(57)【要約】【課題】  本発明は、電子線、イオンビーム等の荷電粒子線を用いて露光を行う荷電粒子線露光装置に関し、レチクルの破損部位を装置内で自動的に検出することを目的とする。【解決手段】  レチクルのパターンを感応基板上に転写する荷電粒子線露光装置において、前記レチクルの位置測定を行う位置測定手段により、前記レチクルの破損部位の検出を行うことを特徴とする。また、前記位置測定手段は、オートフォーカス装置またはレチクル顕微鏡であることを特徴とする。さらに、前記レチクルの破損部位は、前記レチクルのメンブレンが除去処理されている除去処理サブフィールドであることを特徴とする。【選択図】      図１
2007005556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルのパターンを感応基板上に転写する荷電粒子線露光装置において、
前記レチクルの位置測定を行う位置測定手段により、前記レチクルの破損部位の検出を行うことを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項２】
請求項１記載の荷電粒子線露光装置において、
前記位置測定手段は、オートフォーカス装置またはレチクル顕微鏡であることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の荷電粒子線露光装置において、
前記レチクルの破損部位は、前記レチクルのメンブレンが除去処理されている除去処理サブフィールドであることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項４】
請求項３記載の荷電粒子線露光装置において、
前記レチクルのパターンを感応基板上に転写する時に、前記除去処理サブフィールドのブランキングを行うことを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項５】
請求項３記載の荷電粒子線露光装置において、
前記除去処理サブフィールドは、前記レチクルのアライメント用のサブフィールドであり、前記レチクルのアライメント時に前記除去処理サブフィールドのアライメント情報を除外することを特徴とする荷電粒子線露光装置。                                                                               
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線、イオンビーム等の荷電粒子線を用いて露光を行う荷電粒子線露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、露光の高解像度と高スループットの両者を備えた電子線露光装置の開発が進められている。従来、このような目的で、１ダイまたは複数のダイを一度に露光する一括転写方式が検討されている。しかしながら、この方式では、転写のための原版となるレチクル(マスク)の制作が難しく、また、１ダイ以上という広い光学フィールド内で収差を必要な値以下にすることが困難である。そこで、近時、１ダイまたは複数のダイを一度に露光することなく、数１００μｍ程度の小さな領域(以下サブフィールドという)に分割して転写露光する分割転写方式が検討されている。
【０００３】
一方、このような分割転写方式に使用されるレチクルは、メンブレンを梁により分割して多数のサブフィールドを形成し、各サブフィールドのメンブレンにパターンを形成して構成されている。そして、このようなレチクルでは、レチクル上に形成されたサブフィールドの全てが正常であるとは限らず、そのメンブレンが破損する場合がある。メンブレンが破損したサブフィールドは、メンブレンが鏡筒内で飛散するのを避けるため、そのメンブレンを完全に除去した状態で使用に供される。そして、このように一部のサブフィールドのメンブレンが除去されたレチクルを使用して露光を行う時には、メンブレンの除去されたサブフィールドの大開口パターンがウェハに転写されるのを防止するため、メンブレンの除去されたサブフィールドにブランキングをかけて非露光にする必要がある。
【特許文献１】特開２００５−５０８５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来、メンブレンの除去されたサブフィールドの検出を目視で行っているため、メンブレンの除去されたサブフィールドの特定に多大な工数が必要になるという問題があった。
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、レチクルの破損部位を装置内で自動的に検出することができる荷電粒子線露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明の荷電粒子線露光装置は、レチクルのパターンを感応基板上に転写する荷電粒子線露光装置において、前記レチクルの位置測定を行う位置測定手段により、前記レチクルの破損部位の検出を行うことを特徴とする。
第２の発明の荷電粒子線露光装置は、第１の発明の荷電粒子線露光装置において、前記位置測定手段は、オートフォーカス装置またはレチクル顕微鏡であることを特徴とする。
【０００６】
第３の発明の荷電粒子線露光装置は、第１の発明または第２の発明の荷電粒子線露光装置において、前記レチクルの破損部位は、前記レチクルのメンブレンが除去処理されている除去処理サブフィールドであることを特徴とする。
第４の発明の荷電粒子線露光装置は、第３の発明の荷電粒子線露光装置において、前記レチクルのパターンを感応基板上に転写する時に、前記除去処理サブフィールドのブランキングを行うことを特徴とする。
