JPWO2008107955A1 - マルチコラム電子ビーム露光用マスク、マルチコラム電子ビーム露光用マスクを用いた電子ビーム露光装置及び露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチコラム電子ビーム露光装置において搭載を容易にするマルチコラム電子ビーム露光用マスク、マルチコラム電子ビーム露光用マスクを用いた電子ビーム露光装置及び露光方法を提供すること。【解決手段】複数のコラムセルを具備するマルチコラム電子ビーム露光装置において使用される露光用マスクは、複数のコラムセル毎に複数のステンシルパターンで構成されるステンシルパターン群を有し、ステンシルパターン群は複数のコラムセルの配置間隔に対応した間隔に配設され、単一のマスク基板にステンシルパターン群のすべてが形成される。ステンシルパターン群は、複数のコラムセルの各々の電子ビームが偏向可能な範囲に形成される第１のステンシルパターン群と、第１のステンシルパターン群を複数単位備える第２のステンシルパターン群から構成される【選択図】図４

Description

本発明は、電子ビーム露光装置及び電子ビーム露光方法に関し、特に、複数のコラムセルを設けて露光処理を行う際に好適なマルチコラム電子ビーム露光用のマスク、このマスクを用いた電子ビーム露光装置及び露光方法に関する。

従来の電子ビーム露光装置では、ステンシルマスクに可変矩形開口又は複数のステンシルマスクパターンを用意し、ビーム偏向によりそれらを選択してウエハに転写露光している。この電子ビーム露光装置では複数のマスクパターンが用意されるが、露光に使用される電子ビームは１本であり、一度に転写されるパターンは一本の電子ビームにより選択転写される一つのマスクパターンだけである。

このような露光装置として、例えば特許文献１には部分一括露光をする電子ビーム露光装置が開示されている。部分一括露光とは、マスク上に配置した複数個、例えば１００個のステンシルパターンからビーム偏向により選択した一つのパターン領域、例えば３００×３００μｍの領域にビームを照射し、ビーム断面をステンシルパターンの形状に成形し、さらにマスクを通過したビームを後段の偏向器で偏向振り戻し、電子光学系で決まる一定の縮小率、例えば１／１０に縮小し、試料面に転写する。一度に照射される試料面の領域は、例えば５×５μｍである。露光するデバイスパターンに応じてマスク上のステンシルパターンを適切に用意すれば、可変矩形開口だけの場合より、必要な露光ショット数が大幅に減少し、スループットが向上する。

さらに、このようなコラム一つ一つの大きさを小さくしたもの（以下、コラムセルと呼ぶ）を複数個集め、ウエハ上に並べて並列して露光処理するマルチコラム電子ビーム露光装置が提案されている（非特許文献２参照）。各コラムセルはシングルコラムの電子ビーム露光装置のコラムと同等であるが、マルチコラム全体では並列して処理するため、コラム数倍の露光スループットの増加が可能である。

上述したようなマルチコラム電子ビーム露光装置では、各々のコラムセルにおいて個別のステンシルマスクが搭載され、電子ビームを成形する。各々のステンシルマスクは、ロボットアームを用いて搬送される。

例えば、２×２の４つのコラムセルで構成されるマルチコラム電子ビーム露光装置では、それぞれのコラムセルで使用するステンシルマスクをコラムセルの周囲から容易に搬送することができる。しかし、コラムセルの数を増やし、例えば４×４の１６のコラムセルを使用する場合には、中央の４つのコラムセルで使用するステンシルマスクを搬送することは困難である。

また、各コラムセルで個別のステンシルマスクを使用する場合、それぞれのコラムセルで独立に駆動可能なマスクステージを設ける必要があり、構造が複雑になる。さらに、駆動範囲の干渉が発生し、マスクステージの駆動範囲が狭くなってしまう。
特開２００４−８８０７１号公報 T.Haraguchi et.al. J.Vac.Sci.Technol, B22(2004)985

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑みなされたものであり、目的は、マルチコラム電子ビーム露光装置において搭載を容易にするマルチコラム電子ビーム露光用マスク、マルチコラム電子ビーム露光用マスクを用いた電子ビーム露光装置及び露光方法を提供することである。

上記した課題は、複数のコラムセルを具備するマルチコラム電子ビーム露光装置において使用される露光用マスクであって、前記複数のコラムセル毎に複数のステンシルパターンで構成されるステンシルパターン群と、前記ステンシルパターン群は前記複数のコラムセルの配置間隔に対応した間隔に配設され、露光用マスクを移動するマスクステージに搭載される単一のマスク基板と、前記ステンシルパターン群のすべてが前記単一のマスク基板に載置されることを特徴とするマルチコラム電子ビーム露光用マスクにより解決する。

