JPH04196409A - 荷電粒子ビーム偏向装置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〕 荷電粒子ビーム偏向装置に関し、 ブランキングアパーチャの開口部の電位分布を一様化し
、かつ、構造を簡易化して、荷電粒子ビームのビーム形
状を安定にし偏向電圧を低下させると共に取扱いを容易
にすることを目的とし、ブランキングアパーチャの一方
の相対する開口内壁面に設けられた偏向電極対に印加さ
れる電圧を制御して荷電粒子ビームを偏向する荷電粒子
ビーム偏向装置において、前記ブランキングアパーチャ
の他方の相対する開口内壁面に沿い、かつ、前記偏向電
極の両側を接続する抵抗膜対を設けて荷電粒子ビーム偏
向装置を構成する。また、ビームパターン発生用の開口
を形成した基板上に、前記開口を挟んで相対向する偏向
電極対を形成したブランキングアパーチャを設け、前記
偏向電極対に印加される電圧を制御して荷電粒子ビーム
を偏向するように荷電粒子ビーム偏向装置を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は荷電粒子ビーム偏向装置、とくに、マルチビー
ムやパターンビームなどを使用して一括シヨツトか行な
える電子ビーム偏向装置、たとえば、電子ビーム露光装
置などに用いるブランキングアパーチャの構造の改良に
関する。

〔従来の技術〕

第６図は荷電粒子ビーム偏向装置の構成例を示す図で、
代表的な例として電子ビーム露光装置について概略図示
したものである。

ブランキングアパーチャ１°には複数のアバ−チア（開
口）１’　ａ、　１’　ｂ・・・・などかあり、各開口
内には荷電粒子ビーム（電子ビーム）成分を偏向（オン
オフ）するブランキング電極対が設けられている。電子
銃４２から出射した電子ビームはブランキングアパーチ
ャ４１の各開口を通って主偏向器４３゜副偏向器４４な
どを経由してステージ４５上に置かれたウェハ４６上を
描画する。一方、ＣＰＵ４７により制御されたメモリ４
８内の描画データはインタフェイス５０を経てビットマ
ツプ発生回路５２に到達し、ニーで発生したビットマツ
プにしたかつてブランキング発生回路群５３は各アバ−
チア（開口）１’　ａ、　１’　ｂ・・・・内に設けら
れた電極対を制御してビーム成分をオンオフする。また
、インタフェイス５０からのデータにより、シーケンス
コントローラ５４はビットマツプ発生回路５２．ブラン
キング制御回路５５、偏向制御回路５６およびステージ
制御回路５７を順次制御する。ブランキング制御回路５
５はブランキング発生回路群５３を制御し、偏向制御回
路５６は主偏向器４３．副偏向器４４によるビーム偏向
を制御し、さらに、ステージ制御回路５７はステップモ
ータ６０によりステージ４５の位置を制御している。

第７図は従来のブランキングアパーチャの開口部の構造
例を示す図で、同図（イ）は上面図、同図（ロ）はＸ−
Ｘ断面図である。

導電性または半導電性の基板２に開口、たとえば、四角
形の孔をあけ、その相対する内壁面に絶縁膜３を介して
偏向電極１０．１１を設け、両偏向電極１０．１１に対
する引き出し端子配線１４．１５を形成してブランキン
グアパーチャ１゛を構成している。

第８図は従来のビームパターン発生用ブランキングアパ
ーチャの例を示す図で、同図（イ）は上面図、同図（ロ
）はＸ−Ｘ断面図である。

この例は比較的大きなパターンを繰り返し同一ウェハ上
にショットするような場合に用いられるもので、たとえ
ば、ビームパターンを作製する開口１０１を設けた開口
板２００と、前記第７図に示したものとはマ同様の構造
の偏向板２０１との２つを組み合わせてブランキングア
パーチャを構成している。

