JPH0582424A - 電子線露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 断面方形の電子線を照射し、該方形の外周辺
に平行な直交座標系の座標軸に対して傾いている辺縁を
持つパターンを描画する際に、該辺縁が階段状となら
ず、滑らかな直線となる処理方法を提供すること。 【構成】 形成すべきパターンの直線辺縁が方形ショッ
トの一辺と平行になるように基板を回転して電子線を照
射する。ショットの位置を決める電子線偏向量は基板の
回転に合わせて修正し、方形ショットの一辺が該直線上
に並ぶように電子線照射位置を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子線リソグラフィに於
ける電子線の選択的照射方法に関わる。近年サブミクロ
ンの微細パターン形成技術や原子層単位のエピタキシャ
ル成長技術などの進歩により、様々な種類の機能素子が
開発されている。これ等の素子の製造に於いて、微細パ
ターン形成技術の中核をなすものは電子線リソグラフィ
であるが、現在多用されている電子線露光装置の描画処
理では、一つの照射点に一定ドーズ量の電子線を照射し
た後、照射照準を変えて次の照射点に同様の照射を行
い、これを繰り返して連続した被照射領域を実現してい
る。この連続被照射領域が所定の形状になるように照射
点が設定されるわけで、この１回の電子線照射処理或い
はその被照射領域はショットと呼ばれている。

【０００２】このような処理に用いられる電子線の断面
形状は長方形(通常は正方形)であることが多いが、これ
は上記の処理によって描かれるパターンには直交座標軸
に平行な辺縁を持つものが多いことに因っている。即ち
この種の電子線を用いて直交座標系のパターンを描け
ば、両者の直線辺縁は平行であるから、描かれたパター
ンの辺縁は不要な出入りの無いものとなるのである。

【０００３】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】上記の如
く、従来の電子線露光は外周が直交座標軸に平行なパタ
ーンの描画に適したものであるが、パターンの外周線が
座標軸に対し傾いたものである場合に不都合が生じる。
即ち、パターン辺縁を傾斜した線として描画するには、
ショットを斜め方向に連ねることになるのであるが、シ
ョットの形状が方形であるから、この傾斜部分が出入り
の無い滑らかな線となるように描画することはできない
のである。この状況を図面に従って説明する。

【０００４】先ず、Ｘ−Ｙ直交座標軸に平行なパターン
の場合は、図４(a)のように、正方形のショット１を配
置することにより、滑らかな辺縁の直線パターンを描く
ことができる。ところが、斜めのパターンの場合には同
図(b)のようにショットを配置することになるので、描
かれたものは同図(c)のような階段状パターンとなって
しまう。各ショットの中心間の距離を狭めればこの階段
は細かくなるが、方形のショットを斜めに配置する方法
をとる限り、完全な直線辺縁は得られない。

【０００５】従来型の素子の形成では、傾斜辺縁を持つ
パターンでも、それが完全に滑らかであることは要求さ
れなかったが、最近開発された或る種の機能素子に於い
ては、傾斜直線がナノメートル程度の精度で平滑である
ことが要求されている。従来の電子線描画法ではこのよ
うな傾斜線を実現することは出来ず、新たな処理方法或
いは装置によってこれに対処することが必要となった。

【０００６】電子線描画で完全な傾斜線を引く一つの方
法として、電子線の断面形状を該傾斜線に平行な辺を持
つ形状にしておき、それを用いて傾斜線を描くことが考
えられる。しかし、描くべき直線の傾き角は一定ではな
いから、この方法に依るのであれば、電子線の断面形状
を任意に変形し得るものであることが要求される。

【０００７】このような機能を備えた整形ビーム露光装
置も提供されているが、通常型の露光装置に比べて高価
であり、微細パターンの形成精度も十分とは言えない状
況にある。従って、方形ビームを用いる通常の電子線露
光装置によって滑らかな線の傾斜辺縁を持つパターンを
描くことができれば、これを必要とする機能素子の実用
化に資するところ大となる。

