JP3494785B2 - Electron beam drawing apparatus and drawing method - Google Patents
Electron beam drawing apparatus and drawing methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子などの
製造に用いられる電子線描画装置に係り、特に、可変成
形ビーム方式の電子線描画装置と、これを用いて斜め線
を有する図形を描画する方法とに関するものである。
【0002】
【従来の技術】LSIパターン寸法の微細化に伴い、従
来より用いられてきた光露光に代わり、電子線露光技術
が使われるようになってきている。電子線による描画の
方式は、主に超微細描画を目的とした点ビーム描画方式
と、汎用性の高い可変成形ビーム描画方式とに大別され
る。ここで可変成形ビーム描画方式は、電子ビーム軌道
上の2カ所に第1と第2の矩形絞りを有する成形絞りを
設け、各絞りを通過し成形された電子ビームによって描
画を行う。この矩形ビームの大きさは、第1と第2の成
形絞りの間に設けられた電子ビームの偏向器によって制
御されている。
【0003】ところで、最近は、上記可変成形ビーム方
式の応用として、三角形の電子ビームを形成する方式も
考案されている。この三角形ビームの形成は、第2の成
形絞り上に第1の成形絞りの矩形絞りとは角度の異なる
矩形絞りを設けることによって行なわれている。ところ
で、従来の矩形状の電子ビームのみで斜線パタンを有す
る図形を描画する場合には、斜線上に段差が生じないよ
うに、極めて細い矩形状の電子ビームにしなければなら
なかったが、上記の三角形状の電子ビームが形成される
場合には、三角形の斜線角度と図形の斜線の傾斜角度と
が等しい場合には、面積の広い三角形状の電子ビームを
そのまま露光できるので、斜線パタンを有する図形を高
速に描画することが可能となり、スループットの向上が
図られる。また、従来の可変成形ビーム方式においては
矩形で分割され描画されていた斜線パタンが、この方法
では同一傾斜角度の三角形で分割されるため、精度の向
上も実現された。
【0004】上記三角形ビームの形成方式の代表的な例
は、特開昭60−30131号公報に示されている。上
記代表例では、矩形の第1の成形絞りと、矩形絞りとこ
れに対して45度回転させた矩形絞りとを組み合わせた
形状の第2の成形絞りとを設け、第1の成形絞りを通過
した電子ビームを偏向した後、第2の成形絞り上に照射
することによって、任意の大きさの矩形ビームまたは直
角2等辺三角形ビームを形成している。この矩形ビーム
及び直角2等辺三角形ビームは、第1の成形絞りを通過
した電子ビームの偏向量を変化させることによって、矩
形ビーム及び直角2等辺三角形ビームの大きさが変化さ
れるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例で
は、三角形ビームの形成方式に充分な配慮がなされてい
なかった。すなわち、上記従来例では、三角形ビームを
形成する場合、形成される三角形の各頂点の位置は、像
面上においては、上記第1と第2の成形絞り間に設けら
れた電子ビーム偏向器の偏向電圧を変化させることによ
って動いてしまう。従って、像面上において位置の基準
となる不動点が存在し得ず、描画位置の調整に煩雑さが
伴い、ひいては描画位置精度の低下につながる。また、
上記従来例では、上記第1の成形絞りを通過した電子ビ
ームが上記第2の成形絞り上を偏向される領域が第2の
成形絞り内の矩形絞りに対し非対称となり、矩形から別
の三角形に電子ビームの形状を変化させる際に、選択す
る三角形によって上記偏向器に与える偏向電圧の変化量
が異なり、従って、最も偏向距離の長い場合に偏向整定
時間が律速され、結果として、長い偏向整定時間が必要
となる。
【0006】さらに、上記従来例においては、形成可能
な三角形は直角2等辺三角形のみであった。従って、
縦、横の矩形パタン及び45度の斜線パタンは精度良く
描画可能であるが、その他の角度を持った斜線パタンの
描画は矩形ビームを用いて行う必要があり、精度、及び
スループットの律速要因となっている。
【0007】また、従来例では、電子ビームの回転、倍
率等の校正は、描画結果を用いて行なう以外に方法がな
かった。つまり、光学系の校正に時間がかかるという問
題もあった。
【0008】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたもので、斜め線を有する図形を高速に、かつ、高
精度に描画することのできる電子線描画装置及びその描
画方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明においては、可変成形ビーム方式の電子線描
画装置の第2の成形絞りに、矩形絞りの周辺に4個の同
形ではあるが向きの異なる直角三角形絞りを配置する。
そして、第1の成形絞りである矩形絞りを通過した矩形
状の電子ビームを第1と第2の成形絞りの間に設けられ
た電子ビーム偏向器によって偏向し、第2絞りの矩形絞
り又は直角三角形絞り上を照射することにより、矩形状
又は直角三角形状の電子ビームを形成する。この矩形又
は直角三角形状のビームサイズは、上記の電子ビーム偏
向器により、第1絞りを通過した矩形ビームと矩形又は
直角三角形の第2絞りとの切り合いの大きさを変化させ
ることによって行なう。この場合、直角三角形絞りに対
しては、直角でない頂点のいずれか一方に、常に電子ビ
ームが照射されているようにする。
【0010】また、縦、横の矩形パタン及び45°の斜
線パタン以外の斜め線を有するパタンの描画を行うた
め、1個の矩形絞りと4個の直角三角形絞りの5個の絞
り群を1単位として、この絞り群を第2絞りの位置に複
数設け、各絞り群には異なる角度の直角三角形絞りを配
置する。さらに、電子光学系を校正するための校正用絞
りを有する電子ビーム校正用絞り群を上記第2の成形絞
りに設ける。
【0011】そして、上記の電子線描画装置を用い、特
に、斜め線を有するパタンを描画する場合には、斜め線
の角度に等しい角度を有する直角三角形絞りを複数の絞
り群の中から選択し、この絞りにより直角三角形状に成
形された電子ビームにより描画を行なう。このとき、直
角三角形絞りで常に電子ビームが照射されている直角で
はない頂点の位置座標を、描画の際の位置合せ用の基準
点として利用する。
【0012】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態1〕以下、図面を用いて実施の形態を詳述
する。第1の例は、1つの可変成形用の偏向器を用い
て、可変矩形ビームと可変三角形ビームを形成する方法
である。図1に、本発明における第2の成形絞りを、図
2に、本発明を用いた電子線描画装置の概念図を示す。
電子銃1から50kVに加速され、放射された電子ビー
ムは、第1成形絞り2及び第2成形絞り4を用いて矩形
又は直角三角形状に成形された後、縮小レンズ5、対物
レンズ6により電子ビームの縮小、投影が行われ、ター
ゲット7上に露光される。矩形又は三角形状の電子ビー
ムの形成は、第1成形絞り2と第2成形絞り4との間に
設けられた偏向器3によって行われる。厚さ20μmの
シリコン材の成形絞りは、従来より一括図形照射法に用
いられてきたSOIプロセスを用いて作成される。とこ
ろで、図1に示す様に、第2成形絞り4は矩形絞り12
の周辺に4種類の直角2等辺三角形絞り8〜11が作り
込まれている。各絞りにより矩形又は三角形状の電子ビ
ームを形成する際には、矩形絞りを持つ第1成形絞り2
を通過した矩形ビーム23〜27を、第2成形絞り4上
