JPS62229941A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、荷電ビーム露光方法に係わり、待に可変成形
ビームを用いた荷電ビーム露光方法に関する。

（従来の技術） ＬＳＩの微細化に伴い、ウェハに直接パターンを形成す
る技術の重要性が近年益々高まりつつある。このために
、電子ビーム露光装置のパターン形成の高速化と高精度
化が必要となり、可変成形ビーム方式の電子ビーム露光
装置が考案され、実用化されている。

従来、実用化されている可変成形ビーム方式の電子ビー
ムｎ光装冒は、２つの矩形の開口を持つビーム成形用ア
バーヂャを用いて、矩形の可変成形ビームを形成してパ
ターンを形成していた。この矩形ビームによるパターン
形成方法では、斜線を含むパターンを形成する場合に問
題点がある。

即ち、矩形ビームで斜線パターンを形成するには、第６
図（ａ）に示す如き斜線パターンを矩形の集合で近似す
るために、同図（ｂ）に示す如く露光する図形数が多く
なり、ｎ光時間が多くかかる。

さらに、近似によるパターン形成のため、パターン精度
の低下をＩＧいた。

このような欠点を解決する方法として、矩形ビームの形
成と同様に、三角形ビームの形成を行うことが考えられ
る。この場合、第６図（Ｃ）に示す如く露光する図形数
を少なくし、露光時間の短縮をはかることができ、さら
に精度良い露光を行うことができる。しかしながらこの
方法は、解決すべき問題点が多く、未だ実用化されるに
至っていない。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来方法では、斜線を含むパターンを高精度
で高速に露光することは困難であった。

また、この問題は電子ビーム露光に限らず、イオンビー
ム露光についても同様に言えることである。

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、斜線を含むパターンであっても高精度
で高速に露光することができ、露光精度及び露光スルー
ブツトの向上をはかり得る荷電ビーム露光方法を提供す
ることにある。

［Ｊ？明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の骨子は、ビーム成形アパーチャとして矩形以外
の形状を持つものを用い、矩形及び三角形等のビームを
形成することにあり、さらに各種形状のビームを形成し
た際のビーム位置のずれを□補正することにある。

本発明では、第１の成形ビームアパーチャの像を矩形や
三角形のビームを形成できるように作られた複数の角度
を持つ第２の成形ビームアバーヂャに投影し、その像を
試料上に結像することにより、矩形や三角形の形状の可
変成形ビームを形成して、斜線を含むＬＳＩパターンを
露光するようにした荷電ビーム露光方法において、被露
光パターンを１回の荷電ビームのショット露光で露光可
能な図形群に９刷し、その図形形状、例えば三角形の形
状や矩形の形状毎に図形に形状コードを付与してｊＪ３
　＜。試ＩＩ上でのビームの位置は、第２の成形ビーム
アバーチ１Ｐにおけるビーム通過位置が異なると移動す
るため、前述した図形形状に五つて試料面での露光位置
がずれる。このずれ量は、第２の成形ビームアパーチャ
でのビーム位置及び第２の成形ビームアパーチャ像の試
料上への縮小率で決まる恐である。また、このずれ儂は
、電子光学系の調整によっても微細に変動するものの、
大略の補正値は変わらない。

そこで本発明では、大略の補正は図形形状により露光図
形毎に予め露光図形情報中の露光位置を補正しておき、
電子光学系の調整によって生じる微細な位置変動は試料
上でのビーム偏向層の補正を行うことで、所望の位置に
ビームが照射されるようにしている。

即ち本発明は、第１．成形ビームアパーチャの像を第２
成形ビームアパーチャ上に投影すると共に、第１の偏向
器により該投影位置を可変して試料上に投影される荷電
ビームの形状及び１法を可変制御し、且つ第２の偏向器
により試料上に投影される上記ビームの位置を可変して
試料上に所望パターンを露光する荷電ビーム′Ｂ光方法
において、露光すべき図形の形状を表わす形状コード及
び該図形の寸法を表わす図形寸法情報に基づきｍｌ記第
１の偏向器によりビームの偏向位置を変えることによっ
て所望の形状及び寸法のビームを形成し、上記形状コー
ド又は上記形状コード及び図形寸法情報に基づいて露光
すべき図形の位置を表わす図形位置情報に所定の位置補
正はを付与することにより、図形形状によって試料位置
におけるビーム位置の変動する感の大略値を補正し、該
補正で残ったビームｔｉＬ置変Ｕｌを前記第２の偏向器
で補正するようにした方法である。