【０００８】本発明の目的は、断面の外周線が直交座標
軸に平行である電子線を用いて、該座標軸に対し傾斜せ
る直線を描き、而も該直線の辺縁を完全な直線となし得
る電子線描画方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の電子線露光方法では、中心軸に垂直な断面
の形状が方形である電子線を照射して基板面に塗布され
たレジストを露光する描画処理に於いて、露光領域が該
方形の辺に平行でない直線状の辺縁を有する場合には、
この露光領域の直線状辺縁が電子線断面の方形の一辺と
平行になるように基板を相対的に回転し、電子線照射位
置をこの直線状辺縁に平行または直交方向に変移させな
がら電子線露光を行う。

【００１０】回転後の基板に電子線を照射する際の偏向
データや、電子線照射位置をこの直線状辺縁に平行また
は直交方向に変移させるのに必要なデータは基板回転前
の露光領域の位置座標と回転角から算出される。

【００１１】

【作用】図１は本発明の原理を説明する図であって、以
下この図面を参照しながら本発明によって滑らかな傾斜
直線を持つパターンが形成される所以を説明する。

【００１２】同図(a)に示されるように、基板上に設定
された直交座標軸Ｘ,Ｙに対して傾斜した直線パターン
２を形成する場合を考える。該直線パターンの中心軸と
Ｘ軸の交角はαである。電子線の方形断面の辺はＸ',
Ｙ'直交座標の座標軸に平行であって、当初はＸ',Ｙ'直
交座標はＸ,Ｙ直交座標と一致している。

【００１３】この状態から基板を時計回りにαだけ回転
させると、同図(b)に示されるように、該直線パターン
２の中心線はＸ',Ｙ'直交座標のＸ'軸に平行となる。即
ち電子線の断面方形の一辺と、直線パターンの長辺は平
行となり、同図(c)の如くショットを配置することによ
って、Ｘ軸に対して傾斜した直線パターンを描くことが
できる。この直線パターンの辺縁には階段状の凹凸は存
在しない。

【００１４】

【実施例】現在実用に供されている電子線露光装置で
は、電子線の断面が方形の場合、その一辺は0.1〜1μｍ
であり、偏向電極によって照射位置を変移し得る範囲
(フィールド)は３mm×３mm程度である。一方、基板にマ
トリックス状に配置されるチップのサイズは高集積のＩ
Ｃでは一辺８〜10mmであるが、本発明によって形成され
るような傾斜パターンを持つ機能素子は、現状ではより
小型のチップに形成されることが多いから、１チップの
パターン形成領域は１フィールドに収まるものとして、
即ちステップアンドリピートの周期はチップ配置の周期
に一致するものとして実施例を説明する。なお、チップ
サイズがこれより大きい場合には、基板を平行移動して
１チップ分の描画を行い、見掛け上フィールドが拡大さ
れたように扱うことで、以下の如きチップ周期に合わせ
た処理が可能になる。

【００１５】図２は請求項２及び請求項６に対応する第
１の実施例の工程を示すフロー図である。ここでは電子
線露光処理に関わる処理工程だけが図示されているが、
それ以外の工程は通常の半導体装置の製造工程である。
以下この図面に示された処理の流れの内容を説明する。

【００１６】既に述べたように、電子線を偏向させて描
画し得る範囲は３mm平方程度であるから、基板全域に描
画するためには基板位置をチップ配置周期だけ移動させ
る処理と描画処理を交互に繰り返すことが必要である。
これに加えて、本発明では基板を回転させる処理も行わ
れ、この実施例では基板を平行移動させる周期の中で基
板の回転と復元を伴う処理が実行される。なお、支持台
の機械構造によって基板を平行移動させる方向は直交座
標系のＸ軸或いはＹ軸に平行であり、電子線の方形断面
の各辺もこのいずれかに平行である。

