JPS5863135A - 電子ビ−ム露光方法 - Google Patents

電子ビ−ム露光方法

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JPS5863135A
JPS5863135A JP56162494A JP16249481A JPS5863135A JP S5863135 A JPS5863135 A JP S5863135A JP 56162494 A JP56162494 A JP 56162494A JP 16249481 A JP16249481 A JP 16249481A JP S5863135 A JPS5863135 A JP S5863135A
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JP
Japan
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pattern
electron beam
resist
residual film
resist layer
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Yasuhide Machida
町田 泰秀
Shigeru Furuya
茂 古谷
Noriaki Nakayama
中山 範明
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • 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
    • 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

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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】 形成する方法に関するものである〇 電子ビーム露光によるパターン形成技術においては、パ
ターン精度の向上のためには所謂近接効果の補正が不可
決である。良く知られているように、近接効果は被露光
物に塗布形成されたレジスト層中での電子ビーム散乱(
前方散乱)、及び被露光物である基板からの電子ビーム
散乱(後方散乱)によって、描画後のレジストパターン
が電子ビーム照射パターンより大きく拡がるという現象
であり、特にパターン間の間隔が2μm以下になると、
結果的にパターン形状の著しい歪ケもたらし、精度?低
下させる悪影響が顕著になる。
この散乱によるレジスト中での電子ビームha掲度分布
は、外部から照射するビーム中心からの距離rの関数と
して1次式 %式%(1) で表わされ、第1項目は前方散乱、第2項目は後方散乱
によって与えられるものであることが知られている。な
お、(1)式中A、B、Oはそれぞれレジストの厚みや
基板材料等の条件によって定まる定数である。
近接効果によるパターンが拡がりには、他のパターンの
影響によって生じる拡がり(パターン間近接効果)と、
自分自身のパターン描画から生じる拡がV(パターン内
近接効果)がある、本発明は、自分自身のパターン描画
から生じる拡がり全補正するものでおる。
従来、自分自身のパターン描画から生じる拡がり全補正
する方法として、単位矩形パターンの大きさに関係なく
一律にパターン寸法全縮少した補正パターン寸法で、描
画?行ない拡がt)全補正していた。しかしながら、ネ
ガレジストにおいて初期膜厚が厚くなった場合、第2図
に示す様に矩形の大きさが大きいときには特に自分自身
の拡がりが顕著になり、この傾向は膜厚がJ’llいほ
どより顕著になる。第2図はレジスト)−厚ケパラメー
タとし、描画矩形の大きさく面積)とパターンの拡がり
との関係全表わしたグラフである。
一方、電子ビーム露光でフォト・マスク?作成する場合
はレジスト膜厚は薄くても良いが、電子ビームをウェノ
・−に直接描画してパターンサイズする(直接露光)場
合、加工プロセス上、露光現像後のレジスト膜厚を厚く
保つ必要がある。この場合、レジスト残膜厚全確保すべ
く電子ビーム照射密度を補正すると、パターン内近接効
果によるパターンの拡がりもそれに応じて変わってくる
従って、特に直接露光方式の場合は、従来のような一律
の寸法縮小補正では高精度パターンは実用上得られず、
電子ビーム照射量補正とパターンサイズに応じた寸法補
正が不可決になってくる。
本発明は以上の点に鑑み、形成すべきレジスト層パター
ンに対し、寸法補正した描画パターン寸法と所要残膜厚
會得るに必要な電子ビーム照射密度との両方全容易に決
定し、高精度パターンを形成できる方法全提供すること
を目的とする。
本発明による電子ビーム露光方法は、電子ビームをネガ
型レジスト層が塗布形成された基板上に照射して所定パ
ターンを描画し、現像工程後には所要のネガ型レジスト
層パターンが残置されるような露光パターンを前記ネガ
