JP3492977B2 - 半導体集積回路の製造方法 - Google Patents
半導体集積回路の製造方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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- H01J37/06—Electron sources; Electron guns
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路の製
造に使用する電子ビーム・リソグラフィ装置に関する。
造に使用する電子ビーム・リソグラフィ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体処理のリソグラフィには２０年以
上も電子ビーム露光器具が使用されている。最初の電子
ビーム露光器具は、高度に集束し、対象面上でラスター
走査されるビームの飛点概念に基づくものであった。電
子ビームは、ビーム自身がリソグラフィ・パターンを生
成するよう、走査時に変調される。これらの器具は、リ
ソグラフィのマスク作成など、高精度の作業に広く使用
されてきたが、ラスター走査モードは、半導体ウエハ処
理に必要とされる高いスループットを可能にするには遅
すぎることが判明した。この機器の電子源は、電子顕微
鏡に使用されているものと類似している。つまり小さい
スポットのビームに集束される高輝度ソースである。
上も電子ビーム露光器具が使用されている。最初の電子
ビーム露光器具は、高度に集束し、対象面上でラスター
走査されるビームの飛点概念に基づくものであった。電
子ビームは、ビーム自身がリソグラフィ・パターンを生
成するよう、走査時に変調される。これらの器具は、リ
ソグラフィのマスク作成など、高精度の作業に広く使用
されてきたが、ラスター走査モードは、半導体ウエハ処
理に必要とされる高いスループットを可能にするには遅
すぎることが判明した。この機器の電子源は、電子顕微
鏡に使用されているものと類似している。つまり小さい
スポットのビームに集束される高輝度ソースである。
【０００３】より最近では、ＳＣＡＬＰＥＬ（散乱型角
度限定投射電子ビーム・リソグラフィ）技術を基礎とし
て新しい電子ビーム露光器具が開発された。この器具で
は、広域電子ビームをリソグラフィ・マスクを通して対
象面に投射する。一度に比較的大きい面積の半導体ウエ
ハ（例えば１ｍｍ2）を露光できるので、スループット
は許容可能である。この器具の高い解像度により、極細
ラインのリソグラフィ、つまりミクロン未満にとって魅
力的となる。
度限定投射電子ビーム・リソグラフィ）技術を基礎とし
て新しい電子ビーム露光器具が開発された。この器具で
は、広域電子ビームをリソグラフィ・マスクを通して対
象面に投射する。一度に比較的大きい面積の半導体ウエ
ハ（例えば１ｍｍ2）を露光できるので、スループット
は許容可能である。この器具の高い解像度により、極細
ラインのリソグラフィ、つまりミクロン未満にとって魅
力的となる。
【０００４】ＳＣＡＬＰＥＬ露光器具の電子ビーム源の
要件は、従来の集束ビーム露光器具、または従来のＴＥ
ＭまたはＳＥＭのそれとは大きく異なる。なお高解像度
の撮像が主たる目的であるが、経済的なウエハのスルー
プットを実現するために、これを比較的高い（１０〜１
００μＡの）銃電流で達成しなければならない。必要な
軸方向の輝度は、典型的な集束ビーム源の１０6から１
０9Ａｃｍ-2ｓｒ-1という値と比較すると、例えば１０2
Ａｃｍ-2ｓｒ-1から１０4Ａｃｍ-2ｓｒ-1と、比較的低
い。しかし、必要なリソグラフィの線量寛容度およびＣ
Ｄ制御を獲得するために、比較的大きい面積にわたって
ビーム束が高度に均一でなければならない。
要件は、従来の集束ビーム露光器具、または従来のＴＥ
ＭまたはＳＥＭのそれとは大きく異なる。なお高解像度
の撮像が主たる目的であるが、経済的なウエハのスルー
プットを実現するために、これを比較的高い（１０〜１
００μＡの）銃電流で達成しなければならない。必要な
軸方向の輝度は、典型的な集束ビーム源の１０6から１
０9Ａｃｍ-2ｓｒ-1という値と比較すると、例えば１０2
Ａｃｍ-2ｓｒ-1から１０4Ａｃｍ-2ｓｒ-1と、比較的低
い。しかし、必要なリソグラフィの線量寛容度およびＣ
Ｄ制御を獲得するために、比較的大きい面積にわたって
