JPS6250975B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子ビーム露光装置に関し、特に、集
積回路の微細パターンを高精度にマスク、ウエハ
ー等に描画することができる電子ビーム露光装置
に関するものである。

集積回路はパターン寸法が年々、微細化される
傾向にあり、従来の光学露光技術に頼つているマ
スク製作法では、製作が難しくなつてきている。
このため、光学露光技術に代わつて、電子ビーム
によつて露光を行なう電子ビーム露光技術が不可
欠となつている。

電子ビーム露光技術を用いたマスク製作及びウ
エーハ製作工程を説明すると、次のようになる。
露光に先立ち、マスク又はウエハー基板上に、露
光の際にエツチングされるべき材料、通常、酸化
膜又は金属膜が形成されると共に、この材料の上
にレジスト膜が塗布された被加工材料を用意して
おく。この被加工材料を電子ビーム露光装置の鏡
体内に設けられた試料台にのせ、パターンに相当
する部分を電子計算機の制御のもとでビームを移
動させ、上記被加工材料上に照射する。照射され
た部分はレジストとの重合反応をおこし、レジス
ト材料がポジ型の場合には、現像液に対して可溶
性となり、ネガレジストの場合には不溶性とな
る。可溶領域が次のエツチング工程での窓となる
と共に、拡散工程又は配線工程におけるパターン
となる。

このように、電子ビームによつて露光を行なつ
た場合、照射された電子ビームの量によつてレジ
ストが残るか否かが決まる。電子ビームはたとえ
ビームの径を絞つたとしても、照射した位置を中
心にガウス分布関数に従つて電荷が周囲にも蓄積
されていくと考えられている。

このため、マスク又はウエーハ上に描画する一
条件として、複数のパターンが近接して配置され
ている場合には、それらのパターンに蓄積された
電荷量の重畳効果によつて、電子ビームを直接照
射していないところまでレジストが可溶性になつ
てしまい、所望するパターンが得られず、パター
ンに歪みが生じる場合（これを近接効果と呼ぶ）
がある。

電子ビーム露光装置で電荷量を左右するものは
電子ビームの照射電流値及びビームの移動スピー
ドを決めるクロツク周波数である。電流値、クロ
ツク周波数、及び蓄積電荷量の関係は以下の式で
与えられる。

Ｓ（ｃ／cm²）＝（Ｉ／kf）×10⁸ ここで、Ｓは単位面積当たりの蓄積電荷、Ｉは
照射電流値、ｆはクロツク周波数、ｋは定数を表
わす。

従来の電子ビーム露光装置では、電流値及びク
ロツク周波数をレジストの感度に合わせて設定し
てパターンを描画するのが普通である。しかしな
がら、上記重畳効果によつて生じるパターンのエ
ツジのだれ、パターンのひろがり効果は１μｍ線
幅のパターンが要求される大規模集積回路を製作
する場合には致命的な欠点となる。

以下、上記した問題点を図面を参照して更に詳
細に説明する。

第１図はビームが被加工材料に照射されたとき
にレジスト内に蓄積される電荷量の分布状態を示
したものである。図に示すように、中心位置にビ
ームが照射されると、電荷の蓄積分布状態はガウ
ス分布１１のようになる。パターンがエツチング
されるか否かは単位面積当たりの蓄積電荷量によ
つて決まる。第１図について云えば、同図中のＱ
以上電荷が蓄積された領域P1の部分がエツチン
グにより除去、即ち、ぬけることになる。

第２図は互いに近接したパターンが存在したと
きのパターンのゆがみを示した図である。二つの
図形P2，P3の蓄積電荷分布１２，及び１３が近
接している場合、パターンの間には、電荷の重畳
効果がおこり、Ｑ以上の電荷を持つ部分が存在す
る様になる。このような場合には、同図に示す様
に、パターンP2，P3が合体し、１つのパターン
となり、集積回路における拡散層パターン又は配
線パターンとしての意味を持たなくなる。

本発明の目的は重畳効果を回避出来、従つて、
微細パターンの描画が可能な電子ビーム露光装置
を提供する事である。

本発明の電子ビーム露光装置は描画すべきパタ
ーンの情報を、ビームの照射位置毎に、当該ビー
ムのオン、オフを定めるブランキング情報として
格納するメモリ部と、各照射位置のブランキング
情報および当該照射位置の近傍におけるブランキ
ング情報とを参照してクロツク周波数を可変する
機構とを備えていることを特徴としている。

更に詳しく云えば、メモリ部に格納されるブラ
ンキング情報は照射位置（アドレスポイント）毎
のビームのオン、オフ状態が“１”又は“０”ビ
ツトで表現されている。電子ビームの制御はアド
レスポイントごとに行なわれる。しかしながら、
ビームが近接した領域で照射されると、前述した
ように、照射点以外にも電荷が蓄積されるため
に、本発明では予めこのような事態を想定してお
き、上記したような領域ではビームの照射量を少
なくする。

