JPH02165617A - 荷電ビーム描画装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、荷電ビーム描画装置に係わり、特にアパーチ
ャマスクの改良をはかった可変成形ビーム方式の荷電ビ
ーム描画装置に関する。

（従来の技術） 従来、マスクやウェハ等の試料上に微細パターンを形成
するものとして、各種の電子ビーム描画装置が用いられ
ている。これらのうちで、可変成形ビーム方式の電子ビ
ーム描画装置は、描画スルーブツトを向上する上で極め
て有効であり、描画装置の主流となっている。

可変成形ビーム方式の電子ビーム描画装置では、２つの
矩形アパーチャの電子光学的重なりによりビームを成形
し、この成形されたビームでパターンを描画する。つま
り、第５図（ａ）に示す如く、第１及び第２の矩形アパ
ーチャ５１゜５２の相対位置を制御することにより、こ
れらの重なり部分５３で規定される矩形ビームを得る。

従って、第５図（ｂ）に示す如きパターン５４を描画す
るには、■、■の僅か２回の露光で済むことになり、描
画時間の短縮をはかることができる。

しかしながら、この踵の装置では、斜線を含むパターン
に対しては、描画時間の短縮はできないという問題があ
る。即ち、第５図（Ｃ）に示す如きパターン５５の斜線
部は、■〜■のように分割し矩形に近似して露光する方
法が行われる。この場合、斜線部に階段形状が生じてパ
ターン寸法精度が低下する。この精度を上げるには階段
形状を無視し得るまで分割数を多くせねばならず、従っ
て露光回数が多くなり描画時間が増大してしまう。

一方、斜線部分を高速で描画する方法として、最近第６
図（ａ）に示す如く一方のアパーチャ５２を４５＠回転
した電子ビーム描画装置が提案された。この装置では矩
形及び４５＠の斜線よりなるパターンを全て直角３角形
に分割して露光する方式であるので、先のパターン５５
を描画する場合、第６図（ｂ）に示す如く、例えば斜線
部分は■、■と少ない露光回数で寸法精度良く描画する
ことができる。しかし、矩形部分に対する露光回数は、
■、■と少なくとも２倍に増加する。即ち、斜線を含ま
ないパターンに対する描画時間は、通常の可変成形ビー
ム方式の場合に比べて２倍になってしまう。

上述の問題を改良する更に別の方法として、第７図（ａ
）に示す如く２枚のアパーチャ５６゜５７を組み合わせ
て矩形ビーム及び３角形ビームを生、成し、露光回数を
少なくする電子ビーム描画装置が、特開昭８０−３０１
３１号公報に開示されている。即ち、第１のアパーチャ
５６は矩形に形成され、第２のアパーチャ５７は第１ア
パーチヤ５６といずれかの辺に平行な３辺とこれらの辺
のいずれかに対し４５°の角度を有する４つの辺とから
なる７角形に形成されている。

この装置では、第７図（ｂ）に示す如く先のパターン５
５の矩形部は■と１回の露光で済ませることができ、ま
た斜線部分は■、■と２回の露光回数で寸法精度良く描
画することができる。

しかしながら、第７図（ａ）に示す如きアパーチャを備
えた電子ビーム描画装置においても、ビームパターンは
アパーチャ５６．５７の光学的型なりにより、矩形ビー
ムと３角形ビームの２種類に限られるので、描画時間の
短縮には限界があった。

（発明が解決しようとする課″ｊｒＪ）このように、従
来の可変成形ビーム方式の電子ビーム描画装置にあって
は、２枚のアパーチャの重なりにより形成できるビーム
は矩形と３角形のみであり、パターンによっては描画時
間の短縮をはかるにも限界があった。また、この問題は
、電子ビーム描画装置に限らず、イオンビームを用いた
イオンビーム描画装置についても同様に言えることであ
る。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、２つのアパーチャの電子光学的重な
りにより各種形状のビームを得ることができ、描画精度
を劣化させることなく、描画スルーブツトのより一層の
向上をはかり得る荷電ビーム描画装置を提供することに
ある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の骨子は、アパーチャ形状の改良により、矩形、
３角形は勿論これ以外の形状（台形や平行４辺形）のビ
ームを形成することにある。

