JPH06112111A - 荷電粒子ビーム露光方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】荷電粒子ビームを可変矩形整形して試料に露光
を行う荷電粒子ビーム露光方法に関し、可変矩形整形用
のスリットに対する電子ビームの偏向に要する時間を短
くし、偏向露光処理時間の短縮化を図ることができるよ
うにすると共に、精度の高いレジスト・パターンを形成
することができるようにする。 【構成】電子ビーム露光装置内に露光順序決定手段２４
を設け、副偏向領域においては、サイズの小さいパター
ンから順に露光を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、集積回路を製造する場
合などに使用される荷電粒子ビーム露光方法及び装置、
より詳しくは、荷電粒子ビームを可変矩形整形して試料
に露光を行う荷電粒子ビーム露光方法及び装置に関す
る。

【０００２】近年、集積回路の大容量化に伴い、集積回
路の製造工程中、リソグラフィ工程においては、レジス
ト・パターンとして、微細なパターンを形成することが
要求されている。

【０００３】ここに、微細なレジスト・パターンを形成
するためには、例えば、電子ビームを可変矩形整形する
ことができる可変矩形型の電子ビーム露光装置を使用す
ることが有効である。

【０００４】但し、この可変矩形型の電子ビーム露光装
置は、可変矩形整形用のスリットに対する電子ビームの
偏向量を可変させて、電子ビームを可変矩形整形するも
のであることから、電子ビームを偏向する時間が、その
まま、装置の露光処理能力となるため、電子ビームの偏
向は短時間に行われることが必要とされる。

【０００５】また、この可変矩形型の電子ビーム露光装
置においては、高精度のレジスト・パターンを形成する
ために、電子ビームのサイズを変えても、電子ビームの
電流密度が安定していることが必要とされる。

【０００６】

【従来の技術】従来、可変矩形型の電子ビーム露光装置
を使用した露光方法においては、試料に露光すべきパタ
ーンの始点座標をパターンの露光順序を決定する基準と
していた。

【０００７】即ち、例えば、始点座標のうち、Ｙ座標が
異なるパターンはＹ座標の小さいものから順に、Ｙ座標
が同一のパターンはＸ座標の小さいものから順に露光が
行われていた。

【０００８】図７は、電子ビームの最大サイズを、例え
ば、Ｘ＝１.０μｍ、Ｙ＝１.０μｍとする可変矩形型の
電子ビーム露光装置を使用した従来の露光方法を具体的
に説明するための図である。

【０００９】図中、１は副偏向器により電子ビームを偏
向することができる副偏向領域、２〜７は露光すべきパ
ターン、２Ａ〜７Ａは露光すべきパターン２〜７の始点
である。なお、表１は、露光すべきパターン２〜７のサ
イズを示している。

【００１０】

【表１】

【００１１】この例の場合、従来の露光方法では、パタ
ーン２→パターン３→パターン４→パターン５→パター
ン６→パターン７の順で露光が行われていた。即ち、始
点座標を露光順序の基準とした露光が行われる。なお、
表２はパターン２〜７を露光する場合の電子ビームのサ
イズを示している。

【００１２】

【表２】

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】この例の場合、パター
ン１の露光からパターン２の露光に移行する場合及びパ
ターン２の露光からパターン３の露光に移行する場合、
電子ビームのサイズを急激に大きく変化させる必要があ
り、このため、可変矩形整形用のスリットに対して電子
ビームを急激に大きく偏向させなければならない。

【００１４】このように、可変矩形型の電子ビーム露光
装置を使用した従来の電子ビーム露光方法においては、
露光パターンの始点座標を露光順序決定の基準として露
光を行うとしているので、可変矩形整形用のスリットに
対して電子ビームを急激に大きく偏向させなければなら
ない場合が頻繁に生じ、このため、露光処理時間が長引
いてしまうと共に、電子ビームの電流密度にバラツキが
生じ、精度の高いレジスト・パターンの形成を行うこと
ができない場合があるという問題点があった。

