JPH07142352A - 電子ビーム描画装置および電子ビーム描画方法 - Google Patents

電子ビーム描画装置および電子ビーム描画方法

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JPH07142352A
JPH07142352A JP5287897A JP28789793A JPH07142352A JP H07142352 A JPH07142352 A JP H07142352A JP 5287897 A JP5287897 A JP 5287897A JP 28789793 A JP28789793 A JP 28789793A JP H07142352 A JPH07142352 A JP H07142352A
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pattern
shot
electron beam
patterns
line
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Katsushi Ito
勝志 伊藤
Hiroshi Yamashita
浩 山下
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単でかつ短時間で電子ビーム照射量の調整や
位置ズレ補正、繋ぎ補正、装置の各部分の調整、安定性
評価等を行う事が可能な電子ビーム描画装置および方法
を提供する。 【構成】第２アパーチャ１６Ａが半導体基板１８上に左
右および上下方向にそれぞれ隣接したショットパターン
９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｄ対応のショットアパーチャ１６
１と、ショットパターンの外周部の上下および左右方向
に所定幅の短線をピッチｓで配列した線／間隔パターン
２１Ａ，２２Ａとショットパターン９１Ｂ，９１Ｄの外
周部の上下および左右方向に上記短線をそれぞれピッチ
ｓと主尺／副尺関係となるピッチｐで配列した線／間隔
パターン２１Ｂ，２２Ｂおよび２１Ｄ，２２Ｄとを描画
して形成した評価用パターン９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｄを
描画するための評価アパーチャとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子ビーム描画装置およ
び電子ビーム描画方法に関し、特に超ＬＳＩ用のリソグ
ラフィに利用される電子ビーム描画装置および電子ビー
ム描画方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】マスク基板あるいはウエーハ上に塗布し
したレジストに５〜５０ＫｅＶの高速電子ビームを照射
し、上記レジストの被照射部分の化学反応を利用して所
望のパターンを得る電子ビーム露光は、ビーム径０．１
μｍ以下と高解像度であることと、磁界や電界で容易に
偏向できるので、偏向の走査信号をコンピュータ制御に
より高精度でパターンを発生できることとなどから、大
規模、高集積度、高精細度化を必要とする数百万パター
ン以上の超ＬＳＩ用のリソグラフィ（半導体基板上に所
望のパターンのレジスト膜を形成する工程）に不可欠の
技術として位置ずけられている。
【０００３】電子ビーム描画装置は使用する電子ビーム
の形状により、ガウス型ビームを用いるものと、成形ビ
ームを用いるものとがある。成形ビームを用いる方法
は、集束ビームの断面形状を所望の形状に加工したビー
ムで必要とする形状の孔（アパーチャ）を照射し、この
アパーチャの像を縮小してつくられた電子ビームを用い
て描画する。この成形ビームを用いる装置には、成形ビ
ームの断面積が一定の固定形状ビームを用いるものと、
２個のアパーチャを電子光学的に重ね合せ、成形ビーム
の断面積を可変とした可変形状ビームを用いるものとが
ある。ここでは、超ＬＳＩ用のリソグラフィ用として、
本質的に高精度かつ高速度であることにより広く使用さ
れる可変形状ビーム型の電子ビーム描画装置について説
明する。
【０００４】従来のこの種の電子ビーム描画装置の一例
を示す図３を参照すると、この従来の電子ビーム描画装
置は、電子ビーム１３を供給する電子銃１１と、所望の
矩形パターンを得るためのそれぞれ上下に配置された第
１および第２アパーチャ１２，１６と、第１および第２
アパーチャ１２，１６の中間に配置され所望の大きさの
矩形パターンを形成する成型レンズである偏向器１４
