応
   じてビーム直径、ビーム走査間隔および偏向振り幅から
   なるパラメータを変更する機能を備えた荷電ビーム露光
   装置を用い、１枚のマスク基板上にチップノ量ターンお
   よびキーマークを描画するに際し、チツプノ母ターンデ
   ータをスケーリング率１でフ“オーマットデータに変換
   すると共に、キーマークデータをスケ−リンダ率１／α
   でフォーマットデータに変換し、前記荷電ビーム露光装
   置の前記各ノ４ラメータをスケーリング率αに対応して
   制御し、前記チップ・母ターンおよびキーマークを同一
   描画条件で描画するようにしたことを特徴とする荷電ビ
   ーム露光方法。