JPS59178725A - 荷電ビ−ム露光装置 - Google Patents

荷電ビ−ム露光装置

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JPS59178725A
JPS59178725A JP5291383A JP5291383A JPS59178725A JP S59178725 A JPS59178725 A JP S59178725A JP 5291383 A JP5291383 A JP 5291383A JP 5291383 A JP5291383 A JP 5291383A JP S59178725 A JPS59178725 A JP S59178725A
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JP
Japan
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mask
aperture
charged beam
aperture mask
exposure apparatus
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JP5291383A
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Eiji Nishimura
英二 西村
Tadahiro Takigawa
忠宏 滝川
Isao Sasaki
勲 佐々木
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/09Diaphragms; Shields associated with electron or ion-optical arrangements; Compensation of disturbing fields
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317Electron-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
    • H01J37/3174Particle-beam lithography, e.g. electron beam lithography
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    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/002Cooling arrangements

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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、荷電ビーム露光装置に係わり、特に光学鏡筒
内のアパーチャマスクを改良した荷電ビーム露光装置に
関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年、半導体ウェハやマスク基板等の試料に微細なパタ
ーンを形成するものとして、各種の電子ビーム露光装置
が開発されている。この装置は、一般に10〜25(K
V)のビーム加速電圧で用いられており、現在の技術で
は1〔μ専〕以下の微細パターン形成に最も有効である
と考えられている。しかしながら、この種の装置にあっ
ても次の(1)〜(3)のような問題があり、実用上0
.5〔μm)32を下の微細パターンを形成することは
困難であった。
(1)ハターン寸法が小さくなるに伴って、近接効果の
影響でパターン精度が低下する。
(2)高精度の重ね合わせ露光が困難。
(3)精度の良い超微細加工に必要な垂直断面のレジス
トパターン形成が困難。
そこで本発明者等はビームが加速電圧を従来の10〜2
5(KV)から50 (xv )以上トスルことで、上
記問題を一挙に解決し0.5〔μm〕以下の微細パター
ンをも形成できる電子ビーム露光装置な開発した。この
装置は、ビーム加速電圧を上げたことにより電子ビーム
照射時における所謂後方散乱電子を少なくし、近接効果
の影響を著しく小さくしたものである。しかし、ビーム
加速電圧を上げるとそれに伴いビーム電流も増加し、光
学鏡筒内のアパーチャマスクがビーム照射により受ける
ダメージが大きくなる。
特に、電子鏡に最も近い位置に存在するビーム散乱防止
用ア・2−チャマスク或いはビーム整形用アパーチャマ
スクにあっては、ビーム照射により加熱溶融する虞れが
生じる。
ここで、アパーチャマスクに入力する電力Wは、ビーム
加速電圧な■、エミッション電流を1、−  とすると W=IE−V=に−v2 I、= k・V     (kは定数)で表わされる。
つまり、上記電力Wはビーム加速電圧■の平方に比例し
て増加することになる。
したがって、高加速電圧の電子ビーム露光装置では、ア
パーチャマスクの耐熱化が重要な問題となる。
ところで、アパーチャマスクは従来重金属やシリコン等
を溶液エツチングして作製されている。第1図(a) 
fb)は従来法で作製したモリブデンアパーチャマスク
を示すもので第1図(a)は平面図、第1図(b)は同
図(、)の矢視A−A断面図である。1はモリブデン板
を示し、2は円形のアパーチャ部を示している。溶液エ
ツチング法では、アパーチャ2の直径dよりもモリブデ
ン板1の板厚1を大きくすることはできず、一般に板厚
t=15〜30〔μm〕の本のが用いられている。
すなわち、耐熱アパーチャマスクとしては板厚tが大き
い程有利であるが、製造上の制約から十分な耐熱性を得
る程板厚tを大きくすることはできなかった。第2図(
a) (b)はシリコンを異方性エツチングして作製し
たアパーチャマスクを示すもので第2図(a)は平面図
、第2図(blは同図(、)の矢視B−B断面図である
。3は<100>方位を持つシリコン板を示し、4は矩
