JPH039606B2 - - Google Patents
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- JPH039606B2 JPH039606B2 JP57182218A JP18221882A JPH039606B2 JP H039606 B2 JPH039606 B2 JP H039606B2 JP 57182218 A JP57182218 A JP 57182218A JP 18221882 A JP18221882 A JP 18221882A JP H039606 B2 JPH039606 B2 JP H039606B2
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- electron beam
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- wafer
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
- Pretreatment Of Seeds And Plants (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電子ビーム・リソグラフイ、より具体
的にはラスタ走査又はベクトル走査方式の電子ビ
ーム・リソグラフイ・システムに関する。
的にはラスタ走査又はベクトル走査方式の電子ビ
ーム・リソグラフイ・システムに関する。
電子ビーム技術は大規模集積回路（LSI）の製
造時のパターン形成又は光もしくはＸ線のリソグ
ラフイにおいて用いられるマスクの形成に用いる
事ができる。基板又は既に形成された構造上に付
着されたフオトレジスト物質の層が所望のパター
ンを形成するように電子ビームによつて露光さ
れ、その後現像、エツチング及び付着又は除去に
よつて特定の性質を有する微細な金属、半導体又
は絶縁体パターンの構造が得られる。
造時のパターン形成又は光もしくはＸ線のリソグ
ラフイにおいて用いられるマスクの形成に用いる
事ができる。基板又は既に形成された構造上に付
着されたフオトレジスト物質の層が所望のパター
ンを形成するように電子ビームによつて露光さ
れ、その後現像、エツチング及び付着又は除去に
よつて特定の性質を有する微細な金属、半導体又
は絶縁体パターンの構造が得られる。
電子ビームはマスクを通してフオトレジストを
露光するか、又は所望のパターンを発生するよう
にラスタ走査法もしくはベクトル走査法でフオト
レジスト上に誘導する事ができる。このような電
子ビーム・リソグラフイ・システムは例えば米国
特許第3644700号、第3866013号、第3875415号、
3876883号及び第4056730号明細書に説明されてい
る。
露光するか、又は所望のパターンを発生するよう
にラスタ走査法もしくはベクトル走査法でフオト
レジスト上に誘導する事ができる。このような電
子ビーム・リソグラフイ・システムは例えば米国
特許第3644700号、第3866013号、第3875415号、
3876883号及び第4056730号明細書に説明されてい
る。
電子ビーム・リソグラフイにおける有害な効果
は後方散乱された電子による望まざる露光であ
る。この効果は、生成されるパターンの形状及び
相互関係に依存して、露光されたレジスト領域の
不均一な現像を生じさせる。例えば微細な線は現
像不足になり、露光領域の間の間隙は所望よりも
小さくなりがちである。一方広い線の中心又は隅
においてはブルーミング（blooming）とも呼ば
れる過剰現像が起きる。
は後方散乱された電子による望まざる露光であ
る。この効果は、生成されるパターンの形状及び
相互関係に依存して、露光されたレジスト領域の
不均一な現像を生じさせる。例えば微細な線は現
像不足になり、露光領域の間の間隙は所望よりも
小さくなりがちである。一方広い線の中心又は隅
においてはブルーミング（blooming）とも呼ば
れる過剰現像が起きる。
後方散乱電子による望まざる露光及びその結果
生じる不均一な現像は一般に「近接効果」と呼ば
れている。これはその効果が（後方散乱電子を生
じさせる）電子ビームによつて露光された領域の
近傍で起きるからである。後方散乱の強度はフオ
トレジスト層の厚さ及び組成並びに基板物質に依
存し、その分布は形状又は構造の詳細に依存す
る。近接効果は、形状内部例えば単一の線内でも
もしその線が充分に広いか又は屈折部を有するな
らば生じる可能性がある。また近接効果は形状間
においても生じ得る。例えば１つの線に関する電
子ビーム露光は、近接して存在するが前後の（他
の走査の）電子ビームによつて行なわれる線の露
光量に影響を与える。
生じる不均一な現像は一般に「近接効果」と呼ば
れている。これはその効果が（後方散乱電子を生
じさせる）電子ビームによつて露光された領域の
近傍で起きるからである。後方散乱の強度はフオ
トレジスト層の厚さ及び組成並びに基板物質に依
存し、その分布は形状又は構造の詳細に依存す
る。近接効果は、形状内部例えば単一の線内でも
もしその線が充分に広いか又は屈折部を有するな
らば生じる可能性がある。また近接効果は形状間
においても生じ得る。例えば１つの線に関する電
子ビーム露光は、近接して存在するが前後の（他
の走査の）電子ビームによつて行なわれる線の露
光量に影響を与える。
電子ビーム・リソグラフイにおける近接効果を
低減もしくは消滅させる多くの方法が提案されて
いる。そのような方法は下記の刊行物に開示され
ている。
低減もしくは消滅させる多くの方法が提案されて
いる。そのような方法は下記の刊行物に開示され
ている。
−M.Parikh：“Proximity Effects in Electron
Lithography：Magnitude and Correction
Techniques”、IBM Journal of Res.and
Develompment、Vol 24、No4、July 1980、
pp.438−451。
Lithography：Magnitude and Correction
Techniques”、IBM Journal of Res.and
Develompment、Vol 24、No4、July 1980、
pp.438−451。
−W.D.Grobman et al.：〓Proximity
Correction Enhancements for １−μｍ
Dense Circuits”、IBM Journal of Res.and
Development、Vol.24、No5、September
1980、pp. 537−544。
Correction Enhancements for １−μｍ
Dense Circuits”、IBM Journal of Res.and
Development、Vol.24、No5、September
1980、pp. 537−544。
−T.P.Chang et al.：〓Partitioning Ｅ−Beam
Data for Proximity Corrections”、IBM
Technical Disclosure Bulletin、Vol.20、
No9、February 1978、pp.3809−3812。
Data for Proximity Corrections”、IBM
Technical Disclosure Bulletin、Vol.20、
No9、February 1978、pp.3809−3812。
−M.Parikh：“Self−Consistent Correction of
Proximity Effects in Electron−Beam
Lithography”、IBM Techn.Disclosure
Bulletin、Vol.22、No9、February 1980、
pp.4327−4328。
Proximity Effects in Electron−Beam
Lithography”、IBM Techn.Disclosure
Bulletin、Vol.22、No9、February 1980、
pp.4327−4328。
−E.Bretscher：“Proximity Correction in
Electron Beam Lithography”、IBM Techn.
