JP2956577B2 - Electron beam exposure method - Google Patents

Electron beam exposure method

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JP2956577B2
JP2956577B2 JP7409896A JP7409896A JP2956577B2 JP 2956577 B2 JP2956577 B2 JP 2956577B2 JP 7409896 A JP7409896 A JP 7409896A JP 7409896 A JP7409896 A JP 7409896A JP 2956577 B2 JP2956577 B2 JP 2956577B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上に半
導体集積回路などの回路パターンを形成するために半導
体基板に被着されたレジスト膜に電子ビームでパターン
を形成する電子線露光方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam exposure method for forming a pattern on a resist film applied to a semiconductor substrate with an electron beam in order to form a circuit pattern such as a semiconductor integrated circuit on the semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路の進歩は目ざまし
く、特にDRAMに代表されるメモリ素子では記憶容量
の3年毎に4倍という大容量化が実現されている。この
進歩は微細加工技術の進歩によるところが大きく、特に
リソグラフィ技術の進歩に依存するものである。
2. Description of the Related Art In recent years, the progress of semiconductor integrated circuits has been remarkable, and in particular, in memory devices such as DRAMs, the storage capacity has been increased to four times every three years. This progress is largely due to advances in microfabrication technology, and in particular depends on advances in lithography technology.

【0003】微細パターンを半導体基板であるウェハー
上に形成するには、紫外光を光源とした縮小露光装置、
いわゆるステッパーが用いられていた。ところが、より
微細パターンを転写するために、光源の短波長化が行な
われ、水銀ランプのg線(436nm)から同じ水銀ラ
ンプのi線(365nm)へ、さらには弗化クリプトン
ガスを用いたKrFエキシマレーザ光(249nm)へ
と変化してきた。ところが光源の短波長化による微細パ
ターンの転写能力、すなわち解像力の向上は、逆に焦点
深度の低下を招いている。
In order to form a fine pattern on a wafer which is a semiconductor substrate, a reduction exposure apparatus using ultraviolet light as a light source,
A so-called stepper was used. However, in order to transfer a finer pattern, the wavelength of the light source is shortened. From the g-line (436 nm) of the mercury lamp to the i-line (365 nm) of the same mercury lamp, and further, KrF using krypton fluoride gas is used. It has changed to excimer laser light (249 nm). However, the improvement of the transfer capability of a fine pattern, that is, the improvement of the resolving power by shortening the wavelength of the light source, on the contrary, causes a decrease in the focal depth.

【0004】また、半導体集積回路の製造に於いては、
10〜30回ものパターン転写を繰り返すため、半導体
基板上にはパターンが順次重ねられ大きな段差が生じて
くる。従って、焦点深度の低下は段差上へのパターン転
写を困難とし半導体集積回路の製造を難しくしている。
そこで焦点深度が光露光に比べ飛躍的に深い電子線露光
法が注目されている。
In the production of semiconductor integrated circuits,
Since the pattern transfer is repeated 10 to 30 times, the patterns are sequentially superimposed on the semiconductor substrate, resulting in a large step. Therefore, a decrease in the depth of focus makes it difficult to transfer a pattern onto a step and makes it difficult to manufacture a semiconductor integrated circuit.
Therefore, an electron beam exposure method, which has a much deeper depth of focus than light exposure, has attracted attention.

【0005】この電子線露光法は半導体集積回路パター
ンをスポットの小さな電子ビーム(スポットビーム描
画)、あるいは寸法可変の矩形ビーム(可変成形描画)
で順次パターンを倣って描画するため、より微細化が可
能であるものの、光露光法に比べ処理能力の低いことが
問題であった。しかしながらこの一筆描き描画方法に代
って、新たに半導体集積回路の一部を形成したアパーチ
ャを用い一括転写し、それらの一括パターンを繋げて全
体の回路パターンを転写する部分一括電子線露光法が開
発され処理能力が飛躍的に向上した。
In this electron beam exposure method, a semiconductor integrated circuit pattern is formed by an electron beam having a small spot (spot beam drawing) or a rectangular beam having a variable size (variable shaping drawing).
In this case, since the pattern is drawn sequentially following the pattern, further miniaturization is possible, but there is a problem that the processing ability is lower than that of the light exposure method. However, instead of this one-stroke drawing method, a partial batch electron beam exposure method is used in which batch transfer is performed using an aperture that newly forms a part of a semiconductor integrated circuit, and the collective pattern is connected to transfer the entire circuit pattern. It has been developed and processing capacity has improved dramatically.

【0006】図3は部分一括露光法を説明するための電
子線露光装置の一例の電子光学系の構成を示す斜視図で
ある。この部分一括露光法は、図3に示すように、電子
銃1からの電子ビーム8を第1アパーチャ2によって適
当な大きさおよび形状に成形し、その後選択偏向器3に
より第2アパーチャ4上に照射する。この第2アパーチ
ャ4には半導体集積回路パターンの一部である部分一括
パターン群および可変成形ビームを作成可能な矩形開口
が形成され、選択偏向器3によりこれらのパターン群の
うちの1つあるいは矩形開口が選択される。そして選択
された第2アパーチャ4のパターン群あるいは矩形開口
を通過した電子ビームは、対物レンズである縮小レンズ
5により縮小され、さらに、位置決め偏向器6により半
導体基板7上の所望の位置に部分一括パターンの転写あ
るいは可変成形パターンを描画する。
FIG. 3 is a perspective view showing the structure of an electron optical system as an example of an electron beam exposure apparatus for explaining the partial batch exposure method. In this partial batch exposure method, as shown in FIG. 3, an electron beam 8 from an electron gun 1 is shaped into an appropriate size and shape by a first aperture 2, and then formed on a second aperture 4 by a selective deflector 3. Irradiate. The second aperture 4 is formed with a partial collective pattern group which is a part of the semiconductor integrated circuit pattern and a rectangular opening capable of forming a variable shaped beam. One of these pattern groups or a rectangular shape is formed by the selective deflector 3. An aperture is selected. The electron beam that has passed through the selected group of patterns of the second aperture 4 or the rectangular aperture is reduced by the reduction lens 5 serving as an objective lens, and is further partially batched to a desired position on the semiconductor substrate 7 by the positioning deflector 6. A pattern is transferred or a variable shaped pattern is drawn.

