JPS62206829A - 荷電粒子線描画装置 - Google Patents

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】 （Ｍ楽土の利用分野） 本発明は電子ビームやイオンビームなどの荷電粒子線に
よりｆＪｋ積回路装造用半導体ウェハなどのワーク上に
パターンを形成する荷電粒子線描画装置に関する。

〔従来の技術〕

近来、集積回路製造プロセスにおいて半導体クエハ（ワ
ーク）上に回路などのパターンを形成するのに、従来の
光を用いる装置に対し、高分′ｓ馳が得られるなどの利
点會待つ電子ビームやイオン全綱いる荷電粒子線描画装
置が注目されている。

エッチ、シー１７丁イア丁−、アイイー（−４−トラン
ザクシ！ｌ／ズ　オ／　エレクトロン　テバイセズ、　
１９７８年６６３−６７４頁（Ｈ，Ｃ，Ｐｆ−ｅｉｆｆ
ｅｒ、ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｅ
ｌｅｃｔ　−ｒｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅｓ、ＶｏＬＥＤ−２
６，Ｎｏ、４．Ａｐｒｉ１１９７９、ＰＰ６６３−６７
４）に記載されている第６図に示す如き電子線描画装置
は、単位パターン分を一度にウェハ上に投影できるので
、比較的高速に描画が行える。本図で、電子線１はカソ
ード２で生成し、グリッド３とアノード４で制御・加速
されて方形の孔を有するアパーチャ板５で電子線１の断
面を正方形状に整形する。なお、本図においては便宜上
、電子線１の軌跡はパターン板９と第一縮小レンズ１２
の前後の部分のみ図示している。

アパーチャ板５で整形てれた電子線１は、第一コンデン
サレンズ６と、第二コンデンサレンズ８の前半とにより
パターン板９に投影される。パター７板９には複数種の
単位パターン（例えは文字状パターン）の孔があけられ
ており、そのうちのどの単位パター／の孔の上に電子Ｍ
ｌ投影するかは、第一選択用偏向板７と第二選択用制向
板８とで電子線１ｔ−偏向して選択される。パターン板
９を通過し、選択された単位パターンの形状に整形され
た電子線１は、第二コンデンサレンズ８の後手（パター
ン板以降の部分）の集束作用により中心軸方向に曲げら
れ、第一縮小レンズ１２の磁極間に到達する。以下、第
一縮小レンズ１２、第二縮小し７ズ１３、および投射し
／ズ３３の各集束磁界と、静電補正偏向板３１および主
偏向ヨーク３２による・鳴同用電磁界とにより、選択式
れた単位パター／に相似の断面形状の電子線１をウェハ
１５上の所要位置に投射する。

次にパターン板９上の同一または別個の単位パターンｋ
　選択し、ウェハ１５の所望場所に投射する。久々と同
様な操作をくり返し、ウェハ１５上に回路その他のパタ
ーンを合成・描画する。

〔発明が解決しようとしている問題点〕＠６図に示した
従来の装置は次のような問題点がめる。すなわち、ある
単位パターンを選択してその形状の電子線ｌ（荷電粒子
線）をウェハ１５に投射し、別の時間に選んだ（同じ又
は別の）単位パター／の形状にした電子線１を投射して
ウェハ１５上で複数の単位パターンを接続・合成しよう
とすると、接続すべき端部がお互いにずれて非接α状態
になってしまうおそれが多かった。これは電子線１の位
１１１１１）ｋめ精度や再現性に限界があるためで、特
に超微細な単位パターン同士を接続したいとき問題が起
る。そのため、従来の装置ではこれら単位パターンはお
互いに精度よく接続させなくてもよいときや、あるいは
全然相互接＠を必要としないような場合にのみ用途が限
られていた。