の各絞り上を図中矢印13〜16及び17の如く移動さ
せ、所望の寸法の直角三角形又は矩形状の電子ビームを
得る。上記第2成形絞り4内の矩形絞り12によって形
成される電子ビームの寸法は、最大62.5μmであ
り、上記縮小レンズ5によって1/25に縮小され、最
大2.5μmの矩形ビームとされる。また、電子ビーム
の寸法を変化させるための偏向器3は、11ビット、最
大10Vであり、高速偏向が可能となっている。また、
三角形ビーム形成の際には、上記第2の成形絞り上での
直角三角形絞り8〜11の直角でない頂点のどちらか一
方には、必ず電子ビームが照射されているようにした。
これにより、図1中矢印13〜17の如くビームを移動
させても各絞りの頂点18〜22はターゲット上におい
て寸法変化に対する不動点となり、これを描画の際の位
置合せの基準点とすることにより、精度のよい描画が可
能となる。また、4方向向きの直角三角形絞り8〜11
を図のように配置することによって、矩形絞りから直角
三角形絞り8〜11に電子ビームの位置を変化させる際
の偏向距離が最小となる。つまり、矩形と直角三角形の
電子ビームの選択を高速に行うことができる。
【0013】本実施の形態においては、電子ビームの倍
率校正を次のようにして行った。まず校正の場合には、
第2成形絞り4を、校正用絞り群が軸上に位置するよう
に機械的に移動する。図5に、校正用絞り群36を示
す。校正用絞り群36は電子ビーム校正用絞り37〜4
7を持つ。電子ビームの回転、倍率等の校正は、本絞り
群36を用いて行う。ここでは、倍率の校正を例に説明
する。倍率の調整には校正用絞り群36中の校正用絞り
38と42とを用いる。まず、校正用絞り38を選択
し、ターゲット7上の電子ビーム位置の検出を行う。次
に、校正用絞り42を選択し、電子ビーム位置の検出を
行う。そして、各々のビーム位置から、校正用絞り3
8、42間距離を計算する。計算された校正用絞り3
8、42間距離を設計絞り間距離と比較し、倍率誤差を
計算し、校正を行う。以上を式で表すと、倍率誤差ΔM
は次の式で表される。
【0014】
【数1】
【0015】ここで、Lは設計絞り間距離、L′は測定
絞り間距離、Mは目標倍率を表す。本例を用いて倍率及
び回転の校正を実施し描画を行うと、従来、描画結果に
よって確認していた電子ビームの校正が、約1分と高速
での校正が可能となった。また、校正用絞り38と42
とは、偏向器3を用いて偏向し得る最大の距離であるた
め、最も高精度な校正が可能である。尚、本例では、倍
率の校正を目的として、校正用絞り38、42を用いた
校正方法を説明したが、回転、非点収差等のその他の校
正を行う場合にも、校正用絞り38〜42を用い、同様
に行うことができる。
【0016】次に、本実施の形態を用い、図3に示すパ
タンを描画した。図は、傾斜角度45度、線幅0.2μ
mのラインアンドスペースパタンである。本パタンのラ
イン寸法28をSEMを用い測定したところ、従来の可
変成形法を用いた場合に比べ、寸法精度が3σで0.0
6μmから0.03μmへと、大幅な向上が得られた。
また、本例を用いデバイスパタンの描画を行った結果、
従来の可変成形法に比べ、ショット数が約1/2に減少
し、スループットは6インチウェハで5枚/時間から9
枚/時間、従来法における三角形形成法と比較しても、
7枚/時間から9枚/時間へと高速描画を可能とした。
【0017】さらに、本実施の形態を用い、5:1ステ
ッパ用レチクルの描画を行った結果、上記ウェハ描画の
場合と同様の寸法精度が得られ、さらに、上記レチクル
を用いてデザインルール0.2μmの256MbitD
RAMを作成したところ、寸法精度が0.04μmから
0.03μmへと向上し、従来65%であった歩留まり
が、80%に向上した。
【0018】尚、第2成形絞り上の直角三角形絞りの配
置は、図1に示すものの他、図4に示すもの、さらには
図1、図4の図形群を回転させたものなど、さらには、
三角形の角度を45度以外にしたもの等が考えられる
が、どの図形配置を用いても、本実施の形態と同様の効
果を得ることができる。
【0019】〔実施の形態2〕実施の形態2は、2組の
電子ビーム成形用偏向器を用いる例である。即ち、絞り
群を選択する偏向器と、一つの絞り群内で可変成形ビー
ムを形成する偏向器とを備えたシステムである。
【0020】図6に、実施の形態2を用いた電子線描画
装置の概念図を、図7に、ここに用いる第2の成形絞り
の例を示す。図7においては、矩形絞りと4つの直角三
角形絞りの絞り群を1単位として縦横3単位ずつ絞り群
が配置されている。おのおのの絞り群には異なる角度の
直角三角形絞りが配置されており、描画パタンに応じて
適切な絞り群を選択する。絞り群内には45度、30
度、60度、その他の角度の直角三角形絞り群を用意し
た。これにより、より多くの角度の斜線描画に対応が可
能となる。1つの絞り群内での矩形または三角形状の電
子ビームの形成は実施の形態1に準じ、第1の成形偏向
器3を用いて行なう。ある絞り群から別の絞り群に電子
ビームを移動させる場合には、第2の成形偏向器29を
用いる。第2の成形偏向器29は、電子ビームを図7の
すべての絞り群の範囲に偏向する。図7の3×3絞り群
の大きさは675μm角である。従って、第2の成形偏
向器29には、12ビット、最大150Vの2段偏向器
を採用した。第2の成形偏向器29は第1の成形偏向器
3と比較して、広い偏向範囲を持つ反面、長い整定時間
を必要とする。また、第1の成形偏向器3の偏向電圧が
0の場合には、第2の成形偏向器29によって、第1の
成形絞り2を通過した矩形ビームを、第2成形絞りの選
択した絞り群の中心である矩形絞りの中心に置くと、第
1の成形偏向器3の偏向範囲が対称となり、効率の良い
偏向が可能となる。そして、一つの絞り群内には矩形及
び4方向の直角三角形が存在するため、矩形及び1種類
の三角形による描画は、最も高速な描画が可能である。
また、どの絞り群にも矩形絞りが設けられているので、
偏向整定時間の遅い第2の成形偏向器29を用いること
なく、高速に矩形絞りと直角三角形絞りの選択が可能で
ある。
【0021】また、第2の成形偏向器29の偏向範囲よ
り外側にも絞り群を設け、第2の成形偏向器29の偏向
範囲より外側の絞り群を選択する場合には、第2の成形
絞り全体を機械的に移動できるようにすると、より多く
の種類の直角三角形が選択可能となる。また、同一形状
の絞り群を複数用意し、ある絞り群がコンタミネーショ
ンその他の理由で使用不可能となった場合に、別の同種
の絞り群を用いることによって、第2の成形絞りの有効
利用が可能となる。
【0022】次に、本実施の形態2においては、電子ビ
ームの倍率校正を、次のようにして行った。図7におい
て、絞り群49及び56は電子ビーム校正用の絞り群で
ある。すなわち、この絞り群49には電子ビームの校正
用絞り43〜48が、また、絞り群56には校正用絞り
50〜55がそれぞれ設けられている。したがって、倍
率の校正には、まず、第1及び第2の成形偏向器3、2
9を用いて校正用絞り44を選択し、ターゲット7上の
電子ビーム位置の検出を行う。次に、同様に校正用絞り
55を選択し、電子ビーム位置の検出を行う。校正用絞
り44と55を用いたのは、本例における絞りのうち校
正用絞り44と55との間の距離が最も遠く、精度の良
い校正が可能になるからである。また、各々の電子ビー
ム位置の検出の場合には、偏向された電子ビームの振り
戻しは行わないものとする。それぞれの電子ビーム位置
から校正用絞り間距離を測定し、上記実施の形態1と同
様の式を用いて倍率の校正を行う。本例による倍率校正
を行った結果、実施の形態1では0.2%であった倍率
調整精度が、0.1%に向上した。尚、本例では倍率の
調整を例として2カ所の校正用絞り群内の校正用絞りを