形のアパーチャ部を示している。このマスクは精度良く
形成することが可能であるため、ビーム寸法可変型電子
ビーム露光装置に用いられている。し  。
かじ、このア/4’−チャマスクは、シリコンの熱伝導
性が小さく溶融し易いことから、高加速電圧の電子ビー
ム露光装置には用いることができなかった。
なお、上述した問題は電子ビーム露光装置に限らず、イ
オンビーム露光装置についても同様に云えることである
〔発明の目的〕
本発明の目的は、アパーチャマスクのビーム照射に起因
する熱溶融等のダメージを低減することができ、アパー
チャマスクの長寿命化をはかり得、かつ高加速電圧での
微細ノリ−ンをも十分可能とした荷電ビーム露光装置を
提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の骨子は、アパーチャマスクの昇温を抑制し、ビ
ーム照射によるアパーチャマスクの加熱溶融を防止する
ことにある。
すなわち本発明は、荷電粒子線源から放射された荷電ビ
ームを集束加速して試料上に照射し、該試料を所望パタ
ーンに露光する荷電ビーム露光装置において、上記荷電
ビーム照射による被ビーム照射量の大きなアパーチャマ
スクを該マスクの融点以下の温度に保持する恒温手段を
設けるようにしたものである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、アパーチャマスクをその融点以下の温
度に保持する恒温手段を設けているので、例えばビーム
加速電圧を50(KV)以上に上げた場合にあっても、
電子ビーム照射に起因するアパーチャマスクの加熱溶融
を未然に防止することができる。このため、アパーチャ
マスクの長寿命化をはかり得る。さらに、上記理由から
ビーム加速電圧を高めることが可能となり、より微細な
パターンの形成を高精度に行うことができる。なお、光
学鏡筒内の全てのアパーチャマスクを恒温化する必要は
なく、特にビーム散乱防止用アパーチャマスクやビーム
整形剤アパーチャマスク等の如く被ビーム照射量の大き
いアパーチャマスクのみを恒温化しても十分なる効果が
得られる。
〔発明の実施例〕
第3図は本発明の第1の実施例に係わる電子ビーム露光
装置を示す概略構成図である。図中11¥r、電子銃(
荷電粒子線源)で、この電子銃1ノから放射された電子
ビームは第1コンデンサレンズ12.第2コンデンサレ
ンズ13 、投影レンズ14.縮小レンズ15及び対物
レンズ16により集束され、ステージ17上に載置され
た試料18上に照射結像される。試料18は、例えばレ
ジストを塗布された半導体ウニ八であり、上記ビーム照
射によりレジストが露光されるものとなっている。また
、第1及び第2のコンデンサレンズ12.13間にはブ
ランキング用偏向板19が配置され、対物レンズ16の
上方には走査用偏向板2oが配置され、さらにレンズ1
3.14間にはビーム整形用偏向板21が配置されてい
る。なお、第3図中22.〜.27はアパーチャマスク
を示しており、特に2111−1ヒーム散乱防止用アパ
ーチヤマスク。
26Fi、ビーム整形用第1アパーチヤマスク。
27はビーム整形用第2アパーチヤマスクチある。
ここまでの基本構成は、従来一般的なビーム寸法可変型
電子ビーム露光装置と同様である。
本実施例装置が従来装置と異なる点は、前記ビーム散乱
防止用アパーチャマスク22に第4図(a) (b)に
示す恒温化機構を設けたことにある。すなわち、アパー
チャマスク22は第4図(a) ICその平面図を、第
4図(b)に同図(3)の矢視C−c断面図を示す如く
モリブデン板31の中央部に円形のアパーチャ32を穿
設して形成されている。
モリブデン板31の上面には、熱媒体を流すための金属
パイプ33が取着されている。そして、コノハイf 3
3内には水、アルコール或いi4油等が通流され、これ
によりアパーチャマスク22が一定温度、例えば80〜
300〔℃〕に恒温化されるものとなっている。
なお、上記パイプ33の材料としてはCu  やA7等
の如き熱伝導性の良好な金属を用いた。
また、モリブデン板3ノとパイプ33との取看このよう
な構成であれ′ば、電子ビーム照射に、−1よる温度上
昇が最も大きいと思われるビーム散乱防止用アパーチャ
マスク22をその融点以下の温度に恒温化することがで
きるので、電子ビームの加速電圧を上げてもアパーチャ
マスク22が溶融変形する等の不都合は生じない。した
がって、高加速電圧での電子ビーム露光が可能となり、
微細加工精度の向上及びアパーチャマスク22の長寿命
化をはかり得る。
なお、本発明者等の実験によれば、電子ビームの加速電
圧を100(KV)、ビーム電流を5 (mA)として
もアパーチャマスク22の溶融は全く見られなかった。
また、アパーチャマスク22の温度は熱媒体の糧類や流
量等により可変できるが、この温度をあまり低くし過ぎ
るとアパーチャマスク22上にコンタミネーションが生
じる等の虞れがある。本実施例では、ビーム照射量、熱
媒体の流量その他の観点から80〜300(℃)程度の
温度に恒温化するのが最も好ましかった。
第5図fat (b)は第2の実施例の要部構成を示す
もので第5図(alは平面図、第5図(blは同図(a
)の矢視D−D断面図である。この実施例が先に説明し
た第1の実施例と異なる点は、前記ビーム散乱防止用ア
パーチャマスク22と共に、ビーム整形用アパーチャマ
スク26.27にも恒温化機構を設けたことにある。す
なわち、シリコン板34の中央部に矩形のアパーチャ3
5¥穿設してなるアパーチャマスク26の上面には、先
の実施例と同様な金属パイプ36が取看されている。ま
た、アパーチャマスク27にも上町マスク26と同様な
恒温化機構が設けられている。
このような構成であれば、先の実施例と同様な効果を奏
するのは勿論のこと、ビーム整形用アパーチャマスク2
6,27の溶融変形をも防止できる等の効果が得られる
。特に、ビーム整形用第2アパーチヤマスク27はビー
ム寸法を小さくしたときに多量の電子ビームが照射され
