JPH0467615A - 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、特に近接効果
の補正を短時間で行う荷電ビーム描画装置に関する。

（従来の技術） が出現しようとしている。この様な微細化デバイスを製
造するにあたり、従来の光ステッパを用いる方法では限
界があり、新しいりソグラフィ技術を用いた方法が切望
されている。その中でも、電子ビームリソグラフィは最
有力なものとして広く認識されている。

しかしながら、この電子ビームリソグラフィーには次の
ような問題がある。即ち、一般に描画で電子ビームをレ
ジスト層に照射した場合、この電子ビームの電子は前記
レジスト層内で散乱しやすい。この散乱した電子が原因
となり、描画したレジスト層は、所望のエネルギー分布
を得ることができず、いわゆる近接効果が生ずる。これ
は、１［−］以下のパターンに特に顕著であり、前記パ
ターンを正確に形成できないという問題がある。

例えば、電子ビームをレジスト層表面の広域パターンに
照射する場合、この広域パターン近傍の微細パターンは
、前記広域パターンに照射される電子ビームにより必要
以上のエネルギーを得てしまう場合が多い。

この問題を解決するため、多層レジスト法、大型計算機
によるパターン寸法もしくは照射量補正、あるいは加速
電圧の高圧化等の新しい技術により、近接効果を抑制す
る努力がなされてきた。ところが、ｔずれの方法によっ
ても寸法精度上の問題、工程の複雑さの問題等のため満
足な結果を得ることはできなかった。

即ち、前述した微細化デバイスの形成に対して、寸法許
容値（パターン寸法の±１０％、例えば０．５［μｓコ
±０．０５［ｔＩＭコ、あるいは０．２５［−１±０．
０２５［ｔｕａｌ）が要求されるが１寸法誤差を±０．
１［μｓコ以内にすることすら困難であった。従って、
近接効果によるパターン寸法誤差をいかに小さく出来る
かが、サブミクロン寸法の電子ビームリソグラフィー技
術の実用化にとって大きな鍵となっている。

又、最近では近接効果の問題をさらに効果的に解決する
方法としてパターン形成に必要とされる照射量よりも少
ない照射量で全面を描画する方法（かぶり露光）やパタ
ーン描画領域外の領域に選択的に弱く描画する方法ＣＧ
ＨＯ５Ｔ法）が知られている。これらの方法によれば所
望のエネルギー分布を得ることができ、近接効果を効果
的に補正できる。

しかしながら、これらの方法を行う場合、補正のだめの
所望の照射量が得られるように電子光学系のパラメータ
を設定しなければならない、レジストレーションを含め
てこの設定操作に要する時間、及びビームが安定するま
での時間は無視することができず、スループットが大幅
に低下する。

従って、スループットを向上させるには、これらの調整
時間を短縮しなければならない。

また、上述した問題は電子ビームに限らず荷電ビームを
用いたリソグラフィー技術全般に対して生じる問題であ
り、微細パターンを形成する上で深刻な問題となってい
た。

（発明が解決しようとする課題） この様に、従来の荷電ビーム描画装置は、近接効果に起
因するパターン寸法誤差の問題をスループットを低下さ
せることなく解決することはできなかった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、この
近接効果によるパターン寸法誤差の低減、及び補正描画
前の調整時間の短縮をはかり、前述した問題を解決しＬ
ＳＩデバイスの微細化に対応し得る荷電ビーム描画装置
を提供することを目的とするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 前述した問題を解決するため本発明は、荷電ビームを発
生する荷電ビーム発生手段と、前記荷電ビームを集束、
偏向せしめる光学手段を有する鏡筒と、前記光学手段を
介して前記荷電ビームで描画される試料を載置する試料
載置手段と、前記荷電ビームで前記試料の表面が描画さ
れる際に生ずる近接効果を前記試料台と鏡筒とを所定の
距離だけ相対的に移動せしめて補正する近接効果補正手
段とを備えたことを特徴とする荷電ビーム描画装置を提
供する。

（作用） 本発明による荷電ビーム描画装置であれば、近接効果補
正手段により、荷電ビームによる試料表面への描画の際
に生ずる近接効果を補正できる。

具体的には、前記荷電ビームが、前記試料の表面に照射
されるように、試料台と鏡筒とを所定の距離だけ相対的
に移動せしめるので、光学系のパラメータを変えず荷電
ビームを任意の照射量に設定でき、この照射量の設定に
より近接効果の補正を行うことができる。

すなわち、描画（照射）を開始して終了するまでの間（
荷電ビーム描画（照射）と近接効果を補正するための描
画（照射）を含む）、荷電ビームを安定に保ち、かつ電
子光学系のパラメータを調整するのに必要な時間を省く
ことができるので、スループットを向上させるとともに
、近接効果に起因するパターン寸法誤差の問題を解決す
ることができる。

（実施例） 以下１本発明による荷電ビーム描画装置の詳細を電子ビ
ーム描画装置を例にとった実施例を用である電子ビーム
描画装置の構成を示す概略図である。この図に示すよう
に鏡筒１ａ内の上部には電子銃２が設置されており、こ
の電子銃２の先端からは電子ビーム３が照射される。照
射された電子ビーム３は集束レンズ４により集束され、
ビーム走査用の偏向器５を通過した後、対物レンズ６に
より再び集束され、試料８表面上に結像される。