（作用） 上記方法であれば、第２の成形ビームアパーチャに各種
の角度から開口を膜層することにより、各種の形状の可
変成形ビームを形成し、その際生じる試料位置でのずれ
量の大略値を図形位置情報で補正するため、斜線パター
ンであっても近似でなくパターン通りに露光することが
でき、しかも副備向の偏向可能領域を、前記ずれ！補正
によって損うことなく露光することが可能である。また
、電子光学系によって生じるずれ出の微細変動量を副偏
向で補正することにより、高精度の露光位置制御が可能
となる。従って、ｔＡａを含むＬＳＩパターン形成に際
し、高速・高精度にパターン形成を行うことが可能とな
る。

（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例方法に使用した電子ビーム露
光装置を示す概略構成図である。図中１０は試料室であ
り、この試料室１０内には半導体ウェハ等の試料１１を
載ｌした試料台１２が収容されている。試料台１２は、
計１１４１３０からのｍ令を受けた試料台駆動回路３１
によりＸ方向（紙面左右方向）及びＹ方向（紙面表裏方
向）に移動される。そして、試料台１２の移動位置はレ
ーザ測長光３２により測定され、その測定情報が計算ｌ
ｌ３０及び偏向制御回路３３に送出されるものとなって
いる。

一方、試料室１０の上方には、電子銃２１．各種レンズ
２２ａ、〜、２２ｅ、各種偏向器２３゜〜、２６及びビ
ーム成形用アパーチャマスク２７゜２８からなる電子光
学１１ｔｆＦｆ１２０が設けられている。

ここで、偏向器２３は、ビームを０Ｎ−ＯＦＦするブラ
ンキング用偏向板であり、この偏向器２３にはブランキ
ング制御回路３４からブランキング信号が印加される。

偏向器２４は、アパーチャマスク２７．２８の光学的な
アパーチャ唄なりを利用してビームの寸法を可変制御す
るビーム寸法可変用偏向板であり、この偏向器２４には
可変ビーム寸法制御回路３５から偏向信号が印加される
。

また、偏向器２５．２６は、ビームを試料１１上で走査
するビーム走査用編向板であり、これらの偏向器２５．
２６には偏向ｔＩａｘ　ｍ回路３３から偏向信号が印加
されるものでなっている。

ここで、偏向器２５はビームを試料１１上で大きく偏向
する主偏向器で、偏向器２６はビームを試料１１上で小
さく偏向するＤ１偏向器である。そして、主偏向器２５
で露光すべき領域を順次選択し、ｎ１偏向器２６により
該選択された領域毎に所望パターンを露光するものとな
っている。なお、偏向制御回路３３では、上記各偏向器
２５．２６に対し高速のＤＡ変換器を介して偏向電圧を
印加するものとなっている。

第１のビーム成形角アパーチャマスク２７は第２図（ａ
）に示す如く矩形の開口（第１成形ビームアパーチャ）
２７ａが形成されたものであり、この第１アパーチヤ２
７ａが電子ビーム３７により一様に照明される。Ｍ１ア
バーヂャ２７ａを通過したビームは第２のビーム成形用
アパーチ１１マスク２８に照射され、電子レンズ２２ａ
によって第１アパーチヤ像が第２のアパーチャマスク２
８上に結像される。第２のアパーチャマスク２８は第２
図（ｂ）に示す如く矢印形の開口（第２の成形ビームア
パーチャ）２８ａを持つものであり、第１のアパーチヤ
像３８と第２の７パーチヤ２８ａとの重なりによってビ
ーム形状及び寸法が可変される。

ここで、図形情報は第３図に示す如く、図形の形状を表
わす形状コードＡ、図形の寸法を表わず図形寸法情報ｘ
、ｙ、及び図形の位置を表わす図形位冨情報Ｘ、Ｙから
なるもので、予め作成され計１ｔＥ！３０に記憶されて
いる。そして、計μ機３０から上記形状コードＡ及び図
形寸法情報Ｘ。

ｙが可変成形ビーム寸法ＩＩＩ　１１１回路３５に順次
送られ、偏向器２４による偏向器が制御されて所望する
形状１寸法の電子ビームが形成される。さらに、上記図
形情報が偏向制御回路３３に送られ、偏向器２６による
ビーム偏向位置が決定されるものとなっている。

次に、上記構成の電子ビーム露光装置を用いた露光方法
について説明する。

試料台１２を３１続移動しながら、主・ＩＷｌ　２段の
偏向によりパターンを露光する基本方法は従来と同様で
あるので、ここでは特に、図形形状９寸法に起因するビ
ーム位置ずれの補正方法について説明する。まず、露光
すべきパターンを１回のビーム照射で露光可能な複数の
図形に予め分割し、それぞれ分割した図形から前記第３
図に示す如き図形情報（Ａ、ｘ、ｙ、Ｘ、Ｙ）を形成す
る。例えば、前記第６図（ｉｌｌ）に示す如きパターン
の場合、同図（Ｃ）に示す如く分割する。そして、この
図形情報は、計算閤３０に予め格納しておく。

