JPH1187227A

JPH1187227A - 電子線投影露光装置

Info

Publication number: JPH1187227A
Application number: JP9249016A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Oshino; 哲也押野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1997-09-12
Publication date: 1999-03-30
Also published as: US6218674B1

Abstract

(57)【要約】【課題】マスク２にゴミが付着することを防止して、
その結果、露光により基板４上に形成するパターンに欠
陥が発生することを抑制することができる電子線投影露
光装置を提供すること。【解決手段】少なくとも、電子線１１を所定位置に配
置されたマスク２に照射する照射光学系１と、該マスク
２のステージと、該マスク２からの電子線１２を受けて
該マスク２に形成されたパターンを所定位置に配置され
た基板４上に投影結像する投影結像光学系３と、該基板
４のステージと、を備えた電子線投影露光装置におい
て、前記マスク２の近傍にフィルター５を配置したこと
を特徴とする電子線投影露光装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、マスクまたはレチ
クル（以下、マスクと総称する）上の回路パターンを電
子線光学系によりウエハ等の基板上に投影転写する電子
線投影露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造用の投影露光装置は、物体面
としてのマスク面上に形成された回路パターンを結像光
学系を介してウエハ等の基板上に投影転写する。基板に
はレジストが塗布されており、露光することによりレジ
ストがパターン状に感光して、レジストパターンが形成
される。

【０００３】電子線を利用して前記パターン形成を行う
電子線露光は、電子線を数オングストロームにまで絞る
ことができるため、１μｍまたはそれ以下の微細パター
ンを形成できるという大きな特徴を有する。電子線露光
のうち、従来の直描型電子線露光方式においては、描画
するパターンの線幅以下の微小な領域に、収束した電子
線を走査することにより、微細なパターンを描画してい
た。

【０００４】しかし、この直描型電子線露光方式は描画
時間が長いので、高いスループットが得られないという
欠点を有する。一方、電子線露光のうち、マスク面上に
形成された回路パターンを基板上に投影転写する電子線
投影露光の場合には、従来の直描型電子線露光方式より
も高いスループットが得られるという特徴がある。

【０００５】ここで、従来の一般的な電子線投影露光装
置の概略構成を図４に示す。本装置は、少なくともマス
ク２のステージと、該マスク２に電子線１１を照射する
照射光学系（電子銃、該電子銃からの電子線をマスクに
照射する照明光学系）１と、該マスク２を透過または通
過した電子線１２を基板４上に投影する投影結像光学系
３と、基板４のステージにより構成される。

【０００６】照射光学系１から射出された電子線１１は
マスク２に照射され、マスク２を透過または通過した電
子線１２は、投影結像光学系３を介して基板４に入射す
る。基板４は、例えばレジストを塗布したシリコンウエ
ハであり、基板４に入射した電子線はレジストを感光さ
せる。すなわち、投影結像光学系３はマスク２上の回路
パターンを基板４上に縮小投影して、その結果、基板４
上のレジストを微細な回路パターン状に露光することが
できる。

【０００７】また、投影結像光学系３は、その光学的な
制約から、例えば１mm角程度の微小領域でしか高い解像
度を得ることができない。一方、半導体チップの大きさ
は、20mm角以上であるため、１チップを一括に露光する
ことはできない。そこで、電子線投影露光装置では図
５、６に示すように、電子線１１をマスクのパターン部
２１上の一部に照射し、さらに電子線を走査することに
より所望の露光領域を露光している。

【０００８】また、電子線を走査するだけでなく、マス
クを走査することもある。この場合にマスクは、マスク
ステージの走査機構により走査させればよい。例えば、
電子線及びマスクの両方を一方向に走査し、それぞれの
走査方向を直交させると、広い視野を露光することがで
きる。電子線投影露光用マスクのパターン部は、例えば
自立薄膜（メンブレン）により構成される。そして、こ
のメンブレンは機械的な強度が弱いので、その周辺を保
持部材で保持する場合が多い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】マスク２のパターン部
２１の拡大図を図６に示す。パターン部２１は、例えば
メンブレンに貫通孔をパターン状に設けることにより形
成される。この場合、パターン部２１の貫通孔に向かう
電子線１４は貫通孔を通過し、その他のパターン部（メ
ンブレン）に向かう電子線１５は、メンブレンにより散
乱または吸収される。

【００１０】貫通孔を通過した電子線は、投影結像光学
系３により基板上に結像されて、回路パターンを形成す
る。一方、メンブレン表面の特に貫通孔２２の部分に、
微細粒子等のゴミ２２が存在すると、そこに向かう電子
線１６は貫通孔を通過しないで、ゴミ２２により吸収ま
たは散乱されてしまう。

