JP2785790B2 - Aperture mask for charged particle beam exposure apparatus and method of manufacturing the same - Google Patents

Aperture mask for charged particle beam exposure apparatus and method of manufacturing the same

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JP2785790B2
JP2785790B2 JP8036036A JP3603696A JP2785790B2 JP 2785790 B2 JP2785790 B2 JP 2785790B2 JP 8036036 A JP8036036 A JP 8036036A JP 3603696 A JP3603696 A JP 3603696A JP 2785790 B2 JP2785790 B2 JP 2785790B2
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

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】本発明は半導体集積回路や集
積回路形成用マスクの製造に用いられる荷電粒子ビーム
露光装置のアパーチャマスクに関し、特に複数枚のアパ
ーチャマスクによりビーム形状制御を行う可変成形電子
線描画装置や複数のパターン形状に対応したアパーチャ
マスクを有する部分一括露光方式の電子線描画装置のア
パーチャマスクに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aperture mask of a charged particle beam exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor integrated circuit or a mask for forming an integrated circuit, and more particularly to a variable shaped electron beam for controlling a beam shape by a plurality of aperture masks. The present invention relates to an aperture mask of an electron beam lithography system of a partial batch exposure type having an lithography system and an aperture mask corresponding to a plurality of pattern shapes.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路の高密度化や高速
化を向上させるために、半導体集積回路の各素子寸法の
微細化が図られている。この素子寸法の微細化のため
に、紫外光を利用した光学露光装置では、使用する光の
短波長化、高NA(開口数)化、変形光源など露光装置
の光学的改善や、位相シフトマスクなど新方式の露光方
法などが検討されている。また、これと並行して電子線
あるいはX線露光などの新しい露光方式の開発が進めら
れている。特に、256MビットDRAMのような微細
パターンをもつ集積回路の形成には電子線露光を用いた
試みが種々提案されている。
2. Description of the Related Art In recent years, in order to improve the density and speed of a semiconductor integrated circuit, the size of each element of the semiconductor integrated circuit has been reduced. In order to miniaturize the element size, in an optical exposure apparatus utilizing ultraviolet light, a light wavelength used, a high NA (numerical aperture), an optical improvement of an exposure apparatus such as a deformed light source, a phase shift mask, and the like are required. New types of exposure methods are being studied. In parallel with this, development of a new exposure method such as electron beam or X-ray exposure is being promoted. In particular, various attempts using electron beam exposure have been proposed for forming an integrated circuit having a fine pattern such as a 256 Mbit DRAM.

【0003】これら電子線露光装置には、ポイントビー
ム型と可変矩形ビーム型とがあるが、いずれもパターン
を単位微小領域あるいは矩形領域に分割してポイントビ
ームを偏向走査するか、あるいはパターンに応じて大き
さのビームスポットを持つ電子ビームを偏向させること
でパターンを一筆描画露光するため、露光に長時間を要
することになる。例えば、前記256MビットDRAM
では、チップ当たりの露光時間が10分程度かかってし
まい、光学露光方式に比較して100倍程度も長い露光
時間が必要とされる。また、露光装置自体が光学露光装
置に比較して高価になるという問題もある。
[0003] These electron beam exposure apparatuses are classified into a point beam type and a variable rectangular beam type. In each case, the pattern is divided into unit small areas or rectangular areas, and the point beam is deflected and scanned, or according to the pattern. Since a pattern is exposed by one-stroke drawing by deflecting an electron beam having a beam spot having a large size, a long time is required for the exposure. For example, the 256 Mbit DRAM
In such a case, the exposure time per chip takes about 10 minutes, and the exposure time is required to be about 100 times longer than the optical exposure method. Another problem is that the exposure apparatus itself is more expensive than the optical exposure apparatus.

【0004】M.B.Heritage:Electron-projection micro
fabrication system,J.Vac.Technol.,Vol.12,No.6,Nov.
/Dec.(1975)1133 に報告されている内容は、前記した露
光時間を短縮するために、メモリチップ全体に対応する
パターンを含むマスクを用意して1回の電子線照射によ
ってチップ全体を露光する方式を検討したものである。
しかしながら、数mm角以上のチップ全面において十分
な精度を保証する電子光学系の実現が困難なため、実用
化されるまでにはいたっていない。
[0004] MBHeritage: Electron-projection micro
fabrication system, J.Vac.Technol., Vol.12, No.6, Nov.
/ Dec. (1975) 1133 discloses that in order to shorten the above-mentioned exposure time, a mask including a pattern corresponding to the entire memory chip is prepared and the entire chip is exposed by one electron beam irradiation. This is a study of a method for doing so.
However, since it is difficult to realize an electron optical system that guarantees sufficient accuracy over the entire surface of a chip having a size of several mm square or more, it has not been put to practical use.

