JP2957669B2

JP2957669B2 - 反射マスク及びこれを用いた荷電ビーム露光装置

Info

Publication number: JP2957669B2
Application number: JP2256960A
Authority: JP
Inventors: 寛次和田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1999-10-06
Anticipated expiration: 2014-10-06
Also published as: DE69123677D1; KR950014607B1; EP0478215B1; JPH04137519A; EP0478215A2; DE69123677T2; US5254417A; EP0478215A3

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は半導体装置の製造で用いられる荷電ビーム露
光方法に係わり、特に反射マスク及びこれを用いた荷電
ビーム露光装置に関する。

（従来の技術） LSIの進歩に伴い、数世代先の先端デバイスの開発お
よび研究には0.2ミクロン以下のパターンを露光する必
要がある。これは、現在、生産に使用している光露光技
術では不可能であり、そのため分解能が高い荷電ビーム
露光装置、例えば電子ビーム露光装置が使用されてい
る。中でも可変整形ビーム方式の電子ビーム露光装置
は、電子ビームを整形アパーチャにより矩形や三角形の
断面形状（アパーチャ像）に整形し、これにより所望の
パターンを露光するので、比較的高いスループットが得
られる。

第７図は、前述した可変整形ビーム方式の電子ビーム
露光装置を用いてパターン露光する場合のパターンの合
成断面形状を示す概略図である。この図に示すように、
この方式では第一の矩形のアパーチャ像71を第二の矢印
形の整形アパーチャ72上にビームを偏向させて投影し合
成断面形状が矩形73や三角形74のビームを形成する。使
用される整形アパーチャの穴の寸法は数〜数十ミクロン
である。このようにして合成されて整形されたビーム
は、通常20〜40分の一に縮小して試料面上へ投影され
る。

しかしながら、この方式でも、1G（ギガ）クラスのデ
バイスの研究開発となると、露光時間が非実用的にな
る。それは、この方式ではビームの断面形状が数種類の
限定された図形しか発生できず、１つのパターンを露光
するのに複数回の露光を必要とするからである。

第８図は、電子ビーム露光装置で発生できるビームの
断面形状の種類を示す概略図である。この図に示すよう
にせいぜい５種類の限定された図形しか発生することが
できない。このことを、例えばDRAMのセル部を例にとっ
て説明する。第９図はDRAMのセル部のパターンを露光す
る方法を説明する説明図である。このセル部のパターン
は、この図に示す基本図形が繰返された配列から成って
いるが、この様なパターンは、この図の如く分割して順
次露光することになる。この例では20ショットになる。
1GbitDRAMのセル部の露光には20Gショットが必要であ
る。感度５μC/cm²の高感度レジストと50A/cm²の高電流
密度を使用し、１ショット当たり要する露光時間を短縮
しても１チップの露光には35分、ウェハ全面100チップ
を露光するには約60時間もかかる。24枚構成のロットで
は露光終了までに２か月もかかってしまう。非規則的な
周辺回路部まで含めると、その倍以上の時間がかかるこ
とになる。

この問題を解決するためには、所望の露光パターンの
形状のアパーチャ穴が形成された整形アパーチャを用い
て露光を行えば良い。例えば、前述した第９図に示すDR
AMのセル部のパターンを例にとると、このパターンの形
状のアパーチャ穴が形成された整形アパーチャを用いて
電子ビームを整形して露光すれば、20倍以上の時間短縮
が可能となり実用的な時間で露光を行うことができる。

しかしながら、この方法では露光パターンの形状に合
わせて任意形状の電子ビームを得るため、必要な精度
（0.1ミクロン）の多種類の任意形状のアパーチャ穴を
整形アパーチャに配列する必要があるが、実用的なピッ
チ、例えば100ミクロンでアパーチャ穴を配列できない
ことや、穴であることから例えばドーナッツ状の形状が
不可能であること等の困難がある。即ち通常、アパーチ
ャは金属板またはシリコンウエハを母材とし、機械加工
またはLSIプロセスで使われている手段により前記母材
に所望の形状の透過穴を開口して製作されているが、機
械加工では歪みが生じるので、精々１、２個の穴しか開
口することができず、任意の形状の穴を配列することは
困難である。この場合、加工精度は0.4ミクロン程度し
か得られない。さらにシリコンウエハの場合は、通常の
LSIプロセスで使用されているプラズマやイオンによる
エッチング技術を使えば、ウエハの面方向は0.1ミクロ
ン程度の精度で任意形状の加工が可能であるが、深さ方
向は数十ミクロンしか加工できない。即ち、非常に薄い
厚みのアパーチャしか形成できないことになるが、アパ
ーチャをホルダに固定するには穴以外の所は数百ミクロ
ンの厚さが必要である。そこで、KOH等の湿式エッチン
グにより裏面から穴を開ける方法がおこなわれている。
第10図はこの方法により形成されるアパーチャの断面図
である。しかし、この図に示すようにエッチングの深さ
と同程度のサイドエッチングが生ずる。このため、穴の
配列ピッチを1mm以下にすることは困難である。この結
果、ビーム形状を選択するためには、1mm以上もビーム
を偏向するか若しくはアパーチャを移動せねべならず非
実用的である。

