JPS62274723A - 電子ビ−ムパタ−ン発生器制御方法 - Google Patents

電子ビ−ムパタ−ン発生器制御方法

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JPS62274723A
JPS62274723A JP62117184A JP11718487A JPS62274723A JP S62274723 A JPS62274723 A JP S62274723A JP 62117184 A JP62117184 A JP 62117184A JP 11718487 A JP11718487 A JP 11718487A JP S62274723 A JPS62274723 A JP S62274723A
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JP
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pattern
electron beam
trapezoids
trapezoid
coordinate values
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JP62117184A
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ジョン・パーシー・スウェットマン
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Koninklijke Philips NV
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • 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
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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    • HELECTRICITY
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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】 3、発明の詳細な説明 本発明は基板上に電子ビームにより形成されるスポット
で或るパターンを描画するための電子ビーム発生兼偏向
系と、前記パターンを一緒に構成する1組の複数不等辺
四辺形を規定する座標値を保持するパターン記憶装置と
、各不等辺四辺形を規定する座標値を順次求めて、電子
ビーム偏向系に対する走査ステップを発生させ、各不等
辺四辺形を基板上に順次描画させるための不等辺四辺形
発生器とを具えている電子ビームパターン発生器を制御
する方法に関するものである。
電子ビーム技術の重要な用途に半導体デバイスの製造が
ある。特に、所謂電子ビームパターン発生器は、電子感
応レジストを被着した半導体基板状のターゲットの方へ
と電子ビームを指向させるのに用いることができる。電
子ビームをコンビューク制御することによりレジストに
所定のパターンを描画することができる。レジストの露
光した部分、或いはネガ−レジストの場合の未露光部分
は適当な化学処理により選択的に除去する。レジストの
残存部分は半導体基板の表面上におけるマスク層を成し
、これは半導体ウェハのつぎの処理工程において、例え
ば金属化層をマスクするのに用いることができる。
斯様な電子ビームパターン発生器およびその制御装置に
ついては「アイ・イー・イー・イー トランザクション
ズ オン エレクトロン デバイシーズJ (IE[E
E Transactions onε1ectron
 Devices。
VolεD−22,No、7.1975年7月)におけ
るジエー・ピー・ビースレイ(J、 P、 Beasl
ey)及びチェー・ジー・スフワイア−(D、 G、5
quire)による論文「電子ビーム マスクメーカJ
 (An Electron BeamMaskmak
er)に記載されている。ここには、パターンを如何に
して多数の小さな長方形を加算したものとして描くこと
ができるかについて記載されており、斯かる各小さな長
方形は電子ビームをら族パターンで順次僅かづつのステ
ップで動かしてその長方形内をビームで満たすことによ
って描かれる。三角形や、複数の不等辺四辺形から或る
パターンは一般にこの方法によって描くことができる。
