WO2005048327A1 - Exposure method and exposure device - Google Patents

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WO2005048327A1
WO2005048327A1 PCT/JP2004/017043 JP2004017043W WO2005048327A1 WO 2005048327 A1 WO2005048327 A1 WO 2005048327A1 JP 2004017043 W JP2004017043 W JP 2004017043W WO 2005048327 A1 WO2005048327 A1 WO 2005048327A1
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WO
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exposure
pattern
original
sensitive substrate
mask
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/017043
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French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
Noriyuki Hirayanagi
Original Assignee
Nikon Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3174Particle-beam lithography, e.g. electron beam lithography
    • H01J37/3175Projection methods, i.e. transfer substantially complete pattern to substrate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70425Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
    • G03F7/70466Multiple exposures, e.g. combination of fine and coarse exposures, double patterning or multiple exposures for printing a single feature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317Processing objects on a microscale
    • H01J2237/3175Lithography
    • H01J2237/31777Lithography by projection
    • H01J2237/31788Lithography by projection through mask

Definitions

  • the present invention relates to an exposure method and an exposure apparatus for exposing and transferring a fine device pattern such as a semiconductor.
  • an original pattern is formed on a mask (original plate) by dividing it into a number of small areas, and the charged particle beam is deflected and the stage is moved. Is exposed.
  • this small area is called a collective exposure area or a subfield, and an aggregate of a large number of collective exposure areas on a mask is called an exposure area.
  • a perforated mask in which an original pattern is formed as an opening on the mask.
  • this stencil mask it is not possible to form a pattern (called a donut pattern) that is surrounded by linear holes and is like a remote islet that is not connected to the surrounding area.
  • the pattern is divided into shapes that do not become a donut pattern and formed in separate exposure areas (the divided patterns are called complementary patterns), and the entire exposure area is sensitive.
  • Complementary patterns are connected by overlapping exposure on a substrate (wafer).
  • the present invention has been made in order to solve such a problem, and in a case where a pattern to be subjected to a desired process is unevenly distributed, a mask cost is reduced and a throughput at the time of exposure is increased. It is an object of the present invention to provide an improved exposure method and an exposure apparatus.
  • the exposure method of the present invention comprises: dividing an original pattern of a device pattern to be formed on a sensitive substrate into a plurality of collective exposure regions to form on a master; and irradiating the master with an energy beam for each of the collective exposure regions. Projecting and forming an energy beam having passed through each collective exposure area on the sensitive substrate; On a plate, an exposure method for forming the entire device pattern by joining images of the patterns in each collective exposure area, wherein a pattern that requires complementary division at the time of forming the original pattern is included in the device pattern.
  • the pattern is complementarily divided in only a part of the original using the collective exposure area as a minimum unit, and the complementary divided original pattern is overlaid on the corresponding area on the sensitive substrate and exposed. It is characterized by doing.
  • the production cost of the mask can be reduced and the throughput during exposure can be prevented from lowering. it can.
  • the exposure is performed while the original plate and the sensitive substrate are mechanically continuously moved (mechanical scanning), and an area exposed by one mechanical scanning is provided.
  • a plurality of (mechanical stripes) are provided, and a complementary original pattern is arranged at an end of a set of mechanical stripes, and the divided original patterns can be overlaid and exposed on the sensitive substrate. it can. In this case, the mechanical positioning of the stage is adjusted and the complementary patterns are superimposed.
  • the energy beam is a charged particle beam
  • a Comprinnontari original pattern is arranged in an area on an original that can be overlapped on the sensitive substrate by a charged particle beam deflector; By deflecting the charged particle beam, the complementary pattern images can be superimposed on the sensitive substrate.
  • Complementary patterns can also be superimposed using both mechanical scanning and charged particle beam deflection.
  • the energy beam is a charged particle beam
  • the complementary divided original patterns are arranged side by side in the scanning direction at an end (or in the middle) of a region exposed by one mechanical scan.
  • a constant deflection operation is performed in synchronization with the continuous mechanical movement (mechanical scanning) between the original and the sensitive substrate, and complementary division is performed.
  • a pattern image which is not exposed is exposed on the sensitive substrate.
  • the deflection operation of the charged particle beam deflector is changed, and the speed between the original and the sensitive substrate in the mechanical scanning is changed. Exposure can be performed by changing the ratio so that the complementary pattern images overlap on the sensitive substrate.
  • an original pattern of a device pattern to be transferred onto a sensitive substrate is divided into a plurality of batch exposure regions (mask subfields) arranged in a grid on the original (mask, reticle).
  • a charged particle beam (illumination beam) is sequentially applied to the subfield, and the charged particle beam (projection beam) passing through each subfield is sequentially applied to a corresponding exposure area (wafer subfield) on the sensitive substrate.
  • a group of a plurality of subfields arranged in the form of a lattice is referred to as a mechanical karlist stripe, and one direction of the lattice is defined as an X direction, and the other direction is defined as a Y direction.
  • the illumination beam is deflected to scan the beam, and in the Y direction, the exposure is performed while mechanically continuously moving (mechanical scanning) the master and the sensitive substrate.
  • the original image and the sensitive substrate are aligned by mechanical scanning, and a transfer image of one of the complementary divided original patterns of the mask subfield array at the end of each mechanical stripe is formed by the mechanical scanning.
  • the exposure is performed so as to overlap a transfer image of the complementary original divided other pattern in a predetermined subfield sequence on the sensitive substrate.
  • an original pattern of a device pattern to be transferred onto a sensitive substrate is arranged in a plurality of batch exposure areas (mask subfields) arranged in a grid on the original (mask or reticle).
  • a charged particle beam (illumination beam) is sequentially applied to the subfield, and the charged particle beam (projection beam) passing through each subfield is exposed to a corresponding exposure area (wafer subfield) on the sensitive substrate.
  • a group of a plurality of subfields arranged in a grid pattern is called a mechanical stripe, one direction of the grid is defined as an X direction, and the other direction is defined as a Y direction.
  • the illumination beam is deflected in the X direction to scan the beam, and in the Y direction, the master and the sensitive substrate are mainly continuously moved mechanically (mechanical scanning).
  • a charged particle beam exposure method for transferring the entire device pattern on the sensitive substrate by connecting the images of the patterns of the respective mask sub-finesses.
  • the exposure mode in the subfield row in the Y direction changes the deflection operation in the X direction of the charged particle beam, so that a transfer image of one of the complementary divided original patterns in the above row is formed.
  • the exposure mode in the subfield row in the X direction is changed so as to overlap the transfer image of the other complementary divided original pattern of the predetermined wafer subfield row on the sensitive substrate, and the charged particle beam Y
  • the deflection operation in the direction is changed, and the speed ratio between the original and the sensitive substrate in the mechanical scanning is changed, so that a transfer image of one of the complementary divided original patterns in the row is formed on the sensitive substrate.
  • a change can be made so as to overlap a transfer image of the other original pattern of the predetermined wafer subfield row that has been complementarily divided.
  • the subfield row in which the complementary divided pattern is arranged may be formed at an end of the mechanical stripe.
  • an original pattern of a device pattern to be transferred onto a sensitive substrate is divided into a plurality of collective exposure areas (mask subfields) arranged in a grid.
  • An original stage for moving and positioning the formed original (reticle and mask), an illumination optical system for sequentially applying a charged particle beam (illumination beam) to each subfield of the original, and passing through each subfield of the original
  • a projection optical system for sequentially projecting and imaging the charged particle beam (projection beam) onto a corresponding exposure area (wafer subfield) on the sensitive substrate, wherein the plurality of subfields arranged in a grid pattern are provided.
  • the illumination beam is deflected in the X direction to perform beam scanning.
  • the master and the sensitive substrate are exposed while mechanically continuously moving (mechanical scanning), and the image of the pattern of each mask subfield is joined on the sensitive substrate.
  • a plurality of the mechanical stripes are arranged on the original, and the two adjacent ones are arranged on the original.
  • the original stage and the sensitive substrate stage are aligned so that the transferred image of the mask subfield array at the end of the mechanical force-callus stripe overlaps the single wafer subfield array on the sensitive substrate. It is characterized by that.
  • an original pattern of a device pattern to be formed on a sensitive substrate is formed on an original, the original is illuminated with an energy beam, and the illuminated original pattern is projected and formed on the sensitive substrate.
  • Examples of the desired processing include complementary division, phase shift processing, and double exposure processing.
  • the overlap exposure of the complementary patterns is limited to a part of the entire device pattern, so that the cost for mask fabrication and the decrease in throughput can be suppressed.
  • the pattern to be complementarily divided is unevenly distributed around the chip and high exposure accuracy is required inside the chip, a decrease in the exposure accuracy of the pattern inside the chip can be suppressed.
  • FIG. 1 is a plan view (A) schematically showing two exposure areas on a mask, and a plan view (B) showing an image in which the two exposure areas on the mask are transferred onto a wafer.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing an image forming relationship in the exposure method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view schematically showing an exposure method according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view (A) schematically showing an exposure area on a mask and a plan view (B) showing an image of the exposure area transferred onto a wafer.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing an image forming relationship in the exposure method according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view (A) showing an exposure area on a mask and a plan view (B) showing an image of the exposure area transferred onto a wafer.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example in which a complementary pattern area extending in the Y direction is provided.
  • FIG. 8 is a diagram showing an outline of an imaging relationship and a control system in the entire optical system of the electron beam projection exposure apparatus of the division transfer system.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing an example of the configuration of a mask for electron beam projection exposure, wherein (A) is a plan view of the whole, (B) is a partial perspective view, and (C) is one small membrane. It is a top view of a Ren area.
  • FIG. 10 is a perspective view schematically showing the pattern transfer from the mask to the wafer.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing a chip pattern to be transferred to a wafer formed on a mask.
  • FIG. 8 is a diagram showing an outline of an imaging relationship and a control system in the entire optical system of the electron beam projection exposure apparatus of the division transfer system.
  • the electron gun 1 which is located at the uppermost stream of the optical system, directs the electron beam downward. Radiate. Below the electron gun 1, two condenser lenses 2 and 3 are provided, and the electron beam is converged by these condenser lenses 2 and 3 and a crossover C.O. Form an image.
  • a rectangular opening 4 is provided below the second-stage condenser lens 3.
  • This rectangular aperture (illumination beam shaping aperture) 4 allows only an illumination beam that illuminates one subfield (a pattern small area to be one unit of exposure) of a mask (including a reticle) 10 to pass.
  • the image of the aperture 4 is formed on the mask 10 by the lens 9.
  • a blanking deflector 5 is arranged below the beam forming aperture 4.
  • the deflector 5 deflects the illumination beam when necessary and hits the non-opening of the blanking opening 7 so that the beam does not hit the mask 10.
  • An illumination beam deflector (main deflector) 8 is arranged below the blanking opening 7.
  • the deflector 8 mainly scans the illumination beam sequentially in the horizontal direction (X direction) in FIG. 8 to illuminate each subfield of the mask 10 within the field of view of the illumination optical system.
  • An illumination lens 9 is disposed below the deflector 8. The illumination lens 9 forms an image of the beam shaping aperture 4 on the mask 10. .
  • the mask 10 actually extends in the plane perpendicular to the optical axis (the XY plane) (described later with reference to FIG. 9), and has a large number of subfields.
  • a pattern (chip pattern) forming a semiconductor device chip as a whole is formed on the mask 10.
  • a pattern forming one semiconductor device chip may be divided and arranged on a plurality of masks.
  • the mask 10 is placed on a movable mask stage 11, and by moving the mask 10 in the direction perpendicular to the optical axis (XY direction), the mask 10 spreads over a wider area than the field of view of the illumination optical system. Each subfield on the mask can be illuminated.
  • the mask stage 11 is provided with a position detector 12 using a laser interferometer so that the position of the mask stage 11 can be accurately grasped in real time.
  • Projection lenses 15 and 19 and a deflector 16 are provided below the mask 10.
  • the electron beam passing through one subfield of the mask 10 is imaged at a predetermined position on the wafer 23 by the projection lenses 15 and 19 and the deflector 16.
  • An appropriate resist is applied on the wafer 23, a dose of an electron beam is given to the resist, and the pattern on the mask is reduced and transferred onto the wafer 23.
  • a crossover C.O. is formed at a point that internally divides the mask 10 and the wafer 23 at a reduction ratio, and a contrast opening 18 is provided at the crossover position.
  • the opening 18 blocks the electron beam scattered by the non-pattern portion of the mask 10 from reaching the wafer 23.
  • the backscattered electron detector 22 is disposed immediately above the wafer 23.
  • the reflected electron detector 22 detects the amount of electrons reflected by the surface to be exposed and the mark on the stage. For example, by scanning the mark on the wafer 23 with a beam that has passed through the mark pattern on the mask 10 and detecting the reflected electrons from the mark at that time, the relative position between the mask 10 and the wafer 23 is determined. You can know the relationship.
  • the wafer 23 is placed on a wafer stage 24 movable in the X and Y directions via an electrostatic chuck (not shown). By synchronously scanning the mask stage 11 and the wafer stage 24 in directions opposite to each other, it is possible to sequentially expose each part in the chip pattern extending beyond the field of view of the projection optical system. Note that the wafer stage 24 is also provided with a position detector 25 similar to the above-described mask stage 11.
  • Each coil power supply control unit 2a, 3a, 9a, 15a, 19a and 5a, 8a, 16a is controlled by the controller 31 via the controller. Further, the mask stage 11 and the wafer stage 24 are also controlled by the controller 31 via the stage controllers 1 la and 24 a.