以上述べたことは、電子ビーム露光装置に限らず荷電
ビーム露光装置全般についていえることである。

（発明が解決しようとする課題）以上述べたように従来の荷電ビーム露光装置は、ビー
ムの断面形状が限定されているため、先端デバイスをパ
ターン露光するのに非常に時間がかかるという問題点を
抱えていた。また、この問題点を解決するためには、ビ
ームを任意形状に整形する多種類の任意形状のアパーチ
ャ穴を整形アパーチャに配列する必要があるが、このよ
うなアパーチャ穴を加工精度良くかつ実用的なピッチで
配列することは困難であった。

本発明は上記実情で鑑みてなされたものであり、前述
した問題を解決した反射マスク及びこれを用いた荷電ビ
ーム露光装置を提供するものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本願第１の発明は前述した問題を解決するため、荷電
ビームが照射され、この荷電ビームを反射せしめるに十
分な電圧が印加された反射パターンと、荷電ビームが照
射され、この荷電ビームを入射せしめるに十分な電圧が
印加された前記反射パターン以外の表面部分に形成され
た非反射パターンとが具備されたことを特徴とする反射
マスクを提供する。

また本願第２の発明は、荷電ビームを放射する荷電ビ
ーム放射手段と、この荷電ビーム放射手段から放射され
た荷電ビームを所定の断面形状に整形する荷電ビーム整
形手段と、この整形手段により整形された荷電ビームが
照射され、この荷電ビームを反射せしめるに十分な電圧
が印加された反射パターンと、前記整形された荷電ビー
ムが照射され、この荷電ビームを入射せしめるに十分な
電圧が印加された前記反射パターン以外の表面部分に形
成された非反射パターンとが具備された反射マスクと、
前記反射パターンで反射せしめられた荷電ビームが照射
される試料を設置する試料設置部とが具備されてなる荷
電ビーム露光装置を提供する。

さらにまた本願第３の発明は、荷電ビームを放射する
荷電ビーム放射手段と、この荷電ビーム放射手段から放
射された荷電ビームを所定の断面形状に整形する荷電ビ
ーム整形手段と、この整形手段により整形された荷電ビ
ームの照射経路上に設けられ、この荷電ビームの照射方
向を変える荷電ビーム偏向手段と、この荷電ビーム偏向
手段によりその照射方向を変えた荷電ビームが垂直に照
射され、この荷電ビームを所定の断面形状で反射せしめ
る反射マスクと、この反射マスクにより反射せしめられ
た荷電ビームが再度前記荷電ビーム偏向手段に照射さ
れ、この偏向手段によりその照射方向を変えた荷電ビー
ムが照射される試料を設置する試料設置部とが具備され
てなる荷電ビーム露光装置をも提供する。

（作用）本願第１の発明による反射マスクであれば、反射パタ
ーンは荷電ビームを反射せしめ、この反射パターン以外
の表面部分に形成された非反射パターンは荷電ビームを
入射せしめるので、荷電ビーム露光装置の整形アパーチ
ャの役割と同様の役割を果たし、前記反射パターンによ
り反射せしめられた荷電ビームを試料の露光に用いるこ
とができる。また、反射パターンはLSIの製造技術を用
いて任意の形状で加工精度良くかつ実用的なピッチで形
成することができるので、荷電ビームを任意の形状に整
形することができる。

