JPS61190931A - 描画装置 - Google Patents

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】 〔技術分野〕 本発明は、描画技術、特に、荷電粒子ビームを試料に照
射して微細パターンを描画する技術に関し、例えば、半
導体装置の製造において、大規模集積回路（ＬＳＩ）を
作成するのに利用して有効な技術に関する。

〔背景技術〕

半導体装置の製造において、荷電粒子ビームとしての電
子ビームを試料に照射してＬＳＩパターンを作成する場
合、電子ビームの近接効果と呼ばれている現象等により
、描画精度の低下が発生するという問題点があることが
、本発明者によって明らかにされた。

なお、電子ビーム描画技術を述べである例としては、株
式会社工業調査会発行「電子材料１９８３年１１月号別
冊」昭和５Ｂ年１１月１５日発行、Ｐ１０５〜Ｐ１１０
、がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、近接効果と呼ばれている現象等による
描画精度の低下を抑制することができる描画技術を提供
することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔発明のＩｌ要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、ｔｌＷすべきパターンを複数のブロックに分
割し、高解像が必要なｗＬ！１寸法のブロックは、ビー
ムの成形性に優れた高速ビームを照射し、近接効果と呼
ばれる現象の影響が遠くまで波及することを許容するが
、比較的寸法の大きなブロックは、近接効果と呼ばれる
現象の影響範囲の狭い低速ビームを照射することにより
、高速ビーム、低速ビームの特性および試料上のレジス
トの露光特性の相違を巧みに利用して、パターンの描画
精度の低下を抑制するようにしたものである。

〔実施例１〕 第１図は本発明の一実施例である電子ビーム描画装置を
示すブロック図、第２図、第３図、第４図、第５図およ
び第６図はその作用を説明するための各説明図である。

本実施例において、電子ビーム描画装置は電子ビーム２
を発射する電子銃ｌと、電子ビーム２を偏向および集束
してビームの形状を点、綿または面に整形する整形系３
と、試料４が載置される試料台５と、試料台５に配設さ
れているレーザミラー６と、試料台５の移動量を測定す
るためのレーザ測長器７と、試料台５を二次元的に移動
させるための駆動装置８と、試料台５に表示されている
基準マーク９と、前記電子銃ｌを制御するためのコント
ローラ１０と、前記整形系３を制御するためのコントロ
ーラ１１と、描画すべきパターンに関するデータが記憶
されているメモリ１２と、描画すべきパターンを複数の
周辺部ブロックおよび内部ブロックに分割する分割部１
３と、これらを統轄的に制御する中央処理部（ＣＰＵ）
１４とを備えており、これらは後述する作用を実現する
ように構成およびプログラミングされている。

次に作用を説明する。

電子ビーム２と試料台５とが基準マーク９によリアライ
メントされ、試料台５上に載置されている試料４に電子
ビーム２が照射されると、試料４に塗布されているレジ
ストが露光きれる。

そして、レーザ測長器７により測長されながら、試料台
５が駆動装置８により二次元的に微少移動されると、電
子ビーム２と試料４とが相対的に走査されるため、試料
４に照射される電子ビーム２によってレジストが露光さ
れることにより、所望、　のパターンが描画されること
になる。

ところで、試料に電子ビームをパターン全体に均一に照
射した場合、第２図に示されているように、パターンＰ
１の外側部分にぼけて露光された部ａが電子ビームの近
接効果によって発生し、パターンが膨張したような伏態
になってしまうため、Ｍｉ微細パターンを高精度に描画
することができない。

本実施例においては、パターンの周辺部に高速ビームを
、パターンの内部に低速ビームをそれぞれ照射すること
により、近接効果による影響を抑制しつつ、これを巧み
に利用することができるため、超微細なパターンであっ
ても精度よく鮮明に描画されることになる。

すなわち、中央処理部１４はメモリ１２から描画すべき
パターンを呼び出して分割ｕ１３に転送し分割処理させ
る０分割部１３は、例えば第４図に示されているように
、描画すべきパターンＰを複数の周辺部ブロックＡ、〜
Ａｎと、複数の内部ブロックＢ＋〜Ｂｎとに分割する。

中央処理部１４はこの分割データに基づいて制御を実行
すべきことを各コントローラ１Ｏ１１１および駆動装置
８にそれぞれ指令する。

電子銃コントローラｌＯは電子銃１におけるエミフシッ
ン電流、フィラメント温度および加速電圧等を制御する
ことにより、周辺部ブロックＡ１〜Ａｎが描画される時
には電子ビーム２の速度を加速して高速ビームが照射さ
れるように、また、内部ブロック８１〜Ｂｎが描画され
る時には電子ビーム２の速度を減速して低速ビームが照
射されるようにする。

このような電子ビーム２の変速によってビーム整形のた
めのパラメータが変動するため、整形系コントローラ１
１はこの変動に対応して整形系３を制御することにより
、所要の整形ビームを得ることを確保する。

ココで、電子ビームの散乱シミエレーシ四ンを解析した
結果発見された高速ビームおよび低速ビームの近接効果
に関する特性について示すと、第６図に示されている線
図のようになる。