【0005】また、特開昭52−119185号公報、
あるいは「電子ビーム一括図形照射法の検討−その1;
電子光学系−,松坂尚およびその他」「電子ビーム一括
図形照射法の検討−その2;アパーチャ作成−,中山義
則およびその他、いずれも第50回応用物理学会学術講
演会講演予稿集、27a-K-6(1989)452、に報告されている
ものは、チップ全面ではなく、繰り返しのあるパターン
を部分的に転写する方法であり、チップの中の周期的な
パターン群のうちで電流密度を均一に保てる程度の大き
さのビームスポットに対応する程度の大きさの部分領域
を透過アパーチャマスクとして用意し、露光時間の短縮
を図ったものであり、電子光学系およびマスクの構成も
現実的なレベルであり、量産装置として開発が進められ
ている。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 52-119185,
Or "Study of electron beam batch figure irradiation method-Part 1;
Electron Optics-Takashi Matsuzaka and others "" Study of electron beam batch figure irradiation method-Part 2; Aperture creation-", Yoshinori Nakayama and others, all 50th Proceedings of the 50th JSAP, 27a-K -6 (1989) 452, is a method of transferring a part of a repetitive pattern instead of the entire chip, and making the current density uniform among the periodic patterns in the chip. A partial area large enough to correspond to a beam spot large enough to be kept is prepared as a transmission aperture mask to shorten the exposure time, and the configurations of the electron optical system and the mask are realistic. Therefore, development as a mass production device is being advanced.

【0006】図3は部分一括露光方式を示す模式図であ
り、電子源である電子銃31から放射される電子ビーム
を第1アパーチャマスク32に照射して矩形形状とした
後、偏向器33により第2アパーチャマスク34上の任
意形状開口部に照射して成形されたビームを縮小レンズ
35、投影レンズ36により試料ウェハ37上に縮小し
てパターン描画を行う。しかしながら、このような部分
一括露光方式の露光装置では、アパーチャマスクのマス
クパターンが長期間の使用によって変形劣化され、その
まま用いればウェハ上のパターン形状寸法が変化され、
高精度のパターン描画ができなくなるという問題があ
る。このような劣化は、マスク構成材料として用いてい
る金属の温度が電子線の照射によって上昇し、金属電子
が移動することによって生じる。
FIG. 3 is a schematic view showing a partial batch exposure method, in which an electron beam emitted from an electron gun 31 as an electron source is applied to a first aperture mask 32 to form a rectangular shape. A beam formed by irradiating an opening of an arbitrary shape on the second aperture mask 34 is reduced on a sample wafer 37 by a reduction lens 35 and a projection lens 36 to draw a pattern. However, in such a partial batch exposure type exposure apparatus, the mask pattern of the aperture mask is deformed and deteriorated by long-term use, and if used as it is, the pattern shape dimension on the wafer changes,
There is a problem that high-precision pattern drawing cannot be performed. Such deterioration is caused by the fact that the temperature of the metal used as the mask constituent material rises due to the irradiation of the electron beam, and the metal electrons move.

【0007】このようなマスクパターン変形の原因であ
るビーム照射による透過アパーチャマスクの温度上昇を
防止する技術として、アパーチャマスクに遮熱用、或い
は放熱用の手段を設けた技術がある。例えば、特開平6
−5499号公報に記載されているものを図4に示す。
この技術では、第1および第2のアパーチャマスクは、
それぞれが別個に作製されたビーム制限用遮蔽アパーチ
ャ絞り41と透過アパーチャマスク42との2枚のアパ
ーチャによって構成されている。2枚のアパーチャ4
1,42の間隔は1cm程度に固定されており、それぞ
れ固定枠43に導電性接着剤を用いて固定される。透過
アパーチャマスク42はシリコン単結晶基板で形成さ
れ、遮蔽用アパーチャ絞り41は、第1のアパーチャマ
スクにおいてはモリブデン、第2のアパーチャマスクに
おいてはシリコン単結晶基板で形成されている。この技
術では、入射電子ビームのうち透過アパーチャマクス4
2を透過しない入射電子を予め上部のビーム制限用遮蔽
アパーチャ絞り41によって阻止するため、透過アパー
チャマスク42の温度上昇を防止することができる。
As a technique for preventing the temperature of the transmission aperture mask from increasing due to beam irradiation, which causes such mask pattern deformation, there is a technique in which the aperture mask is provided with means for heat shielding or heat radiation. For example, Japanese Unexamined Patent Publication
FIG. 4 shows the one described in Japanese Patent No. 5499.
In this technique, the first and second aperture masks are:
Each of them is constituted by two apertures of a beam limiting shielding aperture stop 41 and a transmission aperture mask 42 which are separately manufactured. 2 apertures 4
The distance between the reference numerals 1 and 42 is fixed to about 1 cm, and each is fixed to the fixing frame 43 using a conductive adhesive. The transmission aperture mask 42 is formed of a silicon single crystal substrate, and the shielding aperture stop 41 is formed of molybdenum in the first aperture mask and is formed of a silicon single crystal substrate in the second aperture mask. In this technique, the transmission aperture max.
Since the incident electrons that do not pass through the second aperture 2 are previously blocked by the upper beam-shielding aperture stop 41, the temperature of the transmission aperture mask 42 can be prevented from rising.

