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JP2000058447A - Charged particle beam exposure apparatus and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

Charged particle beam exposure apparatus and semiconductor device manufacturing method

Info

Publication number
JP2000058447A
JP2000058447A JP11156007A JP15600799A JP2000058447A JP 2000058447 A JP2000058447 A JP 2000058447A JP 11156007 A JP11156007 A JP 11156007A JP 15600799 A JP15600799 A JP 15600799A JP 2000058447 A JP2000058447 A JP 2000058447A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reticle
mark
pattern
charged particle
particle beam
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP11156007A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Teruaki Okino
輝昭 沖野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP11156007A priority Critical patent/JP2000058447A/en
Publication of JP2000058447A publication Critical patent/JP2000058447A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レチクルマークやレチクルステージ上のマー
ク部の熱変形を極力防止し、より高精度なパターン形成
を行うことができる荷電粒子ビーム露光装置を提供す
る。 【解決手段】 本荷電粒子ビーム露光装置は、パターン
を形成したレチクル1を荷電ビームで照明し、レチクル
を通過してパターン化された荷電ビームを感応基板上に
結像させてパターンを転写する装置である。レチクル1
よりも荷電粒子ビーム源側に、レチクルステージ3上の
マーク部材5やレチクルのマーク周辺領域を遮蔽するフ
ード7、6を設けた。
[PROBLEMS] To provide a charged particle beam exposure apparatus capable of minimizing thermal deformation of a reticle mark or a mark portion on a reticle stage and forming a pattern with higher accuracy. SOLUTION: This charged particle beam exposure apparatus irradiates a reticle 1 on which a pattern is formed with a charged beam, and transfers the pattern by passing the reticle to form an image of the patterned charged beam on a sensitive substrate. It is. Reticle 1
The hoods 7 and 6 for shielding the mark member 5 on the reticle stage 3 and the area around the mark of the reticle are provided closer to the charged particle beam source.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスパ
ターンの転写露光等に用いられる、電子ビームやイオン
ビーム等の荷電粒子ビームを露光エネルギ源とする露光
装置に関する。特には、レチクルやレチクルステージの
マーク部材の熱変形を極力防止し、より高精度なパター
ン形成を行うことができるよう改良を加えた荷電粒子ビ
ーム露光装置に関する。さらには、そのような荷電粒子
ビーム露光装置を用いて高精度の半導体デバイスを製造
する方法に関する。なお、本明細書にいうレチクルは、
可変成形方式のアパーチャ板やキャラクタープロジェク
ション方式のレチクル、露光チップパターンに対応する
レチクルパターンを小さい領域に分割してレチクル上に
持ちその小領域を接続して転写する方式のレチクル等を
も含む、パターン転写用マスク全般を意味する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an exposure apparatus which uses a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam as an exposure energy source for transfer exposure of a semiconductor device pattern. In particular, the present invention relates to a charged particle beam exposure apparatus improved so that thermal deformation of a reticle or a mark member of a reticle stage is prevented as much as possible and more precise pattern formation can be performed. Further, the present invention relates to a method for manufacturing a highly accurate semiconductor device using such a charged particle beam exposure apparatus. The reticle referred to in this specification is
Patterns, including variable-shape aperture plates, character projection type reticles, and reticle patterns that divide the reticle pattern corresponding to the exposure chip pattern into small areas, hold them on the reticle, and connect and transfer the small areas. It means a general transfer mask.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子ビームを用いる転写露光を例として
従来技術を説明する。電子ビーム露光は高精度ではある
がスループットが低いのが欠点とされており、その欠点
を解消すべく様々な技術開発がなされてきた。現在で
は、セルプロジェクション、キャラクタープロジェクシ
ョンあるいはブロック露光と呼ばれる図形部分一括露光
方式が実用化されている。図形部分一括露光方式では、
繰り返し性のある回路小パターン(ウエハ上で10μm
角程度)を、同様の小パターンが複数種類形成されたレ
チクルを用いて、1個の小パターンを一単位として繰り
返し転写露光を行う。しかし、この方式でも、繰り返し
性のないパターン部分については可変成形方式の描画を
行う。
2. Description of the Related Art The prior art will be described by taking transfer exposure using an electron beam as an example. The drawback of electron beam exposure is high accuracy but low throughput, and various techniques have been developed to overcome the drawback. At present, a figure portion batch exposure method called cell projection, character projection or block exposure has been put to practical use. In the figure part batch exposure method,
Repeatable small circuit pattern (10 μm on wafer
Using a reticle on which a plurality of types of similar small patterns are formed, transfer exposure is repeatedly performed using one small pattern as one unit. However, even in this method, the variable shaping method is used for pattern portions having no repeatability.

