JP2950258B2 - 荷電粒子線描画方法及び装置 - Google Patents
荷電粒子線描画方法及び装置Info
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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- G—PHYSICS
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子線によっ
て半導体基板に微細パターンを形成する荷電粒子線描画
方法およびその装置に関し、特に描画するパターンを中
央部とこれを取り囲む輪郭部に分割して輪郭部に荷電粒
子線を照射して微細パターンを高精度に形成する描画方
法及び描画装置に関する。
て半導体基板に微細パターンを形成する荷電粒子線描画
方法およびその装置に関し、特に描画するパターンを中
央部とこれを取り囲む輪郭部に分割して輪郭部に荷電粒
子線を照射して微細パターンを高精度に形成する描画方
法及び描画装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの進歩に伴い、半導体デバイスに
用いられるパターンの微細化が急速に進められている。
荷電粒子線を用いた描画方式は、今後必要となる０．２
５μｍ以下のパターンを形成できる有効な方法である。
従来の荷電粒子線描画方法においては、例えば、図７に
示すような、２つの大面積パターン２１で挟まれた微細
な孤立スペース部３３を形成する場合、各パターン２１
に一様な露光量を与えるとスペース部３３が埋まってし
まうという問題が生じる。これは、レジスト内やレジス
ト下地基板面での電子線散乱、いわゆる近接効果のため
に生じる現象であり、描画パターンが微細になるにつれ
てこの問題が顕著になる。
用いられるパターンの微細化が急速に進められている。
荷電粒子線を用いた描画方式は、今後必要となる０．２
５μｍ以下のパターンを形成できる有効な方法である。
従来の荷電粒子線描画方法においては、例えば、図７に
示すような、２つの大面積パターン２１で挟まれた微細
な孤立スペース部３３を形成する場合、各パターン２１
に一様な露光量を与えるとスペース部３３が埋まってし
まうという問題が生じる。これは、レジスト内やレジス
ト下地基板面での電子線散乱、いわゆる近接効果のため
に生じる現象であり、描画パターンが微細になるにつれ
てこの問題が顕著になる。
【０００３】この問題を解決するために、各大面積パタ
ーンを図８に示すようにパターン内部２２とその外周の
輪郭部２３とにそれぞれ分割し、輪郭部２３の露光量を
パターン内部２２の露光量より大きく設定する方法が提
案されている。
ーンを図８に示すようにパターン内部２２とその外周の
輪郭部２３とにそれぞれ分割し、輪郭部２３の露光量を
パターン内部２２の露光量より大きく設定する方法が提
案されている。
【０００４】また、特開平５−２１７８６９号には隣接
した２つの図形の一方の輪郭部を省略することで露光過
多になることを防止する方法が提案されており、特開昭
５９−１６７０１８号には原図形の幅によって輪郭部の
幅を可変とする方法が提案されている。
した２つの図形の一方の輪郭部を省略することで露光過
多になることを防止する方法が提案されており、特開昭
５９−１６７０１８号には原図形の幅によって輪郭部の
幅を可変とする方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来の
各方法では、大面積パターンの長辺方向（微細な孤立ス
ペースに平行な方向）の露光量を一定としているため、
長辺方向の端部Ｂに近付くにつれてスペース部の寸法ｓ
が広がるという問題が生じる。図９は、シリコン基板上
に０．５μｍのネガ型レジストを塗布し、図８のパター
ンを露光したときの長辺方向の寸法変化を測定したもの
である。パターン中央部Ａでレジスト寸法が設計寸法通
りになる露光条件では、端部Ｂから１０μｍ程度離れた
ところから端部に向かってスペース部の寸法が広くなり
始め、端部Ｂでは中央部Ａとの寸法差が０．２５μｍに
及ぶ。このような寸法変動は半導体デバイスの特性に変
化をもたらす大きな問題である。
各方法では、大面積パターンの長辺方向（微細な孤立ス
ペースに平行な方向）の露光量を一定としているため、
長辺方向の端部Ｂに近付くにつれてスペース部の寸法ｓ