【0008】また、本出願人が先に提案している技術と
して、特願平6−142233号明細書に記載されてい
るものがある。これは、図5に示すように、透過アパー
チャマスクの基体であるシリコン基板51の裏面に凹部
54を形成してその部分を薄肉に形成し、この薄肉の部
分にパターン開口部55を形成している。また、シリコ
ン基板51の表面と裏面のそれぞれに金属膜52,53
を形成し、この金属膜52,53によるビームの反射や
遮熱効果により基体51の温度上昇を抑制することがで
きる。
Further, as a technique proposed by the present applicant, there is a technique described in Japanese Patent Application No. 6-142233. As shown in FIG. 5, a concave portion 54 is formed on the back surface of a silicon substrate 51 which is a base of a transmission aperture mask, the portion is formed thin, and a pattern opening 55 is formed in the thin portion. I have. Further, metal films 52 and 53 are formed on the front and back surfaces of the silicon substrate 51, respectively.
Is formed, and the temperature rise of the base body 51 can be suppressed by the beam reflection and the heat shielding effect by the metal films 52 and 53.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術にお
いて、後者の金属膜を用いる技術では、透過アパーチャ
を構成するシリコン基板自体の発熱を完全に抑制するこ
とができない。また、後者の公報に記載の技術では、ビ
ーム制限用遮蔽アパーチャ絞りは、厚さ数10ミクロン
のシリコン基板を加工して用いているために、加工精度
は1ミクロン程度であり、このビーム制限用遮蔽アパー
チャ絞りの開口部寸法を透過アパーチャマスクの開口部
寸法よりも加工精度分だけ大きく設計する必要があるた
め、ビーム制限用遮蔽アパーチャ絞りを透過した電子ビ
ームの一部が透過アパーチャマスクで吸収され、透過ア
パーチャマスクの温度上昇を引き起こすことがある。
In these prior arts, the latter technique using a metal film cannot completely suppress the heat generation of the silicon substrate itself constituting the transmission aperture. Further, in the technique disclosed in the latter publication, since the beam limiting shielding aperture stop is formed by processing a silicon substrate having a thickness of several tens of microns, the processing accuracy is about 1 μm. Since it is necessary to design the opening size of the shielding aperture stop larger than the opening size of the transmission aperture mask by the processing accuracy, a part of the electron beam transmitted through the shielding aperture stop for beam limitation is absorbed by the transmission aperture mask. This may cause a rise in the temperature of the transmission aperture mask.

【0010】また、後者の公報に記載の技術では、透過
アパーチャマスクとその上側のビーム制限用遮蔽アパー
チャ絞りとの位置合わせを行う際に、両者を顕微鏡で観
察しながら手動で位置固定を行う必要があるため、位置
合わせに時間がかかるという問題もある。さらに、透過
アパーチャマスクとビーム制限用遮蔽アパーチャ絞りと
が1cm程度の間隔で配置されるため、前記したように
顕微鏡を用いた目視による位置合わせでは、位置合わせ
精度を高くすることが難しいという問題もある。また、
この場合、2枚のアパーチャを固定枠に接着している接
着剤がガスの発生源となり、高真空度が要求される電子
光学鏡筒内を汚染して電子ビームの発生効率や電子光学
系の性能を劣化させることもある。
According to the technique described in the latter publication, when positioning the transmission aperture mask and the beam-limiting shielding aperture stop above the transmission aperture mask, it is necessary to manually fix the positions while observing both with a microscope. Therefore, there is also a problem that it takes time to perform the alignment. Furthermore, since the transmission aperture mask and the beam-limiting shielding aperture stop are arranged at an interval of about 1 cm, there is also a problem that it is difficult to increase the positioning accuracy by visual alignment using a microscope as described above. is there. Also,
In this case, the adhesive bonding the two apertures to the fixed frame becomes a gas generation source, contaminates the inside of the electron optical column which requires a high degree of vacuum, and generates the electron beam and the efficiency of the electron optical system. Performance may be degraded.