この形態に係るマルチコラム電子ビーム露光用マスクにおいて、前記ステンシルパターン群は、前記複数のコラムセルの各々の電子ビームが偏向可能な範囲に形成される第１のステンシルパターン群と、前記複数のコラムセルの各々の電子ビームが偏向可能で、前記マスクステージの移動可能な範囲に形成される前記第１のステンシルパターン群を複数単位備える第２のステンシルパターン群から構成されるようにしても良く、前記複数のコラムセル相互間で同一であるようにしても良い。

本発明では、複数のコラムセルで使用されるステンシルパターンが形成されたマスクを一体のマスク基板上に形成している。これにより、複数のコラムセルであっても、ステンシルマスクの搬送を一度に行うことができ、調整の手間を省くことができ、スループットの向上に寄与することが可能になる。

また、上記した課題は、前記いずれかのマルチコラム電子ビーム露光用マスクを使用するマルチコラム電子ビーム露光装置であって、前記各コラムセルに共通に設けられる２次元的に移動可能なマスクステージを有し、前記マスク基板は、前記マスクステージに搭載され、前記マスクステージの移動可能距離は、前記マスク基板に形成された前記第２のパターン群の幅であることを特徴とするマルチコラム電子ビーム露光装置により解決する。

この形態に係るマルチコラム型電子ビーム露光装置において、更に、校正用の基準マークを備えた試料を載置するウエハステージと、反射電子検出器と、マスク基板をマスクステージに載置するマスク搭載コントローラとを有し、前記マスク基板のステンシルパターンを選択して、前記基準マークの位置を目標に前記ステンシルパターンの形状に整形された電子ビームによるパターンを前記試料上に照射し、前記反射電子検出器により検出した反射電子を基に取得した前記パターンのＳＥＭ画像から実際に描画された位置を求め、前記基準マークの位置と当該描画された位置との間にずれが検出されたとき、前記マスク搭載コントローラが前記マスク基板の搭載位置を調整するようにしても良い。

本発明では、一体のマスク基板を複数のコラムセルのすべてに共通に設けられるマスクステージ上にマスク基板を載置している。

これにより、マスクを個別に個々のコラムセルに搬入する必要がなく、一度で搬入でき、処理時間を短縮することが可能になる。

また、個々のコラムセルでマスク搬送装置やマスク移動機構を設ける必要がなくなり、露光装置の構成を簡易化することが可能になる。

さらに、上記した課題は、複数のコラムセルを具備するマルチコラム電子ビーム露光装置において使用される露光用マスクであって、前記複数のコラムセル毎に複数のステンシルパターンで構成されるステンシルパターン群と、前記ステンシルパターン群のうち、一又は複数のコラムセルに属するステンシルパターン群が形成された一体基板を有し、前記一体基板は、前記複数のコラムセルの配置間隔に対応した間隔で単一の台座基板上に装着され、当該単一の台座基板は、露光用マスクを移動するマスクステージに搭載されることを特徴とするマルチコラム電子ビーム露光用マスクにより解決する。

この形態に係るマルチコラム電子ビーム露光用マスクにおいて、前記ステンシルパターン群は、電子ビームが偏向可能な範囲に形成される第１のステンシルパターン群と、当該第１のステンシルパターン群を２次元的に配置した第２のステンシルパターン群から構成されるようにしても良く、前記ステンシルパターン群は、前記複数のコラムセル相互間で同一であるようにしても良い。

また、前記一体基板は、前記台座基板から取り外し可能であるようにしても良い。

本発明では、各コラムセルで使用されるステンシルパターン群のうち、一又は複数のコラムセルに属するステンシルパターン群が一体基板上に形成され、複数の前記一体基板が一つの台座基板上に形成される。これにより、複数のコラムセルであっても、ステンシルマスクの搬送を一度に行うことができ、各コラムセルにおけるマスク位置の調整の手間を省くことができ、スループットの向上に寄与することが可能になる。

また、本発明では、台座基板上から一体基板を取り外すことが可能である。これにより、ステンシルパターンの変形等の問題が発生した一体基板だけを交換することが可能になり、マスクの作成及び交換にかかる時間を短縮でき、スループットの向上に寄与できる。

図１は、本発明に係るマルチコラム電子ビーム露光装置の構成図である。 図２は、図１に係る露光装置における１つのコラムセルの構成図である。 図３は、図１に係る露光装置のコラムセル制御部の模式図である。 図４（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態において使用されるステンシルマスクの構成を説明する図である。 図５は、図４（ｃ）のマスク基板がマスクステージに載置された状態の一例を示す図である。 図６は、図４（ｃ）のマスク基板を使用した露光方法の一例を示すフローチャートである。 図７は、マスク基板の調整処理を説明する図である。 図８（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態において使用されるステンシルマスクの構成を説明する図である。 図９は、台座基板の構成の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（１）第１の実施形態
（マルチコラム電子ビーム露光装置の構成）
図１は、本実施形態に係るマルチコラム電子ビーム露光装置の概略構成図である。
マルチコラム電子ビーム露光装置は、電子ビームコラム１０と電子ビームコラム１０を制御する制御部２０に大別される。このうち、電子ビームコラム１０は、同等なコラムセル１１が複数、例えば１６集まって、全体のコラムが構成されている。すべてのコラムセル１１は後述する同じユニットで構成される。なお、ステンシルマスクは全体のコラムセルで一つだけ使用する。また、コラムセル１１の下には、例えば３００ｍｍウエハ１２を搭載したウエハステージ１３が配置されている。

