JPH04137519A

JPH04137519A - 反射マスク及びこれを用いた荷電ビーム露光装置

Info

Publication number: JPH04137519A
Application number: JP2256960A
Authority: JP
Inventors: Kanji Wada; 和田　寛次
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1992-05-12
Anticipated expiration: 2014-10-06
Also published as: DE69123677D1; JP2957669B2; KR950014607B1; EP0478215B1; EP0478215A2; DE69123677T2; US5254417A; EP0478215A3

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は半導体装置の製造で用いられる荷電ビーム露光
方法に係わり、特に反射マスク及びこれを用いた荷電ビ
ーム露光装置に関する。

（従来の技術）ＬＳＩの進歩に伴い、数世代光の先端デバイスの開発お
よび研究には０２ミクロン以下のパターンを露光する必
要がある。これは、現在、生産に使用している光露光技
術では不可能であり、そのため分解能が高い荷電ビーム
露光装置、例えば電子ビーム露光装置か使用されている
。中でも可変整形ビーム方式の電子ビーム露光装置は、
電子ビームを整形アパーチャにより矩形や三角形の断面
形状（アパーチャ像）に整形し、これにより所望のパタ
ーンを露光するので、比較的高いスループットが得られ
る。

第７図は、前述した可変整形ビーム方式の電子ビーム露
光装置を用いてパターン露光する場合のパターンの合成
断面形状を示す概略図である。この図に示すように、こ
の方式では第一の矩形のアパーチャ像７１を第二の矢印
形の整形アパーチャア２上にビームを偏向させて投影し
合成断面形状か矩形７３や三角形７４のビームを形成す
る。使用される整形アパーチャの穴の寸法は数〜数十ミ
クロンである。このようにして合成されて整形されたビ
ームは、通常２０〜４０分の−に縮小して試料面上へ投
影される。

しかしながら、この方式でも、ＩＧ（ギガ）クラスのデ
バイスの研究開発となると、露光時間が非実用的になる
。それは、この方式ではビームの断面形状が数種類の限
定された図形しか発生できず、１つのパターンを露光す
るのに複数回の露光を必要とするからである。

第８図は、電子ビーム露光装置で発生できるビームの断
面形状の種類を示す概略図である。この図に示すように
せいぜい５種類の限定された図形しか発生することがで
きない。このことを、例えばＤＲＡＭのセル部を例にと
って説明する。第９図はＤＲＡＭのセル部のパターンを
露光する方法を説明する説明図である。このセル部のパ
ターンは、この図に示す基本図形が繰返された配列から
成っているが、この様なパターンは、この図の如く分割
して順次露光することになる。この例では２０シヨツト
になる。Ｉ　Ｇｂ　ｉ　ｔＤＲＡＭのセル部の露光には
２０Ｇシヨツトか必要である。感度５μＣ／ｃｄの高感
度レジストと５０Ａ／Ｃｉの高電流密度を使用し、１シ
ヨツト当たり要する露光時間を短縮しても１チツプの露
光には３５分、ウェハ全面１００チツプを露光するには
約６０時間もかかる。２４枚構成のロフトでは露光終了
までに２か月もかかってしまう。非規則的な周辺回路部
まで含めると、その倍量上の時間がかかることになる。

この問題を解決するためには、所望の露光パターンの形
状のアパーチャ穴が形成された整形アパーチャを用いて
露光を行えば良い。例えば、前述した第９図に示すＤＲ
ＡＭのセル部のパターンを例にとると、このパターンの
形状のアパーチャ穴が形成された整形アパーチャを用い
て電子ビームを整形して露光すれば、２０倍以上の時間
短縮が可能となり実用的な時間で露光を行うことができ
る。

しかしながら、この方法では露光パターンの形状に合わ
せて任意形状の電子ビームを得るため、必要な精度（０
，１ミクロン）の多種類の任意形状のアパーチャ穴を整
形アパーチャに配列する必要があるが、実用的なピッチ
、例えば　１００ミクロンでアパーチャ穴を配列できな
いことや、穴であることがら例えばドーナッツ状の形状
が不可能であること等の困難がある。即ち通常、アパー
チャは金属板またはシリコンウェハを母材とし、機械加
工またはＬＳＩプロセスで使われている手段により前記
母材に所望の形状の透過穴を開口して製作されているが
、機械加工では歪みが生じるので、精々１．２個の穴し
か開口することができず、任意の形状の穴を配列するこ
とは困難である。この場合、加工精度は０．４ミクロン
程度しか得られない。さらにシリコンウェハの場合は、
通常のＬＳＩプロセスで使用されているプラズマやイオ
ンによるエツチング技術を使えば、ウェハの面方向はＯ
，１ミクロン程度の精度で任意形状の加工が可能である
が、深さ方向は数十ミクロンしか加工てきない。即ち、
非常に薄い厚みのアパーチャしか形成できないことにな
るが、アパーチャをホルダに固定するには穴以外の所は
数百ミクロンの厚さが必要である。そこで、ＫＯＨ等の
湿式エツチングにより裏面から穴を開ける方法がおこな
われている。第１０図はこの方法により形成されるアパ
ーチャの断面図である。しかし、この図に示すようにエ
ツチングの深さと同程度のサイドエツチングが生ずる。