【0011】本発明の目的は、位置合わせの手間を不要
にして高精度の位置合わせが可能であり、かつ熱的に安
定した荷電ビーム露光装置用のアパーチャマスクとその
製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an aperture mask for a charged beam exposure apparatus capable of performing high-accuracy alignment without requiring the trouble of alignment, and a method of manufacturing the same. is there.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明のアパーチャマス
クは、露光のためのパターン形状を形成するためのパタ
ーン開口部を有する透過アパーチャマスクと、この透過
アパーチャマスクの表面に所要の間隔をおいて一体に形
成され、パターン開口部に対応する開口部を有する金属
膜からなる遮蔽アパーチャ絞りとを備えることを特徴と
する。ここにおいて、アパーチャマスクの表面と裏面に
はそれぞれ金属膜が一体に形成されることが好ましい。
また、筒状に形成された金属製のアパーチャマスク保持
具を有し、透過アパーチャマクスと遮蔽アパーチャ絞り
はこのアパーチャマスク保持具内に内装固定され、かつ
遮蔽アパーチャ絞りはアパーチャマスク保持具に接触さ
れることが好ましい。さらに、遮蔽アパーチャ絞りとア
パーチャマスク保持具とを放熱用接続線により接続する
ことが好ましい。
According to the present invention, there is provided an aperture mask having a transmission aperture mask having a pattern opening for forming a pattern shape for exposure, and a predetermined interval provided on the surface of the transmission aperture mask. And a shielding aperture stop formed integrally and formed of a metal film having an opening corresponding to the pattern opening. Here, it is preferable that a metal film is integrally formed on each of the front surface and the back surface of the aperture mask.
In addition, it has a metal aperture mask holder formed in a tubular shape, the transmission aperture mask and the shielding aperture stop are internally fixed inside the aperture mask holder, and the shielding aperture stop is brought into contact with the aperture mask holder. Preferably. Further, it is preferable that the shielding aperture stop and the aperture mask holder are connected by a connecting line for heat radiation.

【0013】また、本発明のアパーチャマスクの製造方
法は、シリコン等の基板の表面上に第1の膜を所要のパ
ターンに形成し、全面を第1の膜とはエッチング選択性
のある第2の膜で覆う工程と、この第2の膜の表面を平
坦化しその上に遮蔽アパーチャ絞りを形成するための金
属膜を形成する工程と、基板の裏面をエッチングして凹
部を形成し、この凹部の底面における基板の板厚を薄く
する工程と、フォトリソグラフィ技術により前記金属膜
から基板の薄肉部分にわたってパターン開口部を形成す
る工程と、このパターン開口部を通して前記第1の膜を
エッチング除去し、残された第2の膜によって基板と金
属膜とを連結支持させる工程とを含んでいる。
According to the method of manufacturing an aperture mask of the present invention, a first film is formed in a required pattern on a surface of a substrate such as silicon, and the entire surface is etched by a second film having etching selectivity with respect to the first film. Covering the surface of the second film with a metal film for forming a shielding aperture stop, and etching the back surface of the substrate to form a concave portion. Reducing the thickness of the substrate on the bottom surface of the substrate, forming a pattern opening from the metal film to a thin portion of the substrate by photolithography, etching and removing the first film through the pattern opening, And connecting and supporting the substrate and the metal film with the remaining second film.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明のアパーチャマスクの
断面構造を示す図である。金属製のアパーチャマスク保
持具4は角筒状に形成され、このアパーチャマスク保持
具4内にアパーチャマスク1が内装され、図外のろう材
によりこのアパーチャマスク1が固定支持されている。
このアパーチャマスク1は、上部の遮蔽アパーチャ絞り
2と、下部の透過アパーチャマスク3とで構成され、こ
れらが一体的に形成されている。すなわち、透過アパー
チャマスク3はシリコン基板11を主体に形成され、そ
の中央領域は裏面に設けられた凹部14によって薄肉に
形成され、この薄肉部分にパターン開口部15が設けら
れる。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a sectional structure of an aperture mask of the present invention. The metal aperture mask holder 4 is formed in a rectangular tube shape, and the aperture mask 1 is provided inside the aperture mask holder 4, and the aperture mask 1 is fixedly supported by a brazing material (not shown).
The aperture mask 1 includes an upper shielding aperture stop 2 and a lower transmission aperture mask 3, which are integrally formed. That is, the transmission aperture mask 3 is formed mainly of the silicon substrate 11, and its central region is formed thin by the concave portion 14 provided on the back surface, and the pattern opening 15 is provided in this thin portion.