【００１１】このような場合、ゴミが存在する貫通孔の
パターンは、基板上に忠実に転写されないことが多い。
そのため、このような従来の電子線投影露光装置により
露光して形成したパターンには欠陥が多いという問題点
があった。また、この問題点の解決法として、マスクを
クリーニングする方法がある。しかし、従来のクリーニ
ングは、マスクを電子線投影露光装置に装着する前に行
っているので、クリーニング後にマスクに付着したゴミ
が原因となって、形成したパターンに欠陥が発生すると
いう問題点があった。

【００１２】また、マスクを電子線投影露光装置に装着
する直前にクリーニングした場合でも、露光装置内のゴ
ミがマスクに付着して、繰り返し露光を行ううちにやは
りパターン欠陥が発生し、欠陥の密度は露光時間が長く
なるとともに増大するという問題点があった。本発明
は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、マスク
にゴミが付着することを防止して、その結果、マスク露
光により基板上に形成するパターンに欠陥が発生するこ
とを抑制することができる電子線投影露光装置を提供す
ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に、「少なくとも、電子線を所定位置に配置されたマス
クに照射する照射光学系と、該マスクのステージと、該
マスクからの電子線を受けて該マスクに形成されたパタ
ーンを所定位置に配置された基板上に投影結像する投影
結像光学系と、該基板のステージと、を備えた電子線投
影露光装置において、前記マスクの近傍にフィルターを
配置したことを特徴とする電子線投影露光装置（請求項
１）」を提供する。

【００１４】また、本発明は第二に、「前記フィルター
は、前記照射光学系と前記マスクとの間に配置するか、
前記マスクと前記投影結像光学系との間に配置するか、
或いはその両方に配置することを特徴とする請求項１記
載の電子線投影露光装置（請求項２）」を提供する。ま
た、本発明は第三に、「前記フィルターは、電子線投影
露光に用いる電子線を通過させる貫通孔か、或いは前記
電子線を透過させる自立薄膜（メンブレン）を有するこ
とを特徴とする請求項１または２記載の電子線投影露光
装置（請求項３）」を提供する。

【００１５】また、本発明は第四に、「前記フィルター
は、前記貫通孔または前記自立薄膜（メンブレン）が設
けられた平板状の部材であることを特徴とする請求項３
記載の電子線投影露光装置（請求項４）」を提供する。
また、本発明は第五に、「前記貫通孔または前記自立薄
膜（メンブレン）は、少なくとも２ヶ所以上に設けられ
ていることを特徴とする請求項３または４記載の電子線
投影露光装置（請求項５）」を提供する。

【００１６】また、本発明は第六に、「前記フィルター
の走査機構を設けたことを特徴とする請求項１〜５に記
載の電子線投影露光装置（請求項６）」を提供する。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明（請求項１〜６）にかかる
電子線投影露光装置は、マスクの近傍にフィルターを配
置することにより、マスクにゴミが付着することを抑制
している。即ち、本発明（請求項１〜６）にかかる電子
線投影露光装置においては、例えばマスクの周辺に存在
するゴミがマスクに向かって浮遊してきても、ゴミがマ
スクに付着する前にフィルターにゴミが付着するので、
マスクを装置に装着した後に、繰り返し或いは長時間の
露光を行っても、マスクにゴミが付着することを防止す
ることができる。

【００１８】従って、本発明（請求項１〜６）の電子線
投影露光装置によれば、マスクにゴミが付着することを
防止して、その結果、マスク露光により基板上に形成す
るパターンに欠陥が発生することを抑制することができ
る本発明にかかる電子線投影露光装置（一例）の概略構
成を図１に示す。本露光装置は主として、電子線の照射
光学系（電子銃、該電子銃からの電子線をマスクに照射
する照明光学系）１、マスク２のステージ、電子線の投
影結像光学系３、基板４のステージ、フィルター５によ
り構成される。

【００１９】マスク２には、基板４上に形成するパター
ンの等倍パターンまたは拡大パターンが形成されてい
る。電子線の照射光学系１は、電子線１１をマスク２上
の所望の微小領域に、照射する。マスク２を通過した電
子線１２は、電子線の投影結像光学系３により基板４上
に照射される。そして、この際、マスク２の回路パター
ンの等倍像または縮小像が基板４上に形成される。

