JPH05129193A

JPH05129193A - 荷電ビーム露光装置

Info

Publication number: JPH05129193A
Application number: JP28797691A
Authority: JP
Inventors: Akio Takemoto; 暁生竹本; Yoshihisa Daikyo; 義久大饗; Akio Yamada; 章夫山田
Original assignee: Fujitsu VLSI Ltd; Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu VLSI Ltd; Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-11-01
Filing date: 1991-11-01
Publication date: 1993-05-25

Abstract

(57)【要約】【目的】静電偏向により荷電ビームを偏向させて試料
に投影し所望のパターンを形成する荷電ビーム露光装置
に関し、小型で寸法精度に優れ、かつ加工が容易で分解
組立て自在な偏向電極を有する荷電ビーム露光装置を提
供する。【構成】電極１１ａと１２ａ，１３ａと１４ａ，１１
ｂと１２ｂ，１３ｂと１４ｂは、円筒上の絶縁体１０内
部に、互いに対向して設けられている。各電極は、ネジ
１８₁,…１８₈とピン１９₁,…１９₈とにより絶縁体１
０に着脱自在に支持され、互いに絶縁されている。各電
極に駆動電圧を印加して各電極間に発生する電界によ
り、電子ビーム１を偏向させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は荷電ビーム露光装置に係
り、特に静電偏向により荷電ビームを偏向させて試料に
投影し、所望のパターンを形成する荷電ビーム露光装置
に関する。

【０００２】ＬＳＩ(Large Scale Integrated Circuit)
の半導体チップ等にパターンを作成する荷電ビーム露光
装置は、静電偏向器により荷電ビームを偏向させるもの
が、高速動作が可能なために現在広く一般に使用されて
いる。しかるに、近年ＬＳＩの高集積化が進むのにとも
ない、より高速で高精度な静電偏向器を使用した荷電ビ
ーム露光装置が要求されている。

【０００３】

【従来の技術】図３は、荷電ビーム露光装置の一つであ
る電子ビーム露光装置の一例の概略構成を示す斜視図で
ある。

【０００４】図３において、電子銃２より生成された荷
電ビームである電子ビーム１は、第１レンズ３ａ、円形
のアパーチャ４ａ、第２レンズ３ｂを順に通過したの
ち、矩形のアパーチャ４ｂを通過してその断面を矩形に
整形される。矩形とされた電子ビーム１は、縮小レンズ
５を通過して縮小されたのち投影レンズ６を介し、アー
ス電位に保たれた半導体チップ９上に投影される。

【０００５】半導体チップ９の直上には静電偏向器が配
設されており、図３には、静電偏向器の偏向電極を示し
た。偏向電極７ａ、７ｂおよび８ａ，８ｂは夫々対向し
て配設されている。偏向電極７ａ、７ｂ間および８ａ，
８ｂ間には夫々駆動電圧が印加されて、各偏向電極に包
囲された空隙部分に電界を発生する。

【０００６】電子ビーム１は、この電界中を通過するこ
とにより図示の如く偏向されて半導体チップ９上に投影
される。よって、各偏向電極に印加する駆動電圧を可変
することにより電子ビームの偏向量を制御し、半導体チ
ップ９上に所望のパターンを作成できる。

【０００７】したがって、パターンの精度を上げるため
には、電子ビームの偏向の精度を向上させればよい。こ
のためには電子ビームが通過する各偏向電極に包囲され
た空隙部分の電界を一様とし、電子ビームの通過位置が
多少変化しても、所定の電界により所定量正確に偏向さ
れるようにすればよい。

【０００８】ところで、対向する偏向電極の間隔を大き
くとって、電界が一様な部分にのみ電子ビームを通過さ
せ方法がある。偏向電極の間隔を大きくとると、電子ビ
ームが通過する部分を電子ビームを所定量偏向させるた
めに必要な電界強度とするために、偏向電極に高い駆動
電圧を印加しなくてはならない。

【０００９】しかし、駆動電圧を発生する偏向増幅器は
出力電圧を高くすると応答速度が低下する欠点があり、
現在のところこの方法で高速応答と高精度とを両立する
ことはできない。

【００１０】一方、偏向電極の間隔を小さくして駆動電
圧を低くすることにより、偏向増幅器の応答速度の低下
を防止して、高速応答を実現する方法がある。また、偏
向電極を細分化してその数を増やし、各偏向電極に印加
する駆動電圧を細かく設定することにより一様な電界を
発生させ、高精度な偏向を実現する方法もある。