ビーム束が高度に均一でなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＳＣＡＬＰＥＬ器具の
開発において非常に高いハードルは、比較的大きい面積
にわたって均一な電子束を提供し、輝度が比較的低く、
過度の停止時間を回避する十分な寿命の電子エミッター
を有する電子源の開発であった。改造したウェーネルト
電子銃構成の六ホウ化ランタン（ＬａＢ6）は、この用
途に有望であることが判明し、最初のＳＣＡＬＰＥＬ器
具がこの電子源で構築された。ＬａＢ6表面の電子放射
プロフィールの均一性を改善する努力が継続したが、成
功は限定されていた。ＬａＢ6エミッタを単純なタンタ
ル・ディスクと置換すると、表面放射の均一性および安
定性が改善されることが判明した。ＳＣＡＬＰＥＬシス
テムは非常に成功した細線リソグラフィ露光器具と見な
されるが、電子ビーム源の効率および均一性改善のため
に努力が続けられている。
開発において非常に高いハードルは、比較的大きい面積
にわたって均一な電子束を提供し、輝度が比較的低く、
過度の停止時間を回避する十分な寿命の電子エミッター
を有する電子源の開発であった。改造したウェーネルト
電子銃構成の六ホウ化ランタン（ＬａＢ6）は、この用
途に有望であることが判明し、最初のＳＣＡＬＰＥＬ器
具がこの電子源で構築された。ＬａＢ6表面の電子放射
プロフィールの均一性を改善する努力が継続したが、成
功は限定されていた。ＬａＢ6エミッタを単純なタンタ
ル・ディスクと置換すると、表面放射の均一性および安
定性が改善されることが判明した。ＳＣＡＬＰＥＬシス
テムは非常に成功した細線リソグラフィ露光器具と見な
されるが、電子ビーム源の効率および均一性改善のため
に努力が続けられている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】電子ビーム成形要素を使
用し、広い放射範囲にわたって１次放射表面の電子ビー
ムのプロフィールを滑らかにする、ＳＣＡＬＰＥＬシス
テムの新しい電子ビーム源を開発した。ビーム成形要素
は、ウェーネルト銃の開口に設置する網状格子である。
網状格子は、スクリーンの各口が独自の漏斗形電界を有
する別個のウェーネルト・エミッタとして作用する等電
位スクリーンである。その結果、ＳＣＡＬＰＥＬ器具に
理想的に適した高度に均一な広域電子ビームとなった。
用し、広い放射範囲にわたって１次放射表面の電子ビー
ムのプロフィールを滑らかにする、ＳＣＡＬＰＥＬシス
テムの新しい電子ビーム源を開発した。ビーム成形要素
は、ウェーネルト銃の開口に設置する網状格子である。
網状格子は、スクリーンの各口が独自の漏斗形電界を有
する別個のウェーネルト・エミッタとして作用する等電
位スクリーンである。その結果、ＳＣＡＬＰＥＬ器具に
理想的に適した高度に均一な広域電子ビームとなった。
【０００７】提示された格子状ウェーネルトに対して光
学的に等しいのは、蠅の目のレンズ、つまり散乱板また
は拡散体であり、これは光学的照明システムで不均一な
光線を均一な光線に変換する。
学的に等しいのは、蠅の目のレンズ、つまり散乱板また
は拡散体であり、これは光学的照明システムで不均一な
光線を均一な光線に変換する。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は、ベース１１、陰極支持ア
ーム１２、陰極フィラメント１３、ウェーネルト支持ア
ーム１５および従来のウェーネルト開口１６で構成され
たウェーネルト電極を有する従来のウェーネルト電子銃
・アセンブリを示す。ベース１１はセラミック、支持部
材１２はタンタル、鋼またはモリブデンでよい。フィラ
メント１３はタングステン線、ウェーネルト開口を形成
する材料は鋼またはタンタルでよく、電子エミッタ１４
は、例えばタンタルの円盤である。電子エミッタの有効
面積は、通常０．５〜３ｍｍ2の範囲である。電子エミ
ッタは、０．５〜２．０ｍｍの範囲の直径を有する円盤
であることが好ましい。符号１７は陽極を示し、符号１
８は電子ビームを示す。単純化のために、ビーム制御装
置は、従来から当業者に周知なので図示されていない。
言うまでもなく、図の寸法は必ずしも同じ縮尺ではな
い。
ーム１２、陰極フィラメント１３、ウェーネルト支持ア
ーム１５および従来のウェーネルト開口１６で構成され
たウェーネルト電極を有する従来のウェーネルト電子銃
・アセンブリを示す。ベース１１はセラミック、支持部
