JPH03104111A - ブランキングアパーチャアレーおよびその製造方法 - 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】 〔概　要〕 半導体装置の製造に用いられる電子ビーム露光装置に関
し、より詳しくは、該露光装置のブランキングアパーチ
ャアレーおよびその製造方法に関し、 欠陥のないプランキング電極を有するブランキングアパ
ーチャアレーおよびその製造方法を提供することであり
、高精度のビームパターン照射を可能にすることを目的
とし、 所定間隔の多数の開孔を有する基板であって、該開孔そ
れぞれの対向側面に導電性多結晶シリコンからなる一対
の対向電極を有し、該電極と基板の側面との間に絶縁膜
が形威されている電子ビーム露光装置のプランキングア
バーチャアレーに構戒する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体装置の製造に用いられる電子ビーム露
光装置に関し、より詳しくは、該露光装置のブランキン
グアパーチャアレーおよびその製造方法に関する。

近年、ＩＣ，ＬＳＩなどの半導体装置はその機能が向上
して、計算機、通信機、各種機械など産業全般にわたっ
て技術進歩に寄与している。半導体装置の製造プロセス
技術の大きな柱は微細加工による高集積化を図ることで
あり、光リソグラフィーでは微細加工限界が０．３一程
度にあるとされているが、電子ビーム露光では０．１μ
以下の微細加工が０．０５μ以下の位置合せ精度で行な
える。そこで、１　ｃｕｔを１秒程度で露光できる電子
ビーム露光装置が実現するならば、微細さ、位置合せ精
度、クイックターンアラウンド、信頼性などの点で、他
のリソグラフィー手段よりも有利であり、１又は４ギガ
ビットメモリやＩＭゲー｝ＬＳＩなどの製造に寄与する
。

〔従来の技術〕

電子ビーム露光装置にもいくつかのタイプがあり、ポン
イトビームの露光装置ではスループットが非常に低いの
で、主に研究開発用に使用されている。可変矩形ビーム
の露光装置ではポイントビーム方式よりもｌ〜２桁スル
ープットが高くなっているが、０．１ｐｍ程度の微細パ
ターンが高集積度に詰まったパターンを露光する場合に
はやはりスルーブットは低い。これでもＩ　ＧＡＲＡＭ
の描画では約３桁もスルーブットが低いといわれている
。

これらよりもスルーブットが大幅に高くかついかなるパ
ターンでも電子ビーム露光できる方法として、本出願人
らが提案した多数開孔のブランキングアパーチャアレー
による方法がある（例えば、実公昭５６−１９４０２号
公報参照〉。この公報では、多数の孔を有するゲート板
と呼び複数枚一組で使用されているが、その後の改善に
より１枚ですむようになっている。プランキングアバー
チャアレーは、シリコンなどの半導体結晶を基板として
、それに多数の開孔を所定間隔にて２次元的な配置で形
成し、各開孔の両側面に一対のプランキング電極を形成
してあり、プランキング電極間に電圧を印加するか、し
ないかをパターンデータにより制御するようになってい
る。例えば、各開孔での一方の電極を接地し、他方の電
極に電圧を印加すると、該開孔を通過する電子ビームは
曲げられるので、下部に設置されたレンズを通過した後
に単開孔アパーチャでカットされて電子ビームは試料面
（半導体基板上のレジスト層）には届かない。一方、他
方の電極に電圧を印加しないと、そこを通過する電子ビ
ームは曲げられることはないので、下部に配置されたレ
ンズを通過した後にアパーチャでカットされずに電子ビ
ームが試料面に達する。

このように平面でオンオフ可能な点状電子ビームの集合
が並ぶことになる。例えば、直径０．　０２７−のビー
ムを２００Ｘ　２００＝４０．０００本並べて、４μ×
４ハでいかようにもパターン形成可能な集合電子ビーム
となる。通常は、電子ビーム露光装置の最終レンズの球
面収差、色収差は約０．　０２７＝−程度にしか抑える
ことができないので、ブランキングアパーチャアレーを
通過した個々のビームは試料面上では、オーバーラップ
して照射されて０．０２一径の個々のビームが離れてし
まうことはない。