と、第２アパーチャ１６を透過した電子ビームを描画対
象の半導体基板１８の表面に結像させる対物レンズ１７
とを備える。
【０００５】図３をさらに参照して、この従来の電子ビ
ーム描画装置を用いた従来の電子ビーム描画方法につい
て説明すると、第２アパーチャ１６の一部に矩形の開口
部を形成し、この開口部を経由して電子ビーム１３が半
導体基板上１８上の所定位置に対応する矩形パターンを
描画する。この１露出動作を１ショットと呼ぶ。半導体
基板上１８上の露出位置を移動してこのようなショット
を順次行うことにより所定のパターンの描画を行う。こ
のとき、相連続するショットによる半導体基板１８上の
描画領域は当然隣合うが、これらの隣合う描画領域が相
互に隣接するように複数ショットの電子ビーム描画を行
い、所望のライン状の評価パターンであるパターン８１
を形成する。このパターン８１は、Ｘ，Ｙ両方向の評価
のため、ＸおよびＹ両方向にそれぞれ形成する。この
時、Ｘ，Ｙ両方向のライン状パターンを隣接させてＬ
型、十字型のパターンにする方法もある。また、必要に
応じてチップ内数点にパターン８１を形成する。
【０００６】その後、例えば、この種の電子ビーム露出
における隣接部分のずれ誤差の減少法について論じてい
る米国で発行されたジャーナル・オフ・バキューム・サ
イエンス・アンド・テクノロジ（Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ
Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｙ）第Ｂ６巻，第１号，１９８８年１／２月、第２
１３〜２１５頁所載の論文に記載されているように、上
記隣接部分でこのパターン自体のそれぞれの寸法および
ずれ量の測定、パターン８１の形状チェック等を測長用
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等を用いて行い、その結果
得られた上記測定値等の数値を電子ビーム描画装置制御
用コンピュータに入力する事により、電子ビーム照射量
の調整や、位置ずれ補正、繋ぎ補正、電子ビーム描画装
置の各部分の調整、安定性評価等を行う。
【０００７】上述のように、寸法測定を行うために測長
用ＳＥＭを使用するため、光学顕微鏡に比べ手間および
時間がかかる。また、に上記測長用ＳＥＭの読みとり誤
差が５〜１０万倍の場合、０．０３μｍ程度となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電子ビ
ーム描画装置および電子ビーム描画方法は、矩形の開口
部である第２アパーチャを経由して、隣合う描画領域が
相互に隣接するように複数ショットの電子ビーム描画を
行って所望のパターンを形成し、測長用ＳＥＭによりこ
のパターン寸法を測長し、電子ビーム照射量や電子ビー
ム描画装置の各部分の調整、位置ずれや繋ぎの補正、安
定性評価等を行うため、サンプル形成および評価等に長
時間を必要とし、したがってスループットが低下すると
いう欠点がある。
【０００９】また、不明瞭でありしたがって寸法誤差が
生じ易いレジストの繋ぎ部分を直接測定するので、この
繋ぎ部分が分離した場合などは、さらに大きな寸法誤差
が生じるのでサンプルの再度の形成を要するという欠点
がある。
【００１０】さらに、寸法測定を行うために測長用ＳＥ
Ｍを使用するため、光学顕微鏡に比べ手間および時間が
かかる他に上記測長用ＳＥＭの読みとり誤差が無視でき
ない大きさとなるという欠点がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の電子ビーム描画
装置は、電子ビームを供給する電子銃と、所望の矩形パ
ターンを得るためのそれぞれ上下に配置された第１およ
び第２のアパーチャと、前記第１および第２のアパーチ
ャの中間に配置され所望の大きさの矩形パターンを形成
する電子光学的な成型レンズである偏向器と、前記第２
のアパーチャを透過した電子ビームを描画対象の半導体
基板の表面に結像させる対物レンズとを備える電子ビー
ム描画装置において、前記第２のアパーチャが前記半導
体基板上に予め定めた大きさの方形パターンである第１
のショットパターンとこの第１のショットパターンに左
右方向に隣接した第２および上下方向に隣接した第３の
ショットパターンをそれぞれ描画するための前記電子ビ
ームの露出操作である第１〜第３のショット対応のショ
ットアパーチャと、前記第１のショットパターンの外周
部の上下および左右方向に所定幅の短線を第１のピッチ
で配列した第１の線／間隔パターンと前記第２および第
