JPH06181172A - 電子ビーム露光装置及びその露光方法 - Google Patents
電子ビーム露光装置及びその露光方法Info
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- JPH06181172A JPH06181172A JP33267992A JP33267992A JPH06181172A JP H06181172 A JPH06181172 A JP H06181172A JP 33267992 A JP33267992 A JP 33267992A JP 33267992 A JP33267992 A JP 33267992A JP H06181172 A JPH06181172 A JP H06181172A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体デバイスの微細加工のための電子ビー
ムリソグラフィーにおいて描画スループットの向上と露
光データ量の低減とを実現し、かつ任意パターンの形成
に対応可能とする。 【構成】 マトリックス状に配置された各々５μｍ程度
の幅の多数の個別ビーム源を備えたマルチビーム源１か
ら、露光データに従って個別ビーム源の各々を独立にオ
ン・オフ制御することにより電子ビーム１０２を一斉に
放出させる。放出された電子ビーム１０２を加速電圧２
によって加速し、これを集束レンズ４により露光パター
ンビーム６として試料７上に倍率１／１００で一括縮小
転写する。電子ビーム１０２を偏向系５により同時に偏
向させることにより、マルチビーム源１に対応する試料
７のマトリックス領域毎に順次露光を行なう。
ムリソグラフィーにおいて描画スループットの向上と露
光データ量の低減とを実現し、かつ任意パターンの形成
に対応可能とする。 【構成】 マトリックス状に配置された各々５μｍ程度
の幅の多数の個別ビーム源を備えたマルチビーム源１か
ら、露光データに従って個別ビーム源の各々を独立にオ
ン・オフ制御することにより電子ビーム１０２を一斉に
放出させる。放出された電子ビーム１０２を加速電圧２
によって加速し、これを集束レンズ４により露光パター
ンビーム６として試料７上に倍率１／１００で一括縮小
転写する。電子ビーム１０２を偏向系５により同時に偏
向させることにより、マルチビーム源１に対応する試料
７のマトリックス領域毎に順次露光を行なう。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスの微細
加工のための電子ビームリソグラフィー技術に関するも
のであり、特に一括縮小転写型の電子ビーム露光装置及
びそれを用いた電子ビーム露光方法に関するものであ
る。
加工のための電子ビームリソグラフィー技術に関するも
のであり、特に一括縮小転写型の電子ビーム露光装置及
びそれを用いた電子ビーム露光方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】電子ビームリソグラフィー技術は、レチ
クルを用いる必要がなく、かつ微細パターン形成が可能
であることから、ＬＳＩの先行開発のツールとして用い
られている。
クルを用いる必要がなく、かつ微細パターン形成が可能
であることから、ＬＳＩの先行開発のツールとして用い
られている。
【０００３】従来、広く用いられている電子ビーム描画
方法は、電界放射型又は熱電子型電子銃を用いたガウシ
アンビーム（ポイントビーム）や可変整形ビームによっ
て、パターンを１つ１つ順次描画していく方法であり、
いわゆる一筆書き法と呼ばれている。すなわち、電子銃
から発生した電子ビームを集束レンズによりレジスト面
上で細いビームスポットに集束し、さらに偏向系によっ
てビームスポットを位置制御することによって、レジス
ト上に任意の図形を描画することができる方法である。
方法は、電界放射型又は熱電子型電子銃を用いたガウシ
アンビーム（ポイントビーム）や可変整形ビームによっ
て、パターンを１つ１つ順次描画していく方法であり、
いわゆる一筆書き法と呼ばれている。すなわち、電子銃
から発生した電子ビームを集束レンズによりレジスト面
上で細いビームスポットに集束し、さらに偏向系によっ
てビームスポットを位置制御することによって、レジス
ト上に任意の図形を描画することができる方法である。
【０００４】図１１に従来の可変矩形型電子ビーム露光
装置の光学系の一例を示す。同図を用いて従来の可変整
形ビームによる露光方法の原理を説明する。
装置の光学系の一例を示す。同図を用いて従来の可変整
形ビームによる露光方法の原理を説明する。
【０００５】図１１に示すように、ビーム源１０１から
放出された電子ビーム１０２は第１の集束レンズ１０３
によって、矩形状の第１の通過孔１０４を有する第１の
マスク１０５に照射され、この第１の通過孔１０４を通
過して矩形状に整形されたビームを第２の集束レンズ１
０６と第１のデフレクタ（偏向系）１０７とによって第
２のマスク１０９上に集束する。このように第２のマス
ク１０９上に偏向させながら集束するために、第１のデ
フレクタ１０７にコンピュータからショットサイズデー
タが与えられる。その結果、第２のマスク１０９の通過
孔（第２の通過孔）１０８からは第１の通過孔１０４と
第２の通過孔１０８との重ね合わせ部１１０に相当する
所望の大きさの矩形ビームが得られ、第３の集束レンズ
１１１と第２のデフレクタ１１２とを介して試料１１４
上に露光パターンビーム１１３が縮小投影され、コンピ
ュータで制御された第２のデフレクタ１１２によってベ
クトル的に走査される。
放出された電子ビーム１０２は第１の集束レンズ１０３
によって、矩形状の第１の通過孔１０４を有する第１の
マスク１０５に照射され、この第１の通過孔１０４を通
過して矩形状に整形されたビームを第２の集束レンズ１
０６と第１のデフレクタ（偏向系）１０７とによって第
２のマスク１０９上に集束する。このように第２のマス
ク１０９上に偏向させながら集束するために、第１のデ
フレクタ１０７にコンピュータからショットサイズデー
タが与えられる。その結果、第２のマスク１０９の通過
孔（第２の通過孔）１０８からは第１の通過孔１０４と
第２の通過孔１０８との重ね合わせ部１１０に相当する