【００１７】先ず通常の電子線露光処理と同様に、レジ
ストの塗布された半導体基板が露光装置の所定位置にセ
ットされる。最初に前記Ｘ軸或いはＹ軸に平行な辺縁を
持つパターンの描画が行われる。これは通常の電子線露
光処理であるから、電子線偏向データを加工することは
必要ない。

【００１８】一つのチップに対しこの種のパターンの描
画が終わったら、そのチップの中心点をフィールドの中
心点に一致させ、これを中心に基板を角度αだけ回転す
る。αはこれから描画しようとする傾斜パターンの直線
辺縁とＸ軸またはＹ軸との交角であり、この回転によっ
て該直線辺縁はＸ軸またはＹ軸と平行になる。

【００１９】その際、該パターンの位置座標も回転によ
って変化するから、回転後の位置座標を求め、その値に
従って電子線を偏向させ、描画処理を行う。新しい位置
座標は回転前の位置座標と回転角から簡単な計算によっ
て求めることが出来る。更に異なる傾斜角の辺縁を持つ
パターンの描画が必要な時は、回転角を修正して同様の
処理を行う。

【００２０】傾斜辺縁を持つパターンの描画が終了した
ら、基板を反対方向に回転して元の角度位置に戻し、次
のチップ位置まで基板をＸ軸或いはＹ軸に平行に移動さ
せて上記２通りの描画処理を行う。これを繰り返して基
板の全チップの描画が終わった後、これを現像処理して
所定のレジストパターンを得る。

【００２１】この実施例ではチップ毎に基板を回転して
元に戻すことを行っているので、一見煩瑣に見えるが、
回転後に描画すべきパターンの位置が回転中心に近接し
ているため、回転の際の角度誤差の影響を受けることが
少なく、その調整精度に対する要求は比較的緩やかであ
って、実際のスループットが非実用的なほど長くなるこ
とはない。

【００２２】図３は請求項３及び請求項７に対応する第
２の実施例の工程を示すフロー図である。以下これを説
明するが、この図でも通常の半導体装置の製造工程と共
通する部分は省略されている。

【００２３】基板が所定位置にセットされ、一つのチッ
プに対しＸ−Ｙ座標に平行な辺縁を持つパターンの描画
が行われるところから始まるのは第１の実施例と同じで
ある。本実施例ではこの描画が終わった後、基板をＸ方
向或いはＹ方向にチップ周期だけ平行移動して次のチッ
プを描画位置に進め、このチップに対してもＸ−Ｙ座標
に平行な辺縁を持つパターンの描画を行う。

【００２４】これを繰り返して全チップの同種パターン
の描画が終わった後、基板をαだけ回転して傾斜パター
ンの直線辺縁をＸ軸またはＹ軸に平行とする。αで示さ
れる角度は第１の実施例と同じである。この時の回転中
心は基板のほゞ中央に設定された基準点であり、基板に
設けられた位置合わせマークを利用して回転角度を精度
良く所定値に合わせる。

【００２５】これと並行して、回転によって変化するチ
ップ配列の方向と周期を算出しておき、回転した基板を
この算出値に従って移動させ、最初のチップの描画基準
点を電子線の偏向フィールド内の所定位置に合わせる。
更に、第１の実施例と同様に算出した傾斜パターンの位
置座標に従って、直線辺縁をもつ傾斜パターンの描画を
行う。１つのチップの傾斜パターンの描画がおわった
ら、前記算出値に従って斜め方向に基板を移動させ、次
のチップの描画基準点を電子線の偏向フィールド内の所
定位置に合わせ、傾斜パターンの描画を行う。

