JPH10241615A - 電子線露光装置 - Google Patents
電子線露光装置Info
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- JPH10241615A JPH10241615A JP9055403A JP5540397A JPH10241615A JP H10241615 A JPH10241615 A JP H10241615A JP 9055403 A JP9055403 A JP 9055403A JP 5540397 A JP5540397 A JP 5540397A JP H10241615 A JPH10241615 A JP H10241615A
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- Japan
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- electron
- light source
- electron beam
- magnetic flux
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3174—Particle-beam lithography, e.g. electron beam lithography
- H01J37/3177—Multi-beam, e.g. fly's eye, comb probe
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
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- Analytical Chemistry (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光源の密度が高い面電子光源を有し、高スル
ープットの描画式電子線露光装置を提供する。 【解決手段】 電子線露光装置は、多数の電子線束４を
放出する面電子光源１と、電子の加速手段（アノード
３、電源２）と、ウェハ５を載置するステージを有す
る。さらに、電子線束４を露光試料５に導くための、光
軸に垂直な面内において実質的に均一に分布する磁束を
形成する手段（コイル７、８）を有する。ここで、コイ
ル８の磁界を強くして、磁束の断面領域を、光軸に垂直
な方向に圧縮する。
ープットの描画式電子線露光装置を提供する。 【解決手段】 電子線露光装置は、多数の電子線束４を
放出する面電子光源１と、電子の加速手段（アノード
３、電源２）と、ウェハ５を載置するステージを有す
る。さらに、電子線束４を露光試料５に導くための、光
軸に垂直な面内において実質的に均一に分布する磁束を
形成する手段（コイル７、８）を有する。ここで、コイ
ル８の磁界を強くして、磁束の断面領域を、光軸に垂直
な方向に圧縮する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路などの高
密度微細パターン描画に適する電子線露光装置に関す
る。特には、高スループットでかつレチクルが不要とい
う画期的な特性を有する電子線露光装置に関する。
密度微細パターン描画に適する電子線露光装置に関す
る。特には、高スループットでかつレチクルが不要とい
う画期的な特性を有する電子線露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】描画型（非転写型）の電子線露光装置で
は、当初は光源は点光源であり、この点光源からの電子
線を電磁偏向手段を用いて走査することにより、一筆書
きの要領で試料上にパターンを描いていた。しかし、こ
れでは描画の能率が悪くスループットが低いため、レチ
クルやマスク作製用として用いることができるが、ウェ
ハ露光には実用的装置ではなかった。
は、当初は光源は点光源であり、この点光源からの電子
線を電磁偏向手段を用いて走査することにより、一筆書
きの要領で試料上にパターンを描いていた。しかし、こ
れでは描画の能率が悪くスループットが低いため、レチ
クルやマスク作製用として用いることができるが、ウェ
ハ露光には実用的装置ではなかった。
【０００３】そこで、描画式の電子線露光装置のスルー
プットを向上させるものとしてマルチカラムタイプの電
子線露光装置が提案されている（例えばChang ら、J. V
ac.Sci. Technol. B, Vol.10, No.6, Nov/Dec 1992
）。それによれば、２０mm×２０mmのチップ１個あた
りに１０個のカラム（光源、レンズ及び偏向器のセッ
ト）を装備すれば、１００nm幅のパターンで、２００mm
ウェハ（６０チップ）５０枚／hr以上のスループットを
達成できるとしている。
プットを向上させるものとしてマルチカラムタイプの電
子線露光装置が提案されている（例えばChang ら、J. V
