JP2001217173A

JP2001217173A - 荷電ビーム描画装置および荷電ビーム描画方法

Info

Publication number: JP2001217173A
Application number: JP2000022260A
Authority: JP
Inventors: Naoharu Shimomura; 尚治下村; Munehiro Ogasawara; 宗博小笠原; Jun Takamatsu; 潤高松; Hitoshi Sunaoshi; 仁砂押; Yuji Fukutome; 裕二福留
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2001-08-10
Anticipated expiration: 2020-01-31
Also published as: JP3373185B2

Abstract

(57)【要約】【課題】基板に描画されるキャラクター間のつなぎ部
分での描画位置ずれを低減する荷電ビーム描画装置およ
び荷電ビーム描画方法の提供を目的とする。【解決手段】荷電ビーム描画装置３１は、基板９へ照
射する電子ビームを発する電子銃１と、電子銃１から出
射された電子ビームを集光するコンデンサレンズ２と、
ブランキングアパーチャ１６と、ブランキングアパーチ
ャ１６近傍に設けられたブランキング電極１７と、矩形
状の空隙部が成形される制限アパーチャ５と、投影レン
ズ３ａと、スキャン偏向器７と、投影レンズ３ｂと、複
数の基板９に描画されるキャラクターが成形されるキャ
ラクターマスク６と、キャラクターマスク６を移動可能
にする移動手段１１と、対物レンズ４と、対物偏向器８
と、基板９を載置するステージ１０とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板へマスクパタ
ンを描画する荷電ビーム描画装置および荷電ビーム描画
方法に係り、特に半導体素子のパタンを描画する際にキ
ャラクターマスクを用いて基板に描画を行う荷電ビーム
描画装置および荷電ビーム描画方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、荷電粒子ビーム（荷電ビーム、電
子ビーム）を試料上に塗布されたレジストに照射するこ
とによって試料上に所望のパタンを描画する場合には、
ビームの光軸に２枚のアパーチャを配置し、これらのア
パーチャでビームの一部を遮断することにより、矩形や
三角形等の形状にビームを成形し、この成形されたビー
ムを試料上の所望の位置に照射する。

【０００３】この描画方法はビーム形状を所望のパタン
に可変でき、可変成形ビーム描画方法と呼ばれている。

【０００４】一方、周期的に同じパタンが繰り返される
場合には、繰り返し現れるパタンの形状のビームをキャ
ラクターマスクによって成形し、このパタンを一括して
ターゲットである基板に転写する方法がある。

【０００５】キャラクターマスクを用いると、可変成形
ビーム描画に比べ、ビームを照射するショットの回数を
減らすことが可能であり、照射時間が短縮される。この
キャラクターマスクを用いた描画方法をキャラクター描
画方法と呼ぶ。またキャラクターマスクに現れる（形成
される）パタンをキャラクターと呼んでいる。

【０００６】キャラクター描画ではキャラクターマスク
の大きさが大きくなると、キャラクターマスクから基板
へのキャラクターの転写に必要な電流が大きくなり、ま
た光学条件が場所によって変ってくるためキャラクター
全体を一括で転写することが困難になってくる。

【０００７】そこで、キャラクターマスクよりも電子ビ
ームを発生させる電子銃側に制限アパーチャを設け、キ
ャラクターマスク上に照射される電子ビームの電流を制
限し、さらにキャラクター上で電子ビームを走査するこ
とにより、キャラクターをターゲット上に転写する方法
が提案されている。この方法を走査型キャラクター描画
方法と呼ぶ。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
走査型キャラクター描画方法においては、キャラクター
の基板への転写の際に、キャラクターとキャラクターと
のつなぎ部分で描画位置のずれや電子ビームの照射量の
不連続が発生するといった問題点が生じる恐れがあっ
た。

【０００９】この描画位置のずれが許容範囲外となった
場合には、キャラクターの基板への転写が最悪の場合に
は失敗したことになり、新たに基板への転写を行わなけ
ればならなくなり、基板への描画効率が低下することに
なる。

【００１０】また、電子ビームの照射量が不連続となっ
た場合には、キャラクターの基板への転写が不均一とな
り、所望の描画が行えないなどの問題点が生じてくる恐
れがある。