また、本願第２の発明による荷電ビーム露光装置であ
れば、荷電ビーム放射手段により放射された荷電ビーム
は、荷電ビーム整形手段により整形された後、前記反射
マスクへ入射し、前記反射パターンにより反射せしめら
れた荷電ビームが試料設置部に設置された試料に照射さ
れるので、前述した任意の形状に整形された荷電ビーム
を試料に照射することができ、試料に対する露光時間は
アパーチャにより限られた断面形状のビームを用いる従
来の露光と比べ大幅に短縮される。また、前述したよう
に反射マスクには実用的なピッチで反射パターンが形成
されているので、ビーム形状の選択を容易に行うことが
できる。

さらにまた、本願第３の発明による荷電ビーム露光装
置であれば、荷電ビーム放射手段により放射された荷電
ビームは、荷電ビーム整形手段により所定の断面形状に
整形され、荷電ビーム偏向手段によりその照射方向を変
えた後、反射マスクへ垂直に照射される。さらに、この
反射マスクにより、所定の断面形状で反射せしめられた
荷電ビームは再度前記荷電ビーム偏向手段に照射され、
この荷電ビーム偏向手段によりその照射方向を変え、試
料に照射されるので、反射マスクに対して垂直に面状の
平行ビームを照射しても、照射経路において障害が生ず
ることはないとともに、面状平行ビームによる露光を行
えるため、試料に対する露光時間は大幅に短縮される。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を用いつつ詳細に説明す
る。

第１の実施例第１図（ａ）は、本発明による反射マスクの一実施例
の構成を示す断面図、第１図（ｂ）はこの反射マスクに
印加する電圧の様子の一例を示す特性図である。

第１図（ａ）に示すように、シリコンからなるマスク
基板１上には断面がＴ字状のポリシリコンからなる反射
パターン２が形成されている。ここで、反射パターン２
の最上部2aの上面が所望のパターン形状に加工されてい
る。この反射パターン２が形成される以外のマスク基板
１表面には絶縁膜としてシリコン酸化膜３が形成されて
おり、このシリコ酸化膜３上には反射パターン２と絶縁
を保った状態でポリシリコンからなる非反射パターン４
が形成されている。

ここで、反射パターン２にはそのポテンシャルが照射
される荷電ビームに対して高くなるように電圧が印加さ
れ、非反射パターン４にはそのポテンシャルが荷電ビー
ムに対して低くなるように電圧が印加される。５、６は
この電圧印加のための電源である。例えば、荷電ビーム
が電子ビームでその加速電圧が−20KVの場合、反射パタ
ーン２には−20KV−5V、非反射パターン４には−20KV＋
1V印加すればよいことになる（第１図（ｂ））。なお実
際には、電子ビーム露光装置の場合、カソードに印加さ
れる電圧をそのまま用い、この電圧を基準にして反射パ
ターン及び非反射パターンの電位を調節すればよい。

なお、シリコン酸化膜３は、反射パターン２と非反射
パターン４の隙間を埋め込むように形成され、その一部
は反射パターン２の板状の最上部2aの裏側にまで回り込
んで形成されているが、この最上部2aから外に出ないよ
うに形成される。これは、シリコン酸化膜３が前記最上
部2aから外へ出た状態で形成された場合、外へ出た部分
に荷電ビームが照射されることにより、この部分に電荷
が蓄積され、電界に歪みが生じたり絶縁破壊が発生する
からである。

次に、上記構成を有する反射マスク10に荷電ビーム、
例えば電子ビームを照射した時のビームの挙動について
説明する。

図示しない荷電ビーム放射手段から放射され、整形手
段により整形された荷電ビームは、反射パターン２へは
荷電ビーム７として照射され、非反射パターン４へは荷
電ビーム８として照射される。反射パターン２へ照射さ
れた荷電ビーム７は、この反射パターン２のポテンシャ
ルが荷電ビーム７に対してより高くなっているので、こ
の部分で照射方向と逆方向に力を受ける。その結果、反
射パターン２の表面近傍、例えばこの表面からわずかに
離れた位置で前記逆方向に反射される。

一方、非反射パターン４へ照射された荷電ビーム８
は、このパターン４のポテンシャルが前記反射パターン
２の場合とは画に荷電ビーム７に対してより低くなって
いるので、この部分で照射方向と同一方向に力を受け、
その結果この照射方向へ入射するだけで反射はしない。