３のショットパターンの外周部の上下および左右方向に
前記短線をそれぞれ第１のピッチとわずかに異なる第２
のピッチで配列した第２の線／間隔パターンとを描画し
て形成した評価用パターン対応の評価アパーチャとを備
えて構成される。
【００１２】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。本発明の電子ビーム描画装置の一実施例を図
３と共通の構成要素は共通の参照数字を付したブロック
で示す図１を参照すると、この図に示す本実施例の電子
ビーム描画装置は、従来と同様の電子ビーム１３を供給
する電子銃１１と、第１アパーチャ１２と、偏向器１４
と、電子ビームを描画対象の半導体基板１８の表面に結
像させる対物レンズ１７とに加えて、従来の第２アパー
チャ１６の代りに半導体基板１８の描画パターン１９の
個々のＬＳＩチップパターン描画用のショット対応のシ
ョットパターン９１を形成するショットアパーチャ１６
１と、ショットパターン９１の外周部の上下および左右
方向に所定幅の短線を一定間隔（ピッチ）で配列した線
／間隔パターンを描画しかつ上下および左右方向にそれ
ぞれ隣接した２つのショットパターン９１対応の２つの
上記線／間隔パターンの上記ピッチが相互に異なるよう
に形成した評価用パターン９２を描画するための評価ア
パーチャ１５とを有する第２アパーチャ１６Ａを備え
る。
【００１３】ショットパターン９１およびその周囲の評
価用パターン９２を含む描画パターン１９の一部を模式
的に示す図２を参照すると、上下および左右のそれぞれ
の方向に各々３個の矩形のショットパターン９１Ａ〜Ｉ
が隣接して配列されている。説明の便宜上、左右方向に
隣接したショットパターン９１Ａ，９１Ｂと、ショット
パターン９１Ａに上下方向に隣接したショットパターン
９１Ｄとを取り上げると、ショットパターン９１Ａの周
囲に配列された評価用パターン９２Ａはそれぞれ中心を
示すため他の線よりやや長く形成した中心線２１１，２
２１を含むピッチｓの上下方向の線／間隔パターン２１
Ａと左右方向の線／間隔パターン２２Ａとから成り、シ
ョットパターン９１Ａ，９１Ｄ対応の評価用パターン９
２Ｂ，９２Ｄはそれぞれピッチｓと予め定めた関係の若
干大きいピッチｐの上下，左右方向の線／間隔パターン
２１Ｂ，２１Ｄおよび２２Ｂ，２２Ｄとから成る。これ
ら相互に隣接した線／間隔パターン２１Ａ，２１Ｂおよ
び２２Ａ，２２Ｄの各々の組合せは、周知の主尺／副尺
関係となる。
【００１４】周知のように、副尺は目盛りをさらに細分
して読取るための補助目盛であり、主尺のｕ−１または
ｕ＋１目盛の長さをｕ等分した目盛を持つ。副尺の長さ
ｌは、主尺１目盛の間隔をｓ、副尺１目盛の間隔をｐと
すると次式で示される。
【００１５】ｌ＝ｕ・ｐ＝（ｒｕ±１）ｓ ここで、ｒは小さい整数であり一般に１または２であ
る。
【００１６】ｓ，ｐは本実施例のピッチｓ，ｐに対応
し、ピッチｓを１．００μｍ、ピッチｐを１．０２μｍ
とそれぞれ設定する。したがって、ピッチｓ対応の主尺
目盛数ｕは５０となり、副尺の長さｌはピッチＰの５０
倍の５１μｍとなる。この結果読取可能な分解能は、ピ
ッチｓの１／５０の０．０２μｍとなる。
【００１７】第２アパーチャ１６Ａの細部を示す図２を
参照すると、ショットパターン対応のショットアパーチ
ャ１６１に加えて、評価アパーチャ１５が設けられてい
る。
【００１８】図１、図２および本実施例の電子ビーム描
画方法のフローチャートを示す図３を参照して動作を説
明すると、半導体基板１８上に電子ビーム１３の複数回
のショットにより所定の描画パターン１９を形成する
（ステップＳ１）。次に、光学顕微鏡で描画パターン１
９を観察し、隣接ショットパターン９１Ａ，９１Ｂ対応
の左右方向の線／間隔パターン２１Ａ，２１Ｂにおいて
両者の線が一致した一致線を抽出しその中心線２１１Ａ
からの値を記録する（ステップＳ２）、この例では中心
線２１１Ａから上方に１番目の線２１２が一致している
ので＋１を記録する。次に、上下方向の線／間隔パター
ン２２Ａ，２１Ｄにおいて両者の線が一致した一致線を
抽出しその値を記録する（ステップＳ３）、この例では
中心線２２１Ａから左方に２番目の線２２２が一致して
いるので＋２を記録する。ステップＳ２，Ｓ３で求めた
値にそれぞれ上記読取可能分解能（０．０２μｍ）を乗
算し、中心線２１１，２２１からのずれを求める。この
例ではそれぞれ＋０．０２μｍ，＋０．０４μｍが得ら
れる。同様に、評価パターン９２Ｂ〜９２Ｉ対応の線／
間隔パターン２１Ｂ，２１Ｃ，２２Ｂ，２２Ｆ等につい