【００１１】そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑み
てなされたもので、キャラクターとキャラクターとのつ
なぎ部分での描画位置のずれを抑制し、電子ビームの不
連続を低減する荷電ビーム描画装置および荷電ビーム描
画方法の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの、本発明の荷電ビーム描画装置は、表面が処理され
る基板に照射される荷電ビームを出射する荷電ビーム発
生手段と、前記荷電ビーム発生手段から出射される荷電
ビームの一部の照射領域のみを、前記基板に照射するよ
う制限する荷電ビーム照射領域制限手段と、前記基板表
面に描画される所定のパタンを有し、前記荷電ビーム照
射領域制限手段からの荷電ビームが入射されるマスク
と、前記マスクに照射された荷電ビームを前記マスク上
で結像させる荷電ビーム結像手段と、前記マスクに照射
された荷電ビームの前記マスクへの照射位置を偏向し、
前記マスク上で前記荷電ビームを所定方向に走査する偏
向器と、前記マスクの所定のパタンに成形された荷電ビ
ームを前記基板表面に照射し、前記パタンを前記基板表
面に描画する荷電ビーム照射手段とを具備し、前記偏向
器は、前記マスク上を走査する荷電ビームの第１の走査
領域の一部と、前記第１の走査領域の次に走査される第
２の走査領域とが重なるように、前記マスクに照射され
た荷電ビームを走査することを特徴とする。

【００１３】また、本発明の荷電ビーム描画装置は、表
面が処理される基板に照射される荷電ビームを出射する
荷電ビーム発生手段と、前記荷電ビーム発生手段から出
射される荷電ビームの一部の照射領域のみを、前記基板
に照射するよう制限する荷電ビーム照射領域制限手段
と、前記基板表面に描画される所定のパタンを有し、前
記荷電ビーム照射領域制限手段からの荷電ビームが入射
されるマスクと、前記マスクに照射された荷電ビームを
前記マスク上で結像させる荷電ビーム結像手段と、前記
マスクに照射された荷電ビームの前記マスクへの照射位
置を偏向する偏向器と、前記マスクの所定のパタンに成
形された荷電ビームを前記基板表面に照射し、前記パタ
ンを前記基板表面に描画する荷電ビーム照射手段とを具
備し、前記基板表面に描画される前記マスクのパタン
は、実質的に同一形状の複数の単位パタンの集合からな
り、複数の前記単位パタンからなる第１のパタンの描画
が終わった後、前記単位パタン分だけずらして前記第１
のパタンの一部と重なるように第２のパタンを、前記基
板表面に描画することを特徴とする。

【００１４】また、本発明の荷電ビーム描画装置は、表
面が処理される基板に照射される荷電ビームを出射する
荷電ビーム発生手段と、前記荷電ビーム発生手段から出
射された荷電ビームの前記基板への照射を制御するブラ
ンキング手段と、前記荷電ビーム発生手段から出射され
前記ブランキング手段を経た荷電ビームの一部の照射領
域のみを、前記基板に照射するよう制限する荷電ビーム
照射領域制限手段と、前記基板表面に描画される所定の
パタンを有し、前記荷電ビーム照射領域制限手段からの
荷電ビームが入射されるマスクと、前記マスクに照射さ
れた荷電ビームを前記マスク上で結像させる荷電ビーム
結像手段と、前記マスクに照射された荷電ビームを偏向
し前記マスクへの照射位置を走査し、前記マスク上で前
記荷電ビームを所定方向に走査する偏向器と、前記マス
クの所定のパタンに成形された荷電ビームを前記基板表
面に照射し、前記パタンを前記基板表面に描画する荷電
ビーム照射手段とを具備し、前記偏向器は、前記マスク
上を走査する荷電ビームの第１の走査領域の一部と、前
記第１の走査領域の次に走査される第２の走査領域とが
重なる領域を略一定にし、前記ブランキング手段は、前
記重なる領域に応じ、前記走査領域ごとに前記荷電ビー
ムの前記基板への照射時間を異ならせることを特徴とす
る。

【００１５】また、本発明の荷電ビーム描画方法は、表
面が処理される基板に照射される荷電ビームを荷電ビー
ム発生手段から出射する工程と、前記荷電ビーム発生手
段から出射された荷電ビームの一部の照射領域のみを、
前記基板に照射するよう荷電ビーム照射領域制限手段で
制限する工程と、前記荷電ビーム照射領域制限手段から
入射される荷電ビームを、前記基板表面に照射される所
定のパタンを有するマスクに照射し、前記荷電ビームを
前記基板へ照射されるパタン形状に成形する工程と、前
記マスクに照射された前記荷電ビームを前記マスク上で
結像させる荷電ビーム結像手段を用いて結像する工程
と、前記マスクに照射された前記荷電ビームを偏向し前
記マスクへの照射位置を走査し、前記マスク上で前記荷
電ビームを所定方向に走査する偏向器により、前記荷電
ビームを偏向、走査する工程と、前記マスクの所定のパ
タンに成形された荷電ビームを前記基板表面に照射し、
前記パタンを前記基板表面に描画する荷電ビーム照射手
段を用いて、前記基板表面に前記パタンを描画する工程
とを有し、前記荷電ビームを偏向、走査する工程では、
前記偏向器は、前記マスク上を走査する荷電ビームの第
１の走査領域の一部と、前記第１の走査領域の次に走査
される第２の走査領域とが重なるように、前記マスクに
照射された前記荷電ビームを走査することを特徴とす
る。