ac.Sci. Technol. B, Vol.10, No.6, Nov/Dec 1992
）。それによれば、２０mm×２０mmのチップ１個あた
りに１０個のカラム（光源、レンズ及び偏向器のセッ
ト）を装備すれば、１００nm幅のパターンで、２００mm
ウェハ（６０チップ）５０枚／hr以上のスループットを
達成できるとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、マルチカラム
タイプの電子線露光装置では、各々のカラムがポイント
ビーム露光機として動作するため、多くのカラムが必要
となる。ところが、各カラムがレンズ系を持つため、カ
ラム間距離を上記Chang の主張するほどには小さくでき
ない。そのため、カラム密度が低くスループットはそれ
ほど期待できない。
タイプの電子線露光装置では、各々のカラムがポイント
ビーム露光機として動作するため、多くのカラムが必要
となる。ところが、各カラムがレンズ系を持つため、カ
ラム間距離を上記Chang の主張するほどには小さくでき
ない。そのため、カラム密度が低くスループットはそれ
ほど期待できない。
【０００５】本発明は、光源の密度が高い面電子光源を
有し、高スループットの描画式電子線露光装置を提供す
ることを目的とする。
有し、高スループットの描画式電子線露光装置を提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の電子線露光装置は、多数の電子線束を放出
する面電子光源と、 電子の加速手段と、 該電子線束
を露光試料に導くための、光軸に垂直な面内において実
質的に均一に分布する磁束を形成する手段と、該磁束の
断面領域を、光軸に垂直な方向に圧縮する磁場圧縮手段
と、 露光試料を載置するステージと、 を具備するこ
とを特徴とする。
め、本発明の電子線露光装置は、多数の電子線束を放出
する面電子光源と、 電子の加速手段と、 該電子線束
を露光試料に導くための、光軸に垂直な面内において実
質的に均一に分布する磁束を形成する手段と、該磁束の
断面領域を、光軸に垂直な方向に圧縮する磁場圧縮手段
と、 露光試料を載置するステージと、 を具備するこ
とを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の１実施例に係る
電子線露光装置の全体構成を模式的に示す側面図であ
る。図２は、図１の電子線露光装置の面電子光源の詳細
を示す平面図である。図１の電子線露光装置は、多数の
電子源１０を有する共鳴トンネル型Ｘ−Ｙマトリックス
型の面電子光源１を備える。この面電子光源１は平面形
状４０×４０mmの正方形であり、その下面には、後述の
方法・材料により、１μm ピッチで、マトリックス状に
電子源１０が形成されている。電子源１０は、径０．６
μm のクレータ（穴）の中央部に鋭いピーク（電子放出
部）が突き出したものである。各電子源１０にはワード
線／ビット線９及び１０が配線されており、各電子源１
０への電圧印加をＯＮ−ＯＦＦすることができる。この
面電子光源は１０-5Ｐａ以下の高真空中に配置される。
電子線露光装置の全体構成を模式的に示す側面図であ
る。図２は、図１の電子線露光装置の面電子光源の詳細
を示す平面図である。図１の電子線露光装置は、多数の
電子源１０を有する共鳴トンネル型Ｘ−Ｙマトリックス
型の面電子光源１を備える。この面電子光源１は平面形
状４０×４０mmの正方形であり、その下面には、後述の
方法・材料により、１μm ピッチで、マトリックス状に
電子源１０が形成されている。電子源１０は、径０．６
μm のクレータ（穴）の中央部に鋭いピーク（電子放出
部）が突き出したものである。各電子源１０にはワード
線／ビット線９及び１０が配線されており、各電子源１
０への電圧印加をＯＮ−ＯＦＦすることができる。この
面電子光源は１０-5Ｐａ以下の高真空中に配置される。
【０００８】面電子光源１の下側には、同光源１の下面
に沿って同面からある隙間（一例１０mm）隔てて、加速
電極（アノード）３が配置されている。加速電極３に
は、電子源１０の直下に多数の開口が開いている。加速
電極３と面電子光源１との間には、高圧直流電源２によ
って、加速電極３側プラスの電圧（一例１００kV）が印
加されている。面電子光源１からの電子線４は面電子光
源の引き出し電極（不図示）に数１０Ｖの電圧を印加す
ることにより放射され、加速電極３の印加電圧の作用に
より、各電子源１０から下方に向けて高速電子線４が引
き出される。電子線４のビーム径は０．１μm 以下
（０．０５nm）程度である。
に沿って同面からある隙間（一例１０mm）隔てて、加速
電極（アノード）３が配置されている。加速電極３に
は、電子源１０の直下に多数の開口が開いている。加速
電極３と面電子光源１との間には、高圧直流電源２によ
って、加速電極３側プラスの電圧（一例１００kV）が印
加されている。面電子光源１からの電子線４は面電子光
