JP3324915B2 - 荷電粒子ビーム露光方法及び装置並びに成形絞り及びその製造方法 - Google Patents
荷電粒子ビーム露光方法及び装置並びに成形絞り及びその製造方法Info
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- JP3324915B2 JP3324915B2 JP25639795A JP25639795A JP3324915B2 JP 3324915 B2 JP3324915 B2 JP 3324915B2 JP 25639795 A JP25639795 A JP 25639795A JP 25639795 A JP25639795 A JP 25639795A JP 3324915 B2 JP3324915 B2 JP 3324915B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームやイオ
ンビームなどの荷電粒子ビームを露光対象に照射する方
法及び装置並びにこの装置に用いられる成形絞り及びそ
の製造方法に関する。
ンビームなどの荷電粒子ビームを露光対象に照射する方
法及び装置並びにこの装置に用いられる成形絞り及びそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、荷電粒子ビーム露光装置の概略
構成を示す。電子銃１０と露光対象としての半導体ウェ
ーハ１１との間には、光軸に沿って成形絞り１２、１３
及び集束角度絞り１４が配置されている。電子銃１０か
ら放射された電子ビームの縦断面を光軸方向と直角な方
向に拡大したものが１５のようになるように、電磁レン
ズ２１〜２５が配置されている。電磁レンズ２１は、成
形絞り１２を挟むように配置された電磁レンズ２１Ａと
２１Ｂとからなり、電磁レンズ２１Ａで平行化された電
子ビームが成形絞り１２の矩形アパーチャ１２ａを通っ
て横断面矩形に成形される。同様に、電磁レンズ２２
は、成形絞り１３を挟むように配置された電磁レンズ２
２Ａと２２Ｂとからなり、電磁レンズ２２Ａで平行化さ
れた電子ビームが成形絞り１３の矩形アパーチャ１３ａ
を通ってさらに成形される。電磁レンズ２３及び２４は
像を縮小するためのものであり、電磁レンズ２５は像を
半導体ウェーハ１１上に結像させる対物レンズである。
構成を示す。電子銃１０と露光対象としての半導体ウェ
ーハ１１との間には、光軸に沿って成形絞り１２、１３
及び集束角度絞り１４が配置されている。電子銃１０か
ら放射された電子ビームの縦断面を光軸方向と直角な方
向に拡大したものが１５のようになるように、電磁レン
ズ２１〜２５が配置されている。電磁レンズ２１は、成
形絞り１２を挟むように配置された電磁レンズ２１Ａと
２１Ｂとからなり、電磁レンズ２１Ａで平行化された電
子ビームが成形絞り１２の矩形アパーチャ１２ａを通っ
て横断面矩形に成形される。同様に、電磁レンズ２２
は、成形絞り１３を挟むように配置された電磁レンズ２
２Ａと２２Ｂとからなり、電磁レンズ２２Ａで平行化さ
れた電子ビームが成形絞り１３の矩形アパーチャ１３ａ
を通ってさらに成形される。電磁レンズ２３及び２４は
像を縮小するためのものであり、電磁レンズ２５は像を
半導体ウェーハ１１上に結像させる対物レンズである。
【０００３】偏向器２６で電子ビームを偏向させると、
成形絞り１３上での電子ビーム横断面は図５に示す１５
ａのようになり、ハッチングを付した部分１６のみが矩
形アパーチャ１３ａを通過し、半導体ウェーハ１１上に
縮小投影される。したがって、電子ビーム横断面を偏向
器２６に印加する電圧に応じた矩形に成形することがで
きる。
成形絞り１３上での電子ビーム横断面は図５に示す１５
ａのようになり、ハッチングを付した部分１６のみが矩
形アパーチャ１３ａを通過し、半導体ウェーハ１１上に
縮小投影される。したがって、電子ビーム横断面を偏向
器２６に印加する電圧に応じた矩形に成形することがで
きる。
【０００４】図４では、集束角度絞り１４を通過する電
子ビームをオン／オフするブランキング偏向器や半導体
ウェーハ１１上の目標位置に電子ビームを偏向させるた
めの偏向器等を図示省略している。成形絞り１３の従来
構成の中央線に沿った縦断面の一部を図６（Ａ）に示
す。成形絞り１３Ａは、ホトリゾグラフィ技術によりシ
リコン薄板に四角錐台形の孔を形成したものであり、矩
形アパーチャ１３ａのエッジを原子レベルで鋭利に尖ら
せることができるので、矩形アパーチャ１３ａの光軸方
向幅がほぼ０となり、電子ビームエネルギーが低い場合
には半導体ウェーハ１１上への投影像がシャープにな
る。例えば、成形絞り１３Ａの一辺の長さは２００μｍ
であり、縮小率は１／１００である。図５の成形ビーム
断面１６が１０μｍ×１０μｍのとき、半導体ウェーハ
１１上の投影像の一辺の長さは０．１μｍとなる。
子ビームをオン／オフするブランキング偏向器や半導体
ウェーハ１１上の目標位置に電子ビームを偏向させるた
めの偏向器等を図示省略している。成形絞り１３の従来
構成の中央線に沿った縦断面の一部を図６（Ａ）に示
す。成形絞り１３Ａは、ホトリゾグラフィ技術によりシ
リコン薄板に四角錐台形の孔を形成したものであり、矩
形アパーチャ１３ａのエッジを原子レベルで鋭利に尖ら
せることができるので、矩形アパーチャ１３ａの光軸方
向幅がほぼ０となり、電子ビームエネルギーが低い場合
には半導体ウェーハ１１上への投影像がシャープにな
る。例えば、成形絞り１３Ａの一辺の長さは２００μｍ
であり、縮小率は１／１００である。図５の成形ビーム
断面１６が１０μｍ×１０μｍのとき、半導体ウェーハ
１１上の投影像の一辺の長さは０．１μｍとなる。
【０００５】電子ビームが低エネルギーであるほど、半
導体ウェーハ１１上のレジスト膜内で前方散乱した電子
及びシリコン基板内で後方散乱されてレジスト膜内に再
入射した電子による露光が増加して、衝突断面積が大き
