JP3381406B2 - 電子線描画装置 - Google Patents

電子線描画装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造工程
で用いられる電子線描画装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の高集積化に伴い、素子構造
の微細化が進展している。今後、さらに上記の微細化を
進めるためにはリソグラフィーの解像度を向上させるこ
とが必須であり、例えば電子線を露光光に用いたリソグ
ラフィーが実用化されつつある。
【0003】上記リソグラフィーに用いられる電子線描
画装置は、以下のように構成されている。電子銃から照
射された電子線の経路沿いには、電子線を偏向させる偏
向電極と電子線を縮小する縮小レンズとが配置されてい
る。当該偏向電極及び縮小レンズの配置部を通過した電
子線の経路上には、電子線描画を行う試料を保持する試
料台が配置されている。
【0004】この電子線描画装置による露光では、例え
ば縮小レンズでスポット状に縮小した電子線を偏向電極
で偏向させることによって電子線をスキャニングさせ、
試料表面に任意のパターンを一筆書きで直接描画する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記電子線描
画装置を用いた露光には、以下のような課題があった。
すなわち、上記の電子線描画装置では、一本の電子線で
全てのパターンをスキャニングするため描画に時間が掛
かる。このため、スループットが低いと言う問題があ
る。
【0006】そこで、本発明は、高スループットでウエ
ハ上にパターンを描画できる電子線描画装置を提供する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第1の電子線描画装置は、電子銃から照射さ
れた電子線の経路に当該電子線の一部を通過させる複数
の開口部が形成されたマスクを設ける。さらに、上記開
口部を通過した各電子線の経路に沿って、上記偏向電極
及び縮小レンズをそれぞれ配置する。上記電子銃とマス
クとの間には、上記電子線の径を拡大する拡大レンズを
配置しても良い。
【0008】また、本発明の第2の電子線描画装置は、
電子銃から照射された電子線の経路に沿って電子線分割
手段を配置し、電子線分割手段を通過した電子線の経路
にマスクを配置する。上記電子線分割手段は、電子線を
中心にして対向する状態で配置される一対の正電極と、
当該正電極の配置方向とほぼ垂直をなしかつ上記電子線
を中心にして対向する状態で配置される一対の負電極と
からなる。そして、上記マスクは、当該電子線分割手段
で分割された電子線の一部を通過させる複数の開口部が
形成されている。さらに、上記電子線分割手段は、N磁
極及びS磁極からなるものでも良い。
【0009】
【作用】上記第1の電子線描画装置では、電子線の経路
内に複数の開口部が形成されたマスクが上記電子線の経
路に設けられていることから、マスクに照射された電子
線は上記各開口部を通過する複数の電子線に分離され
る。さらに各開口部を通過した各電子線の経路に沿って
偏向電極及び縮小レンズがそれぞれ配置されていること
から、複数に分離された電子線はそれぞれ個別に縮小及
び偏向される。そして、電子銃とマスクとの間に拡大レ
ンズを配置した場合には、電子線の径が拡大されて上記
マスクに形成された複数の開口部に電子線が照射され
る。
【0010】また、上記第2の電子線描画装置では、一
対の正電極及び一対の負電極または一対のN磁極及び一
対のS磁極からなる電子線分割手段が電子線の経路に沿
って配置されている。このことから、上記電子線はクー
ロン力またはローレンツ力によって異なる2方向に偏向
される。したがって、上記マスクの開口部の配置状態を
上記電子線の2つの偏向方向に一致させることで、電子
銃から照射された電子線が効率良くマスクの開口部を通
過する。
【0011】
【実施例】本発明の第1実施例を図1の構成図に基づい
て説明する。電子線描画装置1には、電子線Bを発生さ