材１２はタンタル、鋼またはモリブデンでよい。フィラ
メント１３はタングステン線、ウェーネルト開口を形成
する材料は鋼またはタンタルでよく、電子エミッタ１４
は、例えばタンタルの円盤である。電子エミッタの有効
面積は、通常０．５〜３ｍｍ2の範囲である。電子エミ
ッタは、０．５〜２．０ｍｍの範囲の直径を有する円盤
であることが好ましい。符号１７は陽極を示し、符号１
８は電子ビームを示す。単純化のために、ビーム制御装
置は、従来から当業者に周知なので図示されていない。
言うまでもなく、図の寸法は必ずしも同じ縮尺ではな
い。
【０００９】ＳＣＡＬＰＥＬ露光器具の電子源の重要な
特徴は、前述したように比較的低い電子ビームの輝度で
ある。最も効果的な露光のためには、ビームの輝度を１
０4Ａｃｍ-2ｓｒ-1未満の値に制限することが好まし
い。これは、通常は輝度を最大にするよう最適化される
従来の走査電子ビーム露光器具とは対照的である。この
走査電子ビーム露光器具は米国特許第４，５８８，９２
８号公報に記載されている。
特徴は、前述したように比較的低い電子ビームの輝度で
ある。最も効果的な露光のためには、ビームの輝度を１
０4Ａｃｍ-2ｓｒ-1未満の値に制限することが好まし
い。これは、通常は輝度を最大にするよう最適化される
従来の走査電子ビーム露光器具とは対照的である。この
走査電子ビーム露光器具は米国特許第４，５８８，９２
８号公報に記載されている。
【００１０】本発明により改良された電子銃を図２に示
す。ウェーネルトの開口には、電子放射路２５に配置さ
れた網状格子２３を設ける。網状格子２３は、ウェーネ
ルト電極と等しい電位にあり、複数の源を備えた２次エ
ミッタとして機能する。
す。ウェーネルトの開口には、電子放射路２５に配置さ
れた網状格子２３を設ける。網状格子２３は、ウェーネ
ルト電極と等しい電位にあり、複数の源を備えた２次エ
ミッタとして機能する。
【００１１】標準的な円形内腔のウェーネルト銃、つま
り図１の銃の電子放射パターンを、図３に示す。ウェー
ネルトからの比較的不均一なベル曲線形の出力が明白で
ある。本発明の網状格子を装備したウェーネルト銃、つ
まり図２の銃からの電子放出パターンを、図４に示す。
複数の放出パターンを見ることができ、これは広い口に
わたって電子束を空間的に散乱させ、陰極表面にわたり
平均した平坦な電界を確保する働きをする。対象面で、
個々の電子ビームが重複し、統合された電子束は高度に
均一である。
り図１の銃の電子放射パターンを、図３に示す。ウェー
ネルトからの比較的不均一なベル曲線形の出力が明白で
ある。本発明の網状格子を装備したウェーネルト銃、つ
まり図２の銃からの電子放出パターンを、図４に示す。
複数の放出パターンを見ることができ、これは広い口に
わたって電子束を空間的に散乱させ、陰極表面にわたり
平均した平坦な電界を確保する働きをする。対象面で、
個々の電子ビームが重複し、統合された電子束は高度に
均一である。
【００１２】網状格子を形成するスクリーン要素は、種
々の形状をとることができる。最も単純な形状は、正方
形の口を有する従来の網スクリーンである。しかし、ス
クリーンは長方形の口、六角形の密集した口、または円
形の口さえ有することができる。これは、織ってあって
もなくてもよい。連続する層から適切なスクリーンを形
成する技術は、当業者には想起することができる。例え
ば、連続する薄板金または箔にある複数の開口は、レー
ザ・ドリル加工などの技術によって生成することができ
る。微細格子は、電鋳技術でも形成することができる。
網状格子は導電性であるとよいが、網の材料はそれ以外
は比較的些細である。タンタル、タングステン、モリブ
デン、チタンまたは鋼でさえ適切な材料である。これら
の金属は、例えば金またはハフニウムなどで上塗りし、
網状格子からの寄生的放出を減少させることができる。
網状格子は４０〜９０％の範囲の透過性を有することが
好ましく、透過性とは２次元の空隙空間を全体的な網状
格子の面積で割った値として定義される。電子エミッタ
表面と網状格子との間の間隔は、通常０．１ｍｍから
１．０ｍｍの範囲である。
々の形状をとることができる。最も単純な形状は、正方
形の口を有する従来の網スクリーンである。しかし、ス
クリーンは長方形の口、六角形の密集した口、または円
形の口さえ有することができる。これは、織ってあって
もなくてもよい。連続する層から適切なスクリーンを形
成する技術は、当業者には想起することができる。例え