【0003】一方、図形部分一括露光方式よりも飛躍的
に高スループットをねらう電子ビーム転写露光方式とし
て、一個の半導体ダイ全体の回路パターンを備えたレチ
クルを準備し、そのレチクルの範囲に電子ビームを照射
し、その照射範囲のパターンの像を投影レンズにより縮
小転写する電子ビーム縮小転写装置が提案されている。
この種の装置では、レチクルの全範囲に一括して電子ビ
ームを照射して一度にパターンを転写しようとすると、
精度良くパターンを転写することができない。また、原
版となるレチクルの製作が困難である。そこで、最近精
力的に検討されている方式は、1ダイ(ウエハ上のチッ
プ)又は複数ダイを一度に露光するのではなく、光学系
としては大きな光学フィールドを持つが、パターンは小
さな領域に分割して転写露光するという方式である(こ
こでは分割転写方式と呼ぶこととする)。この際この小
領域毎に、被露光面上に結像される前記小領域の像の焦
点やフィールドの歪み等の収差等を補正しながら露光す
る。これにより、ダイ全体の一括転写に比べて光学的に
広い領域にわたって解像度並びに精度の良い露光を行う
ことができる。
On the other hand, as an electron beam transfer exposure system aiming at a much higher throughput than the graphic partial batch exposure system, a reticle having a circuit pattern of an entire semiconductor die is prepared, and an electron beam is applied to the area of the reticle. An electron beam reduction transfer device that irradiates and reduces and transfers an image of a pattern in an irradiation range by a projection lens has been proposed.
In this type of apparatus, when the entire area of the reticle is irradiated with an electron beam and a pattern is to be transferred at once,
The pattern cannot be transferred accurately. Also, it is difficult to manufacture a reticle serving as an original. Therefore, a system which has been studied vigorously recently does not expose one die (chips on a wafer) or a plurality of dies at once, but has a large optical field as an optical system, but the pattern is divided into small regions. And performing transfer exposure (hereinafter, referred to as a division transfer system). At this time, for each of the small areas, exposure is performed while correcting aberrations such as the focal point of the image of the small area formed on the surface to be exposed and the field distortion. This makes it possible to perform exposure with high resolution and accuracy over an optically wide area as compared with batch transfer of the entire die.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】この種の荷電粒子ビー
ムを用いた露光装置においては、その装置の光学系のキ
ャリブレーションや、転写対象であるウエハとのアライ
メント等の目的で、レチクル又はレチクルステージ上に
設けたマークパターン像を、ウエハまたはウエハステー
ジ上に設けたマークパターン上に投影してマーク上及び
その周辺を走査し、それらマークの相対位置を求める
“マーク検出”が行われる。高解像を目指した上述の分
割転写方式等の装置では加速電圧が大きく、したがって
ターゲット面から放出される反射電子の量が少ない。そ
のため、高精度のマーク検出を行うには、走査時間を遅
くするか、走査回数を多くする必要がある。このためレ
チクル上又はレチクルステージ上に設けたマークパター
ン領域へのビーム照射量が多くなり、前記マークパター
ン領域部材の温度が上がり、熱膨張によりマークパター
ンの位置精度が低下してしまう。
In an exposure apparatus using a charged particle beam of this type, a reticle or a reticle stage is used for the purpose of calibration of an optical system of the apparatus, alignment with a wafer to be transferred, and the like. The mark pattern image provided above is projected onto a mark pattern provided on a wafer or a wafer stage, and the mark and its periphery are scanned to perform "mark detection" for obtaining the relative positions of the marks. In the above-described apparatus such as the split transfer system aiming at high resolution, the acceleration voltage is large, and therefore, the amount of reflected electrons emitted from the target surface is small. Therefore, in order to perform mark detection with high accuracy, it is necessary to slow down the scanning time or increase the number of scans. For this reason, the beam irradiation amount to the mark pattern area provided on the reticle or the reticle stage increases, the temperature of the mark pattern area member increases, and the thermal pattern deteriorates the position accuracy of the mark pattern.

【0005】マークパターンの位置精度の低下は、直接
的にアライメント精度の低下ひいては重ね合わせ精度の
低下につながる。また、光学系のキャリブレーション精
度の低下は、転写パターン相互の繋ぎ合わせ精度等の低
下につながり、デバイスパターンの短絡や断線、抵抗値
の不均一といった不良を増加させる。
[0005] A decrease in the positional accuracy of the mark pattern directly leads to a decrease in the alignment accuracy and, consequently, a decrease in the overlay accuracy. Further, a decrease in the calibration accuracy of the optical system leads to a decrease in the joining accuracy of the transfer patterns and the like, and increases defects such as short-circuiting, disconnection of the device pattern, and uneven resistance value.

