JPH047090B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明は電子ビーム露光方法、特に可変寸法矩
形ビーム方式の露光において、使用する電子ビー
ムの断面寸法の評価を容易に実施することが可能
な電子ビーム露光方法に関する。

(b) 技術の背景 半導体集積回路装置の大規模化のために、その
パターンの微細化と高密度化が推進されている
が、このパターンを実現する微細加工技術は、レ
ジストをパターニングする技術と、これをマスク
として半導体基体等をエツチングする技術との複
合技術である。

光の波長（約0.5〔μｍ〕）による制約を越える
超微細なパターニングを実現する技術として電子
ビーム露光方法が実用化されつつある。電子ビー
ム露光方法は、(イ)解像力が光に比べて高く、最小
線幅0.1〔μｍ〕程度までの微細図形を描画するこ
とができる。(ロ)パターンの位置精度が高く、視野
或いはストライプの継ぎ精度が高い。(ハ)前記(ロ)の
特徴によつて視野を継いで大きなパターンを描画
することができる。(ニ)コンピユータ処理で入力デ
ータを加工できる。(ホ)光露光に比較して工程数が
少ない、などの長所を有して、単に高解像力であ
るのみならず、パターンジエネレータとしての機
能及び製作時間が短縮される利点を備えている。

半導体装置の製造工程において、電子ビーム露
光方法は前述の利点から、（）レチクル描画
（拡大）（）マスターマスク描画（等倍）及び
（）ウエーハ直接描画の何れにも適用される。

(c) 従来技術と問題点 電子ビーム露光方法において超微細なパターニ
ングと描画時間の短縮とが可能となり、これが実
用化されるに到つたのは、描画図形を任意寸法の
矩形要素に分割して描画する可変寸法矩形ビーム
方式の露光技術に負うところが多い。

この可変寸法矩形ビーム方式の露光装置の一例
を第１図ａに示す模式図を参照して説明する。微
小電子光源１によつて照射レンズ２の直下に置か
れた第１成形窓（アパーチユア）３を照射する。
この第１成形窓３の像を成形レンズ４によつて第
２成形窓５上に結像させる。第２成形窓５は通常
第１成形窓３と同じ形状を有している。そこで第
１成形窓３の下方に設けられた成形用偏向器６を
作動させると、第１成形窓３の像は図に示すよう
に任意の方向に変位する。このようにして第２成
形窓５を通過する電子ビームの断面は任意の大き
さの矩形ビームに成形される。この矩形ビームを
縮少レンズ７によつて必要な大きさに縮少し、投
影レンズ８により試料９面上に投影するが、試料
９面上の矩形ビーム位置は位置決め偏向器１０に
よつて設定され、位置決め偏向器１０と同期して
動作するブランキング電極１１によつてオン・オ
フされ露光が行われる。なお、第１図ｂに各位置
における電子ビームの断面形状を示す。

可変寸法矩形ビーム方式においては、描画図形
が電子ビームの使用し得る最大寸法（現在一辺の
長さ５〔μｍ〕乃至10〔μｍ〕程度）より大きいと
きには、通常は最大もしくは最大に近い寸法の矩
形の露光を描画図形の一隅より順次進行して各方
向の終端の露光で寸法を調整する。また描画図形
が線状であつて線の幅方向は細く、長さ方向は電
子ビームの最大寸法以上である場合には、幅方向
については電子ビームを所要の寸法とし、長さ方
向については前記の方法が行なわれる。これらの
場合の最後の露光もしくは縦横ともに電子ビーム
の最大寸法以下である場合には、電子ビームの矩
形を所要寸法に合致させて露光が行なわれる。

先に説明した可変寸法矩形ビーム方式の電子ビ
ーム露光装置において、第２成形窓５は電子ビー
ムの照射を受ける。この照射によつて装置内に存
在する例えば真空封止用オイル等の汚染物質が付
着して第２成形窓５が汚染されるが、特に窓の端
面の汚染付着が問題となる。すなわち縮小された
電子ビーム断面矩形の第２成形窓５によつて画定
される辺に付着した汚染物質による遮蔽が現われ
て矩形寸法の誤差及び不整形を生ずるが、電子ビ
ームの寸法が微細化するに従つてこの寸法誤差は
相対的に大きい比率となる。

この他にも矩形寸法の誤差の要因は多く、描画
するパターンの精密化、微細化を推進するために
は、電子ビーム露光装置の初期調整から実際の露
光処理に到る各段階において、使用する電子ビー
ムの断面形状及び寸法を評価、確認することが必
要である。

(d) 発明の目的 本発明は可変寸法矩形ビーム方式の電子ビーム
露光方法において、露光に使用する電子ビームの
断面寸法の評価を容易に行なうことができる評価
方法を提供することを目的とする。

(e) 発明の構成 本発明の前記目的は、第１の矩形図形を第１の
寸法の矩形断面を有する電子ビームによつて描画
し、該第１の矩形図形と一辺を共有する第２の矩
形図形を第２の寸法の矩形断面を有する電子ビー
ムによつて描画して、現像処理によつて得られる
図形の前記共有する辺に平行なる方向の寸法を前
記第１の矩形図形と前記第２の矩形図形とについ
て比較することによつて、前記電子ビームの矩形
断面の寸法の評価を行なうことにより達成され
る。