使用したが、電子ビームの回転、非点収差等のその他の
校正を行う場合にも、2カ所、もしくは複数の校正用絞
り群又は校正用絞りを用いることによって、同様に校正
を行うことが可能である。さらに、本例では校正用絞り
44と55とを用いて校正を行ったが、可変成形用矩形
絞りを用いて校正を行うと、特別に校正用の絞り群を設
けることなく、本実施の形態と同様の効果を得ることが
できる。
【0023】次に本実施の形態2を用い、図8に示され
たパタンを描画した。図8は、各々傾斜角度が60度、
45度、30度、線幅0.2μmのラインアンドスペー
スパタンである。本パタンのライン寸法33、34、3
5をSEMを用いて測定したところ、従来の可変成形法
を用いた場合に比べ、寸法精度が3σで各々0.06μ
mから0.03μmへと大幅な向上がみられた。この得
られた斜め線の寸法精度は、0度、90度のパタンと全
く同様であった。さらに、従来の可変成形法に比べ、シ
ョット数が、矩形及び45度混在のパタンの場合には約
1/2に、矩形及び30度、45度、60度混在のパタ
ンの場合には約1/3に減少し、スループットは6イン
チウェハで従来の可変成形法を用いた方法での5枚/時
間から、矩形及び45度混在のパタンの場合には9枚/
時間、矩形及び30度、45度、60度混在のパタンの
場合には10枚/時間、また、従来法における三角形形
成法と比較しても、7枚/時間から9枚/時間及び10
枚/時間へと高速描画を可能とした。尚、本例では、絞
り群は縦横3単位ずつ、計9個の絞り群を用意したが、
第2の成形偏向器29が選択し得る範囲内で、さらに多
くの絞り群を用意することも可能である。さらに本例で
は、30度、45度、60度の描画例を示したが、その
他の角度の描画の場合も、相当角度の直角三角形絞りを
有する絞り群を選択することにより、本実施の形態2と
同様の効果を得ることができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電子
線描画装置及びその描画方法においては、可変成形ビー
ム方式の描画装置及び描画方法であり、その第2の成形
絞りに矩形絞りの周囲に同形ではあるが向きの異なる4
個の直角三角形絞りを設けることにより、電子ビームの
形状を矩形状と直角三角形状とに高速に切り替えること
ができ、斜め線を有するパタンを高速に、かつ、高精度
に描画することができる。このとき、直角三角形絞りの
直角でない頂点の一方に常に電子ビームを照射し、その
位置座標を描画の際の位置合せ用の基準点とすることに
より、高精度の斜め線描画ができる。
【0025】また、第2の成形絞りの矩形絞りとその周
囲の4個の直角三角形絞りとを1単位の絞り群とし、こ
の絞り群を第2の成形絞り上に複数個設け、かつ、各絞
り群ごとに形状の異なる直角三角形絞りを設け、その中
のある特定の絞り群を選択することにより、電子ビーム
をある特定の角度を有する直角三角形状とし、これによ
り、特定の角度を有する斜め線図形を高速、高精度に描
画することができる。また、この第2の成形絞りに校正
用絞りを有する校正用絞り群を設けることにより、極め
て短時間での電子ビーム校正を行なうことができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam lithography apparatus used for manufacturing semiconductor devices and the like, and more particularly, to an electron beam lithography apparatus of a variable shaped beam system, and And a method of drawing a figure having an oblique line by using. 2. Description of the Related Art With the miniaturization of LSI pattern dimensions, electron beam exposure technology has been used in place of conventionally used light exposure. Electron beam writing methods are roughly classified into a point beam writing method mainly for ultrafine writing and a variable shaped beam writing method with high versatility. Here, in the variable shaped beam writing method, shaping apertures having first and second rectangular apertures are provided at two positions on an electron beam trajectory, and writing is performed by an electron beam formed by passing through each aperture. The size of the rectangular beam is controlled by an electron beam deflector provided between the first and second shaping apertures. Recently, a method of forming a triangular electron beam has been devised as an application of the variable shaped beam method. The formation of the triangular beam is performed by providing a rectangular stop having a different angle from the rectangular stop of the first forming stop on the second forming stop. By the way, when drawing a figure having a diagonal pattern using only a conventional rectangular electron beam, an extremely thin rectangular electron beam had to be used so that no step was formed on the diagonal line. If a triangular electron beam is formed, and if the angle of the oblique line of the triangle is equal to the angle of the oblique line of the figure, a triangular electron beam with a large area can be exposed as it is. Can be drawn at high speed, and the throughput can be improved. In addition, in the conventional variable shaped beam method, an oblique line pattern which is divided and