【0006】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、レチクルやレチクルステージのマーク部材
の熱変形を極力防止し、より高精度なパターン形成を行
うことができる荷電粒子ビーム露光装置を提供すること
を目的とする。さらには、そのような荷電粒子ビーム露
光装置を用い、高精度の半導体デバイスを製造する方法
を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems, and a charged particle beam exposure capable of minimizing thermal deformation of a reticle or a mark member of a reticle stage and performing more accurate pattern formation. It is intended to provide a device. Still another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a highly accurate semiconductor device using such a charged particle beam exposure apparatus.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の荷電粒子ビーム露光装置は、 パターンを
形成したレチクルを荷電ビームで照明し、レチクルを通
過してパターン化された荷電ビームを感応基板上に結像
させてパターンを転写する荷電粒子ビーム露光装置であ
って; レチクルよりも荷電粒子ビーム源側に、レチク
ル又はレチクルステージ上に設けられるマークの周辺領
域へのビーム照射を遮蔽するフードが設けられているこ
とを特徴とする。
In order to solve the above problems, a charged particle beam exposure apparatus of the present invention illuminates a reticle on which a pattern is formed with a charged beam, and passes a patterned charged beam through the reticle. What is claimed is: 1. A charged particle beam exposure apparatus that forms an image on a sensitive substrate to transfer a pattern, wherein a charged particle beam source side of a reticle is shielded from irradiating a beam to a peripheral region of a mark provided on a reticle or a reticle stage. A hood is provided.

【0008】分割転写方式等の転写範囲の比較的広い露
光方式では、レチクル面上の照明ビームの寸法も相当大
きくなる(一例100〜1,000μm 角)。一方、マ
ークパターンの寸法は、数μm 〜100μm であること
が多い。したがって、キャリブレーションやアライメン
ト時などにマークをビームで照射する際は、不必要に広
いビームをレチクルやレチクルステージ上のマーク部材
に当てることとなる。不必要に広い照明ビームにより、
前述のようにレチクルや、レチクルステージ上のマーク
部材の熱変形という問題が生じる。一方、マーク検出時
のみ照明ビームの寸法を可変成形法により小さくするこ
とも可能であるが、照射光学系が複雑になり、好ましく
ない。そこで、上記のようなマークの周辺領域へのビー
ム照射を遮蔽するフードをマークの荷電粒子ビーム源側
(上流側)に設置し、レチクルやマーク自体等に照射す
るビームを最小限として、レチクルやレチクルステージ
上のマーク部材の熱変形を極力防止することとした。
In an exposure method having a relatively wide transfer range such as a division transfer method, the size of an illumination beam on a reticle surface is considerably large (for example, 100 to 1,000 μm square). On the other hand, the size of the mark pattern is often several μm to 100 μm. Therefore, when irradiating a mark with a beam at the time of calibration or alignment, an unnecessarily wide beam is applied to the reticle or the mark member on the reticle stage. Unnecessarily wide illumination beam
As described above, the problem of thermal deformation of the reticle and the mark member on the reticle stage occurs. On the other hand, the size of the illumination beam can be reduced by the variable shaping method only when the mark is detected, but the irradiation optical system becomes complicated, which is not preferable. Therefore, a hood for blocking the beam irradiation to the peripheral region of the mark as described above is installed on the charged particle beam source side (upstream side) of the mark, and the beam irradiated on the reticle or the mark itself is minimized, so that the reticle Thermal deformation of the mark member on the reticle stage is minimized.

【0009】本発明の半導体デバイス製造方法は、上記
荷電粒子ビーム露光装置を用いてリソグラフィー工程の
露光を行うことを特徴とする。
A semiconductor device manufacturing method according to the present invention is characterized in that exposure in a lithography step is performed using the above charged particle beam exposure apparatus.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。まず、本発明の1実施例に係る電子ビーム露光装置
全体の構成について、図5を参照しつつ説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the configuration of the entire electron beam exposure apparatus according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0011】図5に示す電子ビーム露光装置は、図の最
上部に示す電子銃101を有する。電子銃101は、下
方に向けて電子ビームを放射する。電子銃101の下方
には2段のコンデンサレンズ103、105が備えられ
ており、電子ビームは、これらのコンデンサレンズ10
3、105を通ってブランキング開口107にクロスオ
ーバーを結像する。
The electron beam exposure apparatus shown in FIG. 5 has an electron gun 101 shown at the top of the figure. The electron gun 101 emits an electron beam downward. Below the electron gun 101, two stages of condenser lenses 103 and 105 are provided.
3 and 105, the crossover is imaged on the blanking aperture 107.

【0012】コンデンサレンズ105の下には、矩形開
口106が備えられている。この矩形開口106は、一
つの露光単位小領域に相当する領域分の電子ビーム照明
光のみを通過させる。具体的には、開口106は、照明
光をレチクルサイズ換算で、例えば1mm角強の寸法の正
方形に成形する。この開口106の像は、レンズ109
によってレチクル110に結像される。
Below the condenser lens 105, a rectangular opening 106 is provided. The rectangular opening 106 allows only the electron beam illumination light for an area corresponding to one exposure unit small area to pass. Specifically, the opening 106 forms the illumination light into, for example, a square having a dimension slightly over 1 mm square in reticle size conversion. The image of the aperture 106 is
To form an image on the reticle 110.