【００１５】本発明は、かかる点に鑑み、可変矩形整形
用のスリットに対する電子ビームの偏向に要する時間を
短くし、露光処理時間の短縮化を図ることができると共
に、精度の高いレジスト・パターンを形成することがで
きるようにした荷電粒子ビーム露光方法及び装置を提供
することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明による荷電粒子ビ
ーム露光方法は、荷電粒子ビームを可変矩形整形して試
料に複数のパターンを露光する場合、パターンのサイズ
又は必要とする荷電粒子ビームのサイズを露光順序を決
定する要素として使用するというものである。

【００１７】本発明による荷電粒子ビーム露光装置は、
荷電粒子ビームを可変矩形整形する可変矩形整形手段
と、荷電粒子ビームを可変矩形整形して試料に複数のパ
ターンを露光する場合、パターンのサイズ又は必要とす
る荷電粒子ビームのサイズを露光順序を決定する要素と
して複数のパターンの露光順序を決定する露光順序決定
手段とを備えて構成されるものである。

【００１８】

【作用】本発明による荷電粒子ビーム露光方法によれ
ば、荷電粒子ビームを可変矩形整形して試料に複数のパ
ターンを露光する場合、パターンのサイズ又は必要とす
る荷電粒子ビームのサイズを露光順序を決定する要素と
しているので、可変矩形整形用のスリットに対して電子
ビームを急激に大きく偏向させなければならない場合を
減らすことができる。

【００１９】例えば、図７に示すパターン２〜７を露光
する場合には、表３に示すように、パターン３→パター
ン６→パターン５→パターン４→パターン２→パターン
７の順序に露光することにより、可変矩形整形用のスリ
ットに対する電子ビームの偏向量に大きな変化が生じる
場合を減らすことができる。

【００２０】

【表３】

【００２１】したがって、本発明によれば、可変矩形整
形用のスリットに対する電子ビームの偏向に要する時間
を短くでき、露光処理時間の短縮化を図ることができる
と共に、電子ビームの電流密度の安定化を図り、精度の
高いレジスト・パターンを形成することができる。な
お、本発明による荷電粒子ビーム露光方法は、本発明に
よる荷電粒子ビーム露光装置により実施することができ
る。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の荷電粒子ビーム露光方法の第
１実施例〜第５実施例について、本発明による荷電粒子
ビーム露光装置の実施例を含めて説明する。

【００２３】第１実施例・・図１〜図３ 本発明による荷電粒子ビーム露光方法の第１実施例は、
電子ビームを可変矩形整形して試料に複数のパターンを
露光する場合、副偏向領域においては、サイズの小さい
パターンから順に露光を行うとするものであり、電子ビ
ーム露光装置内に露光順序を決定するための露光順序決
定手段を設けて、これを行うとするものである。

【００２４】図１は本発明による荷電粒子ビーム露光方
法の第１実施例を実施するための電子ビーム露光装置
（本発明による荷電粒子ビーム露光装置の第１実施例）
の要部を示す図である。

【００２５】図中、８は電子光学系であり、９は電子ビ
ームを発生する電子銃、１０は電子銃から発生された電
子ビーム、１１は電子ビーム１０の通過を制御するブラ
ンキング電極、１２は電子ビーム１０を可変矩形整形す
る可変矩形整形器である。

【００２６】また、１３は電子ビーム１０を所望の副偏
向領域に偏向する主偏向器、１４は電子ビーム１０を副
偏向領域中、露光すべき位置に偏向する副偏向器、１５
は露光の対象である試料、１６は試料用のステージであ
る。

【００２７】また、１７は制御系であり、１８は露光デ
ータの転送などを制御するＣＰＵ、１９はＣＰＵ１８に
使用されるメモリ、２０は露光データを格納するための
ディスク、２１はバス線であり、このディスク２０には
露光データが格納される。

【００２８】また、２２はインタフェース、２３は実際
の露光に際してディスク２０から転送されてくる露光デ
ータを一時的に格納するためのバッファメモリ、２４は
バッファメモリ２３に格納された露光データをサイズの
小さいパターンの順序に並び変えて出力する露光順序決
定手段である。