【0015】そして、シリコン基板11の表面には上部
金属膜12が、前記凹部14を含む裏面には下部金属膜
13がそれぞれ形成され、これらの金属膜12,13を
含んで前記パターン開口部15が設けられる。そして、
シリコン基板11の表面には、柱状支持部16が配設さ
れ、この柱状支持部16によって前記上部の金属膜12
とは所要の間隔を置いて第3の金属膜17が形成されて
いる。この第3の金属膜17にも前記パターン開口部1
5に部対応する開口部18が設けられており、これによ
りこの第3の金属膜17によって前記遮蔽アパーチャ絞
り2が構成されている。なお、この遮蔽アパーチャ絞り
2には金等からなる放熱用接続線5が接続され、前記ア
パーチャマスク保持具4への接続が行われている。
An upper metal film 12 is formed on the front surface of the silicon substrate 11, and a lower metal film 13 is formed on the back surface including the concave portion 14, and the pattern opening 15 including these metal films 12 and 13 is formed. Is provided. And
A columnar support 16 is provided on the surface of the silicon substrate 11, and the columnar support 16 allows the upper metal film 12 to be formed.
And the third metal film 17 is formed at a required interval. The third metal film 17 also has the pattern opening 1.
An opening 18 corresponding to the portion 5 is provided, so that the shielding aperture stop 2 is constituted by the third metal film 17. The shielding aperture stop 2 is connected to a heat radiating connection line 5 made of gold or the like, and is connected to the aperture mask holder 4.

【0016】図2は図1のアパャーチャマスク1の製造
方法を工程順に示す断面図である。先ず、図2(a)の
ように、シリコン基板11の上に上部金属膜12として
金(Au)を1ミクロンの厚さに、さらに酸化シリコン
膜19を1.5ミクロンの厚さにそれぞれ全面に形成す
る。その後、通常のフォトリソグラフィ技術およびドラ
イエッチング技術によって酸化シリコン膜19を部分的
に除去してパターン開口部15に対応する領域のみに酸
化シリコン膜19を残す。その上で、全面に2ミクロン
厚さのポリシリコン膜20を形成し、さらに上面、下
面、側面の全面にわたって窒化シリコン膜21を形成す
る。
FIG. 2 is a sectional view showing a method of manufacturing the aperture mask 1 of FIG. 1 in the order of steps. First, as shown in FIG. 2A, gold (Au) is formed as an upper metal film 12 on a silicon substrate 11 to a thickness of 1 μm, and a silicon oxide film 19 is further formed to a thickness of 1.5 μm on a silicon substrate 11. Formed. After that, the silicon oxide film 19 is partially removed by a normal photolithography technique and a dry etching technique to leave the silicon oxide film 19 only in a region corresponding to the pattern opening 15. Then, a polysilicon film 20 having a thickness of 2 microns is formed on the entire surface, and a silicon nitride film 21 is formed on the entire upper surface, lower surface, and side surfaces.

【0017】次に、図2(b)のように、CMP(化学
機械的研磨)技術により前記シリコン基板11の表面を
平坦化した後に、均一なエッチング特性を有するドライ
エッチング技術により酸化シリコン膜19の表面が上面
に現れるまでエッチングする。その上で、シリコン基板
11の全面に遮蔽アパーチャ絞り用の第3の金属膜17
としてモリブデン膜を1ミクロンの厚さに形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, after the surface of the silicon substrate 11 is flattened by a CMP (chemical mechanical polishing) technique, a silicon oxide film 19 is formed by a dry etching technique having uniform etching characteristics. Is etched until the surface of appears on the upper surface. Then, a third metal film 17 for shielding aperture stop is formed on the entire surface of the silicon substrate 11.
To form a molybdenum film with a thickness of 1 micron.

【0018】次に、図2(c)のように、通常のフォト
リソグラフィ技術およびドライエッチング技術によりパ
ターン開口部のパターン位置の第3の金属膜17、酸化
シリコン膜19、および上部金属膜12の各全層をエッ
チング除去し、さらにシリコン基板11の深さ8ミクロ
ンの位置までエッチングして開口部15を形成する。そ
の後、前記開口部15を含む表面全体に窒化シリコン膜
22を形成する。さらに、シリコン基板11の裏面およ
び側面に残されている窒化シリコン膜21のうち、パタ
ーン開口部15に対応する裏面の領域を除去した後、こ
の領域のシリコン基板11を裏面側からエッチングして
パターン開口部15に形成された窒化シリコン膜22が
裏側に露呈する深さまでの凹部14を形成する。
Next, as shown in FIG. 2C, the third metal film 17, the silicon oxide film 19, and the upper metal film 12 at the pattern positions of the pattern openings are formed by ordinary photolithography and dry etching. All the layers are removed by etching, and the silicon substrate 11 is further etched to a depth of 8 μm to form an opening 15. Thereafter, a silicon nitride film 22 is formed on the entire surface including the opening 15. Further, after removing a region of the back surface corresponding to the pattern opening 15 from the silicon nitride film 21 remaining on the back surface and the side surface of the silicon substrate 11, the silicon substrate 11 in this region is etched from the back surface side to form a pattern. The recess 14 is formed to a depth where the silicon nitride film 22 formed in the opening 15 is exposed on the back side.