ここで、例えば荷電ビームが電子ビームである場合、
非反射パターン４へ印加される電圧と反射パターン２へ
印加される電圧（V₁）との差電圧（V₂）は、荷電ビーム
のエネルギー幅を△V₀、反射パターン２及び非反射パタ
ーン４の素材のそれぞれの仕事関数をφ_１、φ_２とする
と、これらを考慮して高いコントラスト（荷電ビームの
反射マスクでの反射の選択性）が得られる様に調節設定
される。つまり、素材が同じ場合（即ちφ_１＝φ_２の
時）は|V₂|△V₀となる様に、また素材が異なる場合
は、｜φ_１−φ_２＋V₂|△V₀となる様に設定する。仕
事関数は例えばSi（n⁺）、Pt、Ta各々4ev、5.4ev、4.1e
vである。荷電ビームが電子ビームの場合、エネルギー
幅はLaB₆熱電子カソード電子銃で△V₀5ev、Zr/W熱電
界電子銃で△V₀1.5evである。したがって、例えば電
子銃にLaB₆熱電子カソード電子銃を、反射パターン２と
非反射パターン４の素材に共にSiを用いた時、V₂はV₂
＋5voltであればよい。一方、電子銃にZr/W熱電界電子
銃を用いた時、△V₀が小であるのでV₂＝０としても、反
射パターン２、非反射パターン４の素材を選択すること
により上述の条件をほぼ満たすことができる。例えば、
反射パターン２にTaを非反射パターン４にPtを用いれ
ば、非反射パターン４の電位は反射パターン２より5.4
−4.1＝1.3voltだけ正電位になり、充分なコントラスト
が得られる。また、反射パターン２にSi（n⁺）を非反射
パターン４にPtを用いても5.4−４＝1.4voltとなり同様
に充分なコントラストが得られる。

以上のことにより、高いコントラストを得ることがで
き、この反射マスクを後述する荷電ビーム露光装置に設
置し、試料に対して露光を行えばよい。

次に、以上述べた反射マスクの製造方法の詳細を説明
する。

第２図は、その製造方法の一実施例を示す工程断面図
である。この図において、第１図と同一の部分には同一
の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。まず、第
２図（ａ）に示すように、シリコンからなるマスク基板
１上にシリコン酸化膜３及びポリシリコン膜４をこの順
に形成した後、基板１の表面を露出する接続孔Ａを開口
する。

次に、第２図（ｂ）に示すように全面を熱酸化する。
この時、基板１の露出した表面及びポリシリコン膜４の
表面上にはシリコン酸化膜3aが形成されるとともに、ポ
リシリコン膜４の開口部の角は丸まる。このため、反射
マスク使用時にポリシリコン膜（非反射パターン）４に
電圧を印加する際に、前記開口部のエッジにおいて電界
集中が生ずることはなく、これによりシリコン酸化膜３
が絶縁破壊を生ずることは防止される。

次に、レジストを塗布した後、これに露光、現像の処
理を行うことにより、前記接続孔Ａの底部の一部上のレ
ジストを除去する（第２図（ｃ））。さらに、この結果
形成されるレジストパターン21をマスクとしてエッチン
グを行うことにより、第２図（ｄ）に示すように接続孔
Ａの底部のシリコン酸化膜3aの部分を除去し、接続孔Ｂ
を開口する。

次に、反射パターンとなるポリシリコン膜２を例えば
CVD法により全面に堆積する。この際、このポリシリコ
ン膜２上に平坦化レジストを形成し、エッチバックする
ことによって、ポリシリコン膜２の表面を平坦にしてお
くと、反射マスク使用時にポリシリコン膜（反射パター
ン）２で反射される荷電ビームの方向がそろいマスクパ
ターンの解像度の劣化を抑えることができる。

次に、第２図（ｆ）に示すように、レジストパターン
22を形成した後、これをマスクとして異方的にエッチン
グを行い、これによりポリシリコン膜２をパターニング
する。この後、レジストパターン22を除去する（第２図
（ｇ））。

次に、パターニングされたポリシリコン膜２をマスク
としてシリコン酸化膜3aを等方的にエッチングし、その
下のポリシリコン膜４の表面を露出する（第２図
（ｈ））。この際、ポリシリコン膜２、即ち反射パター
ン２の外周部直下のシリコン酸化膜3aをも除去るように
し、この外周部を露出するようにする。このようにすれ
ば、次の熱酸化工程で該外周部のエッジを十分に丸める
ことができ、マスク使用時にこの部分での電界集中を防
止できる。