このため、穴の配列ピッチを１腑以下にすることは困難
である。この結果、ビーム形状を選択するためには、］
＝以上もビームを偏向するか若しくはアパーチャを移動
せねばならず非実用的である。

以上述べたことは、電子ビーム露光装置に限らず荷電ビ
ーム露光装置全般についていえることである。

（発明が解決しようとする課題）以上述べたように従来の荷電ビーム露光装置は、ビーム
の断面形状が限定されているため、先端デバイスをパタ
ーン露光するのに非常に時間がかかるという問題点を抱
えていた。また、この問題点を解決するためには、ビー
ムを任意形状に整形する多種類の任意形状のアパーチャ
穴を整形アパーチャに配列する必要があるが、このよう
なアパーチャ穴を加工精度良くかつ実用的なピッチで配
列することは困難であった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、前述し
た問題を解決した反射マスク及びこれを用いた荷電ビー
ム露光装置を提供するものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本願第１の発明は前述した問題を解決するたか１め、荷電ビームを照射され、この荷電ビームを反射せし
めるに十分な電圧が印加された反射パターンと、荷電ビ
ームが照射され、この荷電ビームを入射せしめるに十分
な電圧が印加された前記反射パターン以外の表面部分に
形成された非反射パターンとが具備されたことを特徴と
する反射マスクを提供する。

また本願第２の発明は、荷電ビームを放射する荷電ビー
ム放射手段と、この荷電ビーム放射手段から放射された
荷電ビームを所定の断面形状に整形する荷電ビーム整形
手段と、この整形手段により整形された荷電ビームが照
射され、この荷電ビームを反射せしめるに十分な電圧が
印加された反射パターンと、前記整形された荷電ビーム
が照射され、この荷電ビームを入射せしめるに十分な電
圧が印加された前記反射パターン以外の表面部分に形成
された非反射パターンとが具備された反射マスクと、前
記反射パターンで反射せしめられた荷電ビームが照射さ
れる試料を設置する試料設置部とが具備されてなる荷電
ビーム露光装置を提供する。

さらにまた本願第３の発明は、荷電ビームを放射する荷
電ビーム放射手段と、この荷電ビーム放射手段から放射
された荷電ビームを所定の断面形状に整形する荷電ビー
ム整形手段と、この整形手段により整形された荷電ビー
ムの照射経路上に設けられ、この荷電ビームの照射方向
を変える荷電ビーム偏向手段と、この荷電ビーム偏向手
段によりその照射方向を変えた荷電ビームが垂直に照射
され、この荷電ビームを所定の断面形状で反射せしめる
反射マスクと、この反射マスクにより反射せしめられた
荷電ビームか再度前記荷電ビーム偏向手段に史→照射さ
れ、この≠！偏向手段によりその照射方向を変えた荷電
ビームが照射さ貸れる試料Ｐ接置する試料設置部とが具備されてなる荷電
ビーム露光装置をも提供する。

（作用）本願第１の発明による反射マスクであれば、反射パター
ンは荷電ビームを反射せしめ、この反射パターン以外の
表面部分に形成された非反射パターンは荷電ビームを入
射せしめるので、荷電ビーム露光装置の整形アパーチャ
の役割と同様の役割を果たし、前記反射パターンにより
反射せしめられた荷電ビームを試料の露光に用いること
ができる。また、反射パターンはＬＳＩの製造技術を用
いて任意の形状で加工精度良くかつ実用的なピッチで形
成することができるので、荷電ビームを任意の形状に整
形することができる。

