JP2000182943A - Method and device and for charged beam exposure, and secondary electron release emitting mask - Google Patents

Method and device and for charged beam exposure, and secondary electron release emitting mask

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JP2000182943A
JP2000182943A JP36085898A JP36085898A JP2000182943A JP 2000182943 A JP2000182943 A JP 2000182943A JP 36085898 A JP36085898 A JP 36085898A JP 36085898 A JP36085898 A JP 36085898A JP 2000182943 A JP2000182943 A JP 2000182943A
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mask
electron beam
secondary electron
stage
exposure
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Tetsuo Nakasugi
哲郎 中杉
Yuichiro Yamazaki
裕一郎 山崎
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for charged beam exposure together with a secondary electron emitting mask which are hard to be affected by the fluctuation in magnetic field or electric field within a device or external disturbance. SOLUTION: A mask 32 wherein a desired pattern is formed of a material different in secondary electron emitting efficiency, an electron beam emitting part 1 which emits an electron beam 11 toward the mask 32, a mapping/ projecting part 4 which maps/projects a secondary electron beam 33 emitted from the mask 32 to a wafer 51a, and a wafer stage control part 52b for driving a wafer stage 52a on which the wafer 51a is placed, are provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、２次電子放出作用
によりパターンを形成する荷電ビーム露光装置、荷電ビ
ーム露光方法、及び２次電子放出型マスクに関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a charged beam exposure apparatus, a charged beam exposure method, and a secondary electron emission mask for forming a pattern by secondary electron emission.

【０００２】[0002]

【従来の技術】現在のＬＳＩ製作におけるリソグラフィ
工程には、光露光による縮小転写が主に用いられてい
る。最先端のＫｒＦエキシマ露光では、０．１３μｍパ
ターンの形成も報告されている（平成１０年春季第４５
回応用物理学会関係連合講演会予稿集Ｎｏ．２ ２９ｐ
−ＹＬ−２０：ＫｒＦ光による１３０ｎｍリソグラフィ
の可能性（東司他）参照）。露光方式としては、図１６
に示すように、光源２０１からの光２０２を集光レンズ
２０３を通してフォトマスク２０４に照射し、縮小投影
レンズ２０５でマスク像を縮小してウェハステージ２０
６に載置されたウェハ２０７上のチップを順次一括露光
するステップ＆リピート方式（図１６（ａ））と、レン
ズ中心部のスリット状の光２０２をフォトマスク２０４
に照射しマスクステージ２０８とウェハステージ２０６
を同期して動かし、チップ全面を露光するスキャン方式
（図１６（ｂ））とに大別されている。2. Description of the Related Art Reduction transfer by light exposure is mainly used in the lithography process in the current LSI fabrication. With the state-of-the-art KrF excimer exposure, formation of a 0.13 μm pattern has also been reported (45th Spring, 1998).
Proceedings of the Japan Society of Applied Physics Related Lectures No. 2 29p
-YL-20: Possibility of 130 nm lithography with KrF light (see Toshi et al.). As the exposure method, FIG.
As shown in FIG. 7, light 202 from a light source 201 is irradiated on a photomask 204 through a condenser lens 203, and a mask image is reduced by a reduction projection lens 205 to form a wafer stage 20.
A step & repeat method (FIG. 16A) for sequentially exposing the chips on the wafer 207 placed on the wafer 6 at a time (FIG. 16A),
To the mask stage 208 and the wafer stage 206
Are synchronously moved to scan the entire chip surface (FIG. 16B).

【０００３】これらの露光装置は、装置によって違いは
あるものの、８インチＳｉウェハ全面に露光した場合で
も、数十枚／時間程度の露光スループットを持ち、生産
性が高い。しかしながら、光露光では、０．１μｍレベ
ルのパターンを形成するのは難しい。研究レベルでは光
露光を用いた０．１μｍ以下のパターン形成も報告され
ているが、実際のデバイス製作に用いるためには、露光
装置や光学材料、レジストなどに多くの課題を抱えてい
る。[0003] Although these exposure apparatuses differ depending on the apparatus, they have an exposure throughput of about several tens of wafers / hour and have high productivity even when the entire surface of an 8-inch Si wafer is exposed. However, with light exposure, it is difficult to form a 0.1 μm level pattern. At the research level, a pattern formation of 0.1 μm or less using light exposure has been reported, but there are many problems with the exposure apparatus, optical materials, resists, etc. in order to use them in actual device fabrication.

【０００４】一方、電子ビーム露光は優れた解像性や焦
点深度を持つ特徴を生かして、光露光では形成するのが
困難な０．１μｍ程度の微細パターンも比較的容易に形
成できる。しかしながら、光露光に比較して、露光スル
ープットが小さいという問題があった。現状、製品化さ
れている最先端のＥＢ露光装置は、図１７に示すような
部分一括露光方式を採用している。この露光方式では、
予めパターンの一部分がＣＰアパーチャ２１５として、
第２アパーチャ２１４上に作りこまれている。On the other hand, electron beam exposure makes use of the features of excellent resolution and depth of focus, making it possible to relatively easily form a fine pattern of about 0.1 μm, which is difficult to form by light exposure. However, there is a problem that the exposure throughput is small as compared with the light exposure. At present, most commercialized state-of-the-art EB exposure apparatuses employ a partial batch exposure method as shown in FIG. In this exposure method,
A part of the pattern is used as the CP aperture 215 in advance.
It is formed on the second aperture 214.

【０００５】電子銃２１１から出射され、第１アパーチ
ャ２１２を通して矩形に成形された電子ビーム２１３
は、第２アパーチャ２１４上のＣＰアパーチャ２１５に
照射される。[0005] An electron beam 213 emitted from an electron gun 211 and shaped into a rectangle through a first aperture 212.
Is applied to the CP aperture 215 on the second aperture 214.

【０００６】さらに、ＣＰアパーチャ２１５を通過して
成形された電子ビーム２１３はウェハ２１６上に縮小投
影される。この露光方式では数μｍ角の繰り返しパター
ンを一括して露光できるため、同種のパターンがアレイ
状に配置されたメモリ等の露光の際には、ビームショッ
ト数を大幅に削減し、露光スループットを向上させるこ
とができる。この方式を用いた場合、現状ではショット
数１Ｇのデバイスを描画する際の露光スループットは５
枚／時間程度である。Further, the electron beam 213 formed after passing through the CP aperture 215 is reduced and projected on the wafer 216. With this exposure method, a repetitive pattern of several μm square can be exposed collectively, so when exposing a memory or the like where the same type of pattern is arranged in an array, the number of beam shots is greatly reduced and the exposure throughput is improved. Can be done. When this method is used, the exposure throughput when drawing a device having a number of shots of 1 G is 5 at present.
It is about sheets / hour.

【０００７】しかしながら、部分一括方式のスループッ
トは、多く見積もっても光ステッパのスループットの数
分の１程度にしかなり得ない。これは、部分一括露光で
は１ショットの面積はせいぜい試料面上で５μｍ角程度
にしかできないためである。ショット面積をこれ以上大
きくすると、ビームぼけが大きくなり、解像性が劣化し
てしまう。電子ビームの加速電圧を高くした場合には、
ショット面積を大きくしてもビームぼけを低減できるた
め、２０枚／時間程度のスループットを実現できるとの
報告（平成１０年春季第４５回応用物理学会関係連合講
演会予稿集Ｎｏ．２ ２８ａ−ＳＺＤ−１８：部分一括
露光法における高加速電圧化による高スループット化の
検討（小日向秀夫他）参照）もあるが、レジスト感度が
加速電圧にほぼ逆比例して劣化してしまう。[0007] However, the throughput of the partial batch method cannot be considerably reduced to about a fraction of the throughput of the optical stepper, even if estimated at large. This is because the area of one shot can be at most about 5 μm square on the sample surface in partial batch exposure. If the shot area is further increased, the beam blur increases, and the resolution deteriorates. When the electron beam acceleration voltage is increased,
It is reported that the beam blur can be reduced even if the shot area is increased, so that a throughput of about 20 shots / hour can be realized (Preliminary No. 2 28a-SZD of the 45th Annual Conference of the Japanese Society of Applied Physics 45th Spring Spring 1998). -18: Although there is a study of increasing the throughput by increasing the acceleration voltage in the partial batch exposure method (see Hideo Kohinata et al.), The resist sensitivity deteriorates almost in inverse proportion to the acceleration voltage.

【０００８】また、ロジックＬＳＩのように、様々なパ
ターンでチップが構成されている場合には、ＣＰアパー
チャの数が無制限に増加してしまう。第２アパーチャ２
１４上に積載できるＣＰアパーチャ２１５の数には自ず
と制限があるため、ロジックＬＳＩに適用する場合に
は、部分一括露光方式の利点が十分に生かされず、スル
ープットが極端に低下するとの問題があった。[0008] Further, when chips are configured in various patterns like a logic LSI, the number of CP apertures increases without limit. 2nd aperture 2
Since the number of CP apertures 215 that can be loaded on the CRT 14 is naturally limited, when applied to a logic LSI, there is a problem that the advantage of the partial batch exposure method cannot be fully utilized and the throughput is extremely reduced. .

【０００９】さらに、部分一括露光法を用いた電子ビー
ム露光装置は、ＣＰアパーチャを選択するためのビーム
偏向器と、それに伴う制御回路が必要となり、装置構成
が複雑になるとの問題もあった。Further, the electron beam exposure apparatus using the partial batch exposure method requires a beam deflector for selecting a CP aperture and a control circuit associated therewith, and has a problem that the apparatus configuration becomes complicated.

【００１０】上記以外にも、複数（２〜４個）の部分一
括露光型の電子光学鏡筒を用意し、複数のウェハを同時
に露光することによって、露光スループットを向上させ
ることが行われている。しかしながら、この方法は装置
価格の高騰化を招くとの問題があった。In addition to the above, an exposure throughput is improved by preparing a plurality of (two to four) partial collective exposure type electron optical barrels and simultaneously exposing a plurality of wafers. . However, this method has a problem that the cost of the apparatus is increased.

【００１１】これらの問題に対し、複数のビーム源で１
枚のウェハを露光するマルチビーム法(H.P.Chang et.a
l. :J.Vac.Sci.Technol.10(1992)2743"Arrayed miniatu
reelectron beam columns for high throughput sub-10
0nm lithography"、透過型マスクによってウェハ上に縮
小転写する方法(H.C.Pfeifer et.al. :Microelectronic
Engineering 27(1995)143"PREVAIL An E-beam Stepper
with Axis immersion Lenses", S.D.Berger et.al. :
J.Vac.Sci.Technol.B9(1991)2396"Projecction electro
n-beam lithography:A new approach")などが考案され
ている。しかしながら、これらの方法には以下のような
問題があった。[0011] In order to solve these problems, a plurality of beam sources are required.
Multi-beam method for exposing one wafer (HPChang et.a
l.: J.Vac.Sci.Technol.10 (1992) 2743 "Arrayed miniatu
reelectron beam columns for high throughput sub-10
0nm lithography ", a method of transferring a reduced size on a wafer using a transmission mask (HCPfeifer et.al.:Microelectronic
Engineering 27 (1995) 143 "PREVAIL An E-beam Stepper
with Axis immersion Lenses ", SDBerger et.al .:
J.Vac.Sci.Technol.B9 (1991) 2396 "Projecction electro
n-beam lithography: A new approach "), etc. However, these methods have the following problems.