さらに、前記したように反射パターン２の外周部のエ
ッジにおける電界集中を防止するため、全面を熱酸化
し、反射パターン２及び非反射パターン４上にシリコン
酸化膜3bを形成する（第２図（ｉ））。

最後に、このシリコン酸化膜3bを等方的なエッチング
により除去するとともに、反射パターン２の外周部直下
のシリコン酸化膜をも除去する（第２図（ｊ））。この
ようにすれば、反射マスク使用時に荷電ビームがシリコ
ン酸化膜に直接照射されなくなり、この部分でのチャー
ジアップさらには絶縁破壊は防止される。なお、この実
施例方において、第２図（ｇ）の工程の後、全面を熱酸
化し、その後、第２図（ｊ）の工程を行ってもよく、前
述した効果と同様の効果が得られる。

以上の工程により、本発明による反射マスクは完成す
る。

次に、前述した反射マスクを用いた本発明による荷電
ビーム露光装置について電子ビーム露光装置を例にとっ
て詳細に説明する。

第３図は本発明による荷電ビーム露光装置（電子ビー
ム露光装置）の一実施例の構成を示す概略図である。こ
の図に示すように、露光装置上部に荷電ビーム放射手段
として電子銃31が設けられている。

この電子銃31はカソード31a及びアノード31bを有し、
例えばカソード31aには−20KVの電圧が印加され、アノ
ード31bは接地されている。カソード31a及びアノード31
bの間で電子は加速され、ビームとして電子銃31から放
射される。この電子銃31から放射された電子ビームは、
その経路に沿って設けられたコンデンサレンズ32により
平行ビームとなりアパーチャ（整形手段）33に照射され
る。このアパーチャ33は反射マスク表面の照射領域を限
定するためのアパーチャであり、このアパーチャ33を通
過した電子ビームは面状平行ビーム34となっている。

この面状平行ビーム34は、図面に対しして垂直な方向
に磁場を発生させる偏向器35に入射し、電磁力によりそ
の経路を90゜変え、反射マスク10の方向へ照射される
（図の実線）。

なおここで、電子ビームの経路は90゜変わっている
が、これに限らず他の角度、例えば120゜でもよい。即
ち、磁場の強さ、向き、及び磁場の形成される領域等を
変えることによって、前記角度は変わるので、これらを
調節することにより電子ビームの経路を調節すればよ
い。

経路の変わった電子ビームの経路に沿って、電磁レン
ズ36、静電レンズ電極37が設けられ、これらにより電子
ビームが反射マスク10に照射する際の焦点合わせが行わ
れる。また、前記経路に沿って静電偏向器38が設けら
れ、これによって電子ビームは、反射マスク10表面の所
望の位置に照射される。なお、ここで静電レンズ電極37
及び静電偏向器38は複数個設けられているが、これは反
射マスク10の表面及びその近傍の電界の歪み、および偏
向収差を補正するためである。また、反射マスク10は支
持台39上に設置され、支持台39は移動機構40により移動
せしめられ、これにより、反射マスク10表面の照射位置
の制御が行われる。

反射マスク10で反射された電子ビームは、点線の経路
を経て前記偏向器35に入射し、これによって前記平行ビ
ーム34と逆の方向に変更されて、ビーム41となる。な
お、43はこの整形アパーチャ42へ焦点合わせするための
レンズ、44は42へビームを位置合わせするための偏向
器、45はブランキングアパーチャ、46はブランキング偏
向器、47は整形されたビームを縮小するためのレンズ、
48は対物レンズ、49はビームを後述する試料50上で位置
合せするための偏向器である。

試料50は試料台（試料設置部）51上に載置される。こ
の試料台51は、移動機構52により移動せしめられ、これ
により試料50表面の所望の位置に電子ビームが照射され
る。

なおここで、53は反射電子検出器、試料台51上の54、
55、56はそれぞれファラデーカップ、ビーム位置校正用
マーク、ビーム検出器であり、ファラデーカップ54、ビ
ーム位置校正用マーク55、及びビーム検出器56の上面は
試料台51に載置した試料50の上面と同一平面内にある。
また、ビーム位置校正用マーク55及びビーム検出器56に
入射し反射した電子ビームは反射電子検出器53で検出さ
れる。