Disclosure Bulletin、Vol.23、No6、
November 1980、p.2541。
Electron Beam Lithography”、IBM Techn.
Disclosure Bulletin、Vol.23、No6、
November 1980、p.2541。
これらの方法は本質的には次のようなものであ
る。即ち、生成されるべき図形が解析され、等し
い後方散乱電子分布の領域を得るように分割され
る。そしてリングラフイ工程に先行して、近接効
果があるにもかかわらず、所定の図形に関する均
一な電子照射分布がいかにして得られるかを、ア
ルゴリズムを用いて計算機プログラムにより決定
する。そして電子ビームは、補正の存在しない場
合に制御される方式とは異なつた方式でプログラ
ム出力データによつて制御される。これには後方
散乱電子による過剰露光を減少させるための図形
の縮小、及びパターンの他の部分に関して充分に
現像されないような図形の拡大が含まれ、又図形
を異なつた領域に分割し、それらに異なつた電子
ビーム照射時間又は強度を用いる事も含まれる。
る。即ち、生成されるべき図形が解析され、等し
い後方散乱電子分布の領域を得るように分割され
る。そしてリングラフイ工程に先行して、近接効
果があるにもかかわらず、所定の図形に関する均
一な電子照射分布がいかにして得られるかを、ア
ルゴリズムを用いて計算機プログラムにより決定
する。そして電子ビームは、補正の存在しない場
合に制御される方式とは異なつた方式でプログラ
ム出力データによつて制御される。これには後方
散乱電子による過剰露光を減少させるための図形
の縮小、及びパターンの他の部分に関して充分に
現像されないような図形の拡大が含まれ、又図形
を異なつた領域に分割し、それらに異なつた電子
ビーム照射時間又は強度を用いる事も含まれる。
これらの既知の方法の欠点は、前処理が必要な
事即ち電子ビーム露光工程に先立つて解析を行な
わなければならない事である。
事即ち電子ビーム露光工程に先立つて解析を行な
わなければならない事である。
さらにこれらの方法は近似的モデルに基づいて
おり、実際には少し違つている可能性のある仮定
的な寸法パラメータに依存している。
おり、実際には少し違つている可能性のある仮定
的な寸法パラメータに依存している。
本発明の目的は、実時間的に動作し前処理の不
要な、電子ビーム・リソグラフイにおける近接効
果の軽減方式を工夫する事である。
要な、電子ビーム・リソグラフイにおける近接効
果の軽減方式を工夫する事である。
他の目的は、電子ビームに露光される表面層の
下にある以前に付着された層又は基板の変化にも
かかわらず、電子ビーム・リソグラフイによつて
生成されるパターンの一様性を改善する方式を提
案する事である。
下にある以前に付着された層又は基板の変化にも
かかわらず、電子ビーム・リソグラフイによつて
生成されるパターンの一様性を改善する方式を提
案する事である。
他の目的は、補正モデル又はアルゴリズムに依
存せず実際の電子ビーム露光及び後方散乱の条件
に直接応答する、近接効果補正の改善を提供する
事である。
存せず実際の電子ビーム露光及び後方散乱の条件
に直接応答する、近接効果補正の改善を提供する
事である。
他の目的は、電子ビーム制御システムに関する
付加的ハードウエアを最小限に保ちながら露光の
程度に対する基部層の不均一性の効果を減少させ
る事である。
付加的ハードウエアを最小限に保ちながら露光の
程度に対する基部層の不均一性の効果を減少させ
る事である。
これらの目的は、基板又は基部層の上の被覆層
に電子ビーム・リソグラフイによつて形成される
パターンの一様性を改善する本発明の方法によつ
て達成される。本発明においては後方散乱電子の
量に関する表示信号が露光中に得られ、基板又は
基部層の材料又は形状の変化にもかかわらず単位
長さの当り露光量が殆んど一定に保たれるように
電子ビームの歩進速度を調整するための制御信号
として使われる。
に電子ビーム・リソグラフイによつて形成される
パターンの一様性を改善する本発明の方法によつ
て達成される。本発明においては後方散乱電子の
量に関する表示信号が露光中に得られ、基板又は
基部層の材料又は形状の変化にもかかわらず単位
長さの当り露光量が殆んど一定に保たれるように
電子ビームの歩進速度を調整するための制御信号
として使われる。
以下図面を参照しながら本発明の良好な実施例
を説明する。
を説明する。
第１Ａ図及び第１Ｂ図を参照すると、基板又は
基部層の材料の変化による近接効果を説明するた
めに、異なつた材料から成る集積回路構造の一部
分が示されている。第１Ａ図でシリコン・ウエハ
１１は鉛の層１２によつて部分的に覆われ、それ
ら両者はフオトレジスト層１３によつて覆われて
いる。このフオトレジスト層は現像及びエツチン
グの後にさらに材料を付着又は除去するためのチ
ヤネルを形成する線条を得るために電子ビームに
よつて露光される。
基部層の材料の変化による近接効果を説明するた
めに、異なつた材料から成る集積回路構造の一部
分が示されている。第１Ａ図でシリコン・ウエハ
１１は鉛の層１２によつて部分的に覆われ、それ
ら両者はフオトレジスト層１３によつて覆われて
いる。このフオトレジスト層は現像及びエツチン
グの後にさらに材料を付着又は除去するためのチ
ヤネルを形成する線条を得るために電子ビームに
よつて露光される。
シリコン及び鉛の電子後方散乱特性の違いによ
り、第１Ｂ図の上面図に示される線１５は、一定
の電子ビーム強度及び速度にもかかわらず、シリ
コンの上では鉛の上よりも少ない電子露光量を得
る。この結果、現像後線幅が変化するが、これは
複雑なLSI回路の高密度構造においては小さな許
