JPH03173117A - 荷電ビーム描画方法 - Google Patents

荷電ビーム描画方法

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JPH03173117A
JPH03173117A JP1311391A JP31139189A JPH03173117A JP H03173117 A JPH03173117 A JP H03173117A JP 1311391 A JP1311391 A JP 1311391A JP 31139189 A JP31139189 A JP 31139189A JP H03173117 A JPH03173117 A JP H03173117A
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Eiji Nishimura
英二 西村
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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、電子ビームやイオンビーム等の荷電ビームを
用いて半導体ウェハ若しくはマスク基板等に微細パター
ンを形成する技術に係わり、特に可変線状ビームをラス
ク走査してパターンを描画する荷電ビーム描画方法に関
する。
(従来の技術) 従来、LSIを製造する場合、微細な回路パターンを複
数層に形成する必要があり、且つ各層毎の高精度な位置
合わせが必要となる。実際4MビットのDRAM以上の
超LSIでは、1μm以下の微細加工と共に、Q、1μ
m以下の位置合わせ精度が要求されている。このような
サブミクロンの微細加工及び位置合わせには、従来の光
露光法では限界があり、最近では電子ビーム描画方法が
用いられている。
電子ビーム描画方法では、−括露光ではなく直接描画で
あることから、描画スルーブツト小さい。このため、こ
れを改善するため様々な可変成形ビーム方式の電子ビー
ム描画装置が開発されている。その一つに、可変線状ビ
ームラスフ走査方式の装置がある。この装置では、第1
ノアバーチヤを通した電子ビームを第2のアパーチャ上
に投影し、2つのアパーチャ像の重なり合った開口部を
経た矩形ビーム(線状ビーム)を形成すると共に、この
矩形ビームの長辺の長さを可変にし、該ビームを長辺方
向と直交する方向にラスク走査して所望パターンを描画
する方法を採用している。
しかしながら、この種の方法にあっては次のような問題
があった。即ち、2つのアパーチャ像の光学均相なりか
らなる矩形ビームの長辺の長さを、1回のビーム走査で
描画すべき領域のビーム走査方向と直交する方向の長さ
(描画幅)に合わせて描画するが、その際にレジスト材
料が異なることによってパターン形成状況に差が生じる
。具体的には、ポジ型レジストを用いた場合、抜きパタ
ーンのつなぎ部が細り、ビームのつなぎ部で“離れ°に
よるラフネスが生じる。
一方、ネガ型レジストを用いた場合、残しパターンのつ
なぎ部が太り、ビームのつなぎ部で“重なり′によるラ
フネスが生じる。これらの誤差は、ビーム長及び描画幅
を1.6μmとしたとき0.15μmもあり、設計寸法
0.5μmに対して許容できる範囲ではなかった。
(発明が解決しようとする課題) このように従来、可変線状ビームをラスク走査シて所望
パターンを描画すると、レジスト材料によりビームのつ
なぎ部で“重なり“或いは“離れ“が生じ、ビームつな
ぎ部のレジストパターンが太る。このため、所望のパタ
ーン寸法に対して仕上り寸法z1差が大きくなり、高粘
度のパターン形成が困難になる問題があった。また、こ
の問題は電子ビーム描画方法に限らず、イオンビーム描
画方法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、ビームのつなぎ部における“重なり
”や“離れ°による寸法誤差が発生するのを防止するこ
とができ、高精度のパターン形成を行い得る荷電ビーム
描画方法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、レジスト材料に応じて線状ビームの長
さを設計寸法よりも長(又は短くすることにある。
即ち本発明は、2つのアパーチャの光学均相なりからな
る長さ可変の可変線状ビームを、ビーム長さ方向と直交
する方向に走査して、ポジ型レジストに所望パターンを
描画する荷電ビーム描画方法において、前記線状ビーム
の長さを、1回のビーム走査で描画すべき領域のビーム
走査方向と直交する方向の長さよりも長く設定するよう
にした方法である。
また本発明は、2つのアパーチャの光学均相なりからな
る長さ可変の可変線状ビームを、ビーム長さ方向と直交
する方向に走査して、ネガ型レジストに所望パターンを
描画する荷電ビーム描画方法において、前記線状ビーム
の長さを、1回のビーム走査で描画すべき領域のビーム
走査方向と直交する方向の長さよりも短く設定するよう
にした方法である。
(作用) 本発明によれば、レジスト材料が異なった場合、即ちポ
ジ型レジスト或いはネガ型レジストであってもビームの
つなぎ部で“重なり”や“離れ°等が生じることはなく
、所望パターンに忠実なパターンを形成することが可能
