JPH09265930A

JPH09265930A - アパーチャ絞り、その製造方法、及びこれを用いた荷電ビーム描画装置

Info

Publication number: JPH09265930A
Application number: JP8073398A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Nakasugi; 哲郎中杉; Jun Takamatsu; 潤高松
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-03-28
Filing date: 1996-03-28
Publication date: 1997-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】荷電ビーム装置のアパーチャの位置調整を容
易しうる荷電ビーム描画装置およびアパーチャ絞りを提
供すること。【解決手段】荷電ビーム装置およびビーム形状を制限
するのに用いるアパーチャ絞りにおいて、アパーチャ絞
り側面をテーパ形状にし、且つ荷電ビーム装置のアパー
チャ保持機構の側面もアパーチャ絞りと同じくテーパ形
状にすることによって、アパーチャの位置決めが容易に
でき、ビーム調整を容易に行うことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアパーチャ絞り、そ
の製造方法、及びこれを用いた荷電ビーム描画装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】アパーチャは荷電ビーム装置のビーム形
状を制限するのに用いるものである。特に可変成形型の
荷電ビーム描画装置においては、図７に示すようにビー
ム形状を決定する重要なものである。可変成形型の荷電
ビーム描画装置においては、第１アパーチャ１２を透過
した荷電ビームを第２アパーチャ１３に投影し、第１ア
パーチャと第２アパーチャを透過したビーム領域をステ
ージ１５上の試料１４に転写するものである。１０は鏡
筒、１１は電子銃である。

【０００３】この時、図８に示すように第１アパーチャ
を透過したビーム２１に対し、第２アパーチャ２２の位
置を調整する必要がある。荷電ビームの形状２３を調整
するためには、２つのパラーメーターを調整する必要が
ある。即ち、図８（ｃ）に示すシフト量と、図８（ｂ）
に示す回転量である。第１アパーチャのビームのシフト
量や回転量を調整することは可能である。しかしなが
ら、ビームを光軸から大きくずらすことは、解像度の劣
化やビーム形状の歪みの原因になる。このため、第２ア
パーチャはビームの光軸近傍２４にあることが望まし
い。

【０００４】一般的に、アパーチャは図９に示すように
アパーチャ保持機構（以下、ホルダー３３と言う。）に
保持される。そして、ホルダーを鏡筒３１内に動かし
て、アパーチャ３４を光軸付近にセットする。３２はホ
ルダー交換機構である。この際、光軸に対するアパーチ
ャの位置精度は、アパーチャのホルダー上での位置精度
と、ホルダーの機械的な動作精度で決定される。一般的
に、ホルダーの機械的な精度は数十μｍ単位で制御しう
る。従って、アパーチャが光軸付近にセットしうるか
は、アパーチャのホルダー上での位置精度によって決ま
ると言って良い。第２アパーチャ位置が許容される範囲
になる場合には、その後に行うビーム調整ができず、ア
パーチャの回転調整や位置調整に多くの労力が必要であ
った。

【０００５】このため、従来は、ケガキ線を入れて、目
合わせを行う方法や、平面的な形状を保持構造と同様に
し、保持物にはめ込む方法によって、第２アパーチャを
光軸付近に置いていた。

【０００６】前者のケガキ線を入れて、目合わせを行う
方法を図１０に示す。４１はアパーチャ、４２はホルダ
ー、４３は開口部、４４は留め具、４５はケガキ線であ
る。この方法では、実施する人間の熟練度によって、ア
パーチャの位置精度が変わってしまう可能性がある。

【０００７】また、後者の平面的な形状を保持構造と同
様にし、保持物にはめ込む方法は図１１のように行われ
る。５１はアパーチャ、５２はホルダー、５３は開口
部、５４は留め具である。しかしながら、この方法で
は、アパーチャを無理に入れると歪みが生じるために、
それぞれの寸法に遊びが必要であるため、結局正確な位
置決めができないという問題があった。このような従来
技術によるアパーチャの位置決め操作は、図１２に示す
ような、ステップで行なわれる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情を考
慮してなされたもので、その目的とするところは、従来
法の欠点であった荷電ビーム装置のアパーチャの位置調
整を容易にしうるアパーチャ絞り、その製造方法、及び
これを用いた荷電ビーム描画装置を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