が広がるという問題が生じる。図９は、シリコン基板上
に０．５μｍのネガ型レジストを塗布し、図８のパター
ンを露光したときの長辺方向の寸法変化を測定したもの
である。パターン中央部Ａでレジスト寸法が設計寸法通
りになる露光条件では、端部Ｂから１０μｍ程度離れた
ところから端部に向かってスペース部の寸法が広くなり
始め、端部Ｂでは中央部Ａとの寸法差が０．２５μｍに
及ぶ。このような寸法変動は半導体デバイスの特性に変
化をもたらす大きな問題である。
【０００６】本発明の目的は、大面積パターンに挟まれ
た微細スペースのパターンを形成するとき発生する上述
のような長辺方向の寸法変動を回避して、高精度の微細
スペースのパターンを形成することができる荷電粒子線
描画方法及び描画装置を提供することにある。
た微細スペースのパターンを形成するとき発生する上述
のような長辺方向の寸法変動を回避して、高精度の微細
スペースのパターンを形成することができる荷電粒子線
描画方法及び描画装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の荷電粒子線描画
方法は、荷電粒子線を照射して半導体基板に微細パター
ンを描画する荷電粒子線描画方法において、パターンの
輪郭部を更に中央部と複数の端部とに区分する工程と、
輪郭部の各端部が受ける荷電粒子線の照射エネルギー量
が輪郭部の中央部より遠ざかるほど多くなるように補正
する補正工程とを含む。
方法は、荷電粒子線を照射して半導体基板に微細パター
ンを描画する荷電粒子線描画方法において、パターンの
輪郭部を更に中央部と複数の端部とに区分する工程と、
輪郭部の各端部が受ける荷電粒子線の照射エネルギー量
が輪郭部の中央部より遠ざかるほど多くなるように補正
する補正工程とを含む。
【０００８】補正工程は、荷電粒子線を照射する輪郭部
の各端部の面積及び荷電粒子線の露光量のいずれか、ま
たは双方を輪郭部の中央部より遠ざかるほど増大させる
工程を含むのがよい。
の各端部の面積及び荷電粒子線の露光量のいずれか、ま
たは双方を輪郭部の中央部より遠ざかるほど増大させる
工程を含むのがよい。
【０００９】また、補正工程は、２つの描画パターン間
の距離が所定の値以下のときに適用するのがよい。
の距離が所定の値以下のときに適用するのがよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明によって荷電
粒子線の露光量を変化させる第１実施例の図形分割条件
の説明図、図２は本発明の描画装置の１実施例の構成
図、図３は本実施例の処理例のフローチャート、図４は
第１実施例の処理による線幅寸法変動の説明図である。
て図面を参照して説明する。図１は本発明によって荷電
粒子線の露光量を変化させる第１実施例の図形分割条件
の説明図、図２は本発明の描画装置の１実施例の構成
図、図３は本実施例の処理例のフローチャート、図４は
第１実施例の処理による線幅寸法変動の説明図である。
【００１１】図２に示す実施例の描画装置は、レジスト
を塗布した半導体ウエハ１１上に第１アパーチャ３と第
２アパーチャ６とによって成形された矩形の電子ビーム
Ｂを照射して微細パターンを形成する装置である。
を塗布した半導体ウエハ１１上に第１アパーチャ３と第
２アパーチャ６とによって成形された矩形の電子ビーム
Ｂを照射して微細パターンを形成する装置である。
【００１２】電子銃１から発射された電子ビーム５０
は、ブランキング電極２、第１アパーチャ３、成形レン
ズ４、成形偏向器５、第２アパーチャ６、縮小レンズ
７、主偏向器８、副偏向器９、および投影レンズ１０を
通過して試料台上の半導体ウエハ１１に照射される。電
子ビーム５０は、第１アパーチャ３に形成された矩形の
開口３Ａを通過して矩形ビーム５０Ａに形成され、さら
に第２アパーチャ６の開口６Ａを通過することにより、
小サイズの矩形の電子ビーム５０Ｂとなる。この電子ビ
ーム５０Ｂが半導体ウエハ１１上のレジストに露光動作
の１ショットごとに繰返して照射され、１つの潜像パタ
ーンが形成される。図形データは記憶装置１５に保存さ
れ、計算機１４によって読み出されて図形データ用メモ
リ１７に保持される。
は、ブランキング電極２、第１アパーチャ３、成形レン
ズ４、成形偏向器５、第２アパーチャ６、縮小レンズ
７、主偏向器８、副偏向器９、および投影レンズ１０を