また、本願第２の発明による荷電ビーム露光装置であれ
ば、荷電ビーム放射手段により放射された荷電ビームは
、荷電ビーム整形手段により整形された後、前記反射マ
スクへ入射し、前記反射パターンにより反射せしめられ
た荷電ビームが試料設置部に設置された試料に照射され
るので、前述した任意の形状に整形された荷電ビームを
試料に照射することができ、試料に対する露光時間はア
パーチャにより限られた断面形状のビームを用いる従来
の露光と比へ大幅に短縮される。また、前述したように
反射マスクには実用的なピッチで反射パターンか形成さ
れているので、ビーム形状の選択を容易に行うことがで
きる。

さらにまた、本願第３の発明による荷電ビーム露光装置
であれば、荷電ビーム放射手段により放射された荷電ビ
ームは、荷電ビーム整形手段により所定の断面形状に整
形され、荷電ビーム偏向手段によりその照射方向を変え
た後、反射マスクへ垂直に照射される。さらに、この反
射マスクにより、所定の断面形状で反射せしめられた荷
電ビームは再度前記荷電ビーム偏向手段に照射され、こ
の荷電ビーム偏向手段によりその照射方向を変え、試料
に照射されるので、反射マスクに対して垂直に面状の平
行ビームを照射しても、照射経路において障害が生ずる
ことはないとともに、面状平行ビームによる露光を行え
るため、試料に対する露光時間は大幅に短縮される。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を用いつつ詳細に説明する
。

第１の実施例第１図（ａ）は、本発明による反射マスクの一実施例の
構成を示す断面図、第１図（ｂ）はこの反射マスクに印
加する電圧の様子の一例を示す特性図である。

第１図（ａ）に示すように、シリコンからなるマスク基
板１上には断面がＴ字状のポリシリコンからなる反射パ
ターン２が形成されている。ここで、反射パターン２の
最上部２ａの上面が所望のパターン形状に加工されてい
る。この反射パターン２が形成される以外のマスク基板
１表面には絶縁膜としてシリコン酸化膜３が形成されて
おり、このシリコン酸化膜３上には反射パターン２と絶
縁を保った状態でポリシリコンからなる非反射パターン
４が形成されている。

ここで、反射パターン２にはそのポテンシャルが照射さ
れる荷電ビームに対して高くなるように電圧が印加され
、非反射パターン４にはそのボテンシャルか荷電ビーム
に対して低くなるように電圧が印加される。５．６はこ
の電圧印加のための電源である。例えば、荷電ビームが
電子ビームでその加速電圧か一２ＯＫ　Ｖの場合、反射
パターン２には一２ＯＫＶ−５Ｖ、非反射パターン４に
は一２ＯＫＶ＋　ｌ　Ｖ印加すればよいことになる。（
第１図う（ｂ））なお実際には、電子ビーム露光装置の場合、カ
ソードに印加される電圧をそのまま用い、この電圧を基
準にして反射パターン及び非反射パターンの電位を調節
すればよい。

なお、シリコン酸化膜３は、反射パターン２と非反射パ
ターン４の隙間を埋め込むように形成され、その一部は
反射パターン２の板状の最上部２ａの裏側にまで回り込
んで形成されているが、この最上部２ａから外に出ない
ように形成される。

これは、シリコン酸化膜３が前記最上部２ａから外へ出
た状態で形成された場合、外へ出た部分に荷電ビームが
照射されることにより、この部分に電荷が蓄積され、電
界に歪みが生じたり絶縁破壊が発生するからである。

次に、上記構成を有する反射マスク１０に荷電ビーム、
例えば電子ビームを照射した時のビームの挙動について
説明する。

図示しない荷電ビーム放射手段から放射され、整形手段
により整形された荷電ビームは、反射パターン２へは荷
電ビーム７として照射され、非反射パターン４へは荷電
ビーム８として照射される。

反射パターン２へ照射された荷電ビーム７は、この反射
パターン２のポテンシャルが荷電ビーム７に対してより
高くなっているので、この部分で照射方向と逆方向に力
を受ける。その結果、反射パターン２の表面近傍、例え
ばこの表面かられずかに離れた位置で前記逆方向に反射
される。

一方、非反射パターン４へ照射された荷電ビーム８は、
このパターン４のポテンシャルが前記反射パターン２の
場合とは逆に荷電ビーム７に対してより低くなっている
ので、この部分て照射方向と同一方向に力を受け、その
結果この照射方向へ入射するだけで反射はしない。