【００１６】また、本発明の荷電ビーム描画方法は、表
面が処理される基板に照射される荷電ビームを荷電ビー
ム発生手段により出射する工程と、前記荷電ビーム発生
手段から出射された荷電ビームが入射されるブランキン
グ手段により前記基板への照射を制御する工程と、前記
荷電ビーム発生手段から出射され前記ブランキング手段
を経た荷電ビームの一部の照射領域のみを前記基板に照
射するよう、荷電ビーム照射領域制御手段を用いて制限
する工程と、前記荷電ビーム照射領域制限手段から入射
される荷電ビームを、前記基板表面に照射される所定の
パタンを有するマスクに照射し、前記荷電ビームを前記
基板へ照射されるパタン形状に成形する工程と、前記マ
スクに照射された前記荷電ビームを前記マスク上で結像
させる荷電ビーム結像手段を用いて結像する工程と、前
記マスクに照射された前記荷電ビームを偏向し前記マス
クへの照射位置を走査し、前記マスク上で前記荷電ビー
ムを所定方向に走査する偏向器により、前記荷電ビーム
を偏向、走査する工程と、前記マスクの所定のパタンに
成形された荷電ビームを前記基板表面に照射し、前記パ
タンを前記基板表面に描画する荷電ビーム照射手段を用
いて、前記基板表面に前記パタンを描画する工程とを有
し、前記荷電ビームを偏向、走査する工程では、前記偏
向器は、前記マスク上を走査する荷電ビームの第１の走
査領域の一部と、前記第１の走査領域の次に走査される
第２の走査領域とが重なる領域を略一定にし、前記ブラ
ンキング手段は、前記重なる領域に応じ、前記走査領域
ごとに前記荷電ビームの前記基板への照射時間を異なら
せることを特徴とする。

【００１７】このような構成によれば、電子ビームの重
ねあわせ効果により、電子ビームの照射量、位置の変動
が平均化される。また、走査の速度やブランキングの時
間を制御することによって電子ビームの照射量の制御が
可能になり、また描画時間を短縮できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の構成
を図面を参照しながら説明する。

【００１９】図１乃至図３は、本発明の荷電ビーム描画
装置の第１の実施の形態を示すものである。

【００２０】図１は第１の実施の形態の鏡筒内部の正面
図であり、鏡筒３０は図１上から下へ電子ビームが照射
される。

【００２１】荷電ビーム描画装置３１は、表面が処理さ
れる基板９へ照射する電子ビームを発する電子銃１（荷
電ビーム発生手段）と、電子銃１から出射された電子ビ
ームを集光するコンデンサレンズ２と、ブランキングア
パーチャ１６（ブランキング手段）と、ブランキングア
パーチャ１６近傍に設けられ集光された電子ビームのブ
ランキングを行うブランキング電極１７（ブランキング
手段）と、所定の形状（例えば矩形）が厚さ方向に貫通
して成形されている制限アパーチャ５（荷電ビーム照射
領域限定手段）と、投影レンズ３ａ（荷電ビーム結像手
段）と、スキャン偏向器７（偏向器）と、投影レンズ３
ｂ（荷電ビーム結像手段）と、複数の基板９に描画され
るキャラクターが厚さ方向に貫通して成形されているキ
ャラクターマスク６（マスク）と、キャラクターマスク
６に接続されキャラクターマスク６を移動可能にする移
動手段１１と、対物レンズ４（荷電ビーム照射手段）
と、対物偏向器８（荷電ビーム照射手段）と、ステージ
１０とからなる。なおステージ１０の上には基板９が載
置可能である。

【００２２】このような構成からなる第１の実施の形態
の動作について説明する。

【００２３】電子銃１から電子ビームが引き出される。
出射された電子ビームはコンデンサレンズ２によって電
子銃１のクロスオーバ像を結ぶ。コンデンサレンズ２で
集光された電子ビームは、ブランキング電極１７の電圧
が例えば０［Ｖ］の時には電子ビームはブランキングア
パーチャ１６を通過し、例えば４０［Ｖ］の時には電子
ビームをカットオフするように制御している。

【００２４】ブランキングアパーチャ１６を通過した電
子ビームは制限アパーチャ５に照射される。制限アパー
チャ５に矩形状に形成された領域を通過する電子ビーム
のみが後段のキャラクターマスク６に入射される。

【００２５】制限アパーチャ５の像（制限アパーチャ５
を通過した電子ビーム）は投影レンズ３ａ、３ｂによっ
てキャラクターマスク６上に制限アパーチャの像を結
ぶ。制限アパーチャ５とキャラクターマスク６間の電子
ビームの偏向は、スキャン偏向器７によって行う。

【００２６】尚、キャラクターマスク６には複数のキャ
ラクターが存在しており、基板９に描画するパタンに合
わせて使用するキャラクターを適宜交換することができ
る。また、可変成形ビーム描画のためのアパーチャ（不
図示）も、キャラクターマスク上に成形され配置されて
おり、キャラクターを使えないパタンを描画する場合に
は適宜用いられる。