【００１１】しかし、これらの方法によれば、個々の部
品が小型化されるために偏向電極の寸法精度を相対的に
上げることが必要となるが、寸法精度を出すことは困難
である。また、組立精度の低下および小型化による個々
の部品の強度低下により電子ビームの偏向歪が増大し、
解像度が劣化する欠点もある。

【００１２】そこで、小型化、細分化された偏向電極の
寸法精度を向上させてこれらの欠点を解消した例とし
て、従来つぎのような電子ビーム露光装置の偏向電極が
知られている。

【００１３】図４は、従来の電子ビーム露光装置の要部
をなす偏向電極の一例の平面図である。

【００１４】図４において、管状のセラミック材からな
る絶縁体４０の内部には、金属製の偏向電極４１ａ，４
１ｂと４２ａ，４２ｂと４３ａ，４３ｂと４４ａ，４４
ｂとが夫々対向して設けられている。各偏向電極は、絶
縁体４０に接着固定されている。

【００１５】また、各偏向電極は絶縁溝４５₁,…４５₈
により互いに離間され、絶縁が保たれている。対向する
偏向電極間に所定の駆動電圧を印加することにより偏向
電極に包囲された空隙部に電界を発生させ、この空隙部
を通過する電子ビームを偏向させる。

【００１６】これらの偏向電極は、円筒状の一体物から
形成されている。すなわち、はじめに管状の絶縁体４０
の内周面と同一寸法の外周面とされた金属製の円筒状電
極材を絶縁体４０の内部にはめ込み、その電極材の中央
部に、円筒の高さ方向に沿って円筒状の孔を穿設する。

【００１７】次に、この孔の内周面が所定寸法の真円と
なるよう研磨加工する。そして、電極材に放電加工を施
し金属を溶融させることにより内周面より絶縁溝４５₁,
…４５₈を形成して電極材を電気的に分離し、図４に示
す偏向電極が得られる。

【００１８】つぎに、図５は従来の電子ビーム露光装置
の要部をなす偏向電極の他の例の平面図である。

【００１９】図５において、金属製の偏向電極５１ａ，
５１ｂと５２ａ，５２ｂと５３ａ，５３ｂと５４ａ，５
４ｂとが夫々対向して設けられている。各偏向電極は、
絶縁体５０₁,…５０₈に接着され固定され、また絶縁溝
５５₁,…５５₈により互いに離間されて絶縁が保たれて
いる。

【００２０】これらの偏向電極は、図４に示した例と同
様円筒状の一体物から形成されている。すなわち、はじ
めに金属製の円筒状電極材の中央部に、円筒の高さ方向
に沿って円筒状の孔を穿設する。次に、この孔の内周面
が所定寸法の真円となるよう研磨加工する。

【００２１】つづいて、電極材の外周面に円筒の高さ方
向の溝を放電加工により形成し、この溝にセラミック材
からなる絶縁体５０₁,…５０₈を挿入し接着する。そし
て、電極材の内周面より放電加工をほどこし、絶縁溝５
５₁,…５５₈を絶縁体５０₁,…５０₈まで形成して電極
材を電気的に分離し、図５に示す偏向電極が得られる。

【００２２】図４及び図５に示した偏向電極の絶縁溝
は、電極材の中心部から放射状に形成されたのち円周方
向に屈曲して形成され、ふたたび屈曲して放射状に形成
される。これにより、電子ビームが絶縁溝中を通って絶
縁体に投射されることを防いでいる。

【００２３】上記の偏向電極は、一体物の電極材を加工
して得られるため、小型でも寸法精度を出すことが比較
的容易であり、高速応答、高精度の電子ビーム露光装置
に使用されている。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成の電
子ビーム露光装置の偏向電極は、放電加工により形成さ
れた部分の表面粗さに欠点がある。

【００２５】近年の電子ビーム露光装置の偏向電極は、
装置の小型化要求により絶縁溝の幅寸法を０．５mm程度
と小さくされており、各偏向電極の絶縁溝部分の表面が
粗くバリがあったりすると、その部分でスパークが生
じ、偏向精度を低下させる問題がある。また、表面が粗
いために塵芥が付着して汚れやすく、汚れた場合には狭
い絶縁溝の部分を洗浄することは困難である。

【００２６】さらに、放電加工により上記のとおり屈曲
した絶縁溝を形成する際、電極材の内周面側から溝を形
成して行って、絶縁体が僅かでも露出した瞬間に放電が
停止するためにそれ以上は他の方法により絶縁溝を形成
しなければならない。

【００２７】たとえば、極めて細いワイヤを絶縁溝に挿
入して機械加工により絶縁体近傍の溝の形状を整えるこ
とが考えられるが、この方法は非常に困難で、加工精度
も低下する問題がある。