くなりかつ露光強度分布が緩やかになるので、幅０．１
μｍ程度の細いパターンをシャープに転写するために
は、５０ＫＶ程度の高エネルギー電子ビームを用いる必
要がある。この場合、電子ビームの一部が矩形アパーチ
ャ１３ａの縁部を通過するので、半導体ウェーハ１１上
の電流密度は図６（Ｂ）に示す如くなり、転写パターン
のシャプネスが低下する原因となる。また、矩形アパー
チャ１３ａの縁部が溶融して使用できなくなる。溶融を
防止するために、電子ビームの電流値を低減すると、必
要な露光量を得るための露光時間が長くなって露光のス
ループットが低下する。電子ビームエネルギーが高くな
る程、半導体ウェーハ１１上の衝突断面積が狭くなるの
で、スループット低下が著しくなる。
導体ウェーハ１１上のレジスト膜内で前方散乱した電子
及びシリコン基板内で後方散乱されてレジスト膜内に再
入射した電子による露光が増加して、衝突断面積が大き
くなりかつ露光強度分布が緩やかになるので、幅０．１
μｍ程度の細いパターンをシャープに転写するために
は、５０ＫＶ程度の高エネルギー電子ビームを用いる必
要がある。この場合、電子ビームの一部が矩形アパーチ
ャ１３ａの縁部を通過するので、半導体ウェーハ１１上
の電流密度は図６（Ｂ）に示す如くなり、転写パターン
のシャプネスが低下する原因となる。また、矩形アパー
チャ１３ａの縁部が溶融して使用できなくなる。溶融を
防止するために、電子ビームの電流値を低減すると、必
要な露光量を得るための露光時間が長くなって露光のス
ループットが低下する。電子ビームエネルギーが高くな
る程、半導体ウェーハ１１上の衝突断面積が狭くなるの
で、スループット低下が著しくなる。
【０００６】そこで、図６（Ｃ）に示す如く、Ｓｉ成形
絞り１３ＡにＴａ膜１３１を被着した成形絞り１３Ｂが
用いられている。Ｔａは、高融点でＳｉに対し被着性が
よく熱膨張係数がＳｉに近い重金属である。５０ＫＶの
電子の物質中での飛程（衝突により電子が静止する距離
の平均値）は、Ｓｉが１６．９μｍであるのに対しＴａ
は２．４μｍである。また、融点はＳｉが１４１０゜Ｃ
であるのに対し、Ｔａは２９９０゜Ｃである。
絞り１３ＡにＴａ膜１３１を被着した成形絞り１３Ｂが
用いられている。Ｔａは、高融点でＳｉに対し被着性が
よく熱膨張係数がＳｉに近い重金属である。５０ＫＶの
電子の物質中での飛程（衝突により電子が静止する距離
の平均値）は、Ｓｉが１６．９μｍであるのに対しＴａ
は２．４μｍである。また、融点はＳｉが１４１０゜Ｃ
であるのに対し、Ｔａは２９９０゜Ｃである。
【０００７】しかし、５０ＫＶの電子ビームを用いる
と、電子ビームのＴａ膜１３１への衝撃及びＴａ膜１３
１と成形絞り１３Ａとの熱膨張係数差により、Ｔａ膜１
３１が剥がれて、矩形アパーチャ１３ａの縁部が溶融す
る。高融点で比較的加工性のよい重金属としてＭｏがあ
る。Ｍｏに矩形アパーチャを形成すると、角に曲率半径
１０〜２０μｍ程度のアールが生じ、許容値０．５μｍ
より相当大きい。そこで、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すよ
うに、成形絞り１３Ｃ１及び１３Ｃ２にそれぞれスリッ
ト１３２及び１３３を形成し、これらが直交するように
成形絞り１３Ｃ１と１３Ｃ２とを重ね合わせて、矩形ア
パーチャ１３ａを有する成形絞り１３Ｃを構成したもの
が提案されている（特開昭５９−１１１３２６号公
報）。
と、電子ビームのＴａ膜１３１への衝撃及びＴａ膜１３
１と成形絞り１３Ａとの熱膨張係数差により、Ｔａ膜１
３１が剥がれて、矩形アパーチャ１３ａの縁部が溶融す
る。高融点で比較的加工性のよい重金属としてＭｏがあ
る。Ｍｏに矩形アパーチャを形成すると、角に曲率半径
１０〜２０μｍ程度のアールが生じ、許容値０．５μｍ
より相当大きい。そこで、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すよ
うに、成形絞り１３Ｃ１及び１３Ｃ２にそれぞれスリッ
ト１３２及び１３３を形成し、これらが直交するように
成形絞り１３Ｃ１と１３Ｃ２とを重ね合わせて、矩形ア
パーチャ１３ａを有する成形絞り１３Ｃを構成したもの
が提案されている（特開昭５９−１１１３２６号公
報）。
【０００８】しかし、幅２００〜５００μｍ程度のスリ
ット１３２及び１３３は機械加工で形成することができ
ず、ドライエッチングによらなければならないので、厚
みを数十μｍにしなければならない。このため、成形絞
り１３Ｃの強度があまりにも弱く、成形絞り１３Ｃを曲
げずにホルダに固定するのが困難である。また、４枚の
Ｍｏ円板を重ね合わせて矩形アパーチャを形成したもの
（特開昭５９−１１１３２６号公報）が提案されている
が、矩形アパーチャ１３ａの縁部が厚くなり過ぎて、転
写像のシャープネスが悪い。
ット１３２及び１３３は機械加工で形成することができ
ず、ドライエッチングによらなければならないので、厚
みを数十μｍにしなければならない。このため、成形絞
り１３Ｃの強度があまりにも弱く、成形絞り１３Ｃを曲
げずにホルダに固定するのが困難である。また、４枚の
Ｍｏ円板を重ね合わせて矩形アパーチャを形成したもの
（特開昭５９−１１１３２６号公報）が提案されている
が、矩形アパーチャ１３ａの縁部が厚くなり過ぎて、転
写像のシャープネスが悪い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題点に鑑み、高エネルギーの荷電粒子ビームを使用で
き、かつ、転写像のシャープネスが充分である荷電粒子
ビーム露光方法及び装置、並びに、強度が充分で容易に
製造できる成形絞り及びその製造方法を提供することに
ある。
問題点に鑑み、高エネルギーの荷電粒子ビームを使用で
き、かつ、転写像のシャープネスが充分である荷電粒子
ビーム露光方法及び装置、並びに、強度が充分で容易に
製造できる成形絞り及びその製造方法を提供することに