【００１２】図１８にマルチビーム方式の概略構成図を
示す。この方法では、複数の電子光学鏡筒２２１を持
ち、ウェハ２２２上の複数のチップ２２３を同時に露光
する。この方式の最大の課題は、装置の複雑化と個々の
ビーム制御である。例えば１０×１０個のビームで装置
を構成する場合でも、１００個の電子光学鏡筒と制御回
路が必要となるため、装置価格が高騰することは容易に
想像できる。また、１枚のウェハを複数のビームで露光
する場合、個々のビーム特性が異なると、パターン寸法
自体にばらつきが生じる。このため、個別のビームを許
容範囲内に抑えるためのビーム調整が必要となるが、こ
の調整に要する時間が生産性を落とすという問題を抱え
ていた。FIG. 18 shows a schematic configuration diagram of a multi-beam system. In this method, a plurality of electron optical barrels 221 are provided, and a plurality of chips 223 on a wafer 222 are simultaneously exposed. The biggest issues with this method are the complexity of the device and individual beam control. For example, even if an apparatus is composed of 10 × 10 beams, 100 electron optical lens barrels and a control circuit are required, so that it is easy to imagine that the apparatus price will rise. In the case of exposing one wafer with a plurality of beams, if the individual beam characteristics are different, the pattern size itself will vary. For this reason, beam adjustment for keeping individual beams within an allowable range is required, but there is a problem that the time required for this adjustment reduces productivity.

【００１３】図１９に透過マスクによる縮小転写法の概
略構成図を示す。この方法では、電子ビーム２３１ａは
マスク２３２上面から偏向照射される。さらに、マスク
ステージ２３３とウェハステージ２３４を同期して駆動
することにより、マスク像をウェハ２３５上に投影する
ことができる。マスク２３２は、薄膜のメンブレン２３
６が形成されており、メンブレン２３６上に散乱材２３
７でパターンが形成されている。散乱材２３７上に照射
された電子ビーム２３１ｂは散乱するため、遮蔽板２３
８で遮られ、ウェハ２３５上に像を結ぶことができない
が、メンブレン２３６を通過する電子ビーム２３１ｃは
散乱されずに直進して投影レンズ２３９に入射し、ウェ
ハ２３５上に縮小転写することができる。FIG. 19 shows a schematic configuration diagram of a reduction transfer method using a transmission mask. In this method, the electron beam 231a is deflected and irradiated from the upper surface of the mask 232. Further, by driving the mask stage 233 and the wafer stage 234 in synchronization, a mask image can be projected on the wafer 235. The mask 232 is made of the thin film membrane 23.
6 are formed, and the scattering material 23 is formed on the membrane 236.
7, a pattern is formed. Since the electron beam 231b irradiated on the scattering material 237 is scattered, the shielding plate 23
8, an image cannot be formed on the wafer 235, but the electron beam 231 c passing through the membrane 236 goes straight without scattering, enters the projection lens 239, and can be reduced and transferred onto the wafer 235. .

【００１４】透過型マスクの場合、マルチビーム露光で
見られた個々のビーム制御という煩雑さはない。しかし
ながら、高精度の透過型マスクの作成が難しいとの問題
があった。例えば、透過型マスクをＳｉ基板を用いて、
従来のＸ線露光用マスクと同様な方法で作成する場合、
電子ビームを透過させるために、メンブレン下のＳｉ基
板をＫＯＨ水溶液などを用いた異方性エッチングで除去
する必要がある。この場合、メンブレン上のパターンの
位置歪みを招く。この問題を回避するために、マスク自
体を幾つかの領域に分割し、領域間に梁を入れる方法が
提案されているが、異方性エッチング自体に長時間を要
するため、マスクコストの増加は避けられない。In the case of a transmission type mask, there is no need for complicated individual beam control as seen in multi-beam exposure. However, there is a problem that it is difficult to create a transmission mask with high precision. For example, using a transmission type mask as a Si substrate,
When making by the same method as the conventional mask for X-ray exposure,
In order to transmit the electron beam, it is necessary to remove the Si substrate under the membrane by anisotropic etching using a KOH aqueous solution or the like. In this case, positional distortion of the pattern on the membrane is caused. In order to avoid this problem, a method has been proposed in which the mask itself is divided into several regions and a beam is inserted between the regions. However, since the anisotropic etching itself takes a long time, the mask cost increases. Inevitable.

【００１５】このように、透過型マスク露光の場合に
は、高精度な透過型マスクの形成が困難であり、マスク
コストが高騰するとの問題があった。As described above, in the case of the transmission type mask exposure, it is difficult to form a transmission type mask with high accuracy, and there has been a problem that the mask cost increases.

【００１６】また、透過型マスクの欠点を解決するため
に、反射型電子ビーム露光装置の提案も行われている
（例えば特開平４−１３７５１９：反射型マスク及びこ
れを用いた荷電ビーム露光装置：和田寛次）。図２０に
反射型電子ビーム露光に用いられる反射型マスクの横断
面図を示す。図２０に示すように、マスク２４１に、マ
スク２４１への入射電子ビーム２４２の加速電圧と同程
度の電圧をマスク２４１に接続された電源２４３により
印加し、さらにマスク上の所望パターン２４４とそれ以
外の部分からなる非所望パターン２４５間に接続された
可変電源２４６によりパターン２４４，２４５間に電位
差を設け、マスク２４１上に入射したビーム２４２のう
ち、所望パターン２４４の電子のみがマスク表面からわ
ずかに離れた位置で反射されるようにし、この反射電子
ビーム２４７を試料面上に転写している。この方法によ
れば、透過型マスク露光で生じるようなマスクの精度劣
化は低減される。Further, in order to solve the drawbacks of the transmission type mask, a reflection type electron beam exposure apparatus has been proposed (for example, JP-A-4-137519: a reflection type mask and a charged beam exposure apparatus using the same). Kanji Wada). FIG. 20 shows a cross-sectional view of a reflective mask used for reflective electron beam exposure. As shown in FIG. 20, a voltage approximately equal to the acceleration voltage of the electron beam 242 incident on the mask 241 is applied to the mask 241 by a power supply 243 connected to the mask 241, and further, a desired pattern 244 on the mask and other A potential difference is provided between the patterns 244 and 245 by the variable power supply 246 connected between the undesired patterns 245 consisting of the portion of the beam 242. Of the beam 242 incident on the mask 241, only the electrons of the desired pattern 244 slightly from the mask surface The reflected electron beam 247 is transferred onto a sample surface so as to be reflected at a remote position. According to this method, the deterioration of the mask accuracy caused by the exposure of the transmission mask is reduced.

【００１７】しかしながら、反射型電子ビーム露光にも
以下のような問題があった。すなわち、同装置構成で
は、マスクに入射する電子が、数ｅＶ以下の非常に低い
エネルギーまで減速される。同様に、反射された電子の
エネルギーも数ｅＶと非常に低くなってしまう。このた
め、装置内の磁場変動や電場変動の影響を受けやすく、
また外乱の影響を受けやすくなってしまう。このため、
解像性の劣化やパターン位置ずれ等の可能性を否定でき
ない。However, the reflection type electron beam exposure has the following problems. That is, in the configuration of the device, electrons incident on the mask are decelerated to a very low energy of several eV or less. Similarly, the energy of the reflected electrons is as low as several eV. For this reason, it is susceptible to magnetic and electric field fluctuations inside the device,
In addition, it becomes susceptible to disturbance. For this reason,
Possibilities such as deterioration of resolution and pattern displacement cannot be denied.

【００１８】[0018]

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
光露光における解像性の低さを解決すべく導入された電
子ビーム露光では、優れた解像性や焦点深度を持つ特徴
を生かして微細パターンを容易に形成することができる
が、光露光に比較してスループットが低くなる。このス
ループットを向上するために考案されたマルチビーム露
光方式、透過型露光方式、反射型露光方式では、スルー
プットを改善することができるが、マルチビーム露光方
式では装置が複雑化し、個々のビーム制御も困難であ
る。また、透過型マスク露光では高精度かつ安価な透過
型マスクの作成が困難で、反射型露光では装置内の磁場
変動や電場変動の影響を受けやすく、外乱の影響を受け
やすいとの問題があった。As described above, the electron beam exposure introduced to solve the problem of the low resolution in the conventional light exposure takes advantage of the features having excellent resolution and depth of focus. Although fine patterns can be easily formed, the throughput is lower than that of light exposure. Multi-beam exposure, transmission-type exposure, and reflection-type exposure can improve throughput, but the multi-beam exposure method requires more complicated equipment and individual beam control. Have difficulty. In addition, it is difficult to create a highly accurate and inexpensive transmission mask in transmission mask exposure, and there is a problem that reflection exposure is susceptible to magnetic field fluctuations and electric field fluctuations in the apparatus and susceptible to disturbances. Was.

【００１９】本発明は上記課題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、比較的簡易な構成
で、かつ装置内の磁場変動や電場変動や外乱の影響を受
けにくい荷電ビーム露光装置及び荷電ビーム露光方法を
提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a charged beam which has a relatively simple configuration and is hardly affected by a magnetic field fluctuation, an electric field fluctuation and disturbance in the apparatus. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus and a charged beam exposure method.

【００２０】また、本発明の別の目的は、上記荷電ビー
ム露光に用いられる２次電子放出型マスクを提供するこ
とにある。Another object of the present invention is to provide a secondary electron emission mask used for the above-mentioned charged beam exposure.

【００２１】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１〜２に
係る荷電ビーム露光装置は、２次電子放出効率の異なる
材料で所望のパターンを形成したマスクと、このマスク
に向けて荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム照射
手段と、前記マスクを積載した第１のステージを駆動す
る第１のステージ駆動手段と、前記マスクから放出され
た２次電子を試料面に写像投影する写像投影手段と、前
記試料を積載した第２のステージを駆動する第２のステ
ージ駆動手段とを具備してなることを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a charged beam exposure apparatus comprising: a mask having a desired pattern formed of materials having different secondary electron emission efficiencies; Charged particle beam irradiation means for irradiating a beam, first stage driving means for driving a first stage on which the mask is mounted, and projection means for projecting secondary electrons emitted from the mask onto a sample surface And a second stage driving means for driving a second stage on which the sample is loaded.