【００２８】上記の点に鑑み本発明では、小型で寸法精
度に優れ、かつ加工が比較的容易で分解して補修可能な
偏向電極を有する荷電ビーム露光装置を提供することを
目的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに本発明では、互いに対向する電極を複数組有し、複
数組の電極に電圧を印加して発生する電界により荷電ビ
ームを偏向させ、荷電ビームにより半導体にパターンを
形成する荷電ビーム露光装置において、複数組の電極夫
々との係合手段を有し、複数組の電極を一体に、かつ着
脱自在に支持してなる絶縁材を設けて構成した。

【００３０】

【作用】上記構成の本発明によれば、絶縁材は複数組の
電極夫々と係合して電極を一体かつ着脱自在に支持する
ため、個々の電極と絶縁材とは分解されるよう作用し、
また、一体に組み直すことができて、絶縁材と複数組の
電極夫々とが係合して組み立て精度が高いよう作用す
る。

【００３１】

【実施例】図１は本発明の一実施例の電子ビーム露光装
置の要部をなす偏向電極の二面図である。同図（Ａ）
は、同図（Ｂ）に示した平面図中、Ｉ−Ｉ線における断
面図である。

【００３２】図１において、管状のセラミック材からな
る絶縁体１０の内部には、金属製の偏向電極１１ａ，１
１ｂと１２ａ，１２ｂと１３ａ，１３ｂと１４ａ，１４
ｂとが夫々対向して設けられている。

【００３３】絶縁体１０にはネジ穴１６₁,…１６₈が、
各偏向電極にはネジ穴１７₁,…１７ ₈が穿設され螺刻さ
れている。そして、絶縁体１０に設けられたネジ穴およ
び各偏向電極のネジ穴には、絶縁体１０の外周面よりネ
ジ１８₁,…１８₈が螺合している。

【００３４】さらに、各偏向電極には位置決め用の孔が
穿設されており、絶縁体１０を介して位置決めピン１９
₁,…１９₁₀および図に表れない位置決めピン１９₁₁, …
１９ ₁₆が各偏向電極に嵌入している。

【００３５】これにより、各偏向電極は絶縁体１０に一
体に支持され、また絶縁溝１５₁,…１５₈により互いに
離間されて電気的に絶縁されている。各偏向電極により
包囲される円筒上の空隙部には、図示しない電子銃から
電子ビーム１が入来する。

【００３６】そして、対向する夫々の偏向電極間に所定
の駆動電圧を印加して空隙部に所定の電界を発生させ、
この電子ビーム１を偏向させることにより、図３に示し
た半導体チップ９（試料）に所望のパターンが形成され
る。

【００３７】これらの偏向電極は、以下のとおり円筒状
の金属製一体物から形成される。

【００３８】すなわち、はじめに管状の絶縁体１０の内
周面と同一寸法の外周面とされた金属製の円筒状電極材
を絶縁体１０の内部にはめ込み、その電極材の中央部
に、円筒の高さ方向に沿って円筒状の孔を穿設する。次
に、絶縁体１０の外周面側から位置決め用の孔を穿設
し、さらにネジ穴１６₁,…１６₈、ネジ穴１７₁,…１７
₈を穿設し螺刻する。

【００３９】そして、位置決めピン１９₁,…１９₁₆を絶
縁体１０を介して電極材に嵌入させる。さらに、ネジ１
８₁,…１８₈を絶縁体１０および電極材に設けられたネ
ジ穴１６₁,…１６₈１７₁,…１７₈夫々と螺合させる。
この結果、電極材は位置決めピンとネジにより絶縁体１
０に固定され支持される。

【００４０】つづいて、この状態で電極材の中央部に円
筒の高さ方向に沿って円筒状の孔を穿設し、この孔の内
周面が所定寸法の真円となるよう研磨加工する。この孔
の寸法形状により、偏向電極の対向面の寸法形状が決定
される。

【００４１】そして、電極材に内周面より放電加工を施
し金属を溶融させることにより、絶縁溝１５₁,…１５₈
を形成して電極材を電気的に分離する。電極材は、各絶
縁溝により４対の互いに対向する偏向電極１１ａと１１
ｂ，１２ａと１２ｂ，１３ａと１３ｂ，１４ａと１４ｂ
に細分化される。

【００４２】これらの絶縁溝は、電極材の中心部から放
射状に形成されたのち円周方向に屈曲して形成され、ふ
たたび屈曲して放射状に形成される。これにより、電子
ビームが絶縁溝中を通って絶縁体に投影されない構造と
されている。