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段及びその作用効果】第１発
明では、荷電粒子ビームの横断面を矩形に成形するため
の成形絞りが配置された荷電粒子ビーム露光装置におい
て、該成形絞りは、板の直線端部の隣合う２面の一部が
面取りされて幅ｅの直線的エッジが残された第１〜４絞
り片と、該第１〜４絞り片が固定されたホルダとを有
し、該第１絞り片と該第２絞り片とが該エッジを対向さ
せて互いに平行に配置され、該第３絞り片と該第４絞り
片とが該エッジを対向させて該第１絞り片及び該第２絞
り片と直角に配置され、該第１絞り片及び該第２絞り片
と該第２絞り片及び該第３絞り片とが互いに該エッジを
接近させて重ね合わされて、該第１〜４絞り片の該エッ
ジで囲まれた荷電粒子ビーム成形用矩形アパーチャが形
成されている。
明では、荷電粒子ビームの横断面を矩形に成形するため
の成形絞りが配置された荷電粒子ビーム露光装置におい
て、該成形絞りは、板の直線端部の隣合う２面の一部が
面取りされて幅ｅの直線的エッジが残された第１〜４絞
り片と、該第１〜４絞り片が固定されたホルダとを有
し、該第１絞り片と該第２絞り片とが該エッジを対向さ
せて互いに平行に配置され、該第３絞り片と該第４絞り
片とが該エッジを対向させて該第１絞り片及び該第２絞
り片と直角に配置され、該第１絞り片及び該第２絞り片
と該第２絞り片及び該第３絞り片とが互いに該エッジを
接近させて重ね合わされて、該第１〜４絞り片の該エッ
ジで囲まれた荷電粒子ビーム成形用矩形アパーチャが形
成されている。
【００１１】この第１発明によれば、Ｍｏのように高融
点で機械加工が容易な重金属で第１〜４絞り片を機械加
工で形成できるので、製造が容易であり、かつ、高エネ
ルギーの荷電粒子ビームを使用できる。また、第１〜４
絞り片が上記のように組み合わされて第１〜４絞り片の
エッジで囲まれた矩形アパーチャが形成されているの
で、エッジ幅ｅを適当な値にすることにより、転写像の
シャープネスを充分にすることができる。
点で機械加工が容易な重金属で第１〜４絞り片を機械加
工で形成できるので、製造が容易であり、かつ、高エネ
ルギーの荷電粒子ビームを使用できる。また、第１〜４
絞り片が上記のように組み合わされて第１〜４絞り片の
エッジで囲まれた矩形アパーチャが形成されているの
で、エッジ幅ｅを適当な値にすることにより、転写像の
シャープネスを充分にすることができる。
【００１２】さらに、矩形アパーチャを形成するエッジ
の部分の表面粗さが上限値以下になるように第１〜４絞
り片の長手方向位置を調整して、ホルダに固定すること
ができ、歩留りが良くなる。また、使用により表面粗さ
が上限値を越えた場合にも前記同様に調整して上限値以
下にすることができるので、成形絞りの寿命が長くな
る。
の部分の表面粗さが上限値以下になるように第１〜４絞
り片の長手方向位置を調整して、ホルダに固定すること
ができ、歩留りが良くなる。また、使用により表面粗さ
が上限値を越えた場合にも前記同様に調整して上限値以
下にすることができるので、成形絞りの寿命が長くな
る。
【００１３】第１発明の第１態様では、上記幅ｅは、ｅ
≦εＭ／（２ｔａｎθ）であり、荷電粒子の飛程以上で
あり、かつ、機械加工が可能な下限値以上であり、ここ
に、 ε：露光対象物上に露光するパターンの幅の許容誤差 Ｍ：上記矩形アパーチャの該露光対象物上への投影縮小
率 θ：該露光対象物に入射する荷電粒子ビームの集束半角 である。
≦εＭ／（２ｔａｎθ）であり、荷電粒子の飛程以上で
あり、かつ、機械加工が可能な下限値以上であり、ここ
に、 ε：露光対象物上に露光するパターンの幅の許容誤差 Ｍ：上記矩形アパーチャの該露光対象物上への投影縮小
率 θ：該露光対象物に入射する荷電粒子ビームの集束半角 である。
【００１４】この第１態様によれば、エッジを機械加工
できるので成形絞りの製造が容易であり、エッジ幅ｅが
荷電粒子の飛程以上であるので、荷電粒子ビームがエッ
ジを通過して転写像のシャープネスが悪くなるのを防止
でき、かつ、ｅ≦εＭ／（２ｔａｎθ）であるので露光
パターンが正確になる。第１発明の第２態様では、上記
エッジの表面粗さΔｄは、上記矩形アパーチャが形成さ
れている部分において、Δｄ≦ε・Ｍである。
できるので成形絞りの製造が容易であり、エッジ幅ｅが
荷電粒子の飛程以上であるので、荷電粒子ビームがエッ
ジを通過して転写像のシャープネスが悪くなるのを防止
でき、かつ、ｅ≦εＭ／（２ｔａｎθ）であるので露光
パターンが正確になる。第１発明の第２態様では、上記
エッジの表面粗さΔｄは、上記矩形アパーチャが形成さ
れている部分において、Δｄ≦ε・Ｍである。
【００１５】この第２態様によれば、露光パターンが正
確になる。第１発明の第３態様では、上記第１〜４絞り
片はいずれも、その両端部かつ上記ホルダ上の部分にお
いて、該第１〜４絞り片及び該ホルダを通る孔が穿設さ
れ、該孔にピンが打ち込まれて該第１〜４絞り片が該ホ
ルダに固定されている。この第３態様によれば、熱膨張
による、ホルダに対する第１〜４絞り片の位置ずれが防
止されるので、成形絞りの寿命が長くなる。
確になる。第１発明の第３態様では、上記第１〜４絞り
片はいずれも、その両端部かつ上記ホルダ上の部分にお
いて、該第１〜４絞り片及び該ホルダを通る孔が穿設さ
れ、該孔にピンが打ち込まれて該第１〜４絞り片が該ホ
ルダに固定されている。この第３態様によれば、熱膨張
による、ホルダに対する第１〜４絞り片の位置ずれが防
止されるので、成形絞りの寿命が長くなる。
【００１６】第１発明の第４態様では、上記第１〜４絞
り片はいずれも両端部に長孔を有し、該長孔の長手方向
は該絞り片の上記エッジに平行であり、該長孔にボルト
が挿入されて該絞り片が該ホルダに固定されている。こ
の第４態様によれば、矩形アパーチャを形成するエッジ
の部分の表面粗さを上限値以下にする調整が容易にな
る。