図形情報のうち形状コードＡ及び図形寸法情報ｘ、ｙは
可変成形ビーム寸法制御回路３５に供給され、偏向器２
４によりビームを所望ｍ偏向して、所定の形状１寸法の
電子ビームが形成される。ここで、形状コードＡ−０〜
４により、第４図（ａ）〜（ｅ）に示す如き形状のビー
ムを得るものとする。一方、図形情報は鍋内制御回路３
３にも供給され、試料１１上のビーム位置が可変される
。

″ここで、ビーム形状・寸法に伴う補正を行わないと、
ビーム照射位置の位置ずれが生じ、高精度のパターンを
露光することはできない。即ら、矩形ビームのみを用い
てパターンを露光する場合のように図形の基準点が不変
であれば問題ないが、矩形以外の三角形ビーム等を用い
る本実施例では、ビーム形状或いは寸法の変化により基
準位置が移動する。このため、この位置ずれの補正を行
わないと、露光精度の低下を招くのである。

第５図（ａ）に示されるように三角形と矩形で構成され
ているパターンの場合に、副偏向領域Ｐ内での位置（図
形位置情報）をそれぞれ（Ｘｌ、Ｙｔ　＞、（Ｘ２　、
Ｙ２　）で定義し、各露光位置を露光すると、三角形デ
ータは第２アバーヂヤにおけるビーム位置が異なるため
に、図中点線で示されている位置に露光される。このた
め、正しく露光されるためには、ΔＸ、ΔＹだけｆｌＪ
　ｍ向によって位置補正することが必要になる。しかし
ながら、副偏向量の補正によりこの補正を行うためには
、その補正量だけ副偏向ｆＲ域を小さくした領域内の図
形しか露光できないことになる。従って、副偏向Ｗ４域
が小さくなり、副偏向の故が多くなるため、セ１−リン
グ時間が増大しスルーブツトの低下が起こる。

そこで本実施例方法では、第５図（ｂ）に示す如く予め
ΔＸ、ΔＹの分だけ、三角形の図形位置Ｘ、Ｙを補正し
ておき、その補正された図形位置（Ｘｌ　、　Ｙ３　）
によりｎ１幅向ｗ４域毎に分類する。

補正された図形位置（Ｘｌ　、　Ｙ３　）を偏向制御回
路３３の副−向ＤＡ変換器等に設定することにより、第
５図（ｂ）中点線の三角形位置に図形が露光され電子光
学系の調整による微細なずれΔｘ′。

ΔＹ゛のみが生じた図形が形成される。このように露光
図形情報は、予め形状コード及び図形寸法情報に従った
量だけ、図形位置が補正された構成に前処理を行ってお
く。

前処理された露光図形情報の形状コード、図形寸法情報
は、可変成形ビーム制御回路３５に送られる。次に、図
形の形状コード及び図形寸法情報によって所望の形状の
電子ビームが形成されるように、鍋内３！！２４に電圧
が印加される。例えば、第２図（ｂ）における斜線部分
にビームが偏向され、三角形の形状を持つ可変成形ビー
ムが第２アパーチヤを通過する。第２アパーチヤの電子
ビームの像は、電子レンズ２２ｄ、２２ｅにより試料１
１上に結像される。試料１１は予め露光し形が偏向器２
５．２６によって偏向可能な領域に入るように、計算ｆ
１３０により試料台駆動回路３１が１ＩＩＩ　ＩＩＩさ
れ、試料台を移動しである。この場合の試料台位置は、
レーザ測長系３２により、正確に読取られ、その位置を
偏向制御回路３３に送る。

偏向制御回路３３は、試料１１上の所望の位置に電子ビ
ームが露光されるように、試料台位置と副偏向領域位置
とに基づいて主―向器２５に所定の偏向電圧を設定する
。さらに、前処理された図形位置情報に基づいて、副偏
向器２６に所定の電圧を設定する。このとき、上記前処
理された図形位置情報に前記補正量（Δｘ′、ΔＹ′　
）を加えることにより、電子光学系の調整による微細な
ずれの補正も行う。

次に、計篩機３０からブランキング制御回路３４に信号
が送られ、試料１１上にビームが試料１１上にある一定
のドーズになるように電子ビームが照射される。なお、
第５図（ｂ）に示すＤ１偏向領１ｆｉ　Ｐ　ｔの三角形
は、実際にはこれと隣接する副偏向領域Ｐ２の露光の際
に露光されることになる。このようにして、順次試料１
１上のパターンを露光することにより、斜線を含むＬＳ
Ｉパターンを矩形形状の電子ビームを用いた場合に比べ
て、格段に高速・高精度で形成することができた。