【００２７】スキャン偏向器７で電子ビームを所定の方
向に掃引する（照射位置を変える）ことによりキャラク
ターマスク６のキャラクターを選択することができる場
合は、電気的に電子ビームを振ることによりアパーチャ
の選択を行う。

【００２８】一方、選択されたアパーチャがスキャン偏
向器７で電子ビームを振ることでは対応できない場合
（スキャン偏向器７では振ることができない領域にキャ
ラクターが配置されている場合）は、アパーチャの移動
手段１１を用いてキャラクターマスク５を移動させ、選
択したキャラクターが電子ビームの光軸上にくるように
調整する。

【００２９】このキャラクターマスク６を通過した電子
ビームは対物レンズ４により、例えば１０：１に縮小さ
れて、ターゲットとしての平板状の基板９上に制限アパ
ーチャおよびキャラクターマスクの像を結ぶ。

【００３０】基板９上での電子ビームの照射位置は対物
偏向器８によって制御される。また基板９はｘｙ方向に
移動できるステージ１０に固定されており、移動しなが
ら描画が行われていく。

【００３１】次に、図２のキャラクターマスク近傍の概
略構成図を用いて走査型キャラクター描画の描画方法に
ついて詳細に説明する。

【００３２】ターゲットである基板９には、例として図
２に示すような「Ｖ」の文字が複数個並べられたパタン
を描画するものとする。

【００３３】この電子ビーム描画装置に設けられた制限
アパーチャ５は、例えば一辺２０μｍの矩形の開口部分
をもつステンシルマスクからなる。制限アパーチャ５に
よって矩形状に切り取られた（制限アパーチャ５の矩形
状の部分を通過した）電子ビームは、キャラクターマス
ク６に照射される。キャラクターマスク６は、描画パタ
ンの形状の開口部をもつステンシルマスクであり、開口
部以外は電子ビームを遮蔽するタイプでも、ＳＣＡＬＰ
ＥＬ（ＳＣＡｔｔｅｒｉｎｇｗｉｔｈａｎｇｕｌａ
ｒＬｉｍｉｔａｔｉｏｎｆｏｒＰｒｏｊｅｃｔｉ
ｏｎＥｌｔｒｏｎＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）のよう
に電子ビームを完全には遮蔽せず、電子ビームを散乱さ
せるタイプのマスクでもよい。図２では電子ビームを遮
蔽するステンシルマスクの場合の例を示す。

【００３４】キャラクター上の電子ビームの大きさは、
制限アパーチャ５によって制限されているため、キャラ
クター「Ｖ」全体に同時に電子ビームが照射されるので
はなく、キャラクター「Ｖ」の一部に電子ビームが照射
されることになる。この電子ビームをスキャン偏向器７
によりキャラクター上で走査することによって、キャラ
クター全体をターゲットに転写する。キャラクター全体
の走査が終了した後、対物偏向器８によってキャラクタ
ーの電子ビームを転写する位置をターゲット上の次の位
置に移動させ、同様の方法で順次キャラクターの転写を
行っていく。

【００３５】次に、図３のキャラクターマスク６上にお
ける電子ビームの走査方法の説明図を用いて、キャラク
ターマスク６上での走査について説明する。

【００３６】キャラクターマスク６上で電子ビームは制
限アパーチャ５の像を結んでいるので矩形状の電子ビー
ムになっている。スキャン偏向器７によって電子ビーム
を第１のストライプ（第１の走査領域）に沿って図中左
から右方向に走査する。キャラクターマスク６の右端ま
で到達したら、第２のストライプ（第２の走査領域）に
移動し、再び第１の走査領域の走査方向と同一方向に走
査する。さらに第３のストライプ、…順次移動して走査
する。

【００３７】ここで、隣り合うストライプ、つまり第１
のストライプの次に走査される第２のストライプとは少
なくとも走査領域の一部が重複するよう走査する。

【００３８】図３（ａ）では各ストライプが半分ずつ重
なり合っており、２重描画を行うものである。また図３
（ｂ）ではストライプが電子ビームサイズの１／３ず
つ、ずれるように走査を行い、３重描画を行う場合であ
る。

【００３９】ここで、キャラクターマスク６上の電子ビ
ームのストライプの垂直方向（図中上下方向の幅）の大
きさをｈ、隣り合うストライプのずらし幅をｈ／ｎとす
ると、走査によってｎ回多重描画を行うことになる。た
だし、ｎは自然数である。

【００４０】以上述べたような第１の実施の形態では、
１重描画ではストライプとストライプのつなぎの部分で
ビームがわずかに重なったり隙間があいたりするためビ
ーム照射量が不正確になり、パタンの寸法精度が劣化す
る恐れが従来あったが、ストライプのつなぎの部分をず
らしながら多重描画にすることで平均効果により、スト
ライプとストライプのつなぎ部分でのビーム照射量の変
動を低減することができる。そのためパタン寸法精度が
向上する。