(f) 発明の実施例 以下本発明を実施例により図面を参照して具体
的に説明する。

本発明は電子ビーム露光装置の初期調整から実
際の露光処理に到る任意の段階において適用する
ことが可能であるが、半導体装置のマスターマス
ク製作のための電子ビーム露光に際して適用する
実施例について説明する。

第２図ａは本発明の実施例であるマスターマス
クについて、電子ビーム露光パターンを模式的に
示す平面図である。図において２１はマスク基板
２２はマスク本来の目的である半導体素子のパタ
ーン、２３及び２３′は本発明の特徴とするモニ
ターパターンである。

モニターパターン２３と２３′とは相互に同一
乃至類似しているが、その配置が直交している。
その一つのパターン２３の一例を第２図ｂに、そ
の部分拡大図を第２図ｃに示す。これらの図にお
いて、２４は各辺が10〔μｍ〕の正方形の図形で
あつて、各辺が５〔μｍ〕の正方形断面の電子ビ
ームによつて描画されている。２５乃至２９もそ
れぞれ各辺が10〔μｍ〕の正方形の図形であるが
描画に用いた電子ビームの断面積が異なり、２５
は2.5〔μｍ〕×５〔μｍ〕、２６は１〔μｍ〕×５〔
μ
ｍ〕、２７は0.5〔μｍ〕×５〔μｍ〕、２８は0.2〔μ
ｍ〕×５〔μｍ〕、２９は0.1〔μｍ〕×５〔μｍ〕の
矩形断面の電子ビームによつて描画している。

これらの描画に用いた電子ビームの断面の寸法
に誤差がある場合には、露光されない間隙部分も
しくは二重に露光された部分が前記図形２４乃至
２９に含まれることとなり、レジストが露光不足
もしくは露光過剰の状態となる。

レジストの現象処理を行ない、前記図形２４乃
至２９のレジストパターンを比較すると第３図ａ
乃至ｃの如き状況となる。

第３図ａは各図形２４乃至２９のレジストパタ
ーンの縁端が一直線となつて凹凸が認められない
場合を示し、この場合には各図形２４乃至２９の
露光量が均一であること、すなわち電子ビーム断
面寸法が線型性よく実現されていることが知られ
る。

第３図ｂにおいては図形２４のレジストパター
ンに比較して例えば図形２７乃至２９のレジスト
パターン幅が広い場合を示し、この場合には図形
２７乃至２９は露光過剰であること、すなわち電
子ビーム断面寸法が小寸法において過大であるこ
とが知られる。

第３図ｃにおいては図形２４のレジストパター
ンに比較して例えば図形２７乃至２９のレジスト
パターン幅が狭い場合を示し、この場合には電子
ビーム断面寸法が小寸法において過小であること
が知られる。

この過大もしくは過小は、現在使用可能である
レジストの例として、ポジ型のポリブデン−１、
サルフオン系（PBS）もしくはトリフルオロエ
チルクロロアクリレート系（EBR−９）、又はネ
ガ型のポリグリシジルメタクリレート系
（PGMA）レジストなどを用いるならば、±５％
程度まで検出することが可能である。

以上説明した如きモニターパターンを電子ビー
ム断面矩形の互に直角な２辺の方向すなわち走査
方向に、前記のパターン２３及び２３′の如く配
置することによつて電子ビームの形状、寸法を容
易に評価することができる。

(g) 発明の効果 以上説明した如く本発明によれば、可変寸法矩
形ビーム方式の電子ビーム露光方法において、露
光に使用する電子ビームの断面寸法の評価を特に
装置の調整を目的とする場合は勿論通常の露光処
理の際にも特別の装置もしくは工程を要すること
なく容易に実施することができ、半導体装置、特
に微細なパターニングが必要とされる高集積密度
の集積回路装置の製造に大きく寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は可変寸法矩形電子ビーム露光装置の一
例を示す模式図ａ及び該ａ図の各位置における電
子ビームの断面形状を示す図ｂ、第２図ａ乃至ｃ
はマスターマスクにかかる本発明の実施例の露光
パターンを示す図、第３図ａ乃至ｃは該実施例の
現像されたレジストパターンの例を示す図であ
る。 図において、１は微小電子光源、２は照射レン
ズ、３は第１成形窓、４は成形レンズ、５は第２
成形窓、６は成形用偏向器、７は縮少レンズ、８
は投影レンズ、９は試料、１０は位置決め偏向
器、１１はブランキング電極、２１はマスク基
板、２２は半導体素子のパターン、２３及び２
３′はモニターパターン、２４乃至２９はモニタ
ーパターン２３の各要素を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１の矩形図形を第１の寸法の矩形断面を有
   する電子ビームによつて描画し、該第１の矩形図
   形と一辺を共有する第２の矩形図形を第２の寸法
   の矩形断面を有する電子ビームによつて描画し
   て、現像処理によつて得られる図形の前記共有す
   る辺に平行なる方法の寸法を前記第１の矩形図形
   と前記第２の矩形図形とについて比較することに
   よつて、前記電子ビームの矩形断面の寸法の評価
   を行なうことを特徴とする電子ビーム露光方法。