JPS637023B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、LSI等の微細なパタンを描画する荷
電ビーム露光装置に係わり、特に、高精度な形状
寸法の矩形成形ビームを形成するための成形絞り
に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

周知のように、成形絞りは小さな矩形孔が設け
られた導電性の薄板を荷電ビーム露光装置の電子
光学系の光軸上に挿入し、電子源より放射された
荷電ビームがこの矩形孔を通過するとき荷電ビー
ムの一部をさえぎつて矩形孔形状の光源像を作る
ものである。

第１図、第２図は従来の成形絞りを示すもので
あり、第１図において、１は成形絞り、２は成形
絞りの矩形孔である。また、第２図は矩形孔を有
する成形絞りを２枚重ねた図である。１１，１２
は成形絞り、２１は成形絞り１１の短冊形の孔、
２２は成形絞り１２の短冊形の孔、２３はこれら
短冊形の孔２１，２２によつて形成される矩形
孔、３０は複数個の位置決め用フランジである。

第３図ａ，ｂ，ｃは上記成形絞りを用いるため
の固定方法を示すものである。５０は成形絞り固
定台、５１は成形絞り挿入溝、５２は位置決め用
円弧溝、６０は押えリング、７０は締付けねじで
ある。

第４図は成形絞りを用いた露光装置の電子光学
鏡体の一例を示すものである。８０は電子銃、８
１はコンデンサレンズ、８２，８３はビーム成形
用レンズ、８４は縮小レンズ、８５は対物レン
ズ、８６はビームブランカー、８７はビーム成形
用偏向器、８８はビーム偏向器、８９はビーム電
流制限絞り、９０は試料面、１３は第１成形絞
り、１４は第２成形絞り、９１は第１成形絞り１
３で形成された成形電子ビームの断面形状、１５
は第２成形絞り１４の矩形孔、９２は第２成形絞
り１４上に結像偏向された第１成形絞り１３で形
成された成形電子ビーム像、９３は試料面上に結
像した成形電子ビームである。

ところで、第３図において成形絞り１の固定方
法は、成形絞り固定台５０の成形絞り挿入溝５１
内に成形絞り１を入れ、成形絞り１を均等の締付
け力で押えるために押えリング６０を介在させて
締付けねじ７０をねじ込んで固定している。

第２図の成形絞り１１，１２は前述した如く成
形絞り１１の短冊形孔２１と１２の短冊形孔２２
を相直交するように成形絞り１１と１２を重ね合
わせて矩形孔２３を成形するものである。この成
形絞り１１，１２の固定方法も、第１図の成形絞
り１の場合と同じ方法である。矩形孔２３の形状
精度を保つため、成形絞り１１と１２の回転や側
辺の位置ずれを防ぐ目的で第３図ｃに示す如く成
形絞り挿入溝５１の外周を４等分する位置に位置
決め用の円弧溝５２がある。この円弧溝５２に前
記成形絞り１１，１２の位置決め用フランジ３０
を挿入することにより、成形絞り１１と１２の重
ね合わせの位置決めがなされる。このように、成
形絞り１あるいは成形絞り１１，１２が固定され
た成形絞り固定台５０は第４図に示す電子光学鏡
体の第１成形絞り１３、第２成形絞り１４の位置
に装着される。電子光学鏡体においては、電子銃
８０から発生される電子ビームが形成するクロス
オーバ像、および成形絞り像によつて作られる矩
形の電子ビーム像が所定の状態に結像される。成
形ビームは、第１成形絞り１３によつて矩形に形
成された電子ビーム像９１が成形レンズ８２，８
３によつて第２成形絞り１４上に結像されると同
時に、ビーム成形用偏向器８７で偏向される。こ
の偏向されたビーム９２が第２成形絞り１４の矩
形孔１５を通過することによつて所定の矩形形状
寸法になるように成形される。このようにして形
成されたビームは縮小レンズ８４対物レンズ８５
によつて試料面９０上に所定の形状、寸法で結像
される。