〔発明か解決しようとする課題〕

しかし、上記の従来例の構造では、第７図（イ）に示し
たように偏向電極１０．１１か設けられていない相対す
る開口内壁面は接地電位になっているので、図示したご
とく開口内の電気力線は一方の偏向電極、たとえば、偏
向電極１１から曲かつて側端面に入ってしまい−様な電
界が得られず、また、開口内部に充分な電界か印加てき
ないので偏向電圧か高くなる。一方、ビームパターン発
生用ブランキングアパーチャの場合には開口板２００と
偏向板２０１　とを別基板に形成しているので、使用す
る際に軸合わせをして組み立てる必要かあり操作性か悪
いなど多くの問題があり、その解決か必要となっていた
。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、ブランキングアパーチャ１の一方の相対
する開口内壁面に設けられた偏向電極１０゜１１対に印
加される電圧を制御して荷電粒子ビームを偏向する荷電
粒子ビーム偏向装置において、前記ブランキングアパー
チャ１の他方の相対する開口内壁面に沿い、かつ、前記
偏向電極１０．１１の両側を接続する抵抗膜１２．１３
対を設けた荷電粒子ビーム偏向装置によって解決するこ
とができる。

具体的には、前記ブランキングアパーチャ１か半導体か
らなる基板２に形成され、かつ、少なくとも開口内壁面
が絶縁膜３で覆われているように構成したり、前記ブラ
ンキングアパーチャｌが半導体からなる基板２に形成さ
れ、かつ、少なくとも開口内壁面か前記基板２と異なる
導電型の半導体層４て覆われているように構成すればよ
い。

また、ビームパターン発生用の開口１０１を形成した基
板１０２上に前記開口１０１を挟んで相対向する偏向電
極１１０，１１１対を形成したブランキングアパーチャ
１０θを設け、前記偏向電極１１０．１１１対に印加さ
れる電圧を制御して荷電粒子ビームを偏向する荷電粒子
ビーム偏向装置により解決することができる。具体的に
は、前記偏向電極１１０，１１１対が開口１０１を挟ん
で相対向して設けられた引き出し端子配線１１４．１１
５上にメッキ形成された荷電粒子ビーム偏向装置により
解決される。

〔作用〕

本発明によれば、ブランキングアパーチャｌの偏向電極
１０．１１が設けられていない方の相対する開口内壁面
に沿い、かつ、前記偏向電極１０．１１の両側を接続し
て抵抗膜１２．１３の対を形成しているので、側端面に
沿って抵抗膜１０．１１を流れる電流による電圧降下で
−様な電位勾配を生しる。したがって、開口内部の電気
力線はほり平行となり一様な電界が得られ低い偏向電圧
でも所定のビーム偏向を行うことができる。さらに、ビ
ームパターン発生用ブランキングアパーチャの場合には
一つの基板１０２上に開口１０１と偏向電極１１０．１
１１を共に形成しているので、使用時に軸合わせして組
み立てる必要かなく、シたかって、操作か容易で生産性
が向上する。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１実施例を示す図で、同図（イ）は
上面図、同図（ロ）はＸ−Ｘ断面図である。

導電性または半導電性の基板２に開口、たとえば、四角
形の孔をあけ、その相対する内壁面に絶縁膜３を介して
偏向電極１０．ＩＩを設ける。一方、　゛偏向電極１０
．１１が設けられていない方の相対する開口内壁面には
絶縁膜３を介して抵抗膜１２．１３を形成する。そして
、基板２の一方の表面に同様に絶縁膜３を介して両偏向
電極１０．１１に対する引き出し端子配線１４．１５を
形成して本発明のブランキングアパーチャ１か作製され
る。偏向電極１０．１１と抵抗膜１２．１３とは同一の
材料、たとえば、Ｔａなとの高融点金属をスパッタ形成
して形成してもよく、また、異なる材料で形成してもよ
い。