（概要）本発明の骨子は、荷電ビーム装置およびビーム
形状を制限するのに用いるアパーチャ絞りにおいて、以
下のことを特徴としている。

【００１０】(1) アパーチャ絞りの側面を逆テーパ形
状にする。 (2) アパーチャ絞りの側面に逆テーパ形状を作成する
方法として、異方性エッチングを用い、結晶面に対応し
た逆テーパ角を得る。 (3) 荷電ビーム装置のアパーチャ絞り保持機構の側面
も、アパーチャ絞りの側面形状に対応して順テーパ形状
にする。

【００１１】（作用）まず、本発明による側面をテーパ
形状にしたアパーチャについて説明する。アパーチャに
は、多くはＳｉの単結晶基板が用いられる。ＫＯＨ水溶
液を用いたウエットエッチングを用いれば、図１のよう
に結晶面に沿った異方性形状を容易に得ることができ
る。ここで得られたテーパ角は結晶軸に対応したもので
あり、機械的な精密加工の必要もなく、容易に作成する
ことが可能となる。６１はＳｉ単結晶基板、６２はレジ
スト、６３は金渡金部、６４はエッチング部、６５はア
パーチャ裏面開口部、６６はアパーチャである。

【００１２】次いで、本発明による荷電ビーム描画装置
の保持装置について説明する。ここで、保持機構は、図
２に示すようなテーパ構造を持っている。この時のテー
パ角は、アパーチャ絞りの側面のテーパ角（θ１）７２
と対応するように（１８０度−θ１）度７５に設定され
ている。この角度を決めるにあたっても先に述べたウエ
ットエッチング法を用いると良い。側面を順テーパ形状
としたホルダーに側面を逆テーパ形状としたアパーチャ
絞りを組合わせた場合には、アパーチャ絞りの中心とホ
ルダーの中心の位置合わせを容易に行うことができる。
７１はアパーチャ、７３はアパーチャ開口部、７４はホ
ルダー、７６はホルダー開口部、７７は留め具である。

【００１３】ウエットエッチングによって、アパーチャ
絞りのテーパ形状を作成した場合、アパーチャ絞りの平
面的な形状も結晶軸に沿って図１のように決定される。
このため、側面のテーパ角が対応するホルダーとアパー
チャ絞りを組み合わせれば、回転誤差も生じにくい。

【００１４】上述したように、本発明のアパーチャ絞り
および荷電ビーム描画装置のアパーチャ保持機構を用い
れば、アパーチャの光軸からの位置ズレおよび回転誤差
が少なくでき、ビーム調整が容易となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を示
す。なお、本実施形態においては、アパーチャはＳｉ単
結晶基板から作成した。

【００１６】（実施形態１）まず、本発明によるアパ
ーチャの製作方法について説明する。本実施形態では、
厚膜レジスト鋳型と金メッキ法とを用いたアパーチャの
製作に、本発明を応用した。この金メッキアパーチャは
図３に示したプロセスで製作した。これを以下に説明す
る。

【００１７】まず、主表面の面方位が（１００）である
Ｓｉ単結晶基板８１の両面に、ＬＰＣＶＤによってＳｉ
Ｎ_x ８２、８３を１５００オングストローム成膜する。
次いで、基板８１のおもて面に、連続スパッタリング法
によって、Ｔｉ膜８４、及びＰｄ膜８５をそれぞれ１０
００オングストローム、５００オングストローム成膜す
る。

【００１８】次に、電子ビーム用レジスト８６を厚さ５
μｍに塗布し、電子ビーム露光装置で、所望のアパーチ
ャパターンを描画し、現像して鋳型８７を形成する。

【００１９】次に、電解メッキによって、Ａｕ８８を厚
さ３μｍ成膜する。レジスト８６は除去する。さらに、
基板８１の裏面にレジスト８９を塗布し、両面露光装置
を用いて、おもて面のアパーチャパターンと位置を合わ
せて、裏面に基板開孔用パターン９０、及びアパーチャ
板の大きさを決定する境界線を露光する。

【００２０】この後、裏面のレジスト８９を現像し、こ
のレジストをマスクとして、裏面のＳｉＮ_x ８２をＲＩ
Ｅによってエッチングする。次に、ＫＯＨ水溶液を用い
た異方性エッチングによって、裏面からＳｉ基板８１を
エッチングする。ＫＯＨエッチングは、おもて面のＳｉ
Ｎ_x 層８３でストップする。