このような構成のもとで用いられる成形絞り１
あるいは成形絞り１１，１２において、成形絞り
１の矩形孔、成形絞り１１，１２の短冊形孔は写
植によるエツチングあるいはエレクトロホーミン
グで加工される。これらの加工において成形絞り
の材質の結晶粒度、圧延方向、および写植加工精
度の限界によつて製作上、第１図、第２図に示す
如く４角のコーナの丸みＲ、直角度、４辺のエツ
ジの凹凸５等の形状誤差を生じる。このうち、コ
ーナの丸みＲは板厚の約1/10の誤差量を生じ、エ
ツジの凹凸８は結晶粒度、圧延方向に大きく依存
する。

第１図、第２図において成形絞りをモリブデン
（Mo）でエツチング加工により作製した場合、
板厚を30μｍとすると、コーナの丸み量は約3μ
ｍ、エツジの凹凸は圧延方向と同方向の矩形辺で
２〜4μｍ、圧延方向と直角方向の矩形辺で３〜
5μｍの凹凸量を生じる。直角度は90゜±30′程度の
加工精度で、このとき矩形辺の平行度は一辺
200μｍとする約±1.75μｍとなる。

また、銅をエレクトロホーミングで加工し、金
メツキ（メツキ厚１〜2μｍ）を施した成形絞り
では、銅板厚を20μｍとすると、コーナの丸み量
は約2μｍ、エツジの凹凸は約2μｍ、直角度は90゜
±30′程度である。

ここで、電子光学鏡体に使用している成形絞り
を、第１成形絞りが２□ｍｍ、第２成形絞りが200
□μｍとし、この電子光学鏡体の縮小レンズ８４と
対物レンズ８５を合わせた倍率を1/20とする。
今、試料面上に第２成形絞り矩形孔の像がそのま
ま結像したとすると、10μｍのビームとなり、モ
リブデン絞りの場合、コーナの丸みは約0.15μｍ、
エツジの凹凸は約0.25μｍの形状誤差となる。ま
た、銅に金メツキを施した絞りの場合、コーナの
丸みは約0.1μｍ、エツジの凹凸は約0.1μｍの形状
誤差となる。また、矩形の辺の平行度は約±
0.18μｍとなる。これは、サブミクロン領域のパ
タン描画においては無視することのできないパタ
ン誤差となる。

一方、コーナの丸みと材質の圧延方向による形
状誤差を無くすため第２図に示す如く２枚の成形
絞りの短冊形の孔を組合せて矩形孔を形成した成
形絞り１１，１２においては、第３図に示す成形
絞り固定台５０に装着するとき、重ね合せの位置
決め誤差、および締付けねじ７０の回転による位
置ずれによつて角度誤差θ₁〜θ₄を生じる。さら
に、エツジ凹凸の周期によつて重ね合わせる位置
を選択しなければならない煩雑さがある。

このように従来の成形絞りは、サブミクロンを
対象とする微細パタンの描画において、矩形ビー
ム形状精度、ビームシヨツト間の接続精度の低下
を生じ、パタン品質を悪くする欠点を有してい
た。

〔発明の目的〕

本発明はこれらの欠点を解決するためになされ
たもので、その目的とするところはエツジ精度の
良好な細線を直交するように組合わせて成形絞り
を形成することにより、矩形の直角度、平行度お
よびエツヂの凹凸形状誤差に起因する成形ビーム
形状誤差を除去することができ、品質の優れたパ
タンを描画し得る荷電ビーム露光装置用成形絞り
を提供しようとするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。