  • the stage position detectors 12 and 25 send signals to the controller 31 via interfaces 12a and 25a including an amplifier and an A / D converter.
  • the reflected electron detector 22 also sends a signal to the controller 31 via a similar interface 22a.
  • the controller 31 grasps a control error of the stage position and a position error of the pattern beam, and corrects the error by the image position adjusting deflector 16.
  • the reduced image of the subfield on the mask 10 is accurately transferred to a target position on the wafer 23.
  • the subfield images are joined on the wafer 23, and the entire chip pattern on the mask is transferred onto the wafer.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing a configuration example of a mask for electron beam projection exposure.
  • FIG. 9 (A) is a plan view of the whole
  • FIG. 9 (B) is a partial perspective view
  • FIG. 9 (C) is a plan view of one small membrane region.
  • Such a mask can be manufactured, for example, by performing electron beam drawing and etching on a silicon wafer.
  • FIG. 9 (A) shows the entire pattern divided arrangement state on the mask 10.
  • the area indicated by a large number of squares 41 in the figure is a small membrane area including a pattern area corresponding to one subfield (corresponding to the above-described batch exposure area, having a thickness of 0.1 ⁇ m to Several ⁇ m).
  • the small membrane region 41 is located in the central pattern region (sub-region).
  • Field) 4 2 and a frame-shaped non-pattern area (skirt 4 3) around the field 4 2.
  • Subfield 42 is a portion where a pattern to be transferred is formed.
  • the scar 43 is an area where no pattern is formed, and corresponds to the edge of the illumination beam.
  • One sub-field 42 has a size of about 1 mm square on a mask at present.
  • the reduction ratio of the projection is 1/4, and the size of the projected image in which the subfield is reduced and projected on the wafer is 0.25 mm square.
  • An orthogonal lattice-like minor flat portion 45 around the small membrane region 41 is a beam having a thickness of, for example, about 0.5 to 1 mm to maintain the mechanical strength of the mask.
  • the width of the minors flat 45 is, for example, about 0.1 mm.
  • the width of the skirt 43 is, for example, about 0.05 mm.
  • a number of small membrane regions 41 are arranged side by side in the horizontal direction (X direction) to form one group (electrical stripes 44), and such an electrical stripe is formed.
  • a number of lines 44 are arranged in the vertical direction (Y direction) in the figure to form one mechanical stripe 49 (corresponding to the above-described exposure area).
  • the length of the electrical stripes 44 (the width of the mechanical stripes 49) is limited by the size of the deflectable field of view of the illumination optical system.
  • a plurality of mechanical stripes 49 exist in parallel in the X direction.
  • the wide beams shown as major struts 47 between adjacent mechanical stripes 49, are intended to keep the overall mask deflection small.
  • the major strut 47 is integrated with the minor strut 45.
  • a row of subfields 42 in the X direction within one mechanical strip 49 (electrical strips) Steps 4 4) are sequentially exposed by electron beam deflection.
  • the rows in the Y direction in the stripe 49 are sequentially exposed by the continuous stage run.
  • FIG. 10 is a perspective view schematically showing the pattern transfer from the mask to the wafer.
  • One mechanical stripe 49 on the mask 10 is shown at the top of the figure. As described above, a large number of sub-fields 42 (the scar is not shown) and minor struts 45 are formed in the mechanical stripe 49. At the bottom of the figure, the wafer 23 facing the mask 10 is shown.
  • the sub-fino red (mask subfield) 42-1 in the left corner of the electrica / restripe 44 on the foreground of the mechanical canopy strip 49 on the mask 10 is controlled by the illumination beam IB from above. It is illuminated. Then, the pattern beam PB passing through the mask subfield 4 2-1-2 is operated by a two-stage projection lens (reference numerals 15 and 19 in FIG. 8) and an image position adjusting deflector (reference numeral 16 in FIG. 8). Predetermined area on 23 ( ⁇ ⁇ Hasfield) 5 2-1 is reduced and projected.
  • the transfer position of the mask subfield image on the wafer 23 is determined by the above-described image position adjusting deflector provided in the optical path between the mask 10 and the wafer 23, by a pattern corresponding to each pattern small area 42.
  • the transfer small area (wafer subfield) 52 is adjusted so as to be in contact with each other. That is, simply converging the pattern beam PB passing through the pattern small area 42 on the mask onto the wafer 23 by the first projection lens and the second projection lens is not limited to the pattern small area 42 of the mask 10. Even the image of the minor strut 45 and the image of the skirt are transferred at a predetermined reduction rate, and a non-exposed area corresponding to the non-pattern area such as the minor strut 45 is generated between the small areas 52 to be transferred. To avoid this, it is equivalent to the width of the non-pattern area. The image transfer position is shifted.
  • FIG. 1 (A) is a plan view schematically showing two exposure regions on a mask
  • FIG. 1 (B) is a plan view showing an image transferred to a wafer.
  • the reduction ratio is drawn as 1.
  • the exposure area on the mask shown in Fig. 1 (A) is composed of two mechanical stripes I and II (the area that can be exposed by one stage scan operation).
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing an imaging relationship in an exposure method using a mask having such a configuration.
  • the mechanical stripes (1, II) are actually reduced and transferred to the wafer, but are shown in the same size as the mechanical stripe images ( ⁇ ′, ⁇ ) for convenience.
  • the width of the main force two callus tripe I, II image (I ,, II ') width W, the image of the complement main emission streams pattern regions A have A 2 of on the wafer (A, A 2,) Is d.
  • the mechanical stripe I on the mask 10 is exposed and transferred onto the wafer 23.
  • complementary Bruno, ° Turn-down area A i is transferred to the 'right end A x' of the image I of the mechanical stripe on the wafer 2 3.
  • each complementary pattern regions A have A 2, (in the example of figure shows a simplified like a dashed line) complement Mentha Li divided patterns P and P 2 are formed Have been. As shown in FIG.
  • one linear pattern (P + P 2 ′) is formed by overlapping so as to fill the gap between the broken lines.
  • the complementary pattern area is provided on the vertical side of the figure, but may be provided in the horizontal direction. If the chip boundary exists in the middle of the mechanical stripe (when the pattern corresponding to one chip ends in the middle of the mechanical stripe), the vertical length of the mechanical stripe is set to the chip length. You may need to adjust to size.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an exposure method according to an embodiment of the present invention using a mask of a complementary division system as a second example.
  • the mask is complementary divided pattern is formed in the sub-field a have a 2 of the deflection region end on the (reticle), an image of the a had a 2 overlap each other on the wafer Exposure as follows.
  • FIG. 3 (B) (in the figure, semicircular) complementary pattern included in the sub-field (mask subfield) a have a 2 on the mask image of the CP and CP 2 are on the wafer are joined together, ⁇ subfields on E wafer (wafer subfield) a + a 2 'circumferentially pattern CP + CP 2' is formed.
  • FIG. 3 (C) is a plan view schematically showing an exposure area on a mask
  • FIG. 4 (A) is a plan view schematically showing an exposure area on a mask
  • FIG. 4 (B) is a plan view showing an image of the exposure area transferred onto a wafer.
  • This embodiment is suitable for forming a square wiring pattern WP around the periphery of the chip as shown in FIG. 4 (B).
  • WP square wiring pattern
  • Figure 4 The four sides of the main force two callus tripe of (A), the completion main printer Li pattern area (the left side I have I 2, the right side J have J 2, sides K have K 2 above, the lower edge L 2 ) Is placed.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing an image forming relationship in an exposure method using such a mask.
  • the exposure area is actually reduced and transferred to the wafer, but for convenience, the exposure area is shown to be approximately the same size as the image of the exposure area.
  • an exposure method using such a mask will be described.
  • the mechanical stripe is exposed from the upper end of Fig. 4 ( ⁇ ).
  • the deflection mode of the optical system and the speed ratio of the mask stage and wafer stage hereinafter referred to as the exposure mode
  • the exposure mode are temporarily changed and transferred to the wafer.
  • exposing the ⁇ 2 so as to overlap with the image K ⁇ 'of.
  • FIG. 4 urchin by which (A), a have respective complementary pattern region I I 2, J 1, J 2, ⁇ , the K 2, L l L 2, broken-line complementary patterns are formed. These complementary patterns are superimposed on the wafer so as to fill the gaps between the broken lines, and as shown in FIG. 4B, a frame-shaped wiring pattern WP ( Ix '+ I 2 ', J!' + J 2 ⁇ K 1 '+ K 2 ,, L 1 ' + L 2 ').
  • a chip layout with a high degree of freedom can be realized.
  • FIG. 6 ( ⁇ ) is a plan view showing an exposure area on the mask.
  • FIG. 3 is a plan view showing an image of an exposure area transferred onto a wafer.
  • Konpurime emissions Tali pattern region (U have U 2, have V 2) is provided so as to extend in the X direction, rather than the end of the mechanical striped, inside Is provided.
  • the mode is changed to a mode for exposing the same line on the wafer in the middle of the mechanical striping, and the complementary pattern is exposed. That is, when exposing the complementary pattern area (! ⁇ And!; ⁇ V and V 2 ), the deflection mode of the optical system and the speed ratio between the mask stage and the wafer stage are temporarily changed. Thereby, complementary pattern exposure is performed.
  • a mechanical stripe is exposed from the upper end of FIG.
  • the deflection mode of the optical system and the speed ratio of the mask stage and the wafer stage (hereinafter referred to as exposure mode) are temporarily changed, and the image of exposing the U 2 to overlap the.
  • continued exposure Replace the exposure mode, after exposing the complementary pattern region V i, temporarily change the exposure mode again, exposing the V 2 so as to overlap with the V image of on the wafer. Then, the exposure mode is returned again to perform the exposure.
  • the pattern area 11 + U 2 'and V + V 2' is formed on the wafer.
  • the complementary pattern region on the mask is provided so as to extend in the X direction, but may be a complementary pattern region extending in the X direction.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example in which a complementary pattern region extending in the ⁇ direction is provided.
  • a complementary divided pattern of another complementary area may be arranged in such a subfield and used for overlapping with a pattern of another area.
  • the complementary divider pattern of a subfield sequence of a region on the side opposite the P 2 region if there is such a region in the P region.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing a chip pattern to be transferred to a wafer formed on a mask used in an exposure method according to a fourth embodiment of the present invention.
  • semiconductor chips incorporate various functions into one chip, so high-precision exposure is required in some places, and in other places, very high-precision exposure may not be necessary.
  • Area A is an area where high-precision exposure is required, and it is necessary to perform predetermined processing to perform high-resolution exposure.
  • Area B is an area where relatively low-precision exposure is sufficient.
  • the predetermined processing is, in addition to the above-described complementary division, mask processing for publicly known high-resolution exposure, such as phase shift processing (see, for example, US Pat. No. 6,249,335).
  • phase shift processing only one mask is required.
  • the number of masks may be plural.

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  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
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Abstract

Firstly, a mechanical stripe I on a mask (10) is exposure-transferred onto a wafer (23). Here, a complementary pattern area A1 is transferred to the right end A1’ of the mechanical stripe image I’ on the wafer (23). Next, a mechanical stripe II on the mask (10) is exposure-transferred onto the wafer (23). Here, by scanning the mask stage and the wafer stage, the image II’ of the mechanical stripe is overlapped on the I’ only by a width d, so that the image A2’ of the complementary pattern area A2 is superimposed on the A1’ on the wafer (23). Thus, when patterns to be divided are concentrated at a certain position, it is possible to realize an exposure method capable of suppressing the mask cost and improving the throughput.

Description

露光方法及び露光装置 技術分野 Exposure method and exposure apparatus
本発明は、 半導体等の微細なデバイスパターンを露光転写する露光方 法及び露光装置に関するもので明ある。 背景技術 書  The present invention relates to an exposure method and an exposure apparatus for exposing and transferring a fine device pattern such as a semiconductor. Background art
いわゆる分割転写方式の露光においては、 マスク (原版) 上に原パタ ーンを多数の小領域に分割して形成し、 荷電粒子線の偏向動作やステー ジの移動を行いながら、この小領域ごとに露光を行う。以下の説明では、 この小領域を一括露光領域又はサブフィールドと呼び、 マスク上の多数 の一括露光領域の集合体を露光領域と呼ぶ。  In so-called split transfer type exposure, an original pattern is formed on a mask (original plate) by dividing it into a number of small areas, and the charged particle beam is deflected and the stage is moved. Is exposed. In the following description, this small area is called a collective exposure area or a subfield, and an aggregate of a large number of collective exposure areas on a mask is called an exposure area.
ところで、 投影転写型の露光に用いるマスク (原版) の一種として、 原パターンをマスク上に開口として形成した穴あきマスク (ステンシル マスク) がある。 このステンシルマスクを用いる場合には、 線状の孔で 囲まれて周囲の部分と接続のない離れ小島のようになったパターン (ド 一ナッツパターンという) 等は形成することはできない。 このような場 合には、 パターンをドーナッツパターンにならないような形状に分割し て別々の露光領域に形成し (分割されたパターンを相補 (コンプリメ ン タリ) パターンという)、 各露光領域全体を感応基板 (ウェハ) 上で重ね て露光することにより、 コンプリメンタリパターン同士をつなぎ合わせ る。  By the way, as one type of mask (original) used for projection transfer type exposure, there is a perforated mask (stencil mask) in which an original pattern is formed as an opening on the mask. When this stencil mask is used, it is not possible to form a pattern (called a donut pattern) that is surrounded by linear holes and is like a remote islet that is not connected to the surrounding area. In such a case, the pattern is divided into shapes that do not become a donut pattern and formed in separate exposure areas (the divided patterns are called complementary patterns), and the entire exposure area is sensitive. Complementary patterns are connected by overlapping exposure on a substrate (wafer).