ここで、例えば荷電ビームか電子ビームである場合、非
反射パターン４へ印加される電圧と反射パターン２へ印
加される電圧（■１）との差電圧（■２）は、荷電ビー
ムのエネルギー幅を△Ｖ　、１、反射パターン２及び非
反射パターン４の素材のそれぞれの仕事関数をφ１、φ
２とすると、これらを考慮して高いコントラスト（荷電
ビームの反射マスクでの反射の選択性）が得られる様に
調節膜ぇオヵ、工、６４カ（よ、１６．−い２イ２１ｄ
８Ｖｏとなる様に設定する。仕事関数は例えば５ｉ（ｎ
’　）　、Ｐ　ｔＳＴａで各々４ｅｖ、５．４ｅｖ。

４、ｌｅｖである。荷電ビームが電子ビームの場合、エ
ネルギー幅はＬａＢ６熱電子カソード電子銃て△ＶｏＶ
５　ｅ　ｖ、Ｚ　ｒ／Ｗ熱電界電子銃で△Ｖ　ＩＩ’Ｃ
’　１．５　ｅ　ｖである。したがって、例えば電子銃
にＬａＢ６熱電子カソード電子銃を、反射パターン方、
電子銃にＺｒ／Ｗ熱電界電子銃を用いた時、△■ｏが小
であるのでＶ　２　＝　Ｏとしても、反射パターン２、
非反射パターン４の素材を選択することにより上述の条
件をほぼ満たすことができる。

例えば、反射パターン２にＴａを非反射パターン４にｐ
ｔを用いれば、非反射パターン４の電位は反射パターン
２より　５．４−４．Ｉ＝　］、３ｖ　ｏ　ｌ　ｔだけ
正電位になり、充分なコントラストが得られる。

また、反射パターン２に５ｉ（ｎ’）を非反射パターン
４にＰｔを用いても　５．４−４　＝　　１．４ｖ　ｏ
　１ｔとなり同様に充分なコントラストが得られる。

以上のことにより、高いコントラストを得ることができ
、この反射マスクを後述する荷電ビーム露光装置に設置
し、試料に対して露光を行えばよい次に、以上述へた反射マスクの製造方法の詳細を説明す
る。

第２図は、その製造方法の一実施例を示す工程断面図で
ある。この図において、第１図と同一の部分には同一の
符号を付して示し、詳細な説明は省略する。まず、第２
図（ａ）に示すように、シリコンからなるマスク基板１
上にシリコン酸化膜３及びポリシリコン膜４をこの順に
形成した後、基板１の表面を露出する接続孔Ａを開口す
る。

次に、第２図（ｂ）に示すように全面を熱酸化する。こ
の時、基板１の露出した表面及びポリシリコン膜４の表
面上にはシリコン酸化膜３ａが形成されるとともに、ポ
リシリコン膜４の開口部の角は丸まる。このため、反射
マスク使用時にポリシリコン膜（非反射パターン）４に
電圧を印加する際に、前記開口部のエツジにおいて電界
集中が生ずることはなく、これによりシリコン酸化膜３
が絶縁破壊を生ずることは防止される。

次に、レジストを塗布した後、これに露光、現像の処理
を行うことにより、前記接続孔Ａの底部の一部上のレジ
ストを除去する（第２図（Ｃ））。

さらに、この結果形成されるレジストパターン２１をマ
スクとしてエツチングを行うことにより、第２図（ｄ）
に示すように接続孔Ａの底部のシリコン酸化膜３ａの部
分を除去し、接続孔Ｂを開口する。

次に、反射パターンとなるポリシリコン膜２を例えばＣ
ＶＤ法により全面に堆積する。この際、このポリシリコ
ン膜２上に平坦化レジストを形成し、エッチバックする
ことによって、ポリシリコン膜２の表面を平坦にしてお
くと、反射マスク使用時にポリシリコン膜（反射パター
ン）２で反射される荷電ビームの方向がそろいマスクパ
ターンの解像度の劣化を抑えることができる。

次に、第２図（ｆ）に示すように、レジストパターン２
２を形成した後、これをマスクとして異方的にエツチン
グを行い、これによりポリシリコン膜２をパターニング
する。この後、レジストパターン２２を除去する（第２
図（ｇ））。

次に、パターニングされたポリシリコン膜２をマスクと
してシリコン酸化膜３ａを等方的にエツチングし、その
下のポリシリコン膜４の表面を露出する（第２図（ｈ）
）。この際、ポリシリコン膜２、即ち反射パターン２の
外周部直下のシリコン酸化膜３ａをも除去るようにし、
この外周部を露出するようにする。このようにすれば、
次の熱酸化工程で該外周部のエツジを十分に丸めること
ができ、マスク使用時にこの部分での電界集中を防止で
きる。