【００２２】本発明の望ましい形態を以下に示す。 （１）写像投影手段には、前記パターンを形成する領域
の２次電子を通過させ、前記パターンを形成しない領域
の２次電子を通過させない弁別手段が設けられてなる。 （２）２次電子の弁別手段は、電圧を印加した減速グリ
ッドである。 （３）マスクを積載したステージを駆動するマスクステ
ージ駆動手段が設けられ、マスクステージ駆動手段と試
料ステージ駆動手段は同期して駆動する。 （４）マスクステージには、マスクに電圧を印加する電
圧印加手段が接続されてなり、マスクに電圧を印加す
る。 （５）試料ステージには、試料に電圧を印加する電圧印
加手段が接続されてなる。Preferred embodiments of the present invention will be described below. (1) The image projection means is provided with a discriminating means for passing secondary electrons in an area where the pattern is formed and not for passing secondary electrons in an area where the pattern is not formed. (2) The secondary electron discriminating means is a deceleration grid to which a voltage is applied. (3) Mask stage driving means for driving a stage on which a mask is mounted is provided, and the mask stage driving means and the sample stage driving means are driven in synchronization. (4) The mask stage is connected to voltage applying means for applying a voltage to the mask, and applies a voltage to the mask. (5) The sample stage is connected to voltage applying means for applying a voltage to the sample.

【００２３】また、本発明の請求項３〜６に係る荷電ビ
ーム露光方法は、２次電子放出効率の異なる材料で所望
のパターンを形成したマスクに向けて荷電ビームを照射
する工程と、前記荷電ビームの照射により前記マスクか
ら放出された２次電子を試料面に写像投影して前記試料
上にパターンを形成する工程とを含むことを特徴とす
る。According to a third aspect of the present invention, there is provided a charged beam exposure method comprising: irradiating a charged beam onto a mask having a desired pattern formed of materials having different secondary electron emission efficiencies; Forming a pattern on the sample by projecting secondary electrons emitted from the mask by beam irradiation onto a sample surface.

【００２４】本発明の望ましい形態を以下に示す。 （１）マスクとして、所望パターン部と非所望パターン
部が２次電子放出効率の異なる材質で形成され、かつ該
所望パターン部と非所望パターン部が互いに絶縁された
マスクを用い、かつ該マスクに所望パターン部と非所望
パターン部とで異なる電圧を印加する。 （２）（１）において、マスクに印加する電圧は２種類
以上の異なる電圧である。 （３）荷電ビーム照射時に、試料に電圧を印加する。 （４）荷電ビームとして線状ビームを用い、該線状ビー
ムの照射領域のライン方向がマスクを積載したマスクス
テージの連続移動方向と平行になるように前記電子ビー
ムを照射する。 （５）（４）において、マスクステージの駆動と同期し
て試料を積載する試料ステージを駆動させる。 （６）マスクから得られる２次電子によるパターン像を
縮小して試料上に転写する。 （７）マスク上に照射する荷電ビームの加速電圧とマス
クに印加する電圧の差が１〜２ｋＶとする。 （８）試料面に入射する荷電ビームのエネルギーが５ｋ
Ｖ以下である。 （９）荷電ビームとして電子ビームを用いる。 （１０）半導体、絶縁体又は金属の基板上に、レジスト
の塗布された試料を用いる。Preferred embodiments of the present invention will be described below. (1) As a mask, a mask in which a desired pattern portion and an undesired pattern portion are formed of materials having different secondary electron emission efficiencies and the desired pattern portion and the undesired pattern portion are insulated from each other is used. Different voltages are applied to the desired pattern portion and the undesired pattern portion. (2) In (1), the voltages applied to the mask are two or more different voltages. (3) A voltage is applied to the sample during the irradiation of the charged beam. (4) A linear beam is used as the charged beam, and the electron beam is irradiated such that the line direction of the irradiation area of the linear beam is parallel to the continuous movement direction of the mask stage on which the mask is mounted. (5) In (4), the sample stage on which the sample is loaded is driven in synchronization with the drive of the mask stage. (6) The pattern image due to the secondary electrons obtained from the mask is reduced and transferred onto the sample. (7) The difference between the accelerating voltage of the charged beam applied to the mask and the voltage applied to the mask is 1-2 kV. (8) The energy of the charged beam incident on the sample surface is 5k
V or less. (9) An electron beam is used as a charged beam. (10) A sample in which a resist is applied on a semiconductor, insulator, or metal substrate is used.

【００２５】また、本発明の請求項７〜９に係る２次電
子放出型マスクは、荷電ビーム露光に用いられ、荷電ビ
ーム入射により２次電子を放出する２次電子放出型マス
クであって、このマスク表面には、２次電子放出効率の
異なる材料によりパターンが形成されてなることを特徴
とする。The secondary electron emission type mask according to claims 7 to 9 of the present invention is a secondary electron emission type mask which is used for charged beam exposure and emits secondary electrons upon incidence of a charged beam, On the mask surface, a pattern is formed by materials having different secondary electron emission efficiencies.

【００２６】本発明の望ましい形態を以下に示す。 （１）マスクのうち、２次電子放出効率の異なる材料同
士は、互いに電気的に絶縁されて形成されてなる。 （２）マスクに形成された所望パターン部及び非所望パ
ターン部が段差構造をなし、該非所望パターン部が該所
望パターン部よりも低い溝構造をなす。 （３）マスクは、所望パターン部が重金属で形成され、
非所望パターン部が軽金属で形成されてなる。 （４）（３）において、重金属としてクロム、タングス
テン、５酸化Ｔａ等が適当であり、軽金属としてシリコ
ン、炭素、アルミニウム、ベリリウム等が適当である
が、重金属と軽金属がそれぞれ２次電子放出効率の異な
るものであれば物質種は限定されない。Preferred embodiments of the present invention will be described below. (1) In the mask, materials having different secondary electron emission efficiencies are formed so as to be electrically insulated from each other. (2) The desired pattern portion and the undesired pattern portion formed on the mask form a step structure, and the undesired pattern portion forms a groove structure lower than the desired pattern portion. (3) The mask has a desired pattern portion formed of heavy metal,
The undesired pattern portion is formed of a light metal. (4) In (3), chromium, tungsten, pentaoxide and the like are suitable as heavy metals, and silicon, carbon, aluminum, beryllium and the like are suitable as light metals. The species is not limited as long as they are different.

【００２７】なお、望ましい形態としてマスク表面が段
差構造をなす場合を示したが、マスク表面が平滑なもの
であっても本発明を適用できる。Although the case where the mask surface has a stepped structure has been described as a desirable embodiment, the present invention can be applied even when the mask surface is smooth.

【００２８】（作用）従来の反射型マスクを用いた荷電
ビーム露光装置では、パターン露光に用いられる電子は
反射型マスク自体に入射せずに完全にマスク表面付近で
反射した電子であった。これに対して本発明では、所望
パターン部に電子が入射することによって放出される２
次電子をパターン露光に用いている。すなわち、従来の
反射型電子ビーム露光装置が反射電子で露光を行うのに
対し、本発明の電子ビーム露光装置では２次電子によっ
て露光を行っている点で露光原理が異なっている。ま
た、反射電子型の場合よりも大きなエネルギーを持った
荷電ビームをマスクに入射させるため、電磁場等の外乱
の影響を低減できる。(Operation) In a conventional charged beam exposure apparatus using a reflection type mask, electrons used for pattern exposure were electrons which were not reflected on the reflection type mask itself but were completely reflected near the mask surface. On the other hand, according to the present invention, 2 is emitted when electrons enter the desired pattern portion.
Secondary electrons are used for pattern exposure. That is, the exposure principle is different in that the conventional reflection type electron beam exposure apparatus performs exposure with reflected electrons, whereas the electron beam exposure apparatus of the present invention performs exposure with secondary electrons. Further, since a charged beam having higher energy than that of the backscattered electron type is made incident on the mask, the influence of disturbance such as an electromagnetic field can be reduced.

【００２９】また、線状電子銃を用いることによって、
広範囲の領域を一括露光することができるため、従来の
部分一括露光方式の電子ビーム露光装置に比較して、露
光スループットが大幅に向上する。Also, by using a linear electron gun,
Since a wide area can be collectively exposed, the exposure throughput is greatly improved as compared with a conventional partial beam exposure type electron beam exposure apparatus.

【００３０】本発明で製造されるマスクは、単純な２次
電子放出型マスクであるため、透過型マスクを作成する
際の薄いメンブレン膜への微細パターンの形成プロセス
を経る必要が無く、高精度なマスクを容易に作成するこ
とが可能となる。また、製造されるマスクはメンブレン
膜に比較して面積に対し十分厚い構造であるため、疎密
の大きなパターンを製造した場合であっても歪みや応力
の影響を受けにくい。さらに、マスクステージ上に密着
して載置されるため、マスク内の高さずれなどの調整が
容易である。Since the mask manufactured in the present invention is a simple secondary electron emission type mask, it is not necessary to go through a process of forming a fine pattern on a thin membrane film when forming a transmission type mask. A simple mask can be easily created. Further, since the mask to be manufactured has a structure which is sufficiently thicker than the membrane film in area, even when a pattern having large and small density is manufactured, it is hardly affected by distortion and stress. Furthermore, since it is placed in close contact with the mask stage, it is easy to adjust height deviation in the mask.

【００３１】また、所望パターン部と非所望パターン部
で、２次電子発生効率の異なる物質を用いているため、
十分な像コントラストを得ることができ、微細パターン
を形成することができる。Further, since materials having different secondary electron generation efficiencies are used in the desired pattern portion and the undesired pattern portion,
A sufficient image contrast can be obtained, and a fine pattern can be formed.

【００３２】また、電子ビーム露光時に試料に電圧を印
加することによって、２次電子放出型マスクから放出さ
れた２次電子ビーム像を試料面に任意のランディング・
エネルギーで照射せしめることが可能となる。Further, by applying a voltage to the sample at the time of electron beam exposure, the secondary electron beam image emitted from the secondary electron emission mask can be arbitrarily landed on the sample surface.
Irradiation with energy becomes possible.

【００３３】[0033]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【００３４】（第１実施形態）図１は本発明の第１実施
形態に係る電子ビーム露光装置の全体構成を示す図であ
る。この電子ビーム露光装置は、大きく分けて電子ビー
ム照射部１，電子ビーム偏向部２，マスクステージ部
３，写像投影部４，試料ステージ部５から構成される。
また、これら１〜５を制御するための露光装置制御系
６，７が各部に接続されている。(First Embodiment) FIG. 1 is a view showing the entire configuration of an electron beam exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention. The electron beam exposure apparatus is roughly divided into an electron beam irradiation unit 1, an electron beam deflection unit 2, a mask stage unit 3, a mapping projection unit 4, and a sample stage unit 5.
Exposure device control systems 6 and 7 for controlling these 1 to 5 are connected to each unit.