【０００７】
第５の発明の荷電粒子線露光装置は、第３の発明の荷電粒子線露光装置において、前記除去処理サブフィールドは、前記レチクルのアライメント用のサブフィールドであり、前記レチクルのアライメント時に前記除去処理サブフィールドのアライメント情報を除外することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の荷電粒子線露光装置では、レチクルの位置測定を行う位置測定手段により、レチクルの破損部位の検出を行うようにしたので、レチクルの破損部位を装置内で自動的に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の荷電粒子線露光装置の一実施形態である分割転写方式の電子線露光装置の光学系および制御系を概略的に示している。
図１において、光学系の最上流に配置されている電子銃１１は、図中下方に向けて電子線を放射する。電子銃１１の下方には２段のコンデンサレンズ１３，１５が備えられており、電子線は、これらのコンデンサレンズ１３，１５によって収束されブランキング開口１７にクロスオーバーＣ．Ｏ．を結像する。
【００１０】
二段のコンデンサレンズ１３，１５の下方には、照明ビーム成形開口１９が備えられている。この照明ビーム成形開口１９は、レチクル(マスク)２１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。この照明ビーム成形開口１９の像は、レンズ２３によってレチクル２１に結像される。
照明ビーム成形開口１９の下方には、ブランキング偏向器２５が配置されている。このブランキング偏向器２５は、必要時に照明ビームを偏向させてブランキング開口１７の非開口部に当てて、ビームがレチクル２１に当たらないようにする。
【００１１】
ブランキング開口１７の下には、照明ビーム偏向器２７が配置されている。この照明ビーム偏向器２７は、主に照明ビームを図の横方向(Ｘ方向)に順次走査して、照明光学系の視野内にあるレチクル２１の各サブフィールドの照明を行う。照明ビーム偏向器２７の下方には、照明レンズ２３が配置されている。照明レンズ２３は、レチクル２１上に照明ビーム成形開口１９の像を結像させる。
【００１２】
レチクル２１は、実際には光軸垂直面内(Ｘ−Ｙ平面)に広がっており、多数のサブフィールドを有する(詳細は後述する)。レチクル２１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、複数のレチクルに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よい。
レチクル２１は移動可能なレチクルステージ２９上に載置されており、レチクル２１を光軸垂直方向(ＸＹ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レチクル２１上の各サブフィールドを照明することができる。
【００１３】
レチクルステージ２９には、レーザ干渉計を用いた位置検出器３１が付設されており、レチクルステージ２９の位置をリアルタイムで正確に把握することができる。
レチクル２１の図中下面には、アライメントマーク３３が形成されている(詳細は後述する)。レチクル２１の下方には、レチクル顕微鏡３５が配置されている、レチクル顕微鏡３５は、アライメントマーク３３にプローブ光(光又は荷電粒子線)を照射する照明光学系と、アライメントマーク３３からの反射光を検出してアライメントマーク３３の画像を取得する画像取得手段(光学系およびＣＣＤなど)を備えている。
【００１４】
レチクル顕微鏡３５が取得したアライメントマーク３３の画像は、マーク画像処理装置３５ａに送られ処理される。そして、マーク画像処理装置３５ａで処理されたアライメントマーク３３の画像に基づいて露光を行う。
レチクル２１の下方には、オートフォーカス装置３７が配置されている。このオートフォーカス装置３７は、レチクル２１の下面にプローブ光(光又は荷電粒子線)を照射する照明光学系３７ｂと、レチクル２１の下面からの反射光を検出して画像を取得する画像取得手段(光学系およびＣＣＤなど)３７ｃを備えている。このオートフォーカス装置３７は、レチクル２１の下面に斜め方向からスリット像を投射し、反射したスリットの位置を画像取得手段３７ｃ側でモニタしてレチクル２１の上下方向(Ｚ方向)の位置を検出する。
【００１５】
レチクル２１の下方には投影レンズ３９，４１および偏向器４３が設けられている。レチクル２１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３９，４１、偏向器４３によってウェハ４５上の所望の位置に結像される。ウェハ４５上には、適当なレジストが塗布されている。このレジストに電子線のドーズが与えられることにより、レチクル２１上のパターンが縮小されてウェハ４５上に転写される。
【００１６】
レチクル２１とウェハ４５の間を縮小率比で内分する点にクロスオーバー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４７が設けられている。コントラスト開口４７は、レチクル２１の非パターン部で散乱された電子線がウェハ４５に到達しないように遮断する。
ウェハ４５の直上には反射電子検出器４９が配置されている。この反射電子検出器４９は、ウェハ４５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。例えばレチクル２１上のマークパターンを通過したビームでウェハ４５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、レチクル２１とウェハ４５の相対的位置関係を知ることができる。