斯種の電子ビームパターン発生器は大量生産機械として
使用するのが所望される。これがため、ビーム描画速度
を高めて生産性全体を改善することが強力に奨励さる。
ベクトル走査と称される長方形描画方の採用によって、
ビーム変調で簡単にマスク走査することにより描画速度
が改善される。
その理由は、基板におけるパターンのない個所を横切っ
てビームを走行させる時間が浪費されないからである。
電子ビームパターン発生器にとって他に必要なことは、
サブミクロン単位のディテール(細B)並びに大面積の
ディテーノペ例えば接続パッドを含むパターンをパター
ン発生器が描けるようにすることにある。斯様なサブミ
クロンのディテールは微細な線を含み、これらの線の幅
はスポット径より、僅かに大きいだけのこともある。こ
のような場合には、これらの微細な線を適切に露光する
のに問題が生ずる。通常は大面積のディテールを適切に
露光するようにビーム電流を選択しており、細密ディテ
ール用にビーム電流を高くこることは望ましくない。そ
の理由は、ビーム電流を高めることはスポットの大きさ
を拡大することになり、しかも電子ビームコラム(柱)
の作動状態に他の不所望な変化をまねくからである。各
ステップでスポットが留まる時間によって与えられ、か
つ或るパターンを規定するのに必要とされる電子線量は
、パターンディテールの幾何学的構成及び面積に依存す
る。例えば0.25μm幅のパターンは、大面積のディ
テールを規定するのに用いられる線量の約4倍の線量を
必要とする。
本発明の目的は描画速度を最大とし、かつこれと同時に
細密ディテールを正しく露光することにある。
本発明は基板上に電子ビームにより形成されるスポット
で或るパターンを描画するための電子ビーム発生兼偏向
系と、前記パターンを一緒に構成する1組の複数不等辺
四辺形を規定する座標値を保持するパターン記憶装置と
、各不等辺四辺形を規定する座標値を順次求めて、電子
ビーム偏向系に対する走査ステップを発生させ、各不等
辺四辺形を基板上に順次描画させるための不等辺四辺形
発生器とを具えている電子ビームパターン発生器を制御
する方法において、前記パターン記憶装置に座標値を保
有させる前記1組の複数不等辺四辺形を基板上に描画す
る順番にグループ分けし、これらのグループ分けした連
続グループが、順次粗パターンディテール−細密パター
ンディテールを規定する前記複数不等辺四辺形を含むよ
うにし、かつ前記パターン記憶装置では前記各グループ
に対してそれぞれデータワードを先行させくこれらのデ
ータワードが前記不等辺四辺形発生器に命令して、前記
連続グループに対する走査ステップを順次高−低周波数
にてそれぞれ発生させるようにすることを特徴とする電
子ビームパターン発生器制御方法にある。
半導体集積回路に用いられる多数のパターンの内で、極
めて細密なディテールのパターンは僅かである。従って
、大抵の場合には2つのグループの不等辺四辺形を必要
とするだけであり、一方のグループの不等辺四辺形は他
方のグループの不等辺四辺形の前に描くようにする。
前述したように、ウェハを処理するのに共通なつぎの工
程段は、露光レジストを溶解した後に蒸着により金属化
層を基板全体に被着することである。この金属化後には
、第2溶材を用いて金属化部分の下側のレジストを溶解
し、このレジストの上側の金属化部分を取除いて、基板
に直接堆積された金属層の部分だけを残して必要な接続
パターンを形成する。レジストの頂部における金属を除
去する場合に、第2溶剤は金属の下側のレジストをその
縁部にて浸食し得るようにする必要がある。
レジストの過剰露光により、レジスト縁部が良好に規定
されず、その縁部の表面が傾斜する場合には、レジスト
に金属化層が効果的にはり付くために、後に金属化層を
除去するのが困難となる。本発明によれば、粗又は細密
ディテールのいずれでも、不等辺四辺形溝画法によって
すべての個所にて単位面積当りより一層一定で、しかも
正確にレジストを露光することができる。これにより、
第1溶剤の作用後にレジスト縁部が一層シャープに規定
されるため、金属化工程段でのレジストの「封止込め」
の慣れが大いに低減される。
以下図面につき本発明を説明する。
第1図は電子ビームパターン発生器を図式的に示したも
のであり、排気した電子ビームコラム2のターゲット個
所には半導体基板1を示しである。
電子銃3が発生する電子ビーム4は集束電子光学系(図
示せず)によって基板上にスポットとして集束される。
このスポットは、代表的にはガウス強度分布を呈し、し
かもそのスポットの直径は斯かる強度分布の2の点で測
