JPH02246318A - 荷電粒子ビーム露光装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術　　　　　　　　（第８〜ｌＯ図）発明が解
決しようとする課題 課題を解決するための手段　（第１図）作用 実施例 本発明の一実施例　　　　（第２〜７図）発明の効果 〔概要〕 荷電粒子ビーム露光装置に関し、 ステンシルマスクに形成された繰返しパターン用の透過
孔を可変透過孔としても使用でき、実質的に透過孔数を
増大したのと同等な効果を得ることを目的とし、 各々所定開口形状の複数の透過孔を形成したステンシル
マスクの該透過孔と荷電粒子ビームとの位置関係を操作
して１つの透過孔を選択し、選択された透過孔を介して
ウェハを露光する露光部を備えた荷電粒子ビーム露光装
置において、前記複数の透過孔に関するデータを保持す
る保持手段と、該保持手段内のデータを参照しながら描
画データによって示された描盲すべきパターンの形状に
対応する１つの透過孔を指定する指定手段と、該指定さ
れた透過孔の形状と描画すべきパターンの形状との形状
差に相当する補正値を演算する演算手段と、指定手段に
よって指定された１つの透過孔の位置データを前記演算
手段で演算された補正値で補正して前記露光部に出力す
る出力手段と、を備えて構成している。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、荷電粒子ビーム露光装置に関し、特に、複数
の異形状透過孔を形成したいわゆるステンシルマスクを
備えた荷重粒子ビーム露光装置に関する。

荷電粒子ビーム露光装置（以下、単に露光装置という）
を用いたウェハの直接露光は、ビーム径に相当してきわ
めて微細なパターンの描画を行うことができ、特に、大
規模な半導体集積回路装置を製作するのに適している。

この種の直接露光は、荷電粒子ビーム（電子やＸ線ある
いはイオンなどのビーム）を偏向しなからウェハ上に所
望のパターンを描画するもので、具体的には、荷電粒子
ビーム（以下、単に粒子ビームあるいはビームという場
合もある）の経路上に、四角形形状の開口を有するいわ
ゆる可変矩形透過孔を設け、この可変矩形透過孔を通過
して成形された粒子ビームによって所望のパターンをウ
ェハ上に“−筆書き”するものである、しかし、このも
のでは、−筆書きによってパターンを描画するものであ
るから、描画時間が長くなる欠点を有している。そこで
、例えばメモリでは、同一の回路パターンを繰り返して
いることに着目し、前記可変矩形透過孔に加えて、繰返
しパターン用の透過孔を形成したいわゆるステンシルマ
スクを設け、マスク上の透過孔を選択的に使用すること
により、スループットの向上を意図したものが知られて
いる。

〔従来の技術〕

第８図は従来の荷電粒子ビーム露光装置を示す図で、荷
電粒子ビーム発生源からの荷電粒子ビームは、矩形成形
用アパーチャ１によって矩形状に成形されたあと、第１
のレンズ２で集束され、アパーチャ選択用デフレクタ３
によってステンシルマスク４上の所望位置に偏向される
。ここで、ステンシルマスク４は、可変矩形用の透過孔
４　ａ　％複数の繰返しパターン用の透過孔４ｂおよび
基準位置用の透過孔４ｃなどの多数開口を有するもので
、その断面図は第９図に、また、平面図は第１Ｏ図に示
される。

上記ステンシルマスク４は第２のレンズ５内に装着され
るようになっており、第２のレンズ５は、アパーチャ選
択用デフレクタ３によって偏向されてステンシルマスク
４の所定開口を通過した荷電粒子ビームを集束し、縮小
系６および偏向孔７を介してウェハ８上に導き、ステン
シルマスク４の透過開口形状に対応した形状のパターン
を露光する。

すなわち、適当な繰返しパターン用透過孔４ｂを選択し
て荷電粒子ビームを通過させるだけで、繰返しパターン
をショット露光でき、スループットを向上させることが
できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の荷電粒子ビーム露光装
置にあっては、繰返しパターン用の透過孔４ｂの数が描
画すべき繰返しパターンの種類に応じて膨大なものとな
り、現実的でなかった。