【0007】ここで、部分一括露光装置でも可変成形描
画も行なうようになっている理由を説明する。DRAM
に代表されるメモリ素子のメモリセル部分は同一パター
ンが繰り返されているため、一旦第2アパーチャ4上に
メモリセルパターンの一部を形成すれば、部分一括転写
により半導体基板7上に順次パターン形成することが可
能である。これに対し、周辺回路領域はパターンの繰り
返しが少なく、異なるパターンが膨大に配置されてい
る。この為、周辺露光領域を部分一括転写しようとする
と、第2アパーチャ4上に膨大な数の部分一括パターン
を形成しなければならないが、一方で選択偏向器3で電
子ビームを偏向できる領域には数〜数十の部分一括パタ
ーンしか入らず、周辺回路領域全体にパターン転写する
ことができない。そこで、周辺回路領域のパターン形成
には、部分一括転写法ではなく第2アパーチャ4上の矩
形開口部を利用する可変成形描画法が用いられている。
第1アパーチャ2を通過した電子ビームを第2アパーチ
ャ4の矩形開口部に照射する時に、照射位置を選択偏向
器3により適宜変化させることにより、任意の大きさの
矩形ビームを形成し、それにより周辺回路領域のパター
ンを可変成形描画できるようにしている。
Here, the reason why the variable pattern drawing is performed by the partial batch exposure apparatus will be described. DRAM
Since the same pattern is repeated in the memory cell portion of the memory element represented by the above, once a part of the memory cell pattern is formed on the second aperture 4, the pattern is sequentially formed on the semiconductor substrate 7 by partial batch transfer. It is possible to On the other hand, in the peripheral circuit area, pattern repetition is small, and a large number of different patterns are arranged. For this reason, in order to partially transfer the peripheral exposure area, a huge number of partial collective patterns must be formed on the second aperture 4. On the other hand, an area where the selective deflector 3 can deflect the electron beam is required. Only several to several tens of partial collective patterns are included, and the pattern cannot be transferred to the entire peripheral circuit area. Therefore, in forming the pattern of the peripheral circuit area, a variable forming drawing method using a rectangular opening on the second aperture 4 is used instead of the partial batch transfer method.
When irradiating the rectangular aperture of the second aperture 4 with the electron beam that has passed through the first aperture 2, the irradiation position is appropriately changed by the selection deflector 3 to form a rectangular beam of an arbitrary size. The pattern of the peripheral circuit area can be variably shaped and drawn.

【0008】図9は半導体基板上に形成されたメモリ素
子のパターンの一部の上面図である。点線で囲まれた領
域ABCDに形成された部分一括パターン9は、部分一
括の一転写により形成されたものであり、順次継いで転
写されることによりメモリセル領域が形成される。メモ
リセル領域に隣接する周辺回路領域には、可変成形パタ
ーン10が種々の寸法k1 〜k13の可変成形ビームによ
り形成される。
FIG. 9 is a top view of a part of a pattern of a memory element formed on a semiconductor substrate. The partial collective pattern 9 formed in the area ABCD surrounded by the dotted line is formed by one transfer of partial collective, and is successively transferred to form a memory cell area. In the peripheral circuit area adjacent to the memory cell area, a variable shaping pattern 10 is formed by variable shaping beams having various dimensions k 1 to k 13 .

【0009】ところでこのような部分一括転写と可変成
形描画を用いる電子線露光法では、部分一括転写パター
ンと部分一括転写パターンとの継ぎ部分、部分一括転写
パターンと可変成形パターンとの継ぎ部分及び可変成形
パターンと可変成形パターンとの継ぎ部分でパターンが
正確に継がらないことがある。図10(a)〜(b)は
正確に継がらなかったパターンの例である。図10
(a)は部分一括パターン9が所定の大きさよりも大き
い場合である。部分一括用のアパーチャ上に形成されて
いる部分一括パターンが所定の大きさよりも大きく形成
されていたり、あるいは描画時に電子線照射によって部
分一括用アパーチャが加熱され膨張したり、あるいは縮
小レンズが何らかの理由によって縮小率に誤差が生じた
り、種々の理由によって大きくなったものである。
In the electron beam exposure method using such partial batch transfer and variable shaping drawing, a joint portion between the partial batch transfer pattern and the partial batch transfer pattern, a joint portion between the partial batch transfer pattern and the variable shaping pattern, and a variable In some cases, the pattern may not be accurately joined at the joint between the molding pattern and the variable molding pattern. FIGS. 10A and 10B are examples of patterns that are not correctly connected. FIG.
(A) is a case where the partial collective pattern 9 is larger than a predetermined size. The partial collective pattern formed on the partial collective aperture is formed larger than a predetermined size, or the partial collective aperture is heated and expanded by electron beam irradiation at the time of drawing, or a reduction lens is used for some reason. This causes an error in the reduction ratio, or increases for various reasons.

