JP4808447B2 - 電子ビーム描画方法及び電子ビーム描画装置 - Google Patents
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描画対象物13上における電子ビームのスポット形状が円形であっても、電子ビームに対してセルが走査方向に移動しているため、セル内におけるドットの長さ(走査方向の長さ)及び幅(半径方向の長さ)は、図4に示されるように、セル内における走査方向に関する電子ビームが照射される距離である照射長(図6参照)によって変化する。なお、以下では、ビーム径は、描画対象物13上におけるビーム径を示すものとする。この場合には、照射長/ビーム径が0.4のときに、ドットの長さと幅とが互いにほぼ等しくなり、ほぼ円形のドットが形成される。そして、照射長が長くなるにつれて、ドットは長さが幅よりも大きい長円形となる。特に照射長/ビーム径が0.8を超えると、ドット形状の楕円率が1.2を超えるようになる。例えば、ビーム径が一般的な値である50nmの場合には、パターン幅の誤差が20nmを超えるおそれがある。一方、照射長/ビーム径が0.2未満になると、露光量が不足して必要なパターンが形成されないおそれがある。そこで、本実施形態では、0.2≦照射長/ビーム径≦0.8とした。
パターン変動とは、一例として図6及び図7に示されるように、描画対象物13の表面に描画されたパターンにおけるエッジの変動であり、半径方向のパターン変動と垂直方向のパターン変動とがある。各方向のパターン変動とセル長/ビーム径との関係が図8に示されている。
この方式では、直動ステージ15の移動速度及び及びターンテーブル14の回転速度がいずれも一定となるように制御される(図9(A)及び図9(B)参照)。そして、この場合には、電子ビーム強度は、露光位置の描画対象物13の回転中心からの距離(以下、便宜上「半径位置」ともいう)に比例して制御する必要があるので、一例として図9(C)に示されるように、照射長は半径位置に比例して徐々に大きくする。これにより、各セルでの露光量を均一にすることができる。
この方式では、一定の線速度で電子ビームの走査が行われるように、直動ステージ15の移動及びターンテーブル14の回転が制御される(図13(A)及び図13(B)参照)。この場合には、フォーマッタ駆動クロック生成装置27は、フォーマッタ駆動クロック信号のパルス幅Cfを次の(5)式に基づいて生成する。なお、Nfは1トラック当たりのフォーマッタ駆動クロック信号のパルス数、VLは線速度、Pはピッチ、jは露光開始から何番目に露光されるセルであるかを示す値である(j=1,2,3,…)。
この第1の実施例では、CAV制御方式を用い、表面にSiO2が形成され、その上に電子ビームレジストNEB-22が塗布されたSiウェハを描画対象物13とした。また、電子ビームのビーム径は25nm、セルサイズは25nm角、回転速度は3000rpmとした。そして、照射長を8nm〜11nmとし、半径位置20mm〜38mmの描画領域に、導波路のパターンを描画した。約4時間で、パターンサイズ15mm×30mm内に0.6μmピッチで0.3μm径の部分パターンを約10億個露光することができた。さらに、現像、及びRIE(リアクティブ・イオン・エッチング)を行い、図14に示されるような部品を作成した。なお、上記部分パターンはドットの集合体である。
この第2の実施例では、CAV制御方式を用い、電子ビームレジストZEP520が塗布された石英基板を描画対象物13とした。また、電子ビームのビーム径は100nm、セルサイズは100nm角、回転速度は2400rpmとした。そして、照射長を30nm〜45nmとし、半径位置20mm〜50mmの描画領域に、幅10μmの流路のパターンを描画した。約2時間で、パターンサイズ20mm×60mmを露光することができた。現像を行い流路以外の部分を除去したところ、側面のパターン変動は6nm以下であり、非常に平坦であった。そして、Cr蒸着後、リフトオフして流路部分のCrを除去し、Crパターンとし、さらにRIEを行い、深さ10μmの流路を有する部品を作成した(図15参照)。