【0019】次に、図2(d)のように、窒化シリコン
膜21,22の全体を除去し、その後、パターン開口部
15を通してウェットエッチングを行うことで酸化シリ
コン膜19を選択的に除去してパターン開口部間に残さ
れたポリシリコン膜20によって柱状支持部16を形成
する。さらに、シリコン基板11の裏面側に厚さ1ミク
ロンの金等の金属膜13を形成する。このようにして、
遮蔽アパーチャ絞りとなる最上部の金属膜17において
所望のパターン開口部18を形成した後、この開口部を
そのまま下部のアパーチャマスク本体部分の開口部パタ
ーン形成用開口として用いることにより、両者の開口部
パターンが自動的に位置合わせされた構造のアパーチャ
マスクが形成される。
Next, as shown in FIG. 2D, the entire silicon nitride films 21 and 22 are removed, and thereafter, the silicon oxide film 19 is selectively removed by performing wet etching through the pattern opening 15. The columnar support 16 is formed by the polysilicon film 20 left between the pattern openings. Further, a metal film 13 such as gold having a thickness of 1 micron is formed on the back surface of the silicon substrate 11. In this way,
After a desired pattern opening 18 is formed in the uppermost metal film 17 serving as a shielding aperture stop, this opening is used as it is as an opening pattern forming opening in the lower aperture mask main body portion, so that both openings are formed. An aperture mask having a structure with the pattern automatically aligned is formed.

【0020】そして、このアパーチャマスク1は保持具
4内に内装され、金属膜12,13の部分でろう材によ
り保持具4に固定される。また、金属膜17と保持具4
とを放熱用接続線5で接続する。
The aperture mask 1 is housed in the holder 4 and is fixed to the holder 4 by the brazing material at the metal films 12 and 13. Also, the metal film 17 and the holder 4
Are connected by a heat-dissipating connection line 5.

【0021】したがって、この構成のアパーチャマスク
によれば、遮蔽アパーチャ絞り2のパターン開口部18
と、透過アパーチャマスク3のパターン開口部15とは
フォトリソグラフィ技術により一括して形成されるた
め、両開口部15,18は自動的に位置合わせされるこ
とになり、位置合わせのための製造工程が必要とされる
ことはない。また、この位置合わせ精度は極めて高いた
め、遮蔽アパーチャ絞り2の開口部18を通して透過ア
パーチャマスク3に入射される電子ビームは極めて僅か
なものとなり、透過アパーチャマスク3の温度上昇が抑
制される。この場合、透過アパーチャマスク3に温度上
昇が生じる場合でも、シリコン基板11の上下面に設け
た金属膜12,13によって熱が周辺部に伝達され、さ
らにアパーチャ保持具4を通して放熱されるため、温度
上昇を有効に防止する。因みに、本発明者の実験によれ
ば、5℃以下の温度上昇に抑制することが可能とされ
た。
Therefore, according to the aperture mask having this configuration, the pattern aperture 18 of the shielding aperture stop 2 is formed.
And the pattern opening 15 of the transmission aperture mask 3 are collectively formed by the photolithography technique, so that the openings 15 and 18 are automatically aligned, and a manufacturing process for alignment is performed. Is not required. Further, since the positioning accuracy is extremely high, the electron beam incident on the transmission aperture mask 3 through the opening 18 of the shielding aperture stop 2 is extremely small, and the temperature rise of the transmission aperture mask 3 is suppressed. In this case, even when the temperature of the transmission aperture mask 3 rises, the heat is transmitted to the peripheral portion by the metal films 12 and 13 provided on the upper and lower surfaces of the silicon substrate 11 and further radiated through the aperture holder 4. Effectively prevent ascent. Incidentally, according to the experiment of the present inventors, it was possible to suppress the temperature rise to 5 ° C. or less.

【0022】また、遮蔽アパーチャ絞り2を構成する第
3の金属膜17と下部の透過アパーチャマスク3との間
には、周辺部分の支持領域および各ブロック間に設けら
れたポリシリコン膜からなる柱状支持部16しか存在し
ていないため、遮蔽アパーチャマスク2で発生した熱が
透過アパーチャマスク3にまで伝達されることは殆どな
い。したがって、遮蔽アパーチャ絞り2の熱はアパーチ
ャマスク保持具4に伝達され、ここから放熱される。ま
た、遮蔽アパーチャ絞り2には放熱用接続線5が接続さ
れているため、アパーチャマスク保持具4に対する熱伝
導による放熱が効果的に行われる。
Further, between the third metal film 17 constituting the shielding aperture stop 2 and the lower transmission aperture mask 3, a pillar-shaped support region of the peripheral portion and a polysilicon film provided between blocks are provided. Since only the support portion 16 exists, the heat generated in the shielding aperture mask 2 is hardly transmitted to the transmission aperture mask 3. Therefore, the heat of the shielding aperture stop 2 is transmitted to the aperture mask holder 4 and is radiated therefrom. Further, since the heat dissipation connection line 5 is connected to the shielding aperture stop 2, heat dissipation by heat conduction to the aperture mask holder 4 is effectively performed.