【００２９】ここに、バッファメモリ２３から露光順序
決定手段２４に対する露光データの転送は、副偏向領域
ごとに行われ、露光順序決定手段２４においては、副偏
向領域ごとに、パターンの大きさを示すデータを読ん
で、Ｘ軸方向の大きさが小さい順に、かつ、Ｘ軸方向の
大きさが同じものについては、Ｙ軸方向の大きさが小さ
い順に、露光データの順序の並び替えが行われる。

【００３０】また、２５は露光データを矩形ショットに
分解し、ショットの照射を制御するパターン発生回路、
２６は偏向器、スリット、スティグ、フォーカスの補正
を行うパターン補正回路である。

【００３１】また、２７はブランキング電極を駆動する
駆動回路、２８は可変矩形整形に必要なデジタル・デー
タをデジタル・アナログ変換するＤ／Ａコンバータ、２
９は可変矩形整形器１２を駆動する駆動回路である。

【００３２】また、３０は主偏向器１３及び副偏向器１
４を駆動するために必要なデジタル・データをデジタル
・アナログ変換するＤ／Ａコンバータ、３１は主偏向器
１３を駆動する駆動回路、３２は副偏向器１４を駆動す
る駆動回路である。

【００３３】ここに、バッファメモリ２３に露光対象と
されている副偏向領域の露光データとして、例えば、図
２に示すように、始点座標を露光順序決定の基準として
配列されてなる露光データが格納された場合、この露光
データは、露光順序決定手段２４に転送され、露光順序
決定手段２４からは、図３に示すように、サイズの小さ
いパターンの露光データから順に出力される。

【００３４】この結果、露光対象とされている副偏向領
域においては、サイズの小さいパターンから順に露光さ
れることになり、可変矩形整形用のスリットに対して電
子ビーム１０を急激に大きく偏向させなければならない
場合を減らすことができる。

【００３５】したがって、この第１実施例の露光方法に
よれば、可変矩形整形用のスリットに対する電子ビーム
の偏向に要する時間を短くし、露光処理時間の短縮化を
図ることができると共に、電子ビームの電流密度の安定
化を図り、精度の高いレジスト・パターンを形成するこ
とができる。

【００３６】なお、図１に示す電子ビーム露光装置にお
いて、サイズの小さいパターン順の露光が行われず、従
来方法による露光が行われる場合には、バッファメモリ
２３に格納された露光データは、露光順序決定手段２４
を介さず、そのままパターン発生回路２５に転送され
る。

【００３７】第２実施例・・図４ 本発明による荷電粒子ビーム露光方法の第２実施例は、
電子ビームを可変矩形整形して試料に複数のパターンを
露光する場合、副偏向領域においては、サイズの小さい
パターンから順に露光を行うとするものであり、電子ビ
ーム露光装置内に、露光順序を決定するための露光順序
決定手段と、この露光順序決定手段から出力される露光
データを格納するためのバッファメモリとを設けて、こ
れを行うとするものである。

【００３８】図４は本発明による荷電粒子ビーム露光方
法の第２実施例を実施するための電子ビーム露光装置
（本発明による荷電粒子ビーム露光装置の第２実施例）
の要部を示す図である。

【００３９】この電子ビーム露光装置は、露光順序決定
手段２４から出力される露光データを格納するバッファ
メモリ３３を設け、このバッファメモリ３３からパター
ン発生回路２５に露光データを供給するようにし、その
他については、図１に示す電子ビーム露光装置と同様に
構成したものである。

【００４０】この第２実施例によっても、第１実施例の
場合と同様に、可変矩形整形用のスリットに対する電子
ビームの偏向に要する時間を短くし、露光処理時間の短
縮化を図ることができると共に、電子ビームの電流密度
の安定化を図り、精度の高いレジスト・パターンを形成
することができる。

【００４１】なお、図４に示す電子ビーム露光装置にお
いて、サイズの小さいパターン順の露光が行われず、従
来方法による露光が行われる場合には、バッファメモリ
２３に格納された露光データは、露光順序決定手段２４
を介さず、そのままバッファメモリ３３に格納される。