容誤差しか許されないので、望ましくない。
り、第１Ｂ図の上面図に示される線１５は、一定
の電子ビーム強度及び速度にもかかわらず、シリ
コンの上では鉛の上よりも少ない電子露光量を得
る。この結果、現像後線幅が変化するが、これは
複雑なLSI回路の高密度構造においては小さな許
容誤差しか許されないので、望ましくない。
第２図は電子ビーム・ラスタ走査リソグラフ
イ・システムのブロツク図であつて、本発明に付
き重要なユニツトのみを示したものである。電子
ビーム・リソグラフイ・システムのより完全な説
明は前述の米国特許明細書に含まれている。
イ・システムのブロツク図であつて、本発明に付
き重要なユニツトのみを示したものである。電子
ビーム・リソグラフイ・システムのより完全な説
明は前述の米国特許明細書に含まれている。
ウエハ１１は、電子ビーム１７によつて露光さ
れるフオトレジスト層１３で覆われている。電子
ビーム１７はＸ偏向コイル１９Ａ，１９Ｂ及びＹ
偏向コイル２１Ａ，２１Ｂの磁界によつてラスタ
走査方式でフオトレジスト上に誘導される。また
電子ビームは、所望の形を形成するために、図示
していない制御電極によつてブランキング又はア
ンブランキングされる。
れるフオトレジスト層１３で覆われている。電子
ビーム１７はＸ偏向コイル１９Ａ，１９Ｂ及びＹ
偏向コイル２１Ａ，２１Ｂの磁界によつてラスタ
走査方式でフオトレジスト上に誘導される。また
電子ビームは、所望の形を形成するために、図示
していない制御電極によつてブランキング又はア
ンブランキングされる。
形を記述するパターン・データは計算機記憶装
置から入力線２３を経てパターン発生器２５に供
給される。パターン発生器は多数の要素的図形毎
に原点座標Xp及びYpを与え、さらに引き続いて
及び交互に、選択された原点から特定の径路に沿
つて電子ビームを移動させるための歩進値ΔX及
びΔYを与える。デイジタル的なＸ及びＹ信号は
デイジタル／アナログ変換器２７に転送され、変
換器２７はその出力にＸ偏向信号及びＹ偏向信号
をアナログ形式で与える。それらの信号は偏向増
幅器２９で増幅され、電子ビーム偏向コイル１９
Ａ，１９Ｂ及び２１Ａ，２１Ｂに加えられる。
置から入力線２３を経てパターン発生器２５に供
給される。パターン発生器は多数の要素的図形毎
に原点座標Xp及びYpを与え、さらに引き続いて
及び交互に、選択された原点から特定の径路に沿
つて電子ビームを移動させるための歩進値ΔX及
びΔYを与える。デイジタル的なＸ及びＹ信号は
デイジタル／アナログ変換器２７に転送され、変
換器２７はその出力にＸ偏向信号及びＹ偏向信号
をアナログ形式で与える。それらの信号は偏向増
幅器２９で増幅され、電子ビーム偏向コイル１９
Ａ，１９Ｂ及び２１Ａ，２１Ｂに加えられる。
電子ビームが偏向信号によつて動かされている
間にそれをブランキング及びアンブランキングす
るための制御信号もパターン発生器２５によつて
出力線３１に与えられる。この信号は図示してい
ないブランキング／アンブランキング電極に加え
られる。
間にそれをブランキング及びアンブランキングす
るための制御信号もパターン発生器２５によつて
出力線３１に与えられる。この信号は図示してい
ないブランキング／アンブランキング電極に加え
られる。
電子ビームが移動する速度あるいは歩進速度は
電圧制御発振器（VCO）３３の出力周波数によ
つて決定される。この出力周波数即ち歩進速度周
波数SRFはパターン発生器２５の入力に加えら
れ、交互のΔX値及びΔYがＤ／Ａ変換器２７に
与えられる速度を決定する。基本的歩進速度値
SRはデイジタル形式で（例えば計算機記憶装置
から）信号線３５を経てＤ／Ａ変換器３７に与え
られ、この基本的歩進速度値を表わすアナログ出
力電圧が電圧制御発振器３３の入力３９に加えら
れる。
電圧制御発振器（VCO）３３の出力周波数によ
つて決定される。この出力周波数即ち歩進速度周
波数SRFはパターン発生器２５の入力に加えら
れ、交互のΔX値及びΔYがＤ／Ａ変換器２７に
与えられる速度を決定する。基本的歩進速度値
SRはデイジタル形式で（例えば計算機記憶装置
から）信号線３５を経てＤ／Ａ変換器３７に与え
られ、この基本的歩進速度値を表わすアナログ出
力電圧が電圧制御発振器３３の入力３９に加えら
れる。
これから述べる本発明による補正を行なわなけ
れば、電子ビームは信号SRによつて与えられる
基本的歩進速度でフオトレジスト層を移動し、そ
の結果生じる線条あるいはパターンは基板１１及
び基部層の非一様性により第１Ａ図及び第１Ｂ図
に示したように非一様的になるであろう。不均一
な露光の原因である基板及び基部層の不規則な後
方散乱特性を補償するために、後方散乱電子検出
器４１によつて与えられる後方散乱信号即ちBS
信号が得られ、実時間的に電子ビーム歩進速度の
変化を制御するために用いられる。後方散乱検出
器は普通電子ビーム・リソグラフイ・システムに
おいてレジストレーシヨン・マーク検出のために
利用可能であるが露光工程中は使われないので、
余分の後方散乱検出器を設ける必要はない。
れば、電子ビームは信号SRによつて与えられる
基本的歩進速度でフオトレジスト層を移動し、そ
の結果生じる線条あるいはパターンは基板１１及
び基部層の非一様性により第１Ａ図及び第１Ｂ図
に示したように非一様的になるであろう。不均一
な露光の原因である基板及び基部層の不規則な後
方散乱特性を補償するために、後方散乱電子検出
器４１によつて与えられる後方散乱信号即ちBS
信号が得られ、実時間的に電子ビーム歩進速度の
変化を制御するために用いられる。後方散乱検出
器は普通電子ビーム・リソグラフイ・システムに
おいてレジストレーシヨン・マーク検出のために