り片はいずれも両端部に長孔を有し、該長孔の長手方向
は該絞り片の上記エッジに平行であり、該長孔にボルト
が挿入されて該絞り片が該ホルダに固定されている。こ
の第４態様によれば、矩形アパーチャを形成するエッジ
の部分の表面粗さを上限値以下にする調整が容易にな
る。
【００１７】第１発明の第５態様では、上記第１〜４絞
り片は、長方形板の長手方向の辺を介して隣合う２面の
一部が面取りされて形成され、互いに同一形状であり、
上記ホルダは、中央部に穴が形成された枠であり、その
一面に、第１溝及び第２溝が該穴を通り越して互いに直
角に形成され、該第１溝は該第２溝より該絞り片の厚み
だけ深く、該第１溝に該第１絞り片及び該第２絞り片が
互いに最大限離間して嵌入され、該第２溝に該第３絞り
片及び該第４絞り片が互いに最大限離間して嵌入されて
いる。
り片は、長方形板の長手方向の辺を介して隣合う２面の
一部が面取りされて形成され、互いに同一形状であり、
上記ホルダは、中央部に穴が形成された枠であり、その
一面に、第１溝及び第２溝が該穴を通り越して互いに直
角に形成され、該第１溝は該第２溝より該絞り片の厚み
だけ深く、該第１溝に該第１絞り片及び該第２絞り片が
互いに最大限離間して嵌入され、該第２溝に該第３絞り
片及び該第４絞り片が互いに最大限離間して嵌入されて
いる。
【００１８】この第５態様によれば、第１〜４絞り片の
ホルダへの組み付けが容易になる。第２発明の荷電粒子
ビーム露光方法では、上記いずれかの成形絞りの矩形ア
パーチャに荷電粒子ビームを通して該荷電粒子ビームの
横断面を矩形に成形する。第２発明の第１態様では、上
記矩形アパーチャを形成している上記エッジの表面粗さ
Δｄが上式Δｄ≦ε・Ｍを満たすように、上記第１〜４
絞り片の長手方向位置を調整し、調整後に露光を行う。
ホルダへの組み付けが容易になる。第２発明の荷電粒子
ビーム露光方法では、上記いずれかの成形絞りの矩形ア
パーチャに荷電粒子ビームを通して該荷電粒子ビームの
横断面を矩形に成形する。第２発明の第１態様では、上
記矩形アパーチャを形成している上記エッジの表面粗さ
Δｄが上式Δｄ≦ε・Ｍを満たすように、上記第１〜４
絞り片の長手方向位置を調整し、調整後に露光を行う。
【００１９】第３発明の成形絞りでは、上記いずれかの
荷電粒子ビーム露光装置に用いられている構成である。
第４発明の成形絞り製造方法では、上記エッジをラッピ
ングにより仕上げて成形絞りを得る。第４発明では、成
形絞りの製造が容易であり、安価な成形絞りを得ること
ができる。
荷電粒子ビーム露光装置に用いられている構成である。
第４発明の成形絞り製造方法では、上記エッジをラッピ
ングにより仕上げて成形絞りを得る。第４発明では、成
形絞りの製造が容易であり、安価な成形絞りを得ること
ができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を説明する。 ［第１実施形態］図２（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、図４
中の成形絞り１３として用いられる成形絞り３０の平面
図、正面図及び左側面図である。図１（Ａ）は、成形絞
り３０の主要部を示す斜視図であり、（Ｂ）はこの主要
部の一部の拡大正面図である。
施形態を説明する。 ［第１実施形態］図２（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、図４
中の成形絞り１３として用いられる成形絞り３０の平面
図、正面図及び左側面図である。図１（Ａ）は、成形絞
り３０の主要部を示す斜視図であり、（Ｂ）はこの主要
部の一部の拡大正面図である。
【００２１】図１（Ａ）において、成形絞り３０は、互
いに同一形状の絞り片３１〜３４を有する。絞り片３１
〜３４は、高融点で比較的機械加工性のよい重金属、例
えば融点が２６２０゜ＣのＭｏで形成されている。絞り
片３１は、帯状矩形板の隣合う２面の一部を機械加工で
面取りすることにより、斜面３１１及び残りのエッジ３
１２が形成されている。エッジ３１２は、平面粗さを後
述の１μｍ程度以下にするために、ラッピングされてい
る。
いに同一形状の絞り片３１〜３４を有する。絞り片３１
〜３４は、高融点で比較的機械加工性のよい重金属、例
えば融点が２６２０゜ＣのＭｏで形成されている。絞り
片３１は、帯状矩形板の隣合う２面の一部を機械加工で
面取りすることにより、斜面３１１及び残りのエッジ３
１２が形成されている。エッジ３１２は、平面粗さを後
述の１μｍ程度以下にするために、ラッピングされてい
る。
【００２２】絞り片３１の一端部及び他端部には、固定
用ボルトが挿入される長孔３１３及び３１４が形成され
ている。長孔３１３及び３１４の長手方向は、絞り片３
１の長手方向に一致している。長孔３１３及び３１４
は、矩形アパーチャ３０ａを形成するエッジ３１２の部
分の表面粗さが上限値以下になるように絞り片３１の長
手方向位置を調整して、ホルダに固定するためのもので
ある。
用ボルトが挿入される長孔３１３及び３１４が形成され
ている。長孔３１３及び３１４の長手方向は、絞り片３
１の長手方向に一致している。長孔３１３及び３１４
は、矩形アパーチャ３０ａを形成するエッジ３１２の部
分の表面粗さが上限値以下になるように絞り片３１の長
手方向位置を調整して、ホルダに固定するためのもので
ある。
【００２３】絞り片３１の斜面３１１、エッジ３１２、
長孔３１３及び３１４に対応して、絞り片３２に斜面３
２１、エッジ３２２、長孔３２３及び３２４が、絞り片
３３に斜面３３１、エッジ３３２、長孔３３３及び３３
４が、絞り片３４に斜面３４１、エッジ３４２、長孔３
４３及び３４４が形成されている。絞り片３１及び３２
の平らな広い面と絞り片３３及び３４の平らな広い面と
が互いに重ね合わされ、エッジ３１２とエッジ３２２と
が対向して平行にされ、エッジ３３２及び３４２がエッ
ジ３１２及び３２２に直角にされている。エッジ３１