【００３５】電子ビーム照射部１はマスクステージ部３
のマスクステージ３１に載置されたマスク３２に対して
機械的に斜めに配置されており、２次電子放出型電子ビ
ーム写像投影部４の光軸はマスク３２に垂直方向に配置
されている。この構成では、照射電子ビーム１１はマス
ク３２表面に対して斜めから電子ビーム偏向部２に入射
され、照射電子ビーム１１はマスク３２表面に垂直方向
に偏向されてマスク３２に入射する。また、マスク３２
表面で発生した２次電子ビーム３３はマスク３２表面の
電界によってマスク３２表面の垂直方向に加速され、写
像投影部４へ入射する。The electron beam irradiator 1 includes a mask stage 3
The mask 32 is mechanically arranged obliquely with respect to the mask 32 placed on the mask stage 31, and the optical axis of the secondary electron emission type electron beam projection unit 4 is arranged perpendicular to the mask 32. In this configuration, the irradiation electron beam 11 is incident on the electron beam deflecting unit 2 obliquely with respect to the surface of the mask 32, and the irradiation electron beam 11 is deflected in a direction perpendicular to the surface of the mask 32 and enters the mask 32. Also, the mask 32
The secondary electron beam 33 generated on the surface is accelerated in the vertical direction on the surface of the mask 32 by the electric field on the surface of the mask 32, and is incident on the projection unit 4.

【００３６】電子ビーム照射部１は大きく分けて電子銃
と２段の四極子レンズ１７ａ，１７ｂから構成されてい
る。電子銃は１００μｍ×１０μｍの矩形の電子放出面
をもつＬａＢ6 陰極１２ａ、矩形開口を持つウエーネル
ト電極１３ａ、矩形開口部を持ち、ウエーネルト電極１
３ａの下流側に設置された陽極１４ａ、および陽極１４
ａの下流側に設置されたレンズ１５ａと光軸調整用の偏
向器１６ａから構成されており、制御部１２ｂ，１３
ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂによりそれぞれ照射電子ビ
ーム１１の加速電圧、エミッション電流、光軸を制御し
ている。The electron beam irradiation section 1 is roughly composed of an electron gun and two-stage quadrupole lenses 17a and 17b. The electron gun has a LaB 6 cathode 12 a having a rectangular electron emission surface of 100 μm × 10 μm, a Wehnelt electrode 13 a having a rectangular opening, a rectangular opening, and a Wehnelt electrode 1.
Anode 14a provided downstream of 3a, and anode 14
a lens 15a and a deflector 16a for adjusting the optical axis,
The accelerating voltage, emission current, and optical axis of the irradiation electron beam 11 are controlled by b, 14b, 15b, and 16b, respectively.

【００３７】マスク３２表面上で任意形状の矩形ビーム
を形成するために、照射電子ビーム１１の進路に２段の
静電型四極子レンズ１７ａ，１７ｂとその制御部１７ｃ
が配置されている。照射電子ビーム１１の加速電圧は写
像投影部４の解像度、マスク３２への入射電圧の関係か
ら決定される。照射電子ビーム１１は陰極１２ａより放
出され、四極子レンズ１７ａ，１７ｂにより収束されな
がら電子ビーム照射部１を出射し、電子ビーム偏向部２
のビーム偏向部２１ａに入射する。その後、開き角絞り
２２を介して回転対称静電レンズ２３ａによって縮小さ
れマスク３２上に垂直に照射される。ビーム偏向部２１
ａは制御部２１ｂにより制御され、回転対称静電レンズ
２３ａは電源２３ｂから電圧が印加される。In order to form a rectangular beam of an arbitrary shape on the surface of the mask 32, a two-stage electrostatic quadrupole lens 17a, 17b and its controller 17c
Is arranged. The acceleration voltage of the irradiation electron beam 11 is determined from the relationship between the resolution of the projection unit 4 and the voltage applied to the mask 32. The irradiation electron beam 11 is emitted from the cathode 12a and is emitted from the electron beam irradiation unit 1 while being converged by the quadrupole lenses 17a and 17b.
To the beam deflecting unit 21a. Thereafter, the light is reduced by the rotationally symmetric electrostatic lens 23 a via the aperture stop 22 and is irradiated vertically on the mask 32. Beam deflection unit 21
a is controlled by the control unit 21b, and a voltage is applied to the rotationally symmetric electrostatic lens 23a from the power supply 23b.

【００３８】２次電子放出型マスク３２はマスクステー
ジ３１にセットされる。露光の際は、マスク３２にはマ
スクステージ３１を通じて電圧が印加できる構造になっ
ており、制御部３１ｂに設けられた電源を用いて負電圧
が印加される。また、マスクステージ３１は制御部３１
ｂによって、ステージ移動の制御がなされる。マスク３
２への印加電圧値は写像投影部４の解像性能から決定さ
れる。The secondary electron emission type mask 32 is set on the mask stage 31. At the time of exposure, the mask 32 has a structure in which a voltage can be applied through the mask stage 31, and a negative voltage is applied using a power supply provided in the control unit 31b. Also, the mask stage 31 is
The stage movement is controlled by b. Mask 3
2 is determined from the resolution performance of the mapping projection unit 4.

【００３９】０．１μｍ以下の解像度を得るためには、
２次電子ビーム３３の電圧は５ｋＶ程度のエネルギーが
必要なため、マスク印加電圧は５ｋＶとするのが望まし
い。一方、照射電子ビーム１１のマスク３２へのエネル
ギーはマスク印加電圧と電子ビーム１１への入射電圧の
差によって決定される。２次電子放出型マスク３２への
入射電圧は照射ダメージおよび帯電防止の点から８００
Ｖ程度が一般に用いられる。この結果、照射電子ビーム
１１持つエネルギーは５．８ｋｅＶに設定される。In order to obtain a resolution of 0.1 μm or less,
Since the voltage of the secondary electron beam 33 requires energy of about 5 kV, it is desirable that the voltage applied to the mask be 5 kV. On the other hand, the energy of the irradiation electron beam 11 to the mask 32 is determined by the difference between the voltage applied to the mask and the voltage applied to the electron beam 11. The voltage applied to the secondary electron emission type mask 32 is 800 from the viewpoint of irradiation damage and prevention of electrification.
V is generally used. As a result, the energy of the irradiation electron beam 11 is set to 5.8 keV.

【００４０】マスクステージ３１は後述するウェハステ
ージ５２ａと同期して駆動させる。線状の陰極１２ａか
らはマスク３２に向けて幅４００×２５μｍの電子ビー
ム１１が照射される。The mask stage 31 is driven in synchronization with a later-described wafer stage 52a. The electron beam 11 having a width of 400 × 25 μm is irradiated from the linear cathode 12 a toward the mask 32.

【００４１】ビーム偏向部２１ａの電場と磁場の発生す
る様子を図２に示す。図２に示すように、ビーム偏向部
２１ａでは、電界Ｅと磁界Ｂを直交させた構造（Ｅ×Ｂ
構造）に設定する。電界は平行平板電極６１ａ，６１ｂ
およびその制御電源６２ａ，６２ｂにより発生させる。
一方、電磁コイル６３ａ，６３ｂを電界発生用平行平板
と直交するように配置させて磁界を発生させている。磁
界の均一性を上げるために平行平板のポールピースを持
たせ磁路を構成している。FIG. 2 shows how the electric field and the magnetic field of the beam deflecting section 21a are generated. As shown in FIG. 2, the beam deflecting unit 21a has a structure in which an electric field E and a magnetic field B are orthogonal to each other (E × B
Structure). The electric field is parallel plate electrodes 61a and 61b.
And its control power supply 62a, 62b.
On the other hand, the electromagnetic coils 63a and 63b are arranged so as to be orthogonal to the electric field generating parallel plate to generate a magnetic field. In order to improve the uniformity of the magnetic field, a magnetic path is formed by holding parallel flat pole pieces.

【００４２】図３は図２におけるＡ−Ａ’面における横
断面図である。図３に示すように、照射電子ビーム１１
は電界と磁界により偏向され、静電レンズ２３ａを通過
してマスク３２面に垂直に入射する。一方、マスク３２
で発生した２次電子ビーム３３はマスク３２と静電レン
ズ２３ａ間にて発生した加速電界で加速されて試料面に
対して垂直に進行し、静電レンズを通過して後にビーム
偏向部に入射する。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the plane AA 'in FIG. As shown in FIG.
Is deflected by an electric field and a magnetic field, passes through the electrostatic lens 23a, and vertically enters the mask 32 surface. Meanwhile, the mask 32
The secondary electron beam 33 generated in the above is accelerated by the acceleration electric field generated between the mask 32 and the electrostatic lens 23a, travels perpendicular to the sample surface, passes through the electrostatic lens, and then enters the beam deflection unit. I do.

【００４３】ここで、２次電子ビーム３３が直進する電
磁界の条件（ｖＢ＝ｅＥ）にて電界と磁界を制御するこ
とで２次電子ビーム３３は電子ビーム偏向部２を直進
し、写像投影部４に入射する。また、照射電子ビーム１
１のビーム偏向部２１ａへの入射角度と位置は、照射電
子ビーム１１及び２次電子ビーム３３のエネルギーが決
まると、一義的に決定される。Here, by controlling the electric field and the magnetic field under the condition of the electromagnetic field (vB = eE) in which the secondary electron beam 33 travels straight, the secondary electron beam 33 travels straight through the electron beam deflecting unit 2 to project the image. The light enters the part 4. In addition, the irradiation electron beam 1
The incident angle and position of the first beam deflecting unit 21a are uniquely determined when the energies of the irradiation electron beam 11 and the secondary electron beam 33 are determined.

【００４４】次に、図１に戻り写像投影光学部４及び試
料ステージ部５の詳細な構成を説明する。Next, returning to FIG. 1, the detailed configuration of the projection optical section 4 and the sample stage section 5 will be described.

【００４５】写像投影光学部４は３段の回転対称型静電
レンズと視野絞り４４から構成されている。電子ビーム
３３は静電レンズ４１ａ，４２ａ，４３ａにて縮小投影
され、途中視野絞り４４を介してウェハ５１ａの上に結
像される。制御部４１ｂ，４２ｂ，４３ｂは各々に対応
する静電レンズ４１ａ〜４３ａの電圧制御を行う。The projection optical section 4 comprises a three-stage rotationally symmetric electrostatic lens and a field stop 44. The electron beam 33 is reduced and projected by the electrostatic lenses 41a, 42a and 43a, and is imaged on the wafer 51a via the field stop 44 in the middle. The control units 41b, 42b, 43b perform voltage control of the corresponding electrostatic lenses 41a to 43a.

【００４６】試料ステージ部５は、ウェハステージ５２
ａと、このウェハステージ５２ａを制御する制御部５２
ｂにより構成される。このウェハステージ５２ａ上に
は、８インチＳｉウェハ５１ａ上に０．１５μｍ厚の化
学増幅型ポジレジストを塗布した試料が載置される。本
実施形態で使用したレジストの感度は加速電圧５０ｋＶ
で５μＣ／ｃｍ2 である。ウェハ５１ａ上の加速電圧５
ｋＶであるため、レジスト感度は０．５μＣ／ｃｍ2 程
度となる。感度０．５μＣ／ｃｍ2の露光を行うのに必
要な電流量は０．３μＡである。マスク上にあるタング
ステンパターンからの２次電子放出量を入射電子量のほ
ぼ等量に調整すれば、マスクへの入射電子ビーム１１の
電流量は０．３μＡである。この電流量は現状の電子銃
でも実現しうる現実的な値である。The sample stage 5 includes a wafer stage 52
a and a control unit 52 for controlling the wafer stage 52a.
b. A sample obtained by applying a 0.15 μm thick chemically amplified positive resist on an 8-inch Si wafer 51a is placed on the wafer stage 52a. The sensitivity of the resist used in this embodiment is 50 kV acceleration voltage.
Is 5 μC / cm 2 . Acceleration voltage 5 on wafer 51a
Since it is kV, the resist sensitivity is about 0.5 μC / cm 2 . The amount of current required to perform exposure with a sensitivity of 0.5 μC / cm 2 is 0.3 μA. If the amount of secondary electrons emitted from the tungsten pattern on the mask is adjusted to be substantially equal to the amount of incident electrons, the amount of current of the incident electron beam 11 to the mask is 0.3 μA. This current amount is a realistic value that can be realized even with the current electron gun.

