JPS6182426A - 荷電ビ−ム描画装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、荷電ビーム描画装置の改良に係わり、特にラ
スタ走査方式の荷電ビーム描画装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、ＬＳＩデバイスの微細化傾向が進んでおり、近い
将来０．５［μｍ］更には０．２５［μ７７Ｌ］寸法の
デバイスが出現しようとしている。このような微細デバ
イスは従来の光ステッパを用いる方法では製作困難で、
新しいりソグラフィが切望されている。その中でも、電
子ビーム・リソグラフィは最有力なものとして広く認識
されている。

しかしながら、電子ビーム・リソグラフィ技術には、電
子ビームの固体内散乱に起因する所謂近接効果により１
［μＴｒＬ］以下のパターンを正確に形成できないと云
う問題点がある。このため、多層レジスト法や大形電子
計算様によるパターン寸法補正若しくは照射量補正或い
は加速電圧の高圧化等の新しい技術により近接効果の問
題を避ける努力がなされてきた。ところが、いずれの方
法も寸法精度上の問題、工程の複雑さの問題等で満足し
得るものではなかった。即ち、前述のような微細デバイ
ス形成に要求される寸法許容値（パターンの±１０％、
即ち０．５μｍ±０．０５μｍ或いは０．２５μｍ±０
．０２５μ？７Ｌ）に対して、寸法誤差を±０．１［μ
ｍ１以内にすることすら、極めて困難であった。従って
、近接効果によるパターン寸法誤差をいかに小さくでき
るがが、サブミクロン寸法の電子ビーム描画装置の実用
化にとって大きな鍵となっている。

また、上述した近接効果の影響は将来の実用化が検討さ
れているイオンビーム・リソグラフィ技術についても同
様に言えることである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、装置構成を左程変えることなく、近接
効果に起因するパターン寸法誤差の低減をはかることが
でき、ＬＳＩデバイスの超微細化に対応し得る荷電ビー
ム描画装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

前述した近接効果に起因するパターン寸法誤差を小さく
することを目的として、本発明者等が鋭意研究及び各種
実験を重ねた結果、通常の電子ビーム描画の前或いは後
にパターン領域及び非パターン領域の全面を上記ビーム
照射量より少ない照射量で補助的にビーム照射すること
により、上記パターン寸法誤差が著しく小さくなること
を見出だした。なお、補助的なビーム照射により近接効
果が低減される理由は今だ明らかでないが、パターン領
域周辺の近接効果による露光領域がバックグラウンドに
より埋もれてしまうからではないがと考えられる。また
、近接効果の問題は、電子ビームに限らずイオンビーム
を用いて選択的パターンを描画する場合にも共通するこ
とである。従って、上記の補助的なビーム照射によりイ
オンビーム描画の場合にも近接効果が低減されると推定
される。

本発明の骨子は、上記補助的なビーム照射をラスタ走査
方式の荷電ビーム描画装置に適用し、従来ビーム・ブラ
ンキングによりビームＯＦＦの状態で消費されていたラ
スタ走査の帰線期間を有効活用して上記補助描画を行う
ことにある。

即ち本発明は、荷電ビームをラスタ走査して試料上に選
択的パターンを描画する荷電ビーム描画装置において、
ラスタ走査の１走査内で所望パターンに応じてビームを
ＯＮ−ＯＦＦ制御し、試料上に所望パターンを描画する
手段と、ラスタ走査の１走査終了後の帰線期間内の所定
時間ビームブランキングを解除してビームＯＮの状態で
、上記ビーム走査を行った同一場所を重ね描画する手段
とを設けるようにしたものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、次の■〜■のような効果が得られる。

■　描画スルーブツトの低下を招くことなく、しかも従
来消費時間であった帰線期間を活用して、有効な近接効
果の補正が可能である。

■　プロセス工程を複雑化することなく、近接効果の補
正が可能である。

■　装置構成を複雑化することなく、従って装置価格の
上昇を招（ことなく、近接効果の補正が可能である。

■　近接効果に起因するパターン寸法の誤差を従来方法
より著しく低減することができる。本発明者等の実験に
よれば、後述する如＜０．５ＥμＴｒＬ］パタ一ン寸法
の変動量を±０．０３ｆμｒｒｔＪ以内にすることがで
きた。即ち、荷電ビーム描画における最も重大な欠点を
克服することができ、将来のサブミクロン・デバイスの
作成にも十分対応することが可能となる。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例に係わる電子ビーム描画装置
を示す概略構成図である。図中１０は試料室であり、こ
の試料室１ｏ内には電子ビーム描画に供される試料１２
を載置した試料ステージ１３が収容されている。試料ス
テージ１３（まステージ駆動回路３１によりＸ方向（紙
面左右方向）及びＹ方向（紙面表裏方向）に移動される
。そして、試料ステージ１３の移動位置はレーザ測長針
３２により測定されるものとなっている。