さらに、前記したように反射パターン２の外周部のエツ
ジにおける電界集中を防止するため、全面を熱酸化し、
反射パターン２及び非反射パターン４上にシリコン酸化
膜３ｂを形成する（第２図（ｉ））。

最後に、このシリコン酸化膜３ｂを等方的なエツチング
により除去するとともに、反射パターン２の外周部直下
のシリコン酸化膜をも除去する（第２図（ｊ））。この
ようにすれば、反射マスク使用時に荷電ビームがシリコ
ン酸化膜に直接照射されなくなり、この部分でのチャー
ジアップさらには絶縁破壊は防止される。なお、この実
施例方法において、第２図（ｇ）の工程の後、全面を熱
酸化し、その後、第２図（ｊ）の工程を行ってもよく、
前述した効果と同様の効果が得られる。

以上の工程により、本発明による反射マスクは完成する
。

次に、前述した反射マスクを用いた本発明による荷電ビ
ーム露光装置について電子ビーム露光装置を例にとって
詳細に説明する。

第３図は本発明による荷電ビーム露光装置（電子ビーム
露光装置）の一実施例の構成を示す概略図である。この
図に示すように、露光装置上部に荷電ビーム放射手段と
して電子銃３１が設けられている。

この電子銃３１はカソード３１ａ及びアノード３１ｂを
有し、例えばカソード３１ａには一２ＯＫ　Ｖの電圧が
印加され、アノード３１ｂは接地されている。カソード
３１ａ及びアノード３１ｂの間で電子は加速され、ビー
ムとして電子銃３１から放射される。この電子銃３１か
ら放射された電子ビームは、その経路に沿って設けられ
たコンデンサレンズ３２により平行ビームとなりアパー
チャ（整形手段）３３に照射される。このアパーチャ３
３は反射マスク表面の照射領域を限定するためのアパー
チャであり、このアパーチャ３３を通過した電子ビーム
は面状平行ビーム３４となっている。

この面状平行ビーム３４は、図面に対しして垂直な方向
に磁場を発生させる偏向器３５に入射し、電磁力により
その経路を９０°変え、反射マスク１０の方向へ照射さ
れる（図の実線）。

なおここで、電子ビームの経路は９０°変わっているが
、これに限らず他の角度、例えば１２０°でもよい。即
ち、磁場の強さ、向き、及び磁場の形成される領域等を
変えることによって、前記角度は変わるので、これらを
調節することにより電子ビームの経路を調節すればよい
。

経路の変わった電子ビームの経路に沿って、電磁レンズ
３６、静電レンズ電極３７が設けられ、これらにより電
子ビームが反射マスク１０に照射する際の焦点合わせが
行われる。また、前記経路に沿って静電偏向器３８が設
けられ、これによって電子ビームは、反射マスク１０表
面の所望の位置に照射される。なお、ここで静電レンズ
電極３７及び静電偏向器３８は複数個設けられているが
、これは反射マスク１０の表面及びその近傍の電界の歪
み、および偏向収差を補正するためである。また、反射
マスクＩＱは支持台３９上に設置され、支持台３９は移
動機構４０により移動せしめられ、これにより、反射マ
スク１０表面の照射位置の制御が行われる。

反射マスク１０で反射された電子ビームは、点線の経路
を経て前記偏向器３５に入射し、これによつはこの整形
アパーチャ４２へ焦点合わせするためのレンズ、４４は
４２ヘビームを位置合わせするための偏向器、４５はブ
ランキングアパーチャ、４６はブランキング偏向器、４
７は整形されたビームを縮小するためのレンズ、４８は
対物レンズ、４９はビームを後述する試料５０上で位置
合せするための偏向器である。

試料５０は試料台（試料設置部）５１上に載置される。

この試料台５１は、移動機構５２により移動せしめられ
、これにより試料５０表面の所望の位置に電子ビームが
照射される。

なおここで、５３は反射電子検出器、試料台５１上の５
４．５５．５６はそれぞれファラデーカップ、ビーム位
置校正用マーク、ビーム検出器であり、ファラデーカッ
プ５４、ビーム位置校正用マーク５５、及びビーム検出
器５６の上面は試料台５１に載置した試料５０の上面と
同一平面内にある。また、ビーム位置校正用マーク５５
及びビーム検出器５６に入射し反射した電子ビームは反
射電子検出器５３で検出される。