せる電子銃11が備えられている。電子銃11から発生
させた電子線Bの経路上には、マスク12が設けられて
いる。このマスク12には、電子線Bの経路内に配置さ
れる開口部121,122が形成されている。そして、
上記各開口部121,122を通過した各電子線B1
2 の経路に沿って、偏向電極及び縮小レンズ131,
132がそれぞれ配置されている。さらに、各偏向レン
ズ及び縮小レンズ131,132を通過した各電子線B
1 ,B2 の経路には、試料台14が配置されている。
【0012】上記マスク12に形成されている開口部1
21,122は、電子銃11から照射した電子線Bが効
率良く使用されるように、電子線Bの分割を妨げない程
度に大きく形成されている。
【0013】上記偏向電極及び縮小レンズ131,13
2は、電子線B1 ,B2 を所定の方向に偏向すると共に
所定の径に縮小するものである。上記偏向電極及び縮小
レンズ131,132は、例えば各電子線B1 ,B2
異なる線幅のパターンが描画されるように各電子線
1 ,B2 をそれぞれ個別に制御する。さらに、電子線
1 ,B2 の最終的な電子密度を同一にして電子線
1 ,B2による露光強度が同一になるように、各電子
線B1 ,B2 の経路上に当該各電子線B1 ,B2 の電子
量を制御するアパーチャを配置しても良い。
【0014】また、上記各偏向電極による電子線B1
2 のスキャニングプログラムは、各線幅を有する電子
線B1 ,B2 が試料台14に載置した試料S表面の所定
位置にそれぞれ所定のパターンが描画されるように構成
する。この際、試料Sの表面を所定面積を有する複数の
ブロックに分割し、各電子線B1 ,B2 でそれぞれ異な
るブロックが描画されるように設定する。
【0015】また、上記試料台14は、電子線描画を行
う試料Sを載置するものである。この試料台14は、例
えば試料載置面14aを水平に保った状態で当該試料載
置面14aをx方向及びこれと垂直なy方向に水平移動
自在なものである。
【0016】ここで、上記の電子線描画装置1は、例え
ば以下のように作動させる。先ず、試料台14に試料S
を載置し、試料Sが所定位置に配置されるように試料台
14を移動させる。次に、電子銃11から電子線Bを照
射し、マスク12で分割された各電子線B1 ,B2 を偏
向電極及び縮小レンズ131,132で偏向及び縮小
し、試料S上のそれぞれ異なる所定ブロックにそれぞれ
異なるパターンを描画する。そして、各電子線B1 ,B
2 による各ブロックの描画が終了した後、試料台14を
移動する。そして、次のブロックに上記と同様に描画を
行う。上記のように試料台14の移動と描画とを繰り返
し、試料S表面の全てのブロックに各電子線B1 ,B2
で描画を行う。
【0017】上記構成の電子線描画装置1では、電子線
Bの経路に複数の開口部121,122が形成されたマ
スク12が設けられていることから、マスク12に照射
された電子線Bは上記各開口部121,122を通過す
る複数の電子線B1 ,B2 に分離される。さらに各電子
線B1 ,B2 の経路に沿ってそれぞれ偏向電極及び縮小
レンズ131,132が配置されていることから、電子
線B1 ,B2 はそれぞれ個別に縮小及び偏向される。し
たがって、試料台14に保持された試料Sに対して複数
の電子線B1 ,B2によって個別に描画が行なわれる。
【0018】上記の電子線描画装置1では、図2に示す
ように、上記電子銃11とマスク12との間の電子線B
の経路に拡大レンズ21を必要に応じて配置する。この
拡大レンズ21は、電子線Bの径を拡大するものであ
り、上記マスク12の開口部121,122が電子線B
の照射範囲内になるように電子線Bの径を調節する。
【0019】尚、上記第1実施例では、偏向電極及び縮
小レンズによって径を細く絞った電子線をスキャニング
させてパターン描画を行うようにした。しかし、上記の
他にもパターンマスクを配置してパターンを一括描画し
ても良い。この場合、図3に示すように上記電子線描画
装置1でマスク12の各開口121(122)を通過し
た各電子線B1 (B2 )の経路上に、それぞれパターン