【0023】ここで、本発明では、遮蔽アパーチャ絞り
としてモリブデン膜を用いているが、この材料に限定さ
れるものではなく、例えば、チタン、タンタル、タング
ステン、チタンタングステン、銅、銀等の金属膜を単独
で、あるいは密着性を改善するための下地膜とともに用
いることができる。なお、本発明のアパーチャマスク
は、図3に示した第1のアパーチャと第2のアパーチャ
のいずれにも適用できることは言うまでもない。
In the present invention, a molybdenum film is used as a shielding aperture stop. However, the present invention is not limited to this material. For example, a metal film such as titanium, tantalum, tungsten, titanium tungsten, copper, silver, etc. Can be used alone or together with a base film for improving adhesion. It is needless to say that the aperture mask of the present invention can be applied to both the first aperture and the second aperture shown in FIG.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、透過アパ
ーチャマスクの表面に形成した金属膜によって、透過ア
パーチャマスクと一体に遮蔽アパーチャ絞りを形成して
おり、かつこれら遮蔽アパーチャ絞りと透過アパーチャ
マスクの各パターン開口部はフォトリソグラフィ技術に
よって一体的に形成されているので、遮蔽アパーチャ絞
りと透過アパーチャマクスの各パターン開口部の位置合
わせ作業が不要となり、製造が容易になるとともに、高
い位置合わせ精度のアパーチャマスクを作製することが
可能となる。また、この高い位置合わせ精度により透過
アパーチャマスクにおける温度上昇が抑制でき、熱的に
安定なアパーチャマスクを得ることができる。
As described above, according to the present invention, the shielding aperture stop is formed integrally with the transmission aperture mask by the metal film formed on the surface of the transmission aperture mask, and the shielding aperture stop and the transmission aperture mask are formed. Each pattern opening is integrally formed by photolithography technology, so the work of aligning the pattern apertures of the shielding aperture stop and the transmission aperture max becomes unnecessary, making manufacturing easy and high alignment accuracy. Can be manufactured. Further, the temperature increase in the transmission aperture mask can be suppressed by the high positioning accuracy, and a thermally stable aperture mask can be obtained.

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

【図1】本発明の第1の実施形態のアパーチャマクスの
断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an aperture mask according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のアパーチャマスクの製造方法を工程順に
示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the aperture mask of FIG. 1 in the order of steps.

【図3】本発明が適用される電子ビーム露光装置の概略
構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of an electron beam exposure apparatus to which the present invention is applied.

【図4】従来の公報に記載されたアパーチャマスクの一
例の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of an example of an aperture mask described in a conventional publication.

【図5】先に本出願人によって提案されているアパーチ
ャマスクの断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of an aperture mask previously proposed by the present applicant.

【符号の説明】 1 アパーチャマスク 2 遮蔽アパーチャ絞り 3 透過アパーチャマスク 4 保持具 5 放熱用接続線 11 シリコン基板 12,13 金属膜 14 凹部 15 パターン開口部 16 柱状支持部 17 第3の金属膜 18 開口部 19 酸化シリコン膜 20 ポリシリコン膜 21 窒化シリコン膜DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 aperture mask 2 shielding aperture stop 3 transmission aperture mask 4 holder 5 radiating connection line 11 silicon substrate 12, 13 metal film 14 recess 15 pattern opening 16 columnar support 17 third metal film 18 opening Part 19 silicon oxide film 20 polysilicon film 21 silicon nitride film