【0010】この時、部分一括パターン9間に重なり領
域11が、また部分一括パターン9と可変成形パターン
10の間に重なり領域12が生じる。重なり領域11,
12ではレジスト膜に所定の露光量の2倍の電子線が照
射されてしまい、パターンが所定の寸法より大きくな
り、節が生じたり、本来分離しているべき近傍のパター
ンと継がってしまうという問題が生じる。図10(b)
は逆に部分一括パターン9が所定の大きさよりも小さい
場合である。大きい場合と同様、種々の理由によって生
じる。この時、部分一括パターン9間には隙間13が、
また、部分一括パターン9と可変成形パターン10との
間には隙間14が生じ、本来継がるべきパターンが継が
らず離れてしまうという問題が生じる。ここでは、部分
一括パターンの大きさが変化した場合について例を挙げ
たが、可変成形パターンでも同様の問題がある。また、
継ぎ部分でのパターンの節の発生や隙間の発生は、部分
一括パターンや可変成形パターンの大きさが変化したと
きだけでなく、パターン転写あるいは描画の位置ずれに
よっても生じるものである。
At this time, an overlapping area 11 is generated between the partial collective patterns 9 and an overlapping area 12 is formed between the partial collective pattern 9 and the variable shaping pattern 10. Overlapping area 11,
In No. 12, the resist film is irradiated with an electron beam twice as large as a predetermined exposure amount, so that the pattern becomes larger than a predetermined size, causing a knot or connecting to a neighboring pattern which should be originally separated. Problems arise. FIG. 10 (b)
Conversely, the partial collective pattern 9 is smaller than a predetermined size. As with the large case, it can occur for various reasons. At this time, a gap 13 is formed between the partial collective patterns 9.
Further, a gap 14 is formed between the partial collective pattern 9 and the variable shaping pattern 10, and a problem arises in that a pattern that should be continued is separated without being connected. Here, an example in which the size of the partial collective pattern is changed has been described. However, the same problem occurs with a variable shaped pattern. Also,
The occurrence of a knot in the pattern or the generation of a gap at the joint portion is caused not only when the size of the partial collective pattern or the variable shaped pattern changes, but also due to a pattern transfer or a displacement in drawing.

【0011】次に、図10(c)は、部分一括パターン
9と可変成形パターン10が従来通り同一露光量で形成
された時のレジストパターンを示す図である。可変成形
パターン10が所定の寸法で形成されるように露光量を
設定すると、部分一括パターン部は露光量不足でパター
ンが所望の寸法より小さく形成されてしまうという問題
がある。この為図10(c)に示したように、本来継が
るべきパターンに隙間15ができてしまうこともある。
Next, FIG. 10 (c) is a view showing a resist pattern when the partial collective pattern 9 and the variable shaping pattern 10 are formed with the same exposure amount as in the prior art. If the exposure amount is set so that the variable shaping pattern 10 is formed with a predetermined size, there is a problem that the pattern is formed smaller than the desired size due to the insufficient exposure amount in the partial collective pattern portion. For this reason, as shown in FIG. 10C, a gap 15 may be formed in a pattern that should be continued.

【0012】これらの対策として継ぎ部分の形状を補正
する方法が特公昭61−59529号公報および特公昭
61−45375号公報に開示されている。
As a countermeasure against these problems, a method for correcting the shape of the joint portion is disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-59529 and Japanese Patent Publication No. 61-45375.

【0013】図11および図12は従来の継ぎ方法を説
明するためのレジストパターンの一部の上面図である。
特公昭61−59529号公報に開示されている継ぎ方
法は図11に示すように、継ぐべきパターンABCDと
EFGHとの間にのりしろE′F′FEを設けるもので
ある。パターンABCDとパターンEFGHとの間に隙
間DCFEができてもそれ以上の大きさののりしろE′
F′FEを設けておき、こののりしろを小さなポイント
ビーム16を順次走査してぬりつぶすものである。
FIGS. 11 and 12 are top views of a part of a resist pattern for explaining a conventional joining method.
In the joining method disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-59529, a margin E'F'FE is provided between the patterns ABCD and EFGH to be joined, as shown in FIG. Even if a gap DCFE is formed between the pattern ABCD and the pattern EFGH, a larger margin E 'is provided.
F'FE is provided, and this margin is successively scanned with a small point beam 16 to be wetted.

【0014】また、特公昭61−45375号公報に開
示されている露光方法は、例えば図12(a)に示すよ
うなパターン17を可変成形描画する時に、図12
(b)のように、可変成形パターン18,19,20を
順次継ぐのではなく、図12(c)に示すように、形成
すべきパターン17の左端部にまず小さい寸法の可変成
形パターン21を露光する。次に寸法を少し大きくした
可変成形パターン22を露光し、さらに寸法を大きくし
露光をくり返す。寸法が最大の大きさの可変成形パター
ン23に達したら、その寸法のまま順次パターンの右側
に少しずつ位置をずらしながら露光し、パターン17の
右端部に達すると、こんどは可変成形パターンの寸法を
順次小さくしたパターン26,27,28を用いて露光
を行なうものである。このように、露光位置を少しずつ
ずらしながら露光することにより、接続部に凹凸のない
パターンが重ね合わせ露光され、接続によるパターンの
劣化が緩和されるというものである。
The exposure method disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-45375 discloses, for example, when a pattern 17 as shown in FIG.
Instead of successively joining the variable shaping patterns 18, 19, and 20 as in (b), as shown in FIG. 12C, a variable shaping pattern 21 having a small size is first placed on the left end of the pattern 17 to be formed. Expose. Next, the variable-shaped pattern 22 having a slightly larger dimension is exposed, and the dimension is further increased, and the exposure is repeated. When the size reaches the maximum size of the variable-shaped pattern 23, the pattern is exposed to the right side of the pattern while shifting its position little by little as it is. When the pattern reaches the right end of the pattern 17, the dimension of the variable-shaped pattern is reduced. Exposure is performed using patterns 26, 27, and 28 that are sequentially reduced. In this way, by performing exposure while shifting the exposure position little by little, a pattern having no projections and depressions at the connection portion is overlapped and exposed, and the deterioration of the pattern due to connection is alleviated.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】第1の問題点は、のり
しろをポイントビームで塗りつぶす、あるいはパターン
を可変成形ビームを少しずつずらしながら描画するとい
う従来の露光方法は、いずれも膨大な時間を要し、装置
の処理能力が大幅に低下してしまうことである。
The first problem is that the conventional exposure methods, in which the margin is filled with a point beam or the pattern is drawn while the variable shaping beam is being shifted little by little, all require an enormous amount of time. However, the processing capacity of the apparatus is greatly reduced.