２、３２２、３３２及び３４２により、矩形アパーチャ
３０ａが形成されている。
長孔３１３及び３１４に対応して、絞り片３２に斜面３
２１、エッジ３２２、長孔３２３及び３２４が、絞り片
３３に斜面３３１、エッジ３３２、長孔３３３及び３３
４が、絞り片３４に斜面３４１、エッジ３４２、長孔３
４３及び３４４が形成されている。絞り片３１及び３２
の平らな広い面と絞り片３３及び３４の平らな広い面と
が互いに重ね合わされ、エッジ３１２とエッジ３２２と
が対向して平行にされ、エッジ３３２及び３４２がエッ
ジ３１２及び３２２に直角にされている。エッジ３１
２、３２２、３３２及び３４２により、矩形アパーチャ
３０ａが形成されている。
【００２４】絞り片３１〜３４は、この状態で、図２に
示す如くリング形のホルダ３５に固定されている。ホル
ダ３５は、熱膨張差によるストレスが発生しないように
するために、絞り片３１〜３５と同一材質であることが
好ましい。ホルダ３５は、外周の一部が表面に垂直に切
除されて基準面３５０が形成され、これを基準としてチ
ャックに保持され、旋盤によりホルダ３５の表面に、基
準面３５０に直角に円穴３５３を通り越して溝３５１が
形成され、溝３５１と直角な方向に円穴３５３を通り越
して溝３５２が形成されている。溝３５１の深さは絞り
片３１の厚みに等しく、溝３５２の深さは溝３５１の深
さの２倍になっている。これにより、図１（Ａ）の状態
で、絞り片３３及び３４を溝３５２に嵌め込み、絞り片
３１及び３２を溝３５１に嵌め込むことができる。
示す如くリング形のホルダ３５に固定されている。ホル
ダ３５は、熱膨張差によるストレスが発生しないように
するために、絞り片３１〜３５と同一材質であることが
好ましい。ホルダ３５は、外周の一部が表面に垂直に切
除されて基準面３５０が形成され、これを基準としてチ
ャックに保持され、旋盤によりホルダ３５の表面に、基
準面３５０に直角に円穴３５３を通り越して溝３５１が
形成され、溝３５１と直角な方向に円穴３５３を通り越
して溝３５２が形成されている。溝３５１の深さは絞り
片３１の厚みに等しく、溝３５２の深さは溝３５１の深
さの２倍になっている。これにより、図１（Ａ）の状態
で、絞り片３３及び３４を溝３５２に嵌め込み、絞り片
３１及び３２を溝３５１に嵌め込むことができる。
【００２５】絞り片３１〜３４をボルトでホルダ３５に
固定する前に、エッジ３１２、３２２、３３２及び３４
２の表面粗さΔｄが計測装置で測定され、表面粗さΔｄ
が後述の上限値以下の部分で矩形アパーチャ３０ａを形
成するように、絞り片３１〜３４の長手方向位置が定め
られる。そして、この状態になるように絞り片３１〜３
４がホルダ３５に固定される。すなわち、長孔３３３及
び３３４にそれぞれボルト３３５及び３３６が挿入さ
れ、絞り片３３の側面が溝３５２の側面に当接されて位
置合わせされ、溝３５２に形成された不図示の螺孔にボ
ルト３３５及び３３６が螺合されて絞り片３３がホルダ
３５に固定される。絞り片３４、３１及び３２について
も前記同様であり、ボルト３４５及び３４６、ボルト３
１５及び３１６、ボルト３２５及び３２６はそれぞれ絞
り片３３のボルト３３５及び３３６に対応している。使
用により表面粗さΔｄが上限値を越えた場合にも、絞り
片３１〜３４の長手方向位置を調整して上限値以下の部
分で矩形アパーチャ３０ａを形成するようにすることが
できるので、寿命が長くなる。
固定する前に、エッジ３１２、３２２、３３２及び３４
２の表面粗さΔｄが計測装置で測定され、表面粗さΔｄ
が後述の上限値以下の部分で矩形アパーチャ３０ａを形
成するように、絞り片３１〜３４の長手方向位置が定め
られる。そして、この状態になるように絞り片３１〜３
４がホルダ３５に固定される。すなわち、長孔３３３及
び３３４にそれぞれボルト３３５及び３３６が挿入さ
れ、絞り片３３の側面が溝３５２の側面に当接されて位
置合わせされ、溝３５２に形成された不図示の螺孔にボ
ルト３３５及び３３６が螺合されて絞り片３３がホルダ
３５に固定される。絞り片３４、３１及び３２について
も前記同様であり、ボルト３４５及び３４６、ボルト３
１５及び３１６、ボルト３２５及び３２６はそれぞれ絞
り片３３のボルト３３５及び３３６に対応している。使
用により表面粗さΔｄが上限値を越えた場合にも、絞り
片３１〜３４の長手方向位置を調整して上限値以下の部
分で矩形アパーチャ３０ａを形成するようにすることが
できるので、寿命が長くなる。
【００２６】溝３５１と溝３５２との間のホルダ３５に
は、円孔３５４〜３５７が形成されており、これらにボ
ルトが挿入されて荷電粒子ビーム露光装置内に固定され
る。図１（Ｂ）において、絞り片３１の厚みｔは、絞り
片３１の加工及び取り付けにおいて、強度が充分な厚み
であればよく、Ｍｏの場合５００μｍ程度以上である。
斜面３１１の傾斜角は、斜面３１１が矩形アパーチャ３
０ａの一部を形成しないような角度であればよく、加工
が容易な４５゜が好ましい。エッジ３１２の光軸方向幅
ｅは、以下に説明する１０〜１００μｍ内の値であり、
例えば１５μｍである。エッジ幅ｅは、飛程より小さい
と電子ビームが矩形アパーチャ１３ａの縁を通過して転
写像のシャープネスが低下するので好ましくない。エッ
ジ幅ｅの下限値は、絞り片３１〜３４の材質により異な
り、機械加工が可能な下限値（Ｍｏの場合１０μｍ程
度）と電子ビームの飛程（Ｍｏの場合、５０ＫＶの電子
ビームで３．９μｍ）との大きい方で定まり、通常は前
者で定まる。
は、円孔３５４〜３５７が形成されており、これらにボ
ルトが挿入されて荷電粒子ビーム露光装置内に固定され
る。図１（Ｂ）において、絞り片３１の厚みｔは、絞り
片３１の加工及び取り付けにおいて、強度が充分な厚み
であればよく、Ｍｏの場合５００μｍ程度以上である。
斜面３１１の傾斜角は、斜面３１１が矩形アパーチャ３
０ａの一部を形成しないような角度であればよく、加工