drawn by a rectangle in the conventional variable shaped beam method is divided by a triangle having the same inclination angle in this method, so that improvement in accuracy is realized. A typical example of the above triangular beam forming method is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-30131. In the above representative example, a first forming aperture having a rectangular shape, a second shaping aperture having a shape obtained by combining a rectangular aperture and a rectangular aperture rotated by 45 degrees with respect to the first aperture are provided. After the electron beam is deflected, the beam is irradiated onto the second shaping aperture to form a rectangular beam of an arbitrary size or a right-angled isosceles triangular beam. The sizes of the rectangular beam and the right-angled isosceles triangular beam are changed by changing the deflection amount of the electron beam that has passed through the first shaping diaphragm. . [0005] However, in the above conventional example, sufficient consideration was not given to a method of forming a triangular beam. That is, in the above conventional example, when a triangular beam is formed, the position of each vertex of the formed triangle is determined by the position of the electron beam deflector provided between the first and second shaping apertures on the image plane. It moves by changing the deflection voltage. Therefore, there cannot be a fixed point on the image plane that serves as a reference for the position, which complicates the adjustment of the drawing position, and eventually lowers the drawing position accuracy. Also,
In the above conventional example, the area where the electron beam passing through the first forming aperture is deflected on the second forming aperture becomes asymmetric with respect to the rectangular aperture in the second molding aperture, and changes from a rectangle to another triangle. When changing the shape of the electron beam, the amount of change in the deflection voltage applied to the deflector differs depending on the triangle selected. Therefore, when the deflection distance is longest, the deflection settling time is rate-determined. Is required. Furthermore, in the above-mentioned conventional example, the only triangles that can be formed are right-angled isosceles triangles. Therefore,
Vertical and horizontal rectangular patterns and 45-degree oblique line patterns can be drawn with high accuracy, but oblique line patterns with other angles must be drawn using rectangular beams, and accuracy and the rate-determining factors of throughput Has become. Further, in the conventional example, there is no method other than calibration using the drawing result, such as the rotation and magnification of the electron beam. That is, there is a problem that it takes time to calibrate the optical system. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an electron beam drawing apparatus and a drawing method capable of drawing a figure having an oblique line at high speed and with high accuracy. The purpose is to: In order to achieve this object, according to the present invention, a variable shaped beam type electron beam lithography system is provided with four shaped apertures around a rectangular aperture. A right-angled triangular diaphragm having the same shape but a different direction is arranged.