第６図において、横軸にはビームの照射点からの距離が
、縦軸にはビーム照射による蓄積エネルギを表現したも
のがそれぞれ取られており、実線曲線が高速ビームの特
性を、破線曲線が低速ビームの特性をそれぞれ示してい
る。

第６図から明らかなように、高速ビームによれば、近接
効果の影響範囲は広いが、同図（イ）の部分でパターン
像を作るようにプロセス設定することにより、シャープ
な描画が得られる。これに対して、低速ビームによれば
、近接効果の影響範囲は狭いが、ぼけた描画になる。

これは、高速ビームはレジストを塗布した試料内に深く
侵入し、レジスト中での入射ビームの散乱を試料基板か
らの反射による散乱が重なり、低速ビームはレジスト中
での入射ビームの散乱によりレジストを露光することに
なるためと、考えられる。

一方、ビームの高加速化により、ビーム自体のクローン
反発や周囲からの電場、磁場の変動を受けにくくなり、
微細ビームで高電流の成形性の良いビームが得られる。

このような特性を示す高速ビームがパターンＰの周辺部
ブロックＡ、〜Ａｎに照射されると、第４図および第５
図に示されているように、パターンＰはその輪郭を濃く
、かつシャープに描画されることになる。

また、低速ビームがパターンＰの内部ブロック８１〜Ｂ
ｎに照射されると、輪郭内を相対的に薄く、かつ隙間な
く埋められることになゐ。

このとき、高速ビームにおける近接効果による影響を小
さくするように、周辺ブロックＡ、〜Ａｎの幅Ｗを小さ
く設定しておくことが望ましい。

このように、パターンの周辺部に高速ビームを、パター
ンの内部に低速ビームをそれぞれ照射することにより、
近接効果による影響を抑制しつつ、これを巧みに利用し
て超微細なパターンであっても精度よく鮮明に描画され
ることになる。

〔実施例２〕 本実施例は、描画技術、特に、荷電粒子ビームを試料に
照射して微細パターンをａｖｉする技術に関し、例えば
、半導体装置の製造において、大規模集積回路（ＬＳＩ
）を作成するのに利用して有効な技術に関する。

本実施例は次のような背景技術に着目してなされたもの
である。

半導体装置の製造において、光学式露光装置を用いて、
各マスクに描画されているＬＳＩパターンをウェハに順
次重ね合わせて転写して行く場合、異なる露光装置を用
いて、パターンを重ね合わせる場合が発生すると、考え
られる。

しかし、このような場合、各露光装置における光学系に
は固有の歪がそれぞれあるため、パターンの重ね合わせ
に誤差が生ずるという問題点があることが、本発明者に
よって明らかにされた。

本実施例の目的は、光学系の歪を吸収してパターンを適
正に転写させるマスクを作成することができる描画技術
を提供することにある。

本実施例の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。

本実施例の概要を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、荷電粒子ビームを試料としてのマスクブラン
クに照射してパターンを描画する描画装置において、描
画すべきパターンを光学式露光装置における光学系の歪
を相殺するように補正して描画することにより、マスク
に描画されたパターンにより各光学系に固有の歪を吸収
し、パターンが適正に転写されるようにしたものである
。

第７図は本発明の実施例２である電子ビーム描画装置を
示すブロック図、第８図および第９図はその作用を説明
するための各説明図である。

本実施例において、電子ビーム描画装置は電子ビーム２
を発射する電子銃１と、電子ビーム２を偏向および集束
してビームの形状を点、腺または面に整形する整形系３
と、試料としてのマスクブランク４Ａが載置される試料
台５と、試料台５に配設されているレーザミラー６と、
試料台５の移動量を測定するためのレーザ測長器７と、
試料台５を移動させるための駆動装置８と、試料台５に
表示されている基準マーク９と、前記電子銃ｌを制御ｎ
するためのコントローラ１０と、前記整形系３を制御す
るためのコントローラ１１と、描画すべきパターンに関
するデータが記憶されてい名メモリ１２と、マスクブラ
ンク４Ａに描画すべきパターンを露光装置における光学
系の歪を解消する方向に補正するための補正部１５と、
描画すべきパターンを複数の周辺部ブロックおよび内部
ブロックに分割する分割部１３と、これらを統轄的に制
御する中央処理部（ＣＰＵ）１４とを備えており、これ
らは後述する作用を実現するように構成およびプログラ
ミングされている。

次に作用を説明する。

電子ビーム２と試料台５とが基準マーク９によりアライ
メントされ、試料台５上に載置されている試料としての
マスクブランク４Ａに電子ビーム２が照射されると、マ
スクブランク４Ａに塗布されているレジストが露光され
る。

そして、レーザ測長器７により測長されながら、試料台
５が駆動装置８により微少移動されると、電子ビーム２
とマスクブランク４Ａとが相対的に走査されるため、マ
スクブランク４Ａに照射される電子ビーム２によってレ
ジストが露光されることにより、所望のパターンが描画
されることになる。

ところで、半導体装置の製造においては、光学式露光装
置を用いて、同一のウェハにつき複数種のパターンを相
互に重なり合うように転写させることにより、ＬＳＩが
形成される。