一方、鏡筒１ａの下部には試料室１ｂがあり、このり、
この試料台７上に前記試料８が載置される。

この試料８表面では電子ビーム３が、偏向器Ｓにより走
査されるようになっている。

さらに、試料台７上面には反射鏡９が設けられ、この反
射鏡９の上方には、レーザー光源１０．干渉計１１．及
びレーザー光受光部１２からなるレーザーは干渉計１１
を経て反射鏡９で反射した後１反射光ケ １５として再び干渉計を経てレーザー光受光部１２で受
光されるようになっている。なお、レーザー光１４の反
射ＩＥ９への照射方向は反射鏡９に対して斜めであって
もよい。

このレーザー測長装置１３により、試料台７のＺ軸方向
の位置及び移動量を測定する。続いてこの情報に基づい
て、近接効果補正用の制御機構１６により、試料台７を
Ｚ軸方向に移動させ、近接効果を補正するに必要なビー
ム照射量が試料８表面に照射されるようにする。

次に上述した試料台７を備えた電子ビーム描画装置を用
いて近接効果を補正する方法について説明する。第２図
は、第１図に示した実施例装置により近接効果補正を行
う場合の試料８の移動を説明するための説明図であり、
試料台７上の試料８は、その基準面２１からの高さが、
レーザー光を用いたレーザー測長装置！１３により測定
され、近接効果補正用の制御機構１６により前記基準面
２１の上下±Δ２の上下動の制御がなされる。

第３図はこの実施例装置を用いてレジストパターンを形
成する方法の工程断面図を示す。

まず、第３図（ａ）ｋこ示す如＜Ｓｉウェーハ３１上に
の試料３０上にパターン形成に必要なビーム照射量Ｄｏ
でフォーカス位置で電子ビーム３３を選択的に照射し、
所望のパターンを描画（Ｅ、Ｂ、描画）した。次に、第
３図（ｂ）に示す如く前述したパターン形成に必要な照
射量Ｄ０の２０％の照射量（Ｄよ）となるように、電子
光学系のパラメータを変えずに試料台７を下げて、試料
３０のパターン形成領域及び非パターン形成領域の全面
を電子ビーム３４でデフォーカスして描画（全面描画）
した。

第４図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ前記描画により得られ
るレジストパターンの断面図及び上面図である。この図
において第３図と同一の部分には同一の符号を付して示
し詳細な説明は省略する。これらの図に示すように、Ｓ
ｉウェーハ露出部は２つの大面積を有するパター　　び
２本の０．５［ｕｍｌ幅のラインパターン３１ｂから成
る。　このうち大面積パターン３１ａの長さを２００　
［ｕｍｌ、幅をＷ［ａｌ（可変）とし、またラインパタ
ーン３１ｂの長さを４００　［ｔｓコとした。

なお、第５図は第１図に示した実施例装置において、試
料台のＺ軸方向の移動量と試料表面におけるビーム照射
量との関係を示す特性図である。

この図により、任意のビーム照射量を得るための試料台
の移動量を求めることができる。なお、この図において
基準面２１に対して下への移動をプラスとする。

第６図は、第４図に示すレジストパターンにおいて大面
積パターンの幅Ｗを変化させた場合の０．５［Ｉｓ］ラ
インの設計パターンからの寸法誤差△Ｓの変化を示す特
性図である。

このようにして描画形成した０、５［ｘｌラインの寸法
誤差ΔＳは第６図に示すとと＜０．０６　［４１以内で
あった。即ち、パターン寸法誤差ΔＳを０．５［ｔｒｍ
　］パターンの±１０％以内（±０．０３　［μｓ］）
にすることができた。

次に本発明による電子ビーム描画装置を用いて得たパタ
ーンを従来方法、即ちビーム照射量Ｄ０で所望のパター
ンを選択的に描画することのみにより得たものと比較す
る。第７図は従来方法によって形成されるレジストパタ
ーンにおいて大面積パターンの幅Ｗを変化させた場合の
０．５［μｓ］ラインの設計パターンからの寸法誤差Δ
Ｓの変化を示す特性図である。この図に示す如くパター
ンの寸法誤差ΔＳは０．２５［ｍｌもあり、０．５［ｍ
ｌパターンの±１０％以内即ち±０．０５　［μｓ］以
内とすることができなかった。

このように、本実施例だけを見ても、近接効果に起因す
るパターンの寸法誤差、特に、最も問題となる微細パタ
ーン句例えば０．５［ｕｎ］ラインの寸法誤差を従来の
０．２５　［μｓコから０．０６　［μｓ］（±０．０
３［−］）と著しく少なくすることができた。

また、スループットに関しては、通常の電子ビーム描画
から近接効果補正のための描画に移る際に必要な電子光
学系のパラメータＴＡＢを行わずにすむので、近接効果
補正前の調整時間が従来の電子光学系パラメータ調節を
行った場合の時間の１／４以下となり、かなりの改善が
認められた。