となり、パターン寸法精度を向上させることができる。
ここで、線状ビームの長さを設計寸法、即ち1回のビー
ム走査で描画すべき描画幅と等しくした場合、ビームの
つなぎ部で“重なり”や“離れ”が生じるのは、次のよ
うな理由によると考えられる。即ち、ポジ型レジストを
用いた場合にビームのつなぎ部で“離れ”が生じるのは
、線状ビームの端のビーム強度が中央部よりも弱いため
、ビームのつなぎ部でレジストの露光量が少なく (ア
ンダー露光に)なるためと考えられる。また、ネガ型レ
ジストを用いた場合にビームのつなぎ部で“重なり2が
生じるのは、レジストが現像時に膨潤するためと考えら
れる。
そこで本発明のように、ポジ型レジストの場合は線状ビ
ームの長さを設計寸法よりも長く、ネガ型レジストの場
合は線状ビームの長さを設計寸法よりも短く設定するこ
とにより、ビームのつなぎ部における“離れ゛や“重な
り゛等を防止することが可能となる。
(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方法に使用した電子ビーム描
画装置を示す概略構成図である。図中11は電子銃、1
2 (12a、12b、12e、12d)はレンズ、1
3 (13a、13b、13c)は偏向器、14(14
a、14b)はアパーチャマスク、15は試料面を示し
ており、この装置自体は従来の可変線状ビームラスタ走
査方式の電子ビーム描画装置と同様である。
この装置においては、第2図(a)に示す如く第1アパ
ーチヤ21と第2アパーチヤ22との光学的重なりによ
り、矩形ビーム23を形成することができる。つまり、
即ち2つのアパーチャ像の重なり合った長さ可変の可変
線状ビーム23を形成することができる。そして、この
ビーム23をビーム長方向と直交する方向に走査すると
共に、ビームをオン・オフして所望パターンを描画する
。例えば、第2図(b)に示す如くビーム23を走査し
、図中に示すように■。
■、・・・、■の順に描画し、ライン&スペースのパタ
ーンを形成する。
次に、上記装置を用いた描画方法について、第3図及び
第4図を参照して説明する。第3図はポジ型レジストを
用いた場合のレジストパターン形成状況を示す模式図で
あり、第4図はネガ型レジストを用いた場合のレジスト
パターン形成状況を示す模式図であり、共にライン&ス
ペースのパターンを描画している。また、図中31.4
1は矩形ビーム、32はポジ型レジスト、42はネガ型
レジスト、33.43は被加工膜、34は抜きパターン
、44は残しパターン、35.45はラフネスを示して
いる。
まず、従来方法と同様に、ビーム31の長辺の長さaを
設計寸法、即ち1回のビーム走査で描画される領域の幅
(描画幅)に等しくシ(a−b−1,8μm)、ポジ型
レジスト32に評価パターンを描画した。このとき、ビ
ームの加速電圧は50keV 、  ビーム電流は40
0A/ Cm2.  ビーム照射量は80μC/am2
とした。ポジ型レジスト32としてはPMMA(ポリメ
チルメタクリレート)を用い、このレジスト32を1μ
m厚さで塗布した。評価パターンとしては、0.5μm
のライン&スペースを選択的に描画した。現像液にはI
AA(イソアミルアセテート)を用い、現像温度は24
℃とした。また、リンス液にはIPA(イソプロピルア
ルコール)を用いて、室温処理を行った。
この条件で得られたレジストパターンをSEXで観察し
たところ、第3図(a)に示す結果が得られた。即ち、
描画幅すとビーム長aとが1.6μmと同一寸法である
にも拘らず、抜きパターン34が部分的に細くなり、ビ
ームのつなぎ部で設計寸法0.5μmに対して“離れ゛
によるラフネスがX+−0,15μm程度生じた。
そこで本実施例方法では、矩形ビーム31の長辺aを設
計値1.8μmに対して0.015μm長めの1.81
5μmに設定し、上記と同じ条件でポジ型レジスト32
にライン&スペースのパターンを描画した。この条件で
得られたレジストパターンをSEMで観察し、ビームの
つなぎ部の重なり”或いは″離れ”によるラフネスを寸
法測定した結果、第3図(b)に示す結果が得られた。
即ち、描画幅すである設計寸法1.6μmに対して、矩
形ビーム31の長辺の長さaが1.615μmとやや長
めにも拘らず、ビームのつなぎ部での“重なり”或いは
“離れ”によるう7 * スハ0.03μm以内にあり
、設計寸法0,5μmに対して十分な精度をiすること
ができた。
パターン精度が改善された理由は、矩形ビームノ長すを
設計寸法よりも長くしているので、ビームの端における
アンダー露光部が隣接する描画領域で重なることになり
、ビームのつなぎ部においてもレジストの露光量を十分
にできるためである。
次に、従来方法と同様に、ビーム41の長辺の長さaを
設計寸法、即ち1回のビーム走査で描画される領域の幅
(描画幅)に等しくしくa−b −1,6μm) 、ネ
ガ型レジスト42にit titパターンを描画した。
このとき、ビームの条件は先と同様に、加速電圧50k
eV 、  ビーム電流400A/ c+s2.  ビ
ーム照射量80μCIC112とした。
ネガ型レジスト42としてはCM S −E X (R
)(クロロメチル化スチレン)を用い、このレジスト4
2を0.5μm厚さで塗布した。評価パターンとしては
、0.5μmのライン及スペースを選択的に描画した。