一方、試料室１０の上方には電子銃２１．レンズ２２，
２３．２４及び偏向器２５．２６等からなる電子光学鏡
筒２０が設けられている。ここで、上記偏向器２５はビ
ームをブランキングするためのブランキング用偏向器で
、ブランキング回路３３によりブランキング電圧を印加
される。ブランキング回路３３は通常のラスタ走査方式
の電子ビーム描画装置とは異なり、後述する如くラスタ
走査の帰線期間内の所定時間ビームブランキングを解除
するものとなっている。また、偏向器２６はビームを試
料１２上で一方向（Ｘ方向）に走査する走査用偏向器で
、走査用偏向回路３４により偏向電圧を印加されるもの
となっている。

なお、図中３５は電子銃２１及び各種レンズ２２、〜，
２４の電源、４０は電子計算線、４１はインターフェー
ス、４２は磁気テープ入出力装置、４３は磁気ディスク
装置、４４は入出力用端末器、４５はグラフィック・デ
ィスプレイをそれぞれ示している。

上記構成の電子ビーム描画装置は、基本的には第２図に
示す如く試料１２（試料載置のステージ１３）をＹ方向
に連続移動しながら電子ビームをＸ方向に走査し、所謂
ラスタ走査で所望のパターンを描画すものであり、周知
の電子ビーム描画装置と同様である。この装置が従来装
置と異なる点は、ラスタ走査の帰線期間内の所定時間ビ
ームブランキングを解除して、該帰線期間内で試料１２
上を全面補正描画することにある。

以下、本実施例装置による描画走査及び補正描画走査に
ついて、第３図及び第４図を参照して説明する。第３図
はラスタ走査によりパターンの描画及び補正描画を行う
様子を示した模式図である。

図中実線矢印で示すのはパターン描画のための描画走査
であり、逆向きの点線矢印（実際には実線矢印と重なる
が便宜上受しずらして示している）は帰線期間内に実行
される補正描画走査を示す。

また、斜線部は所望のパターン領域を示している。

第４図は描画手順と信号のタイミングを説明するための
信号波形図である。第４図のうち左半分のＡからＢまで
の時間に対応する各信号は描画走査内にパターン領域を
含む場合を示し、他方右半分のＢからＣまでの時間に対
応する各信号は描画走査内にパターン領域を含まない場
合を示す。いずれの場合も、ｔｌで示す時間が描画走査
時間を、ｔ２で示す帰線期間が補正描画走査時間を示す
。

パターン形成に必要なビーム照射ＩＤａに対応する所定
の照射ビーム電流で１１時間の描画走査を行うのに対し
て、例えばビーム照射ＩＤａの２０Ｅ％］の照射量Ｄ１
で全面−律に補正描画を行うには、時間ｔ２を時間１．
の２０［％１に設定することによって達成される。なお
、設定時間は２０［％１に限らず、必要な寸法精度に応
じて適宜選択すればよい。

次に、上記装置を実際のパターン形成に用いた例につい
て説明する。

まず、第５図に示す如＜Ｓｉウェハ５１上にＰＭＭＡ−
（ポリメチルメタクリレート）からなるポジ形レジスト
５２を塗布してなる試料５０を用意し、この試料５０上
に選択的パターン形成に必要なビーム照射量Ｄｏで電子
ビーム５３を照射し、所望パターンを描画した。さらに
、上記照射量Ｄ０の２０［％コのビーム照射ＭＤ２で試
料５０のパターン領域及び非パターン領域の全面を電子
ご一ム５４で描画した。なお、上記電子ビーム５３はラ
スタ走査による通常の走査（パターン描画走査時間１１
）における電子ビームであり、電子ビーム５４はラスタ
走査の帰線期間内の補正描画走査時間ｔ２における電子
ビームである。

このときの描画パターンとしては、第６図（ａ）（ｂ）
に示す如く２つの大面積パターン及びこれらのパターン
を貫通した２本の０．５［μＴｒＬ］ラインパターンと
した。大面積パターンの高さは２００［μＴｒＬ］、幅
はＷ（可変）、０．５［μ７７Ｌ］ラインの長さは４０
０［μｍ］とした。

