JP2000068180A - 電子ビーム描画用アパーチャ - Google Patents

電子ビーム描画用アパーチャ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】電子ビーム描画におけるコーナ部と中央部の後
方散乱電子の差によるパターン線幅のムラを補正するア
パーチャを提供する。 【解決手段】描画用開口パターン23〜27の形成され
た電子ビーム描画用第二アパーチャ4の最外側の前記描
画用開口パターン23,27のコーナ部分に隣接して前
記レジストの解像限界以下の電子量を通過する幅をもつ
近接効果補正用のL字型の補助露光開口パターン28を
設けた電子ビーム描画用アパーチャ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路な
どの回路パターンを形成するために基板上に形成された
レジストに直接電子ビームで描画する時に用いる電子ビ
ーム描画用アパーチャに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体集積回路の高密度化の進展
はめざましく、DRAMに代表されるメモリ素子では記
憶容量が3年ごとに4倍に向上している。半導体集積回
路の高密度化のための重要な技術の一つには、微細パタ
ーン形成技術がある。
【0003】従来、微細パターンを半導体基板であるウ
エハ上に形成するには、紫外光を光源とした縮小露光装
置、つまりステッパーが用いられていたが、より微細な
パターンを形成するために、光源の短波長化が行われ、
水銀ランプのg線(436nm)から同じ水銀ランプの
i線(365nm)へ、さらにはフッ化クリプトンガス
を用いたKrFエキシマーレーザー光(249nm)へと
変化してきた。ところが光源の短波長化による微細パタ
ーン転写能力すなわち解像度の向上は、逆に焦点深度が
低下する問題がある。
【0004】また、半導体集積回路の製造においては、
10〜30回ものパターン転写を繰り返すために、半導
体基板上にはパターンが順次重ねられ大きな段差が生じ
てくる。従って、焦点深度の低下は段差上へのパターン
転写を困難にし、半導体集積回路の製造を難しくしてい
る。
【0005】上記の微細パターン形成技術の問題点を解
決する方法として、焦点深度が光露光に比べ飛躍的に広
い電子ビーム描画法が開示されている。
【0006】この電子ビーム描画法は半導体集積回路パ
ターンをスポットの小さな電子ビームで順次パターンを
なぞって描画するため、より微細化が可能であるが、通
常の光露光に比べ処理能力が劣ることが問題であった。
しかし、この一筆書き描画法に代わり、新たに半導体集
積回路の一部を形成したアパーチャを用い一括転写し、
それらの一括パターンをつなげて全体の回路パターンを
転写する部分一括電子ビーム描画法が開発され、処理能
力が飛躍的に向上した。
【0007】図7は半導体集積回路の一部分を形成した
アパーチャを用いる電子ビーム描画装置の一例を説明す
るための電子光学系の構成を示す斜視図である。この部
分一括描画法は、図7に示すように、電子銃1からの電
子ビーム8を第一アパーチャ2によって適当な大きさお
よび形状に成形し、その後選択偏向器3により第二アパ
ーチャ4上に照射する。この第二アパーチャ4には半導
体集積回路パターンの一部である部分一括パターン群が
形成され、選択偏向器3によりこれらのパターン群のう
ち、一つのパターン群が選択される。そして選択された
第二アパーチャ4のパターン群を通過した電子ビーム
は、対物レンズである縮小レンズ5により縮小され、さ
らに、位置決め偏向器6により半導体基板7上の所望の
位置に一括描画される。
【0008】図8は、従来の電子ビーム描画用の第二ア
パーチャの平面図である。図9(a)〜(c)は図8の
第二アパーチャのB―B’線に沿った断面図および第二
アパーチャを透過した電子ビームの電子線分布強度図な
らびに半導体基板のレジストパターンの断面図を示す。
【0009】図8のような第二アパーチャを使用した部
分一括電子ビーム描画法においては、近接効果により第
二アパ−チャ4上に形成されたパターン群が半導体基板
7上のレジストに忠実に描画されない問題がある。例え
ば、図8に示す通り第二アパーチャの本体4に11〜1
5までの5つの描画用開口パターンがパターン群として
形成されていたとすると、これらパターン群を通過した
電子ビームは半導体基板7に投射される。この半導体基