ば、連続する薄板金または箔にある複数の開口は、レー
ザ・ドリル加工などの技術によって生成することができ
る。微細格子は、電鋳技術でも形成することができる。
網状格子は導電性であるとよいが、網の材料はそれ以外
は比較的些細である。タンタル、タングステン、モリブ
デン、チタンまたは鋼でさえ適切な材料である。これら
の金属は、例えば金またはハフニウムなどで上塗りし、
網状格子からの寄生的放出を減少させることができる。
網状格子は４０〜９０％の範囲の透過性を有することが
好ましく、透過性とは２次元の空隙空間を全体的な網状
格子の面積で割った値として定義される。電子エミッタ
表面と網状格子との間の間隔は、通常０．１ｍｍから
１．０ｍｍの範囲である。
【００１３】図５に示されるように、網状格子は約５０
μｍの棒「ｂ」と約２００μｍの正方形の升目「Ｃ」を
有する。この網状格子は約６５％の透過性を有する。適
切であることが判明した網状格子構造を下記の表１に示
す。
μｍの棒「ｂ」と約２００μｍの正方形の升目「Ｃ」を
有する。この網状格子は約６５％の透過性を有する。適
切であることが判明した網状格子構造を下記の表１に示
す。
【００１４】
【表１】
【００１５】升目の寸法「Ｃ」は、正方形の開口を有す
る網の開口の幅である。長方形の網状格子では、寸法
「Ｃ」はほぼ開口の面積の平方根である。開口はほぼ対
称形、つまり正方形または円形であることが好ましい。
る網の開口の幅である。長方形の網状格子では、寸法
「Ｃ」はほぼ開口の面積の平方根である。開口はほぼ対
称形、つまり正方形または円形であることが好ましい。
【００１６】網状格子の厚さｔは、開口の縦横比（Ｃ／
ｔ）が１より大きいことが好ましいことを除き、それほ
ど重要ではない。網状格子のパラメータ間の望ましい関
係は、下記によって与えられる。 Ｄ：ｂ≧４； Ｃ：ｔ≧１．５ ここで、Ｄは陰極から格子までの距離である。
ｔ）が１より大きいことが好ましいことを除き、それほ
ど重要ではない。網状格子のパラメータ間の望ましい関
係は、下記によって与えられる。 Ｄ：ｂ≧４； Ｃ：ｔ≧１．５ ここで、Ｄは陰極から格子までの距離である。
【００１７】上記のように、本発明の電子銃は、ＳＣＡ
ＬＰＥＬ電子ビーム・リソグラフィ機の電子源として使
用すると最も有利である。現在の産業技術では、半導体
ウエハ上に半導体デバイスを作成するには、細線パター
ンがあるポリマーのレジスト材料を化学線、この場合は
電子ビーム照射に露出することを企図する。これは、従
来の技術では、リソグラフィ・マスクを通してレジスト
被覆基板上に化学線を配向することによって達成され
る。マスクは、近接印刷のために基板の近傍に配置する
か、投影印刷のために基板から離して配置し、マスクの
像を基板上に投影することができる。
ＬＰＥＬ電子ビーム・リソグラフィ機の電子源として使
用すると最も有利である。現在の産業技術では、半導体
ウエハ上に半導体デバイスを作成するには、細線パター
ンがあるポリマーのレジスト材料を化学線、この場合は
電子ビーム照射に露出することを企図する。これは、従
来の技術では、リソグラフィ・マスクを通してレジスト
被覆基板上に化学線を配向することによって達成され
る。マスクは、近接印刷のために基板の近傍に配置する
か、投影印刷のために基板から離して配置し、マスクの
像を基板上に投影することができる。
【００１８】ＳＣＡＬＰＥＬリソグラフィ器具は、非常
に小さい線幅、つまり０．１μｍ以下でコントラストの
高い画像パターンであることを特徴とする。これは、解
像度が高くプロセス寛容度が広い像を生成し、光学投影
システムの高いスループットと組み合わされる。高いス
ループットは、電子のフラッド・ビームを使用してウエ
ハの比較的大きい面積を露光することによって可能にな
る。電子ビームの光学的諸特性は、標準的な磁界ビーム
の操作および集束を含み、フラッド・ビームをリソグラ
フィ・マスク上に撮像し、その後基板に、つまりレジス
ト被覆ウエハに撮像するのに使用される。リソグラフィ
・マスクは、電子の散乱が大きい領域と電子の散乱が小
さい領域とで構成され、これらの領域はマスク・パター
ンに望まれる特徴を画定する。適切なマスク構造は例え
ば、米国特許第５，０７９，１１２号公報および同第
５，２５８，２４６号公報に詳述されている。
に小さい線幅、つまり０．１μｍ以下でコントラストの
高い画像パターンであることを特徴とする。これは、解