【0013】開口106の下方には、クロスオーバの形
成されている位置に、上述のブランキング開口107が
設置されている。その下に偏向器108が配置されてい
る。この偏向器は、主に照明光を図5のX方向に順次走
査して、レチクル上の偏向を含む光学的視野内の小領域
の照明を行う。偏向器108の下方には、コンデンサレ
ンズ109が配置されている。コンデンサレンズ109
は、電子ビームを平行ビーム化し、レチクル110に当
て、レチクル110上に開口106を結像させる。
Below the opening 106, the above-mentioned blanking opening 107 is provided at a position where a crossover is formed. A deflector 108 is disposed below the deflector 108. The deflector sequentially scans the illumination light mainly in the X direction in FIG. 5 to illuminate a small area in the optical field including deflection on the reticle. Below the deflector 108, a condenser lens 109 is arranged. Condenser lens 109
Converts the electron beam into a parallel beam, impinges it on the reticle 110, and forms an image of the aperture 106 on the reticle 110.

【0014】レチクル110は、図5では、光軸上の1
小領域のみが示されているが、実際には光軸垂直方向
(X−Y方向)に広がっており多くの小領域を有する。
光学系の視野内で各小領域を照明露光する際は、上述の
とおり、偏向器108で電子線を偏向させる。また、レ
チクル110は、XY方向に移動可能なレチクルステー
ジ111上に載置されている。そして、被露光材料であ
るウエハ114もXY方向に移動可能なウエハステージ
115上に載置されている。これらのレチクルステージ
111とウエハステージ115とを、互いに逆のY方向
に走査することにより(レンズ112、113がSMD
レンズである場合)、ダイパターン内の各小領域を連続
的に露光する。なお、両ステージ111、115には、
レーザ干渉計を用いた正確な位置測定システムが装備さ
れており、また別途のアライメント手段及び各偏向器の
調整により、ウエハ114上で各小領域は正確に繋ぎ合
わされる。
The reticle 110 is shown in FIG.
Although only a small area is shown, it actually extends in a direction perpendicular to the optical axis (XY direction) and has many small areas.
When illuminating and exposing each small area in the field of view of the optical system, the electron beam is deflected by the deflector 108 as described above. The reticle 110 is placed on a reticle stage 111 that can move in the X and Y directions. The wafer 114, which is a material to be exposed, is also placed on a wafer stage 115 that can move in the X and Y directions. By scanning these reticle stage 111 and wafer stage 115 in directions opposite to each other in the Y direction (lenses 112 and 113
In the case of a lens), each small area in the die pattern is continuously exposed. In addition, both stages 111 and 115 have
An accurate position measurement system using a laser interferometer is provided, and each small area is accurately joined on the wafer 114 by separate alignment means and adjustment of each deflector.

【0015】レチクル110の下方には投影レンズ11
2及び113(対物レンズ)及び偏向器131が設けら
れている。そして、レチクル110の一つの小領域が電
子線照射され、レチクル110でパターン化された電子
線は、投影レンズ112、113によって縮小されると
ともに偏向されウエハ114上の所定の位置に結像され
る。ウエハ114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てレチクル
像の縮小パターンがウエハ114上に転写される。ウエ
ハ114は、前述のように、光軸直角方向に移動可能な
ウエハステージ115上に載置されている。なお、ウエ
ハ114の上の符号133は、マーク検出に使用する反
射電子検出器である。
A projection lens 11 is provided below the reticle 110.
2 and 113 (objective lens) and a deflector 131 are provided. Then, one small region of the reticle 110 is irradiated with an electron beam, and the electron beam patterned by the reticle 110 is reduced and deflected by the projection lenses 112 and 113 to form an image at a predetermined position on the wafer 114. . An appropriate resist is applied on the wafer 114, and the resist is given a dose of an electron beam, so that a reduced pattern of a reticle image is transferred onto the wafer 114. The wafer 114 is mounted on the wafer stage 115 movable in the direction perpendicular to the optical axis as described above. Reference numeral 133 above the wafer 114 is a backscattered electron detector used for mark detection.

【0016】次に、本発明の特徴部分であるレチクルス
テージ周りの構成について説明する。図1は、本発明の
1実施例に係る電子ビーム露光装置のレチクルステージ
周りの詳細を示す断面図である。同図において、レチク
ル1はレチクルステージ3上に載置されている。レチク
ルステージ3の左端には、マーク部材5が配置されてい
る。同マーク部材5は、例えばレチクル1と同様に、厚
さ1μm 〜800μm 程度のSi等の板からなり、図2
に示すようなマーク(フィデュシャルマーク)が1つ又
は複数形成されている。このマークに荷電粒子ビーム
(ビーム軸8)を当て、同マークをほぼ通過したビーム
をウエハ又はウエハステージ上に投影する。
Next, the configuration around the reticle stage, which is a feature of the present invention, will be described. FIG. 1 is a sectional view showing details around a reticle stage of an electron beam exposure apparatus according to one embodiment of the present invention. In the figure, a reticle 1 is mounted on a reticle stage 3. At the left end of the reticle stage 3, a mark member 5 is arranged. The mark member 5 is made of a plate made of Si or the like having a thickness of about 1 μm to 800 μm, for example, like the reticle 1.
One or more marks (fiducial marks) as shown in FIG. A charged particle beam (beam axis 8) is applied to this mark, and a beam almost passing through the mark is projected onto a wafer or a wafer stage.