【００２６】この作業を繰り返して全チップに傾斜パタ
ーンの描画を行い、これを現像処理して所定のレジスト
パターンを得る。この実施例では基板の回転は１度だけ
であるが、回転後の基板の平行移動は回転が正しく行わ
れることを前提として算出されたデータに基づいて行わ
れるので、角度調整に誤差があると、位置ずれ量は回転
中心から離れるほど大となる。従って、基板上に十分な
距離をおいて設けられた位置合わせマークを利用する等
の方法で正確に回転角を調整することが望ましい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば方
形断面を持つ電子線を用いても、該方形の辺に平行でな
い辺縁を持つパターンのの描画に於いて、該辺縁を滑ら
かなものとして形成することが可能となる。この平滑度
はＳＥＭを用いた観察によってはじめて識別が可能とな
る程度に緻密とすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の原理を説明する図

【図２】 第１の実施例の工程を示すフロー図

【図３】 第２の実施例の工程を示すフロー図

【図４】 方形ショットで描いたパターンのミクロな形
状を示す図

【符号の説明】

１ ショット ２ パターン

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心軸に垂直な断面形状が方形であり且
   つ該方形の各辺が直交座標系の座標軸に平行である電子
   線を選択的に基板に照射し、該基板に塗布されたレジス
   トを感光させる電子線露光処理に於いて、 電子線照射によって形成されるべき描画領域が、該座標
   軸の何れにも平行でない直線辺縁を有する場合には、該
   基板を該座標軸に対し相対的に回転させて該描画領域の
   該直線辺縁を該座標軸の一に平行とし、 該回転処理によって変移した該描画領域の位置座標を、
   回転前の位置座標と回転角から算出し、 該算出された位置座標から、該描画領域に該電子線を照
   射するための電子線偏向データを算出し、 該算出された偏向データに従って電子線を偏向させなが
   ら該描画領域に電子線を照射する処理を包含して成るこ
   とを特徴とする電子線露光方法。
2. 【請求項２】 請求項１の電子線露光処理を包含する電
   子線露光方法であって、前記基板上に同一パターンが前
   記直交座標系の座標軸方向に繰り返し配置されている場
   合、 該繰り返しの周期に従って基板を該座標軸方向に所定距
   離だけ平行移動させ、該座標軸方向及びその直交方向に
   電子線を偏向させる描画を行った後、該基板を所定角度
   回転させて請求項１の電子線露光処理を行い、更にその
   後、基板を該回転とは反対方向に回転して元の位置に戻
   し、 該平行移動／描画／回転／斜め描画／復元回転の処理を
   反復することを特徴とする電子線露光方法。
3. 【請求項３】 請求項１の電子線露処理を包含する電子
   線露光光方法であって、前記基板上に同一パターンが前
   記直交座標系の座標軸方向に繰り返し配置されている場
   合、前記直交座標系の座標軸に対し傾斜した辺縁を持つ
   描画領域への電子線照射は、 該基板の中心を、非偏向時の電子線照射位置にほゞ一致
   させて該傾斜辺縁が該座標軸の一に平行になるように基
   板を回転させ、 該回転前の繰り返し配列に関わる位置座標から、該回転
   後の繰り返し配列に関わる位置座標を算出し、該算出値
   に基づいて基板を斜め方向に繰り返し移動させながら行
   うことを特徴とする電子線露光方法。
4. 【請求項４】 請求項３の電子線露光方法であって、 前記基板の回転は、該基板に設けられた位置合わせマー
   クを用いて所定角度の回転を行うものであることを特徴
   とする電子線露光方法。
5. 【請求項５】 請求項１の処理を行う電子線露光装置で
   あって、請求項１の露光処理を実施する際に前記演算処
   理を実行する演算処理装置を備えて成る電子線露光装
   置。
6. 【請求項６】 請求項２の処理を行う電子線露光装置で
   あって、請求項２の露光処理を実施する際に前記演算処
   理を実行する演算処理装置を備えて成る電子線露光装
   置。
7. 【請求項７】 請求項３の処理を行う電子線露光装置で
   あって、請求項３の露光処理を実施する際に前記演算処
   理を実行する演算処理装置を備えて成る電子線露光装
   置。