が容易な４５゜が好ましい。エッジ３１２の光軸方向幅
ｅは、以下に説明する１０〜１００μｍ内の値であり、
例えば１５μｍである。エッジ幅ｅは、飛程より小さい
と電子ビームが矩形アパーチャ１３ａの縁を通過して転
写像のシャープネスが低下するので好ましくない。エッ
ジ幅ｅの下限値は、絞り片３１〜３４の材質により異な
り、機械加工が可能な下限値（Ｍｏの場合１０μｍ程
度）と電子ビームの飛程（Ｍｏの場合、５０ＫＶの電子
ビームで３．９μｍ）との大きい方で定まり、通常は前
者で定まる。
【００２７】エッジ３１２の表面粗さΔｄ及びエッジ幅
ｅの上限値は、以下のようにして定まる。図４におい
て、半導体ウェーハ１１に入射する電子ビームの集束半
角θを５ｍｒａｄとし、矩形アパーチャ１３ａ（図２
（Ａ）中の３０ａ）の半導体ウェーハ１１上への投影縮
小率（長さの縮小率）Ｍを１００とし、半導体ウェーハ
１１上に転写するパターン幅の許容誤差εを０．０１μ
ｍとする。
ｅの上限値は、以下のようにして定まる。図４におい
て、半導体ウェーハ１１に入射する電子ビームの集束半
角θを５ｍｒａｄとし、矩形アパーチャ１３ａ（図２
（Ａ）中の３０ａ）の半導体ウェーハ１１上への投影縮
小率（長さの縮小率）Ｍを１００とし、半導体ウェーハ
１１上に転写するパターン幅の許容誤差εを０．０１μ
ｍとする。
【００２８】この場合、エッジ３１２の表面粗さΔｄ
は、半導体ウェーハ１１上においてΔｄ／Ｍに相当す
る。したがって、Δｄ／Ｍ≦εが成立し、 Δｄ≦ε・Ｍ＝０．０１×１００＝１μｍ となる。これは、Ｍｏの場合、ラッピングにより可能で
ある。また、矩形アパーチャ３０ａの光軸方向エッジ幅
２ｅは、半導体ウェーハ１１上において光軸ＡＸ方向の
長さ２ｅ／Ｍに相当し、光軸ＡＸに直角な方向へ電子ビ
ームが（２ｅ／Ｍ）・ｔａｎθだけ広がることを意味す
る。したがって、（２ｅ／Ｍ）・ｔａｎθ≦εが成立
し、 ｅ≦εＭ／（２ｔａｎθ）＝０．０１×１００／（２×０．００５） ＝１００μｍ となる。これは、上述の機械加工が可能な下限値１０μ
ｍより大きいので問題ない。
は、半導体ウェーハ１１上においてΔｄ／Ｍに相当す
る。したがって、Δｄ／Ｍ≦εが成立し、 Δｄ≦ε・Ｍ＝０．０１×１００＝１μｍ となる。これは、Ｍｏの場合、ラッピングにより可能で
ある。また、矩形アパーチャ３０ａの光軸方向エッジ幅
２ｅは、半導体ウェーハ１１上において光軸ＡＸ方向の
長さ２ｅ／Ｍに相当し、光軸ＡＸに直角な方向へ電子ビ
ームが（２ｅ／Ｍ）・ｔａｎθだけ広がることを意味す
る。したがって、（２ｅ／Ｍ）・ｔａｎθ≦εが成立
し、 ｅ≦εＭ／（２ｔａｎθ）＝０．０１×１００／（２×０．００５） ＝１００μｍ となる。これは、上述の機械加工が可能な下限値１０μ
ｍより大きいので問題ない。
【００２９】例えば、ホルダ３５は、厚み５ｍｍ、外径
２４ｍｍ、内径１４ｍｍ、溝３５１及び３５２の幅８．
２±０．００１ｍｍ、溝３５１の深さ１ｍｍ、溝３５２
の深さ２ｍｍである。また、絞り片３１は、長さ２２ｍ
ｍ、幅４ｍｍ、厚み１ｍｍ、斜面３１１の傾斜角４５
゜、エッジ幅ｅ＝１５μｍである。 ［第２実施形態］上述のように、ホルダ３５は、絞り片
３１〜３５と同一材質、例えばＭｏで形成されている
が、絞り片３１〜３５の中央部とホルダ３５とで温度差
があり、熱膨張による力が比較的大きく、絞り片３１〜
３４をボルト３１５、３１６、３２５、３２６、３３
５、３３６、３４５及び３４６でホルダ３５に固定して
いても、使用回数が増えると、ホルダ３５に対する絞り
片３１〜３５が位置ずれする。
２４ｍｍ、内径１４ｍｍ、溝３５１及び３５２の幅８．
２±０．００１ｍｍ、溝３５１の深さ１ｍｍ、溝３５２
の深さ２ｍｍである。また、絞り片３１は、長さ２２ｍ
ｍ、幅４ｍｍ、厚み１ｍｍ、斜面３１１の傾斜角４５
゜、エッジ幅ｅ＝１５μｍである。 ［第２実施形態］上述のように、ホルダ３５は、絞り片
３１〜３５と同一材質、例えばＭｏで形成されている
が、絞り片３１〜３５の中央部とホルダ３５とで温度差
があり、熱膨張による力が比較的大きく、絞り片３１〜
３４をボルト３１５、３１６、３２５、３２６、３３
５、３３６、３４５及び３４６でホルダ３５に固定して
いても、使用回数が増えると、ホルダ３５に対する絞り
片３１〜３５が位置ずれする。
【００３０】そこで、本発明の第２実施形態の成形絞り
では、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示す如く、絞り片３１〜３
４を位置決めして前記ボルトでホルダ３５に固定した後
に、この状態で、絞り片３１〜３４の、ホルダ３５上の
部分に、絞り片３１〜３４及びホルダ３５を貫通する孔
を穿設し、この孔より少し太めのピン３６１〜３６８を
打ち込むことにより、前記位置ずれを防止している。ピ
ン３６１〜３６８は、絞り片３１〜３５と同一材質、例
えばＭｏが好ましい。
では、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示す如く、絞り片３１〜３
４を位置決めして前記ボルトでホルダ３５に固定した後
に、この状態で、絞り片３１〜３４の、ホルダ３５上の
部分に、絞り片３１〜３４及びホルダ３５を貫通する孔
を穿設し、この孔より少し太めのピン３６１〜３６８を
打ち込むことにより、前記位置ずれを防止している。ピ
ン３６１〜３６８は、絞り片３１〜３５と同一材質、例
えばＭｏが好ましい。
【００３１】なお、本発明には外にも種々の変形例が含
まれる。例えば、成形絞り３０は、図４の成形絞り１２
としても用いることができる。この場合、矩形アパーチ
ャ１２ａの成形絞り１３上での像の縮小率がＫである場
合、表面粗さΔｄ及びエッジ幅ｅの上限値は上述のＫ倍
になる。Ｋは、例えば２．５である。また、成形絞り３
０を図４の成形絞り１２として用いた場合、荷電粒子ビ
ーム露光装置は、成形絞り１３の代わりにステンシルマ
スク又はブランキングアパーチャアレイ等の電子ビーム