ここで、反射マスク10は種々の形をした反射パターン
が配列されている。選択する２種のパターンが互いに近
傍にある時は38による偏向により、離れている時は支持
台39の移動及び静電偏向器38による偏向により反射マス
ク10表面のビームの照射位置を制御する。従って、反射
マスク10で反射された電子ビームは任意の断面形状に制
御できる。

また、整形アパーチャ42は従来の第２アパーチャに相
当する。例えば、ビーム41を偏向器44により偏向させ、
整形アパーチャ42に対してビームの照射位置を制御する
ことにより、さらにビームの寸法及び形状を変化させる
事ができる。

本実施例によれば、例えば反射マスク10表面の反射パ
ターンの形状として第８図に示したDRAMのセル部のパタ
ーン形状を選択することにより、露光時間を約20倍短縮
することが可能となる。

また、面状平行ビームを用いて露光を行っているの
で、点走査方式の露光及び断面形状が線状のビームによ
る露光と比べ大幅に露光時間を短縮することができる。

第２の実施例次に、本発明による反射マスクの他の実施例及びその
製造方法について説明する。

第４図（ａ）〜（ｅ）は、その反射マスクを製造する
方法の一実施例を示す工程断面図であり、そのうち第４
図（ｅ）は、この方法により完成した反射マスクであ
る。

第４図（ｅ）に示すように、この実施例の反射マスク
はシリコンからなるマスク基板61、その上のシリコン酸
化膜62、さらにその上のポリシリコンからなる非反射パ
ターン63、及びポリシリコンからなる反射パターン65か
らなり、その位置関係は、非反射パターン63表面と反射
パターン65表面とがほぼ同一平面内にあること以外は同
様である。

この実施例装置のように、非反射パターン63表面と反
射パターン65表面とがほぼ同一平面内にあれば、第１の
実施例における第１図（ａ）に示した反射パターン２の
外周部において、反射した荷電ビームの方向が乱れるこ
とは防止され、マスクパターンの解像度の劣化を抑える
ことができる。

次に、上記反射マスクの製造方法の一実施例についつ
説明する。

まず、第４図（ａ）に示すように、基板61上にシリコ
ン酸化膜62及びポリシリコン膜63をこの順に形成した
後、レジストパターン64をポリシリコン膜63上に形成
し、これをマスクとして等方的にポリシリコン膜63をパ
ターンにエッチング加工する（第４図（ａ））。ここで
エッチング加工されたポリシリコン膜63は非反射パター
ン63となる。

次に、レジストパターン64を除去した後、ポリシリコ
ン膜63をマスクとしてシリコン酸化膜を異方的にエッチ
ングして、基板61表面を露出する接続孔Ｃを形成する
（第４図（ｂ））。

さらに、第４図（ｃ）に示すように、全面を熱酸化す
る。この時、基板61の露出した表面及びポリシリコン膜
63の表面上にはシリコン酸化膜62aが形成されるととも
にポリシリコン膜４の開口部の角は丸まる。これによる
効果は第１の実施例で示した方法による効果と同様であ
る。

次に、第４図（ｄ）に示すように、第２図（ｄ）と同
様の方法によりポリシリコン膜（反射パターン）65を形
成する。この際、この反射パターン65表面は平坦化さ
れ、かつこの表面は前記ポリシリコン膜（非反射パター
ン）63の上面と同一平面内にあるようにすればよい。

次に、第４図（ｅ）に示すように等方的なエッチング
により、ポリシリコン膜63上のシリコン酸化膜62a及び
反射パターン65の外周部直下のシリコン酸化膜62aを除
去する。この外周部直下のシリコン酸化膜62aを除去す
ることの理由及び効果は第１の実施例で示した方法と同
様である。

次に、全面を熱酸化し、反射パターン65及び非反射パ
ターン63上にシリコン酸化膜62bを形成するとともに、
第１の実施例と同様に反射パターン65の外周部エッジを
丸め、この部分における電界集中を防止する（第４図
（ｆ））。

最後に、第４図（ｇ）に示すように等方的なエッチン
グにより、シリコン酸化膜62bを除去するとともに反射
パターン65の外周部直下のシリコン酸化膜をも除去す
る。この処理による効果も第１の実施例と同様であり、
この部分でのチャージアップ等を防止する。この結果、
本発明による反射マスクの第２の実施例が完成する。な
お、この実施例方法においても、第４図（ｄ）の工程を
行った後、全面を熱酸化し、この後、第４図（ｇ）の工
程を行ってもよく、前述した効果と同様の効果が得られ
る。

