JPH0279411A - マルチ荷電子ビーム露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、集積回路素子等の製造工程においてウェハや
マスク基板の試料に微細パターンを描画する荷電子ビー
ム露光装置に関し、特に多数のチップを同時に描画し得
るマルチ荷電子ビーム露光装置の改良に関する。

（従来の技術） 集積回路素子等の製造におけるパターン描画方法として
周知の荷電子ビーム露光法は、生産性が低いという欠点
があったため、複数の荷電子ビームを用いて複数のチッ
プを同時に描画し得るようにして、生産性を向上させた
マルチ荷電子ビームｎ光装置が従来提案されている。

第１図は、この提案に係るマルチ荷電子ビーム露光装置
におけるマルチビーム発生機構を示すものであって、マ
トリックス状に配置された複数の矩形スリット孔を有す
る第１の成形板１０１と、同じく矩形スリット孔を有す
る第２の成形板＋０２と、これら間に第１の成形板のス
リット孔の像の第２の成形板上へ投影する位置を可変に
偏向させる可変成形用偏向器１０３とを備えると共に、
第２の成形板１０２から下方に位置する試料（図示せず
）側に放射する複数のビームを選択的に通過、遮断する
マトリックスブランカ１０５を設けたものである（例え
ば、特開昭６０−８０２２２号公報）。この従来の露光
装置によれば、第１図の上方から入射する荷電子ビーム
を、第１と第２の成形板１０１゜１０２と偏向器１０３
とにより、複数の任意の大きさの矩形ビームとして所望
の方向に偏向して発生するので、任意に配置したパター
ンの露光が可能である上に、マトリックスブランカ１０
５により不要のビームをブランキングしく更にブランキ
ングアパーチャ１０４により遮断し）、必要なビームの
みを第１図の下方に位置する試料に到達させて試料上に
露光し、描画のための照射回数を減少させ、スルーブツ
トを向」二させている。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来のマルチ荷電子ビーム露光装置においては、荷
電子ビーム（イオンビーム）は第１の成形板＋０１のス
リット孔と第２の成形板＋０２のスリット孔とによって
成型されるので、該ビームの形状は、スリット孔の形状
、即ち図示例では矩形のみに限定される。このため、描
画すべきパターンの形状が矩形以外（例えば三角形、六
角形等の多角形、円形等）の場合には、１回の照射で描
画し得ず、且つ照射毎に第１．第２の成形板等を異なる
ビーム形状のものに取換える必要があり、描画効率の低
下を招いていた。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり
、ｔａ画するパターンの大きさ及び形状に応じてビーム
形状を成形し、種々の形状のパターンを効率良く描画し
得るようにして生産性の向上を図ったマルチ荷電子ビー
ム露光装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明は、イオンビームを遮断
及び通過させるブランカを備えたマルチ荷電子ビーム露
光装置において、被描画物と所定のイオンビームを発射
するイオンビーム源との間に、描画パターンの大きさ及
び形状に応じて、ｍｌ記イオンビームを所要の大きさ及
び形状に成形する可変アパーチャを設けると共に、該可
変アパーチャで成形されたイオンビームを被描画物の照
射すべき描画範囲に偏向する偏向器と、該偏向器で選択
された描画範囲の偏向イオンビームを受け、被描画物に
並列的にイオンビームを分配し、パターンを描画するビ
ーム分配手段とを設けるようにしたものである。

また、前記ブランカは、前記イオンビーム源と前記可変
アパーチャとの間に設けるようにすることが望ましい。

（作用） イオン源から発射されたイオンビームは、描画パターン
の大きさ及び形状に応じて、適切な大きさ及び形状に成
形され、被描画物の描画範囲に並列的に分配される。そ
して、これらの分配された複数のイオンビームにより、
複数のパターンが同時に描画される。

また、イオンビームの照射は、必要に応じてブランカに
よりオン、オフ制御される。

（実施例） 以下本発明の実施例を添付図面に基づいて詳述する。

第２図（ａ）は、本発明の一実施例に係るマルチ荷電子
ビーム露光装買主要部の斜視図である。

同図中１はイオンビーム２１を出力するイオンビーム源
（荷電子ビーム源）、７はイオンビーム２１により描画
される試料（被描画物、例えばシリコンウェハ）であり
、イオンビームｍｌと試料７との間には、イオンビーム
２１の形状を成形する可変アパーチャ３が設けられてい
る。イオンビーム源１゛と可変アパーチャ３のｍｌには
、イオンビーム２１の照射をオン、オフするブランカ２
が設けられ、可変アパーチャ３と試料７の間には、イオ
ンビーム２１を偏向する偏向器４と、該偏向器４により
偏向されたイオンビーム２１を受け、試料７に並列的に
イオンビームを分配し、パターンを描画するスクリーン
レンズ５（ビーム分配手段）どが設けられている。８は
Ｘ−Ｙテーブルであり、その上に設けられた真空チャッ
ク９により試料７が固定されている。

イオンビーム源ｌは、イオン（荷電子）を発生させるイ
オン１ｌｌｌａと、該イオンを所望のイオンビーム２１
として出力するＥＸＢ　（ＥグロスＢ）Ｉｂ、マスセパ
レータｌｃ等より成り、本実施例においては、正電荷の
イオンビームを発生する。