Then, the rectangular electron beam that has passed through the rectangular aperture, which is the first aperture, is deflected by an electron beam deflector provided between the first and second apertures, and the rectangular aperture or the right angle aperture of the second aperture is stopped. By irradiating the light on the triangular stop, a rectangular or right triangular electron beam is formed. This rectangular or right-angled triangular beam size is obtained by changing the size of the cut between the rectangular beam passing through the first aperture and the rectangular or right-angled second aperture by the electron beam deflector. In this case, for the right-angled triangular stop, one of the vertices that is not a right angle is always irradiated with the electron beam. Also, in order to draw a pattern having oblique lines other than a vertical and horizontal rectangular pattern and a 45 ° oblique pattern, five aperture groups of one rectangular aperture and four right-angled triangle apertures are divided into one. As a unit, a plurality of the aperture groups are provided at the position of the second aperture, and right-angled triangular apertures having different angles are arranged in each aperture group. Further, an electron beam calibration aperture group having a calibration aperture for calibrating the electron optical system is provided on the second shaped aperture. In the case of using the above-described electron beam drawing apparatus to draw a pattern having an oblique line, a right-angled triangular diaphragm having an angle equal to the angle of the oblique line is selected from a plurality of aperture groups. Then, drawing is performed by an electron beam shaped into a right triangle by the aperture. At this time, the position coordinates of a non-perpendicular vertex to which the electron beam is always irradiated by the right-angled triangular diaphragm is used as a reference point for positioning at the time of drawing. [Embodiment 1] Embodiments will be described below in detail with reference to the drawings. A first example is a method of forming a variable rectangular beam and a variable triangular beam using one variable shaping deflector. FIG. 1 shows a second forming aperture in the present invention, and FIG. 2 shows a conceptual diagram of an electron beam lithography apparatus using the present invention.
The electron beam accelerated to 50 kV from the electron gun 1 and emitted is formed into a rectangular or right triangular shape using the first shaping diaphragm 2 and the second shaping diaphragm 4, and then the electron beam is reduced by the reduction lens 5 and the objective lens 6. The beam is reduced and projected, and is exposed on the target 7. The formation of the rectangular or triangular electron beam is performed by a deflector 3 provided between the first shaping diaphragm 2 and the second shaping diaphragm 4. The 20-μm-thick silicon material forming aperture is formed by using the SOI process conventionally used for the collective figure irradiation method. By the way, as shown in FIG.
, Four types of right-angled isosceles triangular diaphragms 8 to 11 are formed. When forming a rectangular or triangular electron beam with each aperture, the first shaped aperture 2 having a rectangular aperture
The rectangular beams 23 to 27 that have passed through are moved on the respective apertures on the second shaping aperture 4 as indicated by arrows 13 to 16 and 17 in the figure to obtain a right-angled triangle or rectangular electron beam having a desired size. The size of the electron beam formed by the rectangular aperture 12 in the second shaping aperture 4 is 62.5 μm at maximum, and is reduced to 1/25 by the reduction lens 5 to be a rectangular beam of 2.5 μm at maximum. . The deflector 3 for changing the size of the electron beam has 11 bits and a maximum of 10 V, and enables high-speed deflection. Also,
When forming the triangular beam, one of the non-perpendicular vertices of the right-angled triangular diaphragms 8 to 11 on the second forming diaphragm was always irradiated with the electron beam.
As a result, even if the beam is moved as indicated by arrows 13 to 17 in FIG. 1, the vertices 18 to 22 of the respective apertures become fixed points on the target with respect to the dimensional change, and these are used as reference points for positioning at the time of drawing. Thereby, accurate drawing can be performed. Also, right-angled triangular diaphragms 8 to 11 oriented in four directions are provided.
Are arranged as shown in the figure, the deflection distance when changing the position of the electron beam from the rectangular aperture to the right triangle apertures 8 to 11 is minimized. That is, it is possible to select a rectangular or right triangle electron beam at high speed. In this embodiment, the magnification of the electron beam is calibrated as follows. First, in the case of calibration,
The second forming aperture 4 is mechanically moved so that the calibration aperture group is located on the axis. FIG. 5 shows the calibration diaphragm group 36. The calibration aperture group 36 includes electron beam calibration apertures 37 to 4.