【００４１】また、第１のストライプの次に第３のスト
ライプ、第５のストライプと、隣り合うストライプをぬ
かして走査し、その後で第２のストライプ、第４のスト
ライプと残ったストライプを走査する方法もある。この
場合にも各ストライプは重なるように走査される。この
様な走査方法では、電子ビームがキャラクターマスク６
上で分散されるため、アパーチャやターゲット塗布され
たレジストの局所的な温度上昇やチャージアップによる
精度の劣化を低減する効果がある。

【００４２】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。

【００４３】なお、以下の各実施の形態において、第１
の実施の形態と同一構成要素は同一符号を付し、重複す
る説明は省略する。

【００４４】第２の実施の形態の特徴は、キャラクター
マスク６全体を電子ビームによって走査するのではな
く、実質的にキャラクターだけを走査して描画時間を短
縮させたことである。

【００４５】キャラクターマスク６全体を電子ビームで
走査すると、基板９への描画に時間がかかってしまう
が、１つのストライプ内で電子ビームを走査する領域を
キャラクターを含む領域のみに限定することによって、
走査に要する時間を低減させることができる。

【００４６】例えば図３（ａ）において第１のストライ
プおよび第２のストライプで電子ビームを走査する第1
の走査による領域および第２の走査による領域は、それ
ぞれのストライプ内に示された２つのビーム像で挟まれ
た領域（電子ビーム３２ａと３２ｂの間、電子ビーム３
２ｃと３２ｄの間）であり、第１のストライプと第２の
ストライプとで走査する領域の大きさが異なる。つま
り、キャラクターが「Λ」の場合では、電子ビーム３２
ａ、３２ｂの間の走査領域は、３２ｃ、３２ｄの間の走
査領域よりも小さくなっている。

【００４７】そこで各キャラクターのストライプごとに
予め走査を行う領域を設定し、テーブルにして、電子ビ
ームの照射を制御する制御計算機のメモリ等の記憶部に
記憶させておく。

【００４８】描画を行う時は、キャラクターごとに予め
設定されたストライプ内の領域を、テーブルから読み取
り、その領域のみを走査する。キャラクターの形状によ
っては隣接したストライプの場合は、走査領域が等しい
場合もある。このような場合には、走査領域の等しい複
数のストライプごとに走査領域を設定して、記憶し走査
を行うことも可能である。

【００４９】以上述べたような第２の実施の形態では、
キャラクターの基板９への描画のずれを抑制することが
できるのみならず、描画時間を短縮することができる。

【００５０】次に、本発明の第３の実施の形態に付いて
図４を参照して説明する。

【００５１】第３の実施の形態の特徴は、キャラクター
が複数の実質的に同一形状の単位パタンからなる場合
に、１つのキャラクターの描画が終わった後に単位パタ
ンだけずらしてキャラクターの描画を行い、キャラクタ
ー間の描画のずれを抑制したことである。

【００５２】ターゲット上において転写されたキャラク
ターとキャラクターの間でつなぎが生ずるようなパタン
の場合、このつなぎの部分でも、電子ビームの照射量や
パタン位置に不連続が生じる可能性がある。この不連続
を低減させるための方法を図４を用いて説明する。

【００５３】図４（ａ）に斜線で示したような、例えば
島状のパタンをターゲットに描画する場合、複数の周期
にまたがるキャラクターを用意する。キャラクターの例
を図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）の点線の内部に示した
領域がパタンの単位図形（単位パタン）になる。

【００５４】キャラクターは図４（ｂ）に示すように、
単位図形の縦横各２周期分になるようにする。１回目の
描画では格子状のパタンを図４（ａ）の点線で示す矩形
領域に分割し、１つの領域にキャラクターマスク６上で
電子ビームを走査することによりキャラクターの転写を
行う。キャラクターマスク６上の電子ビームの走査は走
査偏向器７の電圧を制御することによって行う。

【００５５】１つのキャラクター領域上で電子ビームの
走査が終了した後、点線で示された隣の矩形領域に移動
し、キャラクターの転写を行う。この描画領域の移動は
対物偏向器７の電圧を制御することにより行う。

【００５６】このようにして、描画パタンを点線で示さ
れた「１回目の描画での分割」領域に分割し、各領域に
キャラクターを転写することにより、パタン全体の１回
目の描画が終了する。

【００５７】１回目の描画が終了した後、破線で示すよ
うな描画領域に分割する。キャラクターが縦横各２周期
分のパタンを含んでいるため、縦横各１周期分ずらして
分割しても矛盾なく描画することができる。この新しく
分割された各矩形領域にキャラクターを転写することに
より、繰り返しパタンの領域の２回目の描画を行う。こ
の結果、１回目の描画でキャラクターのつなぎになった
点線の部分は、２回目の描画ではつなぎではなくなるた
め、１重描画では顕著に現れるつなぎ領域でのパタン位
置やビーム照射量の変動が解消される。