通過して試料台上の半導体ウエハ１１に照射される。電
子ビーム５０は、第１アパーチャ３に形成された矩形の
開口３Ａを通過して矩形ビーム５０Ａに形成され、さら
に第２アパーチャ６の開口６Ａを通過することにより、
小サイズの矩形の電子ビーム５０Ｂとなる。この電子ビ
ーム５０Ｂが半導体ウエハ１１上のレジストに露光動作
の１ショットごとに繰返して照射され、１つの潜像パタ
ーンが形成される。図形データは記憶装置１５に保存さ
れ、計算機１４によって読み出されて図形データ用メモ
リ１７に保持される。
【００１３】本実施例においては、この図形データ用メ
モリ１７に保持された図形データに対して図３に示す処
理を行なう。すなわち、設計された図形データを入力し
てその各パターン間の距離ｓを検索し（ステップｓ１
０）、この距離ｓが第１基準値Ｓth、例えば０．２μｍ
以下である孤立スペース部を抽出する（ステップｓ２
０）。抽出されない孤立スペース部は本発明による輪郭
処理を行なわず、そのまま次の処理に移る。
モリ１７に保持された図形データに対して図３に示す処
理を行なう。すなわち、設計された図形データを入力し
てその各パターン間の距離ｓを検索し（ステップｓ１
０）、この距離ｓが第１基準値Ｓth、例えば０．２μｍ
以下である孤立スペース部を抽出する（ステップｓ２
０）。抽出されない孤立スペース部は本発明による輪郭
処理を行なわず、そのまま次の処理に移る。
【００１４】ステップｓ２０で抽出した孤立スペース部
については、次に、この孤立スペース部を形成する２つ
のパターンのそれぞれの幅ｗ１，ｗ２と高さｈ１，ｈ２
とを求め（ステップｓ３０）、孤立スペース部に接する
辺の長さｗ１，ｗ２がともに第２基準値ｗth、例えば３
０μｍ以上で、しかもこれに垂直な辺の長さｈ１，ｈ２
がともに第３基準値ｈth、例えば１０μｍ以上の場合は
輪郭処理を行なうこととする（ステップｓ４０）。
については、次に、この孤立スペース部を形成する２つ
のパターンのそれぞれの幅ｗ１，ｗ２と高さｈ１，ｈ２
とを求め（ステップｓ３０）、孤立スペース部に接する
辺の長さｗ１，ｗ２がともに第２基準値ｗth、例えば３
０μｍ以上で、しかもこれに垂直な辺の長さｈ１，ｈ２
がともに第３基準値ｈth、例えば１０μｍ以上の場合は
輪郭処理を行なうこととする（ステップｓ４０）。
【００１５】輪郭処理は、先ず端部の処理として、輪郭
部２３を、図１に示すように、パターンの両端部から５
μｍごとに分割した３つずつの輪郭端部２５，２６，２
７，２９，３０，３１および３２と、残りの輪郭中央部
２４，２８とに図形分割する（ステップｓ５０）。次
に、計算機１４によって分割した各図形ごとの電子線強
度計算を行い、それぞれに適正な露光量を設定する（ス
テップｓ６０）。
部２３を、図１に示すように、パターンの両端部から５
μｍごとに分割した３つずつの輪郭端部２５，２６，２
７，２９，３０，３１および３２と、残りの輪郭中央部
２４，２８とに図形分割する（ステップｓ５０）。次
に、計算機１４によって分割した各図形ごとの電子線強
度計算を行い、それぞれに適正な露光量を設定する（ス
テップｓ６０）。
【００１６】以上のようにして設定された図形パターン
と露光量のデータが制御装置１６に転送されると、制御
装置１６がこれらのデータによってブランキング電極
２、成形偏向器５、主偏向器８、副偏向器９を制御して
設定された条件の電子ビーム５０Ｂを生成し、半導体ウ
エハ１１に微細パターンの描画が行なわれる。
と露光量のデータが制御装置１６に転送されると、制御
装置１６がこれらのデータによってブランキング電極
２、成形偏向器５、主偏向器８、副偏向器９を制御して
設定された条件の電子ビーム５０Ｂを生成し、半導体ウ
エハ１１に微細パターンの描画が行なわれる。
【００１７】第１実施例では、図１に示すように、２つ
の１００μｍｘ２０μｍの大面積パターンで挟まれた
０．２μｍ幅の孤立抜きパターンを形成するために、
０．２μｍ幅の輪郭処理をしたのち、１００μｍｘ０．
２μｍの輪郭部２３を７０μｍｘ０．２μｍの輪郭中央
部２４と、５μｍｘ０．２μｍの輪郭端部２５〜２７、
２９〜３１に分割した例である。露光量は、次の表１に
示すように、中央部から端部に向かう程増大させた。
の１００μｍｘ２０μｍの大面積パターンで挟まれた
０．２μｍ幅の孤立抜きパターンを形成するために、
０．２μｍ幅の輪郭処理をしたのち、１００μｍｘ０．
