JPH0231414A - 電子ビーム露光装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電子ビーム露光装置に関し、さらに詳しく
は、半導体集積回路などの製造に適用されるパターン形
成のための電子ビーム露光装置の改良に係るものである
。

〔従来の技術） 従来からこの種の電子ビーム露光装置としては、細く絞
った電子ビームによって、所望パターンを順次に塗り潰
すことでパターン露光をなすようにした装置構成と、任
意に選択されるパターン形状をもつ電子ビームを一括し
て照射することでパターン露光をなすようにした。いわ
ゆる可変成形電子ビーム露光装置の構成との２種類のも
のがあり、近年に至っては、後者装置の構成のものＳ方
が、前者装置の構成のものに比較するとき、その露光速
度が格段に速いことから、こわが広く使用されている。

こ鳥で、従来例による前記可変成形電子ビーム露光装置
における電子光学系の概要を第２図に示す。

この第２図従来例構成の場合、可変成形ビーム電子光学
系Ａの電子ビーム源部ｌから、露光時間設定部２を介し
て引き出され、広く拡げられた電子ビーム３は、ビーム
成形部４において、第１の成形アパーチャー５および第
２の成形アパーチャー６のそれぞれにより所期通りに成
形され、通常、四辺形をなす成形電子ビーム７にされる
と共に、このようにして成形された電子ビーム７は、縮
小部８および集束偏向部９を経て、ステージ部１０上に
保持された露光対象物、こ工では、半導体ウェハなどの
描画面での所定位置に照射されるのであり、このように
して所期通りの露光操作がなされる。

そして、この露光に際して、前記成形電子ビーム７にお
ける四辺形の大きさは、ビーム成形部４での偏向量に対
応して設定され、成る特定の大きさ（Ｊ３）よそ４×４
μ層程度）を限界にして任意の大きさに形成される。

すなわち、より具体的には、例えば、第３図に示すよう
な図形パターンを描画する場合、所定の図形パターンが
、破線で示すように分割されて、電子ビーム露光装置内
でそれぞれの分割パターン図形を成形させ、これを順次
に露光させてゆくことにより、最終的に所定の図形パタ
ーンを描画露光させるめであるが、この場合、精度のよ
゛いパターン成形を行なうためには、分割された大きな
図形１１．細長い図形１２．それに、小さな図形１３の
如何に拘わらず、すべてに均一な単位面積当りの電荷量
を与える必要がある。そして、このときの単位面積当り
の電荷量は、次式によって定義することができる。つま
り、 単位面積当りの電荷量＝電流密度×露光時間・・・・（
１） である。

しかして、この種の可変成形電子ビーム露光装置では、
ビーム成形部４における電子相互間の反発力による空間
電荷効果のために、それぞれに成形される大きな図形１
１の場合の電流密度に比較して、これよりも小さくされ
た細長い図形１２および小さな図形１３の場合の電流密
度の方が低いことが知られており、一方、これに対して
露光時間は、通常の場合１図形の大きさに拘わらずに一
定であることから、前記（１）式によって、単位面積当
りの電荷量は、大きな図形１１のものよりも、これらの
細長い図形１２および小さな図形１３において小さくな
るもので、この結果、露光後の現像時に、大きな図形１
１のものＳ形成はなし得ても、細長い図形１２３３よび
小さな図形１３のものＳ形成ができなくなると云う惧れ
がある。

そこで、従来、この点を改善するために、大きな図形１
１のものに対して、このような相対的に小さい図形、こ
工では、細長い図形１２および小さな図形１３のものに
ついて、これをその露光時間に見合う程度に、少し太き
目の図形にして露光させるようにし、これによって所望
の図形を得るようにしている。

すなわち、その具体的な手段を第４図について述べる。

第４図は、従来例による可変成形電子ビーム露光装置の
電子光学系Ａおよび制御系Ｂの概要構成を示すブロック
図である。

この第４図に示す可変成形ビーム制御系Ｂにあって、図
形パターンとして、予め把握されている図形データ２１
は、まず、図形分割部２２において、前記したようにそ
れぞれ四辺形に分割されると共に、これらの分割された
各四辺形での“大きさ”および“形状”と“位置”との
各データを発生する。

ついで、これらの各データのうち、“大きさ”および“
形状”の図形サイズデータ２２ａは、ビーム成形制御部
２３に入力され、また、“位置”の図形位置データ２２
ｂは、偏向制御部２６とステージ位置制御部２７とにそ
れぞれ入力されて、共にそれぞれの該当部対応の制御を
行なう。