【００２０】露光の際には、電子線１１、１２、１３を
走査することにより、或いはさらに必要であれば、マス
ク２及び基板４を同期して走査することにより、マスク
２上の所望領域を露光して基板４上に結像させることが
できる。ここで、フィルター５を照射光学系１とマスク
２の間に設けると、図１におけるマスク２の上面側への
ゴミ付着を抑制し、またフィルター５をマスク２と結像
光学系３の間に設けると、図１におけるマスク２の下面
側へのゴミ付着を抑制することができる（請求項２）。

【００２１】フィルター５は、照射光学系１とマスク２
の間、マスク２と結像光学系３の間のうち、どちらか一
方に設けてもよいが、両方に同時に設けると、マスクに
ゴミが付着する頻度を極めて低減できるので好ましい
（請求項２）。また、本発明にかかるフィルター５は、
マスク２へのゴミ付着をできる限り防止できるように構
成、配置することが好ましく、例えば、フィルター５を
マスクと同等サイズの、或いはマスクよりも大きい平板
状とし、マスク面と平行となるように近接して配置する
とよい。

【００２２】ここで、フィルター５とマスク面との間隔
を小さくしすぎて、極端な例としてフィルター５をマス
クに接触するほど近づけると、フィルター５に付着した
ゴミがマスク面とほぼ同じ位置になってしまう。この場
合には、投影結像光学系３により、ゴミの投影像が基板
４上に結像されるので好ましくない。従って、マスクと
フィルターとの間隔を投影結像光学系のマスク側の焦点
深度よりも大きくすることが好ましい。

【００２３】このようにすれば、フィルター５上にゴミ
が付着しても、その投影像が基板４上に結像することは
なく、パターンの欠陥にはならない。前述したように、
フィルター５はマスク２へのゴミ付着を防止する効果を
増大させるために、マスクと同等サイズの、或いはマス
クよりも大きい形状とすることが好ましいが、この場
合、フィルター５には電子線投影露光に用いる電子線が
入射することになる。

【００２４】そこで、本発明にかかるフィルターは、フ
ィルターによる電子線強度の低下を抑制するために、電
子線を透過または通過させる部分を有することが好まし
い。即ち、本発明にかかるフィルターは、電子線投影露
光に用いる電子線を通過させる貫通孔か、或いは前記電
子線を透過させる自立薄膜（メンブレン）を有すること
が好ましい（請求項３）。

【００２５】フィルター５が電子線を通過させる貫通孔
５１を有する場合には（図２参照）、フィルター５によ
り電子線強度が減少しないので好ましく、また極めて希
ではあるが、貫通孔５１を通過したゴミがマスク２に付
着することがあるため、貫通孔５１の大きさは、露光用
の電子線（電子線束）１１を遮らない程度に極力小さく
することが好ましい。

【００２６】かかる構成にすると、電子線露光における
電子線束の大きさは、マスク全体の大きさに比べて十分
小さいので、マスクに接近するゴミの殆どは、フィルタ
ーに付着する。そのため、マスクにゴミが付着する頻度
を極めて小さくすることができる。また、フィルター５
が電子線を透過させる自立薄膜（メンブレン）５２を有
する場合には（図２参照）、厚さが薄い部材である自立
薄膜５２を透過する電子線の透過率が高くなるので好ま
しい。

【００２７】さらに、自立薄膜５２を電子線が透過しや
すい物質により構成すると、電子線の透過率が一層高く
なるので好ましい。電子線が透過しやすい物質として
は、軽元素またはその化合物を用いればよく例えば、珪
素、炭素、ホウ素、窒化珪素、酸化珪素、炭化珪素、炭
化ホウ素、窒化ホウ素などが好ましい。

【００２８】フィルター５が電子線を透過させる自立薄
膜（メンブレン）５２を有する場合には、ゴミがマスク
に付着する頻度は、フィルター５が電子線を通過させる
貫通孔５１を有する場合よりもさらに低下する。フィル
ター５が電子線を透過させる自立薄膜（メンブレン）５
２を有する場合には、自立薄膜（メンブレン）５２部分
の強度が小さくなって変形、破壊などの不具合が発生す
るおそれがある。

【００２９】そこで、かかる場合には、フィルター５に
は自立薄膜（メンブレン）５２の支持部を設けることが
好ましく、フィルターを自立薄膜（メンブレン）が設け
られた平板状の部材（支持部）により構成すればよい
（請求項４）。また、フィルター５が電子線を通過させ
る貫通孔５１を有する場合には、フィルターは貫通孔が
設けられた平板状の部材により構成される（請求項
４）。