第３の実施例次に、本発明による荷電ビーム露光装置の他の実施例
を、電子ビーム露光装置を例にとって詳細に説明する。

第５図は、その構成を示す概略図である。この図にお
いて、第３図と同一の部分には同一の符号を付して示し
詳細な説明は省略する。

この実施例装置が第３図に示した装置と異なる点は、
整形アパーチャ42、このアパーチャ42へ焦点合わせする
ためのレンズ43、及びアパーチャ42へビームを位置合わ
せするための偏向器44が具備されていない点である。

次に、この実施例装置を用いて露光を行う方法につい
て説明する。第６図は、この実施例装置を用いて露光す
る方法を説明する説明図である。この図に示すように、
反射マスク10の表面には、１チップ上を占めるパターン
の形状と同じ形状のパターン（図示しない。）が形成さ
れ、このパターンは格子状に一定のピッチで複数の要素
に分割されている。そして、この方法では、反射マスク
10は光ステッパの場合と同じ使われ方をされ、マスク上
のパターンを試料50表面に転写する。

なお、前記ピッチは試料50表面へ入射する電子ビーム
の加速電圧により異なる。即ち、試料面に於いて近接効
果がほぼ一定と見なされる領域の寸法に分割される。例
えば、20KVの場合ピッチは５μｍ、50KVの場合、ピッチ
は20〜30μｍである。アパーチャ33のアパーチャ寸法も
このピッチに合せておく。各分割された要素の照射時間
を制御することにより近接効果を補正する。この様にし
て反射マスク10表面に配列された要素を順次試料50表面
へ露光（転写）する。

この実施例装置は、第１の実施例で示した装置と異な
り新規なパターンを生成することが出来ないが、露光時
間を飛躍的に短縮できる。例えば、20mm×20mmのチップ
を30μｍ×30μｍの要素に分割した場合、感度５μC/cm
²、電流密度0.5A/cm²の条件でも１チップの露光時間は
５秒以下になる。これは従来の装置の二百分の一であ
る。かつパターンデータ処理が殆ど不要であるので、従
来の装置と比べて装置が簡単になるという利点もある。

なお、本発明は上記実施例に限定されることはない。
例えば、反射マスク表面をアレイ状に分割し、各部分に
独立に電圧を印加することにより任意の断面形状の反射
電式ビームを生成させることもでき、これにより露光の
効率化を図ることができる。

第７図はその方法を説明する説明図である。第７図
（ａ）に示すように、反射パターン上には非常に多数の
円形のパターンが形成されている。図に斜線で示した部
分が反射パターンとなるように電圧を印加し、この結果
形成される反射荷電ビーム像を、試料表面上に縮小投影
することによって、第７図（ｂ）に示す形状のパターン
の露光を行うことができる。この方法によれば、任意形
状のパターンの露光を行うことができる。

さらに、荷電ビームは電子ビームに限らず他のビーム
例えばイオンビームを用いることもできる。この場合、
イオン源から放射されるビームをマスフィルターに通す
ことにより照射したいイオンの選択を行う。また、電磁
レンズに代えて静電レンズ電極を用いる。