上記目的を達成するために、本発明では、照射
しようとする位置のブランキングデータと、当該
位置の近傍のアドレスポイントのブランキングデ
ータをレジスタ一群に格納しておき、これらレジ
スタ一群の内容をコンパレータによつて比較し
て、その比較結果によつてビーム走査クロツク周
波数を変化させ、実質的に蓄積電荷量をビームの
位置によつて変化させる。

どの程度のクロツク周波数に変えるかは、被加
工材料に塗布するレジストの種類によつて異なつ
てくるが、照射ビームのレジスト内での散乱量が
多い場合には、照射位置近傍への影響も大きくな
るので、照射ビームのスピードは速くするのが望
ましい。電荷の分布状態は、一般に、ガウス分布
で表わされるから、クロツク周波数も連続的に変
えられる様な機構を備えた分周回路を備える必要
がある。

比較の際、ビーム位置よりどの程度離れたアド
レスポイントのデータまで比較したら良いかは、
被加工材料のレジストや、要求されるパターンの
分解能に左右されるが、本発明の装置はそれらの
範囲を外部パラメータの設定により変えることが
できる。

次に、第３図、第５図、及び第８図を参照し
て、従来の電子ビーム露光装置（第８図）を更に
具体的に説明する。

先ず、第８図を参照すると、従来の電子ビーム
露光装置は加工装置１を備え、この加工装置１に
は、電子ビームを発生する荷電粒子発生源２が設
けられている。荷電粒子発生源２から発生された
電子ビームは集束レンズ３によつて絞られて被加
工材料５に照射される。この場合、照射位置の制
御は偏向装置４によつて行われ、ビームのオン、
オフがブランキング装置６によつて制御される。

ブランキング装置６には、ブランキング信号が
ブランキングレジスタ７を通して与えられ、他
方、偏向装置４への信号はＸ，Ｙ方向の位置と偏
向スピードを与える各レジスタ、即ち、Ｘレジス
タ８、Ｙレジスタ９、Ｆレジスタ１０から供給さ
れる。

また、これらレジスタへのデータ転送は全て制
御系１１によりコントロールされる。この場合、
Ｆレジスタ１０には、レジストの感度によつて定
まる一定値が与えられ、この値に応じた一定のク
ロツク周波数で、電子ビームは移動する。尚、図
示された制御系１１には、各レジスタ８―９との
インタフエースとして、図形の端点情報のみを記
憶するメモリ（図示せず）が設けられ、これら端
点情報が順次、レジスタ８及び９に送られる。

第３図を参照すると、第８図に示した従来の電
子ビーム露光装置によつて露光される複数個のパ
ターンと、各パターン内のアドレスポイントにお
けるビームの走査スピードとの関係が示されてい
る。図にＩで示されている通り、各アドレスポイ
ントにおけるビームの走査スピードは一定であ
る。

第５図を参照すると、第８図及び第３図に示し
た露光装置により、露光され、エツチングされた
パターンが示されている。第５図からも明らかな
通り、各パターンの他のパターンと近接する部分
は上記した重畳効果により歪んでいる。

第４図、第６図、第７図、及び第９図を参照し
て、本発明の一実施例に係る電子ビーム露光装置
を説明する。第９図に示すように、本発明に係る
電子ビーム露光装置は従来用いられている図形の
端点情報のみを格納するメモリの代わりに、第７
図に示すようなパターン情報を格納するメモリ部
を有している。メモリ部に格納される情報の違い
を明らかにするために、第９図のメモリ部は、参
照数字１４で指示されている。

第７図において、ビームの照射が必要な位置
は、論理“１”で示されており、他方、ビームの
照射が必要でない位置は論理“０”で表現されて
いる。この図では、ｘ及びｙ方向の位置をそれぞ
れｘ_i，ｙ_iとして表し、ｘ及びｙ方向の位置に格
納された情報、即ち、ブランキング情報Px_i，ｙ_i
として表している。

第９図に戻ると、メモリ部１４には、ｘ及びｙ
方向の位置情報ｘ_i，ｙ_iが記憶されており、各位
置情報ｘ_i，ｙ_iが制御系１１の制御のもとに順次
読み出され、Ｘ及びＹレジスタ８及び９に格納さ
れる。この位置情報は露光すべきビームの位置を
指示している。

一方、位置情報ｘ_i，ｙ_iによつて指定されたメ
モリ部１４のアドレスからビームのオン、オフを
定めるブランキング情報Px_i，ｙ_iが読み出され、
ブランキングレジスタ７に格納される。この状態
で、カウンタ回路１５の制御のもとに、Ｘ及びＹ
方向の位置情報は予め定められた指定数だけカウ
ントアツプ、カウントダウンされ、各位置におけ
るブランキング情報Px_i，ｙ_iがブランキングレジ
スタ１６に格納される。

