JPS6042826A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は荷電ビームを用いて半導体素子製作のための微
細なパターンを高精度かつ生産性よく描画する荷電ビー
ム露光方法に関するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

試料を連続的に送りながら描画する方法は、試料送りに
伴うむだ時間を短縮できる点ｙｃおいてステツノ＆リピ
ートで・９ターンを描画する方法と比較して僅れていた
。しかし、ステップ＆リピートで描画する方法において
既に実現されており、かつ高精度なパターン描画に不可
欠であるところのチップ相当の小領域ごとの比較的小さ
い変形すらも補正しつつパターン描画する方法は従来の
連続的に試料を送りなから描画する方法においてはいま
だ実現されておらず、高精度なパターン描画は不可能で
あるという欠点を持っていた。

〔発明の目的〕

本発明はこの欠点を除去するためｌＩＣ１最小限の所要
時間で、かつ必要屋積瓜でチ、ｆ歪の情報を得るために
ビーム軸近傍での９−り（火山を一定の領域において必
要な回数だけ実施するはか試料の高さ検出も行って、こ
れらの検出結果に基づいた補正も行いつつ、試料を連続
的に送りながらパターン描画をするようにしたもので、
その目的は生産性の向上と高精度の実現とにある。

〔発明の実施例〕

第１図（ａ）　、　（ｂ）は、本発明を説明するための
図であり、ｌは試料、２は単位描画領域、３は単位゛補
正領域、４はマーク、５はチップ、６は１回の試料連続
送りでパターン描画する領域であり（以下描画帝と称す
る）、７はステージ上部である。第２図は、特に高精度
の・９タ一ン描画が８賛な場合における本発明の詳細な
説明するためめ図であり、単位補正領域が１チツプのみ
で構成され１巣位補正領域ごとに８個のマークを設けた
単位描画領域２−５も配置している。

第３図は本方法を適用する荷電ビームｆ＝光装置の概略
を示しており、３１は電子光学鏡体、３２は荷電ビーム
軌道、３３はビーム偏向器、３４は・ぐターンデータ補
正演算部、３５はマーク検出装置、３６はステージ制御
装置、３７はステージ、３８は反射ビーム検出端、３９
は制御用計算機、ＳＯＯは偏向歪補正演算部、３１ｐは
高さ測定装置、３２０゛はレーザ測定装置である。

第４図と縞５図とはビーム軸近傍でのマーク検出は他の
位置でのマーク検出と比較して高精度の検出が可能であ
ることを説明するための図であり、４０はビームの軌道
、４１は偏向歪の熱い理想的なビーム軌道、４２はビー
ム軸直下の点、４３は“偏向歪によるマーク検出誤差級
、５１は検出端に向かう反射荷電粒子の軌道を示してい
る。第６図は試料が熱処理等のプロセス処理の過程を経
ることにより変形し、基準面より島さ方向に於いて変位
を生じた場合にビームの１１（射位置誤差が発生するこ
とを説明するための図であり、６１は基準面、６２は補
正故のビーム軌道、６３（ま高さ補正をする前のビーム
軌道、６４は補正をしない場合に発生する照射位置誤差
、６５は高さ方向に変形した試料、６６は試料面上での
照射目標位置、６７は補正をしない１易合のビーム照射
位置、６８は補正前のデータにもとすいた場合の照射位
置を示す。

本発明の説明に先立って、本発明の動作中に実行される
ところのビーム軸近傍でのマーク検出の長所について以
下に説明する。第４図と第５図とは、マークをビーム軸
直下の点４２より離れた点に位置させてマーク検出しよ
うとした場合の図である。第４図はマーク検出のために
ｆｆＱ定したビー今の軌道が理想的な軌道４１に対して
実際には偏向歪の影響で４０の軌道を通過した場合に偏
向歪に相当する４３で示した量のマーク検出誤差を発生
することを示している。

この偏向子、すなわちマーク検出誤差は偏向量とともに
輌太する。第５図はマーク検出端３８−１．３８−２の
ぞ第１ぞれとマークの相対距離が異なり、その結果反射
ビームの検出量が３８−１と３８−２とで異なる様子を
示している。これにより、マーク検出値に誤差が生ずる
。この傾向は３８−１と３８−２の検出値の差でマーク
エツジ位置を得て、これによりマーク位置情報なめる方
法においてｗ＃４著となる。

つぎに、試料の高さ方向への変形の影響について説明す
る。菖６図に示したように試料高さが基準面よりｈだけ
隔たった場合試料面上の照射目標位１冴にビーム照射し
、Ｌうとすると試料面上の点６７を照射することとなり
、その結果６６がしめす分だけの照射位置誤差を発生す
る。’　イ＝ｅって、この場合はビーム軌道６４を補正
（−て設定する８曹がある。この場合、具体的には後で
述べる偏向歪補正の際、補正１１ｅのうちのダイン項の
係数ａ　（２）　、　ｂ　（２）を変化させれば良い。

