JPH10163092A - 電子ビーム描画装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パターンの輪郭ぼけを抑制でき、パターン形
成時の解像度を保持でき、近接して形成されたパターン
の接触を防ぎ、歩留りの向上が図れる電子ビーム描画装
置を実現する。 【解決手段】 アパーチャ１００、２００の輪郭部に電
子ビーム遮断用細線１１０、１２０、２１０、２２０を
設け、これらのアパーチャにより、開口部１５０を形成
し、これを用いて電子ビームを整形し、大パターンを形
成するので、大パターンの輪郭部におけるぼけを防止で
き、大パターンと小パターンまたは大パターン同士を隣
接して形成する場合、パターンを分離して形成でき、パ
ターン形成の精度が向上し、歩留りの改善が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビーム描画装
置、特に電子ビーム描画装置に用いた可変整形アパーチ
ャの構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体の製造工程において、ウェ
ーハ表面に電子ビーム照射で直接パターンを形成する、
いわゆる電子ビーム直描方式はその微細加工性とパター
ンニングの柔軟性などにより注目されている。

【０００３】電子ビーム直描方式は、光学やＸ線による
パターン転写法と違って、レジスタマスクを用いず、パ
ターンデータから直接ウェーハ上にパターンを描画す
る。電子ビームを用いるため、微細性加工に優れ、高集
積度を要する微細加工、例えば、大容量半導体記憶装置
の製造には有効である。しかし、この技術は、レジスタ
マスクを使用しないため、ウェーハ上にパターンを一つ
ずつ順番に描画する必要がある。従来、非常に細く絞っ
た電子ビームにより、パターンを塗りつぶしていたた
め、パターンを形成するには非常に時間がかかり、光線
やＸ線によるパターン転写法に較べて、スループットが
低く、その用途がデバイスの試作などに限られていた。

【０００４】スループットを向上させるために、ある程
度の大きさを持つ、例えば、矩形領域を一度に描画す
る、いわゆる可変矩形型電子ビーム描画方式が提案され
た。この方式では、上下一枚ずつ矩形の穴の開いたアパ
ーチャを用意し、その間に設けられた電子ビーム偏向器
により、上部のアパーチャで整形された電子ビームと下
部のアパーチャとの重なる具合を変化させ、電子ビーム
の形状を制御する。

【０００５】図５は上述した可変整形ビーム方式の電子
ビーム描画装置の概念図を示している。図示のように、
可変整形ビーム方式電子ビーム描画装置は、電子銃１
０、第１マスク２０、偏向器３０、第２マスク４０、主
偏向器、副偏向器および副副偏向器などからなる対物レ
ンズ５０などにより構成されている。図６は、可変整形
ビーム方式の原理を示している。図６に示すように、第
１マスク２０および第２マスク４０は、それぞれ例え
ば、矩形の穴を開いたアパーチャ２２および４２が設け
られ、電子ビームがアパーチャ２２，４２の形状および
これらのアパーチャの重なる具合に応じて制御される。

【０００６】電子銃１０から発生された電子ビーム１２
は、まず、第１のマスク２０により、第１のマスク２０
に設けられているアパーチャ２２の形状に応じて整形さ
れる。整形された電子ビームは、偏向器３０により、所
定の方向に偏向され、第２のマスク４０に照射される。
第２のマスク４０において、偏向器３０により偏向され
た電子ビームがアパーチャ４２の開口部分のみが通過
し、その他の部分が第２のマスク４０により遮断され
る。これにより、第２のマスク４０を通過した電子ビー
ムは、第１および第２のマスク２０、４０のアパーチャ
２２，４２の形状および偏向器３０の偏向方向により決
定される。これにより、第２のマスク４０を通過した電
子ビームは所定の形に整形される。

【０００７】第２のマスク４０を通過した電子ビーム
は、対物レンズ５０により絞られ、ウェーハ６０に照射
される。この結果、ウェーハ６０の上、整形した電子ビ
ームの形状に応じたパターンが形成される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の電子ビーム描画装置においては、大きいパターン
（以下、大パターンという）を形成するとき、小さいパ
ターン（以下、小パターンという）を形成するときに較
べて、電子ビームがぼけるという問題がある。電子ビー
ムのぼけにより、例えば、大パターンの近くに小パター
ンを形成するとき、二つのパターンがつながってしまう
という欠点があり、これにより、不良素子が発生し、歩
留りが低下する。

【０００９】電子ビームにより、ウェーハ上にパターン
を形成する場合、大きな開口部を通して整形された電子
ビームにおいては、電子の散乱により電子ビームの周辺
部が拡散し、この電子ビームを用いて形成されたパター
ンの輪郭部がぼけてしまう。一方、小さな開口部を用い
てパターンを形成する場合、電子ビームの拡散は大きい
開口を用いた場合より少なく、形成されたパターンの輪
郭部のぼけが少ない。