【００５８】この方法を用いると周期パタンの端の領域
でキャラクターからはみ出すために、キャラクターを用
いて描画ができない領域があらわれる。それらの領域で
は必要に応じて可変成形ビーム描画によって描画を行
う。図４（ａ）では１回目の描画において、可変成形ビ
ーム描画を行う領域を斜めの格子マークで示してある。
ただし、図４（ａ）で上と左の境界はパタンの端である
が、右と下にはパタンがさらに続いているものとする。

【００５９】本実施の形態のキャラクターは、縦横２周
期分の単位図形を含んだパタンであったが、縦横各ｎ周
期の単位図形を含んだキャラクターであれば、同様にし
てつなぎの位置を変えてｎ回多重描画を行うことが可能
であり、つなぎ領域での不連続はさらに小さくなる。
尚、第３の実施の形態で示した描画方法は、キャラクタ
ーマスク６上を電子ビームで走査しないキャラクター描
画方法に用いることが可能である。

【００６０】次に、本発明の第４の実施の形態について
図５を参照して説明する。

【００６１】第４の実施の形態の特徴は、電子ビームの
走査領域の送り幅を一定にして描画時間を制御したこと
である。

【００６２】後方散乱電子の影響がパタンによって異な
るいわゆる近接効果のため、電子ビームの照射量をパタ
ンに応じて場所ごとに変える必要がある。ナノメータの
オーダでパタン寸法を制御するためには、照射量補正の
メッシュの寸法をターゲット上で１μｍ以下、照射量精
度１％以下で制御しなければならない。なお、メッシュ
とは、基板９表面を仮想的に縦横に複数分割した各領域
を指す。

【００６３】図５はビーム照射量の制御の方法の説明図
である。

【００６４】図５（ａ）はキャラクターマスク６上にお
ける電子ビーム位置を示した図であり、キャラクターは
同図（ａ）のようなラインアンドスペースであるとす
る。斜線で示された領域が電子ビームを照射するパタン
であり、矢印の方向にｘ軸（走査方向）をとる。

【００６５】図５（ｂ）は横軸に時間、縦軸は図５
（ａ）に電子ビーム位置のｘ座標を示したグラフであ
る。図５（ｂ）で細線の矢印で示した時間は電子ビーム
が照射されているアンブランクの時間であり、太線の矢
印で示した時間はブランク、つまりブランキングアパー
チャ１６によって電子ビームがカットオフされている状
態の時間を示している。ブランクの時間は電子ビームを
移動させた後、電子ビーム位置が安定するまでのセトリ
ング時間に対応している。電子ビームはキャラクターマ
スク６上の所望位置で固定された状態で一定時間露光を
行い、その後電子ビームをブランクして送り幅ｈだけ離
れた次の照射位置まで移動し、その位置で再びアンブラ
ンクして露光を行う。

【００６６】電子ビームの照射量はアンブランクしてい
る時間によって制御される。例えば、電子ビームの送り
幅ｈがビームサイズｄと等しい場合、キャラクターマス
ク６上での電子ビームの電流密度ｉ＝０．２［Ａ／ｃｍ
^２］、パタンの縮小率をｍ＝１／１０とすると、ターゲ
ット上での電流密度は２０［Ａ／ｃｍ^２］となる。

【００６７】ビーム照射量をＤ=２０μ［Ｃ／ｃｍ^２］
とすると、電子ビームの照射時間ｔはｔ=Ｄｍ^２／ｉで
与えられるのでｔ=１μ[ｓ]になる。

【００６８】このように電子ビームの送り幅ｈを一定に
した場合、１つの場所でアンブランクしている時間を制
御することにより、電子ビームの照射量を制御すること
ができる。電子ビームの照射量の精度を１[％]とする場
合は１０ｎ[ｓ]で照射時間を制御することになる。ただ
し電子ビームの送り幅ｈが小さく、電子ビームのセトリ
ング時間が無視できる場合には、１つのストライプを走
査している間は、常にアンブランクにして、ブランクを
行わないように制御することは可能である。

【００６９】一回の送り幅ｈがビームサイズｄ以下の場
合は、１つの場所にブランク状態をはさんで複数回電子
ビームが照射されることになるので、照射時間はそれら
の合計になる。そのため、必要な照射量がその合計の時
間と一致するように各照射位置におけるアンブランクの
時間を設定する。

【００７０】図５（ｃ）にその１例を示す。この図はキ
ャラクターマスク６上の１つのストライプを示してい
る。なお、ｄは電子ビームのサイズ、ｈは走査の送り幅
を示している。ここでｈ＝ｄ／２である。