一方、制御部２０は、電子銃高圧電源２１、レンズ電源２２、デジタル制御部２３、ステージ駆動コントローラ２４及びステージ位置センサ２５を有する。これらのうち、電子銃高圧電源２１は電子ビームコラム１０内の各コラムセル１１の電子銃を駆動させるための電源を供給する。レンズ電源２２は電子ビームコラム１０内の各コラムセル１１の電磁レンズを駆動させるための電源を供給する。デジタル制御部２３は、コラムセル１１内の各偏向器の偏向出力をコントロールする電気回路であり、ハイスピードの偏向出力などを出力する。デジタル制御部２３はコラムセル１１の数に対応する分だけ用意される。

マスク位置センサ２７は、マスクステージ上の基準位置決めマークとそれに対応するマスク基板上の位置決めマークを同一視野内に捉える顕微鏡と、その顕微鏡画像をもとにマスクステージとマスク基板の相対位置ずれ量を計測する画像解析部から構成される。マスク搭載コントローラ２８は、マスクステージに対するマスク基板の搭載位置や搭載角度を微調整する機構部とそれをコントロールする回路部から構成される。マスク搭載コントローラ２８は、マスク位置センサ２７からのマスク位置の情報を基に、マスク位置の調整を行う。また、ウエハステージ上の端部には、キャリブレーション用の基準マークと、反射電子検出器と、電流測定用のファラディカップとを備えている。

マスクステージ駆動コントローラ２９は、統合制御系２６からの指示によって、マスクステージ１２３を移動させる。ステージ駆動コントローラ２４は、ステージ位置センサ２５からの位置情報を基に、ウエハ１２の所望の位置に電子ビームが照射されるようにウエハステージ１３を移動させる。上記の各部２１〜２９は、ワークステーション等の統合制御系２６によって統合的に制御される。

上述したマルチコラム電子ビーム露光装置では、すべてのコラムセル１１は同じコラムユニットで構成されている。

図２は、マルチコラム電子ビーム露光装置に使用される各コラムセル１１の概略構成図である。

各コラムセル１１は、露光部１００と、露光部１００を制御するコラムセル制御部３１とに大別される。このうち、露光部１００は、電子ビーム生成部１３０、マスク偏向部１４０及び基板偏向部１５０によって構成される。

電子ビーム生成部１３０では、電子銃１０１から生成した電子ビームＥＢが第１電磁レンズ１０２で収束作用を受けた後、ビーム整形用マスク１０３の矩形アパーチャ１０３ａを透過し、電子ビームＥＢの断面が矩形に整形される。

その後、電子ビームＥＢは、マスク偏向部１４０の第２電磁レンズ１０５によって露光マスク１１０上に結像される。そして、電子ビームＥＢは、第１、第２静電偏向器１０４、１０６により、露光マスク１１０に形成された特定のパターンＰに偏向され、その断面形状がパターンＰの形状に整形される。

なお、露光マスク１１０は電子ビームコラム１０内のマスクステージ１２３に固定されるが、そのマスクステージ１２３は水平面内において移動可能であって、第１、第２静電偏向器１０４、１０６の偏向範囲（ビーム偏向領域）を超える部分にあるパターンＰを使用する場合、マスクステージ１２３を移動することにより、そのパターンＰをビーム偏向領域内に移動させる。

露光マスク１１０の上下に配された第３、第４電磁レンズ１０８、１１１は、それらの電流量を調節することにより、電子ビームＥＢを基板上で結像させる役割を担う。

露光マスク１１０を通った電子ビームＥＢは、第３、第４静電偏向器１１２、１１３の偏向作用によって光軸Ｃに振り戻された後、第５電磁レンズ１１４によってそのサイズが縮小される。

マスク偏向部１４０には、第１、第２補正コイル１０７、１０９が設けられており、それらにより、第１〜第４静電偏向器１０４、１０６、１１２、１１３で発生するビーム偏向収差が補正される。

その後、電子ビームＥＢは、基板偏向部１５０を構成する遮蔽板１１５のアパーチャ１１５ａを通過し、第１、第２投影用電磁レンズ１１６、１２１によって基板上に投影される。これにより、露光マスク１１０のパターンの像が、所定の縮小率、例えば１／１０の縮小率で基板に転写されることになる。