像度が高くプロセス寛容度が広い像を生成し、光学投影
システムの高いスループットと組み合わされる。高いス
ループットは、電子のフラッド・ビームを使用してウエ
ハの比較的大きい面積を露光することによって可能にな
る。電子ビームの光学的諸特性は、標準的な磁界ビーム
の操作および集束を含み、フラッド・ビームをリソグラ
フィ・マスク上に撮像し、その後基板に、つまりレジス
ト被覆ウエハに撮像するのに使用される。リソグラフィ
・マスクは、電子の散乱が大きい領域と電子の散乱が小
さい領域とで構成され、これらの領域はマスク・パター
ンに望まれる特徴を画定する。適切なマスク構造は例え
ば、米国特許第５，０７９，１１２号公報および同第
５，２５８，２４６号公報に詳述されている。
【００１９】ＳＣＡＬＰＥＬ器具の重要な特徴は、リソ
グラフィ・マスクと基板とに間に配置された後部焦点面
フィルタである。後部焦点面フィルタは、散乱の大きい
電子を遮断する一方、散乱の弱い電子を通過させ、それ
によって基板上に画像パターンを形成することによって
機能する。したがって、遮断フィルタは画像の望ましく
ない放射線を吸収する。これは、画像の望ましくない放
射線をマスク自体で吸収し、マスクの加熱および歪みに
寄与し、マスクの寿命を短縮する従来のリソグラフィ器
具とは対照的である。
グラフィ・マスクと基板とに間に配置された後部焦点面
フィルタである。後部焦点面フィルタは、散乱の大きい
電子を遮断する一方、散乱の弱い電子を通過させ、それ
によって基板上に画像パターンを形成することによって
機能する。したがって、遮断フィルタは画像の望ましく
ない放射線を吸収する。これは、画像の望ましくない放
射線をマスク自体で吸収し、マスクの加熱および歪みに
寄与し、マスクの寿命を短縮する従来のリソグラフィ器
具とは対照的である。
【００２０】ＳＣＡＬＰＥＬリソグラフィ・システムの
操作原理を図６に示す。リソグラフィ・マスク５２を、
図２の電子銃で生成した１０ｋｅＶの均一なフラッド・
ビーム５１とともに示す。メンブレン・マスク５２は、
散乱の大きい材料の領域５３および散乱の小さい材料の
領域５４を備える。ビームの散乱が弱い部分、つまり光
線５１ａは、磁気レンズ５５により、後部焦点面遮断フ
ィルタ５６の開口部５７を通って集束する。後部焦点面
遮断フィルタ５６は、シリコン・ウエハまたは電子を遮
断するのに適した他の材料でよい。電子ビームの散乱の
大きい部分は、ここでは光線５１ｂおよび５１ｃで表さ
れ、後部焦点面フィルタ５６によって遮断される。後部
焦点面遮断フィルタ５６を通過する電子ビームの像は、
５９で表す光学面に配置されたレジスト被覆基板上に集
束する。領域６０は、リソグラフィ・マスク５２の特徴
部５４、つまり露光すべき領域を複写し、領域６１は、
リソグラフィ・マスクの特徴部５３、つまり露光しない
領域を複写する。これらの領域は、当技術分野でよく知
られているように互換性があり、マイナスまたはプラス
のレジスト・パターンを生成する。
操作原理を図６に示す。リソグラフィ・マスク５２を、
図２の電子銃で生成した１０ｋｅＶの均一なフラッド・
ビーム５１とともに示す。メンブレン・マスク５２は、
散乱の大きい材料の領域５３および散乱の小さい材料の
領域５４を備える。ビームの散乱が弱い部分、つまり光
線５１ａは、磁気レンズ５５により、後部焦点面遮断フ
ィルタ５６の開口部５７を通って集束する。後部焦点面
遮断フィルタ５６は、シリコン・ウエハまたは電子を遮
断するのに適した他の材料でよい。電子ビームの散乱の
大きい部分は、ここでは光線５１ｂおよび５１ｃで表さ
れ、後部焦点面フィルタ５６によって遮断される。後部
焦点面遮断フィルタ５６を通過する電子ビームの像は、
５９で表す光学面に配置されたレジスト被覆基板上に集
束する。領域６０は、リソグラフィ・マスク５２の特徴
部５４、つまり露光すべき領域を複写し、領域６１は、
リソグラフィ・マスクの特徴部５３、つまり露光しない
領域を複写する。これらの領域は、当技術分野でよく知
られているように互換性があり、マイナスまたはプラス
のレジスト・パターンを生成する。
【００２１】ＳＣＡＬＰＥＬ器具を重要にする特徴は、
遮断フィルタを電子ビーム画像の後部焦点面に、または
その近傍に配置することである。ＳＣＡＬＰＥＬシステ
ムの詳細な構成は、米国特許第５，０７９，１１２号公
報および同第５，２５８，２４６号公報に詳述されてい
る。
遮断フィルタを電子ビーム画像の後部焦点面に、または