利用可能であるが露光工程中は使われないので、
余分の後方散乱検出器を設ける必要はない。
BS信号は信号調節器４３に与えられ、実際の
後方散乱電子の他に検出器４１によつてピツクア
ツプされた雑音が消去される。信号調節器４３の
出力信号はアナログSBインジケータ信号であつ
て、電子ビームがウエハ１１上を動く時にもしウ
エハが異なつた材料で部分的に覆われているか又
は他の不規則性を有するならばこの信号が変化す
る。この信号はVCO３３の他方の入力４５に補
正信号として与えられ、BS検出器４１によつて
ピツクアツプされた後方散乱の大きさと共に
VCO３３の制御電圧が変化するように信号線３
９の基本的アナログSR信号に加算される。
後方散乱電子の他に検出器４１によつてピツクア
ツプされた雑音が消去される。信号調節器４３の
出力信号はアナログSBインジケータ信号であつ
て、電子ビームがウエハ１１上を動く時にもしウ
エハが異なつた材料で部分的に覆われているか又
は他の不規則性を有するならばこの信号が変化す
る。この信号はVCO３３の他方の入力４５に補
正信号として与えられ、BS検出器４１によつて
ピツクアツプされた後方散乱の大きさと共に
VCO３３の制御電圧が変化するように信号線３
９の基本的アナログSR信号に加算される。
VCO３３によつて与えられる歩進速度周波数
SRFはこの後方散乱信号にも応答して変化する
ので、走査電子ビームの速度あるいは歩進速度は
現実の後方散乱の大きさに対して実時間的に直接
的に調整される。フオトレジスト層１３が露光さ
れる電子の量を殆んど一定に保つために、後方散
乱電子の数が増加する時は歩進速度も増加し、ま
た逆も同様である。
SRFはこの後方散乱信号にも応答して変化する
ので、走査電子ビームの速度あるいは歩進速度は
現実の後方散乱の大きさに対して実時間的に直接
的に調整される。フオトレジスト層１３が露光さ
れる電子の量を殆んど一定に保つために、後方散
乱電子の数が増加する時は歩進速度も増加し、ま
た逆も同様である。
この実施例の場合、入力４５のBSインジケー
タ信号とVCO３３の発生する歩進速度周波数の
変化との間には線型関係が用いられている。他の
関係例えば２次関数又は指数関数的な関係が所与
のシステム又は特定の材料に関してより良い補正
結果を生じるならば、そのような関係を導入する
ために入力４５に付加的な回路を設ける事もでき
る。
タ信号とVCO３３の発生する歩進速度周波数の
変化との間には線型関係が用いられている。他の
関係例えば２次関数又は指数関数的な関係が所与
のシステム又は特定の材料に関してより良い補正
結果を生じるならば、そのような関係を導入する
ために入力４５に付加的な回路を設ける事もでき
る。
歩進速度の変化、従つてVCO３３の出力周波
数の変化を、所定の限界内の許容可能な範囲に制
限する事が必要である。
数の変化を、所定の限界内の許容可能な範囲に制
限する事が必要である。
このために、BSインジゲータ信号の最低及び
最高の後方散乱強度が所定の限界内に入るように
後方散乱検出器４１の利得及びゼロ点（オフセツ
ト）をセツトするためのレンジ・セツテイング
が、電子ビーム・リソグラフイ工程に先行して行
なわれる。
最高の後方散乱強度が所定の限界内に入るように
後方散乱検出器４１の利得及びゼロ点（オフセツ
ト）をセツトするためのレンジ・セツテイング
が、電子ビーム・リソグラフイ工程に先行して行
なわれる。
原理的にはレンジ・セツテイングは手動的に行
なう事ができる。サンプル・ウエハを電子ビーム
の下に置き走査して、BSインジケータ信号又は
歩進速度周波数が必要な範囲内に留まるまでオフ
セツト及び利得が手動的に調整される。これら２
つの信号の１つに付き余分の出力及び視覚的イン
ジケータが当然必要であろう。
なう事ができる。サンプル・ウエハを電子ビーム
の下に置き走査して、BSインジケータ信号又は
歩進速度周波数が必要な範囲内に留まるまでオフ
セツト及び利得が手動的に調整される。これら２
つの信号の１つに付き余分の出力及び視覚的イン
ジケータが当然必要であろう。
この実施例では自動的レンジ・セツテイングが
用いられている。
用いられている。
この自動的処理手続のためにレンジ・セツテイ
ング回路４７が設けられている。その入力は
VCO３３に与えられる実際のBSインジケータ信
号を受け取るために信号調節器４３に接続され、
レンジ・セツテイング回路４７の制御出力４９は
BSインジケータ信号の変化に応答する自動的レ
ンジ・セツテイング手続中に発生するオフセツト
及び利得制御信号を加えるために後方散乱検出器
４１に接続される。制御入力５１は走査器制御ユ
ニツト又は処理装置から開始パルスを加えるため
設けられる。レンジ・セツテイング回路４７の詳
細は第３図に示されている。
ング回路４７が設けられている。その入力は
VCO３３に与えられる実際のBSインジケータ信
号を受け取るために信号調節器４３に接続され、
レンジ・セツテイング回路４７の制御出力４９は
BSインジケータ信号の変化に応答する自動的レ
ンジ・セツテイング手続中に発生するオフセツト
及び利得制御信号を加えるために後方散乱検出器
４１に接続される。制御入力５１は走査器制御ユ
ニツト又は処理装置から開始パルスを加えるため
設けられる。レンジ・セツテイング回路４７の詳
細は第３図に示されている。
自動的レンジ・セツテイング手続の原理は下記
の通りである。最高の後方散乱率を有する材料
（例えば鉛又は金の厚い層）の線条を備えた、最
低の後方散乱率を有する材料（例えばシリコン）
の小さなサンプル・ウエハがウエハ・ホルダ上に
永久的に取り付けられている。ウエハ・ホルダの
上には普通、電子ビーム装置中に作業片即ちウエ
