JPS61141131A - イオンビ−ム描画装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ＬＳＩ等のデバイスの製造の際に用いて好適
なイオンビーム描画装置に関する。

［従来技術］ １μｍ以下の微細加工には、電子線あるいはイオンビー
ムを用いた描画装置が使用される。イオンビームは電子
線に比べて物質中での散乱が小さいので、理論的には電
子線より微細描画に適している。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、イオンビームには、電子線と異なる光学
的な問題があってイオンビーム描画の精度は、電子線描
画のもつ精度に達していない。すなわち、電子線の場合
には、磁界レンズ中に静電偏向器を設置することによっ
て短焦点距離のレンズを使い、材料上の電子線の微細化
と、電子線走査面積の拡大を図ることができるものの、
イオンビームの場合には、イオンの買置が大きいために
イオンを磁界レンズによって充分に曲げることができず
、静電レンズを用いて収束しなければならない。この静
電レンズを使用する場合は、レンズの下部、すなわち、
レンズと被描画材料との間に偏向器を設置しなければな
らず、その結果、短焦点レンズを使うことができない。

この偏向器をレンズの上段に配置して静電レンズを短焦
点とすることも考えられるが、この方法は、次の２点の
理由により、実現は困難である。

■静電レンズは通常古電圧が印加されており、この高電
圧の絶縁のため、レンズは厚くせざるを得ない。このよ
うなレンズの上段に偏向器を配置し、大角度でイオンビ
ームを偏向すると、収差が大きくなる。

■レンズの主面に絞りを配置すれば、ビームを大角度で
娠ってもビーム強度は変動しないが、静電レンズの主面
近傍は高電圧が印加されているため、このような主面に
レンズ絞りを挿入すると、この絞りにも高い正の電圧を
印加しなければならない。

この高電圧の絞りにはイオンビームが衝突し、この絞り
からは２次電子が多量に発生し加速され、この２次電子
が材料等に照射されるため、現実的には、絞りをレンズ
主面に配置することはできず、大角度でイオンビームを
偏向すると、イオンビーム強度が変動することになる。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、静電レ
ンズと被描画材料との間の距離を短くし得、短焦点のレ
ンズを用いることができるイオンビーム描画装置を提供
することを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に基づくイオンビーム描画装置は、イオンビーム
源と、該イオンビーム源からのイオンビームをＸ方向に
のみ集束するための第１の静電レンズと、該第１の静電
レンズの下段に配置され、該イオンビームをＸ方向と直
交するＹ方向にのみ　　、集束するための第２の静電レ
ンズと、該第１の静電レンズの上段に配置され、該イオ
ンビームを被描画材料上でＸ方向に移動させるためのＸ
方向偏向手段と、該第２の静電レンズの下段に配置され
、該イオンビームを該被描画材料上でＹ方向に移動させ
るためのＹ方向偏向手段とを備えたことを特徴としてい
る。

［作用］ イオンビーム源からのイオンビームは、Ｘ方向にのみ集
束性を有する第１の静電レンズと、Ｙ方向にのみ集束性
を有する第２の静電レンズとによって被描画材料上に集
束される。該第１と第２の静電レンズは光軸に沿って離
間して配置されており、この第１の静電レンズの上段に
は、Ｘ方向偏向器が、又、第２の静電レンズの下段には
、Ｙ方向の偏向器が配置されている。このＸ方向偏向器
によるイオンビームの偏向角は、比較的小さくても、偏
向の支点が被描画材料から離れているので、該材料上の
移動範囲は大きくなる。尚、本発明の一実施例では、こ
のＸ方向偏向器を２段構成とし、この２段のＸ方向偏向
器で偏向したイオンビームを第１の静電レンズの光軸部
分を通過させるように偏向しているため、大角度の偏向
であっても第１の静電レンズによる収差の影響は著しく
少なくされている。該第１の静電レンズに入射してＸ方
向に収束されたイオンビームは、第２の静電レンズに入
射してＹ方向に収束される。該イオンビームが該第２の
静電レンズに入射する位置は、Ｘ方向の偏向に応じて比
較的大きく異なるが、Ｙ方向にのみ収束性を有する静電
レンズの場合、Ｘ方向の入射位置が異なっても、イオン
ビームが収差を受けることはない。該第２の静電レンズ
によってＹ方向に収束されたイオンビームは、該第２の
静電レンズの下段に配置されたＹ方向偏向器により、Ｙ
方向に偏向される。このＹ方向の偏向角は小さくされて
おり、この結果、静電レンズと被描画材料との間の距離
は短くでき、該材料上のイオンビーム径を小さくするこ
とができる。