基板偏向部１５０には、第５静電偏向器１１９と電磁偏向器１２０とが設けられており、これらの偏向器１１９、１２０によって電子ビームＥＢが偏向され、基板の所定の位置に露光マスクのパターンの像が投影される。

更に、基板偏向部１５０には、基板上における電子ビームＥＢの偏向収差を補正するための第３、第４補正コイル１１７、１１８が設けられる。

一方、コラムセル制御部３１は、電子銃制御部２０２、電子光学系制御部２０３、マスク偏向制御部２０４、マスクステージ制御部２０５、ブランキング制御部２０６及び基板偏向制御部２０７を有する。これらのうち、電子銃制御部２０２は電子銃１０１を制御して、電子ビームＥＢの加速電圧やビーム放射条件等を制御する。また、電子光学系制御部２０３は、電磁レンズ１０２、１０５、１０８、１１１、１１４、１１６及び１２１への電流量等を制御して、これらの電磁レンズが構成される電子光学系の倍率や焦点位置等を調節する。ブランキング制御部２０６は、ブランキング電極１２７への印加電圧を制御することにより、露光開始前から発生している電子ビームＥＢを遮蔽板１１５上に偏向し、露光前に基板上に電子ビームＥＢが照射されるのを防ぐ。

基板偏向制御部２０７は、第５静電偏向器１１９への印加電圧と、電磁偏向器１２０への電流量を制御することにより、基板の所定の位置上に電子ビームＥＢが偏向されるようにする。上記の各部２０２〜２０７は、ワークステーション等の統合制御系２６によって統合的に制御される。

図３は、マルチコラム型電子ビーム露光装置におけるコラムセル制御部３１の模式図である。コラムセル制御部３１はコラムセル１１のそれぞれが有している。各コラムセル制御部３１はマルチコラム型電子ビーム露光装置の全体を制御する統合制御系２６とバス３４で接続される。また、統合記憶部３３には、露光データ等すべてのコラムセルで必要となるデータが格納されている。統合記憶部３３も統合制御系２６とバス３４で接続されている。

このように構成されたマルチコラム型電子ビーム露光装置において、ウエハステージ１３に載置したウエハ１２上に露光するパターンの露光データを統合記憶部３３から各コラムセル制御部３１のコラムセル記憶部３５に転送する。転送された露光データは、各コラムセル制御部３１の補正部３６において補正され、各コラムセル１１に割り当てられたウエハ１２上の露光領域で同一のパターンが露光される。
（ステンシルマスクの構成）
次に、一体の基板上に形成されるステンシルマスクの構成について図４を用いて詳細に説明する。

図４（ａ）は一つのコラムセルにおける偏向器によって電子ビームが偏向可能な範囲に形成される第１ステンシルパターン群４２を示している。シリコン基板４１に形成されるステンシルパターン群４２は５０×５０μｍの複数の小区画４３の集合になっており、各小区画４３には使用頻度の高いステンシルパターン等が形成されている。電子ビームはこの小区画４３を選択することにより、電子ビームの断面が成形され、所望のパターンをウエハ上に露光することになる。

図４（ｂ）は、第１ステンシルパターン群４２を複数集めた第２ステンシルパターン群４４を示している。ステンシルパターンとして様々なパターンが必要とされるため、第１ステンシルパターン群４２だけでは十分でない場合がある。そのため、第１ステンシルパターン群４２を複数用意し、第２ステンシルパターン群４４を形成する。

この第２ステンシルパターン群４４に形成されたパターンは、一つのコラムセルで使用される。

本実施形態では、複数の第２ステンシルパターン群４４を一つのマスク基板上に形成する。すなわち、各コラムセルで使用されるすべてのステンシルパターンを一つのマスク基板上に形成する。

図４（ｃ）は、２×２の４つのコラムセルで構成される場合のマスク基板上のステンシルパターンの配置の一例を示した図である。

このように形成されるマスク基板は、すべてのコラムセルに共通なマスクステージに搭載される。

図５は、マスクステージ５１にマスク基板が載置された状態の一例を示している。マスク基板５４は、マスクステージに形成される基板の設置位置を示すピン５２に突き当たるようにローディングされる。さらに、マスク基板５４を正確に載置するために、マスクステージ上に基準線５３を設け、基準線５３とマスク基板５４の辺とのずれがあるか否かをマスク位置センサによって検出する。検出されたずれの量に応じて、マスク搭載コントローラ２８によってＸＹ方向の位置、回転角度方向の位置のずれをなくすようにマスク基板５４の位置を微調整する。