【００４２】第３実施例・・図５ 本発明による荷電粒子ビーム露光方法の第３実施例は、
電子ビームを可変矩形整形して試料に対して複数のパタ
ーンを露光する場合、副偏向領域においては、サイズの
小さいパターンから順に露光を行うとするものであり、
これを実施するために必要な露光データの配列は、露光
データを作成する場合に行うとするものである。

【００４３】図５は、この第３実施例の手順を具体的に
示す図であり、図中、３４はＣＡＤ、３５はＣＡＤ３４
により作成された設計データを格納する磁気テープ、３
６は電子ビーム露光装置制御計算機用の露光データを作
成するホスト計算機、３７はホスト計算機３６により作
成された露光データを格納する磁気テープ、３８は露光
データを格納するディスク、３９は電子ビーム露光装置
制御計算機である。

【００４４】ここに、第３実施例は、ＣＡＤ３４により
作成された設計データをホスト計算機３６に入力するに
際して、副偏向領域ごとに、サイズの小さいパターンの
設計データから順に入力するというものである。

【００４５】この結果、電子ビーム露光装置制御計算機
３９に供給すべき露光データとして、副偏向領域ごと
に、サイズの小さいパターンから順に配列されてなる露
光データを得ることができる。

【００４６】そこで、露光を行う場合には、副偏向領域
ごとに、サイズの小さいパターンから順に露光すること
ができ、可変矩形整形用のスリットに対して電子ビーム
を急激に大きく偏向させなければならない場合を減らす
ことができる。

【００４７】したがって、この第３実施例によっても、
可変矩形整形用のスリットに対する電子ビームの偏向に
要する時間を短くし、露光処理時間の短縮化を図ること
ができると共に、電子ビームの電流密度の安定化を図
り、精度の高いレジスト・パターンを形成することがで
きる。

【００４８】なお、この第３実施例によれば、図１に示
すように、露光順序決定手段２４を備えてなる電子ビー
ム露光装置や、図４に示すように、露光順序決定手段２
４及びバッファメモリ３３を備えてなる電子ビーム露光
装置を用意する必要がなく、従来の電子ビーム露光装置
を使用することができる。

【００４９】第４実施例・・図６ 本発明による荷電粒子ビーム露光方法の第４実施例は、
電子ビームを可変矩形整形して試料に対して複数のパタ
ーンを露光する場合、副偏向領域においては、サイズの
小さいパターンから順に露光を行うとするものであり、
これを実施するために必要な露光データの配列を、図６
に示すように、ホスト計算機３６内における露光順序決
定処理で行うというものである。

【００５０】この結果、第３実施例の場合と同様に、電
子ビーム露光装置制御計算機３９に供給すべき露光デー
タとしてサイズの小さいパターンから順に配列された露
光データを得ることができる。

【００５１】したがって、この第４実施例によっても、
第３実施例の場合と同様に、可変矩形整形用のスリット
に対する電子ビームの偏向に要する時間を短くし、露光
処理時間の短縮化を図ることができると共に、電子ビー
ムの電流密度の安定化を図り、精度の高いレジスト・パ
ターンを形成することができる。

【００５２】また、この第４実施例によっても、第３実
施例の場合と同様に、図１に示すような露光順序決定手
段２４を備えてなる電子ビーム露光装置や、図４に示す
ような露光順序決定手段２４及びバッファメモリ３３を
備えてなる電子ビーム露光装置を用意する必要がなく、
従来の電子ビーム露光装置を使用することができる。

【００５３】第５実施例 本発明による荷電粒子ビーム露光方法の第５実施例は、
電子ビームを可変矩形整形して試料に対して複数のパタ
ーンを露光する場合、副偏向領域ごとに、露光すべきパ
ターンをパターンのサイズを所定の範囲をもって区分し
てなるグループに分類し、パターンのサイズを小さくす
るグループのパターンから順に露光するというものであ
る。

【００５４】表４は、本発明による荷電粒子ビーム露光
方法の第５実施例の内容を具体的に説明するための図で
あり、この第５実施例では、露光すべきパターンは、副
偏向領域ごとに、例えば、表４に従ってグループ化され
る。