パターンのコンプリメンタリ分割を行う際には、 分割すべきパターン が露光領域全体に分散している場合には、 パターン全部についてコンプ リメンタリ分割するしかない。 一方、 コンプリメンタリ分割を要するパ ターンが一部に偏在している場合にも、 パターン全体を分割するとすれ ば、 マスクの製造コス トやスループッ トの面で、 分散している場合と同 様に不利になる。 また、 チップの周囲では露光精度 (位置及び寸法の精 度) は要求されないがコンプリメ ンタリ分割する必要が生じる場合があ る。 これに対して、 チップ内部は、 コンプリメンタリ分割は不要である が、 露光精度が要求される場合がある。 コンプリメ ンタリ分割すると、 つなぎ合わせ精度等に応じて露光精度が低くなる可能性がある。 したが つて、 コンプリメンタリ分割する必要がなく、 露光精度が要求されるチ ップ内部のパターンまでコンプリメンタリ分割されることはマスクの製 造コス トゃスループッ トの面で不利になるのみではなく、 露光精度の面 でも不利となる可能性がある。 When performing complementary division of a pattern, if the pattern to be divided is dispersed over the entire exposure area, There is no other way than to split it mentally. On the other hand, even when patterns that require complementary division are unevenly distributed, if the entire pattern is divided, the mask manufacturing cost and throughput are as disadvantageous as when they are dispersed. become. Although exposure accuracy (position and dimensional accuracy) is not required around the chip, it may be necessary to perform complementary division. On the other hand, although there is no need for complementary division inside the chip, exposure accuracy may be required in some cases. Complementary division may lower the exposure accuracy depending on the joining accuracy and the like. Therefore, there is no need to perform complementary division, and complementary division up to the pattern inside the chip where exposure accuracy is required is not only disadvantageous in terms of mask manufacturing cost and throughput, but also exposure. There may also be disadvantages in terms of accuracy.
また、 近年は、 高分解能な露光を達成するために、 マスクの全面に位 相シフト処理や二重露光処理が施されるようになってきている。 しかし ながら、 マスクの全面に亘つて複雑な処理を施すと、 マスク価格が高く なったり、 露光処理時間が長くなったりするという問題点が発生する。 発明の開示  In recent years, phase shift processing and double exposure processing have been performed on the entire surface of the mask to achieve high-resolution exposure. However, when complicated processing is performed over the entire surface of the mask, there are problems in that the mask price increases and the exposure processing time increases. Disclosure of the invention
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、 所望 の処理を施すべきパターンが偏在する場合において、 マスクのコス トを 抑え、 かつ、 露光時のスループッ トを高めるように改良した露光方法及 ぴ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 in a case where a pattern to be subjected to a desired process is unevenly distributed, a mask cost is reduced and a throughput at the time of exposure is increased. It is an object of the present invention to provide an improved exposure method and an exposure apparatus.
本発明の露光方法は、 感応基板上に形成すべきデバイスパターンの原 パターンを複数の一括露光領域に分割して原版上に形成し、前記原版を、 前記一括露光領域毎にエネルギービームで照明し、 各一括露光領域を通 過したエネルギービームを前記感応基板上に投影結像させ、 前記感応基 板上では、 各一括露光領域のパターンの像を繋ぎ合わせることにより前 記デバイスパターン全体を形成する露光方法であって、 前記原パターン 形成時にコンプリメ ンタリ分割が必要なパターンが前記デバイスパター ン中に一部存在しているとき、 前記原版の一部分だけにおいて前記一括 露光領域を最小単位と してパターンをコンプリメ ンタリ分割し、 前記コ ンプリメンタリ分割した原パターンを前記感応基板上の対応領域に重ね て露光することを特徴とする。 The exposure method of the present invention comprises: dividing an original pattern of a device pattern to be formed on a sensitive substrate into a plurality of collective exposure regions to form on a master; and irradiating the master with an energy beam for each of the collective exposure regions. Projecting and forming an energy beam having passed through each collective exposure area on the sensitive substrate; On a plate, an exposure method for forming the entire device pattern by joining images of the patterns in each collective exposure area, wherein a pattern that requires complementary division at the time of forming the original pattern is included in the device pattern. When a part of the original is present, the pattern is complementarily divided in only a part of the original using the collective exposure area as a minimum unit, and the complementary divided original pattern is overlaid on the corresponding area on the sensitive substrate and exposed. It is characterized by doing.
本発明によれば、 コンプリメンタリ分割の必要な一部のパターンのみ コンプリメンタリ分割して、 デバイスパターン全体をコンプリメンタリ 分割しないので、 マスクの製作コス トを低減し、 露光時のスループッ ト の低下を防ぐことができる。  According to the present invention, since only a part of the pattern that requires the complementary division is complementarily divided and the entire device pattern is not divided, the production cost of the mask can be reduced and the throughput during exposure can be prevented from lowering. it can.
本発明の露光方法においては、 前記原版と感応基板とを機械的に連続 移動 (メカ走査) させながら露光し、 1回のメカ走査で露光される領域 In the exposure method of the present invention, the exposure is performed while the original plate and the sensitive substrate are mechanically continuously moved (mechanical scanning), and an area exposed by one mechanical scanning is provided.
(メカニカルス トライプ) を複数設けて、 一組のメカニカルス トライプ の端部にコンプリメンタリ分割した原パターンを配置しておき、 その分 割した原パターンを、 前記感応基板上で重ねて露光することができる。 この場合、 ステージの機械的な位置決めを調整して、 コンプリメンタリ パターンの重ね合わせを行う。 A plurality of (mechanical stripes) are provided, and a complementary original pattern is arranged at an end of a set of mechanical stripes, and the divided original patterns can be overlaid and exposed on the sensitive substrate. it can. In this case, the mechanical positioning of the stage is adjusted and the complementary patterns are superimposed.
本発明の露光方法においては、 前記エネルギービームが荷電粒子線で あり、 荷電粒子線偏向器により前記感応基板上で重ねることが可能な原 版上の領域にコンプリノンタリ原パターンを配置し、 前記荷電粒子線の 偏向により、 前記感応基板上での、 コンプリメ ンタリパターン像の重ね 合わせを行うことができる。  In the exposure method of the present invention, the energy beam is a charged particle beam, and a Comprinnontari original pattern is arranged in an area on an original that can be overlapped on the sensitive substrate by a charged particle beam deflector; By deflecting the charged particle beam, the complementary pattern images can be superimposed on the sensitive substrate.
この場合、 コンプリメンタリパターンの重ね合わせをする際に、 必ず しもメカ走査によらなくてもよい。 また、 メカ走査と荷電粒子線の偏向 を併用して、 コンプリメンタリパターンの重ね合わせをすることもでき る。 In this case, it is not always necessary to use the mechanical scanning when overlapping the complementary patterns. Complementary patterns can also be superimposed using both mechanical scanning and charged particle beam deflection. The
本発明の露光方法においては、 前記エネルギービームが荷電粒子線で あり、 1回のメカ走査で露光される領域の端部 (又は途中) に、 コンプ リメンタリ分割した原パターンを走查方向に並べて配置しておき、 前記 端部 (又は途中) 以外の領域においては、 前記原版と感応基板との機械 的な連続移動 (メカ走査) と同期して一定の偏向動作をして、 コンプリ メ ンタリ分割していないパターン像を前記感応基板上に露光し、 前記端 部 (又は途中) においては、 荷電粒子線偏向器の偏向動作を変えるとと もに、前記メカ走査における前記原版と感応基板との速度比を変更して、 前記コンプリメンタリパターン像が前記感応基板上で重なるよ うに露光 すること とできる。  In the exposure method of the present invention, the energy beam is a charged particle beam, and the complementary divided original patterns are arranged side by side in the scanning direction at an end (or in the middle) of a region exposed by one mechanical scan. In addition, in a region other than the end portion (or the middle), a constant deflection operation is performed in synchronization with the continuous mechanical movement (mechanical scanning) between the original and the sensitive substrate, and complementary division is performed. A pattern image which is not exposed is exposed on the sensitive substrate. At the end (or in the middle), the deflection operation of the charged particle beam deflector is changed, and the speed between the original and the sensitive substrate in the mechanical scanning is changed. Exposure can be performed by changing the ratio so that the complementary pattern images overlap on the sensitive substrate.
本発明の露光方法は、 感応基板 (ウェハ等) 上に転写すべきデバイス パターンの原パターンを、 原版 (マスク、 レチクル) 上に格子状に配列 した複数の一括露光領域 (マスクサブフィールド) に分割して形成し、 前記サブフィールドに順次荷電粒子線 (照明ビーム) を当て、 各サブフ ィールドを通過した荷電粒子線 (投影ビーム) を前記感応基板上の対応 する露光領域 (ウェハサブフィールド) に順次投影結像させ、 前記格子 状に配列された複数のサブフィールドの群をメ力二カルス トライプと呼 ぴ、 その格子の一つの方向を X方向、 他の方向を Y方向とするとき、 X 方向には前記照明ビームを偏向させてビーム走查するとともに、 Y方向 には主に前記原版と感応基板とを機械的に連続移動 (メカ走査) しなが ら露光し、 前記感応基板上では、 各マスクサブフィールドのパターンの 像を繋ぎ合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する荷電 粒子線露光方法であって、 1又は複数の前記原版上に前記メカ二カルス トライプを複数配列し、 2つの前記メカニカルス トライプの端の Y方向 のマスクサブフィールドの列の各々にコンプリメンタリ分割した原パタ ーンを配置し、 前記原版と感応基板のメカ走査により位置合わせして、 各々のメカ二カルス トライプ端部のマスクサブフィールド列の前記コン プリメンタリ分割された一方の原パターンの転写像が、 前記感応基板上 の所定のゥヱハサブフィールド列の前記コンプリメンタリ分割された他 方の原パターンの転写像に重なるよ うに露光することを特徴とする。 上記の露光方法においては、 感応基板 (ウェハ等) 上に転写すべきデ バイスパターンの原パターンを、 原版 (マスク、 レチクル) 上に格子状 に配列した複数の一括露光領域 (マスクサブフィールド) に分割して形 成し、 前記サブフィールドに順次荷電粒子線 (照明ビーム) を当て、 各 サブフィールドを通過した荷電粒子線 (投影ビーム) を前記感応基板上 の対応する露光領域 (ウェハサブフィールド) に順次投影結像させ、 こ こで、 前記格子状に配列された複数のサブフィールドの群をメカ-カル ス トライプと呼ぴ、 その格子の一つの方向を X方向、 他の方向を Y方向 とするとき、 X方向には前記照明ビームを偏向させてビーム走查すると ともに、 Y方向には主に前記原版と感応基板とを機械的に連続移動 (メ 力走查) しながら露光し、 前記感応基板上では、 各マスクサブフィ一ノレ ドのパターンの像を繋ぎ合わせることにより前記デバイスパターン全体 を転写する荷電粒子線露光方法であって、 前記メ力二カルス トライプ内 の任意の Y方向のサブフィールドの列、 及び 又は、 任意の X方向の列 にコンプリメ ンタリ分割したパターンを配置し、 前記 Y方向及ぴ Z又は X方向のサブフィールド列にコンプリメンタリ分割したパターンを露光 モードを変更することにより、 感応基板上で重なるように露光すること ができる。 According to the exposure method of the present invention, an original pattern of a device pattern to be transferred onto a sensitive substrate (eg, a wafer) is divided into a plurality of batch exposure regions (mask subfields) arranged in a grid on the original (mask, reticle). A charged particle beam (illumination beam) is sequentially applied to the subfield, and the charged particle beam (projection beam) passing through each subfield is sequentially applied to a corresponding exposure area (wafer subfield) on the sensitive substrate. A group of a plurality of subfields arranged in the form of a lattice is referred to as a mechanical karlist stripe, and one direction of the lattice is defined as an X direction, and the other direction is defined as a Y direction. During the scanning, the illumination beam is deflected to scan the beam, and in the Y direction, the exposure is performed while mechanically continuously moving (mechanical scanning) the master and the sensitive substrate. A charged particle beam exposure method for transferring the entire device pattern by connecting images of patterns of each mask subfield on the sensitive substrate, wherein the mechanical stripes are provided on one or a plurality of the masters. An original pattern that is arrayed and complementarily divided into each of the columns of the mask subfield in the Y direction at the ends of the two mechanical stripes. The original image and the sensitive substrate are aligned by mechanical scanning, and a transfer image of one of the complementary divided original patterns of the mask subfield array at the end of each mechanical stripe is formed by the mechanical scanning. The exposure is performed so as to overlap a transfer image of the complementary original divided other pattern in a predetermined subfield sequence on the sensitive substrate. In the above exposure method, an original pattern of a device pattern to be transferred onto a sensitive substrate (wafer or the like) is arranged in a plurality of batch exposure areas (mask subfields) arranged in a grid on the original (mask or reticle). A charged particle beam (illumination beam) is sequentially applied to the subfield, and the charged particle beam (projection beam) passing through each subfield is exposed to a corresponding exposure area (wafer subfield) on the sensitive substrate. A group of a plurality of subfields arranged in a grid pattern is called a mechanical stripe, one direction of the grid is defined as an X direction, and the other direction is defined as a Y direction. In this case, the illumination beam is deflected in the X direction to scan the beam, and in the Y direction, the master and the sensitive substrate are mainly continuously moved mechanically (mechanical scanning). A charged particle beam exposure method for transferring the entire device pattern on the sensitive substrate by connecting the images of the patterns of the respective mask sub-finesses. Arrange the complementary division pattern in the Y direction subfield column and / or any X direction column, and change the exposure mode for the complementary division pattern in the Y direction and Z or X direction subfield column. By doing so, exposure can be performed so as to overlap on the sensitive substrate.