すなわち、ステンシルマスク４に形成可能な繰返しパタ
ーン用の透過孔４ｂの最大数は、ステンシルマスク４上
を走査する粒子ビームの偏向範囲で決まり、この偏向範
囲は通常比較的に狭いもの（例えば、１　＝　５　ａｍ
口）である、一方、１つの繰返しパターン用の透過孔４
ｂの占有面積は、粒子ビーム断面積（例えば、１００〜
５００μｍ口）に相当し、こうしたことから、繰返し用
の透過孔４ｂの最大数は、粒子ビームの偏向可能範囲を
粒子ビーム断面積で除した値を越えることはなく、した
がって、描画すべき繰返しパターンのすべてをステンシ
ルマスク４に形成することは現実的ではない。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
ステンシルマスクに形成された繰返しパターン用の透過
孔を可変透過孔としても使用できるようにし、実質的に
透過孔の数を増大したのと同等な効果を得ることを目的
としている。

明に係る荷電粒子ビーム露光装置は、各々所定開口形状
の複数の透過孔を形成したステンシルマスクの該透過孔
と荷電粒子ビームとの位置関係を操作して１つの透過孔
を選択し、１ｕｔＲされたｉ３過孔を介してウェハを露
光する露光部を備えた荷電粒子ビーム露光装置において
、前記複数の透過孔に関するデータを保持する保持手段
と、該保持手段内のデータを参照しながら描画データに
よって示された描画すべきパターンの形状に対応する１
つの透過孔を指定する指定手段と、該指定された透過孔
の形状と描画すべきパターンの形状との形状差に相当す
る補正値を演算する演算手段と、指定手段によって指定
された１つの透過孔の位置データを前記演算手段で演算
された補正値で補正して前記露光部に出力する出力手段
と、を備えて構成している。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明に係る荷電粒子ビーム露光装置の原理ブ
ロック図であり、第１図において、来光〔作用〕 本発明では、露光部に与えられる位置データが、指定透
過孔の形状と描画すべきパターンの形状との差に応じて
補正される０例えば、描画すべきパターンと指定透過孔
とが形状一致するものである場合には、補正されない位
置データによってステンシルマスク上の指定透過孔の全
部に粒子ビームが当てられ、この指定透過孔の全部形状
で露光される。

また、形状一致しない場合には、その形状差だけ補正さ
れた位置データによってステンシルマスク上の指定透過
孔の一部に粒子ビームが当てられ、その指定透過孔の一
部形状で露光される。

したがって、１つの透過孔は、複数種のパターン露光に
使用されるから、少ない透過孔で多くのパターン露光が
行えるようになる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜７図は本発明に係る荷電粒子ビーム露光装置の一
実施例を示す図である。

まず、構成を説明する。第２図において、１０は露光部
であり、露光部１０は、カソード電極１１、グリッド電
極１２およびアノード電極１３を有する荷電粒子ビーム
発生源１４と、荷電粒子ビーム発生源１４で発生した荷
電粒子ビーム（以下、単にビームという）を例えば断面
矩形状に成形する第１のスリット１５と、成形されたビ
ームを集束する第１のレンズ１６と、修正偏向信号ＳＩ
に応じてビームを修正偏向するスリットデフレクタ１７
と、対向して配置された第２および第３のレンズ１Ｂ、
１９と、この第２、第３のレンズ１Ｂ、１９の間に水平
方向く図面の左右方向）移動可能に装着されたステンシ
ルマスク２０と、ステンシルマスク２０の両側（図面の
上下側）に配置されて各々位置データ信号Ｐ１〜Ｐ４に
応じて第２、第３のレンズ１８．１９間のビームを偏向
し、ステンシルマスク２０上の複数の透過孔（後述する
）の１つを選択する第１〜第４の偏向器２１〜２４と、
ブランキング信号Ｓ、に応じてビームを遮断し、若しく
は通過させるブラキングゲート２５と、第３のレンズ２
６と、アパーチャ２７と、リフオーカスコイル２８と、
第４のレンズ２９と、フォーカスコイル３０と、ステイ
グコイル３１と、第５のレンズ３２と、露光位置決定信
号Ｓ！　、Ｓ！に応じてウェハＷ上のビームの位置決め
をするメインデフコイル３３およびサブデフレクタ３４
と、ウェハＷを載置してＸ−Ｙ方向に移動可能なステー
ジ３５と、第１〜第４のアライメントコイル３６〜３９
と、を有している。