さらにまた、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変
形して実施できる。

［発明の効果］本発明による反射マスグによれば、荷電ビームを任意
の形状に整形することができる。

また、本発明による荷電ビーム露光装置によれば、試
料に対する露光時間は従来の露光に比べ大幅に短縮され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による反射マスクの一実施例の構成を示
す断面図、第２図はこの反射マスクの一実施例の製造方
法の一実施例を示す工程断面図、第３図は本発明による
荷電ビーム露光装置の一実施例の構成を示す概略図、第
４図は本発明による反射マスクの他の実施例を製造する
方法の一実施例を示す工程断面図、第５図は本発明によ
る荷電ビーム露光装置の他の実施例の構成を示す概略
図、第６図はこの荷電ビーム露光装置を用いて露光する
方法を説明する説明図、第７図は本発明による反射マス
ク及び荷電ビーム露光装置を用いて露光する他の方法を
説明する説明図、第８図は可変整形ビーム方式の電子ビ
ーム露光装置を用いてパターン露光する場合のパターン
の合成断面形状を示す概略図、第９図は電子ビーム露光
装置で発生できるビームの断面形状の種類を示す概略
図、第10図はDRAMのセル部のパターンを露光する方法を
説明する説明図、第11図は湿式エッチングの方法により
形成されるアパーチャの断面図である。図において、１、61……マスク基板、２、65……反射パターン（ポリシリコン膜）、 2a……反射パターン２の板状の最上部、３、3a、62、62a……絶縁膜（シリコン酸化膜）、４、63……非反射パターン、５、６……電源、７……反射パターン２に照射される荷電ビーム、８……パターン４に照射される荷電ビーム、 10……反射マスク、Ａ、Ｂ、Ｃ……接続孔、 21、22、64……レジストパターン、 31……電子銃（荷電ビーム放射手段）、 31a……カソード、31b……アノード、 32……コンデンサレンズ、 33……アパーチャ（整形手段）、 34……面状平行ビーム、35……偏向器、 36……電磁レンズ、37……静電レンズ電極、 38……静電偏向器、39……支持台、 40、52……移動機構、41……ビーム、 42……整形アパーチャ、43、47……レンズ、 44……偏向器、45……ブランキングアパーチャ、 46……ブランキング偏向器、48……対物レンズ、 49……偏向器、50……試料、51……試料台（試料載置
部） 53……反射電子検出器、54……ファラデーカップ、 55……ビーム位置校正用マーク、56……ビーム検出器、 71……第一の矩形のアパーチャ像、 72……第二の矢印形の整形アパーチャ、 73、74……合成断面形状。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】荷電ビームが照射され、この荷電ビームを
反射せしめるに十分な電圧が印加された反射パターン
と、荷電ビームが照射され、この荷電ビームを入射せし
めるに十分な電圧が印加された前記反射パターン以外の
表面部分に形成された非反射パターンとが具備されたこ
とを特徴とする反射マスク。
【請求項２】前記反射パターンの表面と前記非反射パタ
ーンの表面とは同一平面上にあることを特徴とする請求
項（１）記載の反射マスク。
【請求項３】荷電ビームを放射する荷電ビーム放射手段
と、この荷電ビーム放射手段から放射された荷電ビーム
を所定の断面形状に整形する荷電ビーム整形手段と、こ
の整形手段により整形された荷電ビームが照射され、こ
の荷電ビームを反射せしめるに十分な電圧が印加された
反射パターンと、前記整形された荷電ビームが照射さ
れ、この荷電ビームを入射せしめるに十分な電圧が印加
された前記反射パターン以外の表面部分に形成された非
反射パターンとが具備された反射マスクと、前記反射パ
ターンで反射せしめられた荷電ビームが照射される試料
を設置する試料設置部とが具備されてなる荷電ビーム露
光装置。
【請求項４】荷電ビームの照射方向を変える荷電ビーム
偏向手段が前記整形手段により整形された荷電ビームの
照射経路上に設けられ、前記整形された荷電ビームは、
前記荷電ビーム偏向手段によりその照射方向を変えた
後、前記反射マスクの反射パターンへ垂直に入射し、こ
の反射パターンにより反射せしめられ、この後、再度前
記電荷ビーム偏向手段によりその照射方向を変えた後、
前記試料へ照射されることを特徴とする請求項（３）記
載の荷電ビーム露光装置。
【請求項５】前記荷電ビーム偏向手段は荷電ビームの照
射方向を90゜変えるものであることを特徴とする請求項
（４）記載の荷電ビーム露光装置。
【請求項６】荷電ビームを放射する荷電ビーム放射手段
と、この荷電ビーム放射手段から放射された荷電ビーム
を所定の断面形状に整形する荷電ビーム整形手段と、こ
の整形手段により整形された荷電ビームの照射経路上に
設けられ、この荷電ビームの照射方向を変える荷電ビー
ム偏向手段と、この荷電ビーム偏向手段によりその照射
方向を変えた荷電ビームが垂直に照射され、この荷電ビ
ームを所定の断面形状で反射せしめる反射マスクと、こ
の反射マスクにより反射せしめられた荷電ビームが再度
前記荷電ビーム偏向手段に照射され、この偏向手段によ
りその照射方向を変えた荷電ビームが照射される試料を
設置する試料設置部とが具備されてなる荷電ビーム露光
装置。
【請求項７】前記荷電ビーム偏向手段は荷電ビームの照
射方向を90゜変えるものであることを特徴とする請求項
（６）記載の荷電ビーム露光装置。