源の引き出し電極（不図示）に数１０Ｖの電圧を印加す
ることにより放射され、加速電極３の印加電圧の作用に
より、各電子源１０から下方に向けて高速電子線４が引
き出される。電子線４のビーム径は０．１μm 以下
（０．０５nm）程度である。
【０００９】面電子光源１の下方には、ウェハ５（試
料）を載置したＸ−Ｙステージ６が配置されている。こ
のステージ６の位置はレーザ干渉計により０．００５μ
m オーダーの精度で検出することができる。
料）を載置したＸ−Ｙステージ６が配置されている。こ
のステージ６の位置はレーザ干渉計により０．００５μ
m オーダーの精度で検出することができる。
【００１０】面電子光源１からステージ６に至る空間の
周りには、コイル７とコイル８（磁束形成手段兼電子線
束圧縮手段）が配置されている。コイル７による磁束密
度は１Ｔであり、コイル８による磁束密度や４Ｔであ
る。これらのコイル７によって、面電子光源１からウェ
ハ５に至る空間には、電子線４の光軸に垂直な面内にお
いて実質的に均一に分布する光軸方向の磁束が形成され
る。また、同空間における磁束は、面電子光源１からウ
ェハ５に至る間に√４／１＝１／２に圧縮される。な
お、圧縮率は、コイル７、８の磁束密度比を変えること
により磁束密度比のルートの割合で可変とできる（J. V
ac. Sci. Technol. B 13(6), Nov/Dec 1995）。磁束密
度の一様性は０．０１％以下にした。
周りには、コイル７とコイル８（磁束形成手段兼電子線
束圧縮手段）が配置されている。コイル７による磁束密
度は１Ｔであり、コイル８による磁束密度や４Ｔであ
る。これらのコイル７によって、面電子光源１からウェ
ハ５に至る空間には、電子線４の光軸に垂直な面内にお
いて実質的に均一に分布する光軸方向の磁束が形成され
る。また、同空間における磁束は、面電子光源１からウ
ェハ５に至る間に√４／１＝１／２に圧縮される。な
お、圧縮率は、コイル７、８の磁束密度比を変えること
により磁束密度比のルートの割合で可変とできる（J. V
ac. Sci. Technol. B 13(6), Nov/Dec 1995）。磁束密
度の一様性は０．０１％以下にした。
【００１１】上記磁束により、各電子源１０から出る電
子線は、磁束の周りにスパイラル状に巻き付いて進む電
子線束として、面電子光源１からウェハ５に入射する。
また、電子線束の全体断面は寸法で１／２、面積で１／
４に圧縮される。このように面電子光源１からウェハ５
に入射する電子線により、ウェハ５上面のレジストに
は、電子源ピッチ１μm ÷縮小率２＝０．５μm ピッチ
の露光スポットを形成することができる。
子線は、磁束の周りにスパイラル状に巻き付いて進む電
子線束として、面電子光源１からウェハ５に入射する。
また、電子線束の全体断面は寸法で１／２、面積で１／
４に圧縮される。このように面電子光源１からウェハ５
に入射する電子線により、ウェハ５上面のレジストに
は、電子源ピッチ１μm ÷縮小率２＝０．５μm ピッチ
の露光スポットを形成することができる。
【００１２】上記電子線を照射しながら、ステージ６を
０．５μm 角で動かせば、ウェハ５上の２０mm×２０mm
の領域内の全面で描画することができる。このときの描
画に要する時間は、各電子源１個の電流を１nA、レジス
トドーズレベル１０μC/cm2とすると、ウェハ上の２０m
m角の領域を露光するのにわずか２５μsec という短時
間である。なお、このような高速が不要な場合には、電
子源の密度を５〜２０μm ピッチとすることもできる。
０．５μm 角で動かせば、ウェハ５上の２０mm×２０mm
の領域内の全面で描画することができる。このときの描
画に要する時間は、各電子源１個の電流を１nA、レジス
トドーズレベル１０μC/cm2とすると、ウェハ上の２０m
m角の領域を露光するのにわずか２５μsec という短時
間である。なお、このような高速が不要な場合には、電
子源の密度を５〜２０μm ピッチとすることもできる。
【００１３】露光のパターニングは、各電子源をワード
線／ビット線を用いてＯＮ／ＯＦＦすることにより行
う。
線／ビット線を用いてＯＮ／ＯＦＦすることにより行
う。
【００１４】本実施例の面電子光源（共鳴トンネル型電
子源）は、ＭＢＥ（分子線エピタキシャル）成長法によ
り成膜したγ−Ａｌ2 Ｏ3 と基板Ｓｉとの超格子構造に
より構成した。その作製方法は、OPTRONICS (1991) No.
1, p.193-198や応用物理学会1995秋予稿集29a-ZT-9〜1
1、29p-ZT-1〜3 に開示されている公知の方法を用い
た。このトンネル型電子源のエネルギー広がりは±０．
１eVと小さく、また角度広がりも１mrad程度と小さいた
め、高分解能のパターニングが可能であり、最小０．０
７μm の微細パターンを形成することができた。
子源）は、ＭＢＥ（分子線エピタキシャル）成長法によ