以下、第１図（ｂ）に従って本発明を６９明する。

第６［Ｋマーク４−０をステージ移動により荷電ビーム
の偏向器がおおむね零となる位置すなわちビーム軸近傍
に位置させ、ビーム走査によりマーク４−０の位置を検
出する。検出結果はこの＃ｉ正ビーム露光装置の制御用
計１′Ｉ桟３９に送出しメモリに苔える。つぎに、マー
ク４−１をビーム軸近傍に位１ａさせ、マーク検出をし
、結果を制御用計算機３９に送る。以下図の破線の矢印
の示すＩｌ［ｊ序でマークの移動と、検出を繰り返ず。

マーク４−　（ｉ　＋　３　）の処理を終えた時点でｆ
ｌ＋ｌＩ御用計算１表３９は単位補正領域（ｉ）の補正
係数を工ｊ出すイ）。本例では、この算出結果を用いて
下式のごと（ｘｙ項までの多項式で補正演算ケする。

Ｘ’　＝Ａ　０（ｉ）ｌ　Ａ　１（＋）・Ｘ十Ａ　２（
＋）・Ｙ−ｌ−Ａ　３（ｉ）・Ｘ　−ＹＹ′二ＢＯ（１
）十Ｂｌ（１）・Ｘ＋８２（ｉ）・ｙ＋ｎａ（ｉ）・Ｘ
−Ｙここで、Ｘ’　、　Ｙ’は補正後のパタンガータ、
Ｘ。

Ｙは補正前の・炉ターンデータ、Ａ　Ｏ（ｉ）〜Ａ３０
）、ＢＯ（ｉ）〜Ｂ３（＋）は単位補正領域（ｉ）の補
正係数である。

マーク仙用動作をマーク（−（ｊ）まで行う。このｌｋ
’ｌ’　、　ｉ＋ｌｌイ’１ｄｌ用ｆｌｌ　３＊　１幾
３９は単位描画領ｊＱ２−を内の」゛・・ての午０’＋
、、”ｔｉｌｌ正６ζ（域の棉ｉ正係舷を算出し、結才
な３４に送出１合みである。

つ２サレ（、ｂ」に相を移動させ描画中６−１の左端な
ビ、ムの１１ｊ向領域、すなわち・やターンＪｄｉ画可
能領域に位１０Ｓせ、つぎに側１図（ｂ）において実線
の径路にｃｌ）って、ビームｌｌ：＋を向描画領域が試
料を覆うように試料を連続的に移動させながら・Ｐター
ン描画をする。パターン描画の際には、一般に単位補正
領域（ｋ）を描画中にはこの領域の補正係数、すなわち
Ａ　Ｏ（ｋ）〜Ａ　３　（ｋ）、ＢＯ（ｋ）〜Ｂ３（ｋ
）を用いて補正演算をする。なお、この補正演算は描画
中に実時間でパターンデータ補正演算部３４が行うが、
試料を連続的に送りながらの・９タ一ン描画を可能とす
るため、試料位置をレーデ測長器で測定し、この結果を
Ｘ′、Ｙ′に加算（減算）することでフィードパ、りす
る演算も３４が行う。かくしてビーム偏向データＸ′、
Ｙ′を得たが、これに対して３００において偏向ひずみ
の補正を行うが、その際後述する方法で試料の陥さ方向
の変形の補正もおこなって高精度な・４′タ一ン描画を
可能とする。つぎに、試料の送り方向を変えて描画中６
−２、さらにｈＷ　１ｕｌｉ　Ｎ６−３の描画を行う。

つぎに、単位描画領域２−２のマーク検出をするが、そ
の順序は第１図（ｂ）の黒縁の径路でボしたように、既
に検出済みのマークの検出は行わない。このマーク検出
級、再び実線で示した径ｈ′３に沿って試料を連続的に
送りなｈｔらの描面ｉをす−る。

第２図のように配置した試料を描画するにしま第１図と
同様、破線の矢印で示した順序でマーク検肛をし、つぎ
に実線で示した順−ご−にターン描画をする。ただし、
単位描画領域２−３の補正演算は下式のごとく２次の多
項式で行う。

Ｘ’　＝　Ａ　Ｏ（ｉ）＋Ａ　Ｉ　（ｉ）・Ｘ＋Ａ２（
ｉ）・Ｙ＋Ａ３（＋）・Ｘ　−Ｘ十Ａ　４（ｉ）・Ｘ　
−Ｙ十Ａ　５（ｉ）・Ｙ−ＹＹ’　＝　Ｂ　Ｏ（ｉ）十
Ｂ　ｌ　（ｉ）・Ｘ＋８２（＋）・Ｙ＋８３（ｉ）・Ｘ
−Ｘ−１−１１４０）・Ｘ−Ｙ＋８５（ｉ）・Ｙ−Ｙこ
こでは単位補正領域あたり８個σ）マーク検出をしてお
り、その結果Ｘ、Ｙ２方向にお（・て１６貼の検出ュー
タを得る。そのため最小二乗法により上式の補正係数を
めることか可能であり、８１４１図の場合よりも高精度
の・リーン描画カー可能となる。