ところが、第８図に示されているように、光学式露光装
置１６における光学系１７に固有の歪があるため、マス
ク１８のパターンＰＡがウェハ４Ａにおいて歪んだパタ
ーンＰＢに転写される。

そして、同一の露光装置によって重ね合わせ転写が行わ
れる場合は、光学系の歪が同一であるため、支障はない
が、異なる露光装置を用いて重ね合わせ転写を行う場合
には、光学系固有の歪に差があるため、重ね合わせに誤
差が発生するという問題点がある。

本実施例においては、電子ビーム描画装置を用いてマス
クにパターンを描画する際に、パターンをして光学系固
有の歪を解消させるように作成することにより、異なる
露光装置を用いて重ね合わせ転写が行われる場合であっ
ても、重ね合わせに誤差が生ずることを抑制するように
する。

すなわち、中央処理部１４はメモリ１２から描画すべき
パターンを呼び出して補正部■５に転送し補正処理させ
る。補正部１５は描画すべきパターンを前記光学系の歪
を解消させる方向、例えば、第８図に示されているよう
に、転写パターンＰＢが収縮されるような歪である場合
には、第９図に示されているように、膨張ＩＩＪｌ向に
なる補正パターンＰＣが得られるように補正する。

中央処理部１４はこの補正データに基づいて制御を実行
すべきことを各コントローラ１Ｏ１１１および駆動装置
８にそれぞれ指令する。

このような補正パターンＰＣにより作成されたマスクを
用いて露光装置により転写を実行すると、光学系固有の
歪と補正パターンＰＣの補正とは互いに相殺されるため
、歪も補正もない適正なパターンがウェハに転写される
ことになる。

このようにして、適正なパターンが転写されることによ
り、異なる露光装置により重ね合わせ転写を実行した場
合における誤差を抑制することができる。

本実施例によれば、光学系の歪を吸収するように補正し
てパターンを作成するため、光学系固有の歪にかかわら
ず、パターンを適正に転写させることができる。

パターンを適正に転写させることができるため、異なる
ｎ光装置を用いる場合であってもパターンの重ね合わせ
誤差を抑制することができる。

なお、パターンを分割して、高速ビームおよび低速ビー
ムで照射する点に関しては前記実施例１と同様あるので
、説明を省略する。

〔効果〕

［１）　　描画すべきパターンを複数のブロックに分割
し、高解像が必要な微細寸法のブロックについては、ビ
ームの成形性に優れた高速ビームを照射し、近接効果の
影響が遠（まで波及することを許容するが、比較的寸法
の大きいブロックについては、近接効果による影響範囲
を狭く抑制するため低速ビームを照射することにより、
精度の高い鮮明なパターンを描画することができる。

（２）　　近接効果の影響範囲は広くなるが、ビームの
成形性が良く微細な描画が得られるという特性を持つ高
速ビームをパターンの周辺部ブロックに照射することに
より、パターンの輪郭を濃く、かつシャープに描画させ
ることができる。

（３）　　ビームの成形性は良くないが、影響範囲が狭
い低速ビームをパターンの内部ブロックに照射すること
により、輪郭内を相対的に薄く、かつ隙間なく埋めた描
画を行うことができる。

以し本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

例えば、電子銃において高速ビームおよび低速ビームを
作成するに限らず、電子ビームが発射された後に加減速
するように構成してもよい。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である電子ビーム描画装置
に適用した場合について説明したが、それに限定される
ものではなく、イオンビーム描画装置等にも適用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である電子ビーム描画装置を
示すブロック図、 第２図、第３図、第４図、第５図および第６図はその作
用を説明するための各説明図である。 第７図は本発明の他の実施例である電子ビーム描画装置
を示すブロック図、 第８図および第９図はその作用を説明するための各説明
図である。 １・・・電子銃、２・・・電子ビーム（荷電粒子ビーム
）、３・・・電子ビーム整形系、４・・・試料、４Ａ・
・・マスクブランク、５・・・試料台、６・・・レーザ
ミラー、７・・・レーザ測長器、８・・・駆動装置、９
・・・基準マーク、ｌＯ・・・電子銃コントローラ、１
１・・・整形系コントローラ、１２・・・パターンデー
タメモリ、１３・・・分割部、１イ・・・中央処理部、
１５・・・補正部、１６・・・露光装置、１７・・・光
学系、１８・・・マスク。 第　　１　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、荷電粒子のビームを試料に照射してパターンを描画
   する描画装置であって、描画すべきパターンを複数のブ
   ロックに分割し、一部のブロックに高速ビームを、他の
   ブロックに低速ビームをそれぞれ照射するようにしたこ
   とを特徴とする描画装置。 ２、高速ビームを照射するブロックがパターンの周辺部
   に、低速ビームを照射するブロックがパターンの内部に
   それぞれ位置することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の描画装置。 ３、荷電粒子ビームとしては、その走査開始位置または
   走査中心位置と走査方向および走査幅を試料上の位置座
   標により可変できるようにしたものを用いることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の描画装置。