定して0.12〜0.14μmである。偏向コイルX及
びYは基板を横切って2次元方向に電子ビームを偏向さ
せるために設ける。
不等辺四辺形(trapezium)発生器5は、或る
不等辺四辺形を規定する座標値を受信し、かつコイルX
及びYに対する偏向電流を出力させるのに設け、斯かる
偏向電流の値は、規定されたステップ速度で各ステップ
にて、順次基板上で代表的には0.1μmに相当する量
だけ変化させて、不等辺四辺形の全領域を露光せしめる
。不等辺四辺形座標記憶装置6は、不等辺四辺形発生器
によるアクセスを速めるために複数不等辺四辺形(tr
apez+a)のサブ−セットの座標を保有するのに設
ける。フルーセットの複数不等辺四辺形はパターン記憶
装置7、代表的には磁気ディスク・ストアに保有させ、
これには所要に応じ不等辺四辺形座標記憶装置への複数
サブ−セットをロードさせる。不等辺四辺形発生器5に
は、電子ビームを或る不等辺四辺形の終点からつぎの不
等辺四辺形の出発点まで動かす際に電子銃3をスイッチ
・オフさせるために結線8を設ける。パターン記憶装置
に保有させるデータの編集及びコード化については後に
詳述する。
第2図は半導体基板上に必要とされる代表的なパターン
の一部を示したものであり、これは電界効果トランジス
タ用のゲート電極の構成である。
このゲート電極は破線10間に示す2本の微細な線9か
ら或る構成のものである。例えば、これらの線の幅は0
.2μmとする必要がある。破線10の外側はゲート電
極用の接続パッドを構成する粗ディテールパターンであ
る。第3図は複数不等辺四辺形の構成ディテール及び走
査パターンを示すために第2図の円形部分を拡大図示し
たものである。
この複数不等辺四辺形は長方形部分11 、12 、三
角形部分13.14および方形部分15.16を含んで
いる。方形部分15には、2の強度半径で描かれる多数
の円として示される一連のスポット位置として電子スポ
ット用の走査パターンを示しである。
この方形部分を規定する座標は偶部の位置及び辺の長さ
とすることができ、X及びY偏向方向を直交させて方形
とする。任意の複数不等辺四辺形は隅部の座標として規
定することができる。不等辺四辺形発生器は、不等辺四
辺形を規定するの座標を求めて、例えば0.1 μmの
インターバルで不等辺四辺形全体を完全に露光する連続
スポット位置を計算すべくプログラムを組む。図示の走
査パターンは櫛歯パターンのように、方形個所15をむ
だな動きなくジグ−ザブ状に左から右に、次いで右から
左へと交互にスポットを移動させるパターンである。走
査パターンとしては、ら旋のような他の経済的なパター
ンを用いることもできる。細密ディテール9は2本のス
ポット線として描画される。
各スポット位置における線量は、その位置にスポットが
留まる時間によって、従ってスポットのステッピング周
波数により制御される。例えば、10MH2のステッピ
ング周波数での各スポット位置におけるスポット停滞時
間は約100nsである。ステッピング周波数を低くす
ることによって、スポット停滞時間、従って電子線量は
高めることができるも、この場合には一定の大きさのス
ポットが所望されるように電子ビーム電流は一定にする
ものとする。電子リソグラフィでは、レジストにおける
或るパターン全体を均一に露光するのにそのパターンに
おける各点にて必要とされる電子線量はパターンディテ
ールの幾何学的構成及び面積に依存する。これはスポッ
ト形状及び電子飛散効果に起因しており、この飛散効果
によりスポット入射点からそのスポットの直径よりも多
少大きな領域個所までが或る程度露光される(これは近
接効果と称されている)。例えば0.25μm幅の線を
露光するには、大面積又は粗ディテールを規定するのに
用いられる線量の約4倍の線量を必要とする。
粗及び密パターンディテールについての情報は、設計者
が詳細なレイアウト及び電極設計を実行すべきプログラ
ムを組んだコンピュータに要求する回路機能の性質を特
定化する際のコンピュータ援用設計(C,A、 [1,
) li階にて成立する。本発明によれば、この段階に
てすべての不等辺四辺形に対する座標を規定するリスト
をグループ分けし、通常は2つのグループに分け、一方
にはすべての粗不等辺四辺形をリストアツブし、また他
方にはあらゆる細密な不等辺四辺形をリストアツブする
。双方のグループのすべての不等辺四辺形をリストアツ
ブするコンピュータ出力は通常磁気テープとしている。
電子ビームパターン発生器(εBPG )を駆動させる
には、通常上記グループのデータを、磁気テープで可能