ハを搬入するためにウエハが置かれる。例えばレ
ンジ・セツテイング・サンプルはウエハ・ホルダ
の線の既知の場所にあつて、露光されるべきウエ
ハと同じ高さレベルにある。
の通りである。最高の後方散乱率を有する材料
（例えば鉛又は金の厚い層）の線条を備えた、最
低の後方散乱率を有する材料（例えばシリコン）
の小さなサンプル・ウエハがウエハ・ホルダ上に
永久的に取り付けられている。ウエハ・ホルダの
上には普通、電子ビーム装置中に作業片即ちウエ
ハを搬入するためにウエハが置かれる。例えばレ
ンジ・セツテイング・サンプルはウエハ・ホルダ
の線の既知の場所にあつて、露光されるべきウエ
ハと同じ高さレベルにある。
露光されるべきチツプがホルダ上に取り付けら
れた時、ウエハ・ホルダを有する座標テーブル及
び電子ビームは最初（即ち実際のウエハ露光の始
まる前に）２つの極端な材料から成るサンプル・
チツプ上を電子ビームが走査するように動かされ
る。ビーム制御装置は、ビーム走査が開始される
時に開始パルスを出す。初期走査はサンプル・ウ
エハの数回の反復的走査を含む。
れた時、ウエハ・ホルダを有する座標テーブル及
び電子ビームは最初（即ち実際のウエハ露光の始
まる前に）２つの極端な材料から成るサンプル・
チツプ上を電子ビームが走査するように動かされ
る。ビーム制御装置は、ビーム走査が開始される
時に開始パルスを出す。初期走査はサンプル・ウ
エハの数回の反復的走査を含む。
走査運動はレンジ・セツテイング回路が次の調
整を電子的に達成できるように充分に緩やかであ
る。最低の可能な後方散乱値の間、後方散乱検出
器４１のオフセツトは、BSインジケータ信号が
許容範囲の下限に来るような値に調整される。最
低から最高の後方散乱値へ変化する時、後方散乱
検出器４１の利得は、BSインジケータ信号が許
容範囲の上限を越えないように調整される。
整を電子的に達成できるように充分に緩やかであ
る。最低の可能な後方散乱値の間、後方散乱検出
器４１のオフセツトは、BSインジケータ信号が
許容範囲の下限に来るような値に調整される。最
低から最高の後方散乱値へ変化する時、後方散乱
検出器４１の利得は、BSインジケータ信号が許
容範囲の上限を越えないように調整される。
この初期レンジ・セツテイング手続の後、実際
の作業片（チツプ）の普通の走査及び露光が行な
われる。この時に基板又は基部材料がどのように
違つていても又それらがどこに位置していてもそ
れらにかかわりなく近接効果補正が最適に行なわ
れる。
の作業片（チツプ）の普通の走査及び露光が行な
われる。この時に基板又は基部材料がどのように
違つていても又それらがどこに位置していてもそ
れらにかかわりなく近接効果補正が最適に行なわ
れる。
第３図を参照して、レンジ・セツテイング回路
４７の詳細及びその動作を説明する。
４７の詳細及びその動作を説明する。
図面の上部は後方散乱検出器４１のブロツク図
である。これは後方散乱された電子６０を集めそ
れらを光子６２に変換するシンチレータ６１を有
する。光子６２は光電増倍管（PMT）６３に与
えられ、後方散散された電子の量を表わす電気信
号が出力される。これはさらに増幅器６５の入力
に加えられる。増幅器６５の出力信号BSは、雑
音成分を除去しBSインジケータ信号をVCO３３
の入力４５に与える信号調節器４３に加えられ
る。
である。これは後方散乱された電子６０を集めそ
れらを光子６２に変換するシンチレータ６１を有
する。光子６２は光電増倍管（PMT）６３に与
えられ、後方散散された電子の量を表わす電気信
号が出力される。これはさらに増幅器６５の入力
に加えられる。増幅器６５の出力信号BSは、雑
音成分を除去しBSインジケータ信号をVCO３３
の入力４５に与える信号調節器４３に加えられ
る。
増幅器６５はオフセツトをセツトするための制
御入力端子４９Ａを有し、光電増倍管６３は利得
をセツトするための制御入力49Bを有する。
御入力端子４９Ａを有し、光電増倍管６３は利得
をセツトするための制御入力49Bを有する。
レンジ・セツテイング回路４７の詳細は第３図
の下側に示されている。信号調節器４３からの
BSインジケータ信号はDC／AC分離回路６７に
加えられる。この回路は入力信号のDC成分及び
AC成分の各々を出力に与える。
の下側に示されている。信号調節器４３からの
BSインジケータ信号はDC／AC分離回路６７に
加えられる。この回路は入力信号のDC成分及び
AC成分の各々を出力に与える。
２つの比較器69及び７１が設けられている。比
較器６９は分離回路６７からDC成分を受け取り、
一方ユニツト７０からゼロ基準信号を受け取る。
ユニツト７０はポテンシヨメータでも又電圧源に
接続されたセレクタ・スイツチでも良い。比較器
７１は分離回路６７からAC成分を受け取り、一
方（ユニツト７０と同様の）ユニツト７２から最
大基準信号を受け取る。比較器６９の出力信号は
DC信号成分とゼロ基準信号との間の差を表わす
ΔDC値（即ちエラー信号）である。この差はゼ
ロになるべきである。同様に比較器７１の出力信
号は、ゼロになるべきΔAC信号である。両Δ信
号（即ちエラー信号）は各々比例積分制御ユニツ
ト（PID）７３及び７５によつてオフセツト信号
OS及び利得制御信号GSに変換される。PID制御
ユニツトは標準的設計のものなので、詳細には説
明しない。
較器６９は分離回路６７からDC成分を受け取り、
一方ユニツト７０からゼロ基準信号を受け取る。
ユニツト７０はポテンシヨメータでも又電圧源に
接続されたセレクタ・スイツチでも良い。比較器
７１は分離回路６７からAC成分を受け取り、一
方（ユニツト７０と同様の）ユニツト７２から最
大基準信号を受け取る。比較器６９の出力信号は
