JPS61125127A - 電子ビ−ム露光装置 - Google Patents

電子ビ−ム露光装置

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JPS61125127A
JPS61125127A JP24742684A JP24742684A JPS61125127A JP S61125127 A JPS61125127 A JP S61125127A JP 24742684 A JP24742684 A JP 24742684A JP 24742684 A JP24742684 A JP 24742684A JP S61125127 A JPS61125127 A JP S61125127A
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JP
Japan
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electron beam
electron
lens
exposure
pattern
Prior art date
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Pending
Application number
JP24742684A
Other languages
English (en)
Inventor
Izumi Kasahara
笠原 泉
Yasunobu Kawachi
河内 康伸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Machine Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3174Particle-beam lithography, e.g. electron beam lithography
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317Processing objects on a microscale
    • H01J2237/3175Lithography
    • H01J2237/31769Proximity effect correction
    • H01J2237/31771Proximity effect correction using multiple exposure

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野) 本発明は、ラスクスキャン方式の電子ビーム露光技術に
係わり、特に近接効果の低減をはかった電子ビーム露光
装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年、半導体ウェハやマスク基板等の試料上に微細パタ
ーンを形成するものとして、各種の電子ビーム露光装置
が用いられている。そして、この装置では、パターンの
微細化に伴い、電子ビームのレジスト及び試料内での散
乱に起因する近接効果の補正が必要となりつつある。
近接効果の補正方法としては、 ■ ドーズ山を補正する ■ パターン形状を補正する ■ 多層レジストを用いる 等の3つの方法が知られている。第1の方法は補正層を
求めるのに膨大な計算量を必要とし、更にこの方法はラ
スクスキャン方式では適用が困難である。第2の方法は
、パターン寸法の極微細な調整が必要と云う欠点を持っ
ている。また、第3の方法はレジスト塗布、現像のプロ
セスが複雑化すると云う欠点を持っている。
そこで最近、第4の近接効果補正方法として、パターン
のない部分をビーム電流の小さいボケだビームで露光し
、試料からの後方散乱電子によるレジストの感光に相当
するドーズ量をパターンのない背景部分に与えることに
よって、試料からの後方散乱電子のパターン寸法への影
響を除く方法が提案されている。この方法を、以下に簡
単に説明する。
点状ビームが試料上に塗布されたレジストに入射した場
合、レジストのエネルギー吸収量の分布は2つの成分に
分けられる。第1の成分は、入射電子そのもの及びレジ
スト内でのみ散乱された電子によるもので、前方散乱成
分と称される。12の成分は、試料内で散乱された電子
によるもので、後方散乱成分と称される。電子ビームの
加速エネルギーにも依存するが、前方散乱成分は0.1
〜0.2[μTrL]程度の広がりを持つのに対し、後
方散乱成分は1〜10[μm]程度の広がりを持つ。こ
の後方散乱成分の大きな広がりのために、パターンを描
画した時、ある点でのレジストのエネルギー吸収量は、
その点から後方散乱成分の広がり程度の範囲内のパター
ン密度に依存する。このため、パターン密度の高い領域
と低い領域とで、現像後のパターン寸法が違ってしまう
そこで、近似的に後方散乱成分と同じエネルギー吸収量
分布を与える電子ビームで、パターンのない背景部分を
追加露光すれば、パターン部を露光した電子ビームの後
方散乱成分によるエネルギー吸収量と、背景露光による
エネルギー吸収量との和は、面内均−となり、後方散乱
成分のパターン寸法への影響を除くことができる。前方
散乱成分の広がりは加速電圧を増加する等によって十分
小さく(0,1μm以下)できるので、この方法により
近接効果補正をされた精度の高いパターンを得ることが
可能となる。
しかしながら、上記の方法を従来の電子ビーム露光装置
で実行するには、まず最初通常のパターン描画を行い、
次にビーム条件を変えて背景部の描画を行わなければな
らない。このため、全体としての露光スループットが1
/2以下に低下することになる。
(発明の目的) 本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、スルーブツトの低下を招くことなく、
ラスクスキャン方式で近接効果の補正を行うことができ