【００１０】図７は第１のマスクのアパーチャ２２と第
２のマスクのアパーチャ４２により、大パターンを形成
する場合のアパーチャの重なり状態およびウェーハに照
射される電子ビームのエネルギーの強度を示している。
なお、ここで、アパーチャ２２およびアパーチャ４２
は、図示のように、一辺１００μｍの正方形をなすもの
とする。また、開口部２５は、例えば、５０μｍの幅を
有する。図示のように、対物レンズにより電子ビームが
絞られ、第１のマスクのアパーチャ２２と第２のマスク
のアパーチャ４２の重なった開口部２５に応じパターン
がウェーハ上に形成される。

【００１１】例えば、アパーチャ２２，４２の重なりに
より形成された開口部２５に応じて、ウェーハ上に、２
５分の１に縮小したパターン、即ち、幅２μｍを有する
パターンが形成される。しかし、実際に、ウェーハ上に
形成されたパターンの輪郭部にぼけが生じて、パターン
の幅が２μｍ以上になってしまう。

【００１２】図８は、アパーチャ２２，４２により、細
い幅を有するパターン、即ち、小パターンを形成場合の
アパーチャの重なり状態およびウェーハにおける電子ビ
ームのエネルギーの強度を示している。図示のように、
アパーチャ２２，４２の重なり領域２６の幅は５μｍと
小さく、これにより、ウェーハ上では、２５分の１に縮
小したパターン、即ち、幅０．２μｍの小パターンが形
成される。小パターン形成時に、大パターン形成時と異
なり、輪郭部のぼけはわずかしかない。

【００１３】図９は、設計パターンを示す図である。図
示のように、隣接する大パターン７０と小パターン８０
が設けられている。そして、図７および図８に示す第１
のマスクおよび第２のマスクのアパーチャ２２，４２の
重なり状態に応じて、ウェーハ上に形成されたパターン
は、図１０に示している。図１０において、７１はウェ
ーハ上に形成された大パターン、８１は、ウェーハ上に
形成された小パターンをそれぞれ示している。

【００１４】図１０に示すように、大パターン７１の輪
郭部がぼけることにより、大パターン７１と小パターン
８１が隣接する部分において、設計上に二つ分離してい
るパターンが、つながってしまうことがある。

【００１５】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、スループットを損なうことな
く、大パターンのビームぼけを抑制でき、大小パターン
が近接して形成する場合の解像度を保持でき、歩留りの
向上が図れる電子ビーム描画装置を提供することにあ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、第１のマスクに形成された第１のアパー
チャと第２のマスクに形成された第２のアパーチャとの
重なり状態に応じて、電子ビームを変化させ、整形した
電子ビームをレンズ系を介して、ウェーハに照射して所
望のパターンを形成する電子ビーム描画装置であって、
上記第１および第２のアパーチャの輪郭部に、ウェーハ
上の解像度に応じて設定された線幅を有する電子ビーム
遮断用細線が設けられている。

【００１７】また、本発明では、好適には、上記電子ビ
ーム遮断用細線の線幅は、上記ウェーハ上の解像度以下
または、上記ウェーハ上の解像度およびパターン形成時
の縮小率に応じて算出した値以下に設定されている。ま
た、上記アパーチャの輪郭に平行して、上記電子ビーム
遮断用細線が一本もしくは複数本設けられる。

【００１８】さらに、本発明では、上記第１および第２
のアパーチャは、矩形または矩形以外の形を有する。

【００１９】本発明によれば、電子ビーム整形用のアパ
ーチャにおいて、例えば、輪郭に平行して設けられた電
子ビーム遮断用細線により、アパーチャの重なり状態に
応じて、大パターンを形成する場合に、輪郭部のぼけを
抑制できる。従って、大パターンと小パターンが隣り合
って形成される場合、または大パターン同士が隣り合っ
て形成される場合には、解像度の低下による近接パター
ンの接触を防ぎ、スループットを損なうことなく、歩留
りの向上が図れる。

【００２０】

【発明の実施の形態】第１実施形態 図１は本発明に係る電子ビーム描画装置の一実施形態を
示す回路図である。図１に示すように、本実施形態にお
いて、アパーチャの輪郭に平行して、電子ビーム遮断用
細線が設けられている。この細線により、任意の矩形パ
ターンを形成するとき、一定の幅を有する輪郭を形成す
るので、大パターンを形成する場合輪郭部におけるパタ
ーンのぼけを抑制し、パターン形成の精度向上を図る。