【００５５】

【表４】

【００５６】なお、表４において、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、
Ｅ、Ｆはグループ名であり、例えば、Ｙ＜０.２μｍ、
かつ、Ｘ＜０.２μｍのパターンはグループＡに分類さ
れる。また、Ｙ＜０.２μｍ、かつ、０.２μｍ≦Ｘ＜
０.５μｍのパターンはグループＢに分類される。この
表は、このように読むものである。

【００５７】また、この第５実施例では、電子ビームの
最大サイズを、例えば、Ｘ＝１.０μｍ、Ｙ＝１.０μｍ
とする可変矩形型の電子ビーム露光装置を使用すること
が想定されている。

【００５８】ここに、この第５実施例においては、副偏
向領域ごとに、グループＡのパターン→グループＢのパ
ターン→グループＣのパターン→グループＤのパターン
→グループＥのパターン→グループＦのパターンの順に
露光が行われる。なお、同じグループ内では始点座標の
小さいものから順に露光が行われる。

【００５９】このように、この第５実施例においては、
露光すべきパターンを、副偏向領域ごとに、パターンの
サイズを所定の範囲をもって区分してなるグループに分
類し、パターンのサイズを小さくするグループのパター
ンから順に露光するとしているので、可変矩形整形用の
スリットに対して電子ビームを急激に大きく偏向させな
ければならない場合を減らすことができる。

【００６０】したがって、この第５実施例によっても、
可変矩形整形用のスリットに対する電子ビームの偏向に
要する時間を短くし、露光処理時間の短縮化を図ること
ができると共に、電子ビームの電流密度の安定化を図
り、精度の高いレジスト・パターンを形成することがで
きる。

【００６１】なお、第１実施例〜第４実施例において
は、副偏向領域ごとに、サイズの小さいパターンから順
に露光を行うようにしているが、この代わりに、サイズ
の大きいパターンから順に、又は、サイズの小さい荷電
粒子ビームを必要とするパターンから順に、又は、サイ
ズの大きい荷電粒子ビームを必要とするパターンから順
に露光を行うようにしても同様の効果を得ることができ
る。

【００６２】また、第５実施例においては、副偏向領域
ごとに、露光すべきパターンをパターンのサイズを所定
の範囲をもって区分してなるグループに分類し、パター
ンのサイズを小さくするグループのパターンから順に露
光するとしているが、この代わりに、パターンのサイズ
を大きくするグループのパターンから順に露光するよう
にしても、あるいは、露光すべきパターンを必要とする
荷電粒子ビームのサイズを所定の範囲をもって区分して
なるグループに分類し、パターンのサイズを小さくする
グループのパターンから順に、又は、必要とする荷電粒
子ビームのサイズを大きくするグループのパターンから
順に露光を行うようにしても、同様な効果を得ることが
できる。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、荷電粒
子ビームを可変矩形整形して試料に複数のパターンを露
光する場合、パターンのサイズ又は必要とする荷電粒子
ビームのサイズを露光順序を決定する要素としたことに
より、可変矩形整形用のスリットに対して電子ビームを
急激に大きく偏向させなければならない場合を減らすこ
とができるので、可変矩形整形用のスリットに対する電
子ビームの偏向に要する時間を短くでき、露光処理時間
の短縮化を図ることができると共に、電子ビームの電流
密度の安定化を図り、精度の高いレジスト・パターンを
形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による荷電粒子ビーム露光方法の第１実
施例（電子ビーム露光方法）を実施するための電子ビー
ム露光装置（本発明による荷電粒子ビーム露光装置の第
１実施例）の要部を示す図である。

【図２】図１に示す電子ビーム露光装置を構成するバッ
ファメモリに格納された始点座標を露光順序決定の基準
として配列された露光データを示す図である。

【図３】図１に示す電子ビーム露光装置を構成する露光
順序決定手段から出力される露光データの配列を示す図
である。

【図４】本発明による荷電粒子ビーム露光方法の第２実
施例（電子ビーム露光方法）を実施するための電子ビー
ム露光装置（本発明による荷電粒子ビーム露光装置の第
２実施例）の要部を示す図である。