ここで、位置情報によつて位置ｘ_i，ｙ_iが照射
ビーム位置として指定されたと仮定する。この
時、ブランキングレジスタ１６には、ブランキン
グ情報として、位置ｘ_i，ｙ_iに近接する位置のブ
ランキング情報が順次格納される。例えば、第７
図のPx_i+1，ｙ_j，Px_i+2，ｙ_j，Px_i-1，ｙ_j，
Px_i-2，ｙ_j，Px_i，ｙ_j+1，Px_i，ｙ_j+2，Px_i，ｙ_j-2
等のブランキング情報が位置ｘ_i，ｙ_iの近接位置
におけるブランキング情報として、格納される。

他方、ブランキングレジスタ７には、第８図の
場合と同様に、位置ｘ_i，ｙ_iにおけるブランキン
グ情報Px_i，ｙ_iが格納される。

この様な状態で、両ブランキングレジスタ７及
び１６の内容はコンパレータ１２で比較され、近
接位置におけるブランキング情報が全て“０”の
時、他のパターンからの影響はないとして、第４
図にＩで示すように基準の走査スピードでビーム
を照射する。一方、近接位置におけるブランキン
グ情報が全て“０”ではない場合、位置Px_i，ｙ_i
における走査スピードを変化させる。

第４図には、各パターンの他のパターンに近接
した位置における走査スピードを基準の走査スピ
ードＩからI′及びI″のように変更する例が示され
ている。

このように、走査スピードを変化、変更させる
ために、他のパターンからの影響の大きさの強
さ、即ち、コンパレータ１２からの出力信号の大
小に応じた周波数を分周回路１３によつて発生す
る。このようにして、第４図に示すように、基準
走査スピードとは異なる走査スピードI′及びI″が
得られる。その結果として、第６図に示すよう
に、正常なパターンを得ることができる。

本発明の電子ビーム露光装置によれば、近接パ
ターン相互の状況を判断して、ダイナミツクにビ
ームの照射スピードを変える機能を有するため、
近接効果によるパターンの歪みを防ぐことができ
る。

従つて、１μｍ又はそれ以下の細い線も比較的
忠実に描くことができ、集積回路のパターンの微
細化に十分に対処出来るようになる。このこと
は、集積回路の性能の飛躍的向上に役立つばかり
でなく、信頼性の向上にも大きく貢献するもので
ある。

本発明にかかる電子ビーム露光装置は、集積回
路のマスクパターン描画、ウエーハ直接露光描画
に役立つばかりでなく、プリント板の微細ビーム
加工等にも利用できることは勿論である。

本発明の具体的構成は上述した実施例に限定さ
れることなく、他の種々の変形が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はビームを照射した時の被加工材料内の
蓄積電荷の分布を示した図、第２図は近接したパ
ターンがある場合の蓄積電荷の分布を示した図で
ある。第３図は従来の電子ビーム露光装置の各ビ
ーム照射位置での走査スピードを表した図、第４
図は本発明に基づく各ビーム照射位置での走査ス
ピードを表した図である。第５図は従来の電子ビ
ーム露光装置による描画パターンであり、第６図
は本発明による描画パターンの一例である。第７
図は本発明の構成におけるメモリ部の内容を説明
した図である。第８図は従来の電子ビーム露光装
置の一構成例であり、第９図は本発明による電子
ビーム露光装置の一実施例の構成例である。 尚、図において、１…加工装置、２…荷電粒子
発生源、３…集束レンズ、４…偏向装置、５…被
加工材料、６…ブランキング装置、７…ブランキ
ングレジスタ、８…Ｘレジスタ、９…Ｙレジス
タ、１０…Ｆレジスタ、１１…制御系、１２…コ
ンパレータ、１３…分周回路、１４…メモリ部、
１５…カウンター回路、１６…ブランキングレジ
スタ、１７…発振器である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 荷電ビームの照射位置を指示する荷電ビーム
   偏向位置情報と、各照射位置における荷電ビーム
   のオン、オフを定めるブランキング情報とを格納
   するメモリ部を有し、前記荷電ビームの照射位置
   が指示された場合、当該照射位置に対応した偏向
   位置情報を前記メモリ部から位置レジスタに読み
   出す一方、前記メモリ部から当該照射位置におけ
   るブランキング情報を第１のブランキングレジス
   タに読み出すと共に、当該照射位置近傍における
   予め定められた数のブランキング情報を第２のブ
   ランキングレジスタに格納し、第１及び第２のブ
   ランキングレジスタの内容をコンパレータで比較
   して、この比較結果に基づき、クロツク周波数を
   連続的に変化させることができる分周回路を制御
   し、当該分周回路の出力により、前記荷電ビーム
   の移動速度を変更することを特徴とする電子ビー
   ム露光装置。