【００４７】次いで、本実施形態で使用するマスク３２
の製造方法及びその詳細な構成を図４を用いて説明す
る。本実施形態で使用されるマスク３２の完成図は図４
（ｇ）に示される。Ｓｉ基板８１表面には、タングステ
ン膜８３により形成された所望パターン部とカーボン膜
８４により形成された非所望パターン部が設けられてい
る。Next, the mask 32 used in this embodiment is used.
Will be described with reference to FIG. A completed view of the mask 32 used in this embodiment is shown in FIG.
(G). On the surface of the Si substrate 81, a desired pattern portion formed by the tungsten film 83 and an undesired pattern portion formed by the carbon film 84 are provided.

【００４８】図４（ａ）に示すようにまず、Ｓｉ基板８
１上にレジスト膜８２を形成する。次いで、図４（ｂ）
に示すように、リソグラフィ工程を用いてレジスト膜８
２をパターニングしてレジストパターンを形成する。次
いで、図４（ｃ）に示すようにレジスト膜８２をマスク
としてプラズマエッチングでＳｉ基板８１を０．３μｍ
掘り込んで溝部を形成し、レジスト膜８２を剥離する。
次いで、図４（ｄ）に示すように、Ｓｉ基板８１の凹部
を含めた全面に、重金属であるタングステン膜８３を成
膜する。これにより、Ｓｉ基板８１の溝部にタングステ
ン膜８３が埋め込まれる。次いで、図４（ｅ）に示すよ
うにＳｉ基板８１表面が露出するまで化学研磨を行って
表面を平面状に仕上げ、さらにタングステン膜８３の除
去されたＳｉ基板８１をわずかに削る。そして、図４
（ｆ）に示すように、Ｓｉ基板８１，タングステン膜８
３の表面に、軽金属であるカーボン膜８４を成膜する。
そして、図４（ｇ）に示すように再度化学研磨を行って
表面を平面状に仕上げる。First, as shown in FIG.
1 is formed with a resist film 82. Next, FIG.
As shown in FIG.
2 is patterned to form a resist pattern. Next, as shown in FIG. 4C, the Si substrate 81 is 0.3 μm thick by plasma etching using the resist film 82 as a mask.
Digging to form a groove, the resist film 82 is peeled off.
Next, as shown in FIG. 4D, a tungsten film 83 as a heavy metal is formed on the entire surface of the Si substrate 81 including the concave portions. Thereby, the tungsten film 83 is embedded in the groove of the Si substrate 81. Next, as shown in FIG. 4E, chemical polishing is performed until the surface of the Si substrate 81 is exposed, thereby finishing the surface into a planar shape. Further, the Si substrate 81 from which the tungsten film 83 has been removed is slightly ground. And FIG.
As shown in (f), the Si substrate 81, the tungsten film 8
On the surface of No. 3, a carbon film 84 of light metal is formed.
Then, as shown in FIG. 4 (g), chemical polishing is performed again to finish the surface into a planar shape.

【００４９】以上の工程により、表面に重金属からなる
タングステン膜８３と、軽金属からなるカーボン膜８４
の露出した２次電子放出型マスク３２を製造することが
できる。このマスク３２において、タングステン膜８３
はカーボン膜８４に比較して２次電子放出効率が大きい
ため、電子ビームが照射された場合、発生する２次電子
量においてタングステン膜８３のほうがカーボン膜８４
よりも多くなる。By the above steps, the tungsten film 83 made of heavy metal and the carbon film 84 made of light metal are formed on the surface.
The exposed secondary electron emission type mask 32 can be manufactured. In this mask 32, the tungsten film 83
Since the secondary electron emission efficiency is higher than that of the carbon film 84, the tungsten film 83 has a smaller amount of secondary electrons when irradiated with an electron beam.
More.

【００５０】本実施形態に示す電子ビーム露光装置の縮
小率は１／２であるため、ここでは２倍体の２次電子放
出型マスク３２が作成される。チップサイズは２０ｍｍ
角であるので、４０ｍｍ角にわたって、マスクパターン
が形成されている。また、マスク３２上の最小パターン
ルールは０．２μｍであり、ウェハ５１ａ面上で０．１
μｍサイズで転写される。ここで用いているマスクの最
小パターンルール０．２μｍパターンの形成は、現在の
ＫｒＦエキシマレーザを用いた光露光で可能である。ま
た、本実施形態で用いた２次電子放出型マスクの作成
は、現状のＬＳＩ製造技術をそのまま利用することがで
きる。Since the reduction ratio of the electron beam exposure apparatus shown in this embodiment is 1/2, a diploid secondary electron emission type mask 32 is formed here. Chip size is 20mm
Since it is a corner, the mask pattern is formed over a 40 mm square. The minimum pattern rule on the mask 32 is 0.2 μm, and the minimum pattern rule on the wafer 51a is 0.1 μm.
It is transferred in μm size. The formation of a 0.2 μm minimum pattern rule pattern of the mask used here is possible by light exposure using a current KrF excimer laser. Further, the fabrication of the secondary electron emission mask used in the present embodiment can use the current LSI manufacturing technology as it is.

【００５１】以下、本実施形態に係る電子ビーム露光装
置の動作を説明する。Hereinafter, the operation of the electron beam exposure apparatus according to this embodiment will be described.

【００５２】図１に示すように、照射電子ビーム１１が
陰極１２ａから５．８ｋｅＶのエネルギーを持って照射
されると、４極子レンズ１７ａ，１７ｂを介してビーム
偏向部２１ａに入射する。ビーム偏向部２１ａでは、照
射電子ビーム１１が偏向され、マスク３２表面に垂直に
入射する。マスク３２には５ｋＶの電圧が印加されてい
るため、照射電子ビーム１１は８００ｅＶのランディン
グ・エネルギーを持ってマスク３２に入射する。As shown in FIG. 1, when the irradiation electron beam 11 is irradiated from the cathode 12a with an energy of 5.8 keV, it is incident on the beam deflecting unit 21a via the quadrupole lenses 17a and 17b. In the beam deflecting unit 21a, the irradiation electron beam 11 is deflected and vertically incident on the surface of the mask 32. Since a voltage of 5 kV is applied to the mask 32, the irradiation electron beam 11 enters the mask 32 with a landing energy of 800 eV.

【００５３】マスク３２に照射電子ビーム１１が照射さ
れると、マスク３２表面より２次電子放出型マスク表面
の形状／材料／電位情報を持った２次電子が５０ｅＶ以
下のエネルギーをもって放出される。すなわち、タング
ステン膜８３とカーボン膜８４の２次電子放出効率の違
いにより、マスク３２に電子１１が入射した際に発生す
る２次電子は、タングステン膜８３で形成された所望パ
ターン部でカーボン膜８４に比較して２倍程度多く生成
される。この結果、所望パターン部とそれ以外の領域で
像コントラストが得られる。When the mask 32 is irradiated with the irradiation electron beam 11, secondary electrons having the shape / material / potential information of the secondary electron emission type mask surface are emitted from the surface of the mask 32 with an energy of 50 eV or less. That is, due to the difference in the secondary electron emission efficiency between the tungsten film 83 and the carbon film 84, the secondary electrons generated when the electrons 11 are incident on the mask 32 are generated at the desired pattern portion formed by the tungsten film 83. Is generated about twice as much as As a result, image contrast can be obtained in the desired pattern portion and other regions.

【００５４】発生した２次電子はマスク３２表面付近で
は５０ｅＶ以下のエネルギーしか持っていないが、マス
ク３２と回転対称静電レンズ２３ａ間に発生する加速電
場５ｋＶによって加速され、静電レンズ２３ａによって
無限遠に焦点を持つ軌道を描きながら、５ｋＶのエネル
ギーを得てビーム偏向部２１ａに入る。ここで、ビーム
偏向部２１ａはマスク３２側から入射された２次電子ビ
ーム３３は直進する条件で制御されており、偏向部２１
ａの中を直進して分光手段に入射される。本実施形態で
は、２次電子放出型マスク３２から発生した２次電子ビ
ーム３３が写像投影部４に入射されることになる。The generated secondary electrons have an energy of not more than 50 eV near the surface of the mask 32, but are accelerated by an accelerating electric field of 5 kV generated between the mask 32 and the rotationally symmetric electrostatic lens 23a, and are infinite by the electrostatic lens 23a. While drawing a trajectory having a distant focus, energy of 5 kV is obtained and the beam enters the beam deflection unit 21a. Here, the beam deflecting unit 21a is controlled under the condition that the secondary electron beam 33 incident from the mask 32 goes straight.
The light travels straight through a and is incident on the spectral means. In the present embodiment, the secondary electron beam 33 generated from the secondary electron emission type mask 32 is incident on the projection unit 4.

【００５５】以上に示した照射電子ビーム１１の照射と
同時に、マスクステージ３１は６００ｍｍ／秒で駆動す
る。本実施形態に示す電子ビーム露光装置の縮小率は１
／２であるため、マスクステージ３１と同期して、ウェ
ハステージ５２ａは３００ｍｍ／秒で駆動される。マス
ク３２から出た２次電子ビーム３３は写像投影光学系を
通って１／２に縮小され５ｋｅＶのエネルギーを持って
ウェハ５１ａ上に入射する。マスク３２上を４００×２
５μｍで露光しているためウェハ５１ａ上では２００×
１２．５μｍのビームとなる。The mask stage 31 is driven at 600 mm / sec simultaneously with the irradiation of the irradiation electron beam 11 described above. The reduction ratio of the electron beam exposure apparatus shown in this embodiment is 1
/ 2, the wafer stage 52a is driven at 300 mm / sec in synchronization with the mask stage 31. The secondary electron beam 33 emitted from the mask 32 passes through the projection optical system and is reduced to 1/2, and is incident on the wafer 51a with an energy of 5 keV. 400 × 2 on the mask 32
Since exposure is performed at 5 μm, 200 ×
It becomes a 12.5 μm beam.