【0016】その理由は、パターンの継ぎのすべてに於
いて、のりしろをポイントビームで塗りつぶす方法では
膨大なショット数の増加を招き、また、可変成形ビーム
を少しずつずらしながら重ね露光する方法では可変成形
ショット数が数倍になり、従って描画に要する時間も数
倍になってしまうからである。
The reason for this is that, in all of the joints of the pattern, the method of painting the margin with a point beam causes an enormous increase in the number of shots. This is because the number of shots increases several times, and the time required for drawing also increases several times.

【0017】第2の問題点は、部分一括転写パターン間
及び部分一括転写パターンと可変成形パターンとの継ぎ
部分では、のりしろを設けたり少しずつずらして重ね露
光すると所望のパターンが形成されないということであ
る。
A second problem is that a desired pattern cannot be formed between the partial collective transfer pattern and the joint portion between the partial collective transfer pattern and the variable shaping pattern, if a margin is provided or the pattern is slightly shifted from each other and the exposure is repeated. is there.

【0018】その理由は、部分一括転写部には既に凹凸
のある複雑な複数の所望のパターンが形成されている。
部分一括パターンを少しずらして重ね合わせると、所望
のパターンが少しずつずれて重ね合わされる為、所望の
パターンでなくなってしまうからである。
The reason is that a plurality of complicated desired patterns having irregularities are already formed in the partial batch transfer portion.
This is because if the partial collective patterns are superimposed with a slight shift, the desired patterns are superimposed with a slight shift and are not the desired patterns.

【0019】第3の問題点は、部分一括パターンが所望
の寸法よりも小さい場合には従来の方法は適用できない
ことである。その理由は、のりしろを設けてぬりつぶす
ポイントビーム法で用いる露光装置は構造が異なる為に
部分一括パターンを形成できないからである。
A third problem is that the conventional method cannot be applied when the partial collective pattern is smaller than a desired size. The reason is that the exposure apparatus used in the point beam method in which a margin is provided and squeezed out cannot form a partial batch pattern because of a different structure.

【0020】本発明の目的は、部分一括パターン間の継
ぎ合わせ及び部分一括パターンと可変成形パターン間の
継ぎ合わせを精度良く行ない、転写されるパターンが正
常に形成され、しかも処理能力を低下させることのない
電子線露光方法を提供することにある。
It is an object of the present invention to accurately perform splicing between partial collective patterns and between partial collective patterns and a variable shaping pattern so that a pattern to be transferred is formed normally and the processing performance is reduced. The present invention is to provide an electron beam exposure method free from defects.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】 本発明の電子線露光方
法は、複数のパターンを転写する部分一括転写法と任意
の大きさの矩形ビームによりパターンを描画する可変成
形描画法とを用い所定の転写縮小率により所望のパター
ンをウェハー上に形成されたレジスト膜に転写する電子
線露光方法において、部分一括転写パターン同志を接続
する場合又は可変成形描画パターンと部分一括転写パタ
ーンを接続する場合、部分一括転写時の前記転写縮小率
を描画するパターンの大きさに応じて変更して露光する
電子線露光方法であって、ウェハー上へのパターンの焦
点位置を、ウェハー面に垂直な軸方向に移動させて前記
転写縮小率を変更することを特徴としている。
An electron beam exposure method according to the present invention.
The method is a partial batch transfer method to transfer multiple patterns and an optional
Variable pattern drawing with rectangular beam of size
The desired pattern is obtained at a predetermined transfer reduction ratio using the shape drawing method.
To transfer the pattern to the resist film formed on the wafer
Connect partial batch transfer patterns in line exposure method
Or a variable shaped drawing pattern and partial batch transfer pattern
Transfer ratio, the transfer reduction rate during partial batch transfer
Exposure with changing according to the size of the pattern to draw
An electron beam exposure method that focuses a pattern on a wafer.
By moving the point position in the axial direction perpendicular to the wafer surface,
It is characterized in that the transfer reduction ratio is changed.