即ち本発明は、２枚のビーム成形用アパーチャマスクを
備え、これらのマスクの各アパーチャの電子光学的重な
りにより荷電ビームの寸法及び形状を成形し、この成形
ビームを試料上に照射して該試料上に所望パターンを描
画する荷電ビーム描画装置において、前記各マスクのア
パーチャを、第１の長方形とこれに直交して交差する２
本の第２の長方形とで構成し、且つ第２の長方形の端部
を第１の長方形の長手方向に対して４５°傾いた斜線で
形成すると共に、第１の長方形に対し同じ側にある第２
の長方形の端部を相互に９０″の角度を持つよう形成し
、前記２枚のマスクの各アパーチャの電子光学的重なり
により、矩形、直角２等辺３角形１台形及び平行４辺形
を選択的に成形するようにしたものである。

（作　用） 本発明によれば、第１及び第２のマスクの各アパーチャ
を光学的に重ね合わせることにより、矩形及び直角３角
形は勿論のこと、台形及び平行４辺形も成形することが
できる。従って、描画すべきパターンに応じてビームの
形状を最適に選択することにより、露光回数を低減する
ことが可能となる。また、斜線部分は矩形以外の４５°
の斜線を持つビームで描画することにより、寸法精度の
劣化を招くこともない。

（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わる可変成形ビーム方式
の電子ビーム描画装置を示す概略構成図である。図中１
０は電子銃であり、この電子銃１０から発射された電子
ビーム１１は第１のビーム成形用アパーチャマスク１２
を通って、投影レンズ１６により第２のビーム成形用ア
パーチャマスク１３上に結像される。２つのアパーチャ
マスク１２．１３の各アパーチャ１２ａ。

１３ａによって合成された成形アパーチャ像は縮小レン
ズ１７．１８により縮小される。この縮小された成形ア
パーチャ像は対物レンズ１９により試料面２０上に結像
され描画される。

ここで、１４．１５はコンデンサレンズ、２１．２２は
試料面２０上でのビーム位置を制御するための偏向コイ
ル、２３．２４は電子ビーム１１を所望の位置に向ける
ための偏向板、２５．２６は軸合わせコイル、２７はブ
ランキング板、２８，２９．３０はマスク１２のアパー
チャ像をマスク１３に対して位置合わせし、合成アパー
チャの寸法・形状を制御するための偏向器である。

上記の構成は基本的には従来装置と同様であり、本実施
例が従来装置と異なる点は、ビーム成形用アパーチャマ
スク１２．１３の各アパーチャ形状にある。即ち、第１
のアパーチャマスク１２のアパーチャ１２ａは、第２図
（ａ）に示す如く、第１の長方形３１とこれに直交して
一部重なる２本の第２の長方形３２．３３からなり、第
２の長方形３２．３３の端部は長方形３１の長手方向に
対しそれぞれ４５″の斜線に形成されている。さらに、
長方形３．２．３３の長方形３１に対し同じ側にある端
部同志は９０″の角度をなすものとなっている。また、
第２のアパーチャマスク１３のアパーチャ１３ａは、第
２図（ｂ）に示す如くアパーチャ１２ａと略同様な構成
で、第１の長方形３４とこれに直交して一部重なる２本
の第２の長方形３５．３６から構成され、長方形３６の
長辺が長方形３３の短辺に接するものとなっている。