２μｍの輪郭部２３を７０μｍｘ０．２μｍの輪郭中央
部２４と、５μｍｘ０．２μｍの輪郭端部２５〜２７、
２９〜３１に分割した例である。露光量は、次の表１に
示すように、中央部から端部に向かう程増大させた。
【００１８】
【表１】 位 置 露光量（μｃｄ／ｃｍ2 ） パターン内部 ２２ ２０．０ 輪郭中央部 ２４，２８ ２４．０ 輪郭端部 ２５，２９ ２４．４ ２６，３０ ２８．０ ２７，３１ ３２．８ ３２ ３３．０
【００１９】図４は、シリコン基板上に０．５μｍのネ
ガ型レジストを塗布し、上記の露光量で露光したときの
長辺方向の寸法変化を測定した結果のグラフである。図
示のように長辺方向の端部における寸法変動（Ａ点とＢ
点との差）は、０．１μｍ以下とすることができた。
ガ型レジストを塗布し、上記の露光量で露光したときの
長辺方向の寸法変化を測定した結果のグラフである。図
示のように長辺方向の端部における寸法変動（Ａ点とＢ
点との差）は、０．１μｍ以下とすることができた。
【００２０】次に、本発明の第２実施例について図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００２１】図５は輪郭端部の面積を変化させる第２実
施例の図形分割条件の説明図、図６は図５の処理による
線幅変動の説明図である。
施例の図形分割条件の説明図、図６は図５の処理による
線幅変動の説明図である。
【００２２】この実施例においては、先ず、第１実施例
と同様に輪郭部２３を両端部から５μｍ毎に分割した輪
郭端部３４，３５，３６，３８，３９，４０および４１
と、輪郭中央部３３，３７とに分割する。次に、計算機
１４により、露光量を一定としたときの電子線強度から
最適な輪郭幅を計算してそのデータを制御装置１６に転
送する。
と同様に輪郭部２３を両端部から５μｍ毎に分割した輪
郭端部３４，３５，３６，３８，３９，４０および４１
と、輪郭中央部３３，３７とに分割する。次に、計算機
１４により、露光量を一定としたときの電子線強度から
最適な輪郭幅を計算してそのデータを制御装置１６に転
送する。
【００２３】表２は、図８と同様の画像パターンに対し
て、輪郭部で一定の露光量２２．４μｃｄ／ｃｍ2 を与
えるものとして計算した輪郭各部の幅の寸法である。
て、輪郭部で一定の露光量２２．４μｃｄ／ｃｍ2 を与
えるものとして計算した輪郭各部の幅の寸法である。
【００２４】
【表２】
【００２５】図６は、シリコン基板上に０．５μｍのネ
ガ型レジストを塗布して、上記の露光量で照射したとき
の長辺方向の寸法変化の測定結果である。長辺方向の端
部における寸法変化が０．１μｍ以下であることが判
る。
ガ型レジストを塗布して、上記の露光量で照射したとき
の長辺方向の寸法変化の測定結果である。長辺方向の端
部における寸法変化が０．１μｍ以下であることが判
る。
【００２６】なお、ここでは輪郭端部から一定の５μｍ
ごとに４段階に分割して露光量または分割幅を変化させ
ることとしたが、微細パターンの寸法やこれを形成する
ための大面積のパターンの大きさに対応してこれらの値
を変えてもよい。
ごとに４段階に分割して露光量または分割幅を変化させ
ることとしたが、微細パターンの寸法やこれを形成する
ための大面積のパターンの大きさに対応してこれらの値
を変えてもよい。
【００２７】
【発明の効果】上述のように本発明は、荷電粒子線のエ
ネルギー量を、荷電粒子線の照射面の中央より離れる程
逓増するように補正することにより、大面積パターンに
挟まれた微細スペースのパターンを形成するとき発生す
る長辺方向の寸法変動を減少し、高精度の微細パターン
を形成できる効果がある。
ネルギー量を、荷電粒子線の照射面の中央より離れる程
逓増するように補正することにより、大面積パターンに
挟まれた微細スペースのパターンを形成するとき発生す
る長辺方向の寸法変動を減少し、高精度の微細パターン
を形成できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の図形分割条件の説明図で
ある。
ある。
【図２】本発明の描画装置の１実施例の構成図である。
【図３】第１実施例の処理例のフローチャートである。
【図４】第１実施例による線幅ｓ対輪郭中央部からの距
離の測定結果の図である。
離の測定結果の図である。
【図５】本発明の第２実施例の図形分割条件の説明図で
ある。
ある。
