JPS6119126A

JPS6119126A - 電子ビ−ム照射装置

Info

Publication number: JPS6119126A
Application number: JP59139088A
Authority: JP
Inventors: Tatsu Murashita; 達村下
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1984-07-06
Filing date: 1984-07-06
Publication date: 1986-01-28

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、被露光基板から後方へ散乱した電子が、被露
光基板の露光面に対向する露光室内壁面（以下、露光室
内壁面とよぶ）で再度散乱し、それがレジストを再び露
光することにより、描画パタンの寸法精度や解像性が劣
化することを防止する電子ビーム露光装置に関するもの
である。

（従来の技術）従来のこの種の装置の構造を図６に示す。図６において
１は入射電子ビーム、２は被露光基板からの後方散乱電
子、３は露光室内壁面６から再度散乱した電子（以下、
二次の散乱電子と呼ぶ）、４はレジスト、５は被露光基
板、６は露光室内壁面である。

電子ビーム露光装置は電子ビーム１をレジスト４に照射
し、レジスト４に適量の露光量（ドーズ量→を与えるこ
とによりパタンを描画する。ところで、を子ビーム１は
レジスト４を露光した後、被露光基板５でその一部が後
方に散乱され後方散乱電子２となる。後方散乱電子２は
露光室内壁面６で再度散乱され、二次の散乱電子３とな
ってレジスト４に到達する。二次の反射電子３によりレ
ジスト４は広範囲に弱く露光される。描画）くタン部分
ではドーズ量が重畳し指定よりも大きなドーズ量を与え
られてしまう。これを過剰露光（オーバドーズ）と呼ぶ
。オーバドーズに影響を与える露光室内壁面６の広さは
電子光学系の軸を中心とした直径６０朋程度の円内の範
囲である。

オーバドーズが生じるとネガレジストでは裾引きが顕著
になるため解像性が著しく劣化する。ポジレジストでは
レジストの膜減りおよびパタンの広がりのためパタンの
寸法精度が悪くなる。これらの現象をレジストのかぶり
現象と呼ぶ。レジストのかぶり現象による描画バタンの
劣化は、微細かつ大規模なバタン描画の際に顕著になり
、正確なバタン描画が不可能となる。

レジストのかぶり現象を防止する対策として、従来から
（１）露光室内壁面６に電子の反射率の小さな金属を蒸
着する方法、（２）多層レジストを使用する方法、があ
った。しかし、これらは下記の欠点がある。

（１）露光室内壁面６に電子の反射率の低い金属を蒸着
する方法；レジストのかふり現象を生じさせないためには、オーバ
ドーズ量は適正ドーズ量の１０チ未満にする必要がある
。そのためには露光室内壁面６０反射率を０．０５以下
にする必要がある。

金属を電子の反射率の低い方から列挙するとＢｅ（０，
０２）、Ａｌ２　（０，１３）、・・・となる。ここで
Ｂｅは毒性が極めて強いので、実用には不適である。実
用的な金属で最も反射率の低い友は反射率が約０．１３
でありレジストのかぶり現象を防止するには−不充分で
ある。したがって、レジストのかぶり現象を防止するの
に必要な反射率を有する実用的な材料が存在しないので
、この方法では充分な解決策とはならない。

（２）　　多層レジストこれはレジスト内で反射電子を吸収するものであるが、
使用できるレジストが極く限られてしまう。また、半導
体プロセスが煩雑になり、工程が増える。

以上のように微細かつ大規模なバタン描画においてレジ
ストのかぶり現象を有効に防止できる電子ビーム露光装
置は存在しなかった。

（発明が解決しようとする問題点）本発明はこのような事情をかんがみてなされたもので、
その目的は、レジストのかぶり現象を防止して微細かつ
大規模なバタン描画において解像性の高いバタン描画を
実現させるために、散乱電子を効果的に吸収しかつ製作
および取り扱いが容易な構造を有する電子ビーム露光装
置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明の要点は、露光室内におかれた被露光基板の露光
面に電子ビームを照射する電子ビーム照射装置において
、前記露光面に対向する露光室の対向壁面が導電体によ
る凹凸構造を有し、被露光基板から反射した電子を該凹
凸構造の凹部内で散乱させ、被露光基板への対向壁面か
らの電子の量を減少させる電子ビーム照射装置にある。

（作用）前記凹凸構造により散乱電子を吸収し、従ってレジスト
のかぶり現象が有効に防止される。

（実施例）図１は本発明の動作原理を説明した図である。

図２は壁の先端を鋭利にして照射点方向に向けた場合の
説明図、図３は本発明の実施例であり、図３（ａ）は断
面図、図３（ｂ）は照射点方向から見た図である。図４
は検出器を組み込んだ実施例であり、図４（ａ）は断面
図、図４（ｂ）は被露光基板方向から見た図、図５は本
発明の原理にもとづいたその他の実施例である。