マスク31(32)を配置する。
【0020】上記各パターンマスク31(32)は、そ
れぞれ同じ面積を有する複数の各ブロック311(32
1),312(322),313(323)に分割さ
れ、それぞれのブロック311…には異なるパターンが
形成されている。
【0021】また、マスク12とパターンマスク31…
の間の電子線B1 …の経路沿には、ここでは図示しない
偏向電極及び縮小レンズがそれぞれ配置されている。こ
の偏向電極及び縮小レンズは、各電子線B1 …が各パタ
ーンマスク31…の所定のブロック312…に所定の断
面積で照射されるように当該電子線B1 …を偏向及び縮
小するものである。
【0022】そして、パターンマスク31…を通過した
電子線B1 …の経路沿いに、上記実施例で示した偏向電
極及び縮小レンズをそれぞれ配置し、上記試料表面の所
定位置に所定面積で各電子線B1 …が照射されるように
する。
【0023】上記パターンマスク31…を用いた一括描
画では、パターンマスク31…の各ブロック311…に
形成されているパターンが上記試料表面の所定位置に一
括で縮小転写される。この縮小転写は、各電子線B1
2 毎に行われるため、上記第1実施例で説明したより
もさらにパターンの描画速度が早くなる。
【0024】また、上記各実施例では、電子線Bを2つ
に分割する場合を例に取って説明を行った。しかし、電
子線Bの分割状態は、マスク(12)への開口部121
…の配置によって変わるものであり、上記実施例に限定
されるものではない。
【0025】次に、第2実施例の電子線描画装置を図4
の構成図に基づいて説明する。図4に示すように、第2
実施例の電子線描画装置4は、上記第1実施例で示した
電子線描画装置の電子銃11とマスク12との間に電子
線分割手段41を配置したものである。
【0026】上記電子線分割手段41は、例えば図5
(1)に示すように一対の正電極51,51と一対の負
電極52,52とで構成されている。上記一対の正電極
51,51は、電子線Bを挟んで対向する状態で配置さ
れている。そして、上記一対の負電極52,52は、上
記正電極51,51の配置方向とほぼ垂直をなす状態で
電子線Bを挟んで対向する状態に配置されている。
【0027】上記構成の電子線分割手段41では、図中
矢印で示す方向に電界が生じる。これによって、各電極
51,52の中心に位置する電子線Bには図中破線矢印
で示す方向にクーロン力が働く。
【0028】また、上記電子線分割手段41は、例えば
図5(2)に示すように一対のN磁極53,53と一対
のS磁極54,54とで構成しても良い。上記一対のN
磁極53,53は、電子線Bを挟んで対向する状態で配
置されている。そして、上記一対のS磁極54は、上記
N磁極53の配置方向とほぼ垂直をなす状態で電子線B
を挟んで対向する状態で配置されている。
【0029】上記構成の電子線分割手段41では、図中
矢印で示す方向に磁界が生じる。これによって、各磁極
53,54の中心に位置する電子線Bには図中破線矢印
で示した方向にローレンツ力が働く。
【0030】上記のように電子線Bに対してクーロン力
またはローレンツ力が働くため、上記電子線描画装置
(4)では、図6に示すように電子線が分割される。こ
こでは、電子線Bは断面形状を示す。先ず、電子銃(1
1)から照射された電子線Bは、電子線分割手段41を
通過する際に上記クーロン力またはローレンツ力によっ
て2方向に偏向されて電子線B1 ,B2 に分離される。
次に、電子線B1 ,B2 は、マスク12の開口部12
1,122を通過して成形される。
【0031】このため、電子線B1 ,B2 の偏向方向に
一致させて上記マスク12の開口部121,122を配
置することによって、電子銃(11)から照射され電子
線分割手段41によって分割された電子線B1 ,B2
効率良くマスク12の開口部121,122を通過して
成形される。したがって、上記第1実施例の電子線描画
装置と比較して、図4で示した本実施例の電子線描画装
置4では、電子銃(11)から照射した電子線Bの使用
効率が向上する。
【0032】上記のようにして分割,成形した電子線B