【００２１】さらに、レジスト８９を剥離し、裏側のＳ
ｉＮ_x 層８２をＣＤＥで除去し、次いで希ＨＦ、及び王
水によって、Ｔｉ膜８４、及びＰｄ膜８１をそれぞれパ
ターニングする。ＳｉＮ_x 層８３もパターニングする。

【００２２】さらに、アパーチャの両面にＡｕを蒸着す
る。上記のように作成した時、アパーチャの側面９１は
１２５．２６度と結晶軸に対応した角度に加工すること
ができた。本実施例で作成したアパーチャの斜視図を図
４に示す。９５はアパーチャ側面部である。また９３
は、アパーチャパターン部であり、９４は電子ビームで
ある。

【００２３】（実施形態２）ここでは、本発明による
アパーチャの製作方法について、実施形態１とは別の方
法を説明する。本実施形態では、Ｓｉ薄膜のエッチング
によって、アパーチャ部分を形成するアパーチャの製作
に、本発明を応用した。このＳｉアパーチャは図５に示
したプロセスで製作した。これを以下に説明する。

【００２４】まず、主表面の面方位が（１００）である
Ｓｉ単結晶基板１０１に、シリコン酸化膜１０２を１μ
ｍ形成し、これに厚さ２４μｍのＳｉ単結晶薄膜１０３
を貼り合わせた、いわゆるＳＯＩ基板を用いる。

【００２５】基板１０１の両面にシリコン熱酸化膜１０
４、１０５を厚さ１μｍ成膜する。次に、基板１０１の
おもて面に、電子ビーム用レジスト１０６を厚さ１μｍ
に塗布し、電子ビーム露光装置で、所望のアパーチャパ
ターン９３を描画し、現像する。

【００２６】さらに、レジスト１０６をマスクにして、
ＲＩＥにより、シリコン酸化膜１０５をパターニングす
る。このシリコン酸化膜１０２及びレジスト１０６をマ
スクとして、Ｓｉ薄膜１０３をＲＩＥによりエッチング
する。レジスト１０６は除去する。

【００２７】次に、基板１０１の裏面に、レジスト１０
７を塗布する。さらに、両面露光装置を用いて、おもて
面のアパーチャパターンと位置を合わせて、裏面に基板
開孔用パターン１０８、及びアパーチャ板の大きさを決
定する境界線を露光する。

【００２８】次に、裏面のレジスト１０７を現像し、こ
のレジスト１０７をマスクとして、裏面のシリコン酸化
膜１０４をＲＩＥによってエッチングする。次に、ＫＯ
Ｈ水溶液を用いた異方性エッチングによって、裏面から
Ｓｉ基板１０１をエッチングする。ＫＯＨエッチング
は、おもて面側のシリコン酸化膜１０２でストップす
る。

【００２９】次に、レジスト１０７を剥離し続いておも
て面及び裏面のシリコン酸化膜１０２，１０５，１０４
をＣＤＥで除去する。さらに、アパーチャの両面にＡｕ
を蒸着する。

【００３０】上記のように作成した時、アパーチャの側
面９１は１２５．２６度と結晶軸に対応した角度に加工
することができた。

【００３１】（実施形態３）ここでは、本発明の第３
の実施形態を示す。アパーチャは実施形態１に示した方
法で作成したもので、厚さは０．６ｍｍ、大きさは１０
ｍｍ角である。ホルダーは側面の角度を５４．７６度に
設定した。その製造方法は、先に述べた実施形態１及び
２に示した方法を用いると良い。このアパーチャをホル
ダーに組み合わせた後、板バネを用いて固定した。ホル
ダーを鏡筒にセットした後、ビーム調整を図６に示すよ
うに行った。

【００３２】まず、第１アパーチャを透過したビーム位
置を第２アパーチャの中心位置にくるように調整する。
次に、第２アパーチャの回転調整を行う。

【００３３】本発明によれば、ホルダー上のアパーチャ
取付け誤差はほとんど無視できる。ホルダー上のアパー
チャ位置精度は両面露光装置のアライメント精度による
もので、本実施例においては５μｍであった。また、ホ
ルダーの鏡筒内での位置は機械的な精度のみで決定さ
れ、本実施形態に使用した荷電ビーム描画装置では１０
μｍ程度であった。このため、アパーチャ交換後、鏡筒
内のアパーチャ位置は±１０μｍの精度で再現すること
が可能となった。