るものであり、この点からアパーチャマスク27を恒温
化することは極めて有効である。
第6図は第3の実施例の要部構成を示す断面図である。
この実施例が先に説明した第1の実施例と異なる点は、
前記ビーム整形用アパーチャマスク22を直接恒温化す
る代りに、そのホルダ一部を恒温化するようにしたもの
である。
すなわち、アパーチャマスク22はマスク止め金具41
VCよりマスクホルダー42に取り付けられており、マ
スクホルダー42の外周に熱媒体を流すための金属パイ
プ43が取看されている。なお、第6図中44はライナ
ーチューブの外壁、45けOリングを示している。
このような構成であっても、先の第1の実施例と同様の
効果が得られるのは勿論のことである。
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。例えば、前記ビーム散乱防止用アパーチャマスク
22の形状は何ら実施例に限るものではなく、第7図(
、)に示す如き形状であってもよい。さらに、前記金属
パイプ33を取看する代りに、第7図(b) K示す如
くアパーチャマスク22の内部に熱媒体を流すための流
路5ノを形成するようにしてもよい。また、恒温化すべ
き7ノや一チャマスクはビーム散乱防止用アパ−チャマ
スクやビーム整形用整形デアチャマスクのみに限定され
るものではなく、全てのア・ヤーチャマスクを恒温化す
るようにしてもよい。
さらに、恒温化する手段は何ら実施例に限定されず、適
宜変更可能である。例えば、熱媒体として流体の代りに
ヘリウム、窒素及びアノνゴン等を用いてもよい。さら
に、金属パイプの代りにヒートパイグを用いることも可
能である。また、各種レンズ系及び偏向系も何ら実施例
に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
さらに、電子ビーム露光装置に限らず、イオンビーム露
光装置に適用することも可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種種変形し
て実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a) (b)及び第2図(a)(b)はそれぞ
れ従来のアパーチャマスク構造を示す図、第3図は本発
明の第1の実施例に係わる電子ビーム露光装置を示す概
略構成図、第4図(、+ (blは上記装置の要部構成
を示す平面図及び断面図、第5図(a) (b)は第2
の実施例の要部構成を示す平面図及び断面図、第6図は
第3の実施例の要部構成を示す断面図、第7図(、) 
(b)は変形例を示す断面図である。 11・・・電子銃、12.〜,16・・・レンズ、17
・・・ステージ、18・・・試料、19.〜,2ノ・・
・偏向板、22.〜127・・・アパーチャマスク、3
ノ・・・モリブデン板、32.35・・・アノイーチャ
、33.36,43・・・金属パイプ、34・・・シリ
コン板、4ノ・・・マスク止め金具、42・・・マスク
ホルダー、44・・・ライナチューブの外壁、5ノ・・
・流路。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦矛1図 (a)              (b)矛2図 (a)              (b)第3図 矛4図 (a) 1 3シ :+  6[”21 矛5図 (a) (35 矛7図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)荷電粒子線源から放射された荷電ビームを集束加
    速して試料上に照射し、該試料に所望のパターンを露光
    する荷電ビーム露光装置において、前記荷電ビームによ
    る被ビーム照射量の大きなアパーチャマスクを棲;≠≠
    キ該マスクの融点以下の温度に保持する恒温手段を具備
    してなることを特徴とする荷電ビーム露光装置。
  2. (2)前記アパーチャマスクは、荷電ビーム散乱防止用
    アパーチャマスク及び荷電ビーム整形用アパーチャマス
    クの少なくとも一方であることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の荷電ビーム露光装置。
  3. (3)  前記恒温手段は、前記アバ−光竺スクに金属
    パイプを接触させ、このパイプ内に熱媒体を還流せしめ
    ることであることな特徴とする特許請求の範囲第1項又
    は第2項記載の荷電ビーム露光装置。
  4. (4)前記熱媒体として水、油、ヘリウム、窒素或いは
    アルゴンを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第3
    項記載の荷電ビーム露光装置。
  5. (5)前記恒温手段は、前記ア・デーチャマスクにヒー
    トパイプの一端fr:接触させ、このパイプの他端を恒
    温化するものであることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項又は第2項記載の荷電ビーム露光装置。
  6. (6)前記恒温手段は、前記ア・臂−チャマスクを室温
    以上に加熱する本のであることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の荷電ビーム露光装置。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013120943A (ja) * 2012-12-07 2013-06-17 Nuflare Technology Inc 荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法
CN108962708A (zh) * 2013-11-14 2018-12-07 迈普尔平版印刷Ip有限公司 电极堆栈布置

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