断面成形手段を用いた構成であってもよい。
まれる。例えば、成形絞り３０は、図４の成形絞り１２
としても用いることができる。この場合、矩形アパーチ
ャ１２ａの成形絞り１３上での像の縮小率がＫである場
合、表面粗さΔｄ及びエッジ幅ｅの上限値は上述のＫ倍
になる。Ｋは、例えば２．５である。また、成形絞り３
０を図４の成形絞り１２として用いた場合、荷電粒子ビ
ーム露光装置は、成形絞り１３の代わりにステンシルマ
スク又はブランキングアパーチャアレイ等の電子ビーム
断面成形手段を用いた構成であってもよい。
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、本発明の第１実
施形態の成形絞りの要部斜視図及び該要部の一部の拡大
正面図である。
施形態の成形絞りの要部斜視図及び該要部の一部の拡大
正面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、本発明の第１実施
形態の成形絞りの平面図、正面図及び左側面図である。
形態の成形絞りの平面図、正面図及び左側面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、本発明の第２実施
形態の成形絞りの平面図、正面図及び左側面図である。
形態の成形絞りの平面図、正面図及び左側面図である。
【図４】荷電粒子ビーム露光装置の概略構成図である。
【図５】電子ビーム横断面の可変矩形説明図である。
【図６】（Ａ）は従来の成形絞りの中央線に沿った縦断
面の一部を示す図であり、（Ｂ）はこの成形絞りの電流
通過特性を示す図であり、（Ｃ）は従来の他の成形絞り
の中央線に沿った縦断面の一部を示す図である。
面の一部を示す図であり、（Ｂ）はこの成形絞りの電流
通過特性を示す図であり、（Ｃ）は従来の他の成形絞り
の中央線に沿った縦断面の一部を示す図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は従来の他の成形絞りの構成
要素の平面図であり、（Ｃ）はこれら構成要素を重ね合
わせた成形絞りの平面図である。
要素の平面図であり、（Ｃ）はこれら構成要素を重ね合
わせた成形絞りの平面図である。
１０ 電子銃 １１ 半導体ウェーハ １２、１３、３０ 成形絞り １２ａ、１３ａ、３０ａ 矩形アパーチャ ２１〜２５ 電磁レンズ ３１〜３４ 絞り片 ３１１、３２１、３３１、３４１ 斜面 ３１２、３２２、３３２、３４２ エッジ ３１３、３１４、３２３、３２４、３３３、３３４、３
４３、３４４ 長孔 ３５ ホルダ ３５０ 基準面 ３５１、３５２ 溝
４３、３４４ 長孔 ３５ ホルダ ３５０ 基準面 ３５１、３５２ 溝
フロントページの続き (72)発明者 高畑 公二 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−102928（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−307651（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−82451（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−135121（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−84492（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 504
Claims (10)
- 【請求項１】 荷電粒子ビームの横断面を矩形に成形す
るための成形絞りが配置された荷電粒子ビーム露光装置
において、該成形絞りは、 板の直線端部の隣合う２面の一部が面取りされて幅ｅの
直線的エッジが残された第１〜４絞り片と、 該第１〜４絞り片が固定されたホルダとを有し、 該第１絞り片と該第２絞り片とが該エッジを対向させて
互いに平行に配置され、該第３絞り片と該第４絞り片と
が該エッジを対向させて該第１絞り片及び該第２絞り片
と直角に配置され、該第１絞り片及び該第２絞り片と該
第２絞り片及び該第３絞り片とが互いに該エッジを接近
させて重ね合わされて、該第１〜４絞り片の該エッジで
囲まれた荷電粒子ビーム成形用矩形アパーチャが形成さ
れていることを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。 - 【請求項２】 上記幅ｅは、ｅ≦εＭ／（２ｔａｎθ）
であり、荷電粒子の飛程以上であり、かつ、機械加工が
可能な下限値以上であり、ここに、 ε：露光対象物上に露光するパターンの幅の許容誤差 Ｍ：上記矩形アパーチャの該露光対象物上への投影縮小
率 θ：該露光対象物に入射する荷電粒子ビームの集束半角 であることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム
露光装置。 - 【請求項３】 上記エッジの表面粗さΔｄは、上記矩形
アパーチャが形成されている部分において、Δｄ≦ε・
Ｍであることを特徴とする請求項２記載の荷電粒子ビー
ム露光装置。 - 【請求項４】 上記第１〜４絞り片はいずれも、その両
端部かつ上記ホルダ上の部分において、該第１〜４絞り
片及び該ホルダを通る孔が穿設され、該孔にピンが打ち
込まれて該第１〜４絞り片が該ホルダに固定されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載
の荷電粒子ビーム露光装置。 - 【請求項５】 上記第１〜４絞り片はいずれも両端部に
長孔を有し、該長孔の長手方向は該絞り片の上記エッジ
に平行であり、該長孔にボルトが挿入されて該絞り片が
該ホルダに固定されていることを特徴とする請求項１乃
至４のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム露光装置。 - 【請求項６】 上記第１〜４絞り片は、長方形板の長手