【００３４】また、本発明によれば、アパーチャの平面
的な構造は結晶軸に対応している。このために、回転誤
差は裏面露光の際のアライメント精度によるもので、取
付け誤差はほとんど無視できる。裏面露光のアライメン
ト精度が数ｍｒａｄである。

【００３５】上述の誤差は、従来方法によるアパーチャ
および保持機構を使用した場合に比べ、十分に小さい。
また、アパーチャの交換に際して、アパーチャ位置の再
現性が保たれている。このため、アパーチャ交換後のビ
ーム調整を、自動的に行うことが可能となった。

【００３６】なお、上記実施例では可変成形ビーム方式
の電子ビーム描画装置を使用したが、本発明は丸ビーム
方式の電子ビーム描画装置にも適用できる。また、一括
露光型の荷電ビーム描画装置（ＳＣＡＬＰＥＬ，ＰＲＥ
ＶＡＩＬと同様の描画装置）にも適用しうる。本発明は
荷電ビーム描画装置の描画方法によって制限されるもの
ではなく、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々変形して使用することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上、詳述した通り、本発明によれば、
荷電ビーム装置およびビーム形状を制限するのに用いる
アパーチャ絞りにおいて、アパーチャ絞り側面をテーパ
形状にし、且つ荷電ビーム装置のアパーチャ保持機構の
側面もアパーチャ絞りと同じくテーパ形状にすることに
よって、アパーチャ絞りの位置決めが容易にでき、ビー
ム調整を容易に行うことが可能となる。また、アパーチ
ャ絞りのテーパ角を作成する方法として、異方性エッチ
ングを用いることで、結晶面に対応した正確なテーパ角
を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作用を説明する断面図。

【図２】本発明の作用を説明する断面図。

【図３】本発明実施形態１のアパーチャ作成方法を説
明する工程断面図。

【図４】本発明実施形態１におけるアパーチャマスク
の構造を示す断面図及び斜視図。

【図５】本発明実施形態２のアパーチャ作成方法を説
明する工程断面図。

【図６】ビーム調整方法を説明するフロー図。

【図７】本発明実施例において使用した荷電ビーム描
画装置の概要図。

【図８】荷電ビーム描画装置のビーム形状調整方法を
説明する図。

【図９】アパーチャおよびその保持機構の概略図。

【図１０】従来のアパーチャ保持方法１を説明する
図。

【図１１】従来のアパーチャ保持方法２を説明する
図。

【図１２】従来方法によるビーム調整方法を説明する
図。

【符号の説明】

１０、３１…鏡筒１１…電子銃１２…第１アパーチャ１３、２２、３４…第２アパーチャ１４…試料１５…ステージ２１…第１アパーチャを透過したビーム像２３…試料上に転写されるビーム領域２４…光軸３２…ホルダー交換機構３３、４２、７４…ホルダー４１、６６、７１…アパーチャ４３、７３…アパーチャ開口部４４…留め具６１…Ｓｉ単結晶基板６２…レジスト６３…金鍍金部６４…エッチング部６５…アパーチャ裏面開口部７２…アパーチャ側面角度７５…ホルダー側面角度７６…ホルダー開口部８１…基板部８２…シリコン窒化膜８３…シリコン酸化膜８４…Ｔｉ膜８５…Ｐｄ膜８６…電子線レジスト８７…鋳型８８…Ａｕ薄膜８９…フォトレジスト９０…基板開孔用パターン９１…基板開孔部９３…アパーチャパターン部９４…電子ビーム９５…アパーチャ側面部１０３…Ｓｉ単結晶薄膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷電ビーム装置のビーム形状を制限するの
に用いるアパーチャ絞りにおいて、側面を逆テーパ形状
にすることを特徴とするアパーチャ絞り。
【請求項２】異方性エッチングを利用して、前記アパー
チャ絞りの側面の逆テーパ角を形成することを特徴とす
る請求項１記載のアパーチャ絞りの製造方法。
【請求項３】荷電ビーム装置のビーム形状を制限するの
に用いるアパーチャ絞りを保持する機構として、保持機構の側面をアパーチャ絞りの側面形状に対応した
順テーパ形状にすることを特徴とした荷電ビーム描画装
置。