現像液にはIAAとEC(エチルセロソルブ)の混合液
を用い、リンス液にはIPAを用た。
この条件で得られたレジストパターンをSEMで観察し
たところ、第4図(a)に示す結果が1iIられた。即
ち、描画幅すとビーム長aとか1.6μmと同一寸法で
あるにも拘らず、残しパターン44が部分的に太くなり
、ビームのつなぎ部で設計寸法0.5μmに対して“重
なり“によるラフネスがX2−0.15μm程度生じた
そこで本実施例方法では、矩形ビーム41の長辺aを設
計値1.6μmにλ・1して0.C115μm短めの1
.585μmに設定し、上記と同じ条件でネガ型レジス
ト42にライン及スペースのパターンを描画した。この
条件で得られたレジストパターンをS E Mで観察し
、ビームのつなぎ部の重なり6或いは“離れ“によるラ
フネスを寸法測定した結果、第4図(b)に示す結果か
得られた。即ち、描画幅すである設計寸法り、Sμmに
対して、矩形ビーム41の長辺の長さaが1.585μ
mとやや短いにも拘らず、ビームのつなぎ部での“重な
り″或いは“離れ“によるラフネスは0.03μm以内
にあり、設計寸法0.5μmに対して十分な精度を得る
ことができた。
パターン精度が改善された理由は、矩形ビームの長さを
設計寸法よりも短くして、ビームのつなぎ部でレジスト
がアンダー露光となるが、ネガ型レジストの場合には材
料特有の現像時における膨潤があり、この膨潤によって
レジストがスムーズにつながるためである。
かくして本実施例方法によれば、レジスト材料に応じて
矩形ビームの寸法を設計寸法より長く或いは短く設定す
ることにより、ビームのつなぎ部で“重なり°や“離れ
”等が生じるのを未然に防止することができる。このた
め、所望パターンに忠実なパターンを形成することが可
能となり、レジストパターンのパターン寸法精度を向上
させることができる。
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、ビームの形状は必ずしも矩形に限るもので
はなく、長さ可変の線状ビームであればよい。また、線
状ビームの長さの設計寸法からの増減量は実施例に同等
限定されるものではなく、ビーム条件及び使用するレジ
ストに応じて適宜室めればよい。但し、ポジ型レジスト
の場合は設計寸法よりも長く、ネガ型レジストの場合は
設計寸法よりも■くする必要がある。また、電子ビーム
の代わりにイオンビームを用いたイオンビーム描画方法
に適用することも可能である。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かできる
[発明の効果] 以上詳述したように本発明によ゛れば、矩形ビームの長
辺の長さをレジスト材料により、予めやや長め或いは短
めに設定して描画することにより、ビームのつなぎ部で
の重なり或いは疏れによるラフネスを低減し、高精度パ
ターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例方法に使用した電子ビーム描
画装置を示す概略構成図、第2図はアパーチャ重なりに
よる矩形ビーム形成方法を説明するための模式図、第3
図及び第4図は上記実施例方法の作用を説明するための
模式図である。 11・・・電子銃、 12・・・レンズ、 13・・・偏向器、 14・・・アパーチャマスク、 21.22・・・アパーチャ、 23・・・矩形ビーム(線状ビーム)、32・・・ポジ
型レジスト、 42・・・ネガ型レジスト、 34・・・抜きパターン、 44・・・残しパターン、 35.45・・・ラフネス。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)2つのアパーチャの光学的重なりからなる長さ可
    変の可変線状ビームを、ビーム長さ方向と直交する方向
    に走査して、ポジ型レジストに所望パターンを描画する
    荷電ビーム描画方法において、 前記線状ビームの長さを、1回のビーム走査で描画すべ
    き領域のビーム走査方向と直交する方向の長さよりも長
    く設定したことを特徴とする荷電ビーム描画方法。
  2. (2)2つのアパーチャの光学的重なりからなる長さ可
    変の可変線状ビームを、ビーム長さ方向と直交する方向
    に走査して、ネガ型レジストに所望パターンを描画する
    荷電ビーム描画方法において、 前記線状ビームの長さを、1回のビーム走査で描画すべ
    き領域のビーム走査方向と直交する方向の長さよりも短
    く設定したことを特徴とする荷電ビーム描画方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8970560B2 (en) 2012-05-08 2015-03-03 Kotobuki & Co., Ltd. Writing instrument

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8970560B2 (en) 2012-05-08 2015-03-03 Kotobuki & Co., Ltd. Writing instrument

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