所望の大きさの矩形ビームが得られ、第３の集束レンズ
１１１と第２のデフレクタ１１２とを介して試料１１４
上に露光パターンビーム１１３が縮小投影され、コンピ
ュータで制御された第２のデフレクタ１１２によってベ
クトル的に走査される。
【０００６】この電子ビーム露光装置では、露光すべき
パターンに応じて矩形ビームの大きさを変えることがで
き、露光時間をある程度短縮することができる。また、
この方法では、偏向フィールド内部の歪と収差が電気的
に補正でき、制御技術次第で精度を高めることができる
というメリットがあり、多くの開発がなされ実用にも供
されている。例えばＨ．Ｊ．Ｋｉｎｇ他によるＪｏｕｒ
ｎａｌ ＶａｃｕｕｍＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃ
ｈｎｏｌｏｇｙ Ｂ３ ｐ．１０６（１９８５）に示さ
れているように、可変矩形電子ビーム直接描画技術を用
いて０．５μｍ以下の微細パターンを、図形データを用
いて任意に形成することができる。
パターンに応じて矩形ビームの大きさを変えることがで
き、露光時間をある程度短縮することができる。また、
この方法では、偏向フィールド内部の歪と収差が電気的
に補正でき、制御技術次第で精度を高めることができる
というメリットがあり、多くの開発がなされ実用にも供
されている。例えばＨ．Ｊ．Ｋｉｎｇ他によるＪｏｕｒ
ｎａｌ ＶａｃｕｕｍＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃ
ｈｎｏｌｏｇｙ Ｂ３ ｐ．１０６（１９８５）に示さ
れているように、可変矩形電子ビーム直接描画技術を用
いて０．５μｍ以下の微細パターンを、図形データを用
いて任意に形成することができる。
【０００７】しかし、一方で、この可変矩形型電子ビー
ム露光装置では、０．１〜２μｍ程度の電子ビームの１
ショット毎の露光によって所望のデバイスパターンを形
成する必要があるため、描画時間が非常に長くかかり、
スループットが極端に悪くなる。また、電子ビームのス
ポット径が０．１〜２μｍ程度であるために、パターン
密度が密になるにつれて描画すべきビームショット数が
膨大となり、そのため、処理された図形データも非常に
膨大なデータ量となる。さらに、そのショットデータに
はショットの大きさの情報も加えなればならないため、
露光に必要なデータ量は一層膨大なものとなる。また、
偏向系の動作周波数の限界からスポット移動速度に限界
があり、描画に要する時間が非常に長くなり、スループ
ットが低下するという問題があった。
ム露光装置では、０．１〜２μｍ程度の電子ビームの１
ショット毎の露光によって所望のデバイスパターンを形
成する必要があるため、描画時間が非常に長くかかり、
スループットが極端に悪くなる。また、電子ビームのス
ポット径が０．１〜２μｍ程度であるために、パターン
密度が密になるにつれて描画すべきビームショット数が
膨大となり、そのため、処理された図形データも非常に
膨大なデータ量となる。さらに、そのショットデータに
はショットの大きさの情報も加えなればならないため、
露光に必要なデータ量は一層膨大なものとなる。また、
偏向系の動作周波数の限界からスポット移動速度に限界
があり、描画に要する時間が非常に長くなり、スループ
ットが低下するという問題があった。
【０００８】そこで、最近、これらの課題を解決するた
めに、ＬＳＩチップのパターンを全て、一筆書きのよう
に描画するのではなく、部分的な繰り返しパターンをマ
スクを用いて一括転写を行なう縮小転写方法が考え出さ
れた。すなわち、ＬＳＩパターンの繰り返し領域を小領
域の部分パターンに分解し、このパターンをステンシル
マスクに形成し、このマスクを用いて順次パターンを転
写していく方法である。例えば、図１１中の第２のマス
ク１０９を繰り返しパターンを持ったステンシルマスク
にし、このマスクに電子ビームを照射することによって
パターンを形成することができる。さらに、例えばＹ．
Ｎａｋａｙａｍａ他によるＪｏｕｒｎａｌ Ｖａｃｕｕ
ｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｂ８ ｐ．１８３６（１９９０）に示されているよう
に、半導体シリコンプロセスを用いて厚いステンシルマ
スクを形成し、この電子ビーム縮小転写方法をＤＲＡＭ
等のメモリーパターンの形成に適用することができる。
この方法を用いることによって、繰り返しパターンを持
ったデータを露光する時のスループットは非常に高くな
り、また、露光に必要なショットデータも全てのショッ
トデータを必要とせず、ショットの大きさの情報も必要
がないため、露光データ量を少なくすることができると
予想される。
めに、ＬＳＩチップのパターンを全て、一筆書きのよう
に描画するのではなく、部分的な繰り返しパターンをマ
スクを用いて一括転写を行なう縮小転写方法が考え出さ
れた。すなわち、ＬＳＩパターンの繰り返し領域を小領
域の部分パターンに分解し、このパターンをステンシル
マスクに形成し、このマスクを用いて順次パターンを転
写していく方法である。例えば、図１１中の第２のマス
ク１０９を繰り返しパターンを持ったステンシルマスク
にし、このマスクに電子ビームを照射することによって
パターンを形成することができる。さらに、例えばＹ．
Ｎａｋａｙａｍａ他によるＪｏｕｒｎａｌ Ｖａｃｕｕ
ｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｂ８ ｐ．１８３６（１９９０）に示されているよう
に、半導体シリコンプロセスを用いて厚いステンシルマ
スクを形成し、この電子ビーム縮小転写方法をＤＲＡＭ
等のメモリーパターンの形成に適用することができる。
この方法を用いることによって、繰り返しパターンを持
ったデータを露光する時のスループットは非常に高くな
り、また、露光に必要なショットデータも全てのショッ
トデータを必要とせず、ショットの大きさの情報も必要
がないため、露光データ量を少なくすることができると
予想される。
【０００９】しかし、この縮小転写方法に用いられるス
テンシルマスクの形成は非常に困難であり、工程的にも
非常に煩雑で、長いプロセスを必要とする。また、その