【００３０】本発明にかかる露光装置により露光を行う
際に、電子線を連続的に走査する場合には、前記貫通孔
または前記自立薄膜（メンブレン）の大きさを電子線を
走査するサイズ（走査範囲の大きさ）と同程度とするこ
とが好ましい。このようにすれば、電子線が前記貫通孔
または前記自立薄膜（メンブレン）以外のフィルター部
分に照射されて、電子線透過率が減少することを防止で
きる。

【００３１】また、本発明にかかる露光装置により露光
を行う際に、電子線を不連続に走査する場合には、走査
された電子線が貫通孔または自立薄膜（メンブレン）を
通過あるいは透過するように、前記貫通孔または前記自
立薄膜（メンブレン）をフィルターの複数箇所に設ける
ことが好ましい（請求項５）。また、マスクに入射する
電子線束（電子線）が複数である場合にも、各電子線束
が貫通孔または自立薄膜（メンブレン）を通過あるいは
透過するように、前記貫通孔または前記自立薄膜（メン
ブレン）をフィルターの複数箇所に設けることが好まし
い（請求項５）。

【００３２】また、フィルターに図３に示すような走査
機構を設けてもよい（請求項６）。かかる構成にする
と、電子線１１のマスク２への照射位置が変わるのに合
わせて、電子線が通過あるいは透過するフィルターの貫
通孔または自立薄膜（メンブレン）の位置も変えること
ができる。即ち、かかる構成にすると、貫通孔または自
立薄膜（メンブレン）の大きさを電子線束（電子線）の
大きさ程度にまで小さくすることが可能であり、その結
果、特に貫通孔の場合には、ゴミがマスクに付着するこ
とをより効果的に防ぐことができるので好ましい（請求
項６）。

【００３３】以下、本発明を実施例によりさらに具体的
に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるもので
はない。

【００３４】

【実施例１】図１は、本実施例にかかる電子線投影露光
装置の概略構成を示す図である。本露光装置は主とし
て、電子線の照射光学系１、マスク２のステージ、電子
線の投影結像光学系３、基板４のステージ、フィルター
５により構成される。マスク２には、基板上に形成する
パターンの４倍拡大パターンが形成されている。さら
に、マスクのパターン部は、シリコンのメンブレンにパ
ターン状に貫通孔が形成されたものである。

【００３５】電子線の照射光学系１は、電子銃と電子レ
ンズ（電子銃からの電子線をマスクに照射する照明光学
系）により構成され、電子線１１をマスク２の一部の領
域に照射する。マスク２を通過した電子線１２は、投影
結像光学系３により基板４上に照射される。

【００３６】この際、マスク２の回路パターンの１／４
縮小像が、基板４上に形成される。基板４の表面にはレ
ジストが塗布してあり、照射された電子線によりレジス
トが感光して、レジストパターンが得られる。露光の際
は、電子線１１、１２、１３を走査し、さらにマスク２
及び基板４を同期して走査することにより、マスク２上
の所望領域のパターンを露光して、基板４上に転写する
ことができる。

【００３７】照射光学系１とマスク２の間、及びマスク
２と投影結像光学系３の間には、フィルター５が近接し
て設けられている。マスクとフィルターの拡大図を図２
に示す。照射光学系１とマスク２の間に設けたフィルタ
ーは、シリコン平板（厚さ３mm）と窒化シリコンの自立
膜（厚さ0.1 μm ）５２により構成した。自立膜５２の
平面形状は概長方形であり、その大きさは２mm×１０mm
とした。

【００３８】また、マスク２と投影結像光学系３の間に
設けたフィルターは、厚さ１mmのステンレス平板に長方
形の孔５１を開けたものを用いた。孔５１の形状は概長
方形であり、その大きさは２mm×１０mmとした。本実施
例の電子線投影露光装置により露光を行うと、欠陥が殆
どないレジストパターンが得られ、その結果、半導体の
パターン製造を高い歩留まりで行うことができた。さら
に、長時間露光を続けても、歩留まりに殆ど変化は認め
られなかった。

【００３９】一方、従来の電子線投影露光装置により露
光を行った場合には、レジストパターンに欠陥が多く発
生した。そのため、半導体のパターン製造の歩留まりが
低くなり、特に長時間露光するにつれて、歩留まりはさ
らに低くなった。なお、一旦露光を中止し、レチクルを
露光装置から取り出し、レチクル洗浄を行った後に露光
を再開すれば、歩留まりはもとに戻るが、長時間露光す
るとやはり歩留まりは低下していった。