第２図は本発明の第１実施例の製造工程の例を示す図（
その１）で、その概略を主な工程順に断面を示したもの
である。

工程（１）・たとえば、半導体シリコンからなる基板２
にホトリソグラフィ技術を用いて、たとえば、２０μｍ
口の開口を形成する。

工程（２）：上記処理基板の表面および開口内側面全体
に、たとえば、厚さ５００ｎｍの熱酸化ＳｉＯ２膜を形
成する。

工程（３）、上記処理基板の開口内側面全体に、たとえ
ば、厚さ１０ｎｍのＴａ膜をスパッタ形成する。

この時偏向電極の引き出し端子部は基板表面側に図示し
たごとくや−張り出すようにしておく。これにより、偏
向電極１０．１１と抵抗膜１２．１３か同時形成される
。Ｔａは抵抗膜材料としてもしばしは使用されているこ
とは公知である。

工程（４）：上記処理基板の前記偏向電極１０．１１の
表面に張り出した部分を覆って、図示したごとく引き出
し端子配線１４．１５．たとえば、ＴａまたはＷをスパ
ッタ法などて膜形成したあと、公知のホトリソグラフィ
技術を用いて所定の形状にパターン形成すれば本発明の
ブランキングアパーチャ１の−例が作製される。

第３図は本発明の第１実施例の製造工程の例を示す図（
その２）で、その概略を主な工程順に断面および最終上
面図を示したものである。

工程（１）：表面方位が＜１００＞のｎ−３ｉからなる
支持基板２０の上に厚さ１μｍ程度でドープ量１０２０
／　ｃ　ｍ　’程度のＢの不純物拡散層２１を形成し、
その上に厚さ１０μｍ程度のＢドープのＰ−３ｉ層をＣ
ＶＤ法によりエピタキシャル成長させて基板２を構成す
る。

工程（２）：上記処理基板の両面に、たとえば、厚さ１
１０００ｎの熱酸化ＳｉＯ□膜３０を形成し、基板２側
の表面の熱酸化５１０２膜３０にトレンチ（たとえば、
２０μｍ口の開口）用の窓をホトリソグラフィ技術によ
り形成する。

工程（３）：上記処理基板を、たとえば、リアクティブ
イオンエツチングにより図示したごとき深さと形状でト
レンチ（この場合２０μｍ口の開口となる孔）を形成す
る。

工程（４）；上記処理基板の開口となる孔の内面全体に
Ｐを拡散して、たとえば、厚さ５００ｎｍ程度のｎ−Ｓ
ｉ層４を形成したあと、再び熱酸化して厚さ２００ｎｍ
程度の５ｉ０２膜３０を形成する。

工程（５）二上記処理基板の偏向電極取り出し部分の５
ｉＯｚ膜３０に、リアクティブイオンエツチングを用い
るホトリソグラフィ技術により、ｎ−３ｉ層４に接続す
るコンタクトホール３１をそれぞれ形成する。

工程（６）：上記処理基板のコンタクトホール３１を介
してｎ−３ｉ層４に接続するようにスパッタＴａ膜から
なる引き出し端子配線１４．１５を形成し、裏面側のＳ
ｉＯ□膜３０を支持基板２０の外周部分か残るようにリ
アクティブイオンエツチングを行う。

工程（７）：上記処理基板の裏面側から支持基板２０゜
すなわち、ｎ−３ｉの異方性エツチングを行い図示した
ごとき形状に形成する。このような異方性エツチングは
、たとえば、１１７°Ｃのエチレンジアミンとピロカテ
コールの混合液を用いて容易に行うことができる。この
際、ｎ−Ｓｉ層４もエツチングされるか、Ｂをドープし
た不純物拡散層２１はエッチレートかｎ−３ｉの＜１０
０＞方位に比較して３桁以上遅いので、ｎ−３ｉ層４の
下側に残って露出する。

工程（８ａ）：上記処理基板に残っている５１０２膜３
０をＨＦ水溶液で溶解除去したあと、ｎ−３ｉ層４の下
側に残って露出している不純物拡散層２１だけを。

たとえば、ＣＦ２　＋０２混合ガスの中でリアクティブ
イオンエツチングして除去すれば、ｎ−３ｉ層４を偏向
電極１０．１１とする本発明のブランキングアパーチャ
ｌの他の一例が作製される。そして、（８ｂ）図はその
上面図であり、この場合抵抗膜１２．１３も同じ＜ｎ−
３ｉ層４て構成されていることかわかる。