【0022】[0022]

【0023】また、本発明の電子線露光方法は、複数の
パターンを転写する部分一括転写法と任意の大きさの矩
形ビームによりパターンを形成する可変成形描画法とを
用い所望のパターンをウェハー上に形成されたレジスト
膜に転写する電子線露光方法に於いて、部分一括転写パ
ターンのうち部分一括転写部間あるいは部分一括転写部
と可変成形描画部との接続部近傍のパターンをあらかじ
め所定の寸法よりも大きく形成されたアパーチャを用い
て露光する電子線露光方法であって、前記アパーチャに
形成される接続部近傍のパターンの大きさの割合は、接
続されるパターン同志の幅の寸法差によって定められる
ことを特徴としている。
In addition, the electron beam exposure method of the present invention
Partial batch transfer method for transferring patterns and rectangles of arbitrary size
Variable-shape drawing method to form a pattern with a shaped beam
Using a resist formed on the wafer with the desired pattern
In the electron beam exposure method for transferring to a film,
Turn between partial batch transfer sections or partial batch transfer section
The pattern in the vicinity of the connection between the
Use an aperture formed larger than the specified size
An electron beam exposure method for performing exposure by
The ratio of the size of the pattern in the vicinity of the formed connection is
Determined by the dimensional difference between the widths of successive patterns
It is characterized by:

【0024】[0024]

【作用】部分一括転写パターンが小さい場合には縮小率
を小さく、部分一括転写パターンが大きい場合には縮小
率を大きくすることにより、ウェーハ上に転写される部
分一括パターンが所望の大きさになるようにする。これ
により、部分一括転写パターン間及び部分一括転写パタ
ーンと可変成形描画パターン間でパターンが所望のパタ
ーン通りに形成される。
When the partial batch transfer pattern is small, the reduction ratio is small, and when the partial batch transfer pattern is large, the reduction ratio is increased, so that the partial batch pattern transferred to the wafer has a desired size. To do. Thereby, patterns are formed as desired patterns between the partial collective transfer patterns and between the partial collective transfer patterns and the variable-shaped drawing patterns.

【0025】また、部分一括転写パターン部と可変成形
描画部との露光量をそれぞれ独立に設定することによ
り、両パターン部とも所望のパターンが形成される。
Also, by setting the exposure amounts of the partial batch transfer pattern portion and the variable shaping drawing portion independently, a desired pattern is formed in both pattern portions.

【0026】さらに、部分一括パターンの接続部近傍の
パターンを大きくしておくことにより、部分一括転写パ
ターン間あるいは部分一括転写パターンと可変成形パタ
ーンとが所望の位置より離れて露光されても、パターン
間に隙間ができず、接続される。この時、接続部のパタ
ーン間のパターンの幅の寸法差によって、パターンを大
きくする程度を適宜変化させることにより、接続部に節
が生じないようにするとができる。
Further, by increasing the size of the pattern near the connection portion of the partial collective pattern, even if the partial collective transfer pattern or the partial collective transfer pattern and the variable shaping pattern are exposed at a distance from a desired position, the pattern can be reduced. There is no gap between them and they are connected. At this time, the degree of enlargement of the pattern is appropriately changed according to the dimensional difference in the width of the pattern between the patterns of the connection portion, so that no knot is formed at the connection portion.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1(a)〜(c)
は本発明の第1の実施の形態を説明するための半導体基
板の縦断面図である。以下図3を併用して説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 (a) to 1 (c)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a semiconductor substrate for describing a first embodiment of the present invention. This will be described with reference to FIG.

【0028】図1(a)に示すように、第2アパーチャ
4を通過した電子ビーム8は半導体基板7上に塗布され
たレジスト膜30の中心付近の高さh1 の位置に部分一
括パターン焦点位置29がくるように通常転写される。
この時、部分一括パターンの寸法は所定の寸法x1 で転
写される。部分一括パターンが何らかの理由により焦点
位置でx2 と小さなことが検査により判明した場合、図
1(b)に示すように、焦点位置29をh1 より下のh
2 に、あるいは図1(c)に示すように、h1より上の
3 に合わせることにより所定の寸法x1 でレジスト膜
30に転写される。
As shown in FIG. 1A, the electron beam 8 that has passed through the second aperture 4 is focused on the partial collective pattern at a height h 1 near the center of the resist film 30 applied on the semiconductor substrate 7. Normal transfer is performed so that the position 29 comes.
In this case, the dimensions of the partial batch pattern is transferred by a predetermined dimension x 1. If for some reason cell projection pattern be small and x 2 at the focal position was found by the inspection, as shown in FIG. 1 (b), the lower the focal position 29 than h 1 h
2, or as shown in FIG. 1 (c), is transferred to the resist film 30 at a predetermined dimension x 1 by aligning the h 3 above h 1.

【0029】次に、高さh2 ,h3 の求め方について図
2を参照して説明する。図2(a),(b)は部分一括
パターンが所定の寸法x1 よりも小さな寸法x2 の時、
所定の寸法のレジストパターンを得るために、焦点位置
29をどの程度高く、あるいは低くすれば良いかを示し
たグラフである。
Next, how to determine the heights h 2 and h 3 will be described with reference to FIG. Figure 2 (a), (b) when even small scale x 2 than the dimension x 1 part batch pattern is predetermined,
5 is a graph showing how high or low the focal position 29 should be to obtain a resist pattern having a predetermined size.

【0030】図2(a)は焦点位置29を低くする場合
である。x1 とx2 との比(x1 /x2 )を横軸に焦点
の高さh1 とh2 との比(h1 /h2 )は直線関係にあ
る。従ってビーム入射後の(x1 /x2 )の値から直ち
に(h1 /h2 )の値、即ちh2 を読みとることが可能
である。図2(b)は焦点位置29を上方に持っていく
場合であり、(x1 /x2 )から(h3 /h1 )、即ち
3 を直ちに求めることが可能である。
FIG. 2A shows a case where the focal position 29 is lowered. The ratio of the focal heights h 1 and h 2 (h 1 / h 2 ) is in a linear relationship with the ratio of x 1 and x 2 (x 1 / x 2 ) on the horizontal axis. Thus it is possible to read the value immediately from the value of the post-beam incidence (x 1 / x 2) ( h 1 / h 2), i.e. the h 2. FIG. 2B shows a case where the focal position 29 is moved upward, and (h 3 / h 1 ), that is, h 3 can be immediately obtained from (x 1 / x 2 ).