その近傍に配置することである。ＳＣＡＬＰＥＬシステ
ムの詳細な構成は、米国特許第５，０７９，１１２号公
報および同第５，２５８，２４６号公報に詳述されてい
る。
【００２２】本明細書で使用される、ウェーネルト・エ
ミッタという用語は、ほぼ平坦な放射表面を有する中実
の金属体を意味するものとし、前記平坦な放射表面は対
称形、つまり円形または正多角形の形状を有する。また
本明細書で使用される、基板という用語は、基板上に半
導体加工物が存在するか否かにかかわらず、電子ビーム
露光システムの対象面を画成するのに使用する。電子光
学面という用語は、電子銃の電子放出表面と電子ビーム
像が集束する表面、つまり半導体ウエハが位置する対象
面との間の、電子ビーム露光システムの空間のｘ−ｙ面
を述べるのに使用することができる。
ミッタという用語は、ほぼ平坦な放射表面を有する中実
の金属体を意味するものとし、前記平坦な放射表面は対
称形、つまり円形または正多角形の形状を有する。また
本明細書で使用される、基板という用語は、基板上に半
導体加工物が存在するか否かにかかわらず、電子ビーム
露光システムの対象面を画成するのに使用する。電子光
学面という用語は、電子銃の電子放出表面と電子ビーム
像が集束する表面、つまり半導体ウエハが位置する対象
面との間の、電子ビーム露光システムの空間のｘ−ｙ面
を述べるのに使用することができる。
【００２３】本発明を実現するのに必要な電子ビームの
光学的諸特性はよく知られ、本明細書では詳細に述べな
いが、遠距離ビーム成形に必要、および本発明の改良ウ
ェーネルト銃の露光量を調整するのに必要な格子バイア
スはそうではない。従来のウェーネルト銃のカットオフ
・バイアスは、通常は４００Ｖ以上である。本発明の改
良ウェーネルト銃には網状格子が存在するので、格子バ
イアスのカットオフは１００Ｖ未満であり、大抵の構
造、つまり以上で述べた実施形態では５０Ｖ未満であ
る。この電圧は、ウェーネルト電極に直接印加して、半
導体駆動回路を使用して切り換えるか調整することがで
き、これで装置の費用およびビーム制御システムの反応
時間が大幅に削減される。
光学的諸特性はよく知られ、本明細書では詳細に述べな
いが、遠距離ビーム成形に必要、および本発明の改良ウ
ェーネルト銃の露光量を調整するのに必要な格子バイア
スはそうではない。従来のウェーネルト銃のカットオフ
・バイアスは、通常は４００Ｖ以上である。本発明の改
良ウェーネルト銃には網状格子が存在するので、格子バ
イアスのカットオフは１００Ｖ未満であり、大抵の構
造、つまり以上で述べた実施形態では５０Ｖ未満であ
る。この電圧は、ウェーネルト電極に直接印加して、半
導体駆動回路を使用して切り換えるか調整することがで
き、これで装置の費用およびビーム制御システムの反応
時間が大幅に削減される。
【００２４】本発明の電子銃設計のカットオフ電圧は比
較的低いので、電子ビーム源に意図的なビームの揺れを
導入することにより、ビームの均一性をさらに強化する
ことは都合がよく、比較的単純である。揺れは、ウェー
ネルト格子バイアスに低周波数、つまり１〜１０ｋＨｚ
のビーム駆動信号を重ね合わせることにより生成するこ
とができる。この揺れは、揺れの周波数でビームのパタ
ーンを変化させ、したがって電子ビーム波面にある任意
のピークまたはホット・スポットが定期的に移動し、あ
る時間にわたる積算束が空間的にさらに一様になる。
較的低いので、電子ビーム源に意図的なビームの揺れを
導入することにより、ビームの均一性をさらに強化する
ことは都合がよく、比較的単純である。揺れは、ウェー
ネルト格子バイアスに低周波数、つまり１〜１０ｋＨｚ
のビーム駆動信号を重ね合わせることにより生成するこ
とができる。この揺れは、揺れの周波数でビームのパタ
ーンを変化させ、したがって電子ビーム波面にある任意
のピークまたはホット・スポットが定期的に移動し、あ
る時間にわたる積算束が空間的にさらに一様になる。
【００２５】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、電子ビーム成形要素を使用し、広い放射範囲にわた
って１次放射表面の電子ビームのプロフィールを滑らか
にする、ＳＣＡＬＰＥＬシステムの新しい電子ビーム源
を得ることができる。
ば、電子ビーム成形要素を使用し、広い放射範囲にわた
って１次放射表面の電子ビームのプロフィールを滑らか