本発明の目的は、４！ｒ単位パターン間で相互接αされ
るべき１１舗所が跡切れることなく所定のパターンに合
成できる荷電粒子踪描画装置會提供することにある。

〔問題点全解決するための手段〕

不発明によれは、複数種の単位パターンを飛び飛びに穿
ったパターン板と、このパターン板上の選択した単位パ
ターンに荷電粒子線を同ける手段と、単位パターンの形
に断面が成形されてパター７板を通過する荷電粒子線全
ワーク上に導き仄々と選択した単位パターンによりワー
ク上に所定のパターン状に荷電粒子線入射跡を合成せし
める機構を備えｓＷ記単位パターンの隣合う単位パター
ンの相互接続部の少なくとも一部が前記入射跡において
所定の面積で重なシ合うようにしたことを特徴とする荷
電粒子線描画装置が得られる。

（実施例） 以下、不発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。

第１図（ａｌは本発明の一実施例の要部を示す断面斜視
図であり１本図において電子線１、カソード２、グリッ
ド３．アノード４、アパーチャ板５、選択用静電偏向板
７．パターン板９、予備補正偏向板１０．主補正用偏向
板１１．ウエノ・１５、プランキング用偏同板１６．プ
ランサング用アパーチャ板１７は高度の真空状態の空間
内を占めている。カソード２．グリッド３、アノード４
からなる三極電子銃は電子線１を発生し、四角形の孔を
有するアパーチャ板５ｔ−通過した電子線１は第１コン
デンサレ／ズ６と第二コンデンサレンズ８の前半部分と
によりパターン板９に投影される。パターン状９には種
々の単位パターン形状に電子線１ｔ−成形する孔が飛び
飛びにあけられており、アパーチャ板５で四角形断面と
なった電子線１がこの内の一つの単位パターン板上う大
きさの四角形となってパターン板９上に当たる。選択用
静電偏向板７が電子線１を偏向して所要の単位パターン
上へ電子線１を導く。選択された単位パターンの形状に
成形された電子線１は第二コ７テ／サレンズ８の後半部
分の集束作用で電子銃の中心軸延長線上の方向に戻され
、予備補正用偏向板１０と主補正用偏向板とに選択され
る単位パターン毎に予め設定された適当な偏向電圧を印
加することにより上述中心軸に沿って電子Ｉａ　ｉ　ｉ
進行させるようにする。この第二コンデンサレンズ８の
後半部分によるレンズ作用は単位パターン形状の電子線
１の拡大１像を形成するが、続く第一縮小レンズ１２お
よび第二縮小レンズ１３によりウェハ１５上に動小信金
結ばせる。位置決め用溺同コイル１４がウェハ１５にお
ける電子線１の照射位置を制御する。ブランギングラン
同板１６とブランキング用アパーチャ板１７により電子
線１をウェハ１５上に照射させたり遮断（ブランキング
）したりする。

第１図１ｂ＋および（ｃｌが第１１Ｑ（ａｔの装置での
電子光学的結像関係を示し、パターン板５で成形された
電子線断面形状が中間結像位１ｚ２１で結像後ウェハ１
５に縮小結像するようにしている。一方、電子線１は電
子銃付近のグロスオーバ２２で細く絞られるが、第一コ
ンデンサレンズ６でその像金選択用静電偏向板７付近に
結ばせている。そして第二コンデンサレンズ８により主
補正用偏向板Ｊｌ付近で再結像させ、更に第一縮小し／
ズ１２と第二縮小レンズ１３とによりその再再結像位Ｉ
ｎ位置決め用境同コイル１４に合わせ、各偏向板や偏同
コイルにおける電子線１をなるべく細くして、偏向によ
る歪の発生を少なくしている。なお、第一コンデンサレ
ンズ６と第二コンデンサレンズ８の前半部とによりアパ
ーチャ板５のアパーチャ（四角形）の信金パターン板９
上に形成している。

収差などの対策としてダイナミックフォーカスや（ダイ
ナミック）スティグマトール用のコイル等を適宜追設し
てもよいことは勿論である。また、本実施例ではアパー
チャ板５で予め電子線１を四角形に成形しているが、四
角形の代りに他の形状。