【0031】図3は本発明の第2の実施の形態を説明す
るための電子線露光装置の模式図である。
FIG. 3 is a schematic view of an electron beam exposure apparatus for explaining a second embodiment of the present invention.

【0032】第2アパーチャ4に形成されたパターンは
縮小レンズ5によりウェハー上に縮小転写される。縮小
率は通常1/25に固定されているが、装置によっては
1/100等他の縮小率で設計されているものもある。
ここで、縮小レンズ5に流す電流を変化させることによ
り倍率を数%変化させることが可能である。部分一括パ
ターンの寸法が一度検査した結果所定の値よりも大きな
場合は流す電流を多くし転写縮小率を所定の値より高く
する。また逆に部分一括パターンの寸法が検査した結果
所定の値よりも小さな場合は流す電流を小さくして転写
縮小率を低くする。電流と倍率はほぼ直線的に変化す
る。従って、所定の寸法のパターンを得ることは容易で
ある。
The pattern formed on the second aperture 4 is reduced and transferred onto the wafer by the reduction lens 5. The reduction ratio is usually fixed at 1/25, but some devices are designed with other reduction ratios such as 1/100.
Here, it is possible to change the magnification by several percent by changing the current flowing through the reduction lens 5. If the dimension of the partial collective pattern is larger than a predetermined value as a result of the inspection once, the current to be supplied is increased and the transfer reduction ratio is set higher than the predetermined value. Conversely, if the dimension of the partial collective pattern is smaller than a predetermined value as a result of the inspection, the flowing current is reduced to lower the transfer reduction ratio. The current and the magnification change almost linearly. Therefore, it is easy to obtain a pattern having a predetermined size.

【0033】図4は第3の実施の形態を説明するための
半導体基板上に形成されたメモリ素子のパターンの一部
の上面図であり、部分一括パターン9と可変成形パター
ン10をそれぞれ異なる露光量で露光したものである。
部分一括パターン部は部分一括パターン9が所定の寸法
で露光される露光量(最適露光量)、可変形成部は可変
成形パターン10が所定の寸法で露光される露光量で露
光したものである。露光量は半導体基板上への電子線照
射時間を変化させたり、あるいは図3における第1アパ
ーチャ2上に照射する電子線の電流密度を変化させるこ
とにより行なう。部分一括パターン部の最適露光量Dは
斜線を引いたパターン部31の面積(電子線が照射され
る部分)Sによって異なる。
FIG. 4 is a top view of a part of a pattern of a memory element formed on a semiconductor substrate for explaining a third embodiment. Exposure in quantity.
The partial collective pattern portion is an exposure amount (optimal exposure amount) at which the partial collective pattern 9 is exposed at a predetermined size, and the variable forming portion is an exposure amount at which the variable shaping pattern 10 is exposed at a predetermined size. The exposure is performed by changing the electron beam irradiation time on the semiconductor substrate or changing the current density of the electron beam irradiated on the first aperture 2 in FIG. The optimum exposure amount D of the partial collective pattern portion differs depending on the area S of the hatched pattern portion 31 (the portion irradiated with the electron beam).

【0034】図5はパターン部31の面積Sと最適露光
量Dとの関係を示したものである。パターン部31の面
積Sが大きいと最適露光量Dは大きくなる。
FIG. 5 shows the relationship between the area S of the pattern portion 31 and the optimum exposure amount D. When the area S of the pattern portion 31 is large, the optimum exposure amount D becomes large.

【0035】図6(a),(b)は第4の実施の形態を
説明するための半導体基板上に形成されたメモリ素子パ
ターンの一部上面図である。あらかじめ検査した結果、
ウェハー上にパターンが所定の寸法よりも小さく形成さ
れてしまう場合、図6(a)に示すように、部分一括パ
ターン9Aを所定の寸法x3 よりも横方向にやや大きな
4 で作成してあるアパーチャを用いる。何らかの理由
により、部分一括パターン9Aが小さく転写されても、
3 より小さくならないようにしておくことにより、図
10(b)で示したように隙間13,14ができること
はない。図6(b)は実際にパターンを継いだ時に形成
されるレジストパターンを示したものである。部分一括
パターン9A間及び部分一括パターン9Aと可変成形パ
ターン10間ともに良好に接続される。
FIGS. 6A and 6B are partial top views of a memory element pattern formed on a semiconductor substrate for explaining a fourth embodiment. As a result of inspection in advance,
If the pattern on the wafer will be formed smaller than a predetermined size, as shown in FIG. 6 (a), to create a cell projection pattern 9A is slightly larger x 4 in the transverse direction than the predetermined dimension x 3 Use an aperture. Even if the partial collective pattern 9A is transferred small for some reason,
By keeping not be less than x 3, never a gap 13, 14 as shown in FIG. 10 (b). FIG. 6B shows a resist pattern formed when the pattern is actually succeeded. Both the partial collective pattern 9A and the partial collective pattern 9A and the variable shaping pattern 10 are connected well.