そして、この場合、特に、ビーム成形制御部２３にあっ
ては、図形分割部２２から入力される“大きさ”および
“形状”の図形サイズデータ２２ａに基づき、実際に露
光される図形サイズ（Ｘ軸長さ。

Ｙ軸長さ）を決定して、図形サイズデータ２３ｂをサイ
ズ補正制御部２８に出力する。

その後、サイズ補正制御部２８では、前記した要請に従
って、細長い図形１２および小さな図形１３に関しての
み、これを少し太き目の図形に変換した上で、図形サイ
ズ制御信号２８ａとして前記ビーム成形部４に出力し、
偏向制御部２６での偏向制御信号２６ａの集束偏向部９
への出力およびステージ位置制御部２７でのステージ位
置制御信号２７ａのステージ部１０への出力と共に、所
期通りのパターン露光を行なわせるのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、従来の可変成形電子ビーム露光装置におい
ては、分割される図形のうち、単位面積当りの電荷量が
不足する細長い図形および小さな図形について、これを
少し太き目の図形として描画させるようにして補正して
いるために、これらの細長い図形および小さな図形を精
度よく描画させることが極めて困難であると云う問題点
があつた。

この発明は、従来のこのような問題点を解消するために
なされたものであって、その目的とするところは、分割
される図形のうち、細長い図形および小さな図形での単
位面積当りの電荷量の補正を、図形の大きさを変えずに
行ない得るようにし、これによって、これらの細長い図
形および小さな図形についても精度よく描画できるよう
にした。この種の電子ビーム露光装置を提供することで
ある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、この発明に係る電子ビーム
露光装置は、分割される個々の図形に対する露光時間を
、同図形の大きさに対応して制御させるようにしたもの
である。

すなわち、この発明は、電子ビーム源部から露光時間設
定部を介して引き出される電子ビームを成形するビーム
成形部、成形された電子ビームを縮少かつ集束偏向する
縮小部および集束偏向部を有し、これらの各部を経た電
子ビームを、ステージ部上の露光対象物面に描画照射さ
せる可変成形ビーム電子光学系と、図形データを分割し
て、個々の図形サイズデータおよび図形位置データを出
力する図形分割部９図形サイズデータから図形サイズを
設定して、図形サイズ制御信号を前記ビーム成形部に出
力するビーム成形制御部、設定された図形サイズから露
光時間およびその補正量を決定して出力する露光時間補
正テーブル部、補正された露光時間制御信号を前記露光
時間設定部に出力する露光時間制御部９図形位置データ
を前記集束偏向部およびステージ部に出力する偏向制御
部およびステージ位置制御部を有する可変成形ビーム制
御系とを備えたことを特徴とする電子ビーム露光装置で
ある。

〔作　　　用〕

従って、この発明においては、図形パターンを分割して
得た図形サイズデータに基づいて、実際に露光される図
形サイズ（Ｘ軸長さ、Ｙ軸長さ）を決定し、この決定さ
れた図形サイズデータをビーム成形制御信号として無補
正のまＳで出力し。

一方では、ビーム成形部を制御して、分割された図形サ
イズデータのまＳにビーム成形をなし得るようにさせ、
同時に他方でけ、露光時間補正テーブル部において、分
割された大きな図形に対する細長い図形、小さな図形で
の単位面積当りの露光量の不足を補正するために、露光
時間に対する最適な補正量を決定して、この露光時間補
正量信号を露光時間制御部に与えると共に、補正された
露光時間制御信号により、露光時間設定部を制御して、
図形サイズデータに対応した最適の露光時間を得るよう
にさせるもので、このようにして、所期通りのパターン
露光を行なわせ、結果的には、図形サイズの大小に拘わ
りなく所期の図形パターンを精度よく描画露光させるこ
とができるのである。

（実　施　例） 以下、この発明に係る電子ビーム露光装置の一実施例に
つき、第１図を参照して詳細に説明する。

第４図はこの実施例を適用した可変成形電子ビ−ム露光
装置の電子光学系ＡおよびＩＩＩＪＪＩ系Ｂの概要構成
を示すブロック図であり、この第１図実施例構成におい
て、前記した第２図ないし第４図従来例構成と同一符号
は同一または相当部分を示している。