一方、５０は露光制御部であり、露光制御部５０は、集
積回路装置の設計データを記録した記録媒体５１と、荷
電粒子ビーム露光装置全体を制御するｃｐＵ５２と、Ｃ
Ｐυ５２によって取り込まれた例えば描画パターン情報
、そのパターンを描画すべきウェハＷ上の描画位置情報
およびステンシルマスク２０のマスク情報などの各種情
報を転送するインターフェイス５３と、インターフェイ
ス５３から転送された描画パターン情報およびマスク情
報を保持するデータメモリ５４と、該描画パターン情報
およびマスク情報に従うで例えばステンシルマスク２０
の複数の透過孔の１つを指定し、その指定透過孔のステ
、ンシルマスク２０上での位置を示す位置データを発生
するとともに、描画すべきパターン形状と指定透過孔形
状との形状差に応じた補正値Ｈを演算する処理を含む各
種処理を行う指定手段、保持手段、演算手段および出力
手段としてのパターンｍｌ制御コントローラ５５と、上
記補正値■１から修正偏向信号Ｓｌを生成するアンプ部
５６と、必要に応じてステンシルマスク２０を移動させ
るマスク移動機構５７と、ブランキング制御回路５８と
、ブランキング信号Ｓ、・を生成するアンプ部５９と、
を備えるとともに、インターフェイス５３から転送され
た描画位置情報等に従って露光処理シーケンスを制御す
るシーケンスコントローラ６０と、必要に応じてステー
ジ３５を移動させるステージ移動機構６１と、ステージ
３５の位置を検出するレーザ干渉計６２と、ウェハＷ上
の露光位置を演算する偏向制御回路６３と、露光位置決
定信号Ｓ、　、ｓｓを生成するアンプ部６４．６５と、
を備えている。

ここで、第３〜６図を参照しながら本実施例のステンシ
ルマスク２０について説明する。第３図はステンシルマ
スク２０全体の平面図で、ステンシルマスク２０には、
所定のピッチ間隔ＥＬでマトリクス配列された多数（本
実施例では９個）のエリアＥ、〜Ｅ、が設けられており
、１つのエリアの大きさは、ステンシルマスク２０上に
おける粒子ビームの最大偏向範囲に対応した大きさ例え
ばおよそ１〜５１１１口である。Ｅ、〜Ｅ、の基準点（
図中黒丸で示す）にはそれぞれｘｙ座標値が与えられて
おり、例えばエリア座標ＥＩＩｙ（１，１）と指定され
た場合にはＥ？の基準点を表現していることとなる。

一方、１つのエリア内には、第４図に示すように、所定
のピッチ間隔ＢＬでマトリクス配列された多数（本実施
例では６　Ｘ　６　＝３６個）のブロック８１〜８３＆
が設けられており、１つのブロックの大きさはステンシ
ルマスク２０上における粒子ビームの径の大きさに相当
し、例えば１００〜５００μｍ口程度である。そして、
Ｂｌ”’ＢＳ＆の基準点（第５図中黒丸で示す）にもそ
れぞれｘｙ座標が与えられており、例えばブロック座標
Ｂ、ｙ（１，２）と指定された場合には８３ｍの基準点
を表現していることとなる。

すなわち、エリア座標Ｅ　ｘｙとブロック座標Ｂｘ。

の指定によって任意のエリア内の任意のブロックを表現
することができ、例えば、Ｅ、、（１，１）、Ｂ、、（
１，２）と指定すれば、エリアＥ、のブロックＢ、１ｆ
ｆｉを指定したこととなる。なお、１つのエリアの４隅
に位置するハツチングで示したブロックＢ、、Ｂ、　、
ＢｌいＢｌ＆は可変矩形用のｉ３過孔である。第６図は
多数のブロックのなかから代表して４つのブロックＢ　
ａ　−％　Ｂ　ｄを示した図であり、これらのブロック
には、繰返しパターン用の各種形状の透過孔２０ａ〜２
０ｇが形成されている。

次に、作用について説明する。

繰返しパターンに対応した形状の透過孔をステンシルマ
スクに備えることはスループ７トの面で有効であるが、
繰返しパターンの全てを透過孔として持つことは現実的
でない、ステンシルマスク上の偏向範囲がそれ程太き（
ないからである、また、ステンシルマスクを移動可能に
すれば、偏向範囲を拡大したことと同等になるが、移動
時間を要して高スルーブツトは望めない。

そこで、本実施例では、１つの透過孔を用いて複数のパ
ターン形状を露光できるようにし、実質的に透過孔の数
を増大したのと同等の効果が得られるようにしている。

すなわち、描画パターンに従って１つの透過孔を指定し
、指定透過孔の位置データを、描画パターン形状と透過
孔形状との形状差に応じて補正することで、指定透過孔
を可変透過孔としても使用できるようにしている。

例えば、指定透過孔の形状と描画パターンの形状とがわ
ずかに違っていた場合、−例として、指定透過孔の形状
が３μ×４μの四角形状で、描画パターンの形状が３μ
×２μの四角形状の場合には、これらの形状差に相当す
る補正値Ｈがパターン制御コントローラ５５から出力さ
れ、スリッドデフレクタ１７によりビームが補正値トＩ
だけ偏向操作される。このとき、パターン制御コントロ
ーラ５５からは指定透過孔の位置データ（ｐ＋〜Ｐ４）
も同時に出力される。