さて、（１，ｉ画歪の補正は従来どおり下式σ）ようｘ
’　＝　ａ　（１）＋ａ　（２，）・ｘ−１−ａ（３）
・ｙ＋・・・−１−ａ　（ｔｉｌｌ・ｙ３ｙ’　＝　ｂ
　（１）十ｂ　（２）・ｘ＋ｂ（３）・ｙ十・・・＋ｂ
（１（ν・ｙ３この時、補正係数、　（ｉ）、ｂ　（ｉ
）　（１−１〜１０　）は予め高低２つの基準面におい
てそれぞれ２独類求めておぎ、試料面高さの１ｌｌｌｌ
定結果からこれら２抽の補正係数を各項ごとに直腺袖間
することで算出してめる。こうすれは、ダイン項＠　（
２）　、　ｂ　（２）以外の係数についても試利面臓さ
による補正をしたこととなり、さらＫ　Ｗｔ精度化が期
待できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によＪｌば、高、清度なマー
ク検出が可能なビーム袖山下でのマーク検出を試料面の
描画面積当たり精度−ヒ必要な回数だけ実施し、試料の
高さに応じた補正と１１．ｉ画歪の補正をしているため
ｉＶ６精度な描＋ｌ！Ｉｉが可能となり、さらに試料を
連続的に送りながら・ゼターン描画をするため、生産性
の向上が図れるという長所を自している。

第１図は、本発明の一実施例を説明するための図、第２
図は、特に高精度のパターン描画が８反な場合に４．５
ける本発明の詳細な説明するための図、ｕ４３図は本発
明を適用する衡゛亀ビームｎル元装置ｄの一例を示す構
成説明図、繞４図と２１４５図とは本発明に係るビーム
軸近傍でのマーク（λ出ば他の位１ｄでのマーク検出と
比較して高ｔ＝ｉの検出が１］能であることを説明する
ための図、第６図は本発明に係る試料が現像等のノロセ
ス処狸の過程を経ることにより変形し、基準面より烏さ
方向に於いて変位を生じた場合にビームの照射もＨＬＩ
誤差が発生することを説明するための図である。

Ｉ・・・試料、２・・・平位描画領域、３・・・単位補
正領域、４・・・マーク、５・・・チップ、６・・・１
回の試料連れ送りで・ヤターン描画する領域であり（以
−トづＩ・！１１Ｉ！１１蛍と称する）、７・・・ステ
ージ上部、３Ｉ・・・電子光学？５．！体、３２・・・
荷電ビーム軌道、３３・・・ビームＴｈ４回に１．３４
・・・ノぐターンデータ補正演算ｔｉｌｌ、ｓ　５・・
・マーク検出装置、３６・・・ステージ制御装置、３７
・・・ステージ、３８・・・反射ビーム株出端、３９・
・・制御用計算機、３００　・偏向歪補正演算部、３１
０・・・高さ測定装置ｄ、３２０・・・レーザ測定装置
、４０・・・ビームの軌ス＾、４１・・・偏向歪の無い
理想的なビーム軌道、４２・・・ビーム軸直下の点、４
３・・・偏向歪によるＸ−り検出ｍｌ差量、５１・・・
検出端に向かう反射Ｍ　’＊、粒子の軌道、６１・・・
基準面、６２・・・補正後のビ：ム軌迫、６３・・・高
さ補正をする前のビーム軌道、６４・・・補正をしない
場合に発生する照射位置ａ！差、６５・・・高さ゛方向
に変形した試料、６６・・・試料面」二での照射目標位
１ａ、６７・・・補正をしない場合のビーム照射位置、
６８・・・補正前のｒ−夕にもとすいた場合の照射位ｒ
ｉｆｆｉ。

出願入代」！１１人　弁理士　鈴　江　武　蹟第２図 ム 第４図　第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 荷電ビームを用いて牛城体素子用の微細な・ぞターンを
   試料を連続的に送りながら描画する荷電ビーム露光方法
   において、荷電ビームの偏向曾がおお、むね苓となる位
   置すなわちビーム軸近傍までマークを移動させた後ビー
   ム走査によりマーク検出を行う動作を繰り返して必要な
   １同数のマーク位置情報を得、これをメモリに蓄え、そ
   の後上記マーク位置情報に基づきデータを変更すること
   で試料のステージへの設置誤差と形状歪とを、袖正し、
   かつ、試料の高さ測定値に基づいてデータを袖正しつつ
   パターン描画することを特徴とする荷電ビーム露光方法
   。