【００５６】マスク４０ｍｍ角（４００００μｍ角）を
４００μｍ幅で露光する場合、チップ全体を露光するた
めには、１００回のステージ移動が必要となる。マスク
ステージ３１自体は６００ｍｍ／秒で移動するため、１
回のステージ移動は約０．０６秒（４０／６００秒）で
あり、１００回のステージ移動で１チップを露光する
と、６秒（０．０６秒×１００回）を要する。When exposing a 40 mm square (40000 μm square) mask with a width of 400 μm, the stage must be moved 100 times in order to expose the entire chip. Since the mask stage 31 itself moves at 600 mm / sec, 1
Each stage movement is about 0.06 seconds (40/600 seconds). Exposure of one chip by 100 stage movements requires 6 seconds (0.06 seconds × 100 times).

【００５７】以上に示した電子ビーム露光装置により得
られるデータ及びレジストパターンをを図５に示す。図
５（ａ）はマスク３２から得られる２次電子の電子波形
を示し、横軸は位置、縦軸は電子量を表す。図５（ｂ）
はウェハ５１ａ上に形成されたレジスト５２中の蓄積エ
ネルギー分布を示し、横軸は位置、縦軸はレジスト中の
蓄積エネルギーを表す。図５（ｃ）はレジストパターン
形状の横断面図である。FIG. 5 shows data and a resist pattern obtained by the electron beam exposure apparatus described above. FIG. 5A shows the electron waveform of the secondary electrons obtained from the mask 32, where the horizontal axis represents the position and the vertical axis represents the amount of electrons. FIG. 5 (b)
Represents the distribution of the stored energy in the resist 52 formed on the wafer 51a, the horizontal axis represents the position, and the vertical axis represents the stored energy in the resist. FIG. 5C is a cross-sectional view of the resist pattern shape.

【００５８】図５（ａ）に示すように、所望パターン形
成部とそれ以外の部分で像コントラストが得られている
ことが明らかであり、また図５（ｂ）より、実際にレジ
スト５３に蓄積されるエネルギーも、明確なコントラス
トが得られている。これらより、図５（ｃ）に示すよう
に、良好なレジストパターン形状が得られる。As shown in FIG. 5A, it is clear that the image contrast is obtained in the desired pattern forming portion and the other portion, and it is apparent from FIG. The energy to be obtained also has a clear contrast. From these, as shown in FIG. 5C, a good resist pattern shape can be obtained.

【００５９】このように、従来の反射型マスクを用いた
電子ビーム露光装置では、パターン露光に用いられる電
子は反射型マスク自体に入射せずに完全にマスク表面で
反射した電子であったのに対し、本実施形態では、所望
パターン部に電子が入射することによって、放出される
２次電子をパターン露光に用いている。すなわち、従来
の反射型電子ビーム露光装置が反射電子で露光を行うの
に対し、本発明の電子ビーム露光装置では２次電子によ
って露光を行っている点で露光原理が異なっている。ま
た、マスク面に入射する電子ビームが従来の反射型電子
ビーム露光装置よりも大きなエネルギーを持っているた
め、電磁場等の外乱の影響を低減できる。As described above, in the conventional electron beam exposure apparatus using the reflection type mask, the electrons used for pattern exposure are electrons which are not completely incident on the reflection type mask itself but are completely reflected on the mask surface. On the other hand, in the present embodiment, secondary electrons emitted when electrons enter the desired pattern portion are used for pattern exposure. That is, the exposure principle is different in that the conventional reflection type electron beam exposure apparatus performs exposure with reflected electrons, whereas the electron beam exposure apparatus of the present invention performs exposure with secondary electrons. Further, since the electron beam incident on the mask surface has higher energy than that of a conventional reflection type electron beam exposure apparatus, the influence of disturbance such as an electromagnetic field can be reduced.

【００６０】具体的には、入射電子ビームの加速電圧と
マスクに印加する電圧によって、マスクに入射する電子
のランディング・エネルギーを制御して２次電子を放出
するように調整する。入射電子ビームは１ｋＶ程度のエ
ネルギーを持っているため、従来型反射型マスクを用い
た電子ビーム露光に比較して外乱に強い。さらに放出さ
れた２次電子自体も、マスクに印加された２次電子にと
っての加速電界によって加速されるため、ビームぼけを
小さくすることが可能となる。なお、入射電子のエネル
ギーは、２次電子放出量の最も大きいピークに位置する
エネルギーになるように調整するのが望ましい。More specifically, the landing energy of the electrons incident on the mask is controlled by the acceleration voltage of the incident electron beam and the voltage applied to the mask so that secondary electrons are emitted. Since the incident electron beam has an energy of about 1 kV, it is more resistant to disturbance than electron beam exposure using a conventional reflective mask. Further, the emitted secondary electrons themselves are also accelerated by the accelerating electric field for the secondary electrons applied to the mask, so that the beam blur can be reduced. It is desirable that the energy of the incident electrons be adjusted so as to be the energy located at the peak of the secondary electron emission amount.

【００６１】また、従来の部分一括露光方式の電子ビー
ム露光装置では、ショット間にセトリング時間（アンプ
の安定化時間）が必要であるが、レジストが高感度化し
た場合、露光時間全体に示すアンプのセトリング時間は
５０％程度を占める。このため、レジストが高感度化し
た場合でも露光時間はセトリング時間で制限されてしま
い、スループットの向上は困難である。これに対して本
実施形態ではビーム偏向を行っていないため、これらの
無駄時間が必要ない。このため、ステージの高速移動、
高速露光が可能となり、従来の部分一括露光方式に比較
して２倍以上にスループットを向上できる。１ウェハ当
たり５０チップ露光する場合、１枚のウェハは３００秒
（６秒×５０チップ）となる。このため、１時間あたり
１２枚のウェハ露光を行うことが可能となる。Further, in the conventional electron beam exposure apparatus of the partial batch exposure method, a settling time (a stabilization time of the amplifier) is required between shots. Settling time accounts for about 50%. For this reason, even when the sensitivity of the resist is increased, the exposure time is limited by the settling time, and it is difficult to improve the throughput. On the other hand, in the present embodiment, since no beam deflection is performed, these dead times are not required. For this reason, the stage moves fast,
High-speed exposure becomes possible, and the throughput can be improved twice or more as compared with the conventional partial batch exposure method. When exposing 50 chips per wafer, one wafer takes 300 seconds (6 seconds × 50 chips). Therefore, it is possible to perform exposure of 12 wafers per hour.

【００６２】また、従来の電子ビーム露光装置では、上
述したアンプのセトリング時間のために、レジストが高
感度化した場合でも、それほどスループットが向上しな
いとの問題があった。しかしながら、本実施形態の電子
ビーム露光装置においては、全体の露光時間に占めるア
ンプのセトリング時間の割合が小さいため、レジストの
高感度化によるスループットの向上が容易である。Further, in the conventional electron beam exposure apparatus, there is a problem that the throughput does not improve so much even if the sensitivity of the resist is increased due to the settling time of the amplifier described above. However, in the electron beam exposure apparatus of the present embodiment, since the ratio of the settling time of the amplifier to the entire exposure time is small, it is easy to improve the throughput by increasing the sensitivity of the resist.

【００６３】上記実施形態においては、レジスト感度を
０．５μＣ／ｃｍ2 としたが、さらにレジストが高感度
化した場合、例えば、レジスト感度が加速電圧５ｋＶに
おいて０．２μＣ／ｃｍ2 の場合には、ステージ速度の
向上によって、上述の２．５倍のスループット（３０枚
／時間）が可能となる。In the above embodiment, the resist sensitivity is set to 0.5 μC / cm 2. However, when the resist is further increased in sensitivity, for example, when the resist sensitivity is 0.2 μC / cm 2 at an acceleration voltage of 5 kV, By increasing the stage speed, the above-mentioned 2.5 times throughput (30 wafers / hour) becomes possible.

【００６４】また、ビーム偏向を行わないことにより電
子光学系の構成が簡略化される。このため、装置作成や
メンテナンスが従来型電子ビーム露光装置に比較して簡
単になる。この結果、装置コストやランニングコストを
削減することができる。Further, by not performing beam deflection, the configuration of the electron optical system is simplified. Therefore, the preparation and maintenance of the apparatus are simplified as compared with the conventional electron beam exposure apparatus. As a result, device costs and running costs can be reduced.

【００６５】さらに、本実施形態では、単純な２次電子
放出型マスクを用いているため、透過型マスクを作成す
る際の薄いメンブレン膜への微細パターンの形成プロセ
スを経る必要が無く、高精度なマスクを容易に作成する
ことが可能となる。また、製造されるマスクはメンブレ
ン膜に比較して十分厚い構造であるため、疎密の大きな
パターンを製造した場合であってもひずみや応力の影響
を受けにくい。Further, in the present embodiment, since a simple secondary electron emission type mask is used, it is not necessary to go through a process of forming a fine pattern on a thin membrane film at the time of forming a transmission type mask, and a high precision A simple mask can be easily created. Further, since the mask to be manufactured has a structure that is sufficiently thicker than the membrane film, it is hardly affected by strain and stress even when a pattern with large density is manufactured.

【００６６】また、線状電子銃を用いることによって、
２００×１２．５μｍの領域を光ステッパと同様に一括
露光することができるため、従来の部分一括露光方式の
電子ビーム露光装置に比較して、露光スループットが大
幅に向上する。Also, by using a linear electron gun,
Since an area of 200 × 12.5 μm can be subjected to collective exposure in the same manner as an optical stepper, the exposure throughput is greatly improved as compared with a conventional partial collective exposure type electron beam exposure apparatus.

【００６７】上述のように、本実施形態によれば、従来
型電子ビーム露光装置に比較して、高精度かつ高スルー
プットの露光が可能になった。上述したように、加速電
圧５ｋＶ、電流量０．３μＡとし、感度０．５μＣ／ｃ
ｍ2 の化学増幅型ポジレジストを膜厚０．１５μｍで用
いた結果、垂直かつ微細なレジストパターンを得ること
ができる。As described above, according to the present embodiment, exposure with higher precision and higher throughput can be performed as compared with the conventional electron beam exposure apparatus. As described above, the acceleration voltage is 5 kV, the current amount is 0.3 μA, and the sensitivity is 0.5 μC / c.
As a result of using a chemically amplified positive resist of m 2 with a film thickness of 0.15 μm, a vertical and fine resist pattern can be obtained.

【００６８】（第２実施形態）図６は本発明の第２実施
形態に係る電子ビーム露光装置の全体構成を示す模式図
である。本実施形態の露光装置の基本的な構成は第１実
施形態で示した構成とほぼ同じであり、共通する部分に
は同一の符号を付して詳細な説明は省略する。(Second Embodiment) FIG. 6 is a schematic diagram showing the overall configuration of an electron beam exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention. The basic configuration of the exposure apparatus of the present embodiment is almost the same as the configuration shown in the first embodiment, and the common parts are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【００６９】図６に示すように、本実施形態に係る電子
ビーム露光装置は第１実施形態に係る電子ビーム露光装
置と異なり、マスクのタングステン膜８３及びカーボン
膜８４に異なる電圧を印加するための電源３１ｂを具備
している。さらに、写像投影部４であって静電レンズ４
１ａの上流側にはエネルギー弁別機能を持つ減速グリッ
ド９１ａとこの減速グリッド９１ａに電圧を印加するた
めの電源９１ｂを持ち、ウェハ５１ａには電源５１ｂか
らウェハステージ５２ａを通して電圧を印加できるよう
になっている。As shown in FIG. 6, the electron beam exposure apparatus according to the present embodiment differs from the electron beam exposure apparatus according to the first embodiment in that different voltages are applied to the tungsten film 83 and the carbon film 84 of the mask. The power supply 31b is provided. Further, the image projection unit 4 and the electrostatic lens 4
On the upstream side of 1a, there is a deceleration grid 91a having an energy discrimination function and a power supply 91b for applying a voltage to the deceleration grid 91a. A voltage can be applied to the wafer 51a from the power supply 51b through the wafer stage 52a. I have.