【0017】マーク部材5の上には、本発明の特徴であ
るフード7が設けられている。フード7は、TaやMo
等の導電性を有する材料からなり、厚さ0.1〜1mm程
度の板である。この例では、フード7は、レチクルステ
ージ3上に脚7bの部分で立ち上がり、そこからフード
板7cが、マーク部材5を覆うように片持ち梁状に広が
っている。なお、マーク部材5とフード7の間の隙間
は、0.1〜数mm程度である。また、脚7bは、フード
板7cの両側あるいはその他の部分にも設けることがで
きる。なお、フード7bの外側に示されている符号9
は、レーザーミラー(レーザー干渉式測長器に用いられ
るミラー)である。
A hood 7 which is a feature of the present invention is provided on the mark member 5. Food 7 is Ta or Mo
And a plate having a thickness of about 0.1 to 1 mm. In this example, the hood 7 rises on the reticle stage 3 at the portion of the leg 7 b, from which the hood plate 7 c extends in a cantilever shape so as to cover the mark member 5. The gap between the mark member 5 and the hood 7 is about 0.1 to several mm. The legs 7b can be provided on both sides of the hood plate 7c or other portions. Note that reference numeral 9 shown outside the hood 7b
Is a laser mirror (a mirror used in a laser interference type length measuring device).

【0018】フード板7cの中央部には、孔7aが開け
られている。この孔7aは、マーク部材5のマークの部
分の上に、マークよりも少し大きい寸法で開口してい
る。この孔7aのエッジの精度は、マスク上パターンの
エッジに比べて粗くてもよい。この孔7aの詳細は、図
3を参照しつつ後述する。同様に、レチクル1上には、
フード6が設けられている。このフード6には、レチク
ル1のアライメントマークに対応する位置に、符号6a
で示す孔が開けられている。
A hole 7a is formed in the center of the hood plate 7c. The hole 7a is opened above the mark portion of the mark member 5 with a size slightly larger than the mark. The accuracy of the edge of the hole 7a may be coarser than the edge of the pattern on the mask. The details of the hole 7a will be described later with reference to FIG. Similarly, on reticle 1,
A hood 6 is provided. The hood 6 has a reference numeral 6a at a position corresponding to the alignment mark of the reticle 1.
The hole shown by is indicated.

【0019】図2は、マークと照明ビームとの関係を説
明するための平面図である。図2(A)には、レチクル
上のパターンの一括転写領域11と、それを照明するビ
ーム13が示されている。一括転写領域11は、転写露
光のある瞬間にレチクルからウエハに転写されるパター
ンを含む領域である。この領域の寸法は、分割転写方式
の場合、レチクル上で100〜1000μm 角の正方形
あるいは長方形であり、ウエハ上では縮小率(例えば1
/4)に縮小されて25〜250μm角である。セルプ
ロジェクション等の現状の図形部分一括転写方式では、
一括転写領域11の寸法はレチクル上で100〜250
μm 角であり、ウエハ上では縮小率(例えば1/25)
に縮小されて5μm 角程度である。
FIG. 2 is a plan view for explaining the relationship between the mark and the illumination beam. FIG. 2A shows a collective transfer area 11 of a pattern on a reticle and a beam 13 illuminating the area. The batch transfer area 11 is an area including a pattern transferred from the reticle to the wafer at a certain moment of transfer exposure. In the case of the division transfer method, the size of this area is a square or a rectangle of 100 to 1000 μm square on the reticle, and the reduction rate (for example, 1
/ 4), which is 25 to 250 μm square. In the current figure part batch transfer method such as cell projection,
The size of the batch transfer area 11 is 100 to 250 on the reticle.
μm square, reduction rate on wafer (eg 1/25)
It is reduced to about 5 μm square.

【0020】照明ビーム13は、一括転写領域11より
も少し大きく、例えば一括転写領域11が1000μm
角の場合、照明ビーム13は1100μm 角である。
The illumination beam 13 is slightly larger than the collective transfer area 11, for example, the collective transfer area 11 is 1000 μm.
In the case of a corner, the illumination beam 13 is 1100 μm square.