さて、このブランキングアパーチャアレーのプランキン
グ電極は、金属で作られており、その形成方法では、基
板に一対の溝を掘り、その溝表面に絶縁膜を形成し、該
構内に金属（例えば、タングステン）を蒸着法、スパッ
タリング法などで堆積する。そして、金属電極の間の基
板部をエッチング除去して開孔を形成し、開孔側面の絶
縁膜をエッチング除去する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の金属電極形成においては、溝内に金属を堆積（充
填〉する際に，溝の開口に比して深さが？きいために、
第３Ａ図および第３Ｂ図に示すように、中央に巣が発生
したりして完全に充填することはむずかしい。ここでは
、例えばシリコン基板１に選択エッチング（トレンチエ
ッチング）にて溝を形成し、熱酸化法で溝を含め全面に
ＳｉＯ■絶縁膜２を形成し、タングステン３をスパッタ
リング法で堆積させている。全面絶縁膜なので、選択或
長を利用した溝内充填を行なうことができず、第３Ｂ図
のように巣４が生じてしまう。

このような巣が金属電極に生じていると、後工程での側
面絶縁膜の除去の際に金属電極の一部が欠けることがあ
り、また、使用中には熱がかかり電極面の変形するなど
、電極間隔が変動してしまう。すると、電子ビームの適
切な偏向ができずに、ビームパターンの乱れを招く。

本発明の目的は、欠陥のないプランキング電極を有する
ブランキングアパーチャアレーおよびその製造方法を提
供することであり、高精度のビームパターン照射を可能
にすることである。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的が、所定間隔の多数の開孔を有する基板であ
って、該開孔それぞれの対向側面に導電性多結晶シリコ
ンからなる一対の対向電極を有し、該電極と前記基板の
側面との間に絶縁膜が形成されている電子ビーム露光装
置のブランキングアパーチャアレーによって達或され、
さらに下記工程（ア）〜（キ〉＝（ア）基板を選択エッ
チングして一対の微細な溝を所定間隔を隔てて多数形成
する工程；　（イ）該溝内を含むシリコン基板上に絶縁
膜を形成する工程；　（ウ〉該絶縁膜で覆われた前記溝
内に導電性多細晶シリコンを充填する工程；（工〉前記
基板を裏面側より溝の底部が表出するまでエッチングし
て薄くする工程；　（オ）一対の溝で絶縁膜の間の前記
基板部分を選択エッチングして開孔を形成する工程；　
（力〉該開孔の側面の該絶縁膜をエッチング除去する工
程；および（キ）充填した多結晶シリコンの電極のため
の配線を形成する工程；とを含んでなる電子ビーム露光
装置のプランキングアバーチャアレーの製造方法によっ
ても達或される。

〔作　用〕

本発明では、電極材料に導電性多結晶シリコンを用いる
ことによって、溝内に巣の発生なしに充填することで容
易にかつ問題のないプランキング電極を形成することが
できる。このことは、通常のデフレクタおよびその形成
法からは導き出せることではない。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して、本発明の実施態様例によっ
て、本発明を詳しく説明する。

第ＩＡ図〜第ＩＥ図は、本発明に係る製造方法にしたか
った工程でのブランキングアパーチャアレーの部分断面
図であり、次のようにして製造できる。

第ＩＡ図に示すように、単結晶シリコンの基板〈ウェハ
ー）１１に一対のａ１２をリアクティブイオンエッチン
グ（ＲＩＥ）法によって形成する。シリコン基板１１の
厚さは、例えば、５００ｊａ程度であり、溝１２の開口
幅は１−で、深さは３０Ｊａで、その長さは７μである
。

次に、第ＩＢ図に示すように、シリコン基板１１を熱酸
化法によって全面にＳｉＯ２絶縁膜１２を形成する。そ
して、本発明にしたがって導電性多結晶シリコン膜１４
を化学気相戒長（ＣＶＤ）法によって溝１２を完全に埋
めるように形成する。