な速度よりも速く、しかもより一層迅速にアクセスする
必要がある。そこで、データは通常εBPGの諸要求に
応答して駆動する第1図のパターン記憶装置7における
磁気ディスクにロードさせる。この段階では各グループ
のデータに先行するディスク情報におけるパターンデー
タワードを変更させて、そのグループ構成のディテール
に応じて予定した基本クロック又は書込周波数のパーセ
ンテージを指示させる。粗ディテールグループに対して
は高いパーセンテージを選択し、細密ディテールグルー
プに対しては低いパーセンテージを選択する。代表的に
は粗グループに対して10Mtlzの周波数を選定し、
細密グループに対しては2.5MHzの周波数を選定す
る。基本周波数を10Mtlzとした場合の双方のパー
センテージは、それぞれ100%と25%である。作動
に際し、88PGは細密ディテールグループに先行して
いるデータワードを読取って、書込周波数をそれに応じ
てセットする。ついで細密ディテールの複数不等辺四辺
形を描画する。つぎに、粗ディテールグループに先行す
るデータワードを読取って、それに応じて書込周波数を
セフ)して、粗ディテールの複数不等辺四辺形を描画す
る。
本発明による改善を行わない場合には、パターン全体を
2.5MHzのステッピング周波数で描画しなくてはな
らない。大部分のパターンは粗ディテールであるため、
本発明によれば粗ディテールのパターンをlOMHz 
、即ち4倍の速さで描画することができる。このように
して、全描画時間は約75%縮減される。
また、本発明を適用しないと、粗ディテールは2、5M
Hzのステッピング周波数で描画する場合に過剰露光さ
れてしまう。第4図は、露光レジストを溶解した後にお
ける過剰露光部がレジスト縁部の精細度に及ぼす影響を
示したものである。レジスト18の縁部17の輪郭は傾
斜している。金属化層19を被着すると、その傾斜縁部
が金属で覆われ、レジストを溶解してそのレジストの頂
部における金属を除去するのに選定したつぎの溶剤の作
用に対して前記傾斜部分における金属はレジストを有効
に封止する。第5図は正しい露光で達成される場合にお
けるレジスト縁部20を示す。この場合にはレジスト縁
部が或る程度アンダーカットされるため、その縁部がつ
ぎの溶剤の作用に対して露光され、従って金属化部分を
極めて良好にリフト−オフさせることができる。
ディスク記憶装置に情報グループを前置きするパターン
・ファイル・ヘッダの一例をつぎに示す。
ヘッダのRTL/2仕様書はMO08FILEHEDM
ODEとする。
[NT DATADSA   ;ファイルにおけるつぎ
のセクタのアドレス。
APRAY (32) BYTE  ;ファイル名IL
NAM INT FDS12E   ;ファイルデータによって
占められるセクタの数。
ARRAY(100)[NT  :ユーザ・ファイル・
ヘッダ情報。
H[EDDAT HEDDAT FREQUENCY C0NTR0L 
DATE HELD IN THE FOLLOWIN
G HIEDDAT WORDS;  (つぎのHBD
DATワード(ごて保有されるH6DDAT周波数制御 データ) HEDDAT(30)   : 露光処理に対して特定
化される基本周波数のパーセンテージ (0,1%の単位)として表わされ るビームスチッピング周波数。
HEDDAT (31)〜(37) ; 0.1%の単
位でパーセンテージとして表わされる残りの7つの 周波数。
HBDDAT (30)はグループに対するステッピン
グ周波数を与え、HEDDAT(31)〜(37)は所
望される7つの他のレーザ周波数を与える。各HEDD
ATの記述項は4桁の16進ワードを特定化する。従っ
て、ステッピング周波数を基本周波数の100%とすべ
き場合には、16進ワードはφ3F、8となり、即ち0
.1%の1000単位分となる。基本周波数の40%に
対しては、16進ワードはφ190、即ち0.1%の4
00単位分となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は電子ビームパターン発生器の一例を示すブロッ
ク線図; 第2図は半導体基板における代表的なパターンの例を示
す平面図 第3図は第2図の円内の部分を拡大し、かつビーム走査
パターンも示している平面図:第4図は金属化処理後に
おける過剰露光レジストの縁部を示す断面図; 第5図は金属化処理後における正しく露光されたレジス
トの縁部を示す断面図である。 1・・・半導体基板   2・・・電子ビームコラム3
・・・電子銃     4・・・電子ビーム5・・・不