型レジスト層に形成する方法であって、任意の1つの描
画パターンに対し、該描画パターンと同一寸法のレジス
ト層パターンが現像後に残置されるような電子ビーム照
射密度と所要のレジスI・残膜Jνがahられるような
電子ビーム照射密度との比率4予め求めておき、所要の
残置すべきレジスト層パターンに対する描画パターン及
びその電子ビーム照射密度全決定するに当って、該残置
すべきパターン寸法と前記比率とに基づいて前記所要レ
ジスト残膜厚が得られる電子ビーム照射密度と描画パタ
ーン寸法とを求め、かくして決定した′成子ビーム照射
密度と描画パターン寸法でもって電子ビーム描画するこ
と?特徴とするものである。即ち本発明は、任意の矩形
描画パターンに対し、現像後に描画パターンと全く同一
寸法のレジスト層パターンを残し得るような電子ビーム
照射密度と、該矩形描画パターンにおいて所要の一定残
膜厚を得るのに必要な電子ビーム照射密度との比は、レ
ジストの種類及び塗ターンの寸法には依存せずほぼ一定
である、とい友 いう事実グ実験的に見出し、この比率一定の関係るO 以下とれを図面により詳細に説明する。
先ず、上記した比率一定という関係について説明するこ
ととする。第2図は描画矩形の大きさく正方形の一辺の
長さ、μm)全パラメータとし、描画時の単位面積当り
の電子ビーム照射量(0/l:w’ )即ち電子ビーム
照射密度(以下では慣用に従い単に照射量と称する)と
、現像処理後のネガ型レジスト残膜パターン幅との関係
を表わしたグラフである0曲線a、b、cは夫々電子ビ
ーム描画パターンが一辺の長さが各々1μm、2μm及
び5μmの正方形であるときの、描画時の照射量と生成
パターン幅との関係を表わしている。各々の描画矩形に
対し特定の照射量で描画したときに、描画パターンと同
一サイズのレジスト残膜パターンが得られ、その照射量
は第2図において点へ〇 +  BO+Coで示す通り
であって、描画矩形が小さい程より大きな照射量が必要
なこと金示している。このような照射量下では、レジス
タ残膜厚は一般的には不十分であって、要求残膜厚(例
えば初期レジスト膜厚の90%)?確保するにはより大
きな照射量が必要である。要求される一定の残膜率(例
乏 えば90%)9得るに必要な照射縫ヲ各描画矩形に対す
る曲線a、b、c上にプロットした点がA、。
B1+ CIであり、これらを結ぶのが曲線dである。
そして、このような照射Ikヲもって描画全行なった場
合には、レジスト残膜パターン幅はwJ2図に見られる
通り描画パターンより拡大してしまう。従って第2図に
示される関係からネガ型レジストに対する電子ビーム霧
光では、寸法補正と照射量補正と?相互に関連付けて矩
形の大きさに応じて行なうことが高精度パターン作成に
は必要となることが判る。
第2図に示した関係は、レジストのwi類やレジスト塗
布形成厚(初期膜厚)、或いは現像処理の条件等全一定
とすれば一義的に定められるものである。そこで従来一
般的には、これら条件全定め各種の大きさの矩形を種々
の照射量で描画し、現像してレジスト層パターン?試験
的に作成して第2図の如き関係をあらゆる大きさの矩形
パターンに対して求めておき、実際の露光パターンに対
してはその中の単位矩形パターン毎に寸法補正量及び照
射補正量を定めるという経験的手法が採られている。し
かしながら、この方法は上記関係?求めるための実験に
膨大な工数を要し、これをレジスト塗布厚や現像条件上
置える都度実施するのは多大の時間と手間を要すること
になる。
これに対し本発明者は、第2図の関係會求めるための実
験全多数繰り返すうちに、ある描画パターンに対してそ
れと同一寸法のレジスト残膜パターンを生成する照射量
(第2図のA。+ BO或いはOoの照射量)と任意の
一定の残膜率を生ずる照射量(第2図のA、、B、、O
,の照射量)との比が常にほぼ一定となる関係が存在す
ることを見出した。即ち第2図において点A。+ BO
+ C0の照射値を夫々l;L Ao、 QBo・q・
ooとし・点AI。
B、、O,の照射廿會夫々QAI+ QBt * Q 
Olとすると、 QA、/QA0中QB1/Q、Bo+ Q、O,/Qc
o+ D・・・図(但しDは定数)なる関係がある。定
数りの値はレジストの種類や厚み、現像条件や所要の残
膜率(従って残膜厚)を定めれば決定されるものであり
、この定数り全定めるための実験のみなら、既述したよ
うな全パターンに対する照射址−パターン幅関係を求め
る実験と比べて、遥かに短い工数しか必要ではない。従
って、この定数D(r用いることにより、任意の大きさ
の矩形パターンに対して寸法及び照射値の補正飴?数値
計算で定めることができれば、予め必要な実験工数は大
幅に削減されるものであり1本発明はその方法を提供す
るものである。
いま第3図に示す如く、幅2Lのレジスト残膜パターン
Pi所要の残膜率(例えば90%)?もって、つまり所
要の残膜厚をもって作成する場合を考えることとし、日
だけ寸法補正された幅2Mの描画パターンP′ヲ照射量
Q1で電子ビーム照射露光することによってこのような