マスク基板５４の位置を微調整する機構部は、マスクステージ５１の内部又は外部に配設してよい。これにより、複数のコラムセル１１に対して、微調整する機構部は１系統で済む。微調整の一例として、マスク基板５４がピン５２を押圧する方向に遊動可能な弾性構造を設けてよい。即ち、図５に示す４本のピン５２の中で２本〜４本を遊動可能にし、マスク基板５４の方向へピン５２を押すようにスプリング等の弾性体を設ける。これにより、マスク基板５４を微調整する外部からＸ方向、Ｙ方向へ押圧する押圧移動量を調整できる。これにより、ピン５２が弾力的に進退移動するので、マスク基板５４を回転方向へ微調整することができる。

このようにマスク基板はマスクステージに載置され、電子ビームの偏向及びマスクステージの移動により、所望のパターンを選択する。

電子ビームが偏向可能な距離は、約１．６〜２．０ｍｍであり、第１ステンシルパターン群４２の範囲に対応する。従って、選択された第１ステンシルパターン群４２に所望のステンシルパターンが存在しない場合に、他の第１ステンシルパターン群４２のステンシルパターンを選択する為に、マスクステージを移動させる。

第２ステンシルパターン群４４は一つのコラムが対応する範囲である。従って、マスクステージは、第２ステンシルパターン群４４の幅の距離（Ｍ１，Ｍ２）だけ移動できるようにしている。これにより、各コラムセルにおいて、第２ステンシルパターン群４４に形成されるすべてのステンシルパターンを電子ビームが選択することが可能になる。

マルチコラム電子ビーム露光装置では、各コラムセルにおいて同一のパターンをウエハに露光することにより、露光スループットを向上させている。またマルチコラム電子ビーム露光装置では、第１ステンシルパターン群４２内の小区画４３に対しては電子ビームを偏向制御することで所望の小区画４３選択できるので、各コラムセルにおいて異なるパターンをウエハに露光することも可能であり、複数電子ビームにより露光スループットを向上させている。従って、第２ステンシルパターン群４４に形成される様々な形状のステンシルパターンは、他の第２ステンシルパターン群４４と相互に同じ配置で同じステンシルパターンが形成されるようにして良い。

第２ステンシルパターン群４４相互の配置位置は、コラムセル相互の配置位置と同じ位置に同じステンシルパターンがくるように形成されることが要求される。しかし、機械的な製作誤差などのため、完全に同じにすることは困難である。そのため、本実施形態では、第２ステンシルパターン群４４間の配置間隔（Ｄ１，Ｄ２）は、コラムセルの設置間隔に依存する予め決められた目標間隔（例えば、５０ｍｍ）に対して１００μｍ以内の位置精度で配置するようにしている。

第１ステンシルパターン群４２の各小区画４３は５０×５０μｍで形成され、小区画４３の２つ分の１００μｍ程度の位置精度であれば、小区画４３へ電子ビームを照射しても隣接する小区画４３において電子ビームの漏れは無い。

以上説明したように、本実施形態のマルチコラム電子ビーム露光用マスクでは、一つのマスク基板上に複数のコラムセルで使用するすべてのステンシルマスクを形成している。これにより、マスクを個別に個々のコラムセルに搬入する必要がなく、一度で搬入でき、処理時間を短縮することが可能になる。

また、個々のコラムセルでマスク搬送装置やマスク移動機構を設ける必要がなくなり、露光装置の構成を簡易化することが可能になる。

また、一つのマスク基板をマスクステージに搭載する際、基準線を利用して搭載している。これにより、精度良くマスクステージにマスク基板を載置することが可能になる。
（マルチコラム電子ビーム露光方法の説明）
次に、上記したマルチコラム電子ビーム露光装置における露光方法について説明する。

図６は、本実施形態に係るマルチコラム電子ビーム露光装置による露光方法を説明するためのフローチャートである。

まず、ステップＳ１１で、一つのマスク基板を複数のコラムセルに共通のマスクステージに載置する。この載置の際には、マスク基板の辺とマスクステージ上に形成される基準線とが一致するように調整して保持固定する。

次に、ステップＳ１２では、各コラムセルが使用するステンシルパターン群内で互いに等価な位置にあるステンシルパターンを選択する。例えば、図７に示すように、２つのコラムセルにおいて、マスクステージに搭載された等価な位置（目標位置）のステンシルパターン（７２，７３）を選択する。