り成膜したγ−Ａｌ2 Ｏ3 と基板Ｓｉとの超格子構造に
より構成した。その作製方法は、OPTRONICS (1991) No.
1, p.193-198や応用物理学会1995秋予稿集29a-ZT-9〜1
1、29p-ZT-1〜3 に開示されている公知の方法を用い
た。このトンネル型電子源のエネルギー広がりは±０．
１eVと小さく、また角度広がりも１mrad程度と小さいた
め、高分解能のパターニングが可能であり、最小０．０
７μm の微細パターンを形成することができた。
【００１５】なお、本発明の電子線露光装置は、描画方
式を基本とするものではあるが、レチクルのパターンを
転写露光する方式にも応用することができる。
式を基本とするものではあるが、レチクルのパターンを
転写露光する方式にも応用することができる。
【００１６】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば集積回路などの高密度微細パターン描画に適す
る電子線露光装置を提供することができる。特には、高
スループットでかつレチクルが不要という画期的な特性
を有する電子線露光装置を提供することができる。
によれば集積回路などの高密度微細パターン描画に適す
る電子線露光装置を提供することができる。特には、高
スループットでかつレチクルが不要という画期的な特性
を有する電子線露光装置を提供することができる。
【図１】本発明の１実施例に係る電子線露光装置の全体
構成を模式的に示す側面図である。
構成を模式的に示す側面図である。
【図２】図１の電子線露光装置の面電子光源の詳細を示
す平面図である。
す平面図である。
１ 面電子光源 ２ 高圧電源 ３ 加速電極 ４ 電子線 ５ ウェハ ６ ステージ ７、８ コイル ９ ワード線／ビ
ット線 １０ 電子源（光源）
ット線 １０ 電子源（光源）
Claims (4)
- 【請求項１】 多数の電子線束を放出する面電子光源
と、 電子の加速手段と、 該電子線束を露光試料に導くための、光軸に垂直な面内
において実質的に均一に分布する磁束を形成する手段
と、 該磁束の断面領域を、光軸に垂直な方向に圧縮する磁場
圧縮手段と、 露光試料を載置するステージと、 を具備することを特徴とする電子線露光装置。 - 【請求項２】 上記面電子光源が、多数の単位微小光源
を備え、各単位微小光源が電子線束の放出を行う（Ｏ
Ｎ）か又は停止する（ＯＦＦ）かを司るスイッチを有す
ることを特徴とする請求項１記載の電子線露光装置。 - 【請求項３】 上記ステージが光軸に垂直な面内で走査
され、 上記各電子線束のＯＮ−ＯＦＦと協同して、試料上に多
点描画を行うことを特徴とする請求項２記載の電子線露
光装置。 - 【請求項４】 上記面電子光源が、二次元マトリクス状
に配置された多数の単位微小光源、及び、各単位微小光
源に接続されたワード線・ビット線を備えることを特徴
とする請求項２又は３記載の電子線露光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9055403A JPH10241615A (ja) | 1997-02-25 | 1997-02-25 | 電子線露光装置 |
| US09/030,653 US5969362A (en) | 1997-02-25 | 1998-02-25 | High-throughput direct-write electron-beam exposure system and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9055403A JPH10241615A (ja) | 1997-02-25 | 1997-02-25 | 電子線露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10241615A true JPH10241615A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=12997582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9055403A Pending JPH10241615A (ja) | 1997-02-25 | 1997-02-25 | 電子線露光装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5969362A (ja) |
| JP (1) | JPH10241615A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6512235B1 (en) * | 2000-05-01 | 2003-01-28 | El-Mul Technologies Ltd. | Nanotube-based electron emission device and systems using the same |