マスクの交換も容易ではない。さらに、ステンシルマス
クを用いているため、繰り返しパターンが頻繁に現われ
るメモリーＩＣ等の場合に適用範囲が限られ、繰り返し
パターンがないロジックＩＣ等の場合の露光データでは
スループットを向上させることはできない。また、繰り
返しパターンの種類を多くしても電子ビームを偏向させ
ることに時間がかかり、さらに偏向によってビームショ
ットの形状に歪が生じてしまうという欠点がある。した
がって、このステンシルマスクを用いた電子ビーム縮小
転写方法では、任意のパターン全てに対応することは不
可能であった。
テンシルマスクの形成は非常に困難であり、工程的にも
非常に煩雑で、長いプロセスを必要とする。また、その
マスクの交換も容易ではない。さらに、ステンシルマス
クを用いているため、繰り返しパターンが頻繁に現われ
るメモリーＩＣ等の場合に適用範囲が限られ、繰り返し
パターンがないロジックＩＣ等の場合の露光データでは
スループットを向上させることはできない。また、繰り
返しパターンの種類を多くしても電子ビームを偏向させ
ることに時間がかかり、さらに偏向によってビームショ
ットの形状に歪が生じてしまうという欠点がある。した
がって、このステンシルマスクを用いた電子ビーム縮小
転写方法では、任意のパターン全てに対応することは不
可能であった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】前記のとおり、従来の
可変矩形型電子ビーム露光装置では、描画のスループッ
トが悪く、露光データが膨大になる問題があった。ま
た、ステンシルマスクを用いた従来の電子ビーム縮小転
写リソグラフィーでは、適用範囲が限定される問題があ
った。
可変矩形型電子ビーム露光装置では、描画のスループッ
トが悪く、露光データが膨大になる問題があった。ま
た、ステンシルマスクを用いた従来の電子ビーム縮小転
写リソグラフィーでは、適用範囲が限定される問題があ
った。
【００１１】本発明の目的は、描画スループットの向上
と露光データ量の低減とを実現し、かつ任意パターンの
形成に対応可能な電子ビーム露光装置及びそれを用いた
電子ビーム露光方法を提供することにある。
と露光データ量の低減とを実現し、かつ任意パターンの
形成に対応可能な電子ビーム露光装置及びそれを用いた
電子ビーム露光方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、マトリックス形状又はライン形状に電子
ビームを同時に放出することができるマルチビーム源を
備えた電子銃を採用することとしたものである。特にマ
トリックス電子銃では、多数のビーム源の１つ１つをあ
るいはその列毎に、露光データに従って動作を独立に制
御することができる。描画スループットの一層の向上の
ためには、電子ビームの偏向と試料の移動とを連動させ
ることが好ましい。
に、本発明は、マトリックス形状又はライン形状に電子
ビームを同時に放出することができるマルチビーム源を
備えた電子銃を採用することとしたものである。特にマ
トリックス電子銃では、多数のビーム源の１つ１つをあ
るいはその列毎に、露光データに従って動作を独立に制
御することができる。描画スループットの一層の向上の
ためには、電子ビームの偏向と試料の移動とを連動させ
ることが好ましい。
【００１３】
【作用】本発明によれば、マトリックス電子銃又はライ
ン電子銃の採用により、露光パターンに対応した位置の
個別ビーム源のみを一斉にオンすることによって、繰り
返しパターンを持たないロジック的なパターンの場合で
も、一括縮小投影で高速にパターンを形成することがで
きる。さらに、露光データは個別ビーム源に対応した微
小なピクセルに分割され、そのピクセル内のパターンの
有無に関する情報のみを持っていればよく、ビームショ
ットの大きさの情報は全く必要としない。そのため、露
光データ量を非常に少なくすることができ、そのデータ
のやりとりの高速化を達成できる。
ン電子銃の採用により、露光パターンに対応した位置の
個別ビーム源のみを一斉にオンすることによって、繰り
返しパターンを持たないロジック的なパターンの場合で
も、一括縮小投影で高速にパターンを形成することがで
きる。さらに、露光データは個別ビーム源に対応した微
小なピクセルに分割され、そのピクセル内のパターンの
有無に関する情報のみを持っていればよく、ビームショ
ットの大きさの情報は全く必要としない。そのため、露
光データ量を非常に少なくすることができ、そのデータ
のやりとりの高速化を達成できる。
【００１４】また、従来の可変矩形型電子ビーム露光の
場合とは違って矩形ビームの大きさを変えるための機構
を必要としないため、電子ビーム露光装置のカラム構造
を非常に簡略化することができる。さらに、縮小投影の
ための集束レンズや偏向系も１〜２組だけでよく、カラ
ムの長さを短くすることができ、電子ビームの歪の発生
も抑えることができるので、正確な電子ビーム露光の実
現が可能である。
場合とは違って矩形ビームの大きさを変えるための機構
を必要としないため、電子ビーム露光装置のカラム構造
を非常に簡略化することができる。さらに、縮小投影の
ための集束レンズや偏向系も１〜２組だけでよく、カラ
ムの長さを短くすることができ、電子ビームの歪の発生
も抑えることができるので、正確な電子ビーム露光の実
現が可能である。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例に係る電子ビーム露光
装置及び露光方法について、図面を参照しながら説明す
る。
装置及び露光方法について、図面を参照しながら説明す
る。
【００１６】（実施例１）図１は、本発明の第１の実施
例に係る電子ビーム露光装置の光学系を模式的に示すも
のである。図１において、１はマトリックス電子銃とし
て構成された多数の個別ビーム源を備えたマルチビーム
源、２は放出された電子ビーム１０２を加速するための
加速電圧、４は縮小転写のための集束レンズ、５は偏向
系、６は露光パターンビーム、７はレジストを塗布した
試料である。ただし、マルチビーム源１は、個別ビーム
源の各々のオン・オフ動作を１つ１つ独立に制御できる
ものである。