、露光精度の向上をはかり得る電子ビーム露光方法を提
供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の骨子は、非パターン領域(パターンのない背景
部)をパターン領域の露光の際よりもビーム電流が小さ
くビーム径若しくはビームエツジ分解能の大きい電子ビ
ームで追加露光する際に、この追加露光をバタ〜ン領域
の露光と同じビーム走査時に行うことにある。
即ち本発明は、電子銃から放射された電子ビームを集束
偏向制御し、この電子ビームを試料上でラスクスキャン
して該試料上に所望パターンを露光する電子ビーム露光
装(1)電子銃から放射された電子ビーム走査中にビー
ム電流を高速で可変する手段と、1回のビーム走査中に
ビーム径若しくはビームエツジ分解能を高速で可変する
手段とを設けるようにしたものである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、非パターン領域を露光するのに新たに
ビーム走査する必要がなく、通常のビーム走査時に該パ
ターンを露光することができる。
このため、スルーブツトの低下を招くことなく、近接効
果の補正を行うことができる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明に詳細を図示の実施例によって説明する。
第1図は本発明の一実施例に係わる電子ビーム露光装置
の光学系を示す概略構成図である。図中11は電子銃で
あり、この電子銃から放出された電子ビームはレンズ1
2.13.14を介して試料面15上に照射される。即
ち、電子銃11の作るクロスオーバP1がコンデンサレ
ンズ12゜13により縮小され、さらに対物レンズ14
により縮小されて試料面15上に結像されるものとなっ
ている。レンズ12.13間のクロスオーバ像P2の位
置には、ビームを0N−OFFするためのブランキング
電極16が配置されている。また、レンズ13.14間
には、ビームを試料面15上でX方向(紙面左右方向)
及びY方向(紙面表裏方向)に走査するビーム走査用偏
向器17が配置されている。
ここまでの基本構成は従来と同様であり、本装置がこれ
と異なる点は、ビーム電流制限用アパーチャマスク20
及びビーム高速可変レンズ21゜22を設けたことにあ
る。即ち、前記レンズ13とビーム走査用偏向器17と
の間のクロスオーバ像P2の位置には、アパーチャ20
aを有するビーム電流制限用アパーチャマスク20が配
置されている。前記レンズ13とブランキング電極16
との間には、第1の高速可変レンズ21が配置されてい
る。また、ビーム電流制限用アパーチャマスク20とビ
ーム走査用偏向器17との間には、第2の高速可変レン
ズ22が配置されている。
次に、上記構成された実施例装置の作用について説明す
る。
まず、高速可変レンズ21.22を無励起(焦点距離o
o)とし、図中実線に示す如くレンズ13゜14を調節
して、試料面15上に結像されるクロスオーバ像の大き
ざ(ビーム径)及びビーム電流を所定の値に設定する□
。このときのビーム(第1のビーム)は、従来の電子ビ
ーム露光装置で用いるビームと同様であり、パターン領
域の露光に用いる。次に、図中破線で示す如く高速可変
レンズ21.22を調節して、該レンズ21.22の励
起時にビーム径及びビーム電流を別に定める所定の値に
なるようにする。このときのビーム(第2のビーム)は
上記パターン領域を露光する第1のビームに比してビー
ム径が大きく且つビーム電流が小さいもので、非パター
ン領域の露光に用いる。
このように高速可変レンズ21.22の励起−無励起に
より、2種類のビームを取出すことができる。従って、
ビーム走査用偏向器17によって、電子ビームを試料面
15上を一定速度で走査しながら、パターン領域を第1
のビームで描画し、パターンのない部分(背景部)を第
2のビームで描画することができる。これにより、近接
効果の補正を行うことができ、描画精度の向上をはかり
得る。
このように本実施例装置によれば、高速可変レンズ21
.22をパターンデータに従って励起−無励起の状態に
切換えることにより、ビーム径が小さくビーム電流が大
きい第1のビームと、ビーム径が太き、くビーム電流が
小さい第2のビームに切換えることができる。そしてこ
の場合、ビームの一走査中に上記切換えを行い得るので
、非パターン領域の描画をパターン領域の描画時のビー
ム走査で同時に行うことができる。このため、近接効果
補正のために同一ラインで2回のビーム走査を行う必要
がなく、換言すれば描画スループットを低下させること
なく、近接効果の補正を行うことができる。
なお、上記の実施例では高速可変レンズ21゜22の無
励起時に第1のビームを、励起時に第2のビームを得る
ようにしたが、第2図に示す如くこれらの関係を逆する
ようにしてもよい。ざらに、レンズ21.22の励起−
無励起を逆の関係にすることも可能である。
第3図は他の実施例の要部構成を示す図である。
この実施例が先に説明した実施例と異なる点は、ビーム
電流を切換える手段として、2つのアパーチャ30a、
30bを有するビーム電流制限用アパーチャマスク30
及び高速静電備向器31゜32.33を用いることにあ
る。即ち、前記アパーチャマスク20の代りに、該アパ
ーチャマスク20のアパーチャ20aと同径のアパーチ
ャ30a及びこれより小さいアパーチャ30bを有する
ビーム電流制限用アパーチャマスク30が配置されてい
る。ビーム電流制限用アパーチャマスク30の上方には
第1の高速静電偏向器31が配置され、アパーチャマス
ク30の下方には第2及び第3の高速静電偏向器32.
33がそれぞれ配置されている。
このような構成であれば、第1の静電偏向器31に偏向
電圧を印加しない状態では、第3図中実線に示す如く電
子ビームはアパーチャ30aを通ることになるので、ビ
ーム電流は大きいものとなる。これに対し、第1の静電