次に、ステップＳ１３では、ステップＳ１２において選択したステンシルパターン７２，７３に対し、コラムセル毎に目標位置と照射位置とのずれをマスクステージの位置座標として計測する。例えば、図７において、第１のコラムセルに対応するステンシルパターン群内における目標位置である第１のステンシルパターン７２を選択するように電子ビームを偏向する。当該第１のステンシルパターン７２で矩形整形された電子ビームがウエハステージ上に備える基準マークの中心位置に照射されるように、ウエハステージの移動制御、及び／又は電子ビームを偏向制御する。その後に、反射電子検出器により掃引してＳＥＭ画像を取得した結果に基づいて電子ビームの照射領域７４を特定する。これにより、目標位置であるステンシルパターン７２に対して、照射位置の位置ずれＶ１を有する照射領域７４が得られる。同様にして、第２のコラムセルに対応するステンシルパターン群内における目標位置である第２のステンシルパターン７３を選択するように電子ビームを偏向する。当該第２のステンシルパターン７３で矩形整形された電子ビームがウエハステージ上に備える基準マークの中心位置に照射されるように、ウエハステージの移動制御、及び／又は電子ビームを偏向制御する。その後に、反射電子検出器により掃引してＳＥＭ画像を取得した結果に基づいて電子ビームの照射領域７５を特定する。これにより、目標位置であるステンシルパターン７３に対して、照射位置の位置ずれＶ２を有する照射領域７５が得られる。照射領域７４と照射領域７５との距離は、電子ビームの偏向量とウエハステージの移動量から算出してよい。なお、目標位置と照射領域は、少なくとも２箇所以上を計測してよい。なお、ＳＥＭ画像の取得に先だって、電流測定用のファラディカップを利用することで、電子ビームの照射領域７４が特定できるので、取得するＳＥＭ画像の領域を狭めるようにして、測定時間の短縮を図ってもよい。

次に、ステップＳ１４では、ステップＳ１３で計測された位置ずれＶ１，Ｖ２の量をもとに、マスク基板の搭載位置を微調整する。例えば、図７の場合は、マスク基板７１をずれ量を最小にする角度だけ回転させることにより、両方のコラムセルにおいて同じステンシルマスクをずれが少なく選択することが可能になる。また、両方のコラムセル間の距離のずれは、コラムセル間の距離補正値として登録しておき、前記距離補正値に基づいて電子ビームの偏向量を補正して露光してよい。

次に、ステップＳ１５で、調整された一体のマスク基板を用いて、コラムセル毎に露光データを基にパターンの露光をする。

以上説明したように、本実施形態の露光方法では、各コラムセルで使用するステンシルパターンが形成された一体のマスク基板を、基準線に合わせるようにしてマスクステージに搭載する。さらに、実際に電子ビームを照射し、各コラムセルで互いに等価な位置にある同形のステンシルパターンを選択したときの電子ビームのずれを計測する。その後、ずれをコラムセル間で最小にするようにマスク基板の載置角度を微調整する。これにより、一度にマスク基板を搬送することができ、コラムセル毎に個別にマスク基板を配置してステンシルパターンの位置関係を調整するよりも調整に係る時間を短縮することができ、露光スループットの向上を図ることが可能となる。
（２）第２の実施形態
第１の実施形態では、複数のコラムセルで使用されるステンシルパターンを一体のマスク基板上に形成するようにした。これに対し、第２の実施形態では、複数のコラムセルで使用されるステンシルパターンを一体にすることは第１の実施形態と同じであるが、コラムセル毎、又は複数のコラムセル毎に形成したステンシルパターンを別の台座に搭載するようにした点が異なる。なお、本実施形態で使用されるマルチコラム電子ビーム露光装置の構成は第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

図８は、一つの台座基板に形成されるステンシルマスクの構成を示す図である。図８（ａ）は一つのコラムセルにおける偏向器によって電子ビームが偏向可能な範囲に形成される第１ステンシルパターン群８２を示している。シリコン基板８１に形成されるステンシルパターン群８２は５０×５０μｍの複数の小区画８３の集合になっており、各小区画８３には使用頻度の高いステンシルパターン等が形成されている。電子ビームはこの小区画８３を選択することにより、電子ビームの断面が成形され、所望のパターンをウエハ上に露光することになる。

図８（ｂ）は、第１ステンシルパターン群８２を複数集めた第２ステンシルパターン群８４を示している。ステンシルパターンとして様々なパターンが必要とされるため、第１ステンシルパターン群８２だけでは十分でない場合がある。そのため、第１ステンシルパターン群８２を複数用意し、第２ステンシルパターン群８４を形成する。

この第２ステンシルパターン群８４に形成されたパターンは一つのコラムセルで使用される。

本実施形態では、この第２ステンシルパターン群８４、すなわち、一つのコラムセルで使用されるステンシルパターンを一体基板８６上に形成し、さらに、複数の一体基板８６を一つの台座基板８５上に装着して一体の台座基板８５を形成する。