Have seven. Calibration of electron beam rotation, magnification, and the like is performed using the main diaphragm group 36. Here, the magnification calibration will be described as an example. For adjusting the magnification, the calibration diaphragms 38 and 42 in the calibration diaphragm group 36 are used. First, the calibration aperture 38 is selected, and the position of the electron beam on the target 7 is detected. Next, the calibration diaphragm 42 is selected, and the position of the electron beam is detected. Then, from each beam position, the calibration aperture 3
The distance between 8, 42 is calculated. Calculated aperture 3 for calibration
The distance between 8, 42 is compared with the distance between design apertures, the magnification error is calculated, and calibration is performed. When the above is expressed by an equation, the magnification error ΔM
Is represented by the following equation. ## EQU1 ## Here, L is the distance between design apertures, L 'is the distance between measurement apertures, and M is the target magnification. When the magnification and the rotation are calibrated using this example and the drawing is performed, the electron beam calibration conventionally confirmed based on the drawing result can be performed at a high speed of about 1 minute. Also, the calibration apertures 38 and 42
Is the maximum distance that can be deflected by using the deflector 3, and therefore, the most accurate calibration is possible. In this example, the calibration method using the calibration apertures 38 and 42 has been described for the purpose of calibration of the magnification. However, even when performing other calibrations such as rotation and astigmatism, the calibration apertures 38 to 42 may be used. 42, and can be performed similarly. Next, using this embodiment, the pattern shown in FIG. 3 was drawn. The figure shows an inclination angle of 45 degrees and a line width of 0.2μ.
m line and space pattern. When the line dimension 28 of this pattern was measured using an SEM, the dimensional accuracy was 3σ and 0.0, as compared with the case where the conventional variable forming method was used.
A significant improvement was obtained from 6 μm to 0.03 μm.
Also, as a result of drawing a device pattern using this example,
Compared to the conventional variable forming method, the number of shots is reduced to about 1/2 and the throughput is reduced from 5 / hour to 9 /
Sheets / hour, compared to the conventional triangle forming method,
High-speed drawing was possible from 7 images / hour to 9 images / hour. Furthermore, as a result of drawing a 5: 1 stepper reticle using the present embodiment, the same dimensional accuracy as in the case of the above-described wafer drawing can be obtained. 256 μmD of 2 μm
When a RAM was created, the dimensional accuracy was improved from 0.04 μm to 0.03 μm, and the yield, which was 65% in the past, was improved to 80%. The arrangement of the right-angled triangular diaphragm on the second shaping diaphragm is not limited to the one shown in FIG. 1, but also the one shown in FIG. 4, and the one obtained by rotating the group of figures in FIGS. ,
Although it is conceivable that the angle of the triangle is other than 45 degrees, the same effect as in the present embodiment can be obtained by using any graphic arrangement. [Embodiment 2] Embodiment 2 is an example in which two sets of electron beam shaping deflectors are used. That is, the system is provided with a deflector for selecting a group of apertures and a deflector for forming a variable shaped beam in one group of apertures. FIG. 6 shows a conceptual diagram of an electron beam lithography apparatus using the second embodiment, and FIG. 7 shows an example of a second forming aperture used here. In FIG. 7, the aperture groups of a rectangular aperture and four right-angled triangle apertures are arranged as one unit, and the aperture groups are arranged in units of three units vertically and horizontally. Right-angled triangular diaphragms having different angles are arranged in each diaphragm group, and an appropriate diaphragm group is selected according to a drawing pattern. 45 degrees, 30 in the aperture group
A group of right-angled triangular diaphragms having degrees, 60 degrees and other angles was prepared. Accordingly, it is possible to cope with oblique line drawing at more angles. The formation of a rectangular or triangular electron beam in one stop group is performed using the first shaping deflector 3 according to the first embodiment. When moving the electron beam from one stop group to another stop group, the second shaping deflector 29 is used. The second shaping deflector 29 deflects the electron beam to the range of all the aperture groups in FIG. The size of the 3 × 3 stop group in FIG. 7 is 675 μm square. Therefore, as the second shaping deflector 29, a two-stage deflector of 12 bits and a maximum of 150V was employed. The second shaping deflector 29 has a wider deflection range than the first shaping deflector 3, but requires a long settling time. When the deflection voltage of the first shaping deflector 3 is 0, the rectangular beam that has passed through the first shaping diaphragm 2 is converted by the second shaping deflector 29 into a group of apertures selected by the second shaping diaphragm. When the lens is placed at the center of the rectangular stop, which is the center of the above, the deflection range of the first shaping deflector 3 becomes symmetrical, and efficient deflection becomes possible. Since there is a rectangle and a right-angled triangle in four directions in one aperture group, drawing with a rectangle and one type of triangle can be performed at the highest speed.
