(57)【要約】【課題】可変成形型電子ビーム露光装置および露光方法におけるビームＸＹ差を抑制して精度の高い露光を行うこと。【解決手段】相直交するＸＹ方向に沿った露光パターンデータを用いて略矩形の照射面形状を有する電子ビームを成形し、基板に露光を行う露光装置において、露光パターンデータをＸ方向に沿ったＸ方向パターン群とＹ方向に沿ったＹ方向パターン群とに分類するデータ処理部１ｇと、データ処理部１ｇによって分類されたＸ方向パターン群とＹ方向パターン群とを用いた露光に合わせて基板を略９０°回転させる回転部１ｆとを備えるものでもある。【選択図】　　　　図１
2004079646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相直交するＸＹ方向に沿った露光パターンデータを用いて略矩形の照射面形状を有する電子ビームを成形し、基板に露光を行う露光方法において、
前記露光パターンデータをＸ方向に沿ったＸ方向パターン群とＹ方向に沿ったＹ方向パターン群とに分類する工程と、
前記Ｘ方向パターン群と前記Ｙ方向パターン群とのうちいずれか一方のパターン群を用いて基板に露光を行う工程と、
前記基板を略９０°回転させた後、前記Ｘ方向パターン群と前記Ｙ方向パターン群とのうち他方のパターン群を用いて基板に露光を行う工程と
を備えることを特徴とする露光方法。
【請求項２】
相直交するＸＹ方向に沿った露光パターンデータを用いて略矩形の照射面形状を有する電子ビームを成形し、基板に露光を行う露光装置において、
前記露光パターンデータをＸ方向に沿ったＸ方向パターン群とＹ方向に沿ったＹ方向パターン群とに分類するデータ処理手段と、
前記データ処理手段によって分類されたＸ方向パターン群とＹ方向パターン群とを用いた露光に合わせて前記基板を略９０°回転させる回転手段と
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項３】
前記回転手段は、前記基板を載置するステージを回転させる機構を備える
ことを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
相直交するＸＹ方向に沿った露光パターンデータを用いて略矩形の照射面形状を有する電子ビームを成形し、基板に露光を行う露光装置において、
前記露光パターンデータをＸ方向に沿ったＸ方向パターン群とＹ方向に沿ったＹ方向パターン群とを外部から読み込むデータ入力手段と、
前記データ入力手段によって入力されたＸ方向パターン群とＹ方向パターン群とを用いた露光に合わせて前記基板を略９０°回転させる回転手段と
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項５】
前記回転手段は、前記基板を載置するステージを回転させる機構を備える
ことを特徴とする請求項４記載の露光装置。
【請求項６】
請求項４記載の露光装置におけるデータ入力手段で読み込むデータを生成する露光データ処理方法において、
相直交するＸＹ方向に沿った露光パターンデータをＸ方向に沿ったＸ方向パターン群とＹ方向に沿ったＹ方向パターン群とに分類する
ことを特徴とする露光データ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相直交するＸＹ方向に沿った露光パターンデータを用いて略矩形の照射面形状を有する電子ビームを成形し、基板に露光を行う露光装置、露光方法および露光データ処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、可変成形型電子ビーム露光装置の露光ビームの形成方法について、図５の模式図に基づき説明する。電子ビーム光源１ａから発せられた電子ビームは、第１アパーチャ１ｂを通って矩形ビームとなり、偏向電極１ｃで偏向されて、第２アパーチャ１ｄの一部を通り、最終的に試料上に照射されて矩形ビーム１ｅとなる。
【０００３】
このとき、試料上に露光される矩形ビーム１ｅのサイズは、第１アパーチャ１ｂを通ったビームが、第２アパーチャ１ｄのどの部分（角）に照射されるかによって決定される。すなわち、偏向電極１ｃによるビームの偏向量がビームサイズを決めることになる。