このようにして描画形成したパターンの寸法変動ｍ、特
に０．５［μＴｒＬ］ラインの寸法変動量は第７図に示
す如＜０．０６　［μ７ＦＬ１以内であった。

即ち、パターン寸法の変動量を０．５［μｍ〕パターン
の±１０ｃ％コ以内（±０．０３μｍ）にすることがで
きた。なお、第７図において、横軸は大面積パターンの
幅Ｗ１縦軸は０．５［μＴｒＬ１ラインの設計パターン
からの寸法差ΔＳを示している。なお、電子ビームの加
速電圧としては５０［ＫｅＶ］を用いた。

これに対し、従来装置を用いた場合のように第８図に示
す如くビーム照射ＩＤｏでパターンを選択的に描画した
のみでは、第９図に示す如くパターン寸法の変動量は０
．２５［μｍ］もあり、０゜５［μＴｒＬ］パターンの
±１０［％］以内と云う寸法変動の許容値±０．０５　
［μＴｒＬ］以内を満足できなかったのである。

このように本実施例装置によれば、近接効果に起因する
パターン寸法の変動量、特に最も問題となる微細パター
ンの寸法変動量を従来の０．２５［μｍ］　から０．０
６　［μｍ］　ＪＪ、内（±０．０３μ雇以内）と著し
く少なくすることができる。このため、将来のサブミク
ロンパターン形成に十分に対処することができ、その有
用性は絶大である。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、使用する電子ビームはスポットビームに限
らず、可変寸法ビームであってもよい。また、ラスタ走
査を行うものであればステージを停止して描画するもの
にも適用可能である。

さらに、ラスタ走査の帰線期間内で補正描画走査を行う
ための時間ｔ２はパターン描画走査に要する時１ｅｔｔ
の２０［％〕に河谷限定されるものではなく、ｔｌより
少ない範囲（好ましくは５０％以内）で適宜窓めればよ
い。また、電子ビームの代りにイオンビームを用いるイ
オンビーム描画装置に適用することも可能である。その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる電子ビーム描画装置
を示す概略構成図、第２図はラスタ走査描画方式の原理
を説明するための斜視圀、第３図は上記装置による描画
走査及び補正描画走査を説明するための模式図、第４図
は描画手順と信号のタイミングの関係を説明するための
信号波形図、第５因は上記装置を用いた描画方法を説明
するための模式図、第６図は描画パターンの一例を示す
模式図、第７図は大面積パターンの幅Ｗに対する設計パ
ターンからの寸法差ΔＳを示す特性図、第８図は従来の
電子ビーム描画方法を説明するための模式図、第９図は
従来装置による大面積パターンＷに対する設計パターン
からの寸法差ΔＳを示す特性図である。 １０・・・試料苗、１２．５０・・・試料、１３・・・
試料ステージ、２０・・・電子光学Ｍ誇、２１・・・電
子銃、２２、〜．２４・・・レンズ、２５・・・ブラン
キング用偏向器、２６・・・走査用偏向器、３１・・・
ステージ駆動回路、３２・・・レーザ測長計、３３・・
・ブランキング回路、３４・・・走査用偏向回路、４ｏ
・・・電子計算機、４１・・・インターフェース、５１
．・・・ｓｉウェハ、５２・・・ポジ形レジスト。 第２図 ｃ′１−ム乏久方１ｈ 第５図 ｆ３ 第６図 （〜ρ／（ ←□ 叡　−ρ２− ・・Ｏｌ □ θ　　　　／θ　　　　２０〃　　　　　勿　　　　５
θく道ｌ（ハ・フーノ博Ｗ９ｍ〕　□ 第８図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）荷電ビームをラスタ走査して試料上に選択的パタ
   ーンを描画する荷電ビーム描画装置において、ラスタ走
   査の１走査内で所望パターンに応じてビームをＯＮ−Ｏ
   ＦＦし、試料上に所望パターンを描画する手段と、ラス
   タ走査の１走査終了後の帰線期間内の所定時間ビームブ
   ランキングを解除してビームＯＮの状態で、上記ビーム
   走査を行った同一場所を重ね描画する手段とを具備して
   なることを特徴とする荷電ビーム描画装置。
2. （２）前記帰線期間内の所定時間として、ラスタ走査の
   １走査に要する時間の５０［％］以下の時間を設定して
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の荷電
   ビーム描画装置。
3. （３）前記ビームをラスタ走査する偏向器に印加する電
   圧信号波形として、非対称三角波形を用いたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の荷電ビーム描画装置
   。
4. （４）前記荷電ビームとして、電子ビームを用いたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の荷電ビーム描
   画装置。