ここで、反射マスク１０は種々の形をした反射パターン
が配列されている。選択する２種のパターンが互いに近
傍にある時は３８による偏向により、離れている時は支
持台３９の移動及び静電偏向器３８による偏向により反
射マスク１０表面のビームの照射位置を制御する。従っ
て、反射マスク１０で反射された電子ビームは任意の断
面形状に制御できる。

また、整形アパーチャ４２は従来の第２アパーチヤに相
当する。例えば、ビーム４１を偏向器４４により偏向さ
せ、整形アパーチャ４２に対してビームの照射位置を制
御することにより、さらにビームの寸法及び形状を変化
させる事ができる。

本実施例によれば、例えば反射マスク１０表面の反射パ
ターンの形状として第８図に示したＤＲＡＭのセル部の
パターン形状を選択することにより、露光時間を約２０
倍短縮することが可能となる。

また、面状平行ビームを用いて露光を行っているので、
点走査方式の露光及び断面形状が線状のビームによる露
光と比べ大幅に露光時間を短縮することができる。

第２の実施例次に、本発明による反射マスクの他の実施例及びその製
造方法について説明する。

第４図（ａ）〜（ｅ）は、その反射マスクを製造する方
法の一実施例を示す工程断面図であり、そのうち第４図
（ｅ）は、この方法により完成した反射マスクである。

第４図（ｅ）に示すように、この実施例の反射マスクは
シリコンからなるマスク基板６１、その上のシリコン酸
化膜６２、さらにその上のポリシリコンからなる非反射
パターン６３、及びポリシリコンからなる反射パターン
６５からなり、その位置関係は、非反射パターン６３表
面と反射パターン６５表面とがほぼ同一平面内にあるこ
と以外は同様である。

この実施例装置のように、非反射パターン６３表面と反
射パターン６５表面とがほぼ同一平面内にあれば、第１
の実施例における第１図（ａ）に示した反射パターン２
の外周部において、反射した荷電ビームの方向が乱れる
ことは防止され、マスクパターンの解像度の劣化を抑え
ることができる。

次に、上記反射マスクの製造方法の一実施例について説
明する。

まず、第４図（ａ）に示すように、基板６１上にシリコ
ン酸化膜６２及びポリシリコン膜６３をこの順に形成し
た後、レジストパターン５４をポリシリコン膜６３上に
形成し、これをマスクとして等方的にポリシリコン膜６
３をパターンにエツチング加工する（第４図（ａ））。

ここでエツチング加工されたポリシリコン膜６３は非反
射パターン６３となる。

次に、レジストパターン６４を除去した後、ポリシリコ
ン膜６３をマスクとしてシリコン酸化膜を異方的にエツ
チングして、基板６１表面を露出する接続孔Ｃを形成す
る（第４図（ｂ））。

さらに、第４図（ｃ）に示すように、全面を熱酸化する
。この時、基板６１の露出した表面及びポリシリコン膜
６３の表面上にはシリコン酸化膜６２ａが形成されると
ともにポリシリコン膜４の開口部の角は丸まる。これに
よる効果は第１の実施例で示した方法による効果と同様
である。

次に、第４図（ｄ）に示すように、第２図（ｄ）と同様
の方法によりポリシリコン膜（反射パターン）６５を形
成する。この際、この反射パターン６５表面は平坦化さ
れ、かつこの表面は前記ポリシリコン膜（非反射パター
ン）６３の上面と同一平面内にあるようにすればよい。

次に、第４図（ｅ）に示すように等方的なエツチングに
より、ポリシリコン膜６３上のシリコン酸化膜６２ａ及
び反射パターン６５の外周部直下のシリコン酸化膜６２
ａを除去する。この外周部直下のシリコン酸化膜６２ａ
を除去することの理由及び効果は第１の実施例で示した
方法と同様である。

次に、全面を熱酸化し、反射パターン６５及び非反射パ
ターン６３上にシリコン酸化膜６２ｂを形成するととも
に、第１の実施例と同様に反射パターン６５の外周部エ
ツジを丸め、この部分における電界集中を防止する（第
４図（ｆ））。

最後に、第４図（ｇ）に示すように等方的なエツチング
により、シリコン酸化膜６２ｂを除去するとともに反射
パターン６５の外周部直下のシリコン酸化膜をも除去す
る。この処理による効果も第１の実施例と同様であり、
この部分でのチャージアップ等を防止する。この結果、
本発明による反射マスクの第２の実施例が完成する。な
お、この実施例方法においても、第４図（ｄ）の工程を
行った後、全面を熱酸化し、この後、第４図（ｇ）の工
程を行ってもよく、前述した効果と同様の効果が得られ
る。