更に、試料台の上下動によって電子光学系のパラメータ
を変えずに任意のビーム照射量を選択できるので、同じ
近接効果補正を電子光学系のパラメータを変化させて行
う場合に比べて描画中の電子ビームが安定している。

更にまた５ビーム照射量の調節は単に試料台が正するこ
とも可能である。

第８図は、補正に必要なビーム照射量Ｄ１で０．５［趨
］輻の孤立スペースと０．５［ｕＩａ１幅の孤立ライン
を照射した場合に、前記照射量Ｄ１の設計されたビーム
照射量Ｄ０に対する割合（以下補正量と略記する。）を
変化させた時、前記０　、５　［ｔｓ　１幅の孤立入シ ペースと０．５［，１１１１１幅の孤立ラインの寸法差
が変化する様子を示す特性図である。この図において、
条件は加速電圧を５０［ＫＶ］、　ビーム照射量Ｄ０を
１４０［μｃｏｄコとした。

この図に示すように、補正量が３０％以上では前記寸法
差はほとんど変化がなく一定であり、その値は約Ｑ、ｌ
［ｇｓ］となる。即ち、設計寸法の０．５［μｓ］の±
１０％以内に収まっている。一般に補正量は、後の現像
工程における現像時間のマージンを確保する理由から少
なくするのが好ましいので、補正量として３０％が最適
である。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

例えばパターン描画領域外の領域に選択的に弱く描画す
るＧＨＯ３Ｔ法に対しても本発明は適用できる。また、
電子ビーム描画装置の電子銃と試料台とを相対的に移動
させる方法では、両方のうちどちらか一方又は両方を動
かしてよい。

さらにまた、電子ビームを試料上で走査しながら、試料
台を２軸方向に移動させることにより、試料表面各部に
おいて最適なビーム照射量で近接効果の補正を行うこと
も可能である。

その他、電子ビーム以外例えばイオンビームを用いた描
画装置に対しても本発明は適用できることは言うまでも
ない、さらに、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〕

以上述べたように、本発明による荷電ビーム描画装置に
よれば、スループットを向上させるとともに近接効果に
起因するパターン寸法誤差の問題を解決することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による荷電ビーム描画装置の一実施例で
ある電子ビーム描画装置の構成を示す概略図、第２図は
この実施例装置により近接効果補正手段を行う場合の試
料８の移動を具体的に説明するための説明図、第３図は
この実施例装置を用いてレジストパターンを形成する方
法の工程断面図、第４図は第３図に示す描画により得ら
れるレジストパターンの断面図及び上面図、第５図は第
１図に示した実施例装置において、試料台のＺ軸方向の
移動量と試料表面におけるビーム照射量との関係を示す
特性図、第６図は第４図に示すレジストパターンにおい
て大面積パターンの幅Ｗと設計パターンからの寸法誤差
ΔＳとの関係を示す特性図である。 １ａ°°・鏡筒、　　　　　　ｌｂ・・・試料室、２・
・・電子銃、　　　　　３・・・電子ビーム、４・・・
集束レンズ、　　　　５・・・偏向器、６・・・対物レ
ンズ、　　　　７・・・試料台、８・・・試料、　　　
　　　９・・・反射鏡、１０・・・レーザー光源、　　
１１・・・干渉計、１２・・・レーザー光受光部、１３
・・・レーザー測長装置。 １４・・・レーザー光、　　　１５・・・反射光、１６
・・・近接効果補正用の制御機構、２１・・・基準面、
　　　　　３１・・・Ｓｉウェーハ、３２・・・ポジ型
レジスト、　　３３．３４・・・電子ビーム。 ３１ａ・・・大面積を有するパターン、３１ｂ・・・Ｏ
−５［ｍ１幅のラインパターン。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 設計パターンからの寸法誤差ΔＳとの関係を示す特性図
、第８図は補正量と寸法差との関係を示す第２図 第１図 第 凶 第 図 ｘａｎペター）６１％　Ｗ　　［ｕｍ１衿′正１ ［・ｌ。］

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）荷電ビームを発生する荷電ビーム発生手段と、前
   記荷電ビームを集束、偏向せしめる光学手段を有する鏡
   筒と、前記光学手段を介して前記荷電ビームで描画され
   る試料を載置する試料載置手段と、前記荷電ビームで前
   記試料の表面が描画される際に生ずる近接効果を前記試
   料台と鏡筒とを所定の距離だけ相対的に移動せしめて補
   正する近接効果補正手段とを備えたことを特徴とする荷
   電ビーム描画装置。
2. （２）前記試料への描画では、荷電ビームはフォーカス
   位置で照射され、前記近接効果の補正では、荷電ビーム
   は前記試料の表面の全面にデフオーカスされて照射され
   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。
3. （３）前記試料への描画では、荷電ビームはフォーカス
   位置で照射され、前記近接効果の補正では、荷電ビーム
   は前記荷電ビームで描画される部分を除く前記試料の表
   面部分にデフォーカスされて照射されるものであること
   を特徴とする請求項（１）記載の荷電ビーム描画装置。
4. （４）前記荷電ビームは電子ビーム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。