つまり、第１のアパーチャマスク１２は、長方形３１の
長辺をなす６つの辺ａ　、、ａ　２．ｂ　、。

ｂ　２．ｃ　、、ｃ　２と、長方形３１の短辺をなす２
つの辺ｄ　、、ｄ　２と、長方形３２の長辺をなす４つ
の辺ｅｌ−ｅ２．ｆ１．ｆ２と、長方形３３の長辺をな
す４つの辺ｇ　ｌ−ｇ　２−ｈ　ｌ−ｈ　ｚと、長方形
３２゜３３の各端部に形成した４つの斜辺ｉ、、ｉ２゜
ｊｌ、ｊｚを持つアパーチャ１２ａが形成されたもので
ある。また、第２のアパーチャマスク１３は、長方形３
４の長辺をなす４つの辺ａ１１゜ａ　１２＋　　ｂｌＩ
＋　　ｂ１２と、長方形３４の短辺をなす２つの辺ｄ　
ｌ　ｌｎ　　ｄ　Ｉ□と、長方形３５の長辺をなす４つ
の辺ｅ　ｌｌ＋　　６１２＋　　ｆ　Ｉｌ＋　　ｆ１２
と、長方形３６の長辺をなす３つの辺ｄ１２＋　ｇｚ＋
　　ｈｌｌと、長方形３５．３６の各端部に形成した４
つの斜辺１１１＋　　１１２＋　　Ｊ　ＩＩ＋　　Ｊ　
Ｉ□とを持つパーチャ１３ａが形成されたものである。

このような構成であれば、第１及び第２のアパーチャマ
スク１２．１３の各アパーチャ１２ａ、１３ａの光学的
重なりにより、矩形。

直角２等辺３角形１台形及び平行４辺形の断面を有する
電子ビームを得ることができる。即ち、第３図（ａ）に
示す如く、アパーチャ１２ａの辺ＣＩ＋ｄ２とアパーチ
ャ１３ａの辺ａ１２＋ｄｌｌとから矩形ビームを得るこ
とができる。また、第３図（ｂ）に示す如く、アパーチ
ャ１２ａの辺ＣＩ＋ｄ２とアバ−チーｒ１３ａの辺ｉ＋
２とから４５″の斜線を１つ持つ直角２等辺３角形ビー
ムを得ることができる。

同様にして、第３図（Ｃ）に示す如くアパーチャ１２ａ
の辺ｇｒ＋’１とアパーチャ１３ａの辺ｊ　＋２とから
４５″の斜線を２つ持つ直角２等辺３角形ビームを得る
ことができ、第３図（ｄ）に示す如くアパーチャ１２ａ
の辺ｇ＋＋ｊｔとアパーチ＋１３ａの辺ｄｒ□＋３１□
とから４５″の斜線を１つ持つ台形ビームを得ることが
でき、第３図（ｅ）に示す如くアパーチャ１２ａの辺ｅ
ｌ＋１１とアパーチ＋１３ａの辺ｄ＋□＋ｊ＋２とから
平行４辺形ビームを得ることができ、さらに第３図（ｆ
）に示す如くアパーチャ１２ａの辺ａＩ＋ｄ、とアパー
チ＋１３ａの辺ｄ＋ｚ、ｊ＋□とから４５°の斜線を１
つ持つ台形ビームを得ることができる。

また、これら以外に第３図中に破線で示す如く各種図形
を得ることができ、これにより矩形ビーム、１辺に斜線
を持つ４種の直角２等辺３角形ビーム、２辺に斜線を持
つ２Ｆｉの直角２等辺３角形ビーム、２種の平行４辺形
ビーム。

１辺に斜線を持つ４種の台形ビーム及び２辺に斜線を持
つ２種の台形ビームを成形することができる。さらに、
第３図の関係でアパーチャ１２ａ、１３ａの位置関係を
僅かにずらすことにより、各種ビームの寸法を可変する
ことも可能である。

このような方法により、例えば第４図に示す如く、矩形
及び斜線を含むパターン４１を描画する場合、矩形ビー
ムで形成可能な分割パターン■〜■を生成し、直角２等
辺３角形ビームで形成可能な分割パターン■、■を生成
し、さらに台形ビームで形成可能な分割パターン■、■
を生成し、各パターンに対応するビームを選択して描画
することにより、８回の露光で済む。

なお、■〜■は最大矩形ビームの寸法がこれ以上であれ
ば１回の露光で済ませることができる。

これを従来装置（第７図（ａ）に示す如きアパーチャを
有する装置）で描画するには、上記パターンと同一サイ
ズのパターンを描画する場合、分割パターン■■■■を
矩形と３角形のパターンに分けて描画しなければならず
、計１４回の露光が必要である。

このように本実施例によれば、矩形、直角２等辺３角形
、平行４辺形及び台形の電子ビームを、描画すべきパタ
ーンに応じて使い分けることにより、従来よりも少ない
露光回数で高精度のパターン描画を行うことができる。