【０００４】
次に、露光ビームのビームサイズ調整方法について、図６の模式図に基づき説明する。ビームサイズの調整方法には、いくつかの種類があるが、基本的に上記説明のように形成された矩形ビームをステージ上などに形成された基準マークをスキャンさせることで行う。ここでは、ナイフエッジ法と呼ばれる代表的なビーム調整方法について説明する。
【０００５】
例えば、試料上１μｍ□のビームを形成したい場合、図６に示す矩形ビーム２ａを、シリコンなどで形成された基準マーク２ｂに対して、Ｘ方向およびＹ方向にスキャンさせ、基準マークの下部に設置したファラデーカップ２ｃで電子ビームを検出し、電子強度波形を得ることで、ビームサイズを測定する。
【０００６】
測定した結果、Ｘ方向およびＹ方向のビームサイズが１μｍになるように、図５に示す偏向電極１ｃに偏向補正量を加えて調整を行う。
【０００７】
以上、簡単に可変成形型電子ビーム露光装置でのビームサイズ形成方法とその調整方法について説明したが、可変成形型電子ビーム露光方法ではその原理上、最終的に試料上に形成されるビームのＸ方向とＹ方向のビームサイズに生ずる誤差、いわゆるビームＸＹ差の問題がある。ビームＸＹ差を生ずる要因としては、
１）上記、偏向電極の特性および偏向電極に掛かる電圧の誤差
２）第１アパーチャおよび第２アパーチャのビーム形成部のコンタミネーション
３）上記、ビームサイズ調整に使用する基準マークの形成精度、コンタミネーション
４）上記ビームサイズ調整時の測定誤差
などが挙げられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記で説明したビームのＸＹ差は、試料上に露光すべきＸ方向とＹ方向の混在したパターンの線幅均一性に影響を与えるため、非常にパターン線幅均一性が要求されるデバイスパターンの露光などでは大きな問題となる。
【０００９】
例えば、デバイスパターンのゲート層では、ゲート線幅がトランジスタの動作速度を決めるため、ゲート線幅を高精度に形成しなければならない。よって、ゲート線幅がＸ方向とＹ方向とで混在する場合、電子ビームのＸＹ差が、直接トランジスタの動作速度のバラツキにつながるため、ビームＸＹ差の低減が非常に大きな課題となる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、相直交するＸＹ方向に沿った露光パターンデータを用いて略矩形の照射面形状を有する電子ビームを成形し、基板に露光を行う露光方法において、露光パターンデータをＸ方向に沿ったＸ方向パターン群とＹ方向に沿ったＹ方向パターン群とに分類する工程と、Ｘ方向パターン群とＹ方向パターン群とのうちいずれか一方のパターン群を用いて基板に露光を行う工程と、基板を略９０°回転させた後、Ｘ方向パターン群とＹ方向パターン群とのうち他方のパターン群を用いて基板に露光を行う工程とを備えている。
【００１１】
また、相直交するＸＹ方向に沿った露光パターンデータを用いて略矩形の照射面形状を有する電子ビームを成形し、基板に露光を行う露光装置において、露光パターンデータをＸ方向に沿ったＸ方向パターン群とＹ方向に沿ったＹ方向パターン群とに分類するデータ処理手段と、データ処理手段によって分類されたＸ方向パターン群とＹ方向パターン群とを用いた露光に合わせて基板を略９０°回転させる回転手段とを備えるものでもある。
【００１２】
また、相直交するＸＹ方向に沿った露光パターンデータを用いて略矩形の照射面形状を有する電子ビームを成形し、基板に露光を行う露光装置において、露光パターンデータをＸ方向に沿ったＸ方向パターン群とＹ方向に沿ったＹ方向パターン群とを外部から読み込むデータ入力手段と、データ入力手段によって入力されたＸ方向パターン群とＹ方向パターン群とを用いた露光に合わせて基板を略９０°回転させる回転手段とを備えるものでもある。
【００１３】
また、上記露光装置におけるデータ入力手段で読み込むデータを生成する露光データ処理方法においては、相直交するＸＹ方向に沿った露光パターンデータをＸ方向に沿ったＸ方向パターン群とＹ方向に沿ったＹ方向パターン群とに分類する方法でもある。
【００１４】