この第１図実施例装置においても、可変成形ビーム電子
光学系Ａの電子ビーム源部ｌから、露光時間設定部２を
介して引き出された電子ビーム３は、ビーム成形部４に
より所期通りに成形されて、四辺形をなす成形電子ビー
ム７にされ、かつこの成形された電子ビーム７は、縮小
部８および集束偏向部９を経て、ステージ部１０上に保
持された露光対象物、こＳでは、半導体ウェハなどの描
画面での所定位置に照射される。

また、可変成形ビーム制御系８にあっても、図形パター
ンとして、予め把握されている図形データ２１は、まず
１図形分割部２２において、前記したようにそれぞれ四
辺形に分割され、これらの分割された各四辺形での“大
きさ”および“形状”と“位置”の各データを発生し、
ついで、これらの各データのうち、“大きさ”および“
形状”の図形サイズデータ２２ａは、ビーム成形制御部
２３に入力され、“位置”の図形位置データ２２ｂは、
偏向制御部２６とステージ位置制御部２７とにそれぞれ
入力される。

そしてこＳでも、前記ビーム成形制御部２３にあっては
、図形分割部２２から入力される“大きさ”および“形
状”の図形サイズデータ２２ａに基づいて、実際に露光
される図形サイズ（Ｘ軸長さ、Ｙ軸長さ）を決定するが
、この実施例構成の場合には、従来例構成の場合とは異
なって、決定された図形サイズデータ、すなわちビーム
成形制御信号２３ａを無補正のま工で、前記電子光学系
＾のビーム成形部４と、こ）では、露光時間補正テーブ
ル部２４とに出力する。

続いて、前記露光時間補正テーブル部２４では、前記し
た要請、つまり、図形データ２１を個々の大きな図形１
１と、細長い図形１２および小さな図形１３とに分割し
たとき、大きな図形１１に比較して、細長い図形１２お
よび小さな図形１３での単位面積当りの露光量が不足す
ると云う点を補正するために、決定された図形サイズデ
ータ、この場合、ビーム成形制御信号２３ａに基づいて
、個々の図形サイズでの露光時間に対する最適な補正量
を決定して、その露光時間補正量信号２４ａを露光時間
制御部２５に出力し、かつ露光時間制御部２５からは、
補正された露光時間制御信号２５ａを前記電子光学系＾
の露光時間設定部２に出力して、そのときの露光時間を
最適値、換言すると、そのときの図形サイズに対応した
最適の露光時間を得るのであり、このようにして、偏向
制御部２６での偏向制御信号２６ａによる集束偏向部９
の制御およびステージ位置制御部２７でのステージ位置
制御信号２７ａによるステージ部ＩＯの制御に併せ、所
期通りのパターン露光を行なわせるのである。

従って、この実施例構成においては、所定の基準値に対
して、図形サイズが大きい場合には、露光時間を短くす
るように、反対に図形サイズが小さい場合には、露光時
間を長くするように制御させることで、常時、最適な露
光時間を設定できるのであり、例えば、前記したように
、電子ビームの電流密度が小さくなる細長い図形１２お
よび小さな図形ｆ３の場合には、その露光時間を面積対
応に長くすることで、大きい図形１１の場合と全く同様
に単位面積当りの電荷量を均一に確保できるのであり、
結果的には、従来のように図形サイズを大きくさせたす
せずに済むために、図形サイズの大小に拘わりなく所期
の図形パターンを精度よく描画露光させ得るのである。

そしてまた、前記実施例での説明においては、大きな図
形サイズによる図形データのものに対して、小さな図形
サイズによる図形データのものが、電流密度の低下のた
め、その単位面積当りの電荷量が不足して、同率さな図
形データでのパターン形成が困難であるとしているが、
このほかにも、小さな図形データの場合には、物質中で
の電子の散乱、拡散によっても、実際上、そのパターン
形成が困難であり、単に、大きな図形サイズでの単位面
積当りの電荷量と、小さな図形サイズでの単位面積当り
の電荷量とを比例的に同一にするのみでは未だ不十分で
、より多くの電荷量を与える必要があるが、この実施例
では、このような補正をもまた任意に実現できる。

さらに、この実施例の場合、露光時間補正テーブル部に
おける露光時間の補正値は、露光操作の直前での図形サ
イズデータに対する電流密度を測定して決定されるので
、この電流密度の不均一性の経時変化をも同時に補正で
きて、より一層、高精度のパターン成形をなし得るので
ある。