上記の露光方法においては、 Y方向のサブフィールド列における露光 モードは、 前記荷電粒子線の X方向の偏向動作を変えることにより、 前 記列の前記コンプリメンタリ分割された一方の原パターンの転写像が、 前記感応基板上の所定のウェハサブフィールド列の前記コンプリメンタ リ分割された他方の原パターンの転写像に重なるように変更し、 X方向 のサプフィールド列における露光モードは、 前記荷電粒子線の Y方向へ の偏向動作を変更するとともに、 前記メカ走査における前記原版と感応 基板との速度比を変更して、 前記列の前記コンプリメンタリ分割された 一方の原パターンの転写像が、 前記感応基板上の所定のウェハサブフィ ールド列の前記コンプリメ ンタリ分割された他方の原パターンの転写像 に重なるように変更することができる。 In the above-described exposure method, the exposure mode in the subfield row in the Y direction changes the deflection operation in the X direction of the charged particle beam, so that a transfer image of one of the complementary divided original patterns in the above row is formed. , The exposure mode in the subfield row in the X direction is changed so as to overlap the transfer image of the other complementary divided original pattern of the predetermined wafer subfield row on the sensitive substrate, and the charged particle beam Y The deflection operation in the direction is changed, and the speed ratio between the original and the sensitive substrate in the mechanical scanning is changed, so that a transfer image of one of the complementary divided original patterns in the row is formed on the sensitive substrate. A change can be made so as to overlap a transfer image of the other original pattern of the predetermined wafer subfield row that has been complementarily divided.
上記の露光方法においては、 前記コンプリメンタリ分割したパターン が配置されるサブフィールド列は、 前記メカニカルス トライプの端に形 成することもできる。  In the above-described exposure method, the subfield row in which the complementary divided pattern is arranged may be formed at an end of the mechanical stripe.
本発明の荷電粒子線露光装置は、 感応基板 (ウェハ等) 上に転写すベ きデバイスパターンの原パターンが、 格子状に配列された複数の一括露 光領域(マスクサブフィールド)に分割して形成された原版(レチクル、 マスク) を移動 ·位置決めする原版ステージと、 前記原版の各サブフィ 一ルドに順次荷電粒子線 (照明ビーム) を当てる照明光学系と、 前記原 版の各サブフィールドを通過した荷電粒子線 (投影ビーム) を前記感応 基板上の対応する露光領域 (ウェハサブフィールド) に順次投影結像さ せる投影光学系とを有し、 前記格子状に配列された複数のサブフィール ドの群をメカ二カルス 卜ライプと呼び、その格子の一つの方向を X方向、 他の方向を Y方向とするとき、 X方向には前記照明ビームを偏向させて ビーム走查するとともに、 Y方向には主に前記原版と感応基板とを機械 的に連続移動 (メカ走查) しながら露光し、 前記感応基板上では、 各マ スクサブフィールドのパターンの像を繋ぎ合わせることにより前記デバ イスパターン全体を転写する荷電粒子線露光装置であって、 前記原版上 には、 前記メカニカルス トライプが複数配列されており、 隣り合う 2つ のメ力-カルス トライプ端部のマスクサブブイールド列の転写像が、 前 記感応基板上の 1本のウェハサブフィールド列に重なるように、 前記原 版ステージと感応基板ステージとが位置合わせされることを特徴とする。 本発明の露光方法は、 感応基板上に形成すべきデバイスパターンの原 パターンを原版上に形成し、 前記原版をエネルギービームで照明し、 前 記照明された原パターンを前記感応基板上に投影結像させ、 前記感応基 板上に前記デバイスパターン全体を形成する露光方法であって、 前記原 パターン形成時に所望の処理が必要なパターンが前記デバイスパターン 中に一部存在しているとき、 前記原版の一部分だけにおいて前記所望の 処理を施し、 前記所望の処理を施された原版を用いて露光を行うことを 特徴とする。 According to the charged particle beam exposure apparatus of the present invention, an original pattern of a device pattern to be transferred onto a sensitive substrate (a wafer or the like) is divided into a plurality of collective exposure areas (mask subfields) arranged in a grid. An original stage for moving and positioning the formed original (reticle and mask), an illumination optical system for sequentially applying a charged particle beam (illumination beam) to each subfield of the original, and passing through each subfield of the original A projection optical system for sequentially projecting and imaging the charged particle beam (projection beam) onto a corresponding exposure area (wafer subfield) on the sensitive substrate, wherein the plurality of subfields arranged in a grid pattern are provided. Are called mechanical stripes. When one direction of the grid is defined as the X direction and the other direction is defined as the Y direction, the illumination beam is deflected in the X direction to perform beam scanning. In addition, in the Y direction, the master and the sensitive substrate are exposed while mechanically continuously moving (mechanical scanning), and the image of the pattern of each mask subfield is joined on the sensitive substrate. And a plurality of the mechanical stripes are arranged on the original, and the two adjacent ones are arranged on the original. The original stage and the sensitive substrate stage are aligned so that the transferred image of the mask subfield array at the end of the mechanical force-callus stripe overlaps the single wafer subfield array on the sensitive substrate. It is characterized by that. In the exposure method of the present invention, an original pattern of a device pattern to be formed on a sensitive substrate is formed on an original, the original is illuminated with an energy beam, and the illuminated original pattern is projected and formed on the sensitive substrate. An exposure method for forming the entire device pattern on the sensitive substrate, wherein a pattern requiring a desired process at the time of forming the original pattern partially exists in the device pattern; The desired processing is performed only on a part of the substrate, and exposure is performed using the original plate that has been subjected to the desired processing.
前記所望の処理の例として、コンプリメンタリ分割、位相シフ ト処理、 二重露光処理がある。  Examples of the desired processing include complementary division, phase shift processing, and double exposure processing.
これらの本発明によれば、 コンプリメンタリパターン同士の重ね露光 をデバイスパターン全体の一部にとどめることにより、 マスク作製にか かるコス トや、 スループッ トの低下を抑えることができる。 また、 チッ プの周辺にコンプリメンタリ分割すべきパターンが偏在し、 チップの内 部に高い露光精度が要求されるパターンの場合には、 チップの内部のパ ターンの露光精度の低下を抑えることができる。 図面の簡単な説明  According to the present invention, the overlap exposure of the complementary patterns is limited to a part of the entire device pattern, so that the cost for mask fabrication and the decrease in throughput can be suppressed. In addition, when the pattern to be complementarily divided is unevenly distributed around the chip and high exposure accuracy is required inside the chip, a decrease in the exposure accuracy of the pattern inside the chip can be suppressed. . Brief Description of Drawings
図 1は、 マスク上の 2つの露光領域を模式的に示す平面図 (A )、 及び マスク上の 2つの露光領域がウェハ上に転写された像を示す平面図(B ) である。  FIG. 1 is a plan view (A) schematically showing two exposure areas on a mask, and a plan view (B) showing an image in which the two exposure areas on the mask are transferred onto a wafer.
図 2は、 本発明の第一の実施の形態に係る露光方法における結像関係 を模式的に示す図である。 図 3は、 本発明の第二の実施の形態に係る露光方法を模式的に示す図 である。 FIG. 2 is a diagram schematically showing an image forming relationship in the exposure method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a view schematically showing an exposure method according to the second embodiment of the present invention.
図 4は、 マスク上の露光領域を模式的に示す平面図 (A )、 及びウェハ 上に転写された露光領域の像を示す平面図 (B ) である。  FIG. 4 is a plan view (A) schematically showing an exposure area on a mask and a plan view (B) showing an image of the exposure area transferred onto a wafer.
図 5は、 本発明の第二の実施の形態に係る露光方法における結像関係 を模式的に示す図である。  FIG. 5 is a diagram schematically showing an image forming relationship in the exposure method according to the second embodiment of the present invention.
図 6は、 マスク上の露光領域を示す平面図 (A )、 及ぴウェハ上に転写 された露光領域の像を示す平面図 (B ) である。  FIG. 6 is a plan view (A) showing an exposure area on a mask and a plan view (B) showing an image of the exposure area transferred onto a wafer.
図 7は、 Y方向に伸ぴるコンプリメンタリパターン領域を設けた例を 示す図である。  FIG. 7 is a diagram showing an example in which a complementary pattern area extending in the Y direction is provided.
図 8は、 分割転写方式の電子線投影露光装置の光学系全体における結 像関係及ぴ制御系の概要を示す図である。  FIG. 8 is a diagram showing an outline of an imaging relationship and a control system in the entire optical system of the electron beam projection exposure apparatus of the division transfer system.
図 9は、電子線投影露光用のマスクの構成例を模式的に示す図であり、 ( A ) は全体の平面図、 (B ) は一部の斜視図、 (C ) は一つの小メンブ レン領域の平面図である。  FIG. 9 is a diagram schematically showing an example of the configuration of a mask for electron beam projection exposure, wherein (A) is a plan view of the whole, (B) is a partial perspective view, and (C) is one small membrane. It is a top view of a Ren area.
図 1 0は、 マスクからウェハへのパターン転写の様子を模式的に示す 斜視図である。  FIG. 10 is a perspective view schematically showing the pattern transfer from the mask to the wafer.
図 1 1は、 マスク上に形成されたウェハへ転写すべきチップパターン の概略を示す図である。 発明を実施するための最良の形態  FIG. 11 is a diagram schematically showing a chip pattern to be transferred to a wafer formed on a mask. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、 本発明の実施の形態について、 図面を参照しながら詳細に説明 する。  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図 8は、 分割転写方式の電子線投影露光装置の光学系全体における結 像関係及び制御系の概要を示す図である。  FIG. 8 is a diagram showing an outline of an imaging relationship and a control system in the entire optical system of the electron beam projection exposure apparatus of the division transfer system.
光学系の最上流に配置されている電子銃 1は、 下方に向けて電子線を 放射する。 電子銃 1の下方には 2段のコンデンサレンズ 2、 3が備えら れており、 電子線は、 これらのコンデンサレンズ 2、 3によって収束さ れブランキング開口 7にク ロスオーバー C . O . を結像する。 The electron gun 1, which is located at the uppermost stream of the optical system, directs the electron beam downward. Radiate. Below the electron gun 1, two condenser lenses 2 and 3 are provided, and the electron beam is converged by these condenser lenses 2 and 3 and a crossover C.O. Form an image.
二段目のコンデンサレンズ 3の下には、矩形開口 4が備えられている。 この矩形開口 (照明ビーム成形開口) 4は、 マスク (レチクルを含む) 1 0の一つのサブフィールド (露光の 1単位となるパターン小領域) を 照明する照明ビームのみを通過させる。 この開口 4の像は、 レンズ 9に よってマスク 1 0に結像される。  A rectangular opening 4 is provided below the second-stage condenser lens 3. This rectangular aperture (illumination beam shaping aperture) 4 allows only an illumination beam that illuminates one subfield (a pattern small area to be one unit of exposure) of a mask (including a reticle) 10 to pass. The image of the aperture 4 is formed on the mask 10 by the lens 9.
ビーム成形開口 4の下方には、 ブランキング偏向器 5が配置されてい る。 同偏向器 5は、 必要時に照明ビームを偏向させてブランキング開口 7の非開口部に当て、 ビームがマスク 1 0に当たらないようにする。 ブランキング開口 7の下には、 照明ビーム偏向器 (主偏向器) 8が配 置されている。 この偏向器 8は、 主に照明ビームを図 8 の横方向 (X方 向) に順次走査して、 照明光学系の視野内にあるマスク 1 0の各サブフ ィールドの照明を行う。 偏向器 8の下方には、 照明レンズ 9が配置され ている。 照明レンズ 9は、 マスク 1 0上にビーム成形開口 4を結像させ る。 . ,  Below the beam forming aperture 4, a blanking deflector 5 is arranged. The deflector 5 deflects the illumination beam when necessary and hits the non-opening of the blanking opening 7 so that the beam does not hit the mask 10. An illumination beam deflector (main deflector) 8 is arranged below the blanking opening 7. The deflector 8 mainly scans the illumination beam sequentially in the horizontal direction (X direction) in FIG. 8 to illuminate each subfield of the mask 10 within the field of view of the illumination optical system. An illumination lens 9 is disposed below the deflector 8. The illumination lens 9 forms an image of the beam shaping aperture 4 on the mask 10. .,
マスク 1 0は、 実際には (図 9を参照しつつ後述) 光軸垂直面内 (X Y面) に広がっており、 多数のサブフィールドを有する。 マスク 1 0上 には、 全体と して一個の,半導体デバイスチップをなすパターン (チップ パターン) が形成されている。 もちろん、 複数のマスクに 1個の半導体 デバイスチップをなすパターンを分割して配置しても良い。  The mask 10 actually extends in the plane perpendicular to the optical axis (the XY plane) (described later with reference to FIG. 9), and has a large number of subfields. On the mask 10, a pattern (chip pattern) forming a semiconductor device chip as a whole is formed. Needless to say, a pattern forming one semiconductor device chip may be divided and arranged on a plurality of masks.