ブランカ２は一種の偏向器であり、必要に応じてイオン
ビーム２１を偏向させ、イオンビーム２１の形状を成形
するために可変アパーチャ３に設けられたビーム成形孔
３１を通過させないようにして、該イオンビーム２１を
遮断する一力、パターン描画時にはイオンビーム２１が
前記ビーム成形孔３１を通過するようにする。イオンビ
ーム２１の形状は、可変゛アパーチャ３のビーム成形孔
３１の形状により決定され、このビーム成形孔３１の形
状に応じた像が試料７上に投影される。

可変アパーチャ３は、描画するパターンの大きさ、形状
に応じて、ビーム成形孔３１の大きさ及び形状を変更し
得るように、例えば第４図に示すように構成される。同
図（ａ）は、ローレット式の可変アパーチャの一例であ
り、円板３０１に種々の異なる形状（例えば三角形、矩
形、六角形１円形等）及び大きさの複数のビーム成形孔
が、軸心Ｐを中心とする同一円周上に位置するように設
けられている。円板３０１を矢印の方向に回転させるこ
とにより、所望の形状及び大きさのビーム成形孔を選択
することができる。第２図（ａ）の可変アパーチャ３は
、このローレット式可変アパーチャを示している。第４
図（ｂ）、　（Ｃ）は共に進退型の可変アパーチャの一
例であり、同図中Ｘ方向に進退可能な１対の相対向する
遮蔽部材３０２とＹ方向に進退可能な１対の相対向する
遮蔽部材３０３とが設けられ、これら部材間に斜線で示
すビーム成形孔を画成するようになっている。これらの
遮蔽部材３０２．３０３を進退させることにより、斜線
部のビーム成形孔の形状及び大きさを適切に変更するこ
とができる。

第２図に戻り、偏向器４は第１の偏向器４ａと第２の偏
向器４ｂとより成り、両者はともに８つの電極（第２図
（ａ）において、手前側２つの電極は図示を省略してい
る）を備えた８ｗＡ偏向器である。可変アパーチャ３で
成形されたイオンビームは、第１の偏向器４ａにより第
２図（ａ）の−点鎖線、実線及び破線で示すように広げ
られ、第２の偏向器４ｂによってスクリーンレンズ５上
に集束するように偏向される。ここで、−点鎖線。

実線及び破線で示したビームは、代表的なビームのみ図
示したちのであり、実際には、イオンビームは試料７の
描画範囲に対応するスクリーンレンズ５の所定範囲全体
に亘って照射される。

スクリーンレンズ５は、鉄又はアルミニウムに酸化しに
くい金Ｍ（例えば金）を蒸着したものであって、多数の
レンズ孔（例えば直径１ｍｍの円形孔）が設けられてい
る。第２図（ｂ）に示すように、スクリーンレンズ５に
より、レンズ孔のそれぞれに対応して試料７上に前記ビ
ーム成形孔３１の像（図示した例では、前記ビーム成形
孔３１が矩形の場合）が投影され、その大きさは例えば
１μｍＸ１μｍ程度となる。この投影像の大きさ及び形
状は、前述したようにビーム成形孔３Ｉの大きさ及び形
状を変更することにより、描画すべきパターンの形状に
応じて適切に選択することができる。そして、スクリー
ンレンズ５を通過した複数のイオンビームにより、同じ
パターンを複数同時に試料７上に描画することが可能と
なる。

Ｘ−Ｙテーブル８は、互いに直交するＸ軸とＹ軸の方向
に移動可能なテーブルであり、試料７を所定の照射位置
に移動させる。真空チャック９は、試料７を搭載してＸ
−Ｙテーブル８上に固定する。

ここで、スクリーンレンズ５と試料７との間隔は、例え
ばｌ０Ｎ１程度に設定され、試料７はスクリーンレンズ
に対して負電圧（例えば−９ＫＶ）が印加される。また
、第２図（ａ）に示す装置全体は、真空チェンバ内に収
容され、所定圧力（例えばＩ　Ｏ−”　−１０−”　［
ｔｏｒｒ］　）下で描画を行なうようになっている。

第３図は、前述した実施例に係るマルチ荷電子ビーム露
光装置の全体ブロック構成図であり、第２図に対応する
要素には、同一符号を付しである。

第３図中、６はアライメントマーク検出器、！０は前記
真空チェンバ、１１は排気装置である。アライメントマ
ーク検出器６は、試料７上に予め形成されたアライメン
トマーク（例えばイオンビームを照射すると発光するイ
ンジウム・リン化合物）からの信号（光）を検出し、そ
の検出信号をアライメント位置検出装置１８に供給する
。真空チェンバ１０は、第２図に示した装置全体を収容
し、排気装置１１により前記所定圧力まで排気される。