例に係る電子ビーム露光装置の光学系を模式的に示すも
のである。図１において、１はマトリックス電子銃とし
て構成された多数の個別ビーム源を備えたマルチビーム
源、２は放出された電子ビーム１０２を加速するための
加速電圧、４は縮小転写のための集束レンズ、５は偏向
系、６は露光パターンビーム、７はレジストを塗布した
試料である。ただし、マルチビーム源１は、個別ビーム
源の各々のオン・オフ動作を１つ１つ独立に制御できる
ものである。
【００１７】この電子ビーム露光装置によれば、マルチ
ビーム源１から一斉に放出された電子ビーム１０２を加
速電圧２によって加速し、これを集束レンズ４により露
光パターンビーム６として試料７上に一括縮小転写す
る。この際、各々５μｍ程度の幅から一斉に放出された
電子ビーム１０２を一旦広げて、次に集束レンズ４によ
って縮小倍率１／１００で露光を行なうと、試料７上に
０．０５μｍ以下の寸法の超微細かつ高密度の露光パタ
ーンを形成することができる。
ビーム源１から一斉に放出された電子ビーム１０２を加
速電圧２によって加速し、これを集束レンズ４により露
光パターンビーム６として試料７上に一括縮小転写す
る。この際、各々５μｍ程度の幅から一斉に放出された
電子ビーム１０２を一旦広げて、次に集束レンズ４によ
って縮小倍率１／１００で露光を行なうと、試料７上に
０．０５μｍ以下の寸法の超微細かつ高密度の露光パタ
ーンを形成することができる。
【００１８】図４を用いて、試料７としての１チップの
露光過程を説明する。図４に示すように、チップ３１を
マトリックス電子銃全体の幅に相当する１〜５ｍｍ程度
の幅のフレーム３２に分割し、各フレーム３２の中を約
１〜５ｍｍ角のセクション３３（ａ，ｂ，…）に分割
し、さらに各セクション３３の中を１つ１つの個別ビー
ム源で描画できる０．０５μｍ以下の寸法のピクセルに
分割する。露光データは、各ピクセルにおけるパターン
の有無のみの情報としてピクセル毎に作成され、そのビ
ームショットの大きさの情報は全く必要としない。この
露光データを用いてマトリックス毎に露光を行い、さら
に偏向系５を用いて電子ビームを同時に偏向させること
によって、マトリックス領域毎に順次露光を行なう。こ
れにより、任意の露光パターンを正確かつ高速に形成す
ることができる。なお、偏向系５による電子ビームの偏
向と、試料７を保持するための試料ステージの移動とを
連動させれば、描画のスループットを一層向上させるこ
とができる。
露光過程を説明する。図４に示すように、チップ３１を
マトリックス電子銃全体の幅に相当する１〜５ｍｍ程度
の幅のフレーム３２に分割し、各フレーム３２の中を約
１〜５ｍｍ角のセクション３３（ａ，ｂ，…）に分割
し、さらに各セクション３３の中を１つ１つの個別ビー
ム源で描画できる０．０５μｍ以下の寸法のピクセルに
分割する。露光データは、各ピクセルにおけるパターン
の有無のみの情報としてピクセル毎に作成され、そのビ
ームショットの大きさの情報は全く必要としない。この
露光データを用いてマトリックス毎に露光を行い、さら
に偏向系５を用いて電子ビームを同時に偏向させること
によって、マトリックス領域毎に順次露光を行なう。こ
れにより、任意の露光パターンを正確かつ高速に形成す
ることができる。なお、偏向系５による電子ビームの偏
向と、試料７を保持するための試料ステージの移動とを
連動させれば、描画のスループットを一層向上させるこ
とができる。
【００１９】前記マルチビーム源１と試料７上のパター
ン図形との対応関係を、図５及び図６に示す。マルチビ
ーム源１の電子放射面上に微細かつ高密度のマトリック
ス状に配置された１つ１つの個別ビーム源１５０のう
ち、パターン情報を持っているものだけがオンの状態
（図５及び図６中の黒丸）となり、図６に示すように一
斉に電子ビーム１０２を放出し、一括して露光領域１６
０を形成することができる。つまり、各ピクセルにおけ
るパターンの有無のみの情報を個別ビーム源１５０の各
々に与えればよいのである。
ン図形との対応関係を、図５及び図６に示す。マルチビ
ーム源１の電子放射面上に微細かつ高密度のマトリック
ス状に配置された１つ１つの個別ビーム源１５０のう
ち、パターン情報を持っているものだけがオンの状態
（図５及び図６中の黒丸）となり、図６に示すように一
斉に電子ビーム１０２を放出し、一括して露光領域１６
０を形成することができる。つまり、各ピクセルにおけ
るパターンの有無のみの情報を個別ビーム源１５０の各
々に与えればよいのである。
【００２０】マトリックス電子銃としてのマルチビーム
源１は、例えば半導体シリコンプロセスにより作製する
ことができる。この電子銃の製造方法の一例を、図７を
参照しながら説明する。
源１は、例えば半導体シリコンプロセスにより作製する
ことができる。この電子銃の製造方法の一例を、図７を
参照しながら説明する。
【００２１】まず、ｐ形の半導体シリコン基板４０を選
択酸化し、０．５μｍ幅の酸化膜４１の分離領域を形成
する。次に、レジストパターンをマスクとして加速電圧
６０ｋｅＶ、ドーズ量８×１０15でＡｓ+ のイオン注入
を施すことにより、幅１μｍ程度のｎ+ 領域２００を形
成する（図７（ａ））。このイオン注入を施した基板上
に導電膜としてｐｏｌｙ−Ｓｉ膜を２００ｎｍ厚堆積
し、ｎ+ 領域２００の一部の上に０．５〜１μｍ幅のｐ
ｏｌｙ−Ｓｉ膜のパターン形成を行ない、これをワード
線４６とする。さらに、この基板上に絶縁膜としてのＳ
ｉＯ2 膜を４００ｎｍ厚、次いで導電膜としてのＡｌ膜
を３００ｎｍ厚堆積し、この上にレジストパターンを形
成し、ｎ+ 領域２００上に０．５〜１μｍ幅のＳｉＯ2
膜４２及びビット線（Ａｌ膜）４３の２層構造を形成す
るように、レジストパターンをマスクとしてＳｉＯ2 膜
及びＡｌ膜のパターン形成を行なう（図７（ｂ））。さ
らに、２００ｎｍ厚の酸化膜を堆積したうえ全面エッチ
ングを施すことによって、ＳｉＯ2 膜４２及びビット線
４３のパターン側壁に酸化膜のサイドウォール４７を形
成する。さらに、このサイドウォール４７をマスクとし
て自己整合的に加速電圧４０ｋｅＶ、ドーズ量６×１０
15でＢＦ２+ のイオン注入を施すことにより、半導体シ
リコン基板４０の表面に電子生成領域となるｐ+ 領域３