DC信号成分とゼロ基準信号との間の差を表わす
ΔDC値（即ちエラー信号）である。この差はゼ
ロになるべきである。同様に比較器７１の出力信
号は、ゼロになるべきΔAC信号である。両Δ信
号（即ちエラー信号）は各々比例積分制御ユニツ
ト（PID）７３及び７５によつてオフセツト信号
OS及び利得制御信号GSに変換される。PID制御
ユニツトは標準的設計のものなので、詳細には説
明しない。
PID制御ユニツト７３は、その入力信号ΔDC
が所定の許容範囲内に入るまで、信号OSを調整
し、そして第２の出力上に信号パルスRO（オフ
セツト準備完了）を出す。PID制御ユニツト７５
はその入力信号ΔACが所定の範囲内に入るまで
信号GSを調整し、そして第２の出力に信号パル
スRG（利得準備完了）を出す。上記のように、
この調整手続は、極端な材料サンプルから成るサ
ンプル・ウエハ上を数回反復して電子ビームを走
査する間に行なわれる。
が所定の許容範囲内に入るまで、信号OSを調整
し、そして第２の出力上に信号パルスRO（オフ
セツト準備完了）を出す。PID制御ユニツト７５
はその入力信号ΔACが所定の範囲内に入るまで
信号GSを調整し、そして第２の出力に信号パル
スRG（利得準備完了）を出す。上記のように、
この調整手続は、極端な材料サンプルから成るサ
ンプル・ウエハ上を数回反復して電子ビームを走
査する間に行なわれる。
レンジ・セツテイング回路４７の中の双安定回
路７７及び７９は共に、制御線５１上の初期パル
スによつてセツトされ、各々信号パルスRO及び
RGによつて個々にリセツトされる。
路７７及び７９は共に、制御線５１上の初期パル
スによつてセツトされ、各々信号パルスRO及び
RGによつて個々にリセツトされる。
各々PID制御ユニツト７３及び７５によつて与
えられる制御信号OS及びGSは、各々Ａ／Ｄ変換
器８１及び８３によつてデイジタル形式に変換さ
れ、双安定回路７７及び７９からの出力信号によ
つて制御される１対のANDゲート８５及び８７
を経てＯレジスタ８９及びＧレジスタ９１に転送
される。
えられる制御信号OS及びGSは、各々Ａ／Ｄ変換
器８１及び８３によつてデイジタル形式に変換さ
れ、双安定回路７７及び７９からの出力信号によ
つて制御される１対のANDゲート８５及び８７
を経てＯレジスタ８９及びＧレジスタ９１に転送
される。
オフセツト及び利得に関する、蓄積された制御
値は各々Ｄ／Ａ変換器９３及び９５によつてデイ
ジタルから、アナログ形式に変換され、各々セレ
クタ・スイツチ９７及び９９を経てオフセツト制
御線４９Ａ及び利得制御線４９Ｂに加えられる。
値は各々Ｄ／Ａ変換器９３及び９５によつてデイ
ジタルから、アナログ形式に変換され、各々セレ
クタ・スイツチ９７及び９９を経てオフセツト制
御線４９Ａ及び利得制御線４９Ｂに加えられる。
オフセツト制御信号及び利得制御信号の値を任
意に選択するために、２つの手動セツテイング・
ユニツト１０１及び１０３が、電圧源に接続され
たセレクタ・スイツチ又はポテンショメータの形
で設けられる。従つてセレクタ・スイツチ９７及
び９９のセツテイングに依存してレンジ・セツテ
イングは完全に自動的に行なう事もでき又、手動
的選択もできる。
意に選択するために、２つの手動セツテイング・
ユニツト１０１及び１０３が、電圧源に接続され
たセレクタ・スイツチ又はポテンショメータの形
で設けられる。従つてセレクタ・スイツチ９７及
び９９のセツテイングに依存してレンジ・セツテ
イングは完全に自動的に行なう事もでき又、手動
的選択もできる。
レンジ・セツテイング回路４７の動作は下記の
通りである。初期レンジ・セツテイング手続にお
いて、電子ビームは、基板（シリコン）及び最高
の後方散乱係数を持つ物質例えば金又は鉛の厚い
層の線条から成るサンプル・ウエハ上を数回走査
する。電子ビーム走査が始まる時、初期制御パル
スが信号線５１上に出される。このパルスは、初
期走査中に発生したデイジタル制御信号OS及び
GSがレジスタ８９及び９１中に転送されるのを
許すためにANDゲート８５及び８７が開かれる
ように両方の双安定回路７７及び７９をセツトす
る。この時、信号OS及びGSは、レンジ・セツテ
イング手続（サンプル・ウエハの数回の走査）中
にBSインジケータ信号のDC成分及びAC成分が
所定の基準値（ゼロ及び最大基準値）にほぼ等し
くなるまで更新される。
通りである。初期レンジ・セツテイング手続にお
いて、電子ビームは、基板（シリコン）及び最高
の後方散乱係数を持つ物質例えば金又は鉛の厚い
層の線条から成るサンプル・ウエハ上を数回走査
する。電子ビーム走査が始まる時、初期制御パル
スが信号線５１上に出される。このパルスは、初
期走査中に発生したデイジタル制御信号OS及び
GSがレジスタ８９及び９１中に転送されるのを
許すためにANDゲート８５及び８７が開かれる
ように両方の双安定回路７７及び７９をセツトす
る。この時、信号OS及びGSは、レンジ・セツテ
イング手続（サンプル・ウエハの数回の走査）中
にBSインジケータ信号のDC成分及びAC成分が
所定の基準値（ゼロ及び最大基準値）にほぼ等し
くなるまで更新される。
Ｏレジスタ８９及びＧレジスタ９１中のデイジ
タル値は、PID制御ユニツト７３又はPID制御ユ
ニツト７５が各々RO（オフセツト準備完了）又
はRG（利得準備完了）信号を出すまで更新に従
う。上記信号が生じると双安定回路７７又は７９
はリセツトされ、関連ANDゲート８５又は８７
は禁止される。従つてＯレジスタ８９又はＧレジ
スタ９１中の値は「凍結」される（それ以上の更
新は行なわない）。
タル値は、PID制御ユニツト７３又はPID制御ユ
ニツト７５が各々RO（オフセツト準備完了）又