【００４０】

【実施例２】本実施例にかかる電子線投影露光装置の基
本構成は、実施例１の装置と同一であり、また、一部の
構成が相違する。本実施例の装置においても、照射光学
系１とマスク２の間、及びマスク２と投影結像光学系３
の間には、フィルター５が近接して設けられているが、
実施例１とは構成が一部相違する。

【００４１】マスクとフィルターの拡大図を図３に示
す。照射光学系１とマスク２の間に設けたフィルター
は、シリコン平板（厚さ３mm）と窒化シリコンの自立膜
（厚さ0.1 μm ）５２により構成した。自立膜の平面形
状は概長方形であり、その大きさは２mm×２mmとした。
また、マスク２と投影結像光学系３の間に設けたフィル
ターは、厚さ１mmのステンレス平板に長方形の孔５１を
開けたものを用いた。孔５１の形状は概長方形であり、
その大きさは２mm×２mmとした。

【００４２】露光時は、電子線束の走査に合わせて、マ
スクの下側に配置したフィルターを走査ステージ６によ
り移動させ、電子線束がフィルターの自立膜５２と貫通
孔５１を透過及び通過するようにした。本実施例の電子
線投影露光装置により露光を行うと、欠陥が殆どないレ
ジストパターンが得られ、その結果、半導体のパターン
製造を高い歩留まりで行うことができた。さらに、長時
間露光を続けても、歩留まりに殆ど変化は認められなか
った。

【００４３】一方、従来の電子線投影露光装置により露
光を行った場合には、レジストパターンに欠陥が多く発
生した。そのため、半導体のパターン製造の歩留まりが
低くなり、特に長時間露光するにつれて、歩留まりはさ
らに低くなった。なお、一旦露光を中止し、レチクルを
露光装置から取り出し、レチクル洗浄を行った後に露光
を再開すれば、歩留まりはもとに戻るが、長時間露光す
るとやはり歩留まりは低下していった。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子線投
影露光装置によれば、マスクにゴミが付着することを防
止して、その結果、露光により基板上に形成するパター
ンに欠陥が発生することを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明にかかる電子線投影露光装置（一
例）の概略構成図である。

【図２】は、本発明にかかる電子線投影露光装置（実施
例１）のマスク及びフィルターの拡大断面図である。

【図３】は、本発明にかかる電子線投影露光装置（実施
例２）のマスク及びフィルターの拡大断面図である。

【図４】は、従来の電子線投影露光装置（一例）の概略
構成図である。

【図５】は、従来の電子線投影露光装置（一例）のマス
クの拡大断面図である。

【図６】は、従来の電子線投影露光装置（一例）のマス
クパターン部の拡大断面図である。

【符号の説明】

１．．．電子線の照射光学系２．．．マスク３．．．電子線の投影結像光学系４．．．基板５．．．フィルター６．．．フィルターの走査ステージ１１〜１６．．．電子線または電子線束２１．．．マスク２のパターン部２２．．．ゴミ５１．．．貫通孔５２．．．自立膜以上

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、電子線を所定位置に配置さ
れたマスクに照射する照射光学系と、該マスクのステー
ジと、該マスクからの電子線を受けて該マスクに形成さ
れたパターンを所定位置に配置された基板上に投影結像
する投影結像光学系と、該基板のステージと、を備えた
電子線投影露光装置において、前記マスクの近傍にフィルターを配置したことを特徴と
する電子線投影露光装置。
【請求項２】前記フィルターは、前記照射光学系と前
記マスクとの間に配置するか、前記マスクと前記投影結
像光学系との間に配置するか、或いはその両方に配置す
ることを特徴とする請求項１記載の電子線投影露光装
置。
【請求項３】前記フィルターは、電子線投影露光に用
いる電子線を通過させる貫通孔か、或いは前記電子線を
透過させる自立薄膜（メンブレン）を有することを特徴
とする請求項１または２記載の電子線投影露光装置。
【請求項４】前記フィルターは、前記貫通孔または前
記自立薄膜（メンブレン）が設けられた平板状の部材で
あることを特徴とする請求項３記載の電子線投影露光装
置。
【請求項５】前記貫通孔または前記自立薄膜（メンブ
レン）は、少なくとも２ヶ所以上に設けられていること
を特徴とする請求項３または４記載の電子線投影露光装
置。
【請求項６】前記フィルターの走査機構を設けたこと
を特徴とする請求項１〜５に記載の電子線投影露光装
置。