【0021】次に、マークの詳細について説明する。図
2(B)は、アライメント用や光学系の主視野のキャブ
レーション用の比較的大きなパターンを示す。このマー
クパターン23は、レクチル面上で例えば幅1.6μm
、間隔3.2μm 、長さ50μm のラインアンドスペ
ースパターンである。このマークパターン23を荷電粒
子ビームで照明し、パターンを通過したビームをウエハ
(又はウエハステージ)上に投影し、走査することによ
りウエハ上のマークとの重なりを、電子ビーム検出器等
により検出する。その検出信号に基づいて、ウエハ上に
既に形成されているパターンとの位置合わせ(アライメ
ント)を行ったり、投影光学系の倍率、回転、歪、投影
位置の較正(キャブレーション)を行う。
Next, the details of the mark will be described. FIG. 2B shows a relatively large pattern for alignment or carburetion of the main field of view of the optical system. The mark pattern 23 has a width of, for example, 1.6 μm on the reticle surface.
, And a line and space pattern having an interval of 3.2 μm and a length of 50 μm. The mark pattern 23 is illuminated with a charged particle beam, the beam that has passed through the pattern is projected onto a wafer (or a wafer stage), and scanning is performed to detect the overlap with the mark on the wafer using an electron beam detector or the like. . Based on the detection signal, alignment (alignment) with a pattern already formed on the wafer is performed, and the magnification, rotation, distortion, and projection position of the projection optical system are calibrated (carbureted).

【0022】図2(C)は、一括転写小領域内の歪キャ
ブレーション用の小さなパターンを示す。このマークパ
ターン33は、その詳細を図2(D)に拡大して示すよ
うに、幅1μm 、長さ10μm の複数のライン35と、
その間の幅2μm のスペースから構成されている。
FIG. 2C shows a small pattern for strain carburetion in the batch transfer small area. The mark pattern 33 includes a plurality of lines 35 having a width of 1 μm and a length of 10 μm, as shown in an enlarged manner in FIG.
The space between them is 2 μm wide.

【0023】図2(B)のマークパターンの場合も、図
2(C)のマークパターンの場合も、照明ビーム13よ
りもかなり小さく、照明ビームの大部分は無駄である。
この無駄な照明ビームの全体がマーク部材5(あるいは
レチクル1)に照射されると、照射熱によりマーク部で
の局所的な熱歪が生じたり、マーク部材やレチクルが熱
変形したりして、マークの形状や位置が変化してしま
う。そうなると、アライメントやキャブレーションの精
度が低下し、転写精度も低下する。
Both the mark pattern shown in FIG. 2B and the mark pattern shown in FIG. 2C are considerably smaller than the illumination beam 13, and most of the illumination beam is useless.
When the entire useless illumination beam is irradiated on the mark member 5 (or the reticle 1), local heat distortion occurs in the mark portion due to the irradiation heat, or the mark member or the reticle is thermally deformed. The shape and position of the mark will change. Then, the accuracy of alignment and carburetion is reduced, and the transfer accuracy is also reduced.

【0024】そこで、本発明の特徴であるフード7や6
(図1)を設ける。図3は、本発明の1実施例に係る荷
電粒子ビーム露光装置のマークフードの詳細例を示す平
面図である。図3(A)には、フード7又は6の平面形
状が示されている。同フード7や6の外形は、1100
μm 角の照明ビーム13よりも大きい。このフード7又
は6の中央に55μm 角の孔7a又は6aが開いてい
る。その孔7a又は6aの下に、全体がほぼ50μm 角
の領域に存在するマークパターン23が存在する。この
状態でマーク23に照明ビーム13が当るので、マーク
23を照明するために真に必要なビームのみがマーク部
材5に当り、無駄な熱をマーク部材5に与えるようなこ
とはない。
Therefore, the hoods 7 and 6 which are the features of the present invention are described.
(FIG. 1) is provided. FIG. 3 is a plan view showing a detailed example of the mark hood of the charged particle beam exposure apparatus according to one embodiment of the present invention. FIG. 3A shows the plan shape of the hood 7 or 6. The outer shape of the hood 7 or 6 is 1100
It is larger than the illumination beam 13 of μm square. A hole 7a or 6a of 55 μm square is opened at the center of the hood 7 or 6. Below the hole 7a or 6a, there is a mark pattern 23 which is present in a region of approximately 50 μm square. In this state, the illumination beam 13 hits the mark 23, so that only the beam that is truly necessary to illuminate the mark 23 hits the mark member 5, and does not give useless heat to the mark member 5.

【0025】図3(B)は、フードの変形例を示す平面
図である。この例は、マークパターンのライン23′間
のスペースが比較的広い場合に有効なフードの例であ
る。この例では、フード7′の孔7a′は、スリット状
に分かれて開けられている。例えばマークのライン2
3′の幅5μm 、長さ50μmに対して、スリット7
a′の幅は5.5μm 、長さ51μm と、ライン23′
の寸法よりも少し大きくしている。このようにすれば、
マーク部材に当る照明ビームをより少なくして、熱変形
をより抑制することができる。
FIG. 3B is a plan view showing a modification of the hood. This example is an effective hood when the space between the lines 23 'of the mark pattern is relatively large. In this example, the hole 7a 'of the hood 7' is divided into slits and opened. For example, mark line 2
3 'width 5μm, length 50μm, slit 7
a ′ has a width of 5.5 μm, a length of 51 μm, and a line 23 ′.
Is slightly larger than the dimensions. If you do this,
By reducing the number of illumination beams hitting the mark member, thermal deformation can be further suppressed.