はRG（利得準備完了）信号を出すまで更新に従
う。上記信号が生じると双安定回路７７又は７９
はリセツトされ、関連ANDゲート８５又は８７
は禁止される。従つてＯレジスタ８９又はＧレジ
スタ９１中の値は「凍結」される（それ以上の更
新は行なわない）。
そしてそれらの凍結された制御値は、レンジ・
セツテイング（初期走査）手続の後、ウエハの全
電子ビーム露光期間中保持される。
セツテイング（初期走査）手続の後、ウエハの全
電子ビーム露光期間中保持される。
新しいウエハがシステム中に、ウエハ・ホルダ
（サンプル・ウエハを有する）上に置かれたとき
にだけ、信号線５１上の新しい初期制御パルスが
双安定回路７７及び７９をセツトし、再び初期走
査（レンジ・セツテイング手続）中にレジスタ８
９及び９１中のオフセツト及び利得制御信号値の
更新を可能にする。
（サンプル・ウエハを有する）上に置かれたとき
にだけ、信号線５１上の新しい初期制御パルスが
双安定回路７７及び７９をセツトし、再び初期走
査（レンジ・セツテイング手続）中にレジスタ８
９及び９１中のオフセツト及び利得制御信号値の
更新を可能にする。
本発明の改良された電子ビーム・リソグラフイ
法の実際の結果が第４Ａ図〜第４Ｃ図に示されて
いる。各写真は、約3500Åの鉛の層（上側2/3の
明るい部分）で部分的に覆われた酸化シリコン基
板（下側1/3の暗い部分）から成る小さなウエハ
を示す。その上にフオトレジストが付着され、２
本の線条が（上から下へ）約20回の電子ビーム走
査トレースによつて露光され、現像及びエツチン
グされ、その結果被覆フオトレジスト層の３本の
線条が残り、その間には裸のシリコン又は２本の
チヤネルが生じた。
法の実際の結果が第４Ａ図〜第４Ｃ図に示されて
いる。各写真は、約3500Åの鉛の層（上側2/3の
明るい部分）で部分的に覆われた酸化シリコン基
板（下側1/3の暗い部分）から成る小さなウエハ
を示す。その上にフオトレジストが付着され、２
本の線条が（上から下へ）約20回の電子ビーム走
査トレースによつて露光され、現像及びエツチン
グされ、その結果被覆フオトレジスト層の３本の
線条が残り、その間には裸のシリコン又は２本の
チヤネルが生じた。
第４Ａ図は電子ビーム露光中に補正を行なわな
いで、即ち歩進速度を1MHzに一定に保つて製造
されたウエハを示す。鉛の上ではより高い後方散
乱によりいくらかの過剰露光が生じ、その結果エ
ツチングされたチヤネルは所望よりも（約30％）
広くなつている。
いで、即ち歩進速度を1MHzに一定に保つて製造
されたウエハを示す。鉛の上ではより高い後方散
乱によりいくらかの過剰露光が生じ、その結果エ
ツチングされたチヤネルは所望よりも（約30％）
広くなつている。
第４Ｂ図は露光中に本発明に従つて補正が行な
われたウエハを示す。後方散乱制御信号に応答す
る基本歩進速度の変化は約50％であつた。エツチ
ングされたチヤネルは所望通りの一様なものであ
る。
われたウエハを示す。後方散乱制御信号に応答す
る基本歩進速度の変化は約50％であつた。エツチ
ングされたチヤネルは所望通りの一様なものであ
る。
第４Ｃ図は露光中に補正が行なわれるが、歩進
速度の変化がより大きく、基本歩進速度の約12％
であるようなウエハを示す。大きな変化により、
過剰補償が生じ、電子ビームは鉛の上をあまりに
速く歩進され、電子照射量が低いため狭いチヤネ
ルが生じる。
速度の変化がより大きく、基本歩進速度の約12％
であるようなウエハを示す。大きな変化により、
過剰補償が生じ、電子ビームは鉛の上をあまりに
速く歩進され、電子照射量が低いため狭いチヤネ
ルが生じる。
これらの結果は、本発明を用いれば基板又は基
部層依存性の近接効果の良好な補正が可能である
事を実証している。正しい変化範囲は実験的に見
い出す事ができ、レンジセツテイング回路にゼロ
及び最大の限界値として蓄積される。従つて自動
的較正即ちレンジ・セツテイング段階の後歩進速
度の最適の変化範囲が適用される。
部層依存性の近接効果の良好な補正が可能である
事を実証している。正しい変化範囲は実験的に見
い出す事ができ、レンジセツテイング回路にゼロ
及び最大の限界値として蓄積される。従つて自動
的較正即ちレンジ・セツテイング段階の後歩進速
度の最適の変化範囲が適用される。
単一の後方散乱検出器の代りに、複数例えば１
対又は４重の検出器を用いる事もできる。多くの
電子ビーム・リソグラフイ・システムにおいて、
１対又は４重の後方散乱検出器が利用可能であ
る。本発明の原理及び動作は多重検出器の場合も
同じであるが、後方散乱値のより正確な測定によ
り補正結果は改善されるであろう。複数の後方散
乱検出器の異なつた出力少号はVCOに加える前
又はVCO内で例えば加算によつて組み合せなけ
ればならない。レンジ・セツテイング回路は多重
化回路を経て全ての後方散乱検出器によつて共有
する事ができる。
対又は４重の検出器を用いる事もできる。多くの
電子ビーム・リソグラフイ・システムにおいて、
１対又は４重の後方散乱検出器が利用可能であ
る。本発明の原理及び動作は多重検出器の場合も
同じであるが、後方散乱値のより正確な測定によ
り補正結果は改善されるであろう。複数の後方散
乱検出器の異なつた出力少号はVCOに加える前
又はVCO内で例えば加算によつて組み合せなけ
ればならない。レンジ・セツテイング回路は多重
化回路を経て全ての後方散乱検出器によつて共有
する事ができる。
本発明は既知の近接効果補正法即ちパターン・
データの前処理の方法と容易に組み合せる事がで
きる。組み合わされた方法においては、形状依存
性の近接効果が、アルゴリズムの助けをかりて前
処理によつて補正され、基板又は基部層材料の変
化又は不規則性による近接効果が、本発明により