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 荷電粒子ビームを所望のパターン形状に
成形するためのアパーチャマスクであって、前記パター
ン形状を形成するためのパターン開口部を有する透過ア
パーチャマスクと、この透過アパーチャマスクの表面に
所要の間隔をおいて一体に形成され、前記パターン開口
部に対応する開口部を有する金属膜からなる遮蔽アパー
チャ絞りとを備えることを特徴とする荷電粒子ビーム露
光装置用アパーチャマスク。
1. An aperture mask for shaping a charged particle beam into a desired pattern shape, comprising a transmission aperture mask having a pattern opening for forming the pattern shape, and a transmission aperture mask provided on a surface of the transmission aperture mask. An aperture mask for a charged particle beam exposure apparatus, comprising: a shielding aperture stop formed of a metal film having openings corresponding to the pattern openings.
【請求項2】 アパーチャマスクの表面と裏面にはそれ
ぞれ金属膜が一体に形成されてなる請求項1の荷電粒子
ビーム露光装置用アパーチャマスク。
2. The aperture mask for a charged particle beam exposure apparatus according to claim 1, wherein a metal film is integrally formed on each of a front surface and a rear surface of the aperture mask.
【請求項3】 筒状に形成された金属製のアパーチャマ
スク保持具を有し、透過アパーチャマクスと遮蔽アパー
チャ絞りはこのアパーチャマスク保持具内に内装固定さ
れ、かつ遮蔽アパーチャ絞りは前記アパーチャマスク保
持具に接触されてなる請求項1または2の荷電粒子ビー
ム露光装置用アパーチャマスク。
3. A metal aperture mask holder having a cylindrical shape, wherein a transmission aperture mask and a shielding aperture stop are internally fixed in the aperture mask holder, and the shielding aperture stop holds the aperture mask. 3. An aperture mask for a charged particle beam exposure apparatus according to claim 1, wherein said aperture mask is in contact with a tool.
【請求項4】 遮蔽アパーチャ絞りとアパーチャマスク
保持具とを放熱用接続線により接続してなる請求項1な
いし3のいずれかの荷電粒子ビーム露光装置用アパーチ
ャマスク。
4. The aperture mask for a charged particle beam exposure apparatus according to claim 1, wherein the shielding aperture stop and the aperture mask holder are connected by a heat radiating connection line.
【請求項5】 シリコン等の基板の表面上に第1の膜を
所要のパターンに形成し、全面を前記第1の膜とはエッ
チング選択性のある第2の膜で覆う工程と、前記第2の
膜の表面を平坦化しその上に遮蔽アパーチャ絞りを形成
するための金属膜を形成する工程と、前記基板の裏面を
エッチングして凹部を形成し、この凹部の底面における
基板の板厚を薄くする工程と、フォトリソグラフィ技術
により前記金属膜から基板の薄肉部分にわたってパター
ン開口部を形成する工程と、このパターン開口部を通し
て前記第1の膜をエッチング除去し、残された前記第2
の膜によって前記基板と金属膜とを連結支持させる工程
とを含むことを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置用ア
パーチャマスクの製造方法。
5. A step of forming a first film on a surface of a substrate such as silicon in a required pattern, and covering the entire surface with a second film having an etching selectivity with respect to the first film; Forming a metal film for forming a shielding aperture stop on the surface of the film of No. 2 and forming a concave portion by etching the back surface of the substrate, and reducing the thickness of the substrate at the bottom surface of the concave portion. A step of forming a pattern opening from the metal film to a thin portion of the substrate by a photolithography technique; and etching the first film through the pattern opening to remove the remaining second film.
A step of connecting and supporting the substrate and the metal film by the film described in (1).
【請求項6】 シリコン基板の表面に第1の金属膜を形
成し、この上に酸化シリコン膜を所要のパターンに形成
し、全面を前記酸化シリコン膜とはエッチング選択性の
あるポリシリコン膜で覆う工程と、前記シリコン基板の
表裏面の全面に第2の金属膜を形成する工程と、前記シ
リコン基板の表面の第2の金属膜およびポリシリコン膜
の表面を平坦化しその上に遮蔽アパーチャ絞りを形成す
るための第3の金属膜を形成する工程と、前記シリコン
基板の裏面の第2の金属膜およびシリコン基板をエッチ
ングして凹部を形成し、この凹部の底面におけるシリコ
ン基板の板厚を薄くする工程と、フォトリソグラフィ技
術により前記第3の金属膜から第1の金属膜ないしシリ
コン基板の薄肉部分にわたってパターン開口部を形成す
る工程と、このパターン開口部を通して前記酸化シリコ
ン膜をエッチング除去し、残された前記ポリシリコン膜
によって前記シリコン基板と第3の金属膜とを連結支持
させる工程とを含むことを特徴とする荷電粒子ビーム露
光装置用アパーチャマスクの製造方法。
6. A first metal film is formed on the surface of a silicon substrate, a silicon oxide film is formed thereon in a required pattern, and the entire surface is a polysilicon film having etching selectivity. Covering, forming a second metal film on the entire front and back surfaces of the silicon substrate, flattening the surfaces of the second metal film and the polysilicon film on the surface of the silicon substrate, and shielding an aperture on the surface. Forming a third metal film for forming a silicon substrate, etching the second metal film on the back surface of the silicon substrate and the silicon substrate to form a concave portion, and reducing the thickness of the silicon substrate at the bottom surface of the concave portion. Forming a pattern opening from the third metal film to the first metal film or a thin portion of the silicon substrate by photolithography; A step of etching the silicon oxide film through a hole opening and connecting and supporting the silicon substrate and a third metal film with the remaining polysilicon film. Of manufacturing aperture mask for use.
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