Also, since a rectangular aperture is provided for each aperture group,
The rectangular diaphragm and the right-angled triangular diaphragm can be selected at high speed without using the second shaping deflector 29 having a slow deflection settling time. In the case where an aperture group is provided outside the deflection range of the second shaping deflector 29 and an aperture group outside the deflection range of the second shaping deflector 29 is selected, the second shaping If the entire diaphragm can be moved mechanically, more types of right triangles can be selected. In addition, when a plurality of aperture groups having the same shape are prepared, and when one aperture group becomes unusable due to contamination or other reasons, another aperture group of the same type is used to effectively use the second forming aperture. Becomes possible. Next, in the second embodiment, the magnification of the electron beam is calibrated as follows. In FIG. 7, aperture groups 49 and 56 are aperture groups for electron beam calibration. That is, the aperture group 49 is provided with electron beam calibration apertures 43 to 48, and the aperture group 56 is provided with calibration apertures 50 to 55. Therefore, in the calibration of the magnification, first, the first and second shaping deflectors 3, 2
9, the calibration aperture 44 is selected, and the position of the electron beam on the target 7 is detected. Next, similarly, the calibration diaphragm 55 is selected, and the position of the electron beam is detected. The reason why the calibration apertures 44 and 55 are used is that the distance between the calibration apertures 44 and 55 is the longest in the apertures in the present example, and accurate calibration can be performed. Also, in the case of detecting the position of each electron beam, the deflected electron beam is not returned. The distance between the apertures for calibration is measured from each electron beam position, and the magnification is calibrated using the same equation as in the first embodiment. As a result of performing the magnification calibration according to the present example, the magnification adjustment accuracy, which was 0.2% in the first embodiment, was improved to 0.1%. In this example, the calibration apertures in the two calibration aperture groups were used as an example for adjusting the magnification. However, when performing other calibrations such as electron beam rotation and astigmatism, two calibration apertures were used. Alternatively, the calibration can be similarly performed by using a plurality of calibration aperture groups or calibration apertures. Further, in this example, the calibration was performed using the calibration apertures 44 and 55. However, when the calibration was performed using the variable-shape rectangular aperture, the present embodiment can be performed without providing a special calibration aperture group. The same effect as described above can be obtained. Next, the pattern shown in FIG. 8 was drawn using the second embodiment. FIG. 8 shows that each of the inclination angles is 60 degrees,
This is a line-and-space pattern of 45 degrees, 30 degrees, and a line width of 0.2 μm. Line dimensions 33, 34, 3 of this pattern
5 was measured using an SEM. The dimensional accuracy was 3 .sigma.
m to 0.03 μm. The dimensional accuracy of the obtained oblique line was exactly the same as that of the patterns of 0 ° and 90 °. Furthermore, compared to the conventional variable forming method, the number of shots is reduced to about 場合 in the case of a pattern having a mixture of rectangular and 45 degrees, and about 1 in the case of a pattern having a mixture of rectangular, 30 degrees, 45 degrees and 60 degrees. And the throughput is reduced from 5 wafers / hour using a conventional variable shaping method for 6-inch wafers to 9 wafers / hour in the case of a rectangular and 45 ° mixed pattern.
In the case of a pattern having a mixture of time, rectangle, and 30 degrees, 45 degrees, and 60 degrees, 10 sheets / hour, and 7 sheets / hour to 9 sheets / hour and 10 sheets / hour as compared with the conventional triangle forming method.
High-speed drawing to sheets / hour was made possible. In this example, a total of nine aperture groups were prepared for each of the three vertical and horizontal aperture groups.
It is also possible to prepare more diaphragm groups within the range that the second shaping deflector 29 can select. Further, in this example, the drawing examples of 30, 45, and 60 degrees are shown. However, in the case of drawing at other angles, the present embodiment can be realized by selecting a stop group having a right-angled triangular stop at a corresponding angle. The same effect as that of No. 2 can be obtained. As described above, the electron beam lithography apparatus and the lithography method according to the present invention are a variable-shaped beam type lithography apparatus and a lithography method. Same shape but different direction around the aperture 4
By providing the right-angled triangular diaphragms, the shape of the electron beam can be switched between a rectangular shape and a right-angled triangle shape at high speed, and a pattern having oblique lines can be drawn at high speed and with high accuracy. At this time, one of the non-right-angle vertices of the right-angled triangular diaphragm is always irradiated with an electron beam, and its position coordinates are used as a reference point for positioning at the time of drawing, thereby enabling high-precision oblique line drawing. The rectangular aperture of the second forming aperture and the four right-angled triangular apertures surrounding it are defined as a single aperture group, and a plurality of the aperture groups are provided on the second molding aperture. A right-angled triangular diaphragm having a different shape is provided for each diaphragm group, and by selecting a particular diaphragm group therein, the electron beam is formed into a right-angled triangle having a particular angle. Line figures can be drawn at high speed and with high precision. Further, by providing a calibration aperture group having a calibration aperture in the second forming aperture, it is possible to perform electron beam calibration in a very short time.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る可変成形ビーム方式の電子線描画