図１に示すような電子の反射率α（０〈α＜１）の導電
体で作られた溝７に電子が入射した場合を考える。入射
電子は溝７の壁面８で散乱を繰り返しながら進む。電子
が導電体の表面でＮ回反射を繰り返すと、実質的な反射
率αａｌｌは αａｌｊｌｌ＝αゝとなる。

例えば、反射率０．１３のＡｌの表面で４回反射を繰り
返した場合、 αａｌｌｌ　＝　０．１３’　＝Ｏ，０Ｏ０２６と極め
て小さくできる。

αがもつと大きい材料を用いてもＮを適宜大きくするこ
とにより、αａｌＪｌｌを充分小さくすることができる
。このように導電体で囲まれた空間で電子が反射を繰り
返す構造によりαａｌＪ１１が極めて小さい散乱電子吸
収体を材料に限定されることなく、容易に実現できる。

なお、電子の散乱に伴って二次電子も放出されるが、二
次電子は主に表面から法線方向へ出るので、散乱電子の
場合と同様に溝７のなかで散乱を繰り返して吸収される
。

図１で溝の幅をＷ、深さをｄ、壁の幅をｌとし、電子の
入射角度なθ。、反射角を０１とする。θ０＝θ１とす
ると、底の閉じた溝７の中で電子が反射する回数ＮはｄＮ＝ｗｔａｎ６ｏ＋１で与えられる。一般にθ、≦θ。である。よって、溝７
内で反射を繰り返すと０１は次第に小さくなり、実際の
反射回数は上式で求めたものよりも大きくなることがあ
る。

このとき（ｔ　ａｌｌ　−−ＣｔＮ＋工。

Ｗ＋７　　　　Ｗ＋ｎとなる。ここで第１項は溝７部分の反射の効果、第２項
は壁の先端９での反射の効果を表している。

Ｗ＞ｌｌ、Ｎ）３とすれば、α〉αＮなので第１項は無
視できる。よって、 αａｌｌｌｌ＝□α Ｗ＋Ａと書ける。即ち、この構造では二次の散乱電子を生ずる
のは壁の先端９での散乱によるもののみとなり、この構
造では反射率αａｌｌを導電体固有の反射率αのＡ／（
Ｗ＋Ａ）倍に小さくできる。Ｗ／１３を大きくすればα
ａｌｌｌを任意に小さくできる。

なお、壁の先端を図２のように鋭利にして照射点方向に
向けることにより、壁の先端９での散乱を低減させαａ
ｌｌｌｊをさらに小さくできる。

吸収効果を大きくするためには壁１０を極く薄くしくＷ
／ｌを大きくする）、かつＮが充分となる程度深さｄが
大きな溝を製作する必要がある。図３は容易な製作方法
でこの構造を実現した実施例である。図３（ａ）は断面
図、図３（ｂ）は被露光基板方向からみた図である。ビ
ーム軸を中心として同心円状に配列した缶壁１０はＡ７
箔でできており、ビーム軸上のビーム照射点Ｏより前方
に頂点を持つ円錐を底面から一定の高さｄで切り取った
形状をしている。ここで、Ａｌ箔の厚みとしては１０μ
ｍ、１２μｍ１・・・等のものが容易に入手できるが、
例えば３０ＫｅＶの運動エネルギーを持つ電子がＭを透
過する距離は約７μｍであるので、１０μｍの厚みのＡ
Ａ箔を使用する。なお、入射角θ。で入射した電子に対
する実質的な厚みはｌ　／ｃｏｓθ０どなるので、必要
に応じてより薄いＭ箔を用いることもできる。一番内側
の壁１０が構成する円錐は、その円錐と被露光基板とが
交わる円が電子ビームの偏向領域１３を囲むような形状
に形成しである。それより外側の壁は、その壁が構成す
る円錐が被露光基板と交わる円が前記の円より内側にな
らないように形成する。また、最も外側の壁が構成する
円錐の底面の直径は６０　ｍｎ程度である。壁１０はＡ
ｌ箔を円錐状に折り曲げたのち頭部を切り取ることによ
って任意の寸法に容易に成型できる。こめ構造では溝７
に入射した電子は被露光基板方向に戻るまでに多数回壁
で散乱を繰り返し、効果的な吸収ができる。例えば、ｗ
＝３　鴎、　／＝２０μｍ＋　ｄ＝＝４ｉｉとすれば、
α＝　０．１３よりａａｌｌ中０．００１となり、これ
はＢｅの反射率のおよそ１／２０である。