例えば円形にしてもよい。あるいはアパーチャ板５をこ
こに設けないで、パターン板９からウェハ１５までの間
の適当な箇所に設けるようにすることもできる。その他
１本発明の基本構成金変えないでいろいろな変形が考え
られる。

第２図はウェハ上に形成すべきパターンの一例の一部を
示す。これ全単位パターンの合成により形成する場合、
本発明の一実施例ではＡの部分を第３図（ａ）、　Ｂの
部分を第３図（ｂ）％Ｃの部分を第３図（Ｃ）の単位バ
ター７で構成する。そしてワーク上ではこれらの単位パ
ターンの相互接続部３１，３２゜３３．３４がそれぞれ
相互接続部３１’、３２’。

３３’、３４’　と荷電粒子線入射跡において所定の面
積で重なり合うようにしておく。例えはパターンのワー
ク上での重ね合わせｆｌｕが±１μｍのとき、接続部３
１．３１’等を直径１．５μｍの円あるいはそれらの円
を合成した長円３４．３４’等としておけば接続が切れ
る事態は生じない。

第４図（ａｌは第３図で用いたような円状終端部がアラ
イメントずれや図形歪による単位パターン同士の重ね合
わせのずれに対しても有効な接続ヲ行える様子金示して
いる。第４図では接続部４１゜４１’　　、４２．４２
’　　、４３．４３’等を丸印で示し、その他のバター
７部分５１．５１’、５２゜５２’　　、５３．５３’
は簡単なため直線で示している。第４図（ｂｌは富なり
用の円状終端部がない場合を示している（単位パターン
状）。成形ビームの重ね合わせずれがある範囲内でめれ
ば単位バター７同士の相互接、洸部は完全につながるこ
とが分る。なお接続部は上述のような円形終端に限らず
、他の形状にしてｔｈｔｒ＝したりふくらませたりして
重なりを生するようにすればよい。

玉料の円形終端部を採用する場合でも、パターン板上の
すべての単位パターンについて同じ大きさにしなければ
ならない訳ではない。パターン板の中心部付近の単位パ
ターンを選択したときの方が周辺部の単位バター７金１
ぺんだときよりも一般に７ライメントずれや図形歪が小
さくなるので中心部付近に比較的微＊ｔｕｉ、パターン
金集めるのが望ましく、このようにしたときはその（円
状）終端部の寸法は周辺部での同様な終端部の寸法より
も小さくできる場合が多い。

第５図に第１図のパターン板９の一例を示す。

チタン板にロジウムをめっきした厚さ２０μｍの金ＦＡ
博板６１？ステンレス１ｍの支持リング枠（図示せず）
に張り、中央部６２に縦５０列、横５０行の計２５００
ｓ類の単位パター７状の異形孔がエツチングであけられ
ている。各列＋ｑ！ｒ行はそれぞれ約０．３２ｍｍ間隔
とし単位パターン群２５００種全体が縦１６ｍｍｘ横１
６ｍｍの正方形部分に収まっている。この間隔などは均
一にせず第１図の選択用偏向板７や第二コンテフサレン
ズ８等の電子線偏量集束特性に合わせて不均一にした方
が望ましい場合もある。また各単位パターンはＱ、ｌ（
５ｍｍ　ＸＯ，１４５ｍｍ　　の範囲を占め、縦２０／
ＪｍＸ８夕瓜横２０μｍ×８行の６４画素の組み合わせ
で構成させている。

例えはこの６４個の画素すべてに孔宿めけると四角形の
孔６３が単位パターンの一つとなる。これらの単位パタ
ーンで整形された電子ビームを線縮小率１／２０でウェ
ハ上に投影すれば最小線幅１μｍのパター７となる。投
影パターンの線幅は１，２゜３、・・・・・・μｍと飛
び飛びの値上とることになる。