装置の第2の成形絞りの1例を示す図である。
【図2】本発明に係る可変成形ビーム方式の電子線描画
装置の構成を示す図である。
【図3】本発明に係る電子線描画装置で描画した寸法精
度測定用のパタンを示す図である。
【図4】本発明に係る第2の成形絞りの別の例を示す図
である。
【図5】本発明に係る第2の成形絞りにおける電子ビー
ム校正用絞り群を示す図である。
【図6】複数個の絞り群を有する第2の成形絞りを有す
る本発明に係る電子線描画装置の構成図である。
【図7】本発明に係る複数個の絞り群を有する第2の成
形絞りにおける各絞りの配置を示す図である。
【図8】本発明に係る装置で描画された寸法精度測定用
のパタンを示す図である。
【符号の説明】
1…電子銃 2…第1成形絞り
3…第1成形偏向器 4…第2成形絞り
5…縮小レンズ 6…対物レンズ
7…ターゲット 8〜11…直角三角形
絞り
12…矩形絞り 13〜17…寸法可変
方向
18〜22…不動点
23〜27…第1成形絞りを通過した電子ビーム像
28、33〜35…寸法測定個所
29…第2成形偏向器 30…45度絞り群
31、32…30度、60度絞り群
36、49、56…電子ビーム校正用絞り群
37〜48、50〜55…電子ビーム校正用絞りBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing an example of a second forming aperture of a variable shaped beam type electron beam writing apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a variable shaped beam type electron beam writing apparatus according to the present invention. FIG. 3 is a diagram showing a pattern for measuring dimensional accuracy drawn by an electron beam drawing apparatus according to the present invention. FIG. 4 is a view showing another example of the second forming aperture according to the present invention. FIG. 5 is a view showing a group of apertures for electron beam calibration in a second shaped aperture according to the present invention. FIG. 6 is a configuration diagram of an electron beam lithography apparatus according to the present invention having a second shaped aperture having a plurality of aperture groups. FIG. 7 is a diagram showing the arrangement of each stop in a second forming stop having a plurality of stop groups according to the present invention. FIG. 8 is a diagram showing a pattern for measuring dimensional accuracy drawn by the apparatus according to the present invention. [Description of Signs] 1 ... Electron gun 2 ... First forming stop 3 ... First forming deflector 4 ... Second forming stop 5 ... Reducing lens 6 ... Objective lens 7 ... Target 8-11 ... Right triangle stop 12 ... Rectangle stop Reference numerals 13 to 17: Variable dimension directions 18 to 22, Fixed points 23 to 27: Electron beam images 28, 33 to 35 passing through the first forming aperture 29, Dimension measurement points 29, Second shaping deflectors 30, 45-degree aperture group 31 , 32 ... 30 degree, 60 degree diaphragm groups 36, 49, 56 ... E-beam calibration diaphragm groups 37-48, 50-55 ... E-beam calibration diaphragms
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河崎 勝浩 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式 会社日立製作所 計測器事業部内 (72)発明者 伊藤 博之 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式 会社日立製作所 計測器事業部内 (56)参考文献 特開 平9−134701(JP,A) 特開 平9−161714(JP,A) 特開 平4−246815(JP,A) 特開 平7−335531(JP,A) 特開 昭59−169131(JP,A) 特開 昭60−30131(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 37/305 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Katsuhiro Kawasaki, 882 Ma, Hitachinaka-shi, Ibaraki Pref., Ltd.Measurement Division, Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-9-134701 (JP, A) JP-A-9-161714 (JP, A) JP-A-4-246815 (JP, A) JP-A-7-335553 (JP, A) A) JP-A-59-169131 (JP, A) JP-A-60-30131 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01J 37/305
Claims (1)
第2の成形絞りとを有し、上記第1の矩形絞りを通過し
た電子ビームを偏向器を用いて上記第2の成形絞りの上
を移動させることによって電子ビームの成形を行なう可
変成形ビーム方式の電子線描画装置において、上記第2
の成形絞りには、第2の矩形絞りの周囲に、同形ではあ
るが向きの異なる4個の直角三角形絞りが設けられてお
り、該直角三角形絞りに上記第1の矩形絞りを通過した
電子ビームを照射することによって、電子ビームを直角
三角形状に成形可能であり、 さらに、上記1個の第2の矩形絞りと4個の同形ではあ
るが向きの異なる直角三角形絞りの5個の絞りを1単位
の絞り群となし、該絞り群が第2の成形絞り上に複数設
けられ、 上記第2の成形絞り上に複数設けられた上記絞り群のう
ちの一つの絞り群内において電子ビームを矩形あるいは
直角三角形状に成形する場合には第1の電子ビーム偏向
器を用い、ある絞り群から別の絞り群に電子ビームを移
動させる場合には第2の電子ビーム偏向器を用いること
を特徴とする電子線描画装置。(57) Claims 1. It has a first shaping diaphragm having a first rectangular diaphragm and a second shaping diaphragm, and deflects the electron beam passing through the first rectangular diaphragm. A variable shaped beam type electron beam writing apparatus for shaping an electron beam by moving over the second shaping aperture using a tool.
Is provided with four right-angled triangular diaphragms having the same shape but different directions around the second rectangular diaphragm, and the electron beam passing through the first rectangular diaphragm is provided on the right-angled triangular diaphragm. The electron beam can be shaped into a right-angled triangular shape by irradiating the aperture. Further, five apertures of the same second rectangular aperture and four right-angled triangle apertures of the same shape but having different directions are combined with one another. A plurality of aperture groups are provided on a second forming aperture, and a plurality of aperture groups are provided on the second forming aperture, and the electron beam is formed into a rectangular shape within one of the plurality of aperture groups provided on the second forming aperture. Alternatively, a first electron beam deflector is used for forming a right triangle, and a second electron beam deflector is used for moving an electron beam from one stop group to another stop group. Electron beam drawing equipment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP32542095A JP3494785B2 (en) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | Electron beam drawing apparatus and drawing method |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH09161713A JPH09161713A (en) | 1997-06-20 |
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