【００４３】電極材が細分化されたのち、ネジ１８₁,…
１８_8,位置決めピン１９₁,…１９₁₀および図に表れない
位置決めピン１９₁₁, …１９₁₆を各偏向電極および絶縁
体１０から外して個々の偏向電極と絶縁体１０とに分解
する。

【００４４】そして、各偏向電極の絶縁溝の絶縁体近傍
位置となっている、放電が停止して溝形状の整っていな
い部分を所望の形状に加工するとともに、放電加工され
た面全体を研磨加工して所望の表面粗さに仕上げる。

【００４５】各偏向電極の仕上げ加工が終了したら、た
とえば、まず位置決めピン１９_1,１９₁₆を絶縁体１０を
介して偏向電極１３ａに嵌入させて偏向電極１３ａの絶
縁体１０に対する位置を分解前と同一に位置決めする。
そして、ネジ１８₃をネジ穴１６_3,１７₃夫々と螺合さ
せて偏向電極１３ａを絶縁体１０に固定する。

【００４６】つづいて、上記と同様に各偏向電極１１
ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ
に絶縁体１０を介して位置決めピンを嵌入させて位置決
めし、各偏向電極をネジ１８₁,１８₂,１８₄,…１８₈に
よりネジ止めし固定する。この結果、各偏向電極は、図
１に示すとおり絶縁体１０に対して分解前と同一の位置
に固定され支持される。したがって、偏向電極同志の位
置関係も分解前と同一とされたまま、互いに絶縁されて
絶縁体１０に支持される。

【００４７】このように本実施例によれば、各偏向電極
と絶縁体とは、一度個々の部品に分解されても、偏向電
極が電極材から加工されて細分化された時の夫々の位置
関係を保ったまま、ネジと位置決めピンとにより再び組
み立て直すことが可能である。

【００４８】したがって、個々の部品に分解して、上述
のとおり放電加工された面を容易に研磨加工することが
できてバリ等を除去できるので、隣接する偏向電極間に
スパークが生じて偏向の精度が低下する不都合がない。

【００４９】また、偏向電極の研磨加工された面は表面
粗さが良好とされるので塵芥は比較的付着しにくく汚れ
にくくなる。しかし、長年の使用により汚染された場合
には、個々の電極に分解して洗浄することも容易であ
る。

【００５０】図２は本発明の他の実施例の電子ビーム露
光装置の要部をなす偏向電極の二面図である。同図
（Ａ）は上面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）に示した上面
図中ＩＩ−ＩＩ線における断面図である。

【００５１】図２において、絶縁体２０は管状のアルミ
ナ焼結材からなり、内面に突出部２０₁,…２０₈が配設
されている。各突出部は、絶縁体２０の図２（Ｂ）中高
さ方向に延在している。

【００５２】絶縁体２０の内部には、金属製の偏向電極
２１ａと２１ｂ，２２ａと２２ｂ，２３ａと２３ｂ，２
４ａと２４ｂとが夫々対向して設けられている。各偏向
電極の絶縁体２０に対向する面には溝２６₁,…２６₈が
形成されている。そして、各溝は偏向電極の図２（Ｂ）
中高さ方向に延在し、突出部２０₁,…２０₈と係合する
形状とされている。

【００５３】また、各偏向電極は絶縁溝２５₁,…２５₈
により互いに離間されており、絶縁体２０により一体に
支持され電気的に絶縁されている。これらの偏向電極
は、以下のとおり円筒状の金属製一体物から形成され
る。

【００５４】すなわち、はじめに金属製の円筒状電極材
の外周面に電極材の高さ方向に延在する溝２６₁,…２６
₈を機械加工により形成する。つぎに、この電極材の外
周面にアルミナ材を焼結させ管状の絶縁体２０を形成す
る。これにより、絶縁体２０には溝２６₁,…２６₈と係
合する突出部２０₁,…２０₈が形成される。

【００５５】つづいて、前記実施例と同様に、電極材の
中央部に円筒の高さ方向に沿って円筒状の孔を穿設して
所定の寸法形状となるよう研磨加工する。そして、この
孔の内周面より放電加工をほどこして絶縁溝２５₁,…２
５₈を形成し、偏向電極１１ａと１１ｂ，１２ａと１２
ｂ，１３ａと１３ｂ，１４ａと１４ｂに分離する。絶縁
溝の形状は、前記実施例と同様の形状とされる。