板7のレジストに直接入射する電子線は、レジスト内に
入射され半導体基板面で反射され再び半導体基板上に戻
ってくる。この入射および反射の繰り返しがいわゆる後
方散乱電子となり、描画されるパターンに影響を及ぼ
す。この後方散乱電子の広がりの程度は、入射電子線の
加速電圧や半導体基板の材質などによって異なるが、半
導体基板上の電子線入射位置から離れるほど、後方散乱
電子の数は減る。
【0010】従って、この近接効果による描画パターン
への影響は入射位置近辺のパターンに対する影響のみを
考慮すればよい。即ち、半導体基板7上の部位33では
描画用開口パターン13からの入射電子及び後方散乱電
子に加え描画用開口パターン12及び14を通って半導
体基板7に照射された電子ビームによる後方散乱電子の
影響を受け、図9(b)のような電子強度分布を持つ。
これに対し、半導体基板7上の部位31は描画用開口パ
ターン11からの入射電子及び後方散乱電子と描画用開
口パターン12を通った電子ビームによる後方散乱電子
の影響を受ける。この時、描画用開口パターン11の隣
には描画用開口パターン12しかなく、従って、後方散
乱電子が少なく近接効果の影響が少ないため、電子強度
は図9(b)に示したように、半導体基板7上の部位3
2〜34に比べ低くなっている。今、仮に電子強度がI
o(しきい値)の時、部位32〜34でのトランジスタ
パターンが描画用開口パターン12〜14に対応した寸
法に形成されるとすると、部位31及び35では図9
(c)に示すように、レジストパターン9が部位32〜
34に比べ細く、時にはレジストパターン9の寸法が大
幅に細り、レジストパターンの倒壊を招く。このように
近接効果の受け難い部位のパターンは、近接効果の受け
易い部位のパターンと比べ寸法が細くなる。
【0011】そのため、アパーチャの入射位置近辺にお
いて、開口部の数が多く、面積が広い場合には、後方散
乱の影響を受けやすい。従って近接効果の影響は、半導
体基板上の電子線入射位置を中心とし、半径が後方散乱
の広がり程度である小円の内部に含まれるパターンの面
積によって近似的に評価される。部分一括露光方式によ
って転写されるアレイ状パターンを仮定すると、図10
に示すアレイの中心部16では円内の全方向に対してパ
ターンが存在する。これに対し、図10の開口端部17
およびコーナー部分18では、周辺開口の面積が小さ
く、後方散乱の影響が小さい。このときの後方散乱によ
る電子線強度分布を図11に示す。図11において符号
C0〜C3は露光強度(後方散乱による電子線強度)を
示し、C0>C1>C2>C3の関係がある。C0は露
光強度が最も強く、C3は露光強度が最も弱い。このよ
うに後方散乱にムラがあるため、実際に電子線描画を行
った際に形成されるパターン寸法の不均一が生ずる。
【0012】この対策として近接効果を補正する方法を
採用した電子ビーム描画方法がJpn.J.Appl.
Phys.Vol.33の6953ページ(1994年)
(以下、従来の第1の方法という)および特開平8−4
5808号公報(以下、従来の第2の方法という)に開
示されている。
【0013】上記の従来の第1の方法では半導体集積回
路の一部分を形成したアパーチャを用いる露光方法(部
分一括露光方式)において、図12に示すようにコーナ
ー部分でのショットの大きさを縮小してより細かい刻み
幅で露光量を定めて露光量補償を行う。ショットの大き
さを縮小する際には、アパーチャ上のパターン倍率を縮
小するのではなく、成形偏向器を動作させ、図13に斜
線で示すようにビーム位置を動かして1ショットあたり
のパターンの数を減らす。これにより従来行われてきた
露光量補償法による近接効果補正をより高精度で行うこ
とが可能になる。また、上記の従来の第2の方法に開示
されている第二アパーチャでは、図14に示すように最
外郭の描画用開口パターン19のさらに外側に補助開口
20を設けている。この補助開口20の大きさはレジス
トの解像限界以下の電子が通過するように定められてい
る。ここを通過した電子線は、後方散乱電子が少ない最
外郭の開口のパターンに対する補助露光となり、近接効
果の影響を補正することができる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の第1の方
法のショットサイズを縮小する方法では、同一ショット
内の露光量は一つしか定められない。一般に後方散乱に
よる電子分布はパターンの位置により連続的に変化し、
ショット内部でも露光量に差が生じる。そのために、第