なお、この例では偏向電極１１．１２を共に正電位で駆
動すればｐ型の基板２とｎ−３ｉ層４との境界のＰＮ接
合は逆バイアスとなり、基板２とは絶縁され絶縁膜を介
在させたのと同様の効果を与えることができる。

この実施例方法はシリコンデバイスの微細加工技術がそ
のま＼利用できる利点があり、作製されたブランキング
アパーチャ１の偏向電圧は５ｖ以下の低電圧で駆動でき
、かつ、従来よりも安定した電子ビーム偏向か可能にな
った。

第４図は本発明の第２実施例を示す図で、同図（イ）は
底面図２同図（ロ）はＸ−Ｘ断面図である。

この実施例は比較的大きなパターンを繰り返し同一ウェ
ハ上にショットするような場合に用いられるもので、前
記第８図の従来例に対する改良装置の要部を図示したも
のである。

すなわち、導電性または半導電性の基板１０２にビーム
パターンを作成する開口１０１を設け、その上に絶縁膜
１０３を形成し、さらに、開口１０１を挟んで引き出し
端子配線１１４．１１５を形成する。最後に引き出し端
子配線１１４，１１５の上に図示したごとく高さの高い
偏向電極１１０．１１１を形成して本発明のブランキン
グアパーチャ１００を構成するもので、開口１０１と偏
向電極１１０，１１１とか同一の基板１０２に一体に形
成されていることがわかる。

第５図は本発明の第２実施例の製造工程の例を示す図で
、その概略を主な工程順に断面を示したものである。

工程（１）二表面方位が＜１００＞のｎ−３ｉからなる
支持基板２０の上に熱拡散により、Ｂ濃度１０”／ｃｍ
３のｐ−３ｉ層を厚さ１５μｍ程度形成して基板２を構
成し、リアクティブイオンエツチングを用いるホトリソ
グラフィ技術により、図示したごとく所定の形状の開口
１０１となる孔を形成する。

工程（２）；上記処理基板の両面に、たとえば、厚さ５
００ｎｍの熱酸化ＳｉＯ□膜からなる絶縁膜１０３を形
成する。

工程（３）：上記処理基板の開口形成側に金属多層膜１
４５として、たとえば、Ａｕ／Ｔｉ／Ｔａの３層膜をＡ
ｕが最上層になるように形成する。

工程（４）二上記処理基板の開口１０１を挟んで引き出
し端子配線１１４，１１５を公知のホトリソグラフィ技
術を用いてパターン形成する。

工程（５）：上記処理基板の開口形成側に、偏向電極１
１０，１１１となる巾１０μｍ程度の部分を残して高さ
３０〜４０μｍのレジストパターン５を形成する。

工程（６）：上記処理基板のレジストパターン５の間に
露出している金属多層膜１４５の表面、すなわち、Ａｕ
面に、たとえば、Ａｕをメッキして、たとえば、巾１０
μｍ、高さ３５μｍの偏向電極となる金属片を形成する
。

工程（７）二上記処理基板のレジストパターン５を適当
な除去液で溶解除去して、偏向電極１１０．１１１を露
出させる。

工程（８）：上記処理基板の裏面側から支持基板２０゜
すなわち、ｎ−３ｉの異方性エツチングを行い図示した
ごとき形状に形成する。このような異方性エツチングは
、たとえば、１１７°Ｃのエチレンジアミンとピロカテ
コールの混合液用いて容易に行うことかてきる。また、
高濃度Ｂ拡散層である基板２はこのエツチング液には殆
どエツチングされないで残留する。

工程（９）：上記処理基板に残っている５ｉ０２膜１０
３をＨＦ水溶液で溶解除去すれば、本発明の第２実施例
の開口部と偏向電極部か同一の基板１０２上に一体に形
成されたブランキングアパーチャ１００か作製される。