かくして本実施例方法によれば、ビームの形状を矩形及
び三角形に成形することにより、斜線を含むパターンで
あっても、矩形で近似することなく、パターン通りに露
光することができる。さらに、形状コード及び図形寸法
情報に基づいてビーム位置を補正しているので、ビーム
の形状１寸法変化に伴うビーム位置ずれを未然に防止す
ることができる。しかも、この補正に関して、ｆｉｌｌ
ｌ　ｔｌａ向器による偏向量で行うのではなく、図形位
置情報自体に予めこの補正量を加えるようにしているの
で、１Ｊ　１ｍ向の偏向可能領域を小さくする等の不都
合もない。従って、斜線を含むパターンであっても、高
精度で高速に露光することができ、霧光精度及び露光ス
ルーブツトの向上をはかり得る。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記図形の基準位置の取り方によっては、
図形の寸法には関係なく、図形の形状のみで！！！準点
のずれ員を定義できる場合がある。この場合、ビーム位
置のずれを補正する手段としては、形状コードのみに基
づいて補正量を求めるようにしてもよい。また、成形ビ
ームアパーチャの形状は矩形と矢印形に限るものではな
く、成形すべきビーム形状に応じて適宜変更可能である
。また、電子ビーム露光装置に限らず、イオンビームを
用いたイオンビーム露光装置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、帰々変
形して実施することができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、成形ビームアパー
チャに各種の角度から構成された開口を設置ｄすること
により、各種形状の可変成形ビームを形成することがで
きる。そして、このビームを所望のパターン位置に高精
度に照射して該パターンを露光することができるので、
斜線を含むＬＳＩパターンであっても高速・高精度にパ
ターン形成を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例方法に使用した電子ビーム露
光装置を示す概略構成図、第２図は上記装置に用いたビ
ーム成形アパーチャの形状を示す平面図、第３図は図形
情報を説明するための模式図、第４図は可変成形ビーム
の例を示す模式図、第５図は上記実施例方法の作用を説
明するための模式図、第６因は従来の問題点を説明する
ための模式図である。 １０・・・試料室、１１・・・試料、１２・・・試料ス
テージ、２０・・・電子光学ｌＩ８．２１・・・電子銃
、２２ａ。 〜、２２ｅ・・・レンズ、２３・・・ブランキング用偏
向板、２４・・・ビーム寸法可変用隘向板（第１の偏向
器）、２５．２６・・・ビーム走査用偏向板（第２の偏
向器）、２７・・・第１のアパーチャマスク、２７ａ・
・・第１ビーム成形アパーチヤ、２８・・・７！４２の
アパーチャマスク、２８ａ・・・第２ビーム成形アパー
チ１ν。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第２図 （ａ）　　　　　　　　　（ｂ）　　　　　　　　　（
ｃ）（ｄ）　　　　　　　　（ｅ） ；Ｈ’Ｓ　４図 （ａ） （ｂ）　　　　　　　　　　　　　（ｃ）第６図 （ａ） （ｂ） 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１成形ビームアパーチャの像を第２成形ビーム
   アパーチャ上に投影すると共に、第１の偏向器により該
   投影位置を可変して試料上に投影される荷電ビームの形
   状及び寸法を可変制御し、且つ第２の偏向器により試料
   上に投影される上記ビームの位置を可変して試料上に所
   望パターンを露光する荷電ビーム露光方法において、露
   光すべき図形の形状を表わす形状コード及び該図形の寸
   法を表わす図形寸法情報に基づき前記第１の偏向器によ
   りビームの偏向位置を変えることによつて所望の形状及
   び寸法のビームを形成し、上記形状コード又は上記形状
   コード及び図形寸法情報に基づいて露光すべき図形の位
   置を表わす図形位置情報に所定の位置補正量を付与する
   ことにより、図形形状によつて試料位置におけるビーム
   位置の変動する量の大略値を補正し、該補正で残つたビ
   ーム位置変動量を前記第２の偏向器で補正することを特
   徴とする荷電ビーム露光方法。
2. （２）前記第１の成形ビームアパーチャは矩形の開口で
   あり、前記第２の成形ビームアパーチャは矢印形の開口
   であり、前記第１の偏向器によるビーム偏向位置の可変
   により矩形及び三角形のビームを選択的に形成すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の荷電ビーム露
   光方法。
3. （３）前記第２の偏向器としてビーム偏向幅の大きな主
   偏向器及びビーム偏向幅の小さな副偏向器を用い、露光
   すべき領域を前記副偏向器により偏向可能な小領域に分
   割し、前記小領域内で露光される図形に関し、前記図形
   位置情報に位置補正量を付与した補正後の位置情報が、
   小領域内に含まれるように分類することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の荷電ビーム露光方法。