この第3の実施例では、CLV制御方式を用い、PMMAが塗布された石英ガラスを描画対象物13とした。また、電子ビームのビーム径は75nm、セルサイズは75nm角、線速度は3m/secとした。そして、溝の形状に応じて現像後のPMMAの残膜量を変化させるために照射長を15nm〜52nmの範囲で変化させることにより、一例として図16に示されるように露光量を変調し、半径位置20mm〜40mmの描画領域に、回折格子のパターンを描画した。トータルの露光時間は約8.5時間であった。そして、現像を行い、20mm角で、深さ1.52μm、幅1.4μmで約45度の傾斜の溝を有する回折格子を作成した(図17参照)。パターン変動は5nm以下であった。すなわち、高精度で大面積の回折格子が従来よりも短時間で得られた。
Claims (5)
- ディスク状の物体を回転させつつその面内の任意の方向に移動させながら、電子ビームを前記物体の表面に設定された描画領域に照射し、該描画領域にパターンを描画する電子ビーム描画方法であって、
前記描画領域を複数の部分領域に分割する工程と;
前記部分領域毎に、その部分領域内における電子ビームの走査距離を決定する工程と;
前記部分領域毎に、部分領域内において、補正前の電子ビームの走査軌跡が前記物体の回転中心と部分領域の中心とを結ぶ直線と交差する位置を算出し、該位置と部分領域の中心との距離を電子ビームの集束位置の補正量とし、部分領域の中心を電子ビームが走査するように、電子ビームの集束位置を補正する工程と;
前記部分領域毎に、前記決定された走査距離に応じた時間だけ電子ビームを照射する工程と;を含む電子ビーム描画方法。 - 前記決定する工程では、部分領域毎にその部分領域で必要な露光量に応じて、前記走査距離を決定することを特徴とする請求項1に記載の電子ビーム描画方法。
- ディスク状の物体を回転させつつその面内の任意の方向に移動させながら、電子ビームを前記物体の表面に設定された描画領域に照射し、該描画領域にパターンを描画する電子ビーム描画装置であって、
前記物体が載置され、前記物体を回転させるとともに前記物体をその面内の任意の方向に移動させることができるステージ機構と;
前記物体に向けて前記電子ビームを出射するビーム出射装置と;
前記ビーム出射装置と前記物体との間に配置され、前記ビーム出射装置からの電子ビームを前記物体の半径方向に偏向する偏向器と;
前記描画領域を複数の部分領域に分割するとともに、前記部分領域毎にその部分領域内における電子ビームの走査距離を決定し、更に、前記部分領域毎に、部分領域内において、集束位置を補正しないときの電子ビームの走査軌跡と部分領域の中心との最短距離を演算し、該演算結果を集光位置の補正量として前記偏向器を制御して、電子ビームが部分領域の中心を走査するように、電子ビームの集束位置を補正し、前記複数の部分領域のそれぞれにおいて、前記決定された走査距離に応じた時間だけ電子ビームが照射されるように、前記ステージ機構を介して前記物体を回転させつつその面内の任意の方向に移動させながら、前記ビーム出射装置からの電子ビームをオン/オフ制御する制御装置と;を備える電子ビーム描画装置。 - 前記制御装置は、前記物体の回転速度及び移動速度が一定となるように前記ステージ機構に指示し、
前記物体の回転中心と走査対象の部分領域の中心との距離に基づいて、走査対象の部分領域における電子ビームの照射開始タイミングを求めることを特徴とする請求項3に記載の電子ビーム描画装置。 - 前記制御装置は、電子ビームの走査における線速度が一定となるように前記ステージ機構に指示し、
前記物体の回転中心と走査開始位置との距離、前記物体が1回転したときに走査される部分領域の数、前記線速度、及び前記物体の半径方向における走査軌跡間の距離に基づいて、走査対象の部分領域における電子ビームの照射開始タイミングを求めることを特徴とする請求項3に記載の電子ビーム描画装置。
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