第５図ａ，ｂにおいて、金細線２０１，２０
２，２０３，２０４は円筒形状であり、この表面
は凹凸（あらさ）が0.1μｍ以下の円滑な面となさ
れている。この表面の凹凸量は縮小倍率1/10〜1/
２０の電子光学系において、0.01μｍ以下となるの
で、パタン形成上問題はない。このため、金細線
に張力を加えて張ることにより直線性の良いエツ
ジを得ることができる。矩形孔２００は４本の金
細線２０１，２０２，２０３，２０４に張力を加
えて井桁形状に組んで形成したものである。矩形
孔２００の直角度、すなわち、金細線２０１，２
０２，２０３，２０４の相互の直交性、平行性に
ついては、金細線の組立によつて得られる。

金細線の組立は、金細線取付台４００の外周部
に形成しようとする矩形の寸法間隔で、直角度、
平行度の位置精度に関して高精度な金細線の組立
用設定位置決め溝４０１を設けておき、この溝を
ガイドにして、金細線の両端より張力を加えて張
り、４本の金細線の相互位置関係を万能工具顕微
鏡で計測し、所定の直角度、平行度が得られた
ら、金細線の両端を金細線取付台４００にスポツ
ト溶接あるいは銀ペーストで固定する。４１０は
溶接部である。この組立方法において、金細線は
５mmの間隔に対して±5μｍの直線性精度で張る
ことができ、このときの直角度は90゜±3.4′であ
る。これより、200□μｍの矩形を形成した場合±
0.2μｍ程度の平行度となり、電子光学系の縮小倍
率を考慮すると問題とならない。このように、コ
ーナの丸みは直線を直交させるため皆無である。

ここで、第５図において１００は金細線２０
１，２０２，２０３，２０４で形成された矩形孔
２００以外を照射するビームを遮断するモリブデ
ン薄板で、矩形２００よりもわずかに大きな矩形
孔１１０を有している。このモリブデン薄板１０
０を金細線の組立前にあらかじめ金線取付台４０
０に固定しておく。モリブデン薄板１００の位置
決めは、金細線取付台４００に位置決め用ノツク
ピン４２０を設け、このノツクピン４２０とモリ
ブデン薄板１００に設けた位置決め用孔１０２で
行なう。１０１はモリブデン薄板１００と同様の
モリブデン薄板で、金細線取付台４００を装着す
る固定台５００との間に介在させて金細線の保護
を兼ねている。このモリブデン薄板１０１の位置
決めはモリブデン薄板１００の位置決めと同様に
行なう。このとき、同一のノツクピン４２０を用
いる。

ところで、本実施例では、モリブデン薄板１０
０，１０１が金細線を上下で挾む構造としたが、
上方、下方のいずれか一方だけでも良い。金細線
取付台４００の固定台５００への装着は、固定台
５００の挿入溝５０１に金細線取付台４００を挿
入し、その後に、押えリング６００を挿入する。
最後に締付ねじ７００をねじ込んで金細線取付台
４００を締付け固定する。電子光学鏡体内へは固
定台５００ごと成形絞り位置１３，１４に装着す
る。金細線２０２，２０２，２０３，２０４を井
桁状に組立てたときに生ずる線径による矩形エツ
ジの段差については、従来技術の２枚重ねの成形
絞り１１，１２において、段差が30μｍ（成形絞
り板厚30μｍ）でも成形ビームへの影響が無いこ
とより、成形ビームの形成に問題を生じない。

このような構造としたことにより、電子光学鏡
体に装着し、成形ビームを形成しパタン描画を行
なう場合、縮小倍率を1/20とすると、形成された
パターンのエツジの凹凸量は0.01μｍ以下、コー
ナの丸みは無く、矩形の辺の平行度は±0.02μｍ
以下となり形状精度の良い成形ビームを形成する
ことができる。

矩形を形成する金細線は強度的に20μｍ程度が
限度であるが、タングステン、グラスフアイバを
用いれば10数μｍの細線で成形絞りを構成するこ
とができる。グラスフアイバの場合は表面を金被
覆して導体とする。

さらに、金細線の組立精度は、金細線に張力を
加えて張り、位置決めする専用治具を作製し、金
細線の固定時に位置ずれを生じないようにするこ
とにより向上させることが可能である。