1 ,B2 を用いて、上記第1実施例と同様に、試料台
(14)に載置した試料(S)に電子線描画を行う。
尚、上記実施例では、電子線Bを2つに分割する場合を
例に取って説明を行った。しかし、電子線B1 ,B2
経路にさらに電子線分割手段を配置することによって、
電子線B1 ,B2 をさらに複数に分割することが可能に
なる。
【0033】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の電子線描
画装置によれば、複数の開口部が形成されたマスクを電
子線の経路に備え、各開口部を通過した各電子線の経路
に沿って偏向電極と縮小レンズとをそれぞれ配置するこ
とによって、試料台に保持された試料に対して複数の電
子線によって個別に描画を行うことが可能になる。した
がって、電子線描画のスループットを向上させることが
できる。また、電子銃と上記マスクとの間に正電極及び
負電極または正磁極及び負磁極からなる電子線分割手段
を配置して予め複数に分割した電子線を上記マスクの開
口部を通過させることによって、電子銃から照射した電
子線を効率良く描画に使用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の電子線描画装置の構成図である。
【図2】第1実施例に拡大レンズを配置した構成図であ
る。
【図3】他の描画方法を行う場合を説明する図である。
【図4】第2実施例の電子線描画装置の構成図である。
【図5】電子線分割手段の構成を示す図である。
【図6】電子線の分割を説明する図である。
【符号の説明】
1,4 電子線描画装置 11 電
子銃 12 マスク 21 拡
大レンズ 41 電子線分割手段 51 正
電極 52 負電極 53 N
磁極 54 S磁極 121,
121 開口部 131,132 偏向電極及び縮小レンズ B,
1 ,B2 電子線

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子線を照射する電子銃と、 前記電子線の経路に設けられるもので、当該電子線の一
    部を通過させる複数の開口部が形成されたマスクと、 前記マスクの各開口部を通過した前記各電子線の経路に
    沿ってそれぞれ配置される偏向電極及び縮小レンズと、前記電子銃と前記マスクとの間の前記電子線の経路沿い
    に配置され、当該電子線の径を拡大する拡大レンズと
    備えたことを特徴とする電子線描画装置。
  2. 【請求項2】 電子線を照射する電子銃と、 前記電子線の経路に設けられるもので、当該電子線を中
    心にして対向する状態で配置される一対の正電極と当該
    正電極の配置方向とほぼ垂直をなしかつ前記電子線を中
    心にして対向する状態で配置される一対の負電極とから
    なる電子線分割手段と、 前記電子線分割手段を通過した前記電子線の経路に設け
    られるもので、当該電子線分割手段で分割された電子線
    の一部を通過させる複数の開口部が形成されたマスク
    と、 前記マスクの各開口部を通過した前記各電子線の経路に
    沿ってそれぞれ配置される偏向電極及び縮小レンズとを
    備えたことを特徴とする電子線描画装置。
  3. 【請求項3】 電子線を照射する電子銃と、 前記電子線の経路に設けられるもので、当該電子線を中
    心にして対向する状態で配置される一対のN磁極と当該
    N磁極の配置方向とほぼ垂直をなしかつ前記電子線を中
    心にして対向する状態で配置される一対のS磁極とから
    なる電子線分割手段と、 前記電子線分割手段を通過した前記電子線の経路に設け
    られるもので、当該電子線分割手段で分割された電子線
    の一部を通過させる複数の開口部が形成されたマスク
    と、 前記マスクの各開口部を通過した前記各電子線の経路に
    沿ってそれぞれ配置される偏向電極及び縮小レンズとを
    備えたことを特徴とする電子線描画装置。
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