００を形成する（図７（ｃ））。そして、この酸化膜の
サイドウォール４７をウエットエッチングで除去した
後、基板全面に加速電圧２０ｋｅＶ、ドーズ量８×１０
15でＡｓ+の浅いイオン注入を行なうことによって、ｐ
+ 領域３００上にかつｎ+ 領域２００とつながるよう
に、電子ビーム放出領域となるｎ++領域４００を形成す
る（図７（ｄ））。
択酸化し、０．５μｍ幅の酸化膜４１の分離領域を形成
する。次に、レジストパターンをマスクとして加速電圧
６０ｋｅＶ、ドーズ量８×１０15でＡｓ+ のイオン注入
を施すことにより、幅１μｍ程度のｎ+ 領域２００を形
成する（図７（ａ））。このイオン注入を施した基板上
に導電膜としてｐｏｌｙ−Ｓｉ膜を２００ｎｍ厚堆積
し、ｎ+ 領域２００の一部の上に０．５〜１μｍ幅のｐ
ｏｌｙ−Ｓｉ膜のパターン形成を行ない、これをワード
線４６とする。さらに、この基板上に絶縁膜としてのＳ
ｉＯ2 膜を４００ｎｍ厚、次いで導電膜としてのＡｌ膜
を３００ｎｍ厚堆積し、この上にレジストパターンを形
成し、ｎ+ 領域２００上に０．５〜１μｍ幅のＳｉＯ2
膜４２及びビット線（Ａｌ膜）４３の２層構造を形成す
るように、レジストパターンをマスクとしてＳｉＯ2 膜
及びＡｌ膜のパターン形成を行なう（図７（ｂ））。さ
らに、２００ｎｍ厚の酸化膜を堆積したうえ全面エッチ
ングを施すことによって、ＳｉＯ2 膜４２及びビット線
４３のパターン側壁に酸化膜のサイドウォール４７を形
成する。さらに、このサイドウォール４７をマスクとし
て自己整合的に加速電圧４０ｋｅＶ、ドーズ量６×１０
15でＢＦ２+ のイオン注入を施すことにより、半導体シ
リコン基板４０の表面に電子生成領域となるｐ+ 領域３
００を形成する（図７（ｃ））。そして、この酸化膜の
サイドウォール４７をウエットエッチングで除去した
後、基板全面に加速電圧２０ｋｅＶ、ドーズ量８×１０
15でＡｓ+の浅いイオン注入を行なうことによって、ｐ
+ 領域３００上にかつｎ+ 領域２００とつながるよう
に、電子ビーム放出領域となるｎ++領域４００を形成す
る（図７（ｄ））。
【００２２】以上の半導体シリコンプロセスにより作製
されたマトリックス電子銃を図８及び図９に示す。図８
は平面図であり、図９は図８のＡ−Ａ′断面図である。
されたマトリックス電子銃を図８及び図９に示す。図８
は平面図であり、図９は図８のＡ−Ａ′断面図である。
【００２３】両図において、ｎ+ 領域２００の幅は約２
〜１０μｍ、ｐ+ 領域３００は約１〜５μｍ角、ＳｉＯ
2 膜４２の膜厚は約５００ｎｍ、ビット線４３の膜厚は
約１００〜３００ｎｍである。図９に示すように、ワー
ド線４６にある程度の値以上の電圧（Ｖｄ）４５をかけ
ることによって、ｐ+ 領域３００から電子を生成させ、
この電子をｎ++領域４００から放出させる。さらに、ビ
ット線４３にある電圧（Ｖｇ）４４をかけることによっ
て、放出された電子に方向性をもたせ、安定した高輝度
の電子ビーム１０２を得る。しかも、各ビット線４３及
びワード線４６への印加電圧を制御することにより、個
別ビーム源の各々を独立にオン・オフ制御することがで
きる。
〜１０μｍ、ｐ+ 領域３００は約１〜５μｍ角、ＳｉＯ
2 膜４２の膜厚は約５００ｎｍ、ビット線４３の膜厚は
約１００〜３００ｎｍである。図９に示すように、ワー
ド線４６にある程度の値以上の電圧（Ｖｄ）４５をかけ
ることによって、ｐ+ 領域３００から電子を生成させ、
この電子をｎ++領域４００から放出させる。さらに、ビ
ット線４３にある電圧（Ｖｇ）４４をかけることによっ
て、放出された電子に方向性をもたせ、安定した高輝度
の電子ビーム１０２を得る。しかも、各ビット線４３及
びワード線４６への印加電圧を制御することにより、個
別ビーム源の各々を独立にオン・オフ制御することがで
きる。
【００２４】本実施例に係る電子ビーム露光装置を用い
たデバイス製造プロセスの例を図１０に示す。まず、半
導体シリコン基板７１上に電子線レジスト７２としてポ
リメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を１μｍ厚塗布し
たものを試料７とする（図１０（ａ））。このレジスト
７２上に、マルチビーム源１からの任意パターンに対応
した電子ビーム１０２を一括して照射する（図１０
（ｂ））。その後、レジストを現像することによって、
所望のレジストパターン７２ｐを形成する（図１０
（ｃ））。このように、マルチビーム源１からの電子ビ
ーム１０２を用いることにより、容易かつ高速に任意パ
ターンを一括形成することができる。
たデバイス製造プロセスの例を図１０に示す。まず、半
導体シリコン基板７１上に電子線レジスト７２としてポ
リメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を１μｍ厚塗布し
たものを試料７とする（図１０（ａ））。このレジスト
７２上に、マルチビーム源１からの任意パターンに対応
した電子ビーム１０２を一括して照射する（図１０
（ｂ））。その後、レジストを現像することによって、
所望のレジストパターン７２ｐを形成する（図１０
（ｃ））。このように、マルチビーム源１からの電子ビ
ーム１０２を用いることにより、容易かつ高速に任意パ
ターンを一括形成することができる。
【００２５】以上のように、本実施例によれば、マトリ
ックス電子銃を構成する個別ビーム源の各々のオン・オ
フ動作を独立に制御することにより、一括縮小投影で任
意の微細露光パターンを正確かつ高速に形成することが
できる。さらに、露光データとしてビームショットの大
きさの情報を必要としないため、露光データ量を非常に
少なくすることができ、そのデータのやりとりの高速化
を達成できる。
ックス電子銃を構成する個別ビーム源の各々のオン・オ
フ動作を独立に制御することにより、一括縮小投影で任
意の微細露光パターンを正確かつ高速に形成することが
できる。さらに、露光データとしてビームショットの大
きさの情報を必要としないため、露光データ量を非常に
少なくすることができ、そのデータのやりとりの高速化
を達成できる。
【００２６】（実施例２）図２は、本発明の第２の実施
例に係る電子ビーム露光装置の光学系を模式的に示すも