| DE60134718D1 (de) * | 2001-04-09 | 2008-08-21 | Integrated Circuit Testing | Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle von fokussierten Elektronenstrahlen |
| ATE358886T1 (de) * | 2001-10-05 | 2007-04-15 | Integrated Circuit Testing | Elektronenstrahlvorrrichtung mit mehrfachstrahl |
| CN100437882C (zh) * | 2002-10-30 | 2008-11-26 | 迈普尔平版印刷Ip有限公司 | 电子束曝光系统 |
| US7006747B2 (en) * | 2003-01-17 | 2006-02-28 | 3M Innovative Properties Company | Optical devices incorporating photo reactive polymers |
| US7227618B1 (en) | 2004-03-24 | 2007-06-05 | Baokang Bi | Pattern generating systems |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3551734A (en) * | 1968-12-18 | 1970-12-29 | Westinghouse Electric Corp | Multi-coil electron image control apparatus |
| CA1100237A (en) * | 1977-03-23 | 1981-04-28 | Roger F.W. Pease | Multiple electron beam exposure system |
| US4227090A (en) * | 1979-02-21 | 1980-10-07 | Hughes Aircraft Company | Electron beam microfabrication apparatus and method |
| US4663559A (en) * | 1982-09-17 | 1987-05-05 | Christensen Alton O | Field emission device |
| GB2157069A (en) * | 1984-04-02 | 1985-10-16 | Philips Electronic Associated | Step and repeat electron image projector |
| US4742234A (en) * | 1985-09-27 | 1988-05-03 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Charged-particle-beam lithography |
| US4798959A (en) * | 1987-01-02 | 1989-01-17 | Marks Alvin M | Super submicron electron beam writer |
| US5003178A (en) * | 1988-11-14 | 1991-03-26 | Electron Vision Corporation | Large-area uniform electron source |
| US5455427A (en) * | 1993-04-28 | 1995-10-03 | Lepton, Inc. | Lithographic electron-beam exposure apparatus and methods |
| US5363021A (en) * | 1993-07-12 | 1994-11-08 | Cornell Research Foundation, Inc. | Massively parallel array cathode |
| JP2809125B2 (ja) * | 1995-02-27 | 1998-10-08 | 日本電気株式会社 | 集束電極付電界放出型冷陰極 |
-
1997
- 1997-02-25 JP JP9055403A patent/JPH10241615A/ja active Pending
-
1998
- 1998-02-25 US US09/030,653 patent/US5969362A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5969362A (en) | 1999-10-19 |
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