【００７０】次いで、本実施形態で使用するマスク９２
ａの製造方法及び詳細な構成を図７及び図８を用いて説
明する。Ｓｉ基板８１上には、タングステン膜８３によ
り形成された所望パターン部と、カーボン膜８４により
形成された非所望パターン部が設けられている。Ｓｉ基
板８１とタングステン膜８３は電気的に接続されてい
る。一方、非所望パターン部は、タングステン膜８３及
びＳｉ基板８１と絶縁膜１０１によって電気的に分離さ
れている。Next, the mask 92 used in this embodiment is used.
The manufacturing method and the detailed configuration of a will be described with reference to FIGS. On the Si substrate 81, a desired pattern portion formed by the tungsten film 83 and an undesired pattern portion formed by the carbon film 84 are provided. The Si substrate 81 and the tungsten film 83 are electrically connected. On the other hand, the undesired pattern portion is electrically separated from the tungsten film 83 and the Si substrate 81 by the insulating film 101.

【００７１】図７（ａ）に示すように、Ｓｉ基板８１上
に絶縁膜としてＳｉ酸化膜１０１を０．５μｍ厚で形成
する。次いで、図７（ｂ）に示すように、レジスト膜８
２によりレジストパターンを形成する。次いで、図７
（ｃ）に示すように、レジスト膜８２をマスクにしてプ
ラズマエッチングでＳｉ酸化膜１０１を掘り込み、Ｓｉ
酸化膜１０１に凹部を形成した後レジスト膜８２を剥離
する。このとき、Ｓｉ酸化膜１０１の凹部では、Ｓｉ基
板８１が露出するようにエッチングを行う。次いで、図
７（ｄ）に示すように、基板表面にタングステン膜８３
を形成し、Ｓｉ酸化膜１０１の凹部にタングステンを埋
め込む。次いで、図７（ｅ）に示すように、Ｓｉ酸化膜
１０１の凹部に埋め込まれたタングステン膜８３上にレ
ジスト膜８２によりパターンを形成し、プラズマエッチ
ングでＳｉ凹部以外にあるタングステン膜８３を除去す
る。レジスト膜８２を除去した後に、図８（ｆ）に示す
ように、基板表面の全体に絶縁膜として、Ｓｉ酸化膜１
０２を薄く成膜する。さらに、図８（ｇ）に示すよう
に、Ｓｉ酸化膜１０２を全面エッチングして、タングス
テン膜８３の側壁にのみＳｉ酸化膜１０２が残るように
する。次いで、図８（ｈ）に示すように、基板表面の全
面にカーボン膜８４を成膜する。この後、図８（ｉ）に
示すように、化学研磨を行ってタングステン膜８３を露
出させ、マスク９２ａ表面を平面状に仕上げる。図８
（ｊ）には、マスク９２ａの上面図を示す。As shown in FIG. 7A, a 0.5-μm thick Si oxide film 101 is formed on a Si substrate 81 as an insulating film. Next, as shown in FIG.
2, a resist pattern is formed. Then, FIG.
As shown in (c), the Si oxide film 101 is dug by plasma etching using the resist film 82 as a mask,
After forming a concave portion in oxide film 101, resist film 82 is peeled off. At this time, etching is performed so that the Si substrate 81 is exposed in the concave portions of the Si oxide film 101. Next, as shown in FIG. 7D, a tungsten film 83 is formed on the substrate surface.
Is formed, and tungsten is buried in the concave portion of the Si oxide film 101. Next, as shown in FIG. 7E, a pattern is formed by a resist film 82 on the tungsten film 83 embedded in the concave portion of the Si oxide film 101, and the tungsten film 83 other than the Si concave portion is removed by plasma etching. . After removing the resist film 82, as shown in FIG. 8F, the Si oxide film 1 is formed as an insulating film on the entire surface of the substrate.
02 is thinly formed. Further, as shown in FIG. 8G, the entire surface of the Si oxide film 102 is etched so that the Si oxide film 102 remains only on the side walls of the tungsten film 83. Next, as shown in FIG. 8H, a carbon film 84 is formed on the entire surface of the substrate. Thereafter, as shown in FIG. 8I, chemical polishing is performed to expose the tungsten film 83, and the surface of the mask 92a is finished in a planar shape. FIG.
(J) shows a top view of the mask 92a.

【００７２】以上の工程により、所望パターン部がタン
グステン膜８３で形成され、非所望パターン部がカーボ
ン膜８４で形成され、かつタングステン膜８３がＳｉ基
板８１と電気的に接続され、タングステン膜８３とカー
ボン膜８４が電気的に絶縁されたマスク９２ａが完成す
る。Through the above steps, the desired pattern portion is formed by the tungsten film 83, the undesired pattern portion is formed by the carbon film 84, and the tungsten film 83 is electrically connected to the Si substrate 81. A mask 92a in which the carbon film 84 is electrically insulated is completed.

【００７３】本実施形態に係る電子ビーム露光装置の詳
細な構成及び動作を図９を用いて説明する。The detailed configuration and operation of the electron beam exposure apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIG.

【００７４】図９に示すように、露光の際には２次電子
放出型のシリコン基板８１及びタングステン膜８３には
電源３１ｂから、カーボン膜８４には電源９２ｂからそ
れぞれ別の電圧が印加されている。ここでは、第１実施
形態と同様に、マスク上へのランディング・エネルギー
を８００ｅＶとするため、マスク９２ａへの照射ビーム
の加速電圧を５．８ｋＶとし、シリコン基板８１及びタ
ングステン膜８３には電源３１ｂから５ｋＶのバイアス
電圧を印加する。さらに電源９２ｂからカーボン膜８４
に対して、４．９９５ｋＶの電圧を印加する。この結
果、タングステン膜８３とカーボン膜８４では、５Ｖの
電位差が生じる。As shown in FIG. 9, different voltages are applied to the secondary electron emission type silicon substrate 81 and the tungsten film 83 from the power supply 31b and to the carbon film 84 from the power supply 92b at the time of exposure. I have. Here, as in the first embodiment, in order to set the landing energy on the mask to 800 eV, the acceleration voltage of the irradiation beam to the mask 92a is set to 5.8 kV, and the power supply 31b is applied to the silicon substrate 81 and the tungsten film 83. From 5 kV. Further, the carbon film 84 is supplied from the power source 92b.
Then, a voltage of 4.995 kV is applied. As a result, a potential difference of 5 V occurs between the tungsten film 83 and the carbon film 84.

【００７５】タングステン膜８３には、入射電子ビーム
３１は８００ｅＶで入射し、発生した２次電子９３は約
５ｋＶのエネルギーで減速グリッド９１ａに入射してい
く。タングステン膜８３は重金属であるタングステンで
構成されているため、２次電子９３の発生効率が高い。
これに対してカーボン膜８４に入射する入射電子１１
は、印加された電圧の相違によりタングステン膜８３よ
りもわずかに大きな８０５ｅＶのエネルギーで入射する
ことになる。カーボン膜８３は軽金属であるカーボンで
構成されているためタングステン膜８３に比較して発生
する２次電子９４の量は少ない。さらに、発生した２次
電子９４は４．９９５ｋＶのエネルギーを持って、減速
グリッド９１ａに入射していくことになる。The incident electron beam 31 is incident on the tungsten film 83 at 800 eV, and the generated secondary electrons 93 are incident on the deceleration grid 91a with an energy of about 5 kV. Since the tungsten film 83 is made of tungsten, which is a heavy metal, the generation efficiency of the secondary electrons 93 is high.
In contrast, the incident electrons 11 incident on the carbon film 84
Is incident at an energy of 805 eV, which is slightly larger than that of the tungsten film 83 due to the difference in the applied voltage. Since the carbon film 83 is made of carbon, which is a light metal, the amount of secondary electrons 94 generated is smaller than that of the tungsten film 83. Further, the generated secondary electrons 94 enter the deceleration grid 91a with an energy of 4.995 kV.

【００７６】ここで、エネルギー弁別手段である減速グ
リッド９１ａに、電源９１ｂから４．９９５ｋＶ以上の
電圧を印加すると、カーボン膜８３で発生した２次電子
９４は減速グリッド９１ａを通過することができない。
一方、タングステン膜８３から発生した２次電子９３は
減速グリッド９１ａのエネルギーよりも高いエネルギー
を持っているので、減速グリッド９１ａを通過すること
ができ、図６に示す静電レンズ４１ａ〜４３ａに入射し
ていく。Here, when a voltage of 4.995 kV or more is applied from the power supply 91b to the deceleration grid 91a as the energy discriminating means, the secondary electrons 94 generated in the carbon film 83 cannot pass through the deceleration grid 91a.
On the other hand, since the secondary electrons 93 generated from the tungsten film 83 have higher energy than the energy of the deceleration grid 91a, they can pass through the deceleration grid 91a and enter the electrostatic lenses 41a to 43a shown in FIG. I will do it.

【００７７】この結果、タングステン膜８３で発生した
２次電子９３のみが、ウェハ５１ａまで到達することに
なる。ウェハ５１ａには、電源５１ｂから５ｋＶの電圧
が印加されているため、写像投影光学系を通過した２次
電子ビーム３３は、約５ｋｅＶのエネルギーでウェハ５
１ａに入射することになる。As a result, only the secondary electrons 93 generated in the tungsten film 83 reach the wafer 51a. Since a voltage of 5 kV is applied to the wafer 51a from the power supply 51b, the secondary electron beam 33 that has passed through the projection optical system emits the wafer 5a with an energy of about 5 keV.
1a.

【００７８】本実施形態では、第１実施形態と同様に、
電子光学系の構成の簡略化による装置コスト、ランニン
グコストの削減が可能となり、またアンプの整定時間が
必要なくなり、スループットが向上する。また、反射電
子でなく２次電子を用いることによる効果も第１実施形
態と同様である。In the present embodiment, similar to the first embodiment,
The apparatus cost and the running cost can be reduced by simplifying the configuration of the electron optical system, and the settling time of the amplifier is not required, thereby improving the throughput. The effect of using secondary electrons instead of reflected electrons is also the same as in the first embodiment.