偏向器31に偏向電圧を印加した場合、電子ビームはア
パーチャ30bを通ることになるので、ビーム電流は小
さいものとなる。つまり、第1の静電偏向器31の偏向
電圧を0N−OFF (駆動−非駆動)することにより
、ビーム電流を高速で可変することが可能となる。なお
、第2及び第3の静電偏向器32゜33は、第1の静電
偏向器31で偏向されたビームを撮り戻し、後段からみ
たビームの軸が不変となるように作用する。
また、ビーム径は先の実施例と同様に高速可変レンズ2
2等を用いることにより可変することができる。従って
、レンズ22の励起−無励起及び偏向器31の駆動−非
駆動を組合わせることにより、先の実施例と同様にパタ
ーン領域描画用の第1のビーム及び非パターン領域描画
用の第2のビームを得ることができる。
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。例えば、前記高速可変レンズの数は3個以上でも
よく、その配置位置も適宜変更可能である。さらに、ビ
ーム電流制限用アパーチャの配置位置は、高速可変レン
ズの励起或いは高速静電変更器の駆動により、ビーム電
流が変わる位置であればよい。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係わる電子ビーム露光装置
の光学系を示す概略構成図、第2図は上記実施例の変形
例を説明するための図、第3図は他の実施例の要部構成
を示す図である。 11・・・電子銃、12.13.14・・・レンズ、1
5・・・試料面、16・・・7ランキング電極、17・
・・ビーム走査用偏向器、20.30・・・ビーム電流
制限用アバ−チャマスク、20a、30a、30b・・
・アパーチャ、21.22・・・高速可変レンズ、31
.32.33・・・高速静電偏向器。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図 第3図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電子銃から放射された電子ビームを集束偏向制御
    し、この電子ビームを試料上で走査して該試料上に所望
    パターンを露光する電子ビーム露光装置において、1回
    のビーム走査中にビーム電流を高速で可変する手段と、
    1回のビーム走査中にビーム径若しくはビームエッジ分
    解能を高速で可変する手段とを具備してなることを特徴
    とする電子ビーム露光装置。
  2. (2)前記ビーム電流を可変する手段として、ビーム電
    流制限用アパーチャマスク及びこのアパーチャマスクの
    前段に設けられた高速可変レンズを用いたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の電子ビーム露光装置。
  3. (3)前記ビーム電流を可変する手段として、2つの大
    きさの異なるアパーチャを有するアパーチャマスクとそ
    の前段及び後段に設けられた高速静電偏向器とを用いた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電子ビー
    ム露光装置。
  4. (4)前記ビーム径若しくはビームエッジ分解能を可変
    する手段として、高速可変レンズを用いたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項、第2項又は第3項記載の電
    子ビーム露光装置。
  5. (5)前記高速可変レンズとして、静電レンズを用いた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第2項又は第4項記載
    の電子ビーム露光装置。
JP24742684A 1984-11-22 1984-11-22 電子ビ−ム露光装置 Pending JPS61125127A (ja)

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JP24742684A JPS61125127A (ja) 1984-11-22 1984-11-22 電子ビ−ム露光装置
DE8585114709T DE3571290D1 (en) 1984-11-22 1985-11-19 A system for continuously exposing desired patterns and their backgrounds on a target surface
EP85114709A EP0182360B1 (en) 1984-11-22 1985-11-19 A system for continuously exposing desired patterns and their backgrounds on a target surface
US07/168,605 US4868395A (en) 1984-11-22 1988-03-04 Electron beam lithography system for delineating a desired pattern on a target by means of electron beams

Applications Claiming Priority (1)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01143217A (ja) * 1987-11-27 1989-06-05 Jeol Ltd 電子ビーム描画装置
JP2005057275A (ja) * 2003-08-01 2005-03-03 Leica Microsystems Lithography Ltd パターン書き込み装置

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