JPS606538B2 - 電子ビーム露光方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、露光速度の向上をはかった電子ビーム露光方
式に関する。

集積化された論理回路において、半導体基板上にあらか
じめ論理和、論理積などの基本論理回路を多数個並べて
おき、配線段階である部分を切断し、ある部分を接続す
るというような操作により多品種の論理回路を製造する
ことが近来考えられている。

その場合、電子ビーム露光装置を用いて配線の切断や接
続のためのレジストパターン形成は、電子ビーム露光に
より行なうのが能率的であり、かつ光露光の場合に比べ
て微細パターンの形成が可能である。従来の電子ビーム
露光装置は、波長約０．０１〔ｎの〕という電子ビーム
を用い、この電子ビームを細く集東し、この電子ビーム
に変調をかけながらレジスト上に走査して所定部分のレ
ジストを感光せしめる。

しかしながら、上述の如く細く集東した電子ビームを走
査せしめる形式の電子ビーム露光装置は、パターンデー
タの転送が遅いため、高速露光を行なう場合の障害とな
っていた。本発明は、上述の如き従来の欠点を改善する
新しい発明であり、その目的は高速露光を簡単な構成に
より実現できるような電子ビーム露光方式を提供するこ
とにある。

その目的を達成せしめるため、本発明の電子ビーム露光
方式は、露光を行なうパターンから同一形状のパターン
を抜き出して複数のパターン群を形成し、これらパター
ン群をそれぞれマトリックス化して始点情報とピッチ情
報とパターンの繰り返し情報とマトリックス格子点のオ
ン、オフ情報とからなるマトリックス情報に変換し、こ
れらマトリックス情報により各パターン群ごとにパター
ン群のパターンと同一形状の断面を有する電子ビームを
マトリックス格子点に飛走査せしめて露光を行なうこと
を特徴とするもので、以下実施例について詳細に説明す
る。第１図は半導体基板上に形成された配線上を覆う絶
縁膜に電極窓をあげるためのパターンを示す正面図であ
る。

第１図からあきらかなように、このパターンは、Ｘ方向
の長さ２、Ｙ方向の長さ３の長方形のパターンＡの群、
×方向の長さ５、Ｙ方向の長さ２のパターンＢの群、×
方向の長さ５、Ｙ方向の長さ５のパターンＣの群という
３種類のパターン群からなる。第２図は第１図のパター
ンからパターンＡの群のみを抜き出して示した正面図で
ある。

そしてこのパターン群は、×方向が６ｕＹ方向が６０に
区切られてマトリックス化されている。各々のパターン
Ａの左側上角は、第２図からあきらかなように（×三５
、Ｙ：５）であり、このパターンＡは、基本的には×方
向１０ピッチ「Ｙ方向１０ピッチで繰り返し数６×６の
格子点の上に位置する。このようなことから、パターン
Ａ群についてのマトリックス情報は、〔始点Ｘ三５、Ｙ
：５〕、〔パターンピッチＰｘ：１０、Ｐｙ：１０〕し
〔繰り返し数Ｎｘ：６、Ｎｙ：６〕となり、各パターン
Ａのマトリックス格子点に対するオン。オフのマップは
第３図のようになる。第４図は弟亀図のパターンからパ
ターンＢ群のみを抜き出して示した正面図である。

そしてこのパターン群も、Ｘ方向が６０、Ｙ方向が６０
に区切られてマトリックス化されている。各々のパター
ンＢの左側上角は、第４図からあきらかなように、（×
：１０、Ｙ：１０）であり、このパターンＢ群はＸ方向
２０ピッチ、Ｙ方向２０ピッチで繰り返し数３×３の格
子点の上に位置する。このようなことかり、パターンＢ
群についてのマトリックス情報は、〔始点Ｘ：１０、Ｙ
：１０〕、〔パターンピッチＰｘ：２０、Ｐｙ：２０〕
、〔繰り返し数Ｎｘ：３、Ｎｙ：３〕となり、各パター
ンＢのマトリックス格子点に対するオン。オフのマップ
は第５図のようになる。第６図は第１図のパターンから
パターンＣ群のみを抜き出して示した正面図である。

そしてこのパターン群も、×方向が６０、Ｙ方向が６０
に区切られてマトリックス化されている。各々のパター
ンＣ群の左側上角は、第６図からあきらかなように、（
Ｘ：２５、Ｙ：１０）であり、このパターンＣ群はＸ方
向２０ピッチ、Ｙ方向４５ピッチで繰り返し数２×２の
格子点の上に位置する。このようなことから、パターン
Ｃ群についてのマトリックス情報は、〔始点Ｘ：２５
Ｙ：１０〕、〔パターンピッチＰＸ：２０、Ｐｙ：４５
〕、〔繰り返し数Ｎｘ：２「 Ｎｙ：２〕となり、各パ
ターンＣのマトリックス格子点に対するオン・オフのマ
ップは第７図のようになる。本発明は上述の如き各パタ
ーン群のマトリックス情報により電子露光動作を行なう
。第８図は本発明に係る電子ビーム露光を実現する装置
の制御機構を示すブロック図であり、同図中、１は電子
ビーム露光装置本体、２は電子銃、３はプランキング電
極板、４はパターンサイズ決定部、５は×方向偏向板、
６はＹ方向偏向板、７は資料台で、ウェハーを薮贋する
。