従って、描画時間の短縮をはかり得、描画スルーブツト
の向上をはかることが可能となる。具体的には、前記第
４図に示すパターンでは従来の８７１４だけ、露光回数
が少なくて済むことになり、斜線部を含むパターンを高
精度に、且つ高速に描画することができ、半導体製造分
野における有用性は絶大である。また、従来装置のアパ
ーチャ構造を変えるのみで実現することができ、実用性
も極めて大きい。

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、前記アパーチャを形成する第１及び第２の
長方形の寸法、さらに第２の長方形間の間隔等の条件は
、前記第２図に何等限定されるものではなく、仕様に応
じて適宜変更可能である。但し、各種形状のビームを成
形する際に関係のない部分が重ならないように規定する
必要がある。さらに、電子ビーム光学系の構成は、第１
図に何等限定されるものではなく、２つのアパーチャの
光学的重なりを可変して可変成形ビームを得る可変成形
ビーム方式であればよい。また、実施例では電子ビーム
を例に取り説明したが、ビームも電子ビームに限らず、
イオンビームを含む荷電ビームに対し適用可能である。

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。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、アパーチャ形状の
改良により、矩形、直角２等辺３角形、平行４辺形及び
台形の断面を有する荷電ビームを選択的に形成すること
ができる。このため、描画パターンの形状によらず、音
速なパターン描画が可能となり描画スルーブツトの向上
をはかり得る。また、平行４辺形及び台形のビームを成
形できるので、従来の矩形ビームと３角形ビームと組み
合わせて台形成いは平行４変形状のパターン描画を行う
際に発生する合わせ誤差要因を著しく低減でき、より高
精度のパターン描画が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる可変成形ビーム方式
の電子ビーム描画装置を示す概略構成図、第２図は上記
装置に用いたビーム成形用アパーチャマスクのアパーチ
ャ形状を示す平面図、第３図はアパーチャの重なりによ
るビーム成形パターンを示す模式図、第４図は本実施例
装置を用いた描画例を説明するための模式図、第５図乃
至第７図はそれぞれ従来の問題点を説明するための模式
図である。 １０・・・電子銃、１４〜１９・・・レンズ、２０・・
・試料面、２１．２２・・・偏向コイル、２３．２４・
・・偏向板、２８〜３０・・・ビーム成形用偏向器、１
２．１３・・・ビーム成形用アパーチャマスク、１２ａ
、１３ａ・・・アパーチャ、３１．３４・・・第１の長
方形、３２．３３．３５．３６・・・第２の長方形、４
１・・・描画パターン。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 （ａ） （ｂ） 第２図 第１　図 （ａ） 第３図 （ｂ） 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）２枚のビーム成形用アパーチャマスクを備え、こ
   れらのマスクの各アパーチャの電子光学的重なりにより
   荷電ビームの寸法及び形状を成形し、この成形ビームを
   試料上に照射して該試料上に所望パターンを描画する荷
   電ビーム描画装置において、 前記各マスクのアパーチャは、第１の長方形とこれに直
   交して交差する２本の第２の長方形とで構成され、第２
   の長方形の端部は第１の長方形の長手方向に対して４５
   ゜傾いた斜線で形成され、且つ第１の長方形に対し同じ
   側にある第２の長方形の端部は相互に９０゜の角度を持
   つよう形成され、 前記２枚のマスクの各アパーチャの電子光学的重なりに
   より、矩形、直角２等辺３角形、台形及び平行４辺形を
   選択的に成形することを特徴とする荷電ビーム描画装置
   。
2. （２）前記２枚のマスクは、各アパーチャの電子光学的
   重なりにより、矩形ビーム、１辺に斜線を持つ４種の直
   角２等辺３角形ビーム、２辺に斜線を持つ２種の直角２
   等辺３角形ビーム、２種の平行４辺形ビーム、１辺に斜
   線を持つ４種の台形ビーム及び２辺に斜線を持つ２種の
   台形ビームを形成するものであることを特徴とする請求
   項１記載の荷電ビーム描画装置。