図８（ｃ）は、２×２の４つのコラムセルで構成される場合の台座基板８５上に配置されるステンシルパターンの配置の一例を示した図である。

このように形成される台座基板８５は、すべてのコラムセルに共通なマスクステージに搭載される。

一つの台座基板８５をマスクステージに載置する処理は、第１の実施形態と同様である。

マスクステージに載置された一体基板８６に形成されるパターンは、電子ビームの偏向及びマスクステージの移動により選択される。

電子ビームが偏向可能な距離は、約１．６〜２．０ｍｍであり、第１ステンシルパターン群８２の範囲に対応する。従って、選択された第１ステンシルパターン群８２に所望のステンシルパターンが存在しない場合に、他の第１ステンシルパターン群８２のステンシルパターンを選択する為に、マスクステージを移動させる。

第２ステンシルパターン群８４は一つのコラムが対応する範囲である。従って、マスクステージは、第２ステンシルパターン群８４の幅の距離だけ移動できるようにしている。これにより、各コラムセルにおいて、第２ステンシルパターン群８４に形成されるすべてのステンシルパターンを電子ビームが選択することが可能になる。

第２ステンシルパターン群８４間の配置間隔（Ｄ３，Ｄ４）は、コラムセルの設置間隔に依存して予め決められた目標間隔（例えば、５０ｍｍ）に対して１００μｍ以内の位置精度で配置してよい。

第１ステンシルパターン群８２の各小区画８３は５０×５０μｍで形成される。小区画８３の２つ分の１００μｍ程度の位置精度であれば、小区画８３へ電子ビームを照射しても隣接する小区画８３において電子ビームの漏れは無い。

また、台座基板８５には、予め一体基板８６の配置位置を示す基準線が設けられている。一体基板８６の辺がこの基準線に沿って設置する。ただし、完全に一致させることは困難であり、本実施形態では、基準線に対して１ｍｒａｄ以内の角度精度で配置するようにしている。

以上説明したように、本実施形態のマルチコラム電子ビーム露光用マスクでは、一つのコラムセルで使用するステンシルパターンが形成された一体基板８６を形成し、一つの台座基板８５上に複数の一体基板８６を載置している。これにより、マスクを個別に個々のコラムセルに搬入する必要がなく、一度で搬入でき、処理時間を短縮することが可能になる。

また、個々のコラムセルでマスク搬送装置やマスク移動機構を設ける必要がなくなり、露光装置の構成を簡易化することが可能になる。

なお、台座基板８５は、例えば、導電性のセラミックで形成され、その上にシリコンで形成される一体基板８６が導電性の接着剤によって接着される。

また、一体基板８６は取り外しが可能なように、台座基板８５に装着するようにしても良い。この場合には、一つの一体基板８６においてパターンの変形等の不具合が発生したときに、その一体基板８６だけを交換することができる。これにより、マスクの作成及び交換にかかる時間を短縮することができ、スループットの向上に寄与することができでる。

また、一体基板８６上に一つの第２ステンシルパターン群だけでなく、複数の第２ステンシルパターン群を形成するようにしても良い。

図９（ａ）は、４つのコラムセルのそれぞれにおいて使用する第２ステンシルパターン群８４をそれぞれ一つの一体基板８６に形成した例を示している。４つの一体基板８６は、一つの台座基板８５上に設置されている。

図９（ｂ）は、２つのコラムセルで使用する第２ステンシルパターン群を一つの一体基板８９に形成する例を示した図である。

このように一体基板８９を形成することにより、１つの第２ステンシルパターン群が形成された一体基板８６よりも辺の長さが長くなる。これにより、装着位置を示す基準線８８が長くなり、正確に一体基板８９を設置することが可能になる。

Claims (13)