【００２１】図１において、１００は第１のマスクに形
成されるアパーチャ、２００は第２のマスクに形成され
るアパーチャを示す。そして、第１マスクのアパーチャ
１００において、１１０，１２０は互いに直交する二本
の電子ビーム遮断用細線、１１１，１２１は細線と輪郭
間の間隙を示し、第２のマスクのアパーチャ２００にお
いて、２１０，２２０は互いに直交する二本の電子ビー
ム遮断用細線、２１１，２２１は細線と輪郭間の間隙を
示している。

【００２２】なお、アパーチャ１００および２００にお
いて、電子ビーム遮断用細線１１０、１２０、２１０、
２２０の線幅は、ウェーハ上のパターンの解像度および
パターン形成時の縮小率に応じて設定されている。例え
ば、ウェーハ上のパターンの解像度は０．１μｍ、パタ
ーン形成時の縮小率は２５分の１である場合に、電子ビ
ーム遮断用細線の線幅は２．５μｍ以下に設定されてい
る。この結果、ウェーハ上にパターンを形成する場合
に、電子ビーム遮断用細線１１０、１２０、２１０、２
２０がパターンに転写されることは回避される。また、
電子ビーム遮断用細線１１０、１２０、２１０、２２０
とアパーチャの輪郭間の間隙の幅は、例えば、５μｍに
設定されている。このため、この細い間隙を通した電子
ビームにより、ウェーハ上に形成されたパターンの輪郭
におけるぼけが抑制される。

【００２３】図示のように、アパーチャ１００とアパー
チャ２００の重なる状態により、幅５０μｍの開口部１
５０が形成される。この開口部１５０により、電子ビー
ムが整形され、ウェーハ上に開口部１５０に応じたパタ
ーンが形成される。図１に示すように、例えば、開口部
１５０の寸法に対して、２５分の１の縮小パターンが形
成される。即ち、幅２μｍの大パターンが形成される。

【００２４】本実施形態により、開口部１５０の輪郭部
に、アパーチャ１００における細線１１０、１２０およ
びアパーチャ２００における細線２１０、２２０により
囲まれている。そして、各細線１１０、１２０、２１
０、２２０と輪郭との間隙により、ウェーハ上に形成さ
れた大パターンは一定の幅を有する輪郭に囲まれる。例
えば、本例では、各細線１１０、１２０、２１０、２２
０と輪郭との間隙が５μｍであり、パターン形成時の縮
小率が２５分の１の場合に、ウェーハ上に幅０．２μｍ
を有する輪郭部が形成され、こ輪郭部において、ぼけが
抑制される。この結果、ウェーハ上に形成された大パタ
ーンの輪郭ぼけが抑制される。図１（ｂ）の実線に示す
ように、ウェーハ上に照射した整形電子ビームのエネル
ギーは、ほぼ幅２μｍの領域に収束され、点線により示
している従来の開口部により整形された電子ビームの照
射強度に較べて、輪郭部におけるパターンのぼけが少な
くなり、パターンの解像度が向上した結果となる。

【００２５】図２は、アパーチャ１００，２００により
小パターンを形成する場合のアパーチャの重なり状態お
よびウェーハに照射された電子ビームのエネルギーの強
度を示している。アパーチャ１００および２００によ
り、例えば、幅５μｍの開口部１６０を形成する場合、
図示のように、アパーチャ１００における間隙１１１と
アパーチャ２００における間隙２２１が重なり、開口部
１６０が形成される。

【００２６】開口部１６０を介して、電子ビームが整形
され、ウェーハ上に２５分の１に縮小されたパターンが
形成される。即ち、ウェーハ上に、幅０．２μｍの小パ
ターンが形成される。図２に示すように、小パターンを
形成する場合に、従来のアパーチャを用いる場合と同様
に、パターンの輪郭部におけるぼけが少なく、ウェーハ
上に精度の高いパターンが形成される。

【００２７】図３は、本実施形態における設計パターン
の一例を示している。図示のように、本例の設計パター
ンは、大パターン１７０と小パターン１８０とにより構
成されている。大パターン１７０は、幅２μｍ、小パタ
ーン１８０は、幅０．２μｍである。

【００２８】図４は、図１および図２に示す開口部１５
０および１６０により電子ビームを整形し、ウェーハ上
に形成された実際のパターン１７１，１８１を示しいて
る。図示のように、本実施形態のアパーチャ１００およ
び２００により、それぞれのアパーチャに電子ビーム遮
断用細線を設けることにより、大パターンを形成する場
合に、パターンの輪郭部の解像度が改善される。この結
果、大パターン１７１と小パターン１８１が隣接して形
成される場合でも、これらのパターンが互いに分離され
て形成される。これにより、パターン形成の精度が向上
し、歩留りの向上を実現できる。