【0026】図4は、本発明の他の1実施例に係る荷電
粒子ビーム露光装置の要部を示す側面断面図である。こ
の例では、孔付きのフード51が、マーク部材57から
離れた位置に置かれている。すなわち、パターンフード
51は、レンズ53を介してマーク部材57のビーム上
流側に配置されている。フード51上の開口51aを通
過したビーム55は、レンズ53の作用により、マーク
部材57上のマークパターン57aに投影結像される。
このようにしても、マーク部材(あるいはレチクル)上
のマークパターンに選択的に照明ビームを当て、無駄な
ビーム照射によるマーク部材の熱変形を避けることがで
きる。
FIG. 4 is a side sectional view showing a main part of a charged particle beam exposure apparatus according to another embodiment of the present invention. In this example, the hood 51 with a hole is placed at a position away from the mark member 57. That is, the pattern hood 51 is arranged on the beam upstream side of the mark member 57 via the lens 53. The beam 55 that has passed through the opening 51 a on the hood 51 is projected and formed on the mark pattern 57 a on the mark member 57 by the action of the lens 53.
Also in this case, an illumination beam can be selectively applied to the mark pattern on the mark member (or reticle) to avoid thermal deformation of the mark member due to unnecessary beam irradiation.

【0027】次に本発明の露光装置の使用形態の一例を
説明する。図6は、本発明の半導体デバイス製造方法の
一例を示すフローチャートである。この例の製造工程は
以下の各主工程を含む。 ウエハを製造するウエハ製造工程(又はウエハを準備
するウエハ準備工程) 露光に使用するマスクを製作するマスク製造工程(又
はマスクを準備するマスク準備工程) ウエハに必要な加工処理を行うウエハプロセッシング
工程 ウエハ上に形成されたチップを1個づつ切り出し、動
作可能にならしめるチップ組立工程 できたチップを検査するチップ検査工程 なお、それぞれの工程はさらにいくつかのサブ工程から
なっている。
Next, an example of a mode of use of the exposure apparatus of the present invention will be described. FIG. 6 is a flowchart showing an example of the semiconductor device manufacturing method of the present invention. The manufacturing process of this example includes the following main processes. Wafer manufacturing process for manufacturing a wafer (or wafer preparing process for preparing a wafer) Mask manufacturing process for manufacturing a mask to be used for exposure (or mask preparing process for preparing a mask) Wafer processing process for performing necessary processing on a wafer Wafer Chip assembling step of cutting out the chips formed on the chip one by one to make it operable Chip inspecting step of inspecting the resulting chips Each of the steps further includes several sub-steps.

【0028】この主工程の中で、半導体のデバイスの性
能に決定的な影響を及ぼす主工程がウエハプロセッシン
グ工程である。この工程では、設計された回路パターン
をウエハ上に順次積層し、メモリやMPUとして動作す
るチップを多数形成する。このウエハプロセッシング工
程は以下の各工程を含む。 絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、あるいは電極部を
形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程(CVDや
スパッタリング等を用いる) この薄膜層やウエハ基板を酸化する酸化工程 薄膜層やウエハ基板等を選択的に加工するためにマス
ク(レチクル)を用いてレジストのパターンを形成する
リソグラフィー工程 レジストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエ
ッチング工程(例えばドライエッチング技術を用いる) イオン・不純物注入拡散工程 レジスト剥離工程 さらに加工されたウエハを検査する検査工程 なお、ウエハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り
返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造す
る。
Of these main steps, the main step that has a decisive effect on the performance of the semiconductor device is the wafer processing step. In this step, designed circuit patterns are sequentially stacked on a wafer, and a number of chips that operate as memories and MPUs are formed. This wafer processing step includes the following steps. A thin film forming step (using CVD, sputtering, etc.) for forming a dielectric thin film serving as an insulating layer, a wiring portion, or a metal thin film forming an electrode portion (using CVD or sputtering, etc.) A lithography process of forming a resist pattern using a mask (reticle) in order to selectively process etc. An etching process of processing a thin film layer or a substrate according to a resist pattern (for example, using a dry etching technique) An ion / impurity implantation diffusion process Resist stripping step Inspection step for inspecting the processed wafer Further, the wafer processing step is repeated by a necessary number of layers to manufacture a semiconductor device that operates as designed.