のである。図２において、１１はマトリックス電子銃と
して構成された多数の個別ビーム源を備えたマルチビー
ム源、１２は放出された電子ビーム１０２を加速するた
めの加速電圧、１４及び１５は倍率１／１００の縮小転
写のための第１及び第２の集束レンズ、１６は偏向系、
１７は露光パターンビーム、１８はレジストを塗布した
試料である。ただし、マルチビーム源１１は、図８及び
図９に示したマトリックス電子銃と同様の構造を備え、
かつ個別ビーム源のオン・オフ動作を列毎に独立に制御
できるものである。
例に係る電子ビーム露光装置の光学系を模式的に示すも
のである。図２において、１１はマトリックス電子銃と
して構成された多数の個別ビーム源を備えたマルチビー
ム源、１２は放出された電子ビーム１０２を加速するた
めの加速電圧、１４及び１５は倍率１／１００の縮小転
写のための第１及び第２の集束レンズ、１６は偏向系、
１７は露光パターンビーム、１８はレジストを塗布した
試料である。ただし、マルチビーム源１１は、図８及び
図９に示したマトリックス電子銃と同様の構造を備え、
かつ個別ビーム源のオン・オフ動作を列毎に独立に制御
できるものである。
【００２７】前記第１の実施例の場合と同様の露光デー
タを用いてマトリックス内の列毎に露光を行い、さらに
偏向系１６を用いて電子ビームを同時に偏向させること
によって、マトリックス領域内の列毎に順次露光を行な
う。これにより、任意の露光パターンを正確かつ高速に
形成することができる。なお、偏向系１６による電子ビ
ームの偏向と、試料１８を保持するための試料ステージ
の移動とを連動させれば、描画のスループットを一層向
上させることができる。
タを用いてマトリックス内の列毎に露光を行い、さらに
偏向系１６を用いて電子ビームを同時に偏向させること
によって、マトリックス領域内の列毎に順次露光を行な
う。これにより、任意の露光パターンを正確かつ高速に
形成することができる。なお、偏向系１６による電子ビ
ームの偏向と、試料１８を保持するための試料ステージ
の移動とを連動させれば、描画のスループットを一層向
上させることができる。
【００２８】（実施例３）図３は、本発明の第３の実施
例に係る電子ビーム露光装置の光学系を模式的に示すも
のである。図３において、２１はライン電子銃として構
成された多数の個別ビーム源を備えたマルチビーム源、
２２は放出された電子ビーム１０２を加速するための加
速電圧、２４は倍率１／１００の縮小転写のための集束
レンズ、２５は偏向系、２６は露光パターンビーム、２
７はレジストを塗布した試料である。ただし、マルチビ
ーム源２１は、図８及び図９に示したマトリックス電子
銃の１ライン分に相当するライン電子銃の構造を備え、
かつ個別ビーム源の各々のオン・オフ動作を１つ１つ独
立に制御できるものである。
例に係る電子ビーム露光装置の光学系を模式的に示すも
のである。図３において、２１はライン電子銃として構
成された多数の個別ビーム源を備えたマルチビーム源、
２２は放出された電子ビーム１０２を加速するための加
速電圧、２４は倍率１／１００の縮小転写のための集束
レンズ、２５は偏向系、２６は露光パターンビーム、２
７はレジストを塗布した試料である。ただし、マルチビ
ーム源２１は、図８及び図９に示したマトリックス電子
銃の１ライン分に相当するライン電子銃の構造を備え、
かつ個別ビーム源の各々のオン・オフ動作を１つ１つ独
立に制御できるものである。
【００２９】本実施例の場合にも図４と同様に、試料２
７としてのチップ３１をライン電子銃全体の長さに相当
する１〜５ｍｍ程度の幅のフレーム３２に分割し、各フ
レーム３２の中を副偏向によって偏向できる大きさのセ
クション３３（ａ，ｂ，…）に分割し、さらに各セクシ
ョン３３の中を１つ１つの個別ビーム源で描画できる
０．０５μｍ以下の寸法のピクセルに分割する。マルチ
ビーム源２１に与えられる露光データは、前記第１の実
施例の場合と同様に、各ピクセルにおけるパターンの有
無のみの情報としてピクセル毎に作成され、そのビーム
ショットの大きさの情報は全く必要としない。この露光
データを用いてライン毎に露光を行い、さらに偏向系２
５を用いて電子ビームを同時に偏向させることによっ
て、ライン領域毎に順次露光を行なう。これにより、任
意の露光パターンを正確かつ高速に形成することができ
る。なお、偏向系２５による電子ビームの偏向と、試料
２７を保持するための試料ステージの移動とを連動させ
れば、描画のスループットを一層向上させることができ
る。
７としてのチップ３１をライン電子銃全体の長さに相当
する１〜５ｍｍ程度の幅のフレーム３２に分割し、各フ
レーム３２の中を副偏向によって偏向できる大きさのセ
クション３３（ａ，ｂ，…）に分割し、さらに各セクシ
ョン３３の中を１つ１つの個別ビーム源で描画できる
０．０５μｍ以下の寸法のピクセルに分割する。マルチ
ビーム源２１に与えられる露光データは、前記第１の実
施例の場合と同様に、各ピクセルにおけるパターンの有
無のみの情報としてピクセル毎に作成され、そのビーム
ショットの大きさの情報は全く必要としない。この露光
データを用いてライン毎に露光を行い、さらに偏向系２
５を用いて電子ビームを同時に偏向させることによっ
て、ライン領域毎に順次露光を行なう。これにより、任
意の露光パターンを正確かつ高速に形成することができ
る。なお、偏向系２５による電子ビームの偏向と、試料
２７を保持するための試料ステージの移動とを連動させ
れば、描画のスループットを一層向上させることができ
る。
【００３０】
【発明の効果】以上説明してきたとおり、本発明によれ
ば、マトリックス電子銃又はライン電子銃の採用によ
り、露光パターンに対応した位置の個別ビーム源のみを
一斉にオンすることによって、一括縮小投影で任意の露
光パターンを高速に形成することができる。さらに、露
光データとしてピクセル内のパターンの有無に関する情
報のみを持っていればよく、ビームショットの大きさの
情報は全く必要としないので、露光データ量を低減でき
る。
ば、マトリックス電子銃又はライン電子銃の採用によ
り、露光パターンに対応した位置の個別ビーム源のみを
一斉にオンすることによって、一括縮小投影で任意の露
光パターンを高速に形成することができる。さらに、露