（発明の効果） 以上詳述したようにこの発明によれば、可変成形ビーム
電子光学系とその制御系とからなる可変成形電子ビーム
露光装置において、制御系に、図形サイズデータから図
形サイズを設定して、図形サイズ制御信号をビーム成形
部に出力するビーム成形制御部と、設定された図形サイ
ズから露光時間およびその補正量を決定して出力するＮ
光時間補正テーブル部と、補正された露光時間制御信号
を露光時間設定部に出力する露光時間制御部とを設け、
図形パターンを分割して得た図形サイズデータに基づい
て、実際に露光される図形サイズ（Ｘ軸長さ、Ｙ軸長さ
）を決定し、この決定された図形サイズデータをビーム
成形制御信号として無補正のま工で出力させて、一方で
は、ビーム成形部を制御することにより、分割された図
形サイズデータのま工にビーム成形をなし得るようにさ
せ、同時に他方では、露光時間補正テーブル部において
、分割された大きな図形に対する細長い図形、小さな図
形での単位面積当りの露光量の不足を補正するために、
露光時間に対する最適な補正量を決定して、この露光時
間補正量信号を露光時間制御部に与えると共に、補正さ
れた露光時間制御信号により、露光時間設定部を制御し
て、図形サイズデータに対応した最適の露光時間を得る
ようにさせたので、たとえ、電流密度が小さい細長い図
形、小さな図形の場合にあっても、その露光時間を面積
対応に長く設定し得て、大きい図形の場合と全く同様に
単位面積当りの電荷量を充分に確保できるのであり、結
果的には、従来のように図形サイズを大きくさせたすせ
ずに済むために、図形サイズの大小に拘わりなく所期の
図形パターンを精度よく描画露光させ得て、良好かつ効
果的なパターン成形を可能にするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこめ発明の一実施例を適用した可変成形電子ビ
ーム露光装置の電子光学系および制御系の概要構成を示
すブロック図であり、また、第２図は従来例による同上
可変成形電子ビーム露光装置の電子光学系を示す概念図
、第３図は同上図形パターンの分割例を示す説明図、第
４図は同上可変成形電子ビーム露光装置の電子光学系お
よび制御系の概要構成を示すブロック図である。 八・・・・可変成形ビーム電子光学系、ｌ・−・・電子
ビーム源部、２・・・・露光時間設定部、３・・・・電
子ビーム、４・・・・ビーム成形部、５，６・・・・第
１．第２成形アパーチヤー、７・・・・成形電子ビーム
、８・・・・縮小部、９・・・・集束偏向部、ＩＯ・・
・・ステージ部。 １１・・・・分割された大きな図形、１２・・・・分割
された細長い図形、１３・・・・分割された小さな図形
。 Ｂ・・・・可変成形ビーム制御系、２１・・・・図形デ
ータ、２２・・・・図形分割部、２２ａ・・・・図形サ
イズデータ、２２ｂ・・・・図形位置データ、２３・・
・・ビーム成形制御部、２３ａ・・・・ビーム成形制御
信号、２４・・・・露光時間補正テーブル部、２４ａ・
・・・露光時間補正量信号、２５・・・・露光時間制御
部、２５ａ・・・・露光時間制御信号、２６・・・・偏
向制御部、２６ａ・・・・偏向制御信号、２７・・・・
ステージ位置制御部、２７ａ・・・・ステージ位置制御
信号。 代理人　　大　　岩　　増　　雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電子ビーム源部から露光時間設定部を介して引き出され
   る電子ビームを成形するビーム成形部、成形された電子
   ビームを縮少かつ集束偏向する縮小部および集束偏向部
   を有し、これらの各部を経た電子ビームを、ステージ部
   上の露光対象物面に描画照射させる可変成形ビーム電子
   光学系と、図形データを分割して、個々の図形サイズデ
   ータおよび図形位置データを出力する図形分割部、図形
   サイズデータから図形サイズを設定して、図形サイズ制
   御信号を前記ビーム成形部に出力するビーム成形制御部
   、設定された図形サイズから露光時間およびその補正量
   を決定して出力する露光時間補正テーブル部、補正され
   た露光時間制御信号を前記露光時間設定部に出力する露
   光時間制御部。 図形位置データを前記集束偏向部およびステージ部に出
   力する偏向制御部およびステージ位置制御部を有する可
   変成形ビーム制御系とを備えたことを特徴とする電子ビ
   ーム露光装置。