実時間的に補正される。
データの前処理の方法と容易に組み合せる事がで
きる。組み合わされた方法においては、形状依存
性の近接効果が、アルゴリズムの助けをかりて前
処理によつて補正され、基板又は基部層材料の変
化又は不規則性による近接効果が、本発明により
実時間的に補正される。
第１Ａ図はフオトレジストで覆われた基板の断
面図、第１Ｂ図は露光及び現像後の第１Ａ図の構
造の上面図、第２図は本発明を実行するための電
子ビーム露光システムのブロツク図、第３図はレ
ンジ・セツテイング回路のブロツク図、第４Ａ
図、第４Ｂ図及び第４Ｃ図は一様でない基部層上
のフオトレジストを電子ビーム露光及び現像した
後の表面構造を示す写真図である。 １１……基板、１３……フオトレジスト、２５
……パターン発生器、３３……電圧制御発振器、
４１……後方散乱検出器。
面図、第１Ｂ図は露光及び現像後の第１Ａ図の構
造の上面図、第２図は本発明を実行するための電
子ビーム露光システムのブロツク図、第３図はレ
ンジ・セツテイング回路のブロツク図、第４Ａ
図、第４Ｂ図及び第４Ｃ図は一様でない基部層上
のフオトレジストを電子ビーム露光及び現像した
後の表面構造を示す写真図である。 １１……基板、１３……フオトレジスト、２５
……パターン発生器、３３……電圧制御発振器、
４１……後方散乱検出器。
Claims (1)
- １ 表面にレジストを有する基板を電子ビーム露
光する方法であつて、露光に先行して、予期され
る最大及び最小の後方散乱特性を有する２つの材
料を含むサンプルを電子ビームで走査し、得られ
た後方散乱電子の測定信号からDC成分及びAC成
分を取り出し、上記DC成分が所定値に接近し且
つ上記AC成分が所定値に接近するように後方散
乱電子の測定装置のそれぞれオフセツト値及び利
得値を制御し、露光時には上記制御を行なつたオ
フセツト値及び利得値を有する上記測定装置によ
り基板からの後方散乱電子を測定し、上記測定装
置からの信号に応じて、露光用の電子ビームと基
板との交点が基板に対して移動する速度を上記レ
ジストの露光量が一定になるように変化させる電
子ビーム露光方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP811100072 | 1981-11-30 | ||
| EP81110007A EP0080526B1 (en) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | Method and apparatus for improving the uniformness of patterns generated by electron beam lithography |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5897830A JPS5897830A (ja) | 1983-06-10 |
| JPH039606B2 true JPH039606B2 (ja) | 1991-02-08 |
Family
ID=8188044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57182218A Granted JPS5897830A (ja) | 1981-11-30 | 1982-10-19 | 電子ビ−ム露光装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4500790A (ja) |
| EP (1) | EP0080526B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5897830A (ja) |
| CA (1) | CA1186523A (ja) |
| DE (1) | DE3172847D1 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58145122A (ja) * | 1982-02-23 | 1983-08-29 | Jeol Ltd | 電子ビ−ム露光装置 |
| EP0166004B1 (en) * | 1984-05-30 | 1988-11-30 | International Business Machines Corporation | Proximity effect correction method for e-beam lithography |
| US4849641A (en) * | 1987-06-22 | 1989-07-18 | Berkowitz Edward H | Real time non-destructive dose monitor |
| CA1308203C (en) * | 1989-06-01 | 1992-09-29 | Nanoquest (Canada) Inc. | Magnification compensation apparatus |
| IL97022A0 (en) * | 1991-01-24 | 1992-03-29 | Ibm Israel | Partitioning method for e-beam lithography |
| JPH05206017A (ja) * | 1991-08-09 | 1993-08-13 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | リソグラフイ露光システム及びその方法 |
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