等辺四辺形発生器 6・・・不等辺四辺形座標記憶装置 7・・・パターン記憶装置 訃・・結線      9・・・細密線11、12.1
3.14.15.16・・・複数不等辺四辺形を構成す
る三角形、長方形及び方形 部分 17、20・・・レジスト縁部 18・・・レジスト19・・・金属化部分X、Y・・・
偏向コイル 特許出願人    エヌ・ベー・フィリップス・フルー
イランペンファブリケン

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基板上に電子ビームにより形成されるスポットで或
    るパターンを描画するための電子ビーム発生兼偏向系と
    、前記パターンを一緒に構成する1組の複数不等辺四辺
    形を規定する座標値を保持するパターン記憶装置と、各
    不等辺四辺形を規定する座標値を順次求めて、電子ビー
    ム偏向系に対する走査ステップを発生させ、各不等辺四
    辺形を基板上に順次描画させるための不等辺四辺形発生
    器とを具えている電子ビームパターン発生器を制御する
    方法において、前記パターン記憶装置に座標値を保有さ
    せる前記1組の複数不等辺四辺形を基板上に描画する順
    番にグループ分けし、これらのグループ分けした連続グ
    ループが、順次粗パターンディテール−細密パターンデ
    ィテールを規定する前記複数不等辺四辺形を含むように
    し、かつ前記パターン記憶装置では前記各グループに対
    してそれぞれデータワードを先行させ、これらのデータ
    ワードが前記不等辺四辺形発生器に命令して、前記連続
    グループに対する走査ステップを順次高−低周波数にて
    それぞれ発生させるようにすることを特徴とする電子ビ
    ームパターン発生器制御方法。 2、前記グループの数を2つだけとし、一方のグループ
    の複数不等辺四辺形を他方のグループの複数不等辺四辺
    形の前に描画することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項に記載の方法。 3、前記パターン記憶装置から得られるサブ−セットの
    複数不等辺四辺形を規定する座標値を保有するための不
    等辺四辺形座標記憶装置を設け、かつ前記不等辺四辺形
    発生器が前記不等辺四辺形座標記憶装置から規定の座標
    値を得ることを特徴とする特許請求の範囲第1又は2項
    のいずれか一項に記載の方法。 4、前記電子ビーム発生器が、前記基板を装着するテー
    ブルを具え、該テーブルを変位自在にして、前記基板の
    領域を電子ビームにより順次露光し得るようにし、前記
    パターン記憶装置には露光すべき領域すべてに対する複
    数不等辺四辺形の組の座標値を含ませ、前記露光すべき
    全領域における一方のグループのすべての複数不等辺四
    辺形を該全領域におけるつぎのグループの複数不等辺四
    辺形の前に描画することを特徴とする特許請求の範囲第
    1〜3項のいずれか一項に記載の方法。
JP62117184A 1986-05-16 1987-05-15 電子ビ−ムパタ−ン発生器制御方法 Pending JPS62274723A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8612009 1986-05-16
GB08612009A GB2190567A (en) 1986-05-16 1986-05-16 Electron beam pattern generator control

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS62274723A true JPS62274723A (ja) 1987-11-28

Family

ID=10597997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62117184A Pending JPS62274723A (ja) 1986-05-16 1987-05-15 電子ビ−ムパタ−ン発生器制御方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4992668A (ja)
EP (1) EP0245907A3 (ja)
JP (1) JPS62274723A (ja)
GB (1) GB2190567A (ja)

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