第３の実施例次に、本発明による荷電ビーム露光装置の他の実施例を
、電子ビーム露光装置を例にとって詳細に説明する。

第５図は、その構成を示す概略図である。この図におい
て、第３図と同一の部分には同一の符号を付して示し詳
細な説明は省略する。

この実施例装置が第３図に示した装置と異なる点は、整
形アパーチャ４２、このアパーチャ４２へ焦点合わせす
るためのレンズ４３、及びアパーチャ４２ヘビームを位
置合わせするための偏向器４４が具備されていない点で
ある。

次に、この実施例装置を用いて露光を行う方法について
説明する。第６図は、この実施例装置を用いて露光する
方法を説明する説明図である。この図に示すように、反
射マスク１０の表面には、１チツプ上を占めるパターン
の形状と同じ形状のパターン（図示しない。）が形成さ
れ、このパターンは格子状に一定のピッチで複数の要素
に分割されている。そして、この方法では、反射マスク
１０は光ステッパの場合と同じ使われ方をされ、マスク
上のパターンを試料５０表面に転写する。

なお、前記ピッチは試料５０表面へ入射する電子ビーム
の加速電圧により異なる。即ち、試料面に於いて近接効
果がほぼ一定と見なされる領域の寸法に分割される。例
えば、２０Ｋ　Ｖの場合ピッチは５μｍ、５０ＫＶの場
合、ピッチは２０〜３０μｍである。アパーチャ３３の
アパーチャ寸法もこのピッチに合せておく。各分割され
た要素の照射時間を制御することにより近接効果を補正
する。この様にして反射マスク１０表面に配列された要
素を順次試料５０表面へ露光（転写）する。

この実施例装置は、第１の実施例で示した装置と異なり
新規なパターンを生成することが出来ないが、露光時間
を飛躍的に短縮できる。例えば、２０ａｍＸ２０＝のチ
ップを３０μｍ×３０μｍの要素に分割した場合、感度
５μＣ／ｃｉ、電流密度０．５Ａ／ｄの条件でも１チツ
プの露光時間は５秒以下になの装置と比べて装置が簡単
になるという利点もある。

なお、本発明は上記実施例に限定されることはない。例
えば、反射マスク表面をアレイ状に分割し、各部分に独
立に電圧を印加することにより任意の断面形状の反射電
子ビームを生成させることもでき、これにより露光の効
率化を図ることができる。

第７図はその方法を説明する説明図である。第７図（ａ
）に示すように、反射パターン上には非常に多数の円形
のパターンが形成されている。図に斜線で示した部分が
反射パターンとなるように電圧を印加し、この結果形成
される反射荷電ビーム像を、試料表面上に縮小投影する
ことによって、第７図（ｂ）に示す形状のパターンの露
光を行うことができる。この方法によれば、任意形状の
パターンの露光を行うことができる。