［実施例］ 以下本発明の一実施例を添附図面に基づいて詳述する。

第１図は本発明に基づくイオンビーム描画装置の対物レ
ンズと偏向器の配置を示しており、１゜２は夫々一対の
平行平板電極より成るＸ方向の静電偏向板である。該Ｘ
方向偏向板１．２の下段には、Ｘ方向にのみイオンビー
ムを収束する第１の静電レンズ３が配置され、該第１の
静電レンズ３の下段には、Ｙ方向にのみイオンビームを
収束する第２の静電レンズ４が配置されている。該第１
と第２の静電レンズ３．４は構造としては類似した構造
であり、例えば、第２図に示す構造と成っている。第２
図はＹ方向の静電レンズ４の光軸０に沿った断面図であ
り、基本的にはアインツエル型の静電レンズである。図
中５，６および７．８は光軸を間に挟んで対向配置され
た接地電位の電極であり、９．１０は絶縁碍子１１．１
２によって接地電位の基体１３．１４に固定された高電
圧が印加されるレンズ電極である。該接地電極５゜６お
よび７．８、更には、レンズ電極９．１０は、夫々がＸ
方向（図中紙面に垂直な方向）に長く形成され、光軸０
を挟んで対向する電極の面は平行に形成されている。該
接地型Ｉｊ１７．８には、Ｙ方向に収束されたイオンビ
ームの幅を制限するためのスリット板１５．１６が取り
付けられている。

該第２の静電レンズ４の下段には、第１図に示す如く、
一対の平行平板電極より成るＹ方向の静電偏向板１７が
配置され、該偏向板１７の下部に被描画材料１８が配置
されている。

上述した如き構成において、被描画材料１８の描画はイ
オンビームの偏向と該材料１８が載置されるステージ（
図示せず）の移動とによって行われる。第３図はイオン
ビームの光路図であり、第３図（ａ）はＹ方向の光路図
、第３図（ｂ）はＸ方向の光路図である。第３図（ａ）
において、イオンビーム源（図示せず）のクロスオーバ
点Ｐからのイオンビームは第２の静電レンズ４によって
Ｙ方向にのみ収束され、材料１８上に照射される。

該材料上のＹ方向のイオンビームの照射点は、Ｙ方向偏
向板１７に印加される電圧に応じて変化させられる。又
、材料１８上に照射されるイオンビームの開き角は、ス
リット板１５．１６の位置に　　　一応じて変えられる
。一方、第３図（ｂ）において、クロスオーバ点Ｐから
のイオンビームは、偏向板１．２によって偏向され、静
電レンズ３の光軸部分を通るように偏向されるが、該イ
オンビームの光軸Ｏに対する角度θは該偏向板１．２に
印加する電圧に応じて変化する。該イオンビームは該静
電レンズ３によってＸ方向にのみ収束され、材料１８上
に照射されるが、該材料上のＸ方向のイオンビームの照
射点は、該角度θに応じて変えられる。尚、１９．２０
は一対のスリット板であり、該スリット板の間の間隔を
調整することにより、材料に照射されるイオンビームの
開き角を任意に調整することができる。