このような本発明では、露光パターンデータをＸ方向に沿ったＸ方向パターン群とＹ方向に沿ったＹ方向パターン群とに分類しており、最初の露光ではＸＹ方向パターン群のいずれか一方を用いてパターンを形成し、次の露光では基板を略９０°回転させて他方のパターン群のデータを用いてパターン形成するため、電子ビームの照射面形状としてはＸＹ方向の一方を基準としたもののみを用いることができ、電子ビーム成形におけるＸＹ差を抑制した精度の高い露光を行うことができるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。本発明では次のような考え方を用いている。ビームのＸＹ差は、矩形ビームを形成する限り発生し得る要素のため避けられない。そこで、非常に高精度な線幅均一性を要するパターンは、Ｘ方向またはＹ方向という一方向のビームのみで露光するようにする。そのためには、例えばＸ方向の線幅精度が必要なパターンを露光した後、試料を略９０°回転させ、本来Ｙ方向の線幅精度が必要なパターンをＸ方向にクリティカルなパターンとして露光する。
【００１６】
試料を９０°回転させる方法としては、例えば次のような方法が考えられる。
（１）露光装置にステージが略９０°回転する機構を持たせ、一方向で露光した後、ステージを略９０°回転させる。
（２）ステージ上に載置されるカセットに試料を装填する露光方法の場合、一方向で露光した後、カセットをステージ上から一旦搬出し、カセットを略９０°回転させた後、ステージ上に再度カセットを載置する。
（３）ステージ上に載置されるカセットに試料を装填する露光方法の場合、一方向で露光した後、カセットをステージ上から一旦搬出し、さらにカセットから試料を搬出した後、試料を略９０°回転させて再度カセットに装填し、カセットをステージ上に載置する。
【００１７】
ここで、上記において本来Ｘ方向またはＹ方向の線幅均一性が必要なパターンの分類は、矩形パターンの短い方向を基準に選択することとする。これは、実際のデバイスパターンの露光を鑑みたもので、例えばゲート層の場合、トランジスタゲートを形成するパターンは、全てパターンの短い方の線幅均一性が求められるためである。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る露光装置（可変成形型電子ビーム露光装置）を説明する模式図である。電子ビーム光源１ａから発せられた電子ビームは、第１アパーチャ１ｂを通って矩形ビームとなり、偏向電極１ｃで偏向されて、第２アパーチャ１ｄの一部を通り、最終的に基板等の試料上に照射されて矩形ビーム１ｅとなる。
【００１９】
このとき、試料上に露光される矩形ビーム１ｅの照射面形状のサイズは、第１アパーチャ１ｂを通ったビームが、第２アパーチャ１ｄのどの部分（角）に照射されるかによって決定される。すなわち、偏向電極１ｃによるビームの偏向量がビームサイズを決めることになる。
【００２０】
また、本実施形態の露光装置では、上記（１）〜（３）のうちいずれかの方法で試料を略９０°回転させる回転部１ｆと、露光パターンデータをＸ方向に沿ったＸ方向パターン群とＹ方向に沿ったＹ方向パターン群とに分類するデータ処理部１ｇとを備えている。
【００２１】
さらには、試料を略９０°回転させた後で、その試料の位置を検出するためのマーク検出部１ｈおよび回転後の位置を補正する位置補正部１ｉも備えている。なお、図１に示す構成ではデータ処理部１ｇを露光装置内に備える例を示しているが、このデータ処理部１ｇの代わりに、Ｘ方向パターン群とＹ方向パターン群とを外部の装置から得るデータ入力部を備えている構成であってもよい。
【００２２】
この場合、外部のコンピュータ等から成る情報処理装置で、露光パターンデータをＸ方向に沿ったＸ方向パターン群とＹ方向に沿ったＹ方向パターン群とに分類するデータ処理方法を例えばプログラムによって実現し、この処理によって得たＸ方向パターン群とＹ方向パターン群とをデータ入力部によって入力するようにする。これによって露光装置の処理負荷を軽減できるようになる。
【００２３】
次に、図２のフローチャートに沿って本実施形態に係る露光方法を説明する。なお、以下の説明で図２に示されない符号は図１を参照するものとする。
【００２４】