【図５】本発明による荷電粒子ビーム露光方法の第３実
施例の内容を具体的に説明するための図である。

【図６】本発明による荷電粒子ビーム露光方法の第４実
施例の内容を具体的に説明するための図である。

【図７】可変矩形型の電子ビーム露光装置を使用した従
来の電子ビーム露光方法を具体的に説明するための図で
ある。

【符号の説明】

８ 電子光学系 １１ ブランキング電極 １２ 可変矩形整形器 １３ 主偏向器 １４ 副偏向器 １５ 試料 １６ ステージ ２４ 露光順序決定手段

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】荷電粒子ビームを可変矩形整形して試料に
   複数のパターンを露光する場合、パターンのサイズ又は
   必要とする荷電粒子ビームのサイズを露光順序を決定す
   る要素として使用していることを特徴とする荷電粒子ビ
   ーム露光方法。
2. 【請求項２】荷電粒子ビームを可変矩形整形して試料に
   複数のパターンを露光する場合、副偏向領域ごとに、サ
   イズの小さいパターンから順に、又は、サイズの大きい
   パターンから順に、又は、サイズの小さい荷電粒子ビー
   ムを必要とするパターンから順に、又は、サイズの大き
   い荷電粒子ビームを必要とするパターンから順に露光を
   行うことを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
3. 【請求項３】荷電粒子ビームを可変矩形整形して試料に
   複数のパターンを露光する場合、副偏向領域ごとに、前
   記複数のパターンをパターンのサイズを所定の範囲をも
   って区分してなるグループ又は必要とする荷電粒子ビー
   ムのサイズを所定の範囲をもって区分してなるグループ
   に分類し、パターンのサイズを小さくするグループのパ
   ターンから順に、又は、パターンのサイズを大きくする
   グループのパターンから順に、又は、必要とする荷電粒
   子ビームのサイズを小さくするグループのパターンから
   順に、又は、必要とする荷電粒子ビームのサイズを大き
   くするグループのパターンから順に露光を行うことを特
   徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
4. 【請求項４】荷電粒子ビームを可変矩形整形する可変矩
   形整形手段と、荷電粒子ビームを可変矩形整形して試料
   に複数のパターンを露光する場合、パターンのサイズ又
   は必要とする荷電粒子ビームのサイズを露光順序を決定
   する要素として前記複数のパターンの露光順序を決定す
   る露光順序決定手段とを備えて構成されていることを特
   徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
5. 【請求項５】荷電粒子ビームを可変矩形整形する可変矩
   形整形手段と、荷電粒子ビームを可変矩形整形して試料
   に複数のパターンを露光する場合、副偏向領域ごとに、
   サイズの小さいパターンから順に、又は、サイズの大き
   いパターンから順に、又は、サイズの小さい荷電粒子ビ
   ームを必要とするパターンから順に、又は、サイズの大
   きい荷電粒子ビームを必要とするパターンから順に露光
   を行うことができるように、前記複数のパターンの露光
   順序を決定する露光順序決定手段とを備えて構成されて
   いることを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
6. 【請求項６】荷電粒子ビームを可変矩形整形する可変矩
   形整形手段と、副偏向領域ごとに、試料に露光すべき複
   数のパターンをパターンのサイズを所定の範囲をもって
   区分してなるグループ又は必要とする荷電粒子ビームの
   サイズを所定の範囲をもって区分してなるグループに分
   類し、パターンのサイズを小さくするグループのパター
   ンから順に、又は、パターンのサイズを大きくするグル
   ープのパターンから順に、又は、必要とする荷電粒子ビ
   ームのサイズを小さくするグループのパターンから順
   に、又は、必要とする荷電粒子ビームのサイズを大きく
   するグループのパターンから順に露光を行うことができ
   るように、前記複数のパターンの露光順序を決定する露
   光順序決定手段とを備えて構成されていることを特徴と
   する荷電粒子ビーム露光装置。