1の方法ではショット内の露光量が同一なのでショット
内の後方散乱が連続的に変動することを考慮することは
できない。
【0015】これは露光量補償法により近接効果を補正
する際に部分一括露光方式が一般的に抱えている問題で
ある。また、ショットサイズを縮小するためコーナー部
分でのショット数が増えてスループットが悪化する問題
があった。
【0016】上記の従来の第2の方法における電子ビー
ム描画用アパーチャでは、開口幅が一定である補助露光
パターンを最外郭の開口部分の外側に設け、最外郭の開
口部分を通過した電子による描画パターンに対し、一定
の強度で補正を行うことになるが、図14に示す部分一
括露光パターンのコーナー部分21と同一開口の中心部
22では図10に示したと同様に隣接する領域のパター
ン密度が異なる。そのため、後方散乱の大きさに差が生
じる。これを同一の強度で補正しようとすると、補正誤
差が生じる問題があった。
【0017】本発明の目的は、上記従来技術における問
題点を解決したコーナー部と中央部の後方散乱電子線強
度の差によるパターン線幅のムラが補正できる電子ビー
ム描画用アパーチャを提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明の電子ビーム描画
用アパーチャは、半導体基板に被着されたレジストに描
画すべき描画用開口パターンの複数を板部材に並べて形
成された電子ビーム描画用アパーチャにおいて、最外側
の前記描画用開口パターンのコーナ部分に隣接して前記
レジストの解像限界以下の電子量を通過する幅をもつ近
接効果補正用のL字型の補助露光開口パターンを設けた
ことを特徴とする。
【0019】前記L字型の補助露光開口パターンは同一
幅で形成し、該パターンの幅と長さは可変とすることが
できる。
【0020】また、前記L字型の補助露光開口パターン
の形状はくさび形とし、その開口パターン面積を可変と
することができる。
【0021】本発明では上記のL字型の補助露光開口パ
ターンを最外側の前記描画用開口パターンのコーナ部分
に隣接して設けることによって、補助露光開口パターン
を透過する電子を追加する。これにより、部分一括露光
におけるコーナー部と中央部の後方散乱電子の差が減少
し、これに起因するパターン線幅のムラを補正すること
ができる
【0022】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。
【0023】図1は本発明の実施の形態の部分一括電子
ビーム描画用アパーチャの平面図である。図2は、図1
のA―A’線に沿った断面図である。アパーチャ本体4
はある程度の膜厚を持ったシリコン等電子を阻止する材
料から作製され、この一部をくり抜いて図1の描画用開
口パターン23〜27を設ける。また近接効果を補正す
るため、開口23,27のコーナー部にL字型の補助露
光開口パターン28が設けられている。このL字型の補
助露光開口パターン28は、レジストの解像限界以下の
寸法に設定され、その開口自体は解像されないが一部の
電子がL字型開口を透過する。
【0024】図8で示す電子線描画装置内にこのアパー
チャを入れ電子線を図2の断面図に示した矢印の方向よ
り入射させる。
【0025】図3は、L字型の補助露光開口パターン2
8が存在しないときの後方散乱による露光強度(電子線
強度)を二次元的に表した図である。図3において、符
号C0〜C3は露光強度を示し、C0>C1>C2>C
3の関係がある。コーナー部分では、端部より後方散乱
径程度内側に至る領域まで露光量が足りなくなる傾向が
あった。
【0026】図4は、図1のように開口23,27のコ
ーナ部にL字型の補助露光開口パターン28を設けた場
合の後方散乱による露光強度(電子線強度)を二次元的
に表した図であり、符号C0〜C3は図3と同様な露光
強度を示す。図4においては、図3と比較して、L字型
の補助露光開口パターンを開けた部分で、露光強度が増
加することがわかる。
【0027】また、露光強度の変化に応じ、図4におけ
るL字型の補助露光開口パターン28は図5のように可
変開口28aを用いて開口の大きさを拡大および縮小し
て補助露光量を増減することができるようにしてもよ
い。また図4のL字型の補助露光開口パターン28は長
さを可変としてもよく、L字型の補助露光開口パターン
28の幅と長さを同時に可変としてもよい。
【0028】また、コーナー部とそれ以外のセル端部の