【００２９】なお、以上の説明においては、矩形パター
ンを例として説明したが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、矩形以外のパターンに対しても、本発明の
原理を適用できることはいうまでもない。また、アパー
チャの輪郭部において、一本の細線のみではなく、一本
以上の細線を設けることもできる。例えば、輪郭に平行
した二本のスリットを設けてパターンの輪郭部における
電子ビーム照射エネルギーを制御することができる。こ
れにより、ウェーハ上に形成されたパターンの輪郭部に
おける電子ビームの照射エネルギー強度をより高精度に
制御でき、輪郭部のぼけ防止およびパターンの精度向上
が図れる。

【００３０】また、本発明は、大パターンと小パターン
を隣接して形成する場合のみではなく、例えば、複数の
大パターンを隣接して形成する場合でも、大パターンの
輪郭部のぼけを抑制でき、パターン間の接触を防止で
き、歩留りの向上が図れる。

【００３１】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、アパーチャ１００、２００の輪郭部に細線１１０、
１２０、２１０、２２０を設け、これらのアパーチャに
より、開口部１５０を形成し、これを用いて電子ビーム
を整形し、パターンを形成するので、大パターンにおけ
る輪郭部のぼけを防止でき、大パターンと小パターンも
しくは大パターン同士を隣接して形成する場合に、パタ
ーンを分離して形成でき、パターン形成の精度が向上
し、歩留りの改善が図れる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子ビー
ム描画装置によれば、大パターン形成時の輪郭ぼけを抑
制でき、大パターンと小パターンを隣接して形成する場
合、または大パターン同士を隣接して形成する場合に、
パターンの隣接部を分離して形成でき、パターン形成の
精度を向上でき、歩留りの向上を図れる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子ビーム描画装置の一実施形態
を示す図であり、大パターンを形成する場合のアパーチ
ャの重なり状態を示す図である。

【図２】小パターンを形成する場合ののアパーチャの重
なり状態を示す図である。

【図３】設計パターンを示す図である。

【図４】本発明のアパーチャにより形成されたパターン
を示す図である。

【図５】一般的な電子ビーム描画装置の構成を示す構成
図である。

【図６】可変形ビーム描画方式の原理を示す概念図であ
る。

【図７】大パターンを形成する場合のアパーチャの重な
り状態を示す図である。

【図８】小パターンを形成する場合ののアパーチャの重
なり状態を示す図である。

【図９】設計パターンを示す図である。

【図１０】従来のアパーチャにより形成されたパターン
を示す図である。

【符号の説明】

１０…電子銃、２０…第１マスク、３０…偏向器、４０
…第２マスク、５０…対物レンズ、６０…ウェーハ、２
２，４２，１００，２００…アパーチャ、１１０，１２
０，２１０，２２０…電子ビーム遮断用細線、１１１，
１２１，２１１，２２１…間隙、７０，１７０…設計大
パターン、８０，１８０…設計小パターン、７１，１７
１…形成された大パターン、８１，１８１…形成された
小パターン。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１のマスクに形成された第１のアパーチ
   ャと第２のマスクに形成された第２のアパーチャとの重
   なり状態に応じて、電子ビームを変化させ、整形した電
   子ビームをレンズ系を介して、ウェーハに照射して所望
   のパターンを形成する電子ビーム描画装置であって、 上記第１および第２のアパーチャの輪郭部に、ウェーハ
   上の解像度に応じて設定された線幅を有する電子ビーム
   遮断用細線が設けられている電子ビーム描画装置。
2. 【請求項２】上記電子ビーム遮断用細線の線幅は、上記
   ウェーハ上の解像度以下に設定されている請求項１記載
   の電子ビーム描画装置。
3. 【請求項３】上記電子ビーム遮断用細線の線幅は、上記
   ウェーハ上の解像度およびパターン形成時の縮小率に応
   じて算出した値以下に設定されている請求項１記載の電
   子ビーム描画装置。
4. 【請求項４】上記第１および第２のアパーチャは、矩形
   である請求項１記載の電子ビーム描画装置。
5. 【請求項５】上記第１および第２のアパーチャは、矩形
   以外の形を有する請求項１記載の電子ビーム描画装置。
6. 【請求項６】上記電子ビーム遮断用細線は、上記アパー
   チャの輪郭に平行して形成されている請求項１記載の電
   子ビーム描画装置。
7. 【請求項７】上記アパーチャの輪郭部において、上記電
   子ビーム遮断用細線が一本形成されている請求項６記載
   の電子ビーム描画装置。
8. 【請求項８】上記アパーチャの輪郭部において、上記電
   子ビーム遮断用細線が複数本形成されている請求項６記
   載の電子ビーム描画装置。