【0036】図7(a),(b)は第5の実施の形態を
説明するための半導体基板上に形成されたメモリ素子パ
ターンの一部上面図である。第4の実施の形態で説明し
たように、部分一括パターンの接続部近傍の部分をあら
かじめ大きくしておけば、接続部に隙間は生じない。と
ころが、大きくしすぎると、図7(a)に示すように、
パターンが重なる領域でパターンに節32が生じてしま
う。また、図10(a)に示したように、部分一括パタ
ーンが何らかの理由により大きく転写されてしまう場合
も同様に節が生じる。このため、あらかじめ、アパーチ
ャのパターンを大きくしておく寸法には制限が生じる。
また、この制限は接続するパターン間の寸法差にも依存
する。図7(a)は接続するパターンの幅の寸法が左右
どちらもt1 であり、寸法差がゼロである。部分一括パ
ターン9Bは所定の寸法x3 よりも横方向にx5 だけ大
きく作成されている。この時、節32が生じている。一
方、図7(b)に示すように、接続されるパターンの幅
の寸法がそれぞれt2 ,t1 と異なる場合、部分一括パ
ターン9Cの接続部における横方向の寸法がx5 だけ大
きく作成されていても節は生じない。従って、接続され
るパターン間の幅の寸法によって、部分一括パターンを
あらかじめ大きくする寸法を変化させることにより、種
々のパターンで節を生じさせることなく接続することが
可能である。
FIGS. 7A and 7B are partial top views of a memory element pattern formed on a semiconductor substrate for explaining a fifth embodiment. As described in the fourth embodiment, if the portion near the connection portion of the partial collective pattern is enlarged in advance, no gap is generated in the connection portion. However, if it is too large, as shown in FIG.
A node 32 occurs in the pattern in an area where the pattern overlaps. Also, as shown in FIG. 10A, a node occurs similarly when the partial collective pattern is largely transferred for some reason. For this reason, there is a limit on the size of the aperture pattern that is enlarged in advance.
This limitation also depends on the dimensional difference between the connected patterns. 7 (a) is a t 1 dimension both left and right width of the pattern to be connected, the size difference is zero. Partial collective pattern 9B is created larger by x 5 in the horizontal direction than a predetermined size x 3. At this time, a node 32 occurs. On the other hand, as shown in FIG. 7 (b), if the dimension of the width of the pattern connected thereto is different from t 2, t 1 respectively, transverse dimension at the connecting portion of the cell projection patterns 9C is created larger by x 5 Even if it does, no clause occurs. Therefore, by changing the dimension of enlarging the partial collective pattern in advance depending on the width dimension between the connected patterns, it is possible to connect various patterns without causing nodes.

【0037】図8は接続されるパターン間の幅の寸法差
Δtと、接続部で節が生じないように部分一括パターン
を横方向に大きくできる最大の寸法Δxとの関係を示し
たものである。どの様なパターンでも、このデータを用
いることにより節を生じさせることなく良好なパターン
を形成可能である。
FIG. 8 shows the relationship between the dimensional difference Δt in the width between the connected patterns and the maximum dimension Δx in which the partial collective pattern can be enlarged in the horizontal direction so that no nodes are formed at the connection portions. . Regardless of the pattern, a good pattern can be formed by using this data without causing nodes.

【0038】尚、上述した第1〜第5の実施の形態では
すべて、露光すべきパターンのショット数が増加するこ
とがない為、電子線露光装置の処理能力が低下すること
はない。
In all of the first to fifth embodiments, the number of shots of the pattern to be exposed does not increase, so that the processing capability of the electron beam exposure apparatus does not decrease.

【0039】[0039]

【発明の効果】第1の効果は、部分一括パターン間及び
部分一括パターンと可変成形パターン間の継ぎ合せが精
度よく行なわれ、転写されるパターンが正常に形成され
るということである。これにより、所望のパターンが得
られる為、半導体デバイスの歩留りが向上する。その理
由は、部分一括パターンの転写時に、ウェハー上への転
写縮小倍率を縮レンズの倍率や焦点位置を変えて変更す
ることによりパターン接続部に隙間や節を生じないから
である。
The first effect is that the joining between the partial collective patterns and between the partial collective patterns and the variable shaping patterns are performed with high precision, and the transferred pattern is formed normally. As a result, a desired pattern can be obtained, so that the yield of semiconductor devices is improved. The reason is that at the time of transferring the partial collective pattern, by changing the transfer reduction magnification on the wafer by changing the magnification and the focal position of the contraction lens, no gap or node is formed in the pattern connection portion.

【0040】第2の効果は、部分一括パターンと可変成
形パターンの両者が所望の寸法、形状で形成されている
ということである。これにより、所望のパターンが得ら
れる為、半導体デバイスが高歩留りで得られる。その理
由は、部分一括転写パターンと可変成形パターンとを別
々に、それぞれ最適の露光量で形成するからである。
The second effect is that both the partial collective pattern and the variable shaping pattern are formed with desired dimensions and shapes. As a result, a desired pattern can be obtained, so that a semiconductor device can be obtained with a high yield. The reason is that the partial collective transfer pattern and the variable shaping pattern are separately formed with optimal exposure amounts.

【0041】第3の効果は、どんなパターンでも所望の
形状で形成されるということである。これにより、所望
のパターンが得られ、半導体デバイスが高歩留りで得ら
れる。その理由は、接続部のパターンの寸法差により所
定よりも大きな寸法で形成された部分一括パターンを有
するアパーチャを用いて転写することにより、接続部に
隙間も節も生じないからである。
A third effect is that any pattern can be formed in a desired shape. Thereby, a desired pattern can be obtained, and a semiconductor device can be obtained with a high yield. The reason is that there is no gap or node in the connection portion by transferring using an aperture having a partial collective pattern formed with a size larger than a predetermined size due to a difference in size of the pattern of the connection portion.