ポリッシングによって多結晶シリコン膜１４を除去して
、第ＩＣ図に示すように、溝内のみに導電性多結晶シリ
コン部分１４Ａを残す。これがプランキング電極でもあ
る。

次に、所定数の開孔に相当する所定領域のシリコン基板
１１を多結晶シリコン電極１４Ａのない裏側から選択エ
ッチングして、第ＩＤ図に示すように、シリコン基板厚
さを溝深さ（電極高さ〉程度にする。なお、シリコン基
板１１の外周部は元の厚さのままで基板に所定の機械的
強度を与えている。それから、レジスト１６を塗布し、
露光・現像して、開孔に対応する領域以外を覆う。この
レジストを？スクとして、表面のＳｌＯ■絶縁膜１３を
ＲＩＥなどのドライエッチング法で除去する（第１Ｄ図
）。

続けて、エッチングガスを変えてシリコン基板部分１１
Ａをエッチング除去して開孔（透孔）１５を、第ＩＥ図
に示すように、形成する。このシリコン基板部分１１Ａ
は一対の電極１４Ａの間にあって除去された後には、絶
縁膜１３が表出する。そして、エッチングガスをＳｉＯ
■用にしてエッチングを行なって開孔１５の側面にある
Ｓｉ０２絶縁膜１３を除去する（第１Ｅ図）。次に、レ
ジスト１６を溶液で又はアッシングによって除去すると
、第３Ａ図の平面図に示すような、一対の対向した多結
晶シリコン電極１４Ａを備えた開孔ｌ５を多数（所定数
）所定間隔配列されているブランキングアパーチャアレ
ーが得られる。なお、第２Ａ図では、４　Ｘ　４　＝１
６個の開孔１５であるがもっと多数形成されており、第
２Ｂ図では形成した開孔１５が４ブロックに分けられて
おり、各ブロック１７が１照射領域に対応している。こ
のアレ−１８は電子ビームの偏向によって移動すること
なく、いずれかのブロック１７の開孔１５を用いて所定
のビームパターンを形成することができる。

最後に、各開孔１５の一対の電極１４Ａに接続した配線
（図示せず）を従来通りに形成してプランキングアバー
チャアレーが完或する。この配線形成工程は多結晶シリ
コン膜のポリッシング工程の後に行なってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、欠陥発生の恐れ
のある金属電極に代る形成容易で巣の生じることのない
導電性多結晶シリコン電極を用いるので、信頼性の向上
したブランキングアパーチャアレーが得られる。このア
レーの使用は多数開孔のブランキングアパーチャアレ一
方式の電子ビーム露光の精度および信頼性をさらに高め
る。

【図面の簡単な説明】

第ＩＡ図〜第１Ｅ図は、本発明に係る製造方法による製
造工程でのプランキングアバーチャアレーの部分断面図
であり、 第２Ａ図および第２Ｂ図は、ブランキングアパーチャア
レーの概略平面図であり、 第３Ａ図および第３Ｂ図は、従来の金属電極を溝内に形
成する状態を示す基板および電極の部分断面図である。 １１・・・基板、　　　　　　１２・・・溝、１３・・
・絶縁膜、 １４Ａ・・・多結晶シリコン電極、 １５・・・開孔、 １６・・・ブランキングアバーチャアレー第１Ａ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定間隔の多数の開孔を有する基板であって、該開
   孔それぞれの対向側面に導電性多結晶シリコンからなる
   一対の対向電極（１４Ａ）を有し、該電極と前記基板（
   １１）の側面との間に絶縁膜（１３）が形成されている
   ことを特徴とする電子ビーム露光装置のブランキングア
   パーチャアレー。 ２、下記工程（ア）〜（キ）： （ア）基板を選択エッチングして一対の微細な溝を所定
   間隔を隔てて多数形成する工程； （イ）該溝内を含む前記基板上に絶縁膜を形成する工程
   ； （ウ）該絶縁膜で覆われた前記溝内に導電性多細晶シリ
   コンを充填する工程； （エ）前記基板を裏面側より前記溝の底部が表出するま
   でエッチングして薄くする工程； （オ）前記一対の溝で絶縁膜の間の前記基板部分を選択
   エッチングして開孔を形成する工程；（カ）該開孔の側
   面の該絶縁膜をエッチング除去する工程；および （キ）前記充填した多結晶シリコンの電極のための配線
   を形成する工程； とを含んでなることを特徴とする電子ビーム露光装置の
   ブランキングアパーチャアレーの製造方法。