露光量差が大きい場合には、図6のようにくさび形に形
状を変化させたL字型の補助露光開口パターン29を設
けて電子線露光量を調節することができるようにする。
これにより補正パラメータが変化する種々の下地基板に
対し補正を行うことが可能になる。なお、図6のくさび
形のL字型の補助露光開口パターン29の開口面積は可
変にすることもできる。
【0029】
【発明の効果】本発明は、電子ビーム描画用のアパーチ
ャの平行に設けられた複数の矩形の開口の両端部の開口
のコーナ部にL字型の補助開口パターンを設け、後方散
乱径程度の補助露光を行うことで、近接効果の影響が特
に大きい、セルアレイのコ−ナー部の近接効果を補正す
ることができる効果がある。また、その補助開口パター
ンは回路パターンと同時に露光することが可能であるた
め描画時のスループット低下も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の部分一括電子ビーム描画
用アパーチャの平面図である。
【図2】図1のA―A’線に沿った断面図である。
【図3】L字型の補助露光開口パターンが存在しない場
合の後方散乱による露光強度(電子線強度)を二次元分
布図である。
【図4】L字型の補助露光開口パターンを設けた場合の
後方散乱による露光強度(電子線強度)を二次元分布図
である。
【図5】開口の幅を可変としたL字型の補助露光開口パ
ターンを設けた部分一括電子ビーム描画用アパーチャの
平面図である。
【図6】くさび形の開口形状のL字型の補助露光開口パ
ターンを設けた部分一括電子ビーム描画用アパーチャの
平面図である。
【図7】電子ビーム描画装置の一例を説明するための電
子光学系の構成を示す斜視図である。
【図8】従来の電子ビーム描画用の第二アパーチャの平
面図である。
【図9】図8の従来の第二アパーチャの特徴を説明する
ための図で、(a)は図8の第二アパーチャのB―B’
線に沿った断面図、(b)は第二アパーチャを透過した
電子ビームの電子線分布強度図、(c)は半導体基板の
レジストパターンの断面図を示す。
【図10】従来の電子ビーム描画用の第二アパーチャの
平面図である。
【図11】従来の電子ビーム描画用の第二アパーチャを
使用した場合の後方散乱による電子線強度分布である。
【図12】従来の部分一括ショットサイズの縮小による
近接効果補正方法を示す図である。
【図13】従来の偏向器を動作させてショットサイズを
縮小する方法を示す図である。
【図14】従来の最外郭の描画用開口パターンの外側に
補助開口を設けたアパーチャの平面図である。
【符号の説明】
1 電子銃 2 第一アパーチャ 3 選択偏向器 4 第二アパーチャ 5 縮小レンズ 6 位置決め偏向器 7 半導体基板 8 電子ビーム 9 レジストパターン 11〜15 描画用開口パターン 16 アレイの中心部 17 開口端部 18 コーナー部分 23〜27 描画用開口パターン 28,29 L字型の補助露光開口パターン 28a 可変開口

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板に被着されたレジストに描画
    すべき描画用開口パターンの複数を板部材に並べて形成
    された電子ビーム描画用アパーチャにおいて、最外側の
    前記描画用開口パターンのコーナ部分に隣接して前記レ
    ジストの解像限界以下の電子量を通過する幅をもつ近接
    効果補正用のL字型の補助露光開口パターンを設けたこ
    とを特徴とする電子ビーム描画用アパーチャ。
  2. 【請求項2】 前記L字型の補助露光開口パターンの幅
    が同一幅である請求項1記載の電子ビーム描画用アパー
    チャ。
  3. 【請求項3】 前記L字型の補助露光開口パターンの長
    さまたは幅を可変とした請求項1または2記載の電子ビ
    ーム描画用アパーチャ。
  4. 【請求項4】 前記L字型の補助露光開口パターンの長
    さまたは幅を同時に可変とした請求項1または2記載の
    電子ビーム描画用アパーチャ。
  5. 【請求項5】 前記L字型の補助露光開口パターンの形
    状をくさび形とした請求項1記載の電子ビーム描画用ア
    パーチャ。
  6. 【請求項6】 前記L字型の補助露光開口パターンの開
    口面積を可変とした請求項5記載の電子ビーム描画用ア
    パーチャ。
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