にする、ＳＣＡＬＰＥＬシステムの新しい電子ビーム源
を得ることができる。
【図１】タンタル・ディスク・エミッタを有する従来の
ウェーネルト電子銃の模式的構成図である。
ウェーネルト電子銃の模式的構成図である。
【図２】本発明により改良されたウェーネルト電子銃の
模式的構成図である。
模式的構成図である。
【図３】従来のウェーネルト電子銃の網状格子からの電
子放射プロフィールを示す模式図である。
子放射プロフィールを示す模式図である。
【図４】本発明により改良されたウェーネルト電子銃の
網状格子からの電子放射プロフィールを示す模式図であ
る。
網状格子からの電子放射プロフィールを示す模式図であ
る。
【図５】関連する寸法を示す本発明の網状格子の部分的
模式的構成図である。
模式的構成図である。
【図６】ＳＣＡＬＰＥＬの原理を表す模式図である。
１１ ベース
１２ 陰極支持アーム
１３ 陰極フィラメント
１４ 電子エミッタ
１５ ウェーネルト支持アーム
１６ ウェーネルト開口
１７ 陽極
１８ 電子ビーム
２３ 網状格子
２５ 電子放射路
５１ 光線
５２ リソグラフィー・マスク
５３ 高散乱材料領域
５４ 低散乱材料領域
５５ 磁気レンズ
５６ 後部焦点面遮断フィルタ
５７ 後部焦点面遮断フィルタ開口部
５９ 光学面
６０ 露光領域
６１ 非露光領域
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ジェームス アレクサンダー リドル
アメリカ合衆国、07090 ニュージャー
ジー、ウェストフィールド、ラーウェイ
アベニュー 1067
(72)発明者 ウォーレン ケー． ワスキエビッツ
アメリカ合衆国、08809 ニュージャー
ジー、クリントン、レイ ストリート
114
(56)参考文献 特開 平６−216011（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−283015（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−31469（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−69771（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−225934（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−202649（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/027
G03F 7/20 504
H01J 37/065
H01J 37/305
Claims (10)
- 【請求項１】 レンズ・システムを使用して、パターン
化された電子ビームをレジスト被覆半導体ウエハの表面
に投影する少なくとも１つのリソグラフィステップを含
み、 （ａ）（ｉ）リソグラフィ・マスク、および （ｉｉ）前記電子ビームの電子を本質的に透過させない
後部焦点面フィルタ、を順次通して、前記電子ビームを
前記レジスト被覆半導体ウエハ上へ投射するステップを
有する半導体集積回路の製造方法であって、 前記電子ビームが電子銃の電圧源によって発生され、 （ｂ）前記電子銃が、陰極としての電子エミッタと、前
記電子エミッタから間隔をあけた陽極との間に電圧を確
立することによって動作され、かつ、前記電子エミッタ
と前記陽極との間に導電性網状格子を有し、そのため、
前記電子ビームが前記電子エミッタから前記導電性網状
格子を通って前記陽極へと流れることを特徴とする半導
体集積回路の製造方法。 - 【請求項２】 前記電子ビームが１０4Ａｃｍ-2ｓｒ-1
より小さい輝度を有することを特徴とする請求項１に記
載の方法。 - 【請求項３】 前記網状格子が４０〜９０％の透過性を
有することを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 電子ビーム露光システムであって、 （ａ）電子ビーム・エミッタと、 （ｂ）導電性網状格子と、 （ｃ）陽極と、 （ｄ）リソグラフィ・マスクと、 （ｅ）後部焦点面フィルタと、 （ｆ）基板と、 （ｇ）前記電子ビーム・エミッタからの電子ビームを生
成するバイアス手段を含む手段と、 （ｈ）前記導電性網状格子、前記陽極、前記リソグラフ
ィ・マスク、前記後部焦点面フィルタを順次通って、前