【００７１】この場合、各照射位置で電子ビームは２回
照射されることになる。Ａ、Ｂの各領域に照射すべき電
子ビーム量はターゲット上でそれぞれ２０μ［Ｃ／ｃｍ
^２］、２０．４μ［Ｃ／ｃｍ^２］であるとする。第１シ
ョットの照射量は２０／２＝１０μ［Ｃ／ｃｍ^２］とな
り、第２ショットの照射量は（２０＋２０．４）／２／
２=１０．１μ［Ｃ／ｃｍ^２］、第３ショットの照射量
は２０．４／２=１０．２μ［Ｃ／ｃｍ^２］となる。タ
ーゲット上での電流密度を２０［Ａ／ｃｍ^２］とする
と、各照射時間はそれぞれ５００［ｎｓ］、５０５［ｎ
ｓ］、５１０［ｎｓ］である。

【００７２】以上述べたような第４の実施の形態では、
ショットごとにターゲットに照射される電子ビームの照
射時間を制御することにより、描画時間を短縮すること
ができる。

【００７３】なお、本発明は上記実施の形態には限定さ
れず、その主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施で
きることは言うまでもない。例えば、キャラクターマス
ク上を走査する電子ビームの走査方向はキャラクターを
走査することができれば、同一方向でなく互いに対向す
る方向に走査しても良い。また、ターゲットとなる基板
はＸ線マスクやウェハ、ステッパ用のマスク基板などの
表面が処理されるものであればいずれであっても構わな
い。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、走
査ストライプの境界におけるパタンの寸法制度を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の荷電ビーム描画装置の第１の実施の
形態の鏡筒内部の正面図。

【図２】本発明の荷電ビーム描画装置の第１の実施の
形態のキャラクターマスク近傍の概略構成図。

【図３】本発明の荷電ビーム描画方法の説明図。

【図４】本発明の荷電ビーム描画方法のキャラクター
マスクと描画方法の説明図。

【図５】本発明の荷電ビーム描画方法の説明図。

【符号の説明】

１電子銃２コンデンサレンズ３投影レンズ４対物レンズ５制限アパーチャ６キャラクターマスク７スキャン偏向器８対物偏向器９基板１０ステージ１１移動手段１６ブランキングアパーチャ１７ブランキング電極