【００７９】また、マスク９２ａは重金属であるタング
ステン膜８３と軽金属であるカーボン膜８４という異な
る材料により像コントラストを得るのみならず、タング
ステン膜８３とカーボン膜８４にそれぞれ異なる電圧を
与えることにより、像コントラストをさらに向上させる
ことができる。The mask 92a not only obtains an image contrast by using different materials such as a tungsten film 83 which is a heavy metal and a carbon film 84 which is a light metal, but also applies different voltages to the tungsten film 83 and the carbon film 84, respectively. The contrast can be further improved.

【００８０】さらに、減速グリッド９１ａに、カーボン
膜８４に与える電圧の絶対値よりも高い電圧を与えるこ
とにより、カーボン膜８４から発生した２次電子ビーム
３３は減速グリッド９１ａに与えられた電圧を越えるこ
とができず、タングステン膜８３から発生した２次電子
９３のみを弁別することが可能となり、像コントラスト
が飛躍的に向上する。従って、より微細なパターンを形
成することが可能となる。Further, by applying a voltage higher than the absolute value of the voltage applied to the carbon film 84 to the deceleration grid 91a, the secondary electron beam 33 generated from the carbon film 84 exceeds the voltage applied to the deceleration grid 91a. Therefore, only the secondary electrons 93 generated from the tungsten film 83 can be discriminated, and the image contrast is dramatically improved. Therefore, it is possible to form a finer pattern.

【００８１】また、減速グリッド９１ａを用いたエネル
ギーによる弁別によって、一時低下した２次電子ビーム
３３のエネルギーをウェハ５１ａに電圧を印加すること
により、ウェハ５１ａに入射する２次電子ビーム３３を
任意の電圧まで加速できるため、ビームぼけを低減し、
十分に微細なパターンを露光することが可能となる。Further, by applying a voltage to the wafer 51a to temporarily reduce the energy of the secondary electron beam 33 by discriminating the energy using the deceleration grid 91a, the secondary electron beam 33 incident on the wafer 51a can be arbitrarily changed. Because it can accelerate to voltage, it reduces beam blur,
It becomes possible to expose a sufficiently fine pattern.

【００８２】上述のように本実施形態では、従来型電子
ビーム露光装置に比較して高精度かつ高スループットの
露光が可能になる。加速電圧５ｋＶ、電流量０．３μＡ
とし感度０．５μＣ／ｃｍ2 の化学増幅型ポジレジスト
を膜厚０．１５μｍで用いた結果、垂直かつ微細なレジ
ストパターンを得ることができる。As described above, in this embodiment, exposure with higher precision and higher throughput can be performed as compared with a conventional electron beam exposure apparatus. Acceleration voltage 5 kV, current amount 0.3 μA
As a result of using a chemically amplified positive resist having a sensitivity of 0.5 μC / cm 2 at a film thickness of 0.15 μm, a vertical and fine resist pattern can be obtained.

【００８３】なお、本実施形態では、マスク９２ａへの
照射電子ビーム１１及びマスク９２ａから放出された２
次電子ビーム３３に対して、偏向器によるビーム偏向を
行っていない構成をとったが、偏向器を用いる構成であ
っても本発明を適用できることはもちろんである。偏向
器を用いた場合の変形例を図１０に示す。図１０に示す
ように、マスクへの照射電子ビーム１１に対し、ビーム
偏向器１００ａを用いてビーム偏向を行った場合には、
マスクステージ３１の駆動距離を小さくすることができ
る。In this embodiment, the electron beam 11 irradiating the mask 92a and the electron beam 11 emitted from the mask 92a are used.
Although the configuration in which the beam deflection by the deflector is not performed on the next electron beam 33 is adopted, it is needless to say that the present invention can be applied to a configuration using a deflector. FIG. 10 shows a modification in which a deflector is used. As shown in FIG. 10, when the beam deflection is performed on the irradiation electron beam 11 to the mask using the beam deflector 100a,
The driving distance of the mask stage 31 can be reduced.

【００８４】図１１は、ビーム偏向器１００ａによる偏
向動作を詳細に説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining in detail the deflection operation by the beam deflector 100a.

【００８５】図１１に示すように、矢印に示すステージ
連続移動方向に対し、垂直な方向にビーム偏向を行った
場合には、マスクステージ３１のステージ連続移動方向
と垂直な方向の駆動距離を大きくすることができる。こ
のようなステージ移動及びビーム偏向により、ビーム幅
１１１の照射電子ビーム１１は図に示すようなビーム走
査経路をたどる。同様に、２次電子ビーム３３に対し、
ビーム偏向器１１０ａを用いてビーム偏向を行った場合
には、図１１と同様に、試料ステージ５２のステージ連
続移動方向と垂直な方向の駆動距離を大きくすることが
できる。この際、マスクステージ３１と試料ステージ５
２を同期させて駆動させることはいうまでもない。ビー
ム偏向を行う場合には、装置構成が複雑化したり、アン
プのセトリング時間が必要になるとの問題があるが、ビ
ーム偏向を行うことにより、何らかの利点が生じると判
断される場合、本発明は上述したように、ビーム偏向器
との組み合わせ自体を制限するものではない。As shown in FIG. 11, when the beam is deflected in the direction perpendicular to the direction of continuous movement of the stage indicated by the arrow, the driving distance of the mask stage 31 in the direction perpendicular to the direction of continuous movement of the stage is increased. can do. By such stage movement and beam deflection, the irradiation electron beam 11 having the beam width 111 follows a beam scanning path as shown in the figure. Similarly, for the secondary electron beam 33,
When beam deflection is performed using the beam deflector 110a, the driving distance of the sample stage 52 in the direction perpendicular to the continuous movement direction of the stage can be increased as in FIG. At this time, the mask stage 31 and the sample stage 5
Needless to say, the two are driven in synchronization. When beam deflection is performed, there is a problem that the apparatus configuration becomes complicated or the settling time of the amplifier is required. However, if it is determined that some advantage is obtained by performing beam deflection, the present invention will be described above. As described above, the combination with the beam deflector itself is not limited.

【００８６】（第３実施形態）図１２は本発明の第３実
施形態に係る荷電ビーム露光方法を説明するための図で
あり、本実施形態で用いるマスク９２ａの上面図であ
る。本実施形態で用いる電子ビーム露光装置及びマスク
の構成は第２実施形態の図６で用いたものと同じであ
る。従って本実施形態においても、マスク９２ａは矢印
で示したマスクステージ３１の連続移動方向と平行な方
向に、ビーム幅１１１よりも小さい幅の複数の露光エリ
ア１１２に分割されている。具体的には、マスク９２ａ
上は４００μｍ幅×２５μｍで露光されるため、露光エ
リア１１２の幅は３８０μｍとする。また、露光エリア
１１２間は２０μｍの間隔が設けられている。(Third Embodiment) FIG. 12 is a view for explaining a charged beam exposure method according to a third embodiment of the present invention, and is a top view of a mask 92a used in the present embodiment. The configurations of the electron beam exposure apparatus and the mask used in this embodiment are the same as those used in FIG. 6 of the second embodiment. Therefore, also in the present embodiment, the mask 92a is divided into a plurality of exposure areas 112 having a width smaller than the beam width 111 in a direction parallel to the continuous movement direction of the mask stage 31 indicated by an arrow. Specifically, the mask 92a
Since the upper portion is exposed at 400 μm width × 25 μm, the width of the exposure area 112 is 380 μm. In addition, an interval of 20 μm is provided between the exposure areas 112.

【００８７】本実施形態に係る電子ビーム露光方法の動
作を説明する。The operation of the electron beam exposure method according to this embodiment will be described.

【００８８】図６に示す電子銃１２ａから線状の電子ビ
ーム１１を照射する。このビーム照射を図１２に示す露
光エリア１１２ごとに行い、これとともにマスクステー
ジ３１の連続移動及びステップ移動を繰り返す。この場
合、マスクステージ３１は連続移動方向と垂直な方向に
４００μｍピッチでステップ移動する。一方、ウェハス
テージ５２ａは、露光エリア１１２の面積と同期したピ
ッチでステージ連続移動方向と垂直方向に移動すること
になる。ここでは、縮小率が１／２であるから、露光エ
リアが３８０μｍ幅の場合、ウェハ面上では１９０μｍ
間隔で垂直方向のステージ移動を行う。２０ｍｍ角のチ
ップの場合、フレーム数は１０６個（２０ｍｍ／０．１
９ｍｍ）となる。The linear electron beam 11 is irradiated from the electron gun 12a shown in FIG. This beam irradiation is performed for each exposure area 112 shown in FIG. 12, and the continuous movement and the step movement of the mask stage 31 are repeated. In this case, the mask stage 31 moves stepwise at a pitch of 400 μm in a direction perpendicular to the continuous movement direction. On the other hand, the wafer stage 52a moves in the direction perpendicular to the stage continuous movement direction at a pitch synchronized with the area of the exposure area 112. Here, since the reduction ratio is ２, if the exposure area is 380 μm wide, 190 μm on the wafer surface
The stage moves in the vertical direction at intervals. In the case of a 20 mm square chip, the number of frames is 106 (20 mm / 0.1
9 mm).

【００８９】上記の方法では、マスク９２ａ上に照射さ
れる照射電子ビーム１１の密度が均一であれば、マスク
ステージ３１の連続移動方向と垂直方向の位置精度に数
μｍの狂いがあっても、ウェハ５１ａ上には露光エリア
１１２に配置された所望パターンの像のみが投影され
る。In the above-described method, if the density of the irradiation electron beam 11 irradiated on the mask 92a is uniform, even if the positional accuracy in the vertical direction and the continuous movement direction of the mask stage 31 is misaligned by several μm, On the wafer 51a, only the image of the desired pattern arranged in the exposure area 112 is projected.

【００９０】従って、マスク９２ａのステージ移動方向
とウェハ５１ａの移動方向を機械的に厳密に合わせる必
要が無くなる。この結果、数μｍレベルの微調整であれ
ば、簡易なビーム偏向系のみで調整が可能となる。ま
た、マスク９２ａ上に照射される照射電子ビーム１１の
電流密度が端部で均一でなくても、その影響を少なくす
ることができる。この方法を用いることによって、マス
ク９２ａ上に照射されるビーム１１がビーム端で電流密
度が変化している場合でも、ウェハステージ５２ａの連
続移動方向と垂直な移動ピッチを調整することによっ
て、露光エリア１１２のつなぎ精度を確保することが容
易になる。この結果、露光するデバイスの歩留まりを向
上させ、生産性を高めることが可能となる。Accordingly, there is no need to mechanically strictly match the moving direction of the stage of the mask 92a with the moving direction of the wafer 51a. As a result, in the case of fine adjustment on the order of several μm, adjustment can be performed only with a simple beam deflection system. Further, even if the current density of the irradiation electron beam 11 irradiated on the mask 92a is not uniform at the end, the influence can be reduced. By using this method, even when the current density of the beam 11 irradiated on the mask 92a changes at the beam end, the exposure pitch can be adjusted by adjusting the movement pitch perpendicular to the continuous movement direction of the wafer stage 52a. It becomes easy to secure the connection