マスク 1 0は移動可能なマスクステージ 1 1上に載置されており、 マ スク 1 0を光軸垂直方向 (X Y方向) に動かすことによ り、 照明光学系 の視野より も広い範囲に広がるマスク上の各サブフィールドを照明する こ とができる。 マスクステージ 1 1には、 レーザ干渉計を用いた位置検出器 1 2が付 設されており .、 マスクステージ 1 1の位置をリアルタイムで正確に把握 することができる。 The mask 10 is placed on a movable mask stage 11, and by moving the mask 10 in the direction perpendicular to the optical axis (XY direction), the mask 10 spreads over a wider area than the field of view of the illumination optical system. Each subfield on the mask can be illuminated. The mask stage 11 is provided with a position detector 12 using a laser interferometer so that the position of the mask stage 11 can be accurately grasped in real time.
マスク 1 0の下方には投影レンズ 1 5及び 1 9並びに偏向器 1 6が設 けられている。マスク 1 0の 1つのサブフィールドを通過した電子線は、 投影レンズ 1 5、 1 9、 偏向器 1 6によってウェハ 2 3上の所定の位置 に結像される。 ウェハ 2 3上には、 適当なレジス トが塗布されており、 レジス トに電子線のドーズが与えられ、 マスク上のパターンが縮小され てウェハ 2 3上に転写される。  Projection lenses 15 and 19 and a deflector 16 are provided below the mask 10. The electron beam passing through one subfield of the mask 10 is imaged at a predetermined position on the wafer 23 by the projection lenses 15 and 19 and the deflector 16. An appropriate resist is applied on the wafer 23, a dose of an electron beam is given to the resist, and the pattern on the mask is reduced and transferred onto the wafer 23.
マスク 1 0 とウェハ 2 3の間を縮小率比で内分する点にクロスオーバ 一 C.O.が形成され、 同クロスオーバー位置にはコン トラス ト開口 1 8が 設けられている。 同開口 1 8は、 マスク 1 0の非パターン部で散乱され た電子線がウェハ 2 3に到達しないよう遮断する。  A crossover C.O. is formed at a point that internally divides the mask 10 and the wafer 23 at a reduction ratio, and a contrast opening 18 is provided at the crossover position. The opening 18 blocks the electron beam scattered by the non-pattern portion of the mask 10 from reaching the wafer 23.
ウェハ 2 3の直上には反射電子検出器 2 2が配置されている。 この反 射電子検出器 2 2は、 ゥヱハ 2 3の被露光面やステージ上のマークで反 射される電子の量を検出する。 例えばマスク 1 0上のマークパターンを 通過したビームでウェハ 2 3上のマークを走査し、 その際のマークから の反射電子を検出することによ り、 マスク 1 0 とウェハ 2 3の相対的位 置関係を知ることができる。  The backscattered electron detector 22 is disposed immediately above the wafer 23. The reflected electron detector 22 detects the amount of electrons reflected by the surface to be exposed and the mark on the stage. For example, by scanning the mark on the wafer 23 with a beam that has passed through the mark pattern on the mask 10 and detecting the reflected electrons from the mark at that time, the relative position between the mask 10 and the wafer 23 is determined. You can know the relationship.
ウェハ 2 3は、 静電チャック (図示されず) を介して、 X Y方向に移 動可能なウェハステージ 2 4上に載置されている。 上記マスクステージ 1 1 とウェハステージ 2 4 とを、 互いに逆の方向に同期走査することに より、 投影光学系の視野を越えて広がるチップパターン内の各部を順次 露光することができる。 なお、 ウェハステージ 2 4にも、 上述のマスク ステージ 1 1 と同様の位置検出器 2 5が装備されている。  The wafer 23 is placed on a wafer stage 24 movable in the X and Y directions via an electrostatic chuck (not shown). By synchronously scanning the mask stage 11 and the wafer stage 24 in directions opposite to each other, it is possible to sequentially expose each part in the chip pattern extending beyond the field of view of the projection optical system. Note that the wafer stage 24 is also provided with a position detector 25 similar to the above-described mask stage 11.
上記各レンズ 2、 3、 9、 1 5、 1 9及び各偏向器 5、 8、 1 6は、 各々のコイル電源制御部 2 a、 3 a、 9 a、 1 5 a、 1 9 a及び 5 a、 8 a、 1 6 aを介してコン トローラ 3 1によりコン トロールされる。 ま た、 マスクステージ 1 1及びウェハステージ 2 4も、 ステージ制御部 1 l a、 2 4 aを介して、 コントローラ 3 1により制御される。 ステージ 位置検出器 1 2、 2 5は、 アンプや A/D変換器等を含むインターフエ イス 1 2 a、 2 5 aを介してコン トローラ 3 1に信号を送る。 また、 反 射電子検出器 2 2も同様のインターフェイス 2 2 aを介してコントロー ラ 3 1に信号を送る。 The above lenses 2, 3, 9, 15 and 19 and the deflectors 5, 8, and 16 are Each coil power supply control unit 2a, 3a, 9a, 15a, 19a and 5a, 8a, 16a is controlled by the controller 31 via the controller. Further, the mask stage 11 and the wafer stage 24 are also controlled by the controller 31 via the stage controllers 1 la and 24 a. The stage position detectors 12 and 25 send signals to the controller 31 via interfaces 12a and 25a including an amplifier and an A / D converter. The reflected electron detector 22 also sends a signal to the controller 31 via a similar interface 22a.
コン トローラ 3 1は、 ステージ位置の制御誤差やパターンビームの位 置誤差を把握し、 その誤差を像位置調整偏向器 1 6で補正する。 これに より、 マスク 1 0上のサブフィールドの縮小像がウェハ 2 3上の目標位 置に正確に転写される。 そして、 ウェハ 2 3上で各サブフィールド像が 繋ぎ合わされて、 マスク上のチップパターン全体がウェハ上に転写され る。  The controller 31 grasps a control error of the stage position and a position error of the pattern beam, and corrects the error by the image position adjusting deflector 16. Thus, the reduced image of the subfield on the mask 10 is accurately transferred to a target position on the wafer 23. Then, the subfield images are joined on the wafer 23, and the entire chip pattern on the mask is transferred onto the wafer.
次に、 分割転写方式の電子線投影露光に用いられるマスクの詳細例に ついて、 図 9を参照しつつ説明する。  Next, a detailed example of a mask used for the electron beam projection exposure of the division transfer method will be described with reference to FIG.
図 9は、電子線投影露光用のマスクの構成例を模式的に示す図である。 図 9 (A) は全体の平面図であり、 図 9 (B ) は一部の斜視図であり、 図 9 (C) は一つの小メンブレン領域の平面図である。 このようなマス クは、 例えばシリ コンウェハに電子線描画 ·エッチングを行うことによ り製作できる。  FIG. 9 is a diagram schematically showing a configuration example of a mask for electron beam projection exposure. FIG. 9 (A) is a plan view of the whole, FIG. 9 (B) is a partial perspective view, and FIG. 9 (C) is a plan view of one small membrane region. Such a mask can be manufactured, for example, by performing electron beam drawing and etching on a silicon wafer.
図 9 (A) には、 マスク 1 0における全体のパターン分割配置状態が 示されている。 同図中に多数の正方形 4 1で示されている領域が、 一つ のサブフィールドに対応したパターン領域を含む小メンブレン領域 (上 述の一括露光領域に相当、 厚さ 0. 1 μ m〜数 μ m) である。 図 9 (C) に示すように、 小メンブレン領域 4 1は、 中央部のパターン領域 (サブ フィールド) 4 2 と、 その周囲の額縁状の非パターン領域 (スカート 4 3 ) とからなる。 サブフィールド 4 2は転写すべきパターンの形成され た部分である。 スカー ト 4 3はパターンの形成されてない部分であり、 照明ビームの縁の部分が当たる。 FIG. 9 (A) shows the entire pattern divided arrangement state on the mask 10. The area indicated by a large number of squares 41 in the figure is a small membrane area including a pattern area corresponding to one subfield (corresponding to the above-described batch exposure area, having a thickness of 0.1 μm to Several μm). As shown in FIG. 9 (C), the small membrane region 41 is located in the central pattern region (sub-region). Field) 4 2 and a frame-shaped non-pattern area (skirt 4 3) around the field 4 2. Subfield 42 is a portion where a pattern to be transferred is formed. The scar 43 is an area where no pattern is formed, and corresponds to the edge of the illumination beam.
一つのサブフィールド 4 2は、 現在検討されているところでは、 マス ク上で 1 m m角程度の大きさを有する。 投影の縮小率は 1 / 4であり、 サブフィールドがウェハ上に縮小投影された投影像の大きさは、 0 . 2 5 m m角である。 小メンプレン領域 4 1の周囲の直交する格子状のマイ ナース トラッ トと呼ばれる部分 4 5は、マスクの機械強度を保っための、 例えば厚さ 0 . 5〜 1 m m程度の梁である。 マイナース トラッ ト 4 5の 幅は、 例えば 0 . 1 m m程度である。 なお、 スカート 4 3の幅は、 例え ば 0 . 0 5 m m程度である。  One sub-field 42 has a size of about 1 mm square on a mask at present. The reduction ratio of the projection is 1/4, and the size of the projected image in which the subfield is reduced and projected on the wafer is 0.25 mm square. An orthogonal lattice-like minor flat portion 45 around the small membrane region 41 is a beam having a thickness of, for example, about 0.5 to 1 mm to maintain the mechanical strength of the mask. The width of the minors flat 45 is, for example, about 0.1 mm. The width of the skirt 43 is, for example, about 0.05 mm.
図 9 ( A ) に示すよ うに、 図の横方向 (X方向) に多数の小メンブレ ン領域 4 1が並んで一つのグループ (エレク ト リカルス トライプ 4 4 ) をなし、 そのようなェレク トリカルス トライプ 4 4が図の縦方向 (Y方 向) に多数並んで 1つのメカニカルス トライプ 4 9 (上述の露光領域に 相当) を形成している。 エレク トリカルス トライプ 4 4の長さ (メカ二 カルス トライプ 4 9の幅) は照明光学系の偏向可能視野の大きさによつ て制限される。  As shown in FIG. 9 (A), a number of small membrane regions 41 are arranged side by side in the horizontal direction (X direction) to form one group (electrical stripes 44), and such an electrical stripe is formed. A number of lines 44 are arranged in the vertical direction (Y direction) in the figure to form one mechanical stripe 49 (corresponding to the above-described exposure area). The length of the electrical stripes 44 (the width of the mechanical stripes 49) is limited by the size of the deflectable field of view of the illumination optical system.
メカニカルス トライプ 4 9は、 X方向に並列に複数存在する。  A plurality of mechanical stripes 49 exist in parallel in the X direction.
隣り合うメカ二カルス トライプ 4 9の間にメジャース トラッ ト 4 7 と して示されている幅の太い梁は、 マスク全体のたわみを小さく保っため のものである。 メジャース トラッ ト 4 7はマイナース トラッ ト 4 5 と一 体である。  The wide beams, shown as major struts 47 between adjacent mechanical stripes 49, are intended to keep the overall mask deflection small. The major strut 47 is integrated with the minor strut 45.
現在有力と考えられている方式によれば、 1つのメカニカルス トライ プ 4 9内の X方向のサプフィールド 4 2の列 (エレク トリカルス トライ プ 4 4 ) は電子線偏向により順次露光される。 一方、 ス トライプ 4 9内 の Y方向の列は、 連続ステージ走查により順次露光される。 According to the currently considered dominant scheme, a row of subfields 42 in the X direction within one mechanical strip 49 (electrical strips) Steps 4 4) are sequentially exposed by electron beam deflection. On the other hand, the rows in the Y direction in the stripe 49 are sequentially exposed by the continuous stage run.
図 1 0は、 マスクからウェハへのパターン転写の様子を模式的に示す 斜視図である。  FIG. 10 is a perspective view schematically showing the pattern transfer from the mask to the wafer.
図の上部にマスク 1 0上の 1つのメカ二カルス トライプ 4 9が示され ている。 上述のように、 メカニカルス トライプ 4 9には多数のサブフィ 一ルド 4 2 (スカー トについては図示省略) 及びマイナース トラッ ト 4 5が形成されている。 図の下部には、 マスク 1 0 と対向するウェハ 2 3 が示されている。  One mechanical stripe 49 on the mask 10 is shown at the top of the figure. As described above, a large number of sub-fields 42 (the scar is not shown) and minor struts 45 are formed in the mechanical stripe 49. At the bottom of the figure, the wafer 23 facing the mask 10 is shown.