【図６】第２実施例による線幅ｓ対輪郭中央部からの距
離の測定結果の図である。
離の測定結果の図である。
【図７】大面積パターンに挟まれた微細孤立スペースの
１例のパターン図である。
１例のパターン図である。
【図８】従来の微細孤立スペースの１例のパターン図で
ある。
ある。
【図９】従来例による線幅ｓ対輪郭中央部からの距離の
測定結果の図である。
測定結果の図である。
１ 電子銃 ２ ブランキング電極 ３ 第１アパーチャ ３Ａ 第１アパーチャ開口部 ４ 成形レンズ ５ 成形偏向器 ６ 第２アパーチャ ６Ａ，６Ｂ 第２アパーチャ開口部 ７ 縮小レンズ ８ 主偏向器 ９ 副偏向器 １０ 投影レンズ １１ 半導体ウエハ １１Ａ，１１Ｂ レジスト内潜像 １２ 試料台 １３ 図形データ用メモリ １４ 計算機 １５ 記憶装置 １６ 制御装置 ２１ 大面積パターン ２２ パターン内部 ２３ 輪郭部 ２４，２８，３３，３７ 輪郭中央部 ２５〜２７，２９〜３２，３４〜３６，３８，３９〜４
１ 輪郭端部 ３３ 孤立スペース部
１ 輪郭端部 ３３ 孤立スペース部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20
Claims (7)
- 【請求項１】 半導体基板に荷電粒子線を照射して微細
パターンを描画する荷電粒子線描画方法において、 前記微細パターンの輪郭部を中央部と複数の端部とに区
分する工程と、 前記区分した各端部を照射する荷電粒子線のエネルギー
量を、輪郭部の中央部より離れる程逓増するように補正
する補正工程とを備えたことを特徴とする荷電粒子線描
画方法。 - 【請求項２】 補正工程は、区分した各端部を照射する
荷電粒子線の露光量を、輪郭部の中央部より遠ざかるほ
ど増大させる工程を含む請求項１に記載の荷電粒子線描
画方法。 - 【請求項３】 補正工程は、区分した輪郭部の各端部の
面積を輪郭部の中央部より遠ざかるほど増大させる工程
を含む請求項１に記載の荷電粒子線描画方法。 - 【請求項４】 補正工程は、区分した輪郭部の各端部の
面積及び照射する荷電粒子線の露光量を輪郭部の中央部
より遠ざかるほど増大させる工程を含む請求項１に記載
の荷電粒子線描画方法。 - 【請求項５】 ２つの描画パターン間の距離が所定の値
以下のときに補正工程を適用する請求項１乃至４のいず
れか１項に記載の荷電粒子線描画方法。 - 【請求項６】 荷電粒子線により描画するパターンを中
央部とこれを取り囲む輪郭部とに分割する手段を備え、
描画パターンの輪郭部に荷電粒子線を照射して、半導体
基板に微細パターンを描画する荷電粒子線描画装置にお
いて、 前記輪郭部を更に中央部と複数の端部とに区分して、前
記輪郭部の各端部が受ける荷電粒子線の照射エネルギー
量が前記輪郭部の中央部より遠ざかるほど多くなるよう
に補正する補正手段を備えたことを特徴とする荷電粒子
線描画装置。 - 【請求項７】 補正手段は、輪郭部の各端部が受ける荷
電粒子線の露光量を輪郭部の中央部より遠ざかるほど逓
増させる手段と、荷電粒子線を照射するパターン端部の
輪郭部の面積を荷電粒子線の照射面の中央部より増大さ
せる手段との少なくとも何れか１つの手段を含む請求項
６に記載の荷電粒子線描画装置。
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP8298677A JP2950258B2 (ja) | 1996-11-11 | 1996-11-11 | 荷電粒子線描画方法及び装置 |
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| US08/967,157 US5958636A (en) | 1996-11-11 | 1997-11-10 | Pattern drawing method using charged particle beams |
| CNB971201390A CN1149643C (zh) | 1996-11-11 | 1997-11-10 | 采用带电粒子束的图形绘制方法及其装置 |
| KR1019970060643A KR100264191B1 (ko) | 1996-11-11 | 1997-11-11 | 하전 입자빔을 사용하는 패턴 드로잉 방법 및 장치 |
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