イオンビーム源１．ブランカ２．可変アパーチャ３．偏
向器４．Ｘ−Ｙテーブル８及び排気装置１１には、それ
ぞれイオンビーム源コントローラ１２、ブランカコント
ローラ１３．アパーチャコントローラ１４．ビーム偏向
コントローラ１５゜Ｘ−Ｙテーブルコントローラ１６及
び排気コントローラ１７が接続され、これらのコントロ
ーラ１２〜１７は、イオンビーム源１．ブランカ２．可
変アパーチャ３．偏向器４．Ｘ−Ｙテーブル８及び排気
装置１１をそれぞれ駆動制御する。また、ブランカコン
トローラ１３．アパーチャコントローラ１４．ビーム偏
向コントローラ１５及びＸ−Ｙテーブルコントローラ１
６の入力側には、パターンデータ入力装置１９が接続さ
れ、描画すべきパターンデータが入力される。また、前
記アライメント位置検出装置１８は、その出力側がビー
ム偏向コントローラ１５及びＸ−Ｙテーブルコントロー
ラ１６に接続され、試料７の正確な位置決めに必要な信
号を供給する。

以上のように構成されたマルチ荷電子ビーム露光装置に
おいて１例えばシリンコウェハ７上にパターンを描画す
る場合、以下のような手順で行なわれる。

（１）　　ウェハ７　（レジストを塗布したものでもよ
い）をＸ−Ｙテーブル８上に真空チャック９によって固
定し、所定位置まで移動する。

（２）排気装置１１により、真空チェンバ１０内部をそ
の圧力が前記所定圧力となるまで排気する。

（３）　　ウェハ７上のアライメントマークを検出し、
予め設定されたパターン描画位置とのずれを計算し、ウ
ェハ位置を補正する。

（４）　　Ｘ−Ｙテーブル８を移動し、ウェハ７をイオ
ン照射する位置に位置決めする。

（５）描画するパターンの大きさ及び形状に応じて、可
変アパーチャ３を最適に設定する。

（６）イオンビームがウェハ７上の正しい位置にパター
ンを描画するように、偏向器４の偏向電圧を設定する。

（７）設定したアパーチャに適合する時間だけ、ブラン
カ２を用いてイオン照射を行なう。

（８）手順（５）に戻り、パターン描画が終了するまで
、このサイクルを繰り返す。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明は、イオンビームを遮断及
び通過させるブランカを備えたマルチ荷電子ビーム露光
装置において、被描画物と所定のイオンビームを発射す
るイオンビーム源との間に、描画パターンの大きさ及び
形状に応じて、前記イオンビームを所要の大きさ及び形
状に成形する可変アパーチャを設けると共に、該可変ア
パーチャで成形されたイオンビームを被描画物の照射す
べき描画範囲に偏向する偏向器と、該偏向器で選択され
た描画範囲の偏向イオンビームを受け、被描画物に並列
的にイオンビームを分配し、パターンを描画するビーム
分配手段とを設けるようにしたので、描画パターンの大
きさ及び形状に応じて、描画単位であるイオンビームの
大きさ及び形状を任意に選択又は変更すると共に、単一
のイオンビームから複数のパターンを形成して、被描画
物に同じパターンを複数同時に描画することができる。

その結果、種々の形状のパターンを効率良く描画し、生
産性の向上を図ることができるという効果を奏する。

また、前記ブランカを前記イオンビーム源と前記可変ア
パーチャとの間に設けるようにしたので、イオンビーム
の照射を容易にオン、オフすることができ、アパーチャ
のビーム成形孔の選定又は変更の間イオンビームの照射
を遮断したりＸ−Ｙテーブルによる被描画物の移動時等
において描画を中断することができると共に、レジスト
の感光時問に応じた最適照射時間の設定等を容易に行な
うことができる。その結果、描画不良率を低減し、描画
パターンの解像度向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、従来のマルチ荷電子ビーム露光装置における
、マルチビーム発生機構を示す図、第２図は、本発明の
一実施例に係るマルチ荷電子ビーム露光装置主要部の斜
視図、第３図は本発明の一実施例に係るマルチ荷電子ビ
ーム露光装置の全体ブロック構成図、第４図は可変アパ
ーチャの実施例を示す正面図である。 ｌ・・・イオンビーム源、２・・・ブランカ、３・・・
可変アパーチャ、４・・・偏向器、５・・・スクリーン
レンズ（ビーム分配手段）、７・・・試料（被描画物）
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、イオンビームを遮断及び通過させるブランカを備え
   たマルチ荷電子ビーム露光装置において、被描画物と所
   定のイオンビームを発射するイオンビーム源との間に、
   描画パターンの大きさ及び形状に応じて、前記イオンビ
   ームを所要の大きさ及び形状に成形する可変アパーチャ
   を設けると共に、該可変アパーチャで成形されたイオン
   ビームを被描画物の照射すべき描画範囲に偏向する偏向
   器と、該偏向器で選択された描画範囲の偏向イオンビー
   ムを受け、被描画物に並列的にイオンビームを分配し、
   パターンを描画するビーム分配手段とを設けたことを特
   徴とするマルチ荷電子ビーム露光装置。 ２、前記ブランカを前記イオンビーム源と前記可変アパ
   ーチャとの間に設けたことを特徴とする請求項１記載の
   マルチ荷電子ビーム露光装置。