８はプランキングレジスタ、９はプランキングアンプ、
１０はパターンサイズレジスタト１１は電子ビームのパ
ターンサイズ形成アンプ、量２はＸ方向の電子ビーム位
置指定回路で、始点位置決定回路１２１、デジタル・ア
ナログ変換器１２２、レジスタ１２３、加算器１２４、
パターンピッチレジ１２５、カウンター２６、一致回路
竃２７、繰り返し数レジスター２８よりなる。亀３はＹ
方向の電子ビーム位置指定回路で、始点位置決定回路１
３１、デジタル・アナログ変換器１３２、レジスタ１３
３、加算器１３４、パターンピッチレジスタ１３５、カ
ウンター３６、一致回路１３７、繰り返し数レジスタ１
３８よりなる。１４は終了信号発生器、１５および１６
は増幅器である。

次に上記制御機構の動作について説明する。

露光パターンの前記マトリックス情報のうち、パターン
Ａに対するマトリックス情報が制御機構に加えられる。
そして該マトリックス情報のうち×方向の始点位置信号
（第２図示のパターンでは“５”）は始点位置決定回路
１２１に加えられ、同じくピッチ信号（第２図示のパタ
ーンでは“１び）はパタ−ンピツチレジス夕１２５に加
えられ、同じく繰り返し数信号（第２図示のパターンで
は“６”）は繰り返し数レジスター２８に加えられる。

また、同様にしてＹ方向の始点信号、ピッチ信号、繰り
返し数信号はＹ方向の電子ビーム位置指定回路１３のそ
れぞれ始点位置決定回路】３１、パターンピッチレジス
ター３５、繰り返し数レジスタ１３８に加えられる。さ
らに、ゥェハ−上に照射される電子ビームのパターンサ
イズ情報（パターンＡは×方向“２”、Ｙ方向“３”の
長さ）はパターンサイズレジスター０に加えられ、パタ
ーンＡのオン・オフのマップ情報はプランキングレジス
タ８に加えられる。パ夕−ンＡに対する総ての情報が制
御機構に加えられると、露光動作に移る。

まず、始点位置決定回路１２１から×方向始点信号“５
”がレジスタ１２３に加えられ、Ｙ方向始点信号“５”
が始点位置決定回路１３１からしジスタ１３３に加えら
れてそれぞれセットされると、それらの信号は各レジス
タからアナログ・デジタル変換器１２２および１３２に
加えられ、アナログ値に変換された信号はそれぞれ増幅
器１５および１６を通して×方向偏向板５およびＹ方向
偏向板６に加えられ、電子ビームの照射位置が決定され
る。

第３図からあきらかなように、始点位置のパターンＡは
オンであるので、ブ・ランキングレジスタ８からは信号
が発せられず、電子銃２から発せられた電子ビームはプ
ランキング電極板３を通過する。そして電子ビームはパ
ターンサイズ決定部４を通過するとき、断面×方向３、
Ｙ方向２の矩形状に形成され、さらにＸ方向偏向板５、
Ｙ方向偏向板６を通って女台点位置（パターンＡの左上
角がＸ：５、Ｙ、５の位置）にパターンＡが照射され、
ゥェハー上のレジストを感光させる。この動作が終了す
ると、Ｘ方向の電子ビーム位置決定回路１２のカウンタ
１２６のみが１つ歩進し、さらにレジスター２３の出力
が加算器１２４に加えられる。加算器１２４にはパター
ンピッチレジスター２５からパターンピッチ数が常に加
えられているので、加算器１２４ではパターンピッチ数
としジスタ１２３からの出力とを加算した後、その加算
数をレジスタ１２３にリセツトする。レジスタ１２３に
リセットされた信号は、アナログ・デジタル変換器１２
２に加えられ、アナログ値に変換された信号は増幅器１
５を通して×方向偏向板５に加えられ、次の電子ビーム
の照射位置が決定される。

第３図からあきらかなように、Ｘ方向第２番目のパター
ンＡもオンであるので、前記と同様、電子ビームはウェ
ハー上の第２番目の位置に照射され、ウェハー上のレジ
ストを感光させる。この動作が終了すると、Ｘ方向の電
子ビーム位置決定回路１２のカウンタ１２６がさらに１
つ歩進しさらにレジスター２３の出力が加算器１２４に
加えられる。

加算器１２４ではパターンピッチ数としジスタ１２３か
らの出力とを加算した後、その加算数をレジスタにリセ
ットする。このような動作が６回繰り返されると、カウ
ンター２６の計数値が“６”となる。