光データとしてピクセル内のパターンの有無に関する情
報のみを持っていればよく、ビームショットの大きさの
情報は全く必要としないので、露光データ量を低減でき
る。
【００３１】また、可変矩形型電子ビーム露光の場合と
は違って矩形ビームの大きさを変えるための機構を必要
としないため、電子ビーム露光装置のカラム構造を非常
に簡略化することができる。さらに、縮小投影のための
集束レンズや偏向系も１〜２組だけでよく、カラムの長
さを短くすることができ、電子ビームの歪の発生も抑え
ることができるので、正確な電子ビーム露光の実現が可
能となる。
は違って矩形ビームの大きさを変えるための機構を必要
としないため、電子ビーム露光装置のカラム構造を非常
に簡略化することができる。さらに、縮小投影のための
集束レンズや偏向系も１〜２組だけでよく、カラムの長
さを短くすることができ、電子ビームの歪の発生も抑え
ることができるので、正確な電子ビーム露光の実現が可
能となる。
【００３２】したがって、本発明によれば、超高密度集
積回路の製造に大きく寄与することができる。なお、電
子ビームの偏向と試料の移動とを連動させることとすれ
ば、描画スループットを一層向上させ得る。
積回路の製造に大きく寄与することができる。なお、電
子ビームの偏向と試料の移動とを連動させることとすれ
ば、描画スループットを一層向上させ得る。
【図１】本発明の第１の実施例に係る電子ビーム露光装
置の光学系の模式図である。
置の光学系の模式図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る電子ビーム露光装
置の光学系の模式図である。
置の光学系の模式図である。
【図３】本発明の第３の実施例に係る電子ビーム露光装
置の光学系の模式図である。
置の光学系の模式図である。
【図４】試料としての１チップの露光過程を説明するた
めのチップ平面図である。
めのチップ平面図である。
【図５】本発明の第１の実施例に係る電子ビーム露光装
置に用いられるマトリックス電子銃と試料上のパターン
図形とを対応付けて説明するための平面図である。
置に用いられるマトリックス電子銃と試料上のパターン
図形とを対応付けて説明するための平面図である。
【図６】図５の対応関係を斜視図として表わしたもので
ある。
ある。
【図７】本発明の第１の実施例に係る電子ビーム露光装
置に用いられるマトリックス電子銃の製造方法の一例を
示す工程断面図である。
置に用いられるマトリックス電子銃の製造方法の一例を
示す工程断面図である。
【図８】図７の工程で製造されたマトリックス電子銃の
平面図である。
平面図である。
【図９】図８のマトリックス電子銃のＡ−Ａ′断面図で
ある。
ある。
【図１０】本発明の第１の実施例に係る電子ビーム露光
装置を用いたデバイス製造プロセスの例を示す工程断面
図である。
装置を用いたデバイス製造プロセスの例を示す工程断面
図である。
【図１１】従来の可変矩形型電子ビーム露光装置の光学
系の模式図である。
系の模式図である。
１，１１，２１ マルチビーム源（電子銃） ２，１２，２２ 加速電圧 ４，１４，１５，２４ 集束レンズ ５，１６，２５ 偏向系 ６，１７，２６ 露光パターンビーム ７，１８，２７ 試料 １０２ 電子ビーム １５０ 個別ビーム源 １６０ 露光領域 ２００ ｎ+ 領域 ３００ ｐ+ 領域 ４００ ｎ++領域
Claims (7)
- 【請求項１】 半導体デバイスの微細加工のための電子
ビームリソグラフィーに用いられる電子ビーム露光装置
であって、 マトリックス形状に電子ビームを放出するように配置さ
れた多数の個別ビーム源を有する電子銃と、 露光データを取り込み、前記電子銃の多数の個別ビーム
源のうちの半導体デバイスのパターン位置に対応する個
別ビーム源のみを同時にオンさせることによってそれぞ
れ電子ビームを放出させるように、該個別ビーム源の各
々を前記露光データに従って独立に制御するための制御
部と、 前記電子銃から放出された各電子ビームに電圧をかける
ことによって該電子ビームを加速するための加速部と、 レジストを塗布した試料上に前記加速部により加速され
た各電子ビームを同時に照射するように該電子ビームを
同時に偏向させるための偏向部と、 前記試料のマトリックス領域毎に順次露光を行なうよう
に該試料を移動させるための試料ステージ部とを備えた
ことを特徴とする電子ビーム露光装置。 - 【請求項２】 半導体デバイスの微細加工のための電子
ビームリソグラフィーに用いられる電子ビーム露光装置
であって、 マトリックス形状に電子ビームを放出するように配置さ
れた多数の個別ビーム源を有する電子銃と、 露光データを取り込み、前記電子銃の多数の個別ビーム
源のうちの半導体デバイスのパターン位置に対応する個
別ビーム源のみを列毎に同時にオンさせることによって
それぞれ電子ビームを放出させるように、該個別ビーム
源を前記露光データに従って列毎に独立に制御するため
の制御部と、 前記電子銃から列毎に放出された各電子ビームに電圧を
かけることによって該電子ビームを加速するための加速
部と、 レジストを塗布した試料上に前記加速部により加速され
た各電子ビームを列毎に同時に照射するように該電子ビ
ームを同時に偏向させるための偏向部と、 前記試料のマトリックス領域中の列毎に順次露光を行な
うように該試料を移動させるための試料ステージ部とを
備えたことを特徴とする電子ビーム露光装置。 - 【請求項３】 半導体デバイスの微細加工のための電子
ビームリソグラフィーに用いられる電子ビーム露光装置
であって、 ライン形状に電子ビームを放出するように配置された多
数の個別ビーム源を有する電子銃と、 露光データを取り込み、前記電子銃の多数の個別ビーム
源のうちの半導体デバイスのパターン位置に対応する個
別ビーム源のみを同時にオンさせることによってそれぞ
れ電子ビームを放出させるように、該個別ビーム源の各
々を前記露光データに従って独立に制御するための制御
部と、 前記電子銃から放出された各電子ビームに電圧をかける
ことによって該電子ビームを加速するための加速部と、 レジストを塗布した試料上に前記加速部により加速され
た各電子ビームを同時に照射するように該電子ビームを