先ず、露光データ（Ａ）を、矩形パターンのＸ方向の方が短いパターン群（Ａ１）と、Ｙ方向の方が短いパターン群（Ａ２）に分類する（ステップＳ１）。露光データ（Ａ）に属する全ての矩形パターンは、通常データフォーマット上でＸ方向およびＹ方向の長さの情報を有しているため、パターンを分類する方法としては、露光データ（Ａ）の全ての矩形パターンについて、データ処理部１ｇもしくは外部のデータ処理装置を用いて、矩形パターンの持つＸおよびＹ方向の長さの情報を識別させればよい。
【００２５】
次に、Ｘ方向の方が短いパターン群（Ａ１）を、試料上に露光する（ステップＳ２）。この露光を行った後、試料を略９０°回転させる（ステップＳ３）。回転の方法は、上記説明した（１）〜（３）のうちいずれかを用いる。
【００２６】
次いで、ステップＳ１で得た、Ｙ方向の方が短いパターン群（Ａ２）を露光データ上で９０°回転させ（ステップＳ４）、パターン群（Ａ３）を得る。その後、パターン群（Ａ３）を試料上に露光する（ステップＳ５）。
【００２７】
なお、上記ステップＳ３で試料を略９０°回転させる際、回転位置誤差を精度よく補正するため、試料上または試料を載置する冶具（カセット等）にあらかじめ基準マークを形成しておき、試料回転後には基準マーク位置をマーク検出部１ｈで検出して、この検出結果に基づき回転前の位置に対して直交度および試料の歪など、位置補正部１ｉによって補正を加えるようにする。
【００２８】
以下、具体的な実施例に沿って本発明を説明する。
【００２９】
【実施例】
＜実施例１＞
図３（ａ）は本実施例で用いた露光パターンである。本実施例では、可変成形型電子ビーム露光装置を用いて、フォトマスク基板上にパターン形成した。図３（ａ）の中で、「→　←」で挟んだ部分が線幅形成精度が要求される部分とし、所望とされる線幅はフォトマスク上０．５μｍである。
【００３０】
まず、リファレンスデータを得るため、図３（ａ）のパターンを可変成形型電子ビーム露光装置を用いて通常の露光方法でフォトマスク基板上に露光し、プロセス現像後の線幅をＣＤ−ＳＥＭ（測長走査型電子顕微鏡）を用いて測定した。結果、「→　←」で示した　０．５μｍ幅ターゲットの部分について、Ｘ方向に相当する部分の平均線幅は　０．５０５μｍ、Ｙ方向に相当する部分の平均線幅は　０．４９５μｍとなり、ＸＹ差として　０．０１μｍの線幅均一性誤差を確認した。
【００３１】
次に、本発明を用いて露光を実施した。まず、図３（ａ）の各々のパターンについて、パターンサイズの短い方向を基準として、図３（ｂ）および図３（ｃ）のようなパターン群に分類した。図３（ｂ）はＸ方向にサイズが短いパターン群、図３（ｃ）はＹ方向にサイズが短いパターン群である。
【００３２】
はじめに、図３（ｂ）のパターン群を露光した。次に、基板を略９０°回転させた。基板はもともとカセットにセットしてステージ上に載置していたため、基板を一旦カセットから抜き出し、基板を略９０°回転させた後、再度カセットに基板をセットした。
【００３３】
基板を略９０°回転させた後は、回転前の状態に対して露光位置を精度よく補正するため、あらかじめ基板上の４隅に形成しておいた十字型基準マークを電子ビームで検出するマーク検出部１ｈ（図１参照）で検出し、直交度および試料歪などを位置補正部１ｉ（図１参照）で補正して、露光装置に位置補正データをセットした。
【００３４】
次に、図３（ｃ）で得たＹ方向にサイズが短いパターン群について、データ上で９０°回転させ、図３（ｄ）のようなＸ方向にサイズが短いパターン群を得た。得られたパターン群である図３（ｄ）をフォトマスク基板上に露光し、プロセス現像後の線幅をＣＤ−ＳＥＭを用いて測定した。
【００３５】
その結果、図３（ａ）の→　←で示した　０．５μｍ幅ターゲットの部分について、Ｘ方向に相当する部分の平均線幅は　０．５０５μｍ、Ｙ方向に相当する部分の平均線幅は　０．５０３μｍとなり、ＸＹ差としては　０．００２μｍの線幅均一性誤差を確認した。
【００３６】
よって、リファレンスデータの　ＸＹ差　０．０１μｍに対して、本発明を用いることでＸＹ差　０．００２μｍとなり、　０．００８μｍの　ＸＹ差を改善することが出来た。
【００３７】
＜実施例２＞