【0029】図7は、図5のウエハプロセッシング工程
の中核をなすリソグラフィー工程を示すフローチャート
である。このリソグラフィー工程は以下の各工程を含
む。 前段の工程で回路パターンが形成されたウエハ上にレ
ジストをコートするレジスト塗布工程 レジストを露光する露光工程 露光されたレジストを現像してレジストのパターンを
得る現像工程 現像されたレジストパターンを安定化させるためのア
ニール工程 上記露光工程に本発明の露光装置を用いると、リソグラ
フィー工程のパターン形成の精度が大幅に改善される。
特に、必要な最小線幅、及びそれに見合った重ね合わせ
精度を実現することに係わる工程はリソグラフィー工
程、その中でも位置合わせ制御を含めた露光工程であ
り、本発明の適用により、今まで困難であった半導体デ
バイスの製造が可能になる。
FIG. 7 is a flowchart showing a lithography step which is the core of the wafer processing step shown in FIG. This lithography step includes the following steps. A resist coating step of coating a resist on a wafer on which a circuit pattern has been formed in the preceding step An exposing step of exposing the resist A developing step of developing the exposed resist to obtain a resist pattern Stabilizing the developed resist pattern Annealing Step for Using the exposure apparatus of the present invention in the above-mentioned exposure step, the accuracy of pattern formation in the lithography step is greatly improved.
In particular, the process related to realizing the required minimum line width and the overlay accuracy corresponding thereto is a lithography process, in particular, an exposure process including alignment control, and it has been difficult until now by applying the present invention. Semiconductor devices can be manufactured.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、レチクルマーク又はレチクルステージ上のマ
ーク部材の上部に、遮蔽部材を設けたことによって、マ
ークパターン部への無駄な照明ビームを極力低減できる
ので、マーク部の熱膨張を低減でき、マーク検出精度が
向上する。さらには、そのような荷電粒子ビーム露光装
置を用い、高精度の半導体デバイス製造を行う方法を提
供できる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, since a shielding member is provided above a reticle mark or a mark member on a reticle stage, a useless illumination beam to a mark pattern portion is provided. Can be reduced as much as possible, so that the thermal expansion of the mark portion can be reduced, and the mark detection accuracy is improved. Further, a method for manufacturing a semiconductor device with high accuracy using such a charged particle beam exposure apparatus can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の1実施例に係る荷電粒子ビーム露光装
置のレチクルステージ周りの詳細を示す一部断面側面図
である。
FIG. 1 is a partially sectional side view showing details around a reticle stage of a charged particle beam exposure apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図2】マークと照明ビームとの関係を説明するための
平面図である。
FIG. 2 is a plan view for explaining a relationship between a mark and an illumination beam.

【図3】本発明の1実施例に係る荷電粒子ビーム露光装
置のマークフードの詳細例を示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a detailed example of a mark hood of the charged particle beam exposure apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の1実施例に係る荷電粒子ビーム露
光装置の要部を示す側面断面図である。
FIG. 4 is a side sectional view showing a main part of a charged particle beam exposure apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の1実施例に係る電子ビーム露光装置の
光学系全体における結像関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an image forming relationship in the entire optical system of the electron beam exposure apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図6】本発明の半導体デバイス製造方法の一例を示す
フローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a semiconductor device manufacturing method according to the present invention.

【図7】図6のウエハプロセッシング工程の中核をなす
リソグラフィー工程を示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing a lithography step which is the core of the wafer processing step of FIG. 6;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レチクル 3 レチクルステ
ージ 5 マーク部材 6 フード 6a 孔 7 フード 7a 孔 7b 脚 7c フード板 8 ビーム軸 9 レーザーミラー 11 一括転写領域 13 照明ビーム領域 21,31 一括
転写領域 23,33 マークパターン 51 孔付フード 51a 開口 53 レンズ 55 荷電粒子ビ
ーム 57 マーク部 57a マークパ
ターン
Reference Signs List 1 reticle 3 reticle stage 5 mark member 6 hood 6a hole 7 hood 7a hole 7b leg 7c hood plate 8 beam axis 9 laser mirror 11 batch transfer area 13 illumination beam area 21, 31 batch transfer area 23, 33 mark pattern 51 hood with hole 51a aperture 53 lens 55 charged particle beam 57 mark part 57a mark pattern

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 パターンを形成したレチクルを荷電ビー
ムで照明し、レチクルを通過してパターン化された荷電
ビームを感応基板上に結像させてパターンを転写する荷
電粒子ビーム露光装置であって;レチクルよりも荷電粒
子ビーム源側に、レチクル又はレチクルステージ上に設
けられるマークの周辺領域へのビーム照射を遮蔽するフ
ードが設けられていることを特徴とする荷電粒子ビーム
露光装置。
1. A charged particle beam exposure apparatus for irradiating a reticle on which a pattern is formed with a charged beam, transferring the pattern by passing the reticle and forming an image of the patterned charged beam on a sensitive substrate; A charged particle beam exposure apparatus characterized in that a hood is provided closer to a charged particle beam source side than a reticle to block beam irradiation to an area around a mark provided on a reticle or a reticle stage.
【請求項2】 請求項1に記載の荷電粒子ビーム露光装
置を用いてリソグラフィー工程の露光を行うことを特徴
とする半導体デバイス製造方法。
2. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising performing exposure in a lithography step using the charged particle beam exposure apparatus according to claim 1.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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