てステップＳ２〜Ｓ４を順次実行する。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明の電子ビーム
描画装置は、第２アパーチャが半導体基板上に左右およ
び上下方向にそれぞれ隣接した第１〜第３のショットパ
ターン対応のショットアパーチャと、上記第１のショッ
トパターンの外周部の上下および左右方向に短線を第１
のピッチで配列した第１の線／間隔パターンと上記第２
および第３のショットパターンの外周部の上下および左
右方向に前記短線をそれぞれ第１のピッチとわずかに異
なる第２のピッチで配列した第２の線／間隔パターンと
を描画して形成した評価用パターン対応の評価アパーチ
ャとを備えるので、半導体基板上の上記第１および第２
の線／間隔パターンが主尺／副尺関係を生成し光学的に
容易にかつ短時間で隣接した上記第１〜第３のショット
パターンの相互間の位置ずれを実寸で確認できるので、
スループットを向上できるという効果がある。
【００２０】また、所望のＬＳＩチップの周囲部分に直
接上記評価パターンを形成するので、サンプル形成のた
めの時間は不要となるとともに、レジストの繋ぎ部分の
直接測定は不要となるので寸法誤差の要因を除去できる
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子ビーム描画装置の一実施例を示す
ブロック図である。
【図２】本実施例の電子ビーム描画装置で半導体基板上
に描画した描画パターンの一部を模式的に示した模式平
面図である。
【図３】本実施例の電子ビーム描画装置による電子ビー
ム描画方法を示すフローチャートである。
【図４】従来の電子ビーム描画装置の一例を示すブロッ
ク図である。
【符号の説明】
１１ 電子銃 １２ 第一アパーチャ １３ 電子ビーム １４ 偏向器 １５ 評価アパーチャ １６，１６Ａ 第２アパーチャ １７ 対物レンズ １８ 半導体基板 １９ 描画パターン ９１，９１Ａ〜９１Ｉ ショットパターン ８１，９２，９２Ａ〜９２Ｉ 評価パターン ２１，２２ 線／間隔パターン １６１ ショットアパーチャ ２１１，２２１ 中心線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｊ 37/09 Ａ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電子ビームを供給する電子銃と、所望の
    矩形パターンを得るためのそれぞれ上下に配置された第
    １および第２のアパーチャと、前記第１および第２のア
    パーチャの中間に配置され所望の大きさの矩形パターン
    を形成する電子光学的な成型レンズである偏向器と、前
    記第２のアパーチャを透過した電子ビームを描画対象の
    半導体基板の表面に結像させる対物レンズとを備える電
    子ビーム描画装置において、 前記第２のアパーチャが前記半導体基板上に予め定めた
    大きさの方形パターンである第１のショットパターンと
    この第１のショットパターンに左右方向に隣接した第２
    および上下方向に隣接した第３のショットパターンをそ
    れぞれ描画するための前記電子ビームの露出操作である
    第１〜第３のショット対応のショットアパーチャと、 前記第１のショットパターンの外周部の上下および左右
    方向に所定幅の短線を第１のピッチで配列した第１の線
    ／間隔パターンと前記第２および第３のショットパター
    ンの外周部の上下および左右方向に前記短線をそれぞれ
    第１のピッチとわずかに異なる第２のピッチで配列した
    第２の線／間隔パターンとを描画して形成した評価用パ
    ターン対応の評価アパーチャとを備えることを特徴とす
    る電子ビーム描画装置。
  2. 【請求項２】 前記第１〜第３のショットパターンが前
    記半導体基板上に形成する個々のＬＳＩチップのパター
    ンであることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描
    画装置。
  3. 【請求項３】 前記第１および第２のピッチが相互に主
    尺／副尺の関係にあることを特徴とする請求項１記載の
    電子ビーム描画装置。
  4. 【請求項４】 前記第１および第２の線／間隔パターン
    の中心に他の前記短線よりやや長い線である中心線を備
    えることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画装