レジスト残膜パターンPが得られるものとする。レジス
トの種類及び塗布厚や現像条件は実際の製造プロセス奮
考慮して固定されているものとし、予め1つの矩形描画
パターンでの実験で前記定数りが既に求められているも
のとする。これらの関係を、照射量−パターン幅の関係
全表わすグラフ上で表現すると第4図の通りである。即
ち曲線t、mは夫々幅2L、2Mの正方形パターン全電
子ビーム描画したときの照射量とレジスト残膜パターン
幅との関係金示す。そして第4図中の点M、の如く、幅
2Mのパターンを照射量Q、+Thもって電子ビーム描
画すると、所要の一定の残膜屋上もってレジスト1−パ
ターンが形成されるとするのが上記設定である。
ここで第4図の曲線mに注目し、点M。の如く、描画パ
ターン通りの寸法(幅2M)のレジスト残膜パターンが
得られる照射量Qo’f−考えると、前述の比率が定数
りに等しくなる関係が存在することから、次式が成立す
る。
画したときの、該パターンyの中心から距離rの位置で
の電子ビーム強度ケ考えてみる。この露光強度F(r)
は(1)式で表わされる散乱強度分布f (r) ’e
描描画パターン全全面亘り積分することにより得られ、
次式が成り立つ これにより得られる露光強度F (r)は、照射tc+
、との積により実際のレジスト膜中におけるパターン辺
上での電子ビーム密度Eを与えるものであり、従ってこ
の関係は次のように表わされる。
Q、・F(r)−E            ・・・・
・・(5)ここで再び第4図を参照して点M。及びMl
に着目すると、電子ビーム強度分布は描画パターン内に
ピークを持ち外方へ向って次第に低下する形を採り、照
射量Q、o及びQ、のとき矩形パターン中心から距離M
及びLの点Mo&びLoにおけるし 1 シスト中での実際の電子ビーム量が所謂現像エネルギE
o  (レジストが現像後に残るか否かの電子ビーム量
の閾値。)に等しいことを意味しているのが曲線mであ
る。従ってこの関係金穴で表わすと次の通りである。
Q、o−F (Ml = Qs ・F(IJ−Eo  
    −−(6)(3)式とこの(6)式とより、次
式が導かれる。
F(躊−D −F (L)           ・・
・・・・(7)ここでLは既知の値であジ、(4)式に
基づき上記(マ)式中の右辺は定数となるので、(7)
弐を成立させるMは積分方程式の解として一義的に決定
されることになる。この計算自体は電子計算機?用いれ
ば高速になし得種々の寸法りに対応する解M全迅速に得
ることができる。
かくして得られた寸法値Mが寸法補正(寸法補正量S−
L−M)されたパターン幅2M全示しており、この幅2
Mのぶターンを照射量Q、I?もって電子ビーム描画す
れば、現像後には所要残膜厚のネガ型レジスト層パター
ン(幅2L )k得ることができるのである。同、照射
量Q1については、 2 前記現像エネルギE。は現像条件等を定めれば一定で実
験的に容易に定められるので、前記(6)式から決定し
得ることは云うまでもない。
以上の説明では、簡潔化のため第3図の如き正方形パタ
ーンの補正量金求める場合について述べたが、長方形パ
ターンの場合でも直交する2辺について夫々上記手順で
補正Jit’に求め得ることは明らかであろう。
また、膨大なパターンデータ會電子計算機に与え、計算
機制御によって電子ビーム描画を行なう実際的な電子ビ
ーム露光装置に本発明を適用する場合、上記の如くして
算出する補正量は、Cターンデータ作成時に決定してし
まい、そのデータは第5図の如き装置なら電子計算機6
に格納され電子計算機6によって、X、Y偏向器4全駆
動しビームスポラトラ歩進させ所定のパターン?塗り潰
すように照射して描画を行なう。第5図は典型的な電子
ビーム露光装置の基本構成の概念図である。電子ビーム
露光装置本体1は電子銃2収束電子レンズ系3、XY偏
向器4を有し細く絞られた電子ビームをレジストが塗布
された基板、試料5に照射するものでその試料5上の電
子ビームスポットの位置は電子計算機6からのパターン
データでDA変換器7.増幅器8全介して、XY偏向器
4を駆動することによって制御される。電子ビームは計
算機6からの信号に応じて、ブランキング装置によって
試料5上へ照射制御されるものである。
以上のように、本発明によればネガ型Vシストを用い電
子ビーム露光によりパターン形成を行なうに当り、所要
の残膜厚を確保して所要のネガ型レジスト残膜パターン
全作成するための描画パターン寸法補正及び照射量補正
を比較的簡単な操作によって達成することができ、高精
度の微細パターン形成會より少ない工数で実現できるの
で、その実用効果は太きい0
【図面の簡単な説明】
第1図は電子ビームによる描画矩形の面積とパターン内
近接効果によるパターンの拡がり分との関係を示すグラ
フ、第2図は電子ビーム照射量とパターン幅との関係を
示すグラフ、第3図は寸法補正すべき矩形パターンを示
す図、第4図は電子ビーム照射量とパターン幅との関係
を示すグラフ、第5図は電子ビーム露光システムの基本
的構成例 5