【００５６】電極材が４対の対向する偏向電極に細分化
されたのち、各偏向電極に偏向電極の長手方向の押圧力
を印加することにより、各偏向電極は絶縁体２０より離
脱し、個々の偏向電極と絶縁体２０とに分解される。そ
して、各偏向電極の形状を機械加工により整え、表面を
研磨加工して所望の表面粗さに仕上げる。

【００５７】表面の仕上げ加工が終了したら、絶縁体の
突出部に各偏向電極の溝を係合させて各偏向電極を溝の
長手方向に押圧してはめ合わせることにより、図２に示
す形状の偏向電極を組立てなおすことができる。この結
果、各偏向電極は、絶縁体２０に対して分解前と同一の
位置に支持され、偏向電極同志の位置関係も分解前と同
一とされるので、前記実施例と同様の効果を得ることが
できる。

【００５８】本実施例では、電極材の高さ方向に長手方
向を有する溝を形成しこの電極材にアルミナを焼結させ
て電極材と係合する絶縁体を得たが、溝の形状と方向は
これにかぎるものでなく、電極材より分離された偏向電
極と絶縁体とが係合し着脱自在となるものであればよ
い。また、絶縁材に溝を形成して電極材にこれと係合す
る突出部を形成してもよい。

【００５９】以上、電子ビームを静電偏向により偏向さ
せる電子ビーム露光装置について本発明を適用した例に
ついて説明したが、荷電ビームを静電偏向により偏向さ
せる装置であればこれに限らず適用することが考えられ
る。たとえば、イオンビーム露光装置に本発明を適用し
ても構わない。

【００６０】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、絶縁材と複
数組の電極とは分解、組み立てが自在とされるので電極
の洗浄等のメンテナンスが容易であり、また、夫々の電
極は絶縁材に係合して支持されるので精度良く組立て直
すことができて偏向精度が劣化することがない等の特長
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部の二面図である。

【図２】本発明の他の実施例の要部の二面図である。

【図３】電子ビーム露光装置の一例の概略構成を示す斜
視図である。

【図４】従来の電子ビーム露光装置の要部をなす偏向電
極の一例の平面図である。

【図５】従来の電子ビーム露光装置の要部をなす偏向電
極の他の例の平面図である。

【符号の説明】

１電子ビーム（荷電ビーム）９半導体チップ（試料）１０，２０絶縁体（絶縁材）１８₁,…１８₈ ネジ（係合手段）１９₁,…１９₁₆ ピン（係合手段）２０₁,…２０₈ 突出部（係合手段）２６₁,…２６₈ 溝（係合手段）１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１１ｂ，１２ｂ，１
３ｂ，１４ｂ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２１
ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ偏向電極（電極）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田章夫神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに対向する電極（１１ａ，１２ａ，
１３ａ，１４ａ，１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，２
１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２１ｂ，２２ｂ，２３
ｂ，２４ｂ）を複数組有し、該複数組の電極（１１ａ，
１２ａ，１３ａ，１４ａ，１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１
４ｂ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２１ｂ，２２
ｂ，２３ｂ，２４ｂ）に電圧を印加して発生する電界に
より荷電ビーム（１）を偏向させ、該荷電ビーム（１）
により試料（９）にパターンを形成する荷電ビーム露光
装置において、該複数組の電極（１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１
１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，２１ａ，２２ａ，２３
ａ，２４ａ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ）夫々と
の係合手段（１８₁,…１８_8,１９₁,…１９_16,２０₁,…
２０_8,２６₁,…２６₈)を有し、該複数組の電極（１１
ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１１ｂ，１２ｂ，１３
ｂ，１４ｂ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２１
ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ）を一体に、かつ着脱自在
に支持してなる絶縁材（１０，２０）を具備したことを
特徴とする荷電ビーム露光装置。
【請求項２】該係合手段（１８₁,…１８_8,１９₁,…１
９_16,２０₁,…２０ _8,２６₁,…２６₈)は、該複数組の電
極（１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１１ｂ，１２
ｂ，１３ｂ，１４ｂ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４
ａ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ）と該絶縁材（１
０，２０）の少なくともいずれか一方に螺合してなるネ
ジ（１８₁,…１８₈)を含むことを特徴とする請求項１記
載の荷電ビーム露光装置。
【請求項３】該係合手段（１８₁,…１８_8,１９₁,…１
９_16,２０₁,…２０ _8,２６₁,…２６₈)は、該複数組の電
極（１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１１ｂ，１２
ｂ，１３ｂ，１４ｂ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４
ａ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ）と該絶縁材（１
０，２０）のいずれかに配設された溝（２６₁,…２６₈)
と該溝に係合する突出部（２０₁,…２０₈)とからなるこ
とを特徴とする請求項１記載の荷電ビーム露光装置。