図４（ａ）は本実施例で用いた露光パターンである。本実施例では、可変成形型電子ビーム露光装置を用いて、シリコン基板上にパターン形成した。図４（ａ）の中で、「→　←」で挟んだ部分が線幅形成精度が要求される部分とし、所望とされる線幅は　シリコン基板上０．１μｍである。
【００３８】
まず、リファレンスデータを得るため、図４（ａ）のパターンを可変成形型電子ビーム露光装置を用いて通常の露光方法でシリコン基板上に露光し、プロセス現像後の線幅をＣＤ−ＳＥＭを用いて測定した。結果、「→　←」で示した　０．１μｍ幅ターゲットの部分について、Ｘ方向に相当する部分の平均線幅は　０．１０８μｍ、Ｙ方向に相当する部分の平均線幅は　０．１０１μｍとなり、ＸＹ差として　０．００７μｍの線幅均一性誤差を確認した。
【００３９】
次に、本発明方法を用いて実施した。まず図４（ａ）の各々のパターンについて、パターンサイズの短い方向を基準として、図４（ｂ）および図４（ｃ）のようなパターン群に分類した。図４（ｂ）はＹ方向にサイズが短いパターン群、図４（ｃ）はＸ方向にサイズが短いパターン群である。
【００４０】
はじめに、図４（ｂ）のパターン群を露光した。次に、基板を略９０°回転させた。基板はもともとカセットにセットしてステージ上に載置していたため、カセット毎略９０°回転させた。カセットを略９０°回転させた後は、回転前の状態に対して露光位置を精度よく補正するため、あらかじめカセット上の４隅に形成してある十字型基準マークを電子ビームで検出するマーク検出部１ｈ（図１参照）により検出し、直交度およびカセット歪などを位置補正部１ｉ（図１参照）で補正して、露光装置に位置補正データをセットした。
【００４１】
次に、図４（ｃ）で得たＸ方向にサイズが短いパターン群について、データ上で９０°回転させ、図４（ｄ）のようなＹ方向にサイズが短いパターン群を得た。得られたパターン群である図４（ｄ）をシリコン基板上に露光し、プロセス現像後の線幅をＣＤ−ＳＥＭを用いて測定した。
【００４２】
その結果、図４（ａ）の「→　←」で示した　０．１μｍ幅ターゲットの部分について、Ｘ方向に相当する部分の平均線幅は　０．１０８μｍ、Ｙ方向に相当する部分の平均線幅は　０．１０７μｍとなり、ＸＹ差としては　０．００１μｍの線幅均一性誤差を確認した。
【００４３】
よって、リファレンスデータのＸＹ差　０．００７μｍに対して、本発明を用いることでＸＹ差　０．００１μｍとなり、　０．００６μｍのＸＹ差を改善することが出来た。
【００４４】
以上、実施例に基づいて本発明の内容を説明したが、本発明の範囲は実施例に限定されるものではない。実施例では露光する基板として、フォトマスク基板およびシリコン基板を用いたが、その他の基板を適用することももちろん可能である。また、実施例では基板をカセットに載置させたが、ステージ上に直接基板をセットすることも可能とする。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば可変成形型電子ビームのＸ方向とＹ方向とで生じるビーム差を抑制でき、線幅均一性の誤差を低減させて精度の高い露光を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る露光装置を説明する模式図である。
【図２】本実施形態に係る露光方法を説明するフローチャートである。
【図３】実施例１を説明する模式図である。
【図４】実施例２を説明する模式図である。
【図５】可変成形型電子ビーム露光装置を説明する模式図である。
【図６】ビームサイズの調整方法を説明する模式図である。
【符号の説明】
１ａ…電子ビーム光源、１ｂ…第１アパーチャ、１ｃ…偏向電極、１ｄ…第２アパーチャ、１ｅ…矩形ビーム、１ｆ…回転部、１ｇ…データ処理部、１ｈ…マーク検出部、１ｉ…位置補正部、２ａ…矩形ビーム、２ｂ…基準マーク、２ｃ…ファラデーカップ
【図１】
2004079646.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004079646.tif 000006
【図５】
2004079646.tif 000007
【図６】
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