【００１７】
ウェハ４５は、静電チャック(不図示)を介して、ＸＹ方向に移動可能なウェハステージ５１上に配置されている。上記レチクルステージ２９とウェハステージ５１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。ウェハステージ５１には、レーザ干渉計を用いた位置検出器５３が付設されており、ウェハステージ５１の位置をリアルタイムで正確に把握することができる。
【００１８】
上記各レンズ１３，１５，２３，３９，４１および各偏向器２５，２７，４３は、各々のコイル電源制御部１３ａ，１５ａ，２３ａ，３９ａ，４１ａおよび２５ａ，２７ａ，４３ａを介してコントローラ５５によりコントロールされる。また、レチクルステージ２９およびウェハステージ５１も、各々のステージ制御部２９ａ，５１ａを介して、コントローラ５５により制御される。ステージ位置検出器３１，５３は、アンプやＡ／Ｄ変換器等を含むインターフェイス３１ａ，５３ａを介してコントローラ５５に信号を送る。また、反射電子検出器４９も同様のインターフェイス４９ａを介してコントローラ５５に信号を送る。
【００１９】
コントローラ５５は、ステージ位置の制御誤差や投影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４３で補正する。これにより、レチクル２１上のサブフィールドの縮小像がウェハ４５上の目標位置に正確に転写される。そして、ウェハ４５上で各サブフィールドの像が繋ぎ合わされて、レチクル２１上のチップパターン全体がウェハ４５上に転写される。
【００２０】
図２は、上述した分割転写方式の電子線露光装置に用いられるレチクル２１の一例を示している。このレチクル２１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される。
図２において、多数の正方形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(厚さ０．１μｍ〜数μｍ)５７である。
【００２１】
この小メンブレン領域５７は、図３の(ｂ)に示すように、中央部のパターン領域(サブフィールド)５９と、その周囲の額縁状の非パターン領域(スカート)６１とからなる。サブフィールド５９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６１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。パターン形成の形態としては、メンブレンに孔開き部を設けるステンシルタイプと、電子線の高散乱体からなるパターン層をメンブレン上に形成する散乱メンブレンタイプとがある。
【００２２】
一つのサブフィールド５９は、例えば、レチクル２１上で１ｍｍ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５９がウェハ４５上に縮小投影された投影像の大きさは、０．２５ｍｍ角である。図３の(ａ)に示すように、小メンブレン領域５７の周囲の直交する格子状の部分(グリレージ)６３は、レチクル２１の機械強度を保つための、例えば厚さ０．５〜１ｍｍ程度の梁である。グリレージ６３の幅は、例えば０．１ｍｍ程度である。なお、スカート６１の幅は、例えば０．０５ｍｍ程度である。
【００２３】
図３の(ａ)において、符号６５は、サブフィールド５９の除去された除去処理サブフィールド６５を示している。この除去処理サブフィールド６５は、レチクル２１のメンブレンが亀裂等により破損した部分であり、メンブレンが鏡筒内で飛散するのを避けるため、破損部位のサブフィールド５９のメンブレンが完全に除去されている。
図２に示したように、図の横方向(Ｘ方向)に多数の小メンブレン領域５７が並んで一つのグループ(エレクトリカルストライプ６７)をなし、そのようなエレクトリカルストライプ６７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６９を形成している。エレクトリカルストライプ６７の長さ(メカニカルストライプ６９の幅)は照明光学系の偏向可能視野の大きさによって制限される。
【００２４】
メカニカルストライプ６９は、Ｘ方向に並列に複数存在する。隣り合うメカニカルストライプ６９の間にストラット７１として示されている幅の太い梁は、レチクル２１全体のたわみを小さく保つためのものである。ストラット７１はグリレージ６３と一体となっている。
メカニカルストライプ６９の図中下方、レチクル２１の裏面には、レチクル２１のアライメントを行うためのアライメントマーク３３が形成されている。また、この実施形態では、各メカニカルストライプ６９には、メカニカルストライプ６９のＸ方向およびＹ方向のアライメントを行うためのアライメントマーク７３が形成されている。このアライメントマーク７３は、例えば、メカニカルストライプ６９の上下のサブフィールド５９に、十字状に穴部を形成してなる。
【００２５】
図２において斜線で示す部分は、サブフィールド５９の除去された除去処理サブフィールド６５を示している。この実施形態では、メカニカルストライプ６９の図の上側に位置するアライメントマーク７３用のサブフィールド５９の１つが除去処理サブフィールド６５Ａとされている。また、中央および下側の２つのサブフィールド５９が除去処理サブフィールド６５Ｂ，６５Ｃとされている。これ等の除去処理サブフィールド６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃは、ウェハ４５の露光に絶対的に必要なものではなく、この状態でレチクル２１として使用可能である。