なお本図ではテスト用に余分の円形孔６５があけられて
いる。四角形孔６３ｔ−通過した電子ビームを大きな縮
小率でウェハに投影するか、あるいはクロスオーバを結
像させるようにすると１μｍオーダ以下の直径のスポッ
トとすることもでき、このスポットにより、パターン板
の単位パター７の組み合わせでは描けない部分を従来方
法で描いてもよい。また予め用意しであるパター７板を
用いればよいので新設計の集積回路でも比較的短期間に
製作することができる。

なお、単位パターン群の組み合わせだけでは描き切れな
いパター７部分に対しては、パターン板に円形または四
角形のアパーチャのみからなる単位パターンも設けてお
き、それを通過させた荷電粒子線で従来式の描画法によ
りその部分のパターン全形成してもよい。

本装置によるパターン形成の実施例としては、電子ビー
ムやイオンビームによるフォトレジストの露光、イオン
ビームによるウェハへのレジストマスクなしての直接イ
オン注入やエツチングなどが考えられる。セして集積回
路メモリやゲートアレイなどは単位パターン数を比較的
少なくできるので１本発明装置を用いてパターン形成を
行うのに特に好適な応用対象例である。

（発明の効果） 本発明は、各単位パターンがワーク上で接続部が相互に
重るようにしであるので、ビーム位置変動などにより単
位パター７間でつながるべき個所が跡切れるような事態
の発生が防止されるという効果をもたらす。

【図面の簡単な説明】

第１図が本発明の一実施例を示し、同図（ａｌが要部断
面斜視図、同図（ｂｌおよび（Ｃ１は第１図（ａｌの装
置の電子光学的結像関係囚である。第２図はワーク上に
形成すべきパターンの一例の一部の平面図、第３図（ａ
）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）はそれぞれ第１図（ａｌの
パターン板に設ける単位パターン例の模式図、第４図（
ａ）。 （ｂ）は第１図（ａｌのワーク上における単位パターン
同士の重ね合わせ部の相互位置関係例を示す模式図であ
る。第５因は第１図（ａｌのパターン板の例を示す模式
図である。第６図は従来の装置の要部の断面斜視図であ
る。 １・・・・・・電子線％２・・・・・・カンード、５・
・・・・・アパーチャ板、６・・・・・・第一コンデン
サレンズ、７・・・・・・選択用静電側同板、８・・・
・・・第二コンデンサレンズ。 ９・・・・・・パターン板、１０・・・・・・予備補正
用側同板、１１・・・・・・主補正用偏向板、１２・・
・・・・第一縮小レンズ、１３・・・・・・第二縮小レ
ンズ、１４・・・・・・位置決めラン同コイル、１５・
・・・・・ウェハ、２１・山・・中間結像位置、２２・
・・・・・クロスオーバ、３１，３２，３３゜３１’　
　、３２’　　、３３’・・・・・・接続部、４１，４
２゜４３．４１’　　、４２’　　、４３’・・・・・
・接続部、５１゜５２．５３．５１’　　、５２’　　
、５３’・・・・・・パター７部分。 ｙＦＪ　＋　　”「乏１ｔ１乙ノ 肩１図１１．．　　　　　　　　荒１図ｃｃ）Ｌ−Ｊ 笠　２回 筋３図 Ｃ１ｚ）ｔｂ＞ 筋４図 遭５回

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数種の単位パターンを飛び飛びに穿ったパターン板と
   、このパターン板上の選択した単位パターンに荷電粒子
   線を向ける手段と、単位パターンの形に断面が成形され
   てパターン板を通過する成形荷電粒子線をワーク上に導
   き次々と選択した単位パターンによりワーク上に所定の
   パターン状に荷電粒子線入射跡を合成せしめる機構を備
   え、前記単位パターンの隣合う単位パターンの相互接続
   部の少なくとも一部が前記入射跡において所定の面積で
   重なり合うようにしたことを特徴とする荷電粒子線描画
   装置。