またパターンピッチレジスタ１２８には初期に繰り返し
数“６”がセットされているので、一致回路１２７で−
数がとれる。この一致信号により、レジスタ１２３はク
リアされ、再度始点位置決定回路１２１からＸ方向始点
信号“５”が加えられ、レジスタ１２３にセットされる
。一致回路１２７からの一致信号は、Ｙ方向の電子ビー
ム位置指定回路１３のカウンタ１３６に加えられ、カウ
ンタ１３６が１つ歩進する。

さらにＹ方向の電子ビーム位置指定回路のレジスタ１３
３の出力が加算器１３４に加えられる。加算器１３４に
は、パターンピッチレジスタ１３５からＹ方向のパター
ンピッチ数が常に加えられているので、加算器１３４で
は、パターンピッチ数としジスタ１３３からの出力とを
加算した後、その加算数をレジスタ１３３にリセットす
る。レジスタ１３３にリセットされた信号は、アナログ
。

デジタル変換器１３２に加えられ、アナログ値に変換さ
れた信号は増幅器１５を通してＹ方向偏向板６に加えら
れ、電子ビームの照射位置をＹ方向に１メッシュだけ変
える。そして、上記×方向の照射動作と同様な第２回目
のＸ方向の走査が行なわれる。このようなＹ方向の走査
動作が６回行なわれると、カウンタ１３６の計数値が“
６’’となる。また、パターンピッチレジスタ１３８に
は、初期にＹ方向繰り返し数“６”がセットされている
ので、一致回路１３７で一致がとれる。そして、６回目
の×方向の走査動作が行なわれ、×方向の電子ビーム位
置指定回路１２の一致回路１２７で最後の一致がとれる
と、終了信号発生回路１４でパターンＡに対する全ての
走査が終了したことを検知し、パターンＡ露光走査動作
の終了信号を発生する。この終了信号により、制御機構
がオールクリアされ、次にパターンＢに対するマトリッ
クス情報がセットされ、上記と同様な動作が行なわれて
パターンＢの露光動作が行なわれ、さらにパターンＣの
露光動作が行なわれる。

そして図示してはいないが、終了信号発生回路１４から
の終了信号をカウンタで３つ計数したとき、パターンＡ
、パターンＢ、パターンＣの露光動作が終了した露光動
作終了信号が発せられ、全ての露光動作が終了する。上
記の如き本発明の装置を用いて、たとえば１０万個のメ
ッシュポイントの内の５万個を露光せしめる場合、１．
０×１ぴビットのデータ量で済む。

これに対して、細く収束した電子ビームを細かく走査さ
せて露光する従来の装置では、１ポイントのデータを６
４ビットで表わすとすれば、５×１ぴ×６４ビット＝３
．２×１ぴビットという膨大なデータ量となる。

このことから、本発明の経済的な優位性がわかる。

以上詳細に説明したように、本発明は電子ビーム露光を
行なうパタ−ンをマトリックス化してデータ量を極小化
し、その極小化されたデ−夕を処理して電子ビーム露光
を行なうので、データ処理時間が非常に短かくなり、電
子ビームの高速露光が可能になった。

また、パターンデータも極小化されているため、バッフ
ァメモリなど、露光装置の制御回路も従来の露光装置に
比べて小さなもので十分となり、電子ビーム露光装置を
簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体基板上を覆う絶縁膜に設ける露極窓パタ
ーンを示す正面図、第２図は第１図に示した電極窓パタ
ーンからパターンＡのみを抜き出して示した正面図、第
３図はパターンＡのオンオフマップ、第４図は第１図に
示した電極窓パターンからパターンＢのみを抜き出して
示した正面図、第５図はパターンＢのオンオフマップ、
第６図は第１図に示した電極窓パターンからパターンＣ
のみを抜き出して示した正面図、第７図はパターンＣの
オンオフマップ、第８図は本発明の実施例を示すブ。 ツク図である。図中、１は電子ビーム露光装置本体、８
はプランキングレジスタ、１０はパターンサイズレジス
タ、１２はＸ方向の電子ビーム位置指定回路、１３はＹ
方向の電子ビーム位置指定回路、１２１および１３１は
始点位置決定回路、１２２および１３２はデジタル・ア
ナログ変換器、１２３および１３３はしジスタ、１２４
および１３４は加算器、１２５および１３５はパターン
ピッチレジスタ、１２６および１３６はカウンタ、１２
７および１３７は一致回路、１２８および１３８は繰り
返し数レジス夕、１４は終了信号発生器である。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 露光を行なうパターンから同一形状のパターンを抜
   き出して複数のパターン群を形成し、これらパターン群
   をそれぞれマトリツクス化して始点情報とピツチ情報と
   パターンの繰り返し情報とマトリツクス格子点のオンオ
   フ情報とからなるマトリツクス情報に変換し、これらマ
   トリツクス情報により各パターン群ごとにパターン群の
   パターンと同一形状の断面を有する電子ビームをマトリ
   ツクス格子点に飛走査せしめて露光を行なうことを特徴
   とする電子ビーム露光方式。