1. 複数のコラムセルを具備するマルチコラム電子ビーム露光装置において使用される露光用マスクであって、
   前記複数のコラムセル毎に複数のステンシルパターンで構成されるステンシルパターン群と、
   露光用マスクを移動するマスクステージに搭載される単一のマスク基板と、
   を有し、
   前記ステンシルパターン群は前記複数のコラムセルの配置間隔に対応した間隔に配設され、
   前記ステンシルパターン群のすべてが前記単一のマスク基板に載置される
   ことを特徴とするマルチコラム電子ビーム露光用マスク。
2. 前記ステンシルパターン群は、
   前記複数のコラムセルの各々の電子ビームが偏向可能な範囲に形成される第１のステンシルパターン群と、
   前記複数のコラムセルの各々の電子ビームが偏向可能で、前記マスクステージの移動可能な範囲に形成される前記第１のステンシルパターン群を複数単位備える第２のステンシルパターン群から構成されることを特徴とする請求項１に記載のマルチコラム電子ビーム露光用マスク。
3. 前記ステンシルパターン群は、前記複数のコラムセル相互間で同一であることを特徴とする請求項２に記載のマルチコラム電子ビーム露光用マスク。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のマルチコラム電子ビーム露光用マスクを使用するマルチコラム電子ビーム露光装置であって、
   前記各コラムセルに共通に設けられる２次元的に移動可能なマスクステージを有し、
   前記マスク基板は、前記マスクステージに搭載され、
   前記マスクステージの移動可能距離は、前記マスク基板に形成された前記第２のパターン群の幅であることを特徴とするマルチコラム電子ビーム露光装置。
5. 更に、校正用の基準マークを備えた試料を載置するウエハステージと、
   反射電子検出器と、
   マスク基板をマスクステージに載置するマスク搭載コントローラと
   を有し、
   前記マスク基板のステンシルパターンを選択して、前記基準マークの位置を目標に前記ステンシルパターンの形状に整形された電子ビームによるパターンを前記試料上に照射し、前記反射電子検出器により検出した反射電子を基に取得した前記パターンのＳＥＭ画像から実際に描画された位置を求め、前記基準マークの位置と当該描画された位置との間にずれが検出されたとき、前記マスク搭載コントローラが前記マスク基板の搭載位置を調整することを特徴とする請求項４に記載のマルチコラム電子ビーム露光装置。
6. 請求項４又は５に記載のマルチコラム電子ビーム露光装置を用いる露光方法であって、
   各コラムセルの光軸上の電子ビームによって、前記各コラムセル間で互いに等価な位置にあるステンシルパターンを選択するステップと、
   前記位置と前記電子ビームが照射した位置とのずれを前記各コラムセル毎に計測するステップと、
   前記コラムセル毎に計測されたずれが各コラムセル間で最小になるように前記マスク基板の搭載方向角度を調整するステップと、
   前記調整されたマスク基板を用いて試料を露光するステップと
   を有することを特徴とするマルチコラム電子ビーム露光方法。
7. 複数のコラムセルを具備するマルチコラム電子ビーム露光装置において使用される露光用マスクであって、
   前記複数のコラムセル毎に複数のステンシルパターンで構成されるステンシルパターン群と、
   前記ステンシルパターン群のうち、一又は複数のコラムセルに属するステンシルパターン群が形成された一体基板を有し、
   前記一体基板は、前記複数のコラムセルの配置間隔に対応した間隔で単一の台座基板上に装着され、当該単一の台座基板は、露光用マスクを移動するマスクステージに搭載される
   ことを特徴とするマルチコラム電子ビーム露光用マスク。
8. 前記ステンシルパターン群は、
   電子ビームが偏向可能な範囲に形成される第１のステンシルパターン群と、
   当該第１のステンシルパターン群を２次元的に配置した第２のステンシルパターン群から構成されることを特徴とする請求項７に記載のマルチコラム電子ビーム露光用マスク。
9. 前記ステンシルパターン群は、前記複数のコラムセル相互間で同一であることを特徴とする請求項８に記載のマルチコラム電子ビーム露光用マスク。
10. 前記一体基板は、前記台座基板から取り外し可能であることを特徴とする請求項７から９のいずれか一項に記載のマルチコラム電子ビーム露光用マスク。
11. 請求項７から１０のいずれか一項に記載のマルチコラム電子ビーム露光用マスクを使用するマルチコラム電子ビーム露光装置であって、
    前記各コラムセルに共通に設けられる２次元的に移動可能なマスクステージを有し、
    前記台座基板は、前記マスクステージに搭載され、
    前記マスクステージの移動可能距離は、前記台座基板に装着され前記一体基板上に形成された前記第２のステンシルパターン群の幅であることを特徴とするマルチコラム電子ビーム露光装置。
12. 更に、校正用の基準マークを備えた試料を載置するウエハステージと、
    反射電子検出器と、
    前記台座基板をマスクステージに載置するマスク搭載コントローラと
    を有し、
    前記台座基板上のステンシルパターンを選択して、前記基準マークの位置を目標に前記ステンシルパターンの形状に整形された電子ビームによるパターンを前記試料上に照射し、前記反射電子検出器により検出した反射電子を基に取得した前記パターンのＳＥＭ画像から実際に描画された位置を求め、前記基準マークの位置と当該描画された位置との間にずれが検出されたとき、前記マスク搭載コントローラが前記台座基板の搭載位置を調整することを特徴とする請求項１１に記載のマルチコラム電子ビーム露光装置。
13. 請求項１１又は１２に記載のマルチコラム電子ビーム露光装置を用いる露光方法であって、
    各コラムセルの光軸上の電子ビームによって、前記各コラムセル間で互いに等価な位置にあるステンシルパターンを選択するステップと、
    前記位置と前記電子ビームが照射した位置とのずれを前記各コラムセル毎に計測するステップと、
    前記コラムセル毎に計測されたずれが各コラムセル間で最小になるように前記台座基板の搭載方向角度を調整するステップと、
    前記調整された台座基板を用いて試料を露光するステップと
    を有することを特徴とするマルチコラム電子ビーム露光方法。
    

Images