尚、上記実施例では金細線を井桁状に組んだ場
合を説明したが、第６図に示す如く金属薄板８０
０に開けた孔の直交する２辺８０１，８０２上に
それぞれ金細線８０３，８０４を配置しても良
い。同様に３辺に配置しても良い。また、これら
の金細線の上下に矩形孔を持つ金属板を配置でき
ることは勿論である。

さらに、本発明の他の実施例について説明す
る。

第７図ａ，ｂにおいて、３０１，３０２は金細
線であり、この金細線３０１，３０２は矩形ビー
ム形成時の電子ビーム照射によつてコンタミネー
シヨンを生じたときに、金細線の電子ビーム照射
部を移動させて、新たな金細線で直交部を形成し
得るように巻取器に巻回されている。即ち、金細
線３０１は一端がボビン３０３に固定され、他端
がボビン３０４に固定されており、金細線３０２
は一端がボビン３０５に固定され、他端がボビン
３０６に固定されて、それぞれのボビンに連続し
て巻かれている。

金細線を巻いたボビンは同図ｂに示す如く成形
絞りを構成する固定台３０７に配置された回転軸
３０８にそれぞれ取付けられる。ボビン３０３を
例にボビンの取付け方法を説明する。即ち、回転
軸３０８にはボビン３０３が挿入され、回転軸３
０８のキー溝３０９とボビン３０３のキー溝３１
０を一致した状態で、このキー溝に回転軸３０８
とボビン３０３を一体にして、回転軸の回転力を
伝達するキー３１１が嵌合される。その後にボビ
ン押え座金３１２を入れ、回転軸ねじ部３１３に
ボビン締付けナツト３１４をねじ込み、ボビンを
固定する。回転軸３０８は金細線を巻き取り、巻
き戻しすることができるように正、逆回転可能と
されている。この回転の軸受部は、固定台３０７
の軸穴３１５と回転軸の円筒部３１６で形成す
る。３１７，３１８は回転軸の回転を滑らかにす
る摺動材である。３１９は締付けねじ３２０の締
付力を均等に伝達する押えリングであり、締付け
ねじ３２０は軸受の固定と軸受にスラスト力を与
えるものである。このスラスト力は金細線を張つ
たとき、緩まないように、軸受の制動力として働
く。回転軸は固定台に４個所配置されており、ボ
ビンの取付け方法も全べて同構造となされてい
る。また、回転軸３０８は回転キー３２１によつ
て回転される。

一方、金細線３０１，３０２の組立て方法は、
まず、固定台３０７に位置決めピン３２２〜３２
５，３２６〜３２９を配置する。金細線はこの位
置決めピンをガイドにして直交するように張るの
で位置決めピン３２２，３２６，３２７，３２３
は一列に直線性良く配列し、位置決めピン３２
４，３２８，３２９，３２５は位置決めピン３２
２，３２６，３２７，３２３に直交するように一
列に直線性良く配列する。また、位置決めピン３
２２〜３２５と回転軸３０８との間に直交に張つ
た金細線に張力を加えることによつて金細線の位
置ずれ防止と金細線の高さ調節をするアイドリン
グ軸３３０をそれぞれに配置する。このアイドリ
ング軸３３０は頭部に金細線をガイドする位置決
め溝３３１がある。このアイドリング軸３３０は
同図ｂに示す如く上下方向に動くように、固定台
３０７の軸穴３３２に設けられる。即ち、この軸
穴３３２内のアイドリング軸３３０下部端面３３
３下に緩衝材３３４を介在させて取付けられてい
る。ここで３３５は緩衝材調整用締付けねじ３３
６の力を均等に伝達する押えリングである。これ
らの位置決めピン、アイドリング軸に対して、金
細線３０１，３０２はその直交性、直線性を維持
するため、位置決めピン２本とアイドリング軸に
それぞれ互い違いに張られる。例えば金細線３０
１の場合、位置決めピン３２６，３２２とアイド
リング軸３３０に対して、位置決めピン３２２を
中間にして蛇行するように通す。