【００２６】
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６９内のＸ方向のサブフィールド５９の列(エレクトリカルストライプ６７)は電子線偏向により順次露光される。一方、メカニカルストライプ６９内のＹ方向の列は、連続ステージ走査により順次露光される。露光の際には、レチクル顕微鏡３５によりアライメントマーク３３，７３にプローブ光を当て、アライメントマーク３３，７３を検出してアライメントを行う。
【００２７】
上述した電子線露光装置では、レチクル２１の上下方向(Ｚ方向)の位置を検出するオートフォーカス装置３７を用いて、レチクル２１の除去処理サブフィールド６５(６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ)の検出が行われる。この検出は、レチクルステージ２９を移動させてレチクル２１の全面を走査することにより行われる。すなわち、レチクル２１の下面にオートフォーカス装置３７の照明光学系３７ｂからプローブ光を照射すると、除去処理されていないサブフィールド５９では、サブフィールド５９でプローブ光が反射し、この画像が画像取得手段３７ｃに取得される。一方、除去処理サブフィールド６５(６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ)では、プローブ光が反射しないため、画像取得手段３７ｃには画像が取得されない。従って、画像の有無により除去処理サブフィールド６５(６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ)のアドレスを自動的に検出することが可能になる。
【００２８】
このようにして検出された除去処理サブフィールド６５(６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ)のアドレス情報は、コントローラ５５に記憶される。そして、ウェハ４５の露光時には、アドレス情報が露光条件の設定に帰還され、ブランキング偏向器２５により照明ビームを偏向することにより、ビームがレチクル２１に照明されないようにブランキングされる。従って、除去処理サブフィールド６５(６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ)の大開口パターンがウェハ４５上に転写されることを確実に防止することができる。
【００２９】
また、この実施形態では、メカニカルストライプ６９のアライメントを行うためのアライメントマーク７３が形成されるサブフィールド５９の一つが除去処理サブフィールド６５Ａとされている。従って、この実施形態では、コントローラ５５により除去処理サブフィールド６５Ａのアライメント情報が除外され、他の正常なサブフィールド５９のアライメントマーク７３によりメカニカルストライプ６９のアライメントが行われる。これにより、アライメントを的確に行うことができる。
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。
【００３０】
(１)上述した実施形態では、オートフォーカス装置３７によりレチクル２１の除去処理サブフィールド６５を検出した例について説明したが、例えば、レチクル顕微鏡３５を用いて除去処理サブフィールド６５を検出するようにしても良い。この場合には、検出はレチクルステージ２９を移動させてレチクル２１の全面をレチクル顕微鏡３５により走査することにより行われる。すなわち、レチクル２１の下面にレチクル顕微鏡３５の照明光学系(不図示)からプローブ光を照射すると、除去処理されていないサブフィールド５９では、サブフィールド５９でプローブ光が反射するが、除去処理サブフィールド６５では、プローブ光が反射しない。従って、画像取得手段(不図示)に取得された画像をマーク画像処理装置３５ａで画像処理することにより、除去処理サブフィールド６５のアドレスを自動的に検出することが可能になる。
【００３１】
(２)上述した実施形態では、レチクル２１の除去処理サブフィールド６５を検出した例について説明したが、本発明はレチクル２１の亀裂等の破損部位の検出に広く適用することができる。
(３)上述した実施形態では、電子線露光装置に本発明を適用した例について説明したが、イオンビーム露光装置等の荷電粒子線露光装置に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の荷電粒子線露光装置の一実施形態を示す説明図である。
【図２】図１のレチクルを示す説明図である。
【図３】図２のレチクルの詳細を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
２１：レチクル、２５：ブランキング偏向器、３５：レチクル顕微鏡、３７：オートフォーカス装置、４５：ウェハ、５９：サブフィールド、６５(６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ)：除去処理サブフィールド。                                                                               
【図１】
2007005556.tif 000003
【図２】
2007005556.tif 000004
【図３】
2007005556.tif 000005