この実施例方法もシリコンデバイスの微細加工技術がそ
のま１利用できる利点かある。

以上述べた実施例は数例を示したもので、本発明の趣旨
に添うものである限り、使用する素材や形状、あるいは
、プロセス技術などは適宜好ましいもの、あるいはその
組み合わせを用いてよいことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればブランキングアパ
ーチャｌの偏向電極１０．１１か設けられていない方の
相対する開口内壁面に沿い、かつ、前記偏向電極１０．
１１の両側を接続して抵抗膜１２．１３の対を形成して
いるので、側端面に沿って抵抗膜１０．１１を流れる電
流による電圧降下で−様な電位勾配を生じる。したかっ
て、開口内部の電気力線はほり平行となり一様な電界か
得られ低い偏向電圧でも所定のビーム偏向を行うことが
できる。さらに、ビームパターン発生用ブランキングア
パーチャ１００の場合には一つの基板１０２上に開口１
０１と偏向電極１１０および１１１を共に形成している
ので、使用時に軸合わせして組み立てる必要かなく。

したかって、操作が容易て生産性か向上し、荷電粒子ビ
ーム偏向装置の性能向上、偏向電圧の低下ならびに操作
性の向上に寄与寄与するところか極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

、第１図は本発明の第１実施例を示す図、第２図は本発
明の第１実施例の製造工程の例を示す図（その１）、 第３図は本発明の第１実施例の製造工程の例を示す図（
その２）、 第４図は本発明の第２実施例を示す図、第５図は本発明
の第２実施例の製造工程の例を示す図、 第６図は荷電粒子ビーム偏向装置の構成例を示す図、 第７図は従来のブランキングアパーチャの開口部の構造
例を示す図、 第８図は従来のビームパターン発生用ブランキングアパ
ーチャの例を示す図である。 図において； １，１００はブランキングアパーチャ、２．１０２は基
板、 ３、１０３は絶縁膜、 １０．１１および１１０．　ｉｌｌは偏向電極、１２．
１３は抵抗膜、 １４、１５および１１４．１１５は引き出し端子配線、
１０１は開口である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ブランキングアパーチャ（１）の一方の相対する
   開口内壁面に設けられた偏向電極（１０、１１）対に印
   加される電圧を制御して荷電粒子ビームを偏向する荷電
   粒子ビーム偏向装置において、 前記ブランキングアパーチャ（１）の他方の相対する開
   口内壁面に沿い、かつ、前記偏向電極（１０、１１）の
   両側を接続する抵抗膜（１２、１３）対を設けたことを
   特徴とする荷電粒子ビーム偏向装置。（２）前記ブラン
   キングアパーチャ（１）が半導体からなる基板（２）に
   形成され、かつ、少なくとも開口内壁面が絶縁膜（３）
   で覆われていることを特徴とした請求項（１）記載の荷
   電粒子ビーム偏向装置。（３）前記ブランキングアパー
   チャ（１）が半導体からなる基板（２）に形成され、か
   つ、少なくとも開口内壁面が前記基板（２）と異なる導
   電型の半導体層（４）で覆われていることを特徴とした
   請求項（１）記載の荷電粒子ビーム偏向装置。 （４）ビームパターン発生用の開口（１０１）を形成し
   た基板（１０２）上に、前記開口（１０１）を挟んで相
   対向する偏向電極（１１０、１１１）対を形成したブラ
   ンキングアパーチャ（１００）を設け、 前記偏向電極（１１０、１１１）対に印加される電圧を
   制御して荷電粒子ビームを偏向することを特徴とした荷
   電粒子ビーム偏向装置。 （５）前記偏向電極（１１０、１１１）対が開口（１０
   １）を挟んで相対向して設けられた引き出し端子配線（
   １１４、１１５）上にメッキ形成されることを特徴とし
   た請求項（４）記載の荷電粒子ビーム偏向装置。