この図では、 マスク 1 0上のメカ二カノレス トライプ 4 9の一番手前の エレク ト リカ/レス トライプ 4 4の左隅のサブフィーノレド (マスクサプフ ィールド) 4 2— 1が上方からの照明ビーム I Bにより照明されている。 そして、 マスクサブフィールド 4 2— 1を通過したパターンビーム P B 力 2段の投影レンズ (図 8の符号 1 5、 1 9 ) と像位置調整偏向器 (図 8の符号 1 6 ) の作用により ゥヱハ 2 3上の所定の領域 (ゥヱハサブフ ィールド) 5 2— 1に縮小投影されている。  In this figure, the sub-fino red (mask subfield) 42-1 in the left corner of the electrica / restripe 44 on the foreground of the mechanical canopy strip 49 on the mask 10 is controlled by the illumination beam IB from above. It is illuminated. Then, the pattern beam PB passing through the mask subfield 4 2-1-2 is operated by a two-stage projection lens (reference numerals 15 and 19 in FIG. 8) and an image position adjusting deflector (reference numeral 16 in FIG. 8). Predetermined area on 23 (ゥ ヱ Hasfield) 5 2-1 is reduced and projected.
ウェハ 2 3上におけるマスクサブフィールド像の転写位置は、 マスク 1 0 とウェハ 2 3 との間の光路中に設けられた上記の像位置調整偏向器 により、 各パターン小領域 4 2に対応する被転写小領域 (ウェハサブフ ィールド) 5 2が互いに接するように調整される。 すなわち、 マスク上 のパターン小領域 4 2を通過したパターンビーム P Bを第 1投影レンズ 及ぴ第 2投影レンズでウェハ 2 3上に収束させるだけでは、 マスク 1 0 のパターン小領域 4 2のみならずマイナース トラッ ト 4 5やスカートの 像までも所定の縮小率で転写することとなり、 マイナース トラッ ト 4 5 等の非パターン領域に相当する無露光領域が各被転写小領域 5 2の間に 生じる。 このよ う にならないよ う、 非パターン領域の幅に相当する分だ け像の転写位置をずらしている。 The transfer position of the mask subfield image on the wafer 23 is determined by the above-described image position adjusting deflector provided in the optical path between the mask 10 and the wafer 23, by a pattern corresponding to each pattern small area 42. The transfer small area (wafer subfield) 52 is adjusted so as to be in contact with each other. That is, simply converging the pattern beam PB passing through the pattern small area 42 on the mask onto the wafer 23 by the first projection lens and the second projection lens is not limited to the pattern small area 42 of the mask 10. Even the image of the minor strut 45 and the image of the skirt are transferred at a predetermined reduction rate, and a non-exposed area corresponding to the non-pattern area such as the minor strut 45 is generated between the small areas 52 to be transferred. To avoid this, it is equivalent to the width of the non-pattern area. The image transfer position is shifted.
以下、 第 1の例であるコンプリメンタリ分割方式のマスクを使用した 本発明の実施の形態である露光方法について説明する。  Hereinafter, an exposure method according to an embodiment of the present invention using a mask of a complementary division system as a first example will be described.
図 1 (A) は、 マスク上の 2つの露光領域を模式的に示す平面図であ り、 図 1 (B) は、 それらがウェハ上に転写された像を示す平面図であ る。 なお、 縮小率は 1 と して描いてある。  FIG. 1 (A) is a plan view schematically showing two exposure regions on a mask, and FIG. 1 (B) is a plan view showing an image transferred to a wafer. The reduction ratio is drawn as 1.
図 1 (A) に示すマスク上の露光領域は、 2つのメカニカルス トライ プ I、 II ( 1回のステージスキャン動作で露光できる領域) から構成さ れている。 メカ二カルス トライプ I の左端及び IIの右端には、 コンプリ メンタリ露光が必要なパターン (各々コンプリメンタリパターン領域 A い A2と呼ぶ) が配置されている。 The exposure area on the mask shown in Fig. 1 (A) is composed of two mechanical stripes I and II (the area that can be exposed by one stage scan operation). The right end of the left and II of the mechanical two callus tripe I, either complementary exposure is required patterns (each referred to as a complementary pattern regions A have A 2) is arranged.
図 2は、 このよ うに構成されたマスクを使用した露光方法における結 像関係を模式的に示す図である。 なお、 図 2において、 メカニカルス ト ライプ ( 1、 II) は実際にはウェハに縮小転写されるが、 便宜上メカ二 カルス トライプの像 ( Ι '、 ΙΓ) と同じ大きさで示してある。 図 2で、 ウェハ上におけるメ力二カルス トライプ I、 II の像 ( I ,、 II') の幅を W、 コンプリ メ ンタリパターン領域 Aい A 2の像 (A 、 A2,) の幅 を d とする。 FIG. 2 is a diagram schematically showing an imaging relationship in an exposure method using a mask having such a configuration. In FIG. 2, the mechanical stripes (1, II) are actually reduced and transferred to the wafer, but are shown in the same size as the mechanical stripe images (Ι ′, ΙΓ) for convenience. In Figure 2, the width of the main force two callus tripe I, II image (I ,, II ') width W, the image of the complement main emission streams pattern regions A have A 2 of on the wafer (A, A 2,) Is d.
まず、 図 2 (A) に示すように、 マスク 1 0上のメカ-カルス トライ プ I をウェハ 2 3上に露光転写する。 このとき、 コンプリメンタリノ、°タ ーン領域 A iは、 ウェハ 2 3上のメカニカルス トライプの像 I ' の右端 Ax ' に転写される。 First, as shown in FIG. 2A, the mechanical stripe I on the mask 10 is exposed and transferred onto the wafer 23. At this time, complementary Bruno, ° Turn-down area A i is transferred to the 'right end A x' of the image I of the mechanical stripe on the wafer 2 3.
次に、 図 2 (B) に示すように、 マスク 1 0上のメカ二カルス トライ プ IIをウェハ 2 3上に露光転写する。 この際、 マスクステージ及びゥェ ハステージを図の X方向に走査して、 メカニカルス トライプの像 ΙΓ が I ' と幅 dだけ重なり合うようにする。 これにより、 コンプリメンタリ パターン領域 A 2の像 A 2, 、 ウェハ 2 3上で と重ね合わされる。 図 1 ( A ) に示すように、 各コンプリメンタリパターン領域 Aい A 2 には、 コンプリメンタ リ分割されたパターン P 及び P 2 (図の例では、 破線状に単純化して示している) が形成されている。 図 1 ( B ) に示す ように、 ウェハ上に転写されると、 互いの破線の隙間を埋めるように重 ね合わされて 1本の直線状のパターン (P + P 2 ' ) が形成される。 なお、 本実施の形態においては、 図の縦方向の辺にコンプリメンタリ パターン領域を設けているが、 横方向に設けてもよレ、。 メカニカルス ト ライプの途中にチップの境界が存在する場合 (メカ二カルス トライプの 途中で 1つのチップに相当するパターンが終わる場合) には、 メカ二力 ルス トライプの縦方向の長さをチップの大きさに合わせる必要がある場 合もある。 Next, as shown in FIG. 2B, the mechanical stripe II on the mask 10 is exposed and transferred onto the wafer 23. At this time, the mask stage and the wafer stage are scanned in the X direction in the figure so that the image の of the mechanical stripe overlaps with I ′ by the width d. This allows for complementary The image A 2 , of the pattern area A 2 is superimposed on the wafer 23. As shown in FIG. 1 (A), each complementary pattern regions A have A 2, (in the example of figure shows a simplified like a dashed line) complement Mentha Li divided patterns P and P 2 are formed Have been. As shown in FIG. 1 (B), when transferred onto the wafer, one linear pattern (P + P 2 ′) is formed by overlapping so as to fill the gap between the broken lines. In the present embodiment, the complementary pattern area is provided on the vertical side of the figure, but may be provided in the horizontal direction. If the chip boundary exists in the middle of the mechanical stripe (when the pattern corresponding to one chip ends in the middle of the mechanical stripe), the vertical length of the mechanical stripe is set to the chip length. You may need to adjust to size.
図 3は、 第 2の例であるコンプリメンタリ分割方式のマスクを使用し た本発明の実施の形態である露光方法を説明するための図である。  FIG. 3 is a diagram for explaining an exposure method according to an embodiment of the present invention using a mask of a complementary division system as a second example.
図 3 ( A ) においては、 マスク (レチクル) 上の偏向領域端部のサブ フィールド aい a 2にコンプリメンタリ分割されたパターンが形成され ており、 この a い a 2の像がウェハ上で互いに重なり合うように露光す る。 例えば、 図 3 ( B ) に示すような、 マスク上のサブフィールド (マ スクサブフィールド) a い a 2に含まれるコンプリメンタリパターン(図 では、 半円弧状) C P と C P 2の像がウェハ上で繋ぎ合わされて、 ゥェ ハ上のサブフィールド (ウェハサブフィールド) a + a 2 ' に円周状 のパターン C P + C P 2 ' が形成される。 In FIG. 3 (A), the mask is complementary divided pattern is formed in the sub-field a have a 2 of the deflection region end on the (reticle), an image of the a had a 2 overlap each other on the wafer Exposure as follows. For example, as shown in FIG. 3 (B), (in the figure, semicircular) complementary pattern included in the sub-field (mask subfield) a have a 2 on the mask image of the CP and CP 2 are on the wafer are joined together, © subfields on E wafer (wafer subfield) a + a 2 'circumferentially pattern CP + CP 2' is formed.
なお、 コンプリメ ンタリパターン領域中に、 重ね露光の不要なサブフ ィールド (コンプリメンタリ分割する必要のないパターン) が含まれる 場合については、 露光の不要なサブフィールドへの照明ビームをブラン キングすることと してもよい。 この場合、 図 3 ( C ) に示すように、 マ スクサブフィールド a 1にはパターンを形成せず (空白パターン C P 4 とする)、 マスクサブフィールド a 2にのみ C P 3を形成する。 そして、 マスクサブフィールド a が走査されるときには、 照明ビームをブラン キングし、 マスクサブフィールド a 2のみを露光する。 これにより、 ゥ ェハサブフィールド & + a 2 ' にパターン C P 3 ' が形成される。 図 4 ( A ) は、 マスク上の露光領域を模式的に示す平面図であり、 図 4 ( B ) は、 ウェハ上に転写された露光領域の像を示す平面図である。 本実施の形態は、 図 4 ( B ) に示すような、 チップの周縁部を廻る四 角い配線パターン W Pを形成するのに適している。 なお、 本実施の形態 においては、 簡単のため、 1つのメカニカルス トライプを露光して 1つ のチップを製造する場合について説明する。 If the complementary pattern area contains subfields that do not require overlapping exposure (patterns that do not need to be complementarily divided), the illumination beam to the subfields that do not require exposure shall be blanked. You may. In this case, as shown in Fig. 3 (C), The disk subfield a 1 (the blank pattern CP 4) without forming a pattern to form only CP 3 to mask subfield a 2. When the mask subfield a is scanned, an illumination beam blanking, exposing only the mask subfield a 2. As a result, a pattern CP 3 ′ is formed in the wafer subfield & + a 2 ′. FIG. 4 (A) is a plan view schematically showing an exposure area on a mask, and FIG. 4 (B) is a plan view showing an image of the exposure area transferred onto a wafer. This embodiment is suitable for forming a square wiring pattern WP around the periphery of the chip as shown in FIG. 4 (B). In this embodiment, for simplicity, a case where one chip is manufactured by exposing one mechanical stripe will be described.
図 4 ( A ) に示すメ力二カルス トライプの 4辺には、 コンプリ メ ンタ リパターン領域 (左辺 I い I 2、 右辺 J い J 2、 上の辺 Kい K 2、 下 の辺 L 2 ) が配置されている。 Figure 4 The four sides of the main force two callus tripe of (A), the completion main printer Li pattern area (the left side I have I 2, the right side J have J 2, sides K have K 2 above, the lower edge L 2 ) Is placed.
図 5は、 このようなマスクを用いた露光方法における結像関係を模式 的に示す図である。 なお、 図 5において、 露光領域は実際にはウェハに 縮小転写されるが、便宜上露光領域の像とほぼ同じ大きさで示してある。 以下、 このよ う なマスクを用いた露光方法について説明する。 まず、 図 4 ( Α ) の上端からメカニカルス トライプを露光していく。 コンプリ メ ンタリパターン領域 K iを露光した後、 光学系の偏向モー ド、 及び、 マスクステージ及ぴウェハステージの速度比 (以下、露光モードという) を一時的に変更し、 ウェハ上に転写された の像 K^ ' に重なるように Κ 2を露光する。 FIG. 5 is a diagram schematically showing an image forming relationship in an exposure method using such a mask. In FIG. 5, the exposure area is actually reduced and transferred to the wafer, but for convenience, the exposure area is shown to be approximately the same size as the image of the exposure area. Hereinafter, an exposure method using such a mask will be described. First, the mechanical stripe is exposed from the upper end of Fig. 4 (Α). After exposing the complementary pattern area K i, the deflection mode of the optical system and the speed ratio of the mask stage and wafer stage (hereinafter referred to as the exposure mode) are temporarily changed and transferred to the wafer. exposing the Κ 2 so as to overlap with the image K ^ 'of.
その後、露光モードを調整して、 コンプリメ ンタリパターン領域 I い 1 2及び:! ぃ J 2の像が、 互いに重なり合うように露光する。 図 5の + X方向に露光が進行する際には、 コンプリメンタリパターン領域 I ,を 露光した後、 ウェハ上の I iの像 I i に重なるように I 2を露光する。 そして、 I 2と J 2の間のサブフィールドについては順番に露光して行き、Then, adjust the exposure mode to set the complementary pattern area I 12 and! Image of I J 2 is exposed so as to overlap each other. When the exposure proceeds in the + X direction in FIG. 5, the complementary pattern region I, After exposure, to expose the I 2 so as to overlap the image I i of I i on the wafer. Then, the subfields between I 2 and J 2 are exposed in order,
J 2を露光した後、 ウェハ上の J 2の像 J 2' に重なるよ うに J iを露光 する。 After exposure of the J 2, exposing the by sea urchin J i that overlaps the image J 2 'of J 2 on the wafer.