さらに、直交して張つた金細線３０１，３０２
はそれぞれボビン３０３と３０４、ボビン３０５
と３０６に巻回されているため、ボビンを取付け
た回転軸３０８を互いに逆方向に回転させること
により張力を加えることができる。

この金細線の組立てにおいて、金細線は５mmの
間隔に対して±10μｍの直線性精度で張ることが
でき、このときの直角度は90゜±6′である。これ
より、勢記第１成形絞り１３と第２成形絞り１４
で100□μｍの矩形を形成した場合、電子光学系の
縮小倍率を1/10〜1/20とすると、試料面上に結像
した矩形ビームは10μｍ〜5μｍで平行度は±0.04μ
ｍ以下の平行度となり、ビーム形状精度への影響
は無い。

また、金細線３０１，３０２を直交させたとき
に生ずる線径による段差については、図２におけ
る従来技術の２枚重ねの成形絞り１１，１２にお
いて、段差が30μｍでも成形ビームへの影響が無
いことにより、成形ビームの形成に問題を生じな
い。

尚、３４０は前記実施例同様に金細線３０１，
３０２で形成した直交部分以外を照射する電子ビ
ームを遮断するモリブデン薄板であり、これには
矩形孔３４１が形成されている。モリブデン薄板
３４０は、矩形孔３４１の１つのコーナの直交す
る２辺が金細線で隠れるように位置決めして固定
する。位置決めは、金細線の位置決めガイド用の
位置決めピン３２２〜３２５，３２６〜３２９を
利用する。このため、モリブデン薄板３４０には
位置決め穴３４２〜３４５，３４６〜３４９を設
ける。

第８図は上記構成の成形絞りを用いた矩形ビー
ムの形成方法を示すものであり、第４図に示す電
子光学系の第１、第２成形絞り１３，１４の位置
上記成形絞りを配置したものである。まず、電子
銃から放射された電子ビーム９１０を第１成形絞
り１３の金細線構成のコーナで電子ビーム断面を
切断して矩形ビームの１部を形成９２０する。第
１成形絞り１３で形成された電子ビーム像９２０
を成形レンズ８２，８３と偏向器８７で第２成形
絞り１４上に結像、偏向させるとき、第２成形絞
り１４の金細線構成のコーナに対して第１成形絞
り１３の金細線構成のコーナで形成された電子ビ
ーム像９２０の直角部を対角方向にして、第１成
形絞り１３の金細線で成形されていない電子ビー
ム断面側を第２成形絞り１４で切断して矩形ビー
ムを作る。

９３０はこのようにして形成された電子ビーム
像が縮小レンズ８４、対物レンズ８５によつて試
料面上に結像されたものである。

一方、金細線３０１，３０２にコンタミネーシ
ヨンを生じた場合、コンタミネーシヨン部を動か
して新しい金細線で矩形ビーム形成用の直交部を
構成させるには、電子光学系内に装着した固定台
３０７はそのままの状態で電子光学系鏡体外に取
り出さず、電子光学系鏡体に設けられた固定台３
０７の着脱用穴に回転軸３０８回転用の専用ハン
ドルを通し、専用ハンドルで回転軸を回して金細
線を移動させる。専用ハンドルによる回転軸３０
８の回転は専用ハンドルのキー穴を回転軸３０８
の回転キー３２１に嵌合して行なう。このときの
操作は、まず、金細線が引き出される側の回転軸
を回わして金細線を緩める。次に、金細線を巻き
取る側の回転軸を回わして、金細線を移動させ
る。金細線の移動後に、金細線に張力を加えるた
め両者を回転させる。