    置。
  5. 【請求項５】 電子ビームを供給する電子銃と、所望の
    矩形パターンを得るためのそれぞれ上下に配置された第
    １および第２のアパーチャと、前記第１および第２のア
    パーチャの中間に配置され所望の大きさの矩形パターン
    を形成する電子光学的な成型レンズである偏向器と、前
    記第２のアパーチャを透過した電子ビームを描画対象の
    半導体基板の表面に結像させる対物レンズとを備え、前
    記第２のアパーチャが前記半導体基板上に予め定めた大
    きさの方形パターンである第１のショットパターンとこ
    の第１のショットパターンに左右方向に隣接した第２お
    よび上下方向に隣接した第３のショットパターンをそれ
    ぞれ描画するための前記電子ビームの露出操作である第
    １〜第３のショット対応のショットアパーチャと、前記
    第１のショットパターンの外周部の上下および左右方向
    に所定幅の短線を第１のピッチで配列しその中心に前記
    短線よりやや長い中心線を有する第１の線／間隔パター
    ンと前記第２および第３のショットパターンの外周部の
    上下および左右方向に前記短線をそれぞれ第１のピッチ
    と主尺／副尺関係となる第２のピッチで配列し前記中心
    線を有する第２の線／間隔パターンとを描画して形成し
    た評価用パターン対応の評価アパーチャとを備える電子
    ビーム描画装置により、前記半導体基板上に前記第１，
    第２および第３のショットパターンと前記評価用パター
    ンとを描画し、 前記第１および第２の線／間隔パターンの各々の前記短
    線同志の位置が一致する一致線を前記中心線からの序数
    値で求め、 前記序数値を前記第１および第２のピッチできまる前記
    主尺／副尺関係とから前記第１，第２および第３のショ
    ットパターン相互間のずれの実寸法を求めることを特徴
    とする電子ビーム描画方法。
JP5287897A 1993-11-17 1993-11-17 電子ビーム描画装置および電子ビーム描画方法 Pending JPH07142352A (ja)

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US08/334,225 US5438207A (en) 1993-11-17 1994-11-04 Electron beam direct writing system for ULSI lithography with facilitated rotation and gain corrections of shot patterns and electron beam direct writing method for same
DE69408114T DE69408114T2 (de) 1993-11-17 1994-11-10 Anordnung zur direkten Elektronenstrahlschrift für ULSI Lithographie, mit einfacher Rotation- und Verstärkungseinstellung der angestrahlten Muster, und Elektronenstrahl-Direktschriftverfahren
EP94117787A EP0657916B1 (en) 1993-11-17 1994-11-10 Electron beam direct writing system for ULSI lithography with easy rotation and gain corrections of shot patterns and electron beam direct writing method for the same
KR1019940030206A KR0137706B1 (ko) 1993-11-17 1994-11-17 샷 패턴들의 회전이 용이하고 이득 보정이 가능한 ulsi 리쏘그라피를 위한 전자 빔 직접 기록 시스템과 이를 위한 전자 빔 직접 기록 방법

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KR (1) KR0137706B1 (ja)
DE (1) DE69408114T2 (ja)

Cited By (2)

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