記電子ビームの少なくとも一部を前記基板へ配向する手
段とからなることを特徴とする電子ビーム露光システ
ム。 - 【請求項５】 前記網状格子が４０〜９０％の透過性を
有することを特徴とする請求項４に記載のシステム。 - 【請求項６】 前記網状格子の網が電鋳した（electro
formed）格子であることを特徴とする請求項５に記載の
システム。 - 【請求項７】 前記網状格子が、０．１ｍｍから１．０
ｍｍの範囲の距離だけ前記電子エミッタから間隔をあけ
ることを特徴とする請求項４に記載のシステム。 - 【請求項８】 電子エミッタがタンタルのディスクから
なることを特徴とする請求項４に記載のシステム。 - 【請求項９】 １００Ｖ未満の電圧で前記電子エミッタ
にバイアスをかけるバイアス手段を更に有することを特
徴とする請求項４に記載のシステム。 - 【請求項１０】 前記バイアス手段が、交流電圧で前記
電子エミッタにバイアスをかける手段を含むことを特徴
とする請求項９に記載のシステム。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/306287 | 1999-05-06 | ||
| US09/306,287 US6232040B1 (en) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | Method of electron beam exposure utilizing emitter with conductive mesh grid |
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000135070A Expired - Fee Related JP3492977B2 (ja) | 1999-05-06 | 2000-05-08 | 半導体集積回路の製造方法 |
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| US6232040B1 (en) * | 1999-05-06 | 2001-05-15 | Agere Systems, Inc. | Method of electron beam exposure utilizing emitter with conductive mesh grid |
| DE60033767T2 (de) * | 1999-06-22 | 2007-11-15 | Fei Co., Hillsboro | Korpuskularoptisches gerät mit einer teilchenquelle umschaltbar zwischen hoher helligkeit und grossem strahlstrom |
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| JP2002163005A (ja) * | 2000-11-29 | 2002-06-07 | Nikon Corp | 制御系の設計方法、制御系、制御系の調整方法及び露光方法 |
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| US7057353B2 (en) * | 2003-01-13 | 2006-06-06 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Electronic device with wide lens for small emission spot size |
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| JP5241195B2 (ja) * | 2006-10-30 | 2013-07-17 | アイエムエス ナノファブリカツィオン アーゲー | 荷電粒子露光装置 |
| DE102007042108B4 (de) * | 2007-09-05 | 2010-02-11 | Siemens Ag | Elektronenquelle mit zugehöriger Messwerterfassung |
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-
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