同時に偏向させるための偏向部と、 前記試料のライン毎に順次露光を行なうように該試料を
移動させるための試料ステージ部とを備えたことを特徴
とする電子ビーム露光装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電
子ビーム露光装置において、 前記偏向部による電子ビームの偏向と前記試料ステージ
部による試料の移動とを連動させるための連動部を更に
備えたことを特徴とする電子ビーム露光装置。 - 【請求項５】 半導体デバイスの微細加工のための電子
ビームリソグラフィーに適用される電子ビーム露光方法
であって、 マトリックス形状に電子ビームを放出するように配置さ
れた多数の個別ビーム源を有する電子銃の制御部に露光
データを取り込み、 前記電子銃の多数の個別ビーム源の各々を前記取り込ん
だ露光データに従って独立に制御することにより該個別
ビーム源のうちの半導体デバイスのパターン位置に対応
する個別ビーム源のみから同時に電子ビームを放出さ
せ、 前記放出された各電子ビームに電圧をかけることによっ
て該電子ビームを加速し、 レジストを塗布した試料上に前記加速された各電子ビー
ムを一括して縮小転写しながら該電子ビームを同時に偏
向させることにより前記試料のマトリックス領域毎に順
次露光を行なって任意のパターンを形成することを特徴
とする電子ビーム露光方法。 - 【請求項６】 半導体デバイスの微細加工のための電子
ビームリソグラフィーに適用される電子ビーム露光方法
であって、 マトリックス形状に電子ビームを放出するように配置さ
れた多数の個別ビーム源を有する電子銃の制御部に露光
データを取り込み、 前記電子銃の多数の個別ビーム源の各々を前記取り込ん
だ露光データに従って列毎に独立に制御することにより
該個別ビーム源のうちの半導体デバイスのパターン位置
に対応する個別ビーム源のみから列毎に同時に電子ビー
ムを放出させ、 前記放出された各電子ビームに電圧をかけることによっ
て該電子ビームを加速し、 レジストを塗布した試料上に前記加速された列毎の電子
ビームを一括して縮小転写しながら該電子ビームを同時
に偏向させることにより前記試料のマトリックス領域中
の列毎に順次露光を行なって任意のパターンを形成する
ことを特徴とする電子ビーム露光方法。 - 【請求項７】 半導体デバイスの微細加工のための電子
ビームリソグラフィーに適用される電子ビーム露光方法
であって、 ライン形状に電子ビームを放出するように配置された多
数の個別ビーム源を有する電子銃の制御部に露光データ
を取り込み、 前記電子銃の多数の個別ビーム源の各々を前記取り込ん
だ露光データに従って独立に制御することにより該個別
ビーム源のうちの半導体デバイスのパターン位置に対応
する個別ビーム源のみから同時に電子ビームを放出さ
せ、 前記放出された各電子ビームに電圧をかけることによっ
て該電子ビームを加速し、 レジストを塗布した試料上に前記加速された各電子ビー
ムを一括して縮小転写しながら該電子ビームを同時に偏
向させることにより前記試料のライン領域毎に順次露光
を行なって任意のパターンを形成することを特徴とする
電子ビーム露光方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33267992A JPH06181172A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 電子ビーム露光装置及びその露光方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33267992A JPH06181172A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 電子ビーム露光装置及びその露光方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06181172A true JPH06181172A (ja) | 1994-06-28 |
Family
ID=18257671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33267992A Withdrawn JPH06181172A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 電子ビーム露光装置及びその露光方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06181172A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6091202A (en) * | 1995-12-21 | 2000-07-18 | Nec Corporation | Electron beam exposure apparatus with non-orthogonal electron emitting element matrix |
| JP2012243968A (ja) * | 2011-05-20 | 2012-12-10 | Nuflare Technology Inc | 荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法 |
-
1992
- 1992-12-14 JP JP33267992A patent/JPH06181172A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6091202A (en) * | 1995-12-21 | 2000-07-18 | Nec Corporation | Electron beam exposure apparatus with non-orthogonal electron emitting element matrix |
| JP2012243968A (ja) * | 2011-05-20 | 2012-12-10 | Nuflare Technology Inc | 荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000307 |