そして、 下端のコンプリメンタリパターン領域 L 2を露光した後、 再 び露光モー ドを変更して、 ウェハ上の L 2の像 L 2, に重なるように を露光する。 なお、 コンプリメンタリ分割は、 必ずしも全てのサブフィ 一ルドにおいて行われるわけではない。 したがって、 例えば、 領域 I 2 の一部のサブフィールドにコンプリメンタ リ分割されないパターンを形 成し、 このサブフィールドに対応する領域 I 内のサブフィールド転写 では露光モードの変更は行わずに、 ブランキング動作でビームが照明さ れないよ うにしておき、 コンプリメンタリ分割されたパターンが配置さ れた他のサブフィールドのみ露光モードを変更して重ね合わせを行えば よい。 Then, after exposing the complementary pattern region L 2 of the lower end, by changing the again exposure mode, exposing the to overlap the image L 2, the L 2 on the wafer. Complementary division is not always performed in all subfields. Therefore, for example, a pattern that is not complementarily divided is formed in some subfields of the region I 2, and in the subfield transfer in the region I corresponding to this subfield, the exposure mode is not changed and blanking is performed. The beam may not be illuminated during the operation, and the exposure mode may be changed only for the other subfields where the complementary divided patterns are arranged to perform the superposition.
図 4 (A) に示すよ うに、各コンプリメンタリパターン領域 I い I 2、 J 1 , J 2、 Κ 、 K2、 L l L 2には、 破線状のコンプリメンタリパタ ーンが形成されている。 これらのコンプリメンタリパターンが、 ウェハ 上で、 互いの破線の隙間を埋めるよ うに重ね合わされて図 4 (B) に示 すよ うな、 チップの周縁部を廻る額縁状の配線パターン WP ( I x ' + I 2'、 J ! ' + J 2 \ K 1 ' +K2,、 L 1 ' + L 2 ') を形成することがで さる。 Figure 4 urchin by which (A), a have respective complementary pattern region I I 2, J 1, J 2, Κ, the K 2, L l L 2, broken-line complementary patterns are formed. These complementary patterns are superimposed on the wafer so as to fill the gaps between the broken lines, and as shown in FIG. 4B, a frame-shaped wiring pattern WP ( Ix '+ I 2 ', J!' + J 2 \ K 1 '+ K 2 ,, L 1 ' + L 2 ').
本実施の形態によれば、 自由度の高いチップのレイアウ トを実現する ことができる。  According to the present embodiment, a chip layout with a high degree of freedom can be realized.
以下、 本発明の実施の形態の第 3の例であるコンプリメンタリ分割方 式のマスクを使用したである露光方法を説明する。  Hereinafter, a description will be given of an exposure method using a complementary division type mask, which is a third example of the embodiment of the present invention.
図 6 (Α) は、 マスク上の露光領域を示す平面図であり、 図 6 (Β) は、 ウェハ上に転写された露光領域の像を示す平面図である。 FIG. 6 (Α) is a plan view showing an exposure area on the mask. FIG. 3 is a plan view showing an image of an exposure area transferred onto a wafer.
図 6 ( A ) に示すように、 コンプリメ ンタリパターン領域(Uい U 2、 い V 2 ) は、 X方向に伸びるように設けられており、 メカニカルス ト ライプの端部ではなく、 内部に設けられている。 本実施の形態では、 メ 力二カルス トライプの途中でウェハ上の同じ行に露光するモードに切り 替えて、 コンプリメ ンタリパターンの露光を行う。 すなわち、 コンプリ メ ンタリパターン領域 (!^と!;ぃ V と V 2 ) を露光する際には、 光 学系の偏向モード、 及び、 マスクステージ及びウェハステージの速度比 を一時的に変更することにより、コンプリメ ンタリパターン露光を行う。 本実施の形態においては、 まず、 図 6 ( A ) の上端からメカ二カルス トライプを露光していく。 そして、 コンプリメンタリパターン領域 U を露光した後、 光学系の偏向モー ド、 及ぴ、 マスクステージ及びウェハ ステージの速度比 (以下、 露光モードという) を一時的に変更し、 ゥ ハ上の の像 'に重なるように U 2を露光する。 その後、 露光モー ドを元に戻して露光を続け、 コンプリメンタリパターン領域 V iを露光 した後、 再び露光モードを一時的に変更し、 ウェハ上の の像 V に 重なるように V 2を露光する。 そして、 再び露光モー ドを元に戻して露 光を行う。 これにより、 図 6 ( B ) に示すように、 ウェハ上にパターン 領域 11 + U 2 ' 及び V + V 2 ' が形成される。 As shown in FIG. 6 (A), Konpurime emissions Tali pattern region (U have U 2, have V 2) is provided so as to extend in the X direction, rather than the end of the mechanical striped, inside Is provided. In the present embodiment, the mode is changed to a mode for exposing the same line on the wafer in the middle of the mechanical striping, and the complementary pattern is exposed. That is, when exposing the complementary pattern area (! ^ And!; ぃ V and V 2 ), the deflection mode of the optical system and the speed ratio between the mask stage and the wafer stage are temporarily changed. Thereby, complementary pattern exposure is performed. In the present embodiment, first, a mechanical stripe is exposed from the upper end of FIG. Then, after exposing the complementary pattern area U, the deflection mode of the optical system and the speed ratio of the mask stage and the wafer stage (hereinafter referred to as exposure mode) are temporarily changed, and the image of exposing the U 2 to overlap the. Thereafter, continued exposure Replace the exposure mode, after exposing the complementary pattern region V i, temporarily change the exposure mode again, exposing the V 2 so as to overlap with the V image of on the wafer. Then, the exposure mode is returned again to perform the exposure. Thus, as shown in FIG. 6 (B), the pattern area 11 + U 2 'and V + V 2' is formed on the wafer.
なお、 本実施の形態においては、 マスク上のコンプリメンタリパター ン領域を X方向に伸びるように設けたが、 Υ方向に伸びるようなコンプ リメ'ンタリパターン領域と してもよい。  In this embodiment, the complementary pattern region on the mask is provided so as to extend in the X direction, but may be a complementary pattern region extending in the X direction.
図 7は、 Υ方向に伸びるコンプリメ ンタリパターン領域を設けた例を 示す図である。  FIG. 7 is a diagram showing an example in which a complementary pattern region extending in the Υ direction is provided.
この場合、 マスク上で照明ビームを X方向に走査しながら露光すると きに、 コンプリメンタ リパターン領域 Ρい Ρ 2がウェハ上で重なり合う ように、 露光モー ドを調整しながら露光する。 なお、 この実施の形態で も、 前述のように、 コンプリメンタリパターン領域の全てのサブフィー ルドにコンプリメンダリ分割されたパターンを形成する必要はなく、 コ ンプリメ ンタリ分割されたパターンが形成されていないサブフィールド ではブランキング動作を行う。 In this case, the can and exposure while scanning the illumination beam in the X direction on the mask, complement incrementer Li pattern region [rho have [rho 2 overlap on the wafer Exposure while adjusting the exposure mode as described above. Also in this embodiment, as described above, it is not necessary to form a complementary divided pattern in all the subfields of the complementary pattern area, and it is not necessary to form a subdivided pattern in which the complementary divided pattern is not formed. Blanking operation is performed in the field.
また、 このようなサブフィールドに他のコンプリメンタリ領域のコン プリメンタリ分割されたパターンを配置し、 他の領域のパターンとの重 ね合わせに用いてもよい。 例えば、 P 領域にそのような領域がある場 合に P 2領域と反対側の領域のサブフィールド列のコンプリメンタリ分 割パターンを配置することができる。 In addition, a complementary divided pattern of another complementary area may be arranged in such a subfield and used for overlapping with a pattern of another area. For example, it is possible to arrange the complementary divider pattern of a subfield sequence of a region on the side opposite the P 2 region if there is such a region in the P region.
図 1 1は、 本発明の第 4の実施の形態の例である露光方法に使用され るマスク上に形成されたウェハへ転写すべきチップパターンの概略を示 す図である。 近年の半導体チップは様々な機能を一つのチップ内に入れ 込むため、 場所によって精度の高い露光が必要となり、 また、 他の場所 ではそれほど精度の高い露光が不要な場合がある。 領域 Aは精度の高い 露光が要求される領域であり、 所定の処理を施して高解像な露光を行う 必要があり、 領域 Bは相対的に精度の低い露光で十分な領域である。 所 定の処理とは、 前述したコンプリメンタリ分割の他、 公知の高解像露光 の為のマスク処理であり、 位相シフト処理 (例えば、 米国特許 6 2 4 9 3 3 5を参照されたい) や二重露光処理 (例えば、 日本登録特許 3 0 8 4 7 6 1号を参照されたい) 等の処理である。 位相シフ ト処理の場合は マスクは一枚で済むが、 二重露光処理ゃコンプリメンタリ分割処理の場 合はマスクが複数枚になることがある。 このように全体を一つの処理に するのではなく、 領域毎にマスクの処理を変えることによって、 マスク の価格を抑えることができ、 また、 露光処理時間も短縮化できる。  FIG. 11 is a diagram schematically showing a chip pattern to be transferred to a wafer formed on a mask used in an exposure method according to a fourth embodiment of the present invention. In recent years, semiconductor chips incorporate various functions into one chip, so high-precision exposure is required in some places, and in other places, very high-precision exposure may not be necessary. Area A is an area where high-precision exposure is required, and it is necessary to perform predetermined processing to perform high-resolution exposure. Area B is an area where relatively low-precision exposure is sufficient. The predetermined processing is, in addition to the above-described complementary division, mask processing for publicly known high-resolution exposure, such as phase shift processing (see, for example, US Pat. No. 6,249,335). This is a process such as a double exposure process (for example, see Japanese Patent No. 3,084,761). In the case of the phase shift processing, only one mask is required. However, in the case of the double exposure processing and the complementary division processing, the number of masks may be plural. By changing the mask processing for each region instead of performing one processing as a whole, the cost of the mask can be reduced and the exposure processing time can be shortened.
二重露光処理の場合には、 請求の範囲の各項における、 2つのコンプ リメンタリなパターンを。 2重露光する 2つのパターンに置き換えるこ とによって、 コンプリノンタリ分割処理の場合と同様の作用効果を得る ことができる。 In the case of double exposure processing, two comps in each section of the claims Rementary patterns. By replacing the two patterns with two double exposures, the same operation and effect as in the case of the complimentary division processing can be obtained.

Claims

. 請 求 の 範 囲 . The scope of the claims
1 . 感応基板上に形成すべきデバイスパターンの原パターンを複数の 一括露光領域に分割して原版上に形成し、 1. The original pattern of the device pattern to be formed on the sensitive substrate is divided into a plurality of batch exposure areas and formed on the original,
前記原版を、 前記一括露光領域毎にエネルギービームで照明し、 各一括露光領域を通過したエネルギービームを前記感応基板上に投影 結像させ、  Illuminating the master with an energy beam for each of the collective exposure areas, projecting and forming an energy beam having passed through each collective exposure area on the sensitive substrate,
前記感応基板上では、 各一括露光領域のパターンの像を繋ぎ合わせる ことにより前記デバイスパターン全体を形成する露光方法であって、 前記原パターン形成時にコンプリメンタリ分割が必要なパターンが前 記デバイスパターン中に一部存在しているとき、 前記原版の一部分だけ において前記一括露光領域を最小単位としてパターンをコンプリメンタ リ分割し、  On the sensitive substrate, an exposure method for forming the entire device pattern by joining images of patterns in each collective exposure region, wherein a pattern that requires a complementary division when forming the original pattern is included in the device pattern. When there is a part, the pattern is complementarily divided only in a part of the original using the collective exposure area as a minimum unit,
前記コンプリメンタリ分割した原パターンを前記感応基板上の対応領 域に重ねて露光することを特徴とする露光方法。  An exposure method, comprising: exposing the complementary divided original pattern to a corresponding area on the sensitive substrate.
2 . 前記原版と感応基板とを機械的に連続移動 (メカ走查) させなが ら露光し、  2. Exposure while mechanically continuously moving the original and the sensitive substrate (mechanical running),
1回のメカ走査で露光される領域 (メカニカルス トライプ) を複数設 けて、 一組のメカ二カルス トライプの端部にコンプリメンタリ分割した 原パターンを配置しておき、 その分割した原パターンを、 前記感応基板 上で重ねて露光することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の露光方 法。  A plurality of areas (mechanical stripes) to be exposed by one mechanical scan are provided, and an original pattern that is divided into complementary parts is arranged at an end of a set of mechanical stripes. 2. The exposure method according to claim 1, wherein the exposure is performed by superposing on the sensitive substrate.
3 . 前記エネルギービームが荷電粒子線であり、  3. The energy beam is a charged particle beam,
荷電粒子線偏向器により前記感応基板上で重ねることが可能な原版上 の領域にコンプリメンタリ原パターンを配置し、  A complementary original pattern is arranged in an area on the original that can be overlapped on the sensitive substrate by a charged particle beam deflector,
前記荷電粒子線の偏向により、 前記感応基板上での、 コンプリメンタ リパターン像の重ね合わせを行うことを特徴とする請求の範囲第 1項に 記載の露光方法。 Complementer on the sensitive substrate by deflection of the charged particle beam 2. The exposure method according to claim 1, wherein superposition of repattern images is performed.