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電子ビームをネガ型レジスト層が塗布形成された基板上
    に照射して所定パターンを描画し、現像工程後には所要
    のネガ型レジスト層パターンが残置されるような露光パ
    ターン全前記ネガ型レジスト層に形成する方法であって
    、任意の1つの描画パターンに対し、該描画パターンと
    同一寸法のレジスト層パターンが現像後に残置されるよ
    うな電子ビーム照射密度と所要のレジスト残膜厚が得ら
    れるような電子ビーム照射密度との比率會予め求めてお
    き、所要の残置すべきレジスト層パターンに対する描画
    パターン及びその電子ビーム照射密ン寸法と盆求め、か
    くして決定した電子ビーム照射密度と描画パターン寸法
    でもって電子ビーム描画すること全特徴とする電子ビー
    ム露光方法。
JP56162494A 1981-10-12 1981-10-12 電子ビ−ム露光方法 Granted JPS5863135A (ja)

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JP56162494A JPS5863135A (ja) 1981-10-12 1981-10-12 電子ビ−ム露光方法

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JP56162494A JPS5863135A (ja) 1981-10-12 1981-10-12 電子ビ−ム露光方法

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JPS5863135A true JPS5863135A (ja) 1983-04-14
JPS6246058B2 JPS6246058B2 (ja) 1987-09-30

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6281513B1 (en) 1998-06-12 2001-08-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Pattern forming method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6281513B1 (en) 1998-06-12 2001-08-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Pattern forming method

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JPS6246058B2 (ja) 1987-09-30

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