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/30 ５４１Ｓ (72)発明者高松潤神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者砂押仁神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者福留裕二神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内Ｆターム(参考） 2H097 AA03 BB01 BB10 CA16 GB00 LA10 5C033 GG03 GG04 5C034 BB03 BB04 BB05 BB07 5F056 AA06 CB15 CB22 CC09 CD16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面が処理される基板に照射される荷電ビ
ームを出射する荷電ビーム発生手段と、前記荷電ビーム発生手段から出射される荷電ビームの一
部の照射領域のみを、前記基板に照射するよう制限する
荷電ビーム照射領域制限手段と、前記基板表面に描画される所定のパタンを有し、前記荷
電ビーム照射領域制限手段からの荷電ビームが入射され
るマスクと、前記マスクに照射された荷電ビームを前記マスク上で結
像させる荷電ビーム結像手段と、前記マスクに照射された荷電ビームの前記マスクへの照
射位置を偏向し、前記マスク上で前記荷電ビームを所定
方向に走査する偏向器と、前記マスクの所定のパタンに成形された荷電ビームを前
記基板表面に照射し、前記パタンを前記基板表面に描画
する荷電ビーム照射手段とを具備し、前記偏向器は、前記マスク上を走査する荷電ビームの第
１の走査領域の一部と、前記第１の走査領域の次に走査
される第２の走査領域とが重なるように、前記マスクに
照射された荷電ビームを走査することを特徴とする荷電
ビーム描画装置。
【請求項２】表面が処理される基板に照射される荷電ビ
ームを出射する荷電ビーム発生手段と、前記荷電ビーム発生手段から出射される荷電ビームの一
部の照射領域のみを、前記基板に照射するよう制限する
荷電ビーム照射領域制限手段と、前記基板表面に描画される所定のパタンを有し、前記荷
電ビーム照射領域制限手段からの荷電ビームが入射され
るマスクと、前記マスクに照射された荷電ビームを前記マスク上で結
像させる荷電ビーム結像手段と、前記マスクに照射された荷電ビームの前記マスクへの照
射位置を偏向する偏向器と、前記マスクの所定のパタンに成形された荷電ビームを前
記基板表面に照射し、前記パタンを前記基板表面に描画
する荷電ビーム照射手段とを具備し、前記基板表面に描画される前記マスクのパタンは、実質
的に同一形状の複数の単位パタンの集合からなり、複数
の前記単位パタンからなる第１のパタンの描画が終わっ
た後、前記単位パタン分だけずらして前記第１のパタン
の一部と重なるように第２のパタンを、前記基板表面に
描画することを特徴とする荷電ビーム描画装置。
【請求項３】前記マスクに成形されたパタンの形状に応
じて、前記荷電ビームの走査方向の長さを予め設定し、
設定された領域のみ前記荷電ビームを照射することを特
徴とする請求項１に記載の荷電ビーム描画装置。
【請求項４】表面が処理される基板に照射される荷電ビ
ームを出射する荷電ビーム発生手段と、前記荷電ビーム発生手段から出射された荷電ビームの前
記基板への照射を制御するブランキング手段と、前記荷電ビーム発生手段から出射され前記ブランキング
手段を経た荷電ビームの一部の照射領域のみを、前記基
板に照射するよう制限する荷電ビーム照射領域制限手段
と、前記基板表面に描画される所定のパタンを有し、前記荷
電ビーム照射領域制限手段からの荷電ビームが入射され
るマスクと、前記マスクに照射された荷電ビームを前記マスク上で結
像させる荷電ビーム結像手段と、前記マスクに照射された荷電ビームを偏向し前記マスク
への照射位置を走査し、前記マスク上で前記荷電ビーム
を所定方向に走査する偏向器と、前記マスクの所定のパタンに成形された荷電ビームを前
記基板表面に照射し、前記パタンを前記基板表面に描画
する荷電ビーム照射手段とを具備し、前記偏向器は、前記マスク上を走査する荷電ビームの第
１の走査領域の一部と、前記第１の走査領域の次に走査
される第２の走査領域とが重なる領域を略一定にし、前
記ブランキング手段は、前記重なる領域に応じ、前記走
査領域ごとに前記荷電ビームの前記基板への照射時間を
異ならせることを特徴とする荷電ビーム描画装置。
【請求項５】表面が処理される基板に照射される荷電ビ
ームを荷電ビーム発生手段から出射する工程と、前記荷電ビーム発生手段から出射された荷電ビームの一
部の照射領域のみを、前記基板に照射するよう荷電ビー
ム照射領域制限手段で制限する工程と、前記荷電ビーム照射領域制限手段から入射される荷電ビ
ームを、前記基板表面に照射される所定のパタンを有す
るマスクに照射し、前記荷電ビームを前記基板へ照射さ
れるパタン形状に成形する工程と、前記マスクに照射された前記荷電ビームを前記マスク上
で結像させる荷電ビーム結像手段を用いて結像する工程
と、前記マスクに照射された前記荷電ビームを偏向し前記マ
スクへの照射位置を走査し、前記マスク上で前記荷電ビ
ームを所定方向に走査する偏向器により、前記荷電ビー
ムを偏向、走査する工程と、前記マスクの所定のパタンに成形された荷電ビームを前
記基板表面に照射し、前記パタンを前記基板表面に描画
する荷電ビーム照射手段を用いて、前記基板表面に前記
パタンを描画する工程とを有し、前記荷電ビームを偏向、走査する工程では、前記偏向器
は、前記マスク上を走査する荷電ビームの第１の走査領
域の一部と、前記第１の走査領域の次に走査される第２
の走査領域とが重なるように、前記マスクに照射された
前記荷電ビームを走査することを特徴とする荷電ビーム
描画方法。
【請求項６】表面が処理される基板に照射される荷電ビ
ームを荷電ビーム発生手段により出射する工程と、前記荷電ビーム発生手段から出射された荷電ビームが入
射されるブランキング手段により前記基板への照射を制
御する工程と、前記荷電ビーム発生手段から出射され前記ブランキング
手段を経た荷電ビームの一部の照射領域のみを前記基板
に照射するよう、荷電ビーム照射領域制御手段を用いて
制限する工程と、前記荷電ビーム照射領域制限手段から入射される荷電ビ
ームを、前記基板表面に照射される所定のパタンを有す
るマスクに照射し、前記荷電ビームを前記基板へ照射さ
れるパタン形状に成形する工程と、前記マスクに照射された前記荷電ビームを前記マスク上
で結像させる荷電ビーム結像手段を用いて結像する工程
と、前記マスクに照射された前記荷電ビームを偏向し前記マ
スクへの照射位置を走査し、前記マスク上で前記荷電ビ
ームを所定方向に走査する偏向器により、前記荷電ビー
ムを偏向、走査する工程と、前記マスクの所定のパタンに成形された荷電ビームを前
記基板表面に照射し、前記パタンを前記基板表面に描画
する荷電ビーム照射手段を用いて、前記基板表面に前記
パタンを描画する工程とを有し、前記荷電ビームを偏向、走査する工程では、前記偏向器
は、前記マスク上を走査する荷電ビームの第１の走査領
域の一部と、前記第１の走査領域の次に走査される第２
の走査領域とが重なる領域を略一定にし、前記ブランキ
ング手段は、前記重なる領域に応じ、前記走査領域ごと
に前記荷電ビームの前記基板への照射時間を異ならせる
ことを特徴とする荷電ビーム描画方法。