方向の辺を介して隣合う２面の一部が面取りされて形成
され、互いに同一形状であり、 上記ホルダは、中央部に穴が形成された枠であり、その
一面に、第１溝及び第２溝が該穴を通り越して互いに直
角に形成され、該第１溝は該第２溝より該絞り片の厚み
だけ深く、 該第１溝に該第１絞り片及び該第２絞り片が互いに最大
限離間して嵌入され、該第２溝に該第３絞り片及び該第
４絞り片が互いに最大限離間して嵌入されていることを
特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の荷電
粒子ビーム露光装置。 - 【請求項７】 荷電粒子ビーム露光方法において、 請求項１乃至６のいずれか１つに記載の成形絞りの矩形
アパーチャに荷電粒子ビームを通して該荷電粒子ビーム
の横断面を矩形に成形することを特徴とする荷電粒子ビ
ーム露光方法。 - 【請求項８】 上記矩形アパーチャを形成している上記
エッジの表面粗さΔｄが上式Δｄ≦ε・Ｍを満たすよう
に、上記第１〜４絞り片の長手方向位置を調整し、調整
後に露光を行うことを特徴とする請求項７記載の荷電粒
子ビーム露光方法。 - 【請求項９】 請求項１乃至６のいずれか１つに記載の
成形絞り。 - 【請求項１０】 上記エッジをラッピングにより仕上げ
て請求項３記載の成形絞りを得ることを特徴とする成形
絞り製造方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25639795A JP3324915B2 (ja) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | 荷電粒子ビーム露光方法及び装置並びに成形絞り及びその製造方法 |
| US08/680,960 US5854490A (en) | 1995-10-03 | 1996-07-16 | Charged-particle-beam exposure device and charged-particle-beam exposure method |
| KR1019960028926A KR100241995B1 (ko) | 1995-10-03 | 1996-07-18 | 하전입자빔 노광장치 |
| US08/908,699 US5872366A (en) | 1995-10-03 | 1997-08-08 | Charged-particle-beam exposure device and charged-particle-beam exposure method |
| US09/131,368 US5949078A (en) | 1995-10-03 | 1998-08-07 | Charged-particle-beam exposure device and charged-particle-beam exposure method |
| KR1019990018187A KR100242926B1 (ko) | 1995-10-03 | 1999-05-20 | 하전입자빔 노광장치 |
| KR1019990018191A KR100273128B1 (ko) | 1995-10-03 | 1999-05-20 | 하전입자빔 노광장치 및 하전입자빔 노광방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25639795A JP3324915B2 (ja) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | 荷電粒子ビーム露光方法及び装置並びに成形絞り及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09102449A JPH09102449A (ja) | 1997-04-15 |
| JP3324915B2 true JP3324915B2 (ja) | 2002-09-17 |
Family
ID=17292114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25639795A Expired - Lifetime JP3324915B2 (ja) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | 荷電粒子ビーム露光方法及び装置並びに成形絞り及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3324915B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009087593A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Hitachi High-Technologies Corp | 電界放射電子銃 |
| JP6499505B2 (ja) * | 2015-04-28 | 2019-04-10 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | マスク、マスクの使用方法及びマスクを備えたイオンミリング装置 |
| JP7079615B2 (ja) * | 2018-02-15 | 2022-06-02 | オリンパス株式会社 | イオンビーム加工装置、及び、イオンビーム加工方法 |
-
1995
- 1995-10-03 JP JP25639795A patent/JP3324915B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09102449A (ja) | 1997-04-15 |
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