上記実施例によれば、矩形ビームを形成する成
形絞りの２直交辺を直線性の良い金細線で、高精
度に組立てている。したがつて、成形ビームはコ
ーナの丸みが無く、エツジの凹凸量は0.01μｍ以
下矩形の辺の平行度は±0.04μｍ以下という形状
精度の良いものが得られ、品質の優れたパタンを
描画できる。また、相直交するように組立てた金
細線を巻き取り、巻き戻しができる構造としたた
め、成形絞りの交換は直交部を形成する金細線の
部位を移動するだけで良く、電子光学系の成形ビ
ーム形成のアライメント条件を変えることなく簡
単に交換ができる。したがつて、鏡体の保守調整
が容易となる利点がある。

また、直交する金細線の下部に電子ビーム電流
の計測用のフアラデイーカツプを配置することに
よつて、金細線に対して直交するようにビームを
偏向走査し、金細線を横切るときの電流値変化を
測定するシヤープエツジ方式の矩形ビーム寸法測
定器に応用することができる。さらに、金細線の
コンタミネーシヨン部位を移動するだけで金細線
の交換操作が可能である。したがつて、測定器を
電子ビーム露光装置外に取り出して金細線を交換
する必要がなく、その場で行なうことができるた
め、金細線交換後の金細線の直交する２軸と電子
ビーム露光装置のレーザ絶対座標軸の軸合わせ、
金細線の直交する２軸とビーム２次元（Ｘ、Ｙ方
向）偏向方向との位置合わせ調整等を行なう必要
がなく、保守・調整が容易となる利点がある。

尚、上記実施例では２本の金細線を相直交する
ように組んだ場合を説明したが、モリブデン薄板
の矩形孔に対して、金細線を井桁状に組んで矩形
孔の４辺に配置してもよい。また同様に３辺に配
置しても良い。さらに、本実施例では前記実施例
同様金細線を用いたが、強度的に優れたタングス
テン線を用いてもよい。

また、モリブデン薄板３４０を金細線の下に設
ける構造としたが、上方だけ、あるいは上下に挾
む構造としてもよい。

その他、本発明の要旨を変えない範囲で種々変
形実施可能なことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、成形絞り
の矩形孔を直線性の良い細線によつて、高精度な
矩形形状に組立てたため、矩形の直角度、平行
度、およびエツジの凹凸の形状誤差に起因する成
形ビーム形状誤差を除去することができ、品質の
勝れたパタンを描画し得る荷電ビーム露光装置用
成形絞りを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はそれぞれ従来の成形絞りを示
す構成、第３図は成形絞りの固定台を示すもので
あり、同図ａは平面図、同図ｂは同図ａの−
線に沿う断面図、同図ｃは挿入溝を拡大して示す
平面図、第４図は成形絞りを用いた露光装置の電
子光学鏡体を示す構成図、第５図は本発明に係わ
る荷電ビーム露光装置用成形絞りの一実施例を示
すもので、同図ａは一部切除した平面図、同図ｂ
は同図ａの−線に沿う断面図、第６図は本発
明の他の実施例を示す要部構成図、第７図は本発
明の他の実施例を示すもので、同図ａは平面図、
同図ｂは同図ａの−線に沿う断面図、第８図
は本発明装置を用いた矩形ビームの形成方法を説
明するために示す図である。 ２００……矩形孔、２０１〜２０４，３０１，
３０２……金細線、１００，１０１，３４０……
モリブデン薄板、１１０，３４１……矩形孔、４
００……金細線取付台、５００，３０７……固定
台、５０１……挿入溝、３０３〜３０６……ボビ
ン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 矩形孔を有する成形絞りを備え、この成形絞
   りを通過した荷電ビームを試料面上に結像させて
   パタンを露光する荷電ビーム露光装置において、
   矩形孔を有する導電性の薄板と、この薄板の矩形
   孔の少なくとも隣接する２辺にこの２辺より内側
   に側面を位置して導電性の細線を交差して張設し
   たことを特徴とする荷電ビーム露光装置用成形絞
   り。 ２ 上記導電性の細線の両端をそれぞれ巻取器に
   取付け、この細線を移動可能な構成としたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の荷電ビー
   ム露光装置用成形絞り。