なお、電子ビーム露光装置では、動作状態を監視するた
めに反射電子検出器１２を設置することがある。この場
合、反射電子検出器１２は反射電子を有効に捕獲するた
め、本発明を設置した領域に重複して設置する必要があ
る。このときビーム偏向領域１３からの反射電子２が直
接反射電子検出器１２に入射し、かつ二次の散乱電子３
が反射電子検出器１２に入らないようにする必要がある
。この機能を実現するために、反射電子検出器１２の設
置を考慮した実施例を図５に示す。底辺が反射電子検出
器１２の受光面を囲み、かつ側面の延長線と被露光基板
５とが交わる領域がビーム偏向領域１３を囲んでいる筒
１１をＡＩ箔で形成し、図３の実施例に付加したもので
ある。

この他にも実施例は種々実現できる。そのうち代表的な
構造を図５に列挙する。

（１）導電体で溝を構成した構造図５（ａ）は導電体で溝を構成した構造である。溝に入
射した電子が溝の壁面で散乱を繰り返し吸収される。

（２）導電体の筒の束図５（ｂ）は導電体の筒の束を用いた構造のうち、製作
が極めて容易なものを示す。Ａｌ箔を使用した蜂の巣構
造（ハニカムコア）を電子光学形の底面にハニカムコア
の穴が被露光基板方向に向くように取りつけたものであ
る。散乱電子はハニカムコアの孔の中で散乱を繰り返し
吸収される。

（３）表面を著しく荒（した構造図５（Ｃ）は露光室内壁面に著しい凹凸をつげた構造で
この凹部に入射した電子が壁面で散乱を繰り返し吸収さ
れる。

（４）導電体の繊維を綿状にした構造図５（ｄ）は繊維状の導電体を綿状にした凹凸構造を有
し、露光室内壁面に固定したものである。入射電子は繊
維間の空間に入り繊維状の導電体の間で散乱を繰り返し
吸収される。

（５）多孔質の導電体図５（ｅ）は導電体を多孔質に成形したものである。

孔に入射した電子が孔の内部で散乱を繰り返し吸収され
る。

（発明の効果）以上説明したように、本発明は被露光基板から反射した
電子が該露光室内壁面で再度反射して被露光基板に到達
する量を著しく低減させるために、露光室内壁面に散乱
電子を有効に吸収するような構造を与えることにより、
二次の散乱電子の再露光によるレジストのかぶりを防止
し、微細かつ大規模なバタン描画において解像性の高い
パタンを形成することが可能な電子ビーム露光装置を提
供する。

なお、本発明は電子ビーム露光装置以外でも二次の散乱
電子によるオーバドーズを防止する必要のある電子ビー
ム照射装置に対して一般的に適用できることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の原理説明図、図２は壁の先端を鋭利にし
照射点方向に向けた説明図、図３は本発明の実施例であ
り、図４は検出器を組み込んだ実施例であり、図５はそ
の他の実施例であり、図６は従来装置の構成例である。１・・・電子ビーム、　２・・・後方散乱電子、　３・
・・二次の散乱電子、　４・・・レジスト、　　訃・・
被露光基板、　６・・・被露光基板に対向した露光室内
壁面、７・・・溝、　８・・・溝の壁面、　９・・・壁
の先端、１０・・・壁、　１１・・・反射電子検出器へ
の散乱電子の入射を制限する壁、　１２・・・反射電子
検出器、　１３・・・ビーム偏向領域。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）露光室内におかれた被露光基板の露光面に電子ビ
ームを照射する電子ビーム照射装置において、前記露光
面に対向する露光室の対向壁面が導電体による凹凸構造
を有し、被露光基板から反射した電子を該凹凸構造の凹
部内で散乱させ、被露光基板への対向壁面からの電子の
量を減少させることを特徴とする電子ビーム照射装置。
（２）前記凹凸構造が少なく共１個の中空鍾体台構造を
有し、各鍾体の頂点が被露光基板のビーム入射点の前方
にあり、その底辺が前記対向壁面にあり、各鍾体の内側
面の延長線が被露光基板と交わる線がビーム偏向領域を
囲むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子
ビーム照射装置。
（３）前記凹凸構造が、開口部を被露光基板の方向へ向
けた複数の筒を有することを特許とする特許請求の範囲
第１項記載の電子ビーム照射装置。
（４）前記凹凸構造が前記対向壁面にもうけられビーム
偏向領域の方向に向う導電材による中空の筒と、その底
部にもうけられる電子ビーム検出器を有することを特許
とする特許請求の範囲第１項記載の電子ビーム照射装置
。
（５）前記各鍾体が共通軸のまわりに配置されることを
特徴とする特許請求の範囲第２項記載の電子ビーム照射
装置。