したがって、ステンシルマスク２０上のビーム位置は、
Ｐ１〜Ｐ４によって決められたブロックの位置から補正
個分若干量修正され、その結果、ビームは透過孔（３μ
×４μ）の一部（３μＸ２／））に位置して３μ×２μ
に可変成形されることとなる。

第７図（ａ）〜（ｄ）は、透過孔を可変透過孔として使
用する例を示す図で、第７図（ａ）は、四角形膨軟の透
過孔から小さな四角形形状パターンを作る例、第７図（
ｂ）は、ひし形形状の透過孔から三角形形状のパターン
を作る例、第７図（ｃ）は第７図（ｂ）の例よりも大き
な三角形形状のパターンを作る例、そして、第７図（ｄ
）は、小さなひし形形状のパターンを作る例である。上
記各側の場合の補正値Ｈは、各々各図中（イ）〜（ニ）
に対応するものとなる。

このように、本実施例では、描画パターンに応じて透過
孔を指定し、この透過孔の位置データに対応した位置デ
ータ信号Ｐ、〜Ｐ４を第１〜第４の偏向器２１〜２４に
与えるとともに、描画パターンと指定透過孔との形状差
に応じた補正値Ｈを演算し、このＨに応じた修正偏向信
号Ｓｌをスリットデフレクタ１７に与えている。したが
って、第１〜第４の偏向器２１〜２４によって指定透過
孔を有する所定のブロック位置にビームが偏向されると
ともに、形状差がある場合にはスリットデフレクタ１７
によって補正値Ｉ（だけビーム偏向量が修正される。

その結果、ステンシルマスク２０上の１つの透過孔を可
変透過孔として使用することができ、１つの透過孔で複
数のパターンを露光することができる。

なお、上記実施例では、指定透過孔の位置データ（ｐ＋
〜Ｐ４）と補正値Ｈとを別々に出力し、それぞれスリッ
トデフレクタ１７と第１〜第４の偏向器２１〜２４に与
えるようにしているが、これに限るものではなく、例え
ば、補正値１１で位置データを補正してこの補正した位
置データを第１〜第４の偏向器２１〜２４に与えるよう
にしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ステンシルマスクに形成された繰返し
パターン用の透過孔を、可変透過孔としても使用するこ
とができ、透過孔の数を実質的に増大したのと同等な効
果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、 第２〜７図は本発明に係る荷電粒子ビーム露光装置の一
実施例を示す図であり、 第２図はその全体構成図、 第３図はそのステンシルマスクの平面図、第４図はその
ステンシルマスクの１つのエリアを示す図、 第５図はその１つのエリア内の各ブロックを示す図、 第６図はそのブロックに形成された透過孔の例を示す図
、 第７図（ａ）〜（ｄ）はその透過孔を可変透過孔として
使用する例をそれぞれ示す図、第８〜１０図は従来の荷
電粒子ビーム露光装置を示す図であり、 第８図はその全体の構成図、 第９図はそのステンシルマスクの断面図、第１Ｏ図はそ
のステンシルマスクの部分平面図である。 ｌＯ・・・・・・露光部、 ５５・・・・・・パターン制御コントローラ（保持手段
、 指定手段、演算手段および出力手段） 一実施例のステンシルマスクの平面図 一実施例の１つのエリア内の各ブロックを示す図第５図 一実施例のステンシルマスクの１つのエリアを示す図−
実施例のブロックに形成された透過孔の例を示す図第 図 ７ブロツク 一実施例の透過孔を可変透過孔として使用する例をそれ
ぞれ示す図第 図 従来の荷電粒子ビーム露光装置の全体の構成図第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 各々所定開口形状の複数の透過孔を形成したステンシル
   マスクの該透過孔と荷電粒子ビームとの位置関係を操作
   して１つの透過孔を選択し、選択された透過孔を介して
   ウェハを露光する露光部を備えた荷電粒子ビーム露光装
   置において、前記複数の透過孔に関するデータを保持す
   る保持手段と、 該保持手段内のデータを参照しながら描画データによっ
   て示された描画すべきパターンの形状に対応する１つの
   透過孔を指定する指定手段と、該指定された透過孔の形
   状と描画すべきパターンの形状との形状差に相当する補
   正値を演算する演算手段と、 指定手段によって指定された１つの透過孔の位置データ
   を前記演算手段で演算された補正値で補正して前記露光
   部に出力する出力手段と、 を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。