さらに、荷電ビームは電子ビームに限らず他のビーム例
えばイオンビームを用いることもできる。

この場合、イオン源から放射されるビームをマスフィル
ターに通すことにより照射したいイオンの選択を行う。

また、電磁レンズに代えて静電レンズ電極を用いる。

さりまた、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形し
て実施できる。

［発明の効果コ本発明による反射マスクによれば、荷電ビームを任意の
形状に整形することができる。

また、本発明による荷電ビーム露光装置によれば、試料
に対する露光時間は従来の露光に比べ大幅に短縮される
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による反射マスクの一実施例の構成を示
す断面図、第２図はこの反射マスクの一実施例の製造方
法の一実施例を示す工程断面図、第３図は本発明による
荷電ビーム露光装置の一実施例の構成を示す概略図、第
４図は本発明にょる反射マスクの他の実施例を製造する
方法の一実施例を示す工程断面図、第５図は本発明によ
る荷電ビーム露光装置の他の実施例の構成を示す概略図
、第６図はこの荷電ビーム露光装置を用いて露光する方
法を説明する説明図、第７図は本発明による反射マスク
及び荷電ビーム露光装置を用いて露光する他の方法を説
明する説明図、第８図は可変整形ビーム方式の電子ビー
ム露光装置を用いてパターン露光する場合のパターンの
合成断面形状を示す概略図、第９図は電子ビーム露光装
置で発生できるビームの断面形状の種類を示す概略図、
第１θ図はＤＲＡＭのセル部のパターンを露光する方法
を説明する説明図、第１１図は湿式エツチングの方法に
より形成されるアパーチャの断面図である。図において、１．６１・・・マスク基板、２．６５・・・反射パターン（ポリシリコン膜）、２ａ
・・・反射パターン２の板状の最上部、３．３ａ、６２
．６２ａ・・・絶縁膜（シリコン酸化膜）、４．６３・
・・非反射パターン、５．６・・・電源、７・・・反射
パターン２に照射される荷電ビーム、８・・・パターン
４に照射される荷電ビーム、１０・・・反射マスク、Ａ
、ＢＳＣ・・・接続孔、２１．２２．６４・・・レジス
トパターン、３１・・・電子銃（荷電ビーム放射手段）
、３１ａ・・・カソード、３１ｂ・・・アノード、３２
・・・コンデンサレンズ、３３・・・アパーチャ（整形手段）、３４・・・面状平行ビーム、３５・・・偏向器、３６・
・・電磁レンズ、３７・・・静電レンズ電極、３８・・
・静電偏向器、３９・・・支持台、４０．５２・・・移
動機構、４１・・・ビーム、４２・・・整形アパーチャ
、４３．４７・・・レンズ、４４・・・偏向器、４５・
・・ブランキングアパーチャ、４６・・・ブランキング
偏向器、４８・・・対物レンズ、４９・・・偏向器、５
０・・・試料、５１・・・試料台（試料載置部）５３・
・・反射電子検出器、５４・・・ファラデーカップ、５
５・・・ビーム位置校正用マーク、５６・・・ビーム検
出器、７Ｉ・・・第一の矩形のアパーチャ像、７２・・
・第二の矢印形の整形アパーチャ、７３．７４・・・合成断面形状。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）荷電ビームが照射され、この荷電ビームを反射せ
しめるに十分な電圧が印加された反射パターンと、荷電
ビームが照射され、この荷電ビームを入射せしめるに十
分な電圧が印加された前記反射パターン以外の表面部分
に形成された非反射パターンとが具備されたことを特徴
とする反射マスク。
（２）前記反射パターンの表面と前記非反射パターンの
表面とは同一平面上にあることを特徴とする請求項（１
）記載の反射マスク。
（３）荷電ビームを放射する荷電ビーム放射手段と、こ
の荷電ビーム放射手段から放射された荷電ビームを所定
の断面形状に整形する荷電ビーム整形手段と、この整形
手段により整形された荷電ビームが照射され、この荷電
ビームを反射せしめるに十分な電圧が印加された反射パ
ターンと、前記整形された荷電ビームが照射され、この
荷電ビームを入射せしめるに十分な電圧が印加された前
記反射パターン以外の表面部分に形成された非反射パタ
ーンとが具備された反射マスクと、前記反射パターンで
反射せしめられた荷電ビームが照射される試料を設置す
る試料設置部とが具備されてなる荷電ビーム露光装置。
（４）荷電ビームの照射方向を変える荷電ビーム偏向手
段が前記整形手段により整形された荷電ビームの照射経
路上に設けられ、前記整形された荷電ビームは、前記荷
電ビーム偏向手段によりその照射方向を変えた後、前記
反射マスクの反射パターンヘ垂直に入射し、この反射パ
ターンにより反射せしめられ、この後、再度前記荷電ビ
ーム偏向手段によりその照射方向を変えた後、前記試料
へ照射されることを特徴とする請求項（３）記載の荷電
ビーム露光装置。
（５）前記荷電ビーム偏向手段は荷電ビームの照射方向
を９０°変えるものであることを特徴とする請求項（４
）記載の荷電ビーム露光装置。
（６）荷電ビームを放射する荷電ビーム放射手段と、こ
の荷電ビーム放射手段から放射された荷電ビームを所定
の断面形状に整形する荷電ビーム整形手段と、この整形
手段により整形された荷電ビームの照射経路上に設けら
れ、この荷電ビームの照射方向を変える荷電ビーム偏向
手段と、この荷電ビーム偏向手段によりその照射方向を
変えた荷電ビームが垂直に照射され、この荷電ビームを
所定の断面形状で反射せしめる反射マスクと、この反射
マスクにより反射せしめられた荷電ビームが再度前記荷
電ビーム偏向手段に照射され、この偏向手段によりその
照射方向を変えた荷電ビームが照射される試料を設置す
る試料設置部とが具備されてなる荷電ビーム露光装置。
（７）前記荷電ビーム偏向手段は荷電ビームの照射方向
を９０°変えるものであることを特徴とする請求項（６
）記載の荷電ビーム露光装置。