【0042】第4の効果は電子線露光装置の処理能力の
低下がなく、所望のパターンが得られることである。こ
れにより半導体デバイスを安価に大量供給できるように
なる。その理由は新たに露光すべきパターンが不要であ
るからである。
A fourth effect is that a desired pattern can be obtained without lowering the processing ability of the electron beam exposure apparatus. As a result, a large number of semiconductor devices can be supplied at low cost. The reason is that a new pattern to be exposed is unnecessary.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態を説明する為の半導
体チップの断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor chip for explaining a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態を説明する為の焦点
位置の比とパターン寸法の比との関係を示す図。
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a focus position ratio and a pattern dimension ratio for describing the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施の形態を説明する為の電子
線露光装置の構成を示す斜視図。
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of an electron beam exposure apparatus for explaining a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施の形態を説明する為のメモ
リ素子パターンの上面図。
FIG. 4 is a top view of a memory element pattern for explaining a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施の形態を説明する為のパタ
ーン面積と露光量との関係を示す図。
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a pattern area and an exposure amount for explaining a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施の形態を説明する為のメモ
リ素子パターンの上面図。
FIG. 6 is a top view of a memory element pattern for explaining a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第5の実施の形態を説明する為のメモ
リ素子パターンの上面図。
FIG. 7 is a top view of a memory element pattern for explaining a fifth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第5の実施の形態を説明する為のパタ
ーン間の幅の寸法差とパターンを大きくできる最大寸法
との関係を示す図。
FIG. 8 is a view for explaining a fifth embodiment of the present invention, showing a relationship between a dimensional difference in width between patterns and a maximum dimension which can increase the size of the pattern;

【図9】メモリ素子パターンの上面図。FIG. 9 is a top view of a memory element pattern.

【図10】従来例の問題点を説明する為のメモリ素子パ
ターンの上面図。
FIG. 10 is a top view of a memory element pattern for explaining a problem of the conventional example.

【図11】従来の露光方法を説明する為のレジストパタ
ーンの上面図。
FIG. 11 is a top view of a resist pattern for explaining a conventional exposure method.

【図12】従来の他の露光方法を説明する為のレジスト
パターンの上面図。
FIG. 12 is a top view of a resist pattern for explaining another conventional exposure method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電子銃 2 第1アパーチャ 3 偏向器 4 第2アパーチャ 5 縮小レンズ 6 位置決め偏向器 7 半導体基板 8 電子ビーム 9,9A〜9C 部分一括パターン 10 可変成形パターン 11,12,32 節 13〜15 隙間 16 ポイントビーム 17 パターン 18〜28 可変成形パターン 29 部分一括パターン焦点位置 30 レジスト膜 31 パターン部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electron gun 2 1st aperture 3 Deflector 4 2nd aperture 5 Reduction lens 6 Positioning deflector 7 Semiconductor substrate 8 Electron beam 9, 9A-9C Partial collective pattern 10 Variable shaping pattern 11, 12, 32 Section 13-15 Gap 16 Point beam 17 pattern 18-28 Variable shaping pattern 29 Partial batch pattern focal position 30 Resist film 31 Pattern part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−246816(JP,A) 特開 昭63−285933(JP,A) 特開 平2−186620(JP,A) 特開 昭63−269532(JP,A) 特開 平1−158730(JP,A) 特開 平6−13298(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03F 7/20 504 H01L 21/027 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-4-246816 (JP, A) JP-A-63-285933 (JP, A) JP-A-2-186620 (JP, A) JP-A 63-285 269532 (JP, A) JP-A-1-158730 (JP, A) JP-A-6-13298 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G03F 7/20 504 H01L 21/027

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数のパターンを転写する部分一括転写
法と任意の大きさの矩形ビームによりパターンを描画す
る可変成形描画法とを用い所定の転写縮小率により所望
のパターンをウェハー上に形成されたレジスト膜に転写
する電子線露光方法において、部分一括転写パターン同
志を接続する場合又は可変成形描画パターンと部分一括
転写パターンを接続する場合、部分一括転写時の前記転
写縮小率を描画するパターンの大きさに応じて変更して
露光する電子線露光方法であって、ウェハー上へのパタ
ーンの焦点位置を、ウェハー面に垂直な軸方向に移動さ
せて前記転写縮小率を変更することを特徴とする電子線
露光方法。
1. A desired pattern is formed on a wafer at a predetermined transfer reduction ratio using a partial batch transfer method for transferring a plurality of patterns and a variable forming drawing method for drawing a pattern with a rectangular beam of an arbitrary size. In the electron beam exposure method of transferring to a resist film, when connecting partial collective transfer patterns or connecting a variable shaped drawing pattern and a partial collective transfer pattern, the pattern for drawing the transfer reduction ratio during partial collective transfer is used. An electron beam exposure method for changing the size of an exposure according to the size of the wafer.
The focal point of the image in the axial direction perpendicular to the wafer surface.
And changing the transfer reduction ratio .
【請求項2】 複数のパターンを転写する部分一括転写
法と任意の大きさの矩形ビームによりパターンを形成す
る可変成形描画法とを用い所望のパターンをウェハー上
に形成されたレジスト膜に転写する電子線露光方法に於
いて、部分一括転写パターンのうち部分一括転写部間あ
るいは部分一括転写部と可変成形描画部との接続部近傍
のパターンをあらかじめ所定の寸法よりも大きく形成さ
れたアパーチャを用いて露光する電子線露光方法であっ
て、前記アパーチャに形成される接続部近傍のパターン
の大きさの割合は、接続されるパターン同志の幅の寸法
差によって定められることを特徴とする 電子線露光方
法。
2. A partial batch transfer for transferring a plurality of patterns.
A pattern using a rectangular beam of arbitrary size
The desired pattern on the wafer using
Electron beam exposure method to transfer to the resist film formed on
Of the partial batch transfer pattern
Or near the connection between the partial batch transfer section and the variable-shaped drawing section
Pattern is formed larger than the specified dimensions in advance.
An electron beam exposure method for exposing using an aperture
A pattern in the vicinity of the connection portion formed in the aperture
The size ratio is the width dimension of the connected patterns
An electron beam exposure method characterized by being determined by a difference .
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