4 . 前記エネルギービームが荷電粒子線であり、  4. The energy beam is a charged particle beam,
1回のメカ走査で露光される領域の端部 (又は途中) に、 コンプリメ ンタリ分割した原パターンを走査方向に並べて配置しておき、  At the end (or in the middle) of the area exposed by one mechanical scan, the original patterns obtained by complementary division are arranged side by side in the scanning direction.
前記端部 (又は途中) 以外の領域においては、 前記原版と感応基板と の機械的な連続移動 (メカ走查) と同期して一定の偏向動作をして、 コ ンプリメ ンタリ分割していないパターン像を前記感応基板上に露光し、 前記端部 (又は途中) においては、 荷電粒子線偏向器の偏向動作を変 えるとともに、 前記メカ走査における前記原版と感応基板との速度比を 変更して、 前記コンプリメ ンタリパターン像が前記感応基板上で重なる ように露光することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の露光方法。  In an area other than the end (or the middle), a pattern that performs a constant deflection operation in synchronization with the mechanical continuous movement (mechanical scanning) between the master and the sensitive substrate, and is not subjected to complementary division. An image is exposed on the sensitive substrate. At the end (or in the middle), the deflection operation of the charged particle beam deflector is changed, and the speed ratio between the original and the sensitive substrate in the mechanical scanning is changed. 2. The exposure method according to claim 1, wherein the exposure is performed such that the complementary pattern images overlap on the sensitive substrate.
5 . 感応基板 (ウェハ等) 上に転写すべきデバイスパターンの原パタ ーンを、 原版 (マスク、 レチクル) 上に格子状に配列した複数の一括露 光領域 (マスクサブフィールド) に分割して形成し、 5. Divide the original pattern of the device pattern to be transferred onto the sensitive substrate (wafer, etc.) into multiple batch exposure areas (mask subfields) arranged in a grid on the original (mask, reticle). Forming
前記サブフィールドに順次荷電粒子線 ' (照明ビーム) を当て、 各サブフィールドを通過した荷電粒子線 (投影ビーム) を前記感応基 板上の対応する露光領域(ウェハサブフィールド)に順次投影結像させ、 前記格子状に配列された複数のサブフィールドの群をメ力二カルス ト ライプと呼び、 その格子の一つの方向を X方向、 他の方向を Y方向とす るとさ、  A charged particle beam (illumination beam) is sequentially applied to the sub-fields, and the charged particle beam (projection beam) passing through each sub-field is sequentially projected and imaged on a corresponding exposure area (wafer sub-field) on the sensitive substrate. A group of a plurality of subfields arranged in a grid pattern is called a mechanical karstrip, and one direction of the grid is defined as an X direction and the other direction is defined as a Y direction.
X方向には前記照明ビームを偏向させてビーム走查するとともに、 Y 方向には主に前記原版と感応基板とを機械的に連続移動 (メカ走査) し ながら露光し、  In the X direction, the illumination beam is deflected to perform beam scanning, and in the Y direction, exposure is performed while mainly continuously moving (mechanical scanning) the master and the sensitive substrate.
前記感応基板上では、 各マスクサブフィールドのパターンの像を繋ぎ 合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する荷電粒子線露 光方法であって、 On the sensitive substrate, the charged particle beam exposure transferring the entire device pattern is performed by joining the images of the patterns of the respective mask subfields. A light method,
1又は複数の前記原版上に前記メカ二カルス トライプを複数配列し、 2つの前記メ力二カルス トライプの端の Y方向のマスクサブフィーノレ ドの列の各々にコンプリメンタリ分割した原パターンを配置し、  A plurality of the mechanical stripes are arranged on one or a plurality of the masters, and an original pattern that is divided into two parts is arranged in each of the rows of the mask sub-fino red in the Y direction at the ends of the two mechanical stripes. ,
前記原版と感応基板のメカ走査により位置合わせして、 各々のメカ二 カルス トラィプ端部のマスクサブフィールド列の前記コンプリメンタリ 分割された一方の原パターンの転写像が、 前記感応基板上の所定のゥェ ハサブフィールド列の前記コンプリメンタリ分割された他方の原パター ンの転写像に重なるように露光することを特徴とする露光方法。  The original and the sensitive substrate are aligned by mechanical scanning, and a transfer image of one of the complementary divided original patterns of the mask subfield row at the end of each mechanical stripe is formed on a predetermined substrate on the sensitive substrate. An exposure method, wherein the exposure is performed so as to overlap a transfer image of the other original pattern of the complementary subfield array in the sub-field array.
6 . 感応基板 (ウェハ等) 上に転写すべきデバイスパターンの原パタ ーンを、 原版 (マスク、 レチクル) 上に格子状に配列した複数の一括露 光領域 (マスクサブフィールド) に分割して形成し、 6. Divide the original pattern of the device pattern to be transferred onto the sensitive substrate (wafer, etc.) into a plurality of batch exposure areas (mask subfields) arranged in a grid on the original (mask, reticle). Forming
前記サブフィールドに順次荷電粒子線 (照明ビーム) を当て、 各サブフィールドを通過した荷電粒子線 (投影ビーム) を前記感応基 板上の対応する露光領域(ウェハサブフィールド)に順次投影結像させ、 前記格子状に配列された複数のサブフィールドの群をメカ二カルス ト ライプと呼び、 その格子の一つの方向を X方向、 他の方向を Y方向とす るとさ、  A charged particle beam (illumination beam) is sequentially applied to the subfield, and the charged particle beam (projection beam) passing through each subfield is sequentially projected and imaged on a corresponding exposure area (wafer subfield) on the sensitive substrate. A group of a plurality of subfields arranged in a grid is called a mechanical stripe, and one direction of the grid is defined as an X direction, and the other direction is defined as a Y direction.
X方向には前記照明ビームを偏向させてビーム走査するとともに、 Y 方向には主に前記原版と感応基板とを機械的に連続移動 (メカ走査) し ながら露光し、  In the X direction, the illumination beam is deflected to perform beam scanning, and in the Y direction, exposure is performed while mechanically continuously moving the original plate and the sensitive substrate (mechanical scanning).
前記感応基板上では、 各マスクサブフィールドのパターンの像を繋ぎ 合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する荷電粒子線露 光方法であって、  A charged particle beam exposure method for transferring the entire device pattern on the sensitive substrate by joining images of patterns of each mask subfield,
前記メ力二カルス トライプ内の任意の Y方向のサブフィールドの列、 及び 又は、 任意の X方向の列にコンプリメンタリ分割したパターンを 配置し、 The pattern obtained by complementary division into any Y-direction sub-field column and / or any X-direction column in the above-mentioned mechanical callus stripe Place,
前記 Y方向及び/又は X方向のサブフィールド列にコンプリメンタリ 分割したパターンを露光モードを変更することにより、 感応基板上で重 なるように露光することを特徴とする露光方法。  An exposure method characterized by exposing a pattern that is complementary divided into subfields in the Y direction and / or the X direction so as to overlap on a sensitive substrate by changing an exposure mode.
7 . 前記 Υ方向のサブフィールド列における露光モードは、 前記荷電 粒子線の X方向の偏向動作を変えることにより、 前記列の前記コンプリ メ ンタリ分割された一方の原パターンの転写像が、 前記感応基板上の所 定のゥヱハサブフィールド列の前記コンプリメンタリ分割された他方の 原パターンの転写像に重なるように変更し、 7. The exposure mode in the subfield row in the Υ direction changes the deflection operation in the X direction of the charged particle beam so that the transfer image of one of the complementary divided original patterns in the row is the sensitive image. Change so as to overlap the transfer image of the other original pattern of the complementary sub-field in the predetermined sub-field sequence on the substrate,
X方向のサブフィールド列における露光モー ドは、 前記荷電粒子線の γ方向への偏向動作を変更するとともに、 前記メカ走査における前記原 版と感応基板との速度比を変更して、 前記列の前記コンプリメ ンタリ分 割された一方の原パターンの転写像が、 前記感応基板上の所定のウェハ サブフィールド列の前記コンプリメンタリ分割された他方の原パターン の転写像に重なるように変更することを特徴とする請求の範囲第 6項に 記載の露光方法。  The exposure mode in the subfield row in the X direction changes the deflection operation of the charged particle beam in the γ direction and changes the speed ratio between the original and the sensitive substrate in the mechanical scanning, and The transfer image of one of the complementary divided original patterns is changed so as to overlap a transfer image of the other complementary divided original pattern of a predetermined wafer subfield array on the sensitive substrate. The exposure method according to claim 6, wherein the exposure method is performed.
8 . 前記コンプリメ ンタリ分割したパターンが配置されるサブフィー ルド列は、 前記メカ二カルス トライプの端であることを特徴とする請求 の範囲第 6項又は第 7項に記載の露光方法。  8. The exposure method according to claim 6, wherein the subfield row in which the complementary divided pattern is arranged is an end of the mechanical stripe.
9 . 感応基板 (ウェハ等) 上に転写すべきデバイスパターンの原パタ ーンが、 格子状に配列された複数の一括露光領域 (マスクサブフィ一ノレ ド) に分割して形成された原版 (レチクル、 マスク) を移動 ·位置決め する原版ステージと、 9. The original pattern (reticle, reticle, or reticle) formed by dividing the original pattern of the device pattern to be transferred onto the sensitive substrate (wafer, etc.) into a plurality of batch exposure areas (mask sub-fields) arranged in a grid. The original stage to move and position the mask)
前記原版の各サブフィールドに順次荷電粒子線 (照明ビーム) を当て る照明光学系と、  An illumination optical system for sequentially applying a charged particle beam (illumination beam) to each subfield of the master;
前記原版の各サブフィールドを通過した荷電粒子線 (投影ビーム) を 前記感応基板上の対応する露光領域 (ウェハサブフィールド) に順次投 影結像させる投影光学系とを有し、 The charged particle beam (projection beam) passing through each subfield of the master A projection optical system for sequentially projecting and forming an image on a corresponding exposure area (wafer subfield) on the sensitive substrate;
前記格子状に配列された複数のサブフィールドの群をメカ二カルス ト ライプと呼び、 その格子の一つの方向を X方向、 他の方向を Y方向とす るとさ、  A group of a plurality of subfields arranged in a grid is called a mechanical stripe, and one direction of the grid is defined as an X direction and the other direction is defined as a Y direction.
X方向には前記照明ビームを偏向させてビーム走查するとともに、 Y 方向には主に前記原版と感応基板とを機械的に連続移動 (メカ走査) し ながら露光し、  In the X direction, the illumination beam is deflected to perform beam scanning, and in the Y direction, exposure is performed while mainly continuously moving (mechanical scanning) the master and the sensitive substrate.
前記感応基板上では、 各マスクサブフィ一ル-ドのパターンの像を繋ぎ 合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する荷電粒子線露 光装置であって、  A charged particle beam exposure apparatus for transferring the entire device pattern by connecting images of patterns of the respective mask subfields on the sensitive substrate,
前記原版上には、 前記メカ二カルス トライプが複数配列されており、 隣り合う 2つのメカ二カルス トライプ端部のマスクサブフィ一ノレド列 の転写像が、 前記感応基板上の 1本のウェハサブフィールド列に重なる ように、 前記原版ステージと感応基板ステージとが位置合わせされるこ とを特徴とする荷電粒子線露光装置。  A plurality of the mechanical stripes are arranged on the original plate, and a transfer image of a mask sub-field line at an end portion of two adjacent mechanical stripes is one wafer sub-field line on the sensitive substrate. A charged particle beam exposure apparatus, wherein the original stage and the sensitive substrate stage are positioned so as to overlap with each other.
1 0 . 感応基板上に形成すべきデバイスパターンの原パターンを原版 上に形成し、 前記原版をエネルギービームで照明し、 前記照明された原 パターンを前記感応基板上に投影結像させ、 前記感応基板上に前記デバ イスパターン全体を形成する露光方法であって、  10. An original pattern of a device pattern to be formed on the sensitive substrate is formed on the original, the original is illuminated with an energy beam, and the illuminated original pattern is projected and imaged on the sensitive substrate. An exposure method for forming the entire device pattern on a substrate, comprising:
前記原パターン形成時に所望の処理が必要なパターンが前記デバイス パターン中に一部存在しているとき、 前記原版の一部分だけにおいて前 記所望の処理を施し、  When a pattern that requires a desired process at the time of forming the original pattern partially exists in the device pattern, the desired process is performed only on a part of the original,
前記所望の処理を施された原版を用いて露光を行うことを特徴とする 露光方法。  Exposure is performed using the original plate subjected to the desired processing.
1 1 . 前記所望の処理が、 コンプリメンタリ分割であることを特徴と する請求の範囲第 1 0項に記載の露光方法。 11. The desired processing is a complementary division. The exposure method according to claim 10, wherein the exposure method comprises:
1 2. 前記所望の処理が、 位相シフ ト処理であることを特徴とする請 求の範囲第 1 0項に記載の露光方法。  12. The exposure method according to claim 10, wherein the desired processing is a phase shift processing.
1 3. 前記所望の処理が、 二重露光処理であることを特徴とする請求 の範囲第 1 0項に記載の露光方法。  13. The exposure method according to claim 10, wherein the desired processing is a double exposure processing.
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