このように、Ｘ方向のイオンビームの照射位置は偏向板
１．２によって大きく変化させられるが、イオンビーム
は常に該第１の静電レンズ３の光軸部分を進行すること
になるので、イオンビームが該第１の静電レンズによっ
て収差を受けることは極めて少ない。又、イオンビーム
のＸ方向の大偏向のため、Ｙ方向の静電レンズ４に入射
するイオンビームの位置はＸ方向に大きく変化するが、
該第２の静電レンズはＸ方向に長くされた平行平板状の
電極より構成されているため、該イオンビームの入射位
置がＸ方向に変動しても、それによってイオンビームが
収差を受けることはない。そして、第１と第２の静電レ
ンズ３．４の下部には、Ｙ方向の偏向板１７だけを配置
しているため、該レンズと材料１８との間の距離を短く
することができ、イオンビームを材料上で極めて細く収
束することができる。あるいは、材料上のイオンビーム
の径を従来と同程度とした場合には、イオンビームの強
度を増加させることができる。なお、Ｙ方向の偏向は、
Ｙ方向偏向板１７が材料１８に接近しているため、偏向
歪を考慮して偏向幅が狭くされている。

第４図は、上述した描画装置を用いた場合の材料の描画
方法の一例を説明するための図である。

例えば、−辺が１０ｍｍの正方形の領域△を描画する場
合、コノ領域Ａ　ｔ、ｔ　Ｘ方向に一１０ｍｍ、　Ｙ方
向ニ０．５１ｍの細長いサブ領域ａ１〜ａ２０に仮想的
に分割される。まず、材料ステージを移動してサブｉ＊
ａ１の中心部と光軸とを一致させ、この領域ａ１の描画
がイオンビームの偏向のみによって行われる。

このサブ領域ａ１の描画が終了した後、ステージが移動
され、隣り合ったサブ領域ａ２の中心部分と光軸とが一
致され、このサブ領域ａ２の描画がイオンビームの偏向
のみによって行われる。このようにして、該領域Ａの描
画は、ステージのＹ方向の移動と、イオンビームのＸ方
向の大偏向とＹ方向の小偏向とによって行われる。

以上本発明の実施例を詳述したが、本発明はこの実施例
に限定されず、幾多の変形が可能である。

例えば、Ｘ方向の偏向は、２段の偏向系によって行うよ
うにしたが、Ｘ方向の偏向角がさほど大きくない場合に
は、１段の偏向系によってイオンビームを偏向しても良
い。

［効果］ 以上詳述した如く、本発明では、静電レンズと被描画材
料との間の距離を短縮することができ、材料上のビーム
径を縮小することができる。あるいは、従来と同一の径
であれば、ビーム強度を増加させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は静電レン
ズの構造を示す断面図、第３図は第１図の装置の光路図
、第４図は第１図の装置を用いた描画方法の一例を説明
するための図である。 １．２・・・Ｘ方向偏向板 ３．４・・・静電レンズ ５．６，７．８・・・接地電極 ９．１０・・・レンズ電極 １１．１２・・・絶縁碍子 １３．１４基体 １５．１６．１９．２０・・・スリット板１７・・・Ｙ
方向偏向板 １８・・・被描画材料

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオンビーム源と、該イオンビーム源からのイオ
   ンビームをＸ方向にのみ集束するための第１の静電レン
   ズと、該第１の静電レンズの下段に配置され、該イオン
   ビームをＸ方向と直交するＹ方向にのみ集束するための
   第２の静電レンズと、該第１の静電レンズの上段に配置
   され、該イオンビームを被描画材料上でＸ方向に移動さ
   せるためのＸ方向偏向手段と、該第２の静電レンズの下
   段に配置され、該イオンビームを該被描画材料上でＹ方
   向に移動させるためのＹ方向偏向手段とを備えたイオン
   ビーム描画装置。
2. （２）該Ｘ方向偏向手段は２段の偏向手段より成る特許
   請求の範囲第１項記載のイオンビーム描画装置。
3. （３）該被描画材料のイオンビームの走査領域を帯状と
   し、この帯状の領域の長手方向をＸ方向とし、被描画材
   料を載置するステージをＹ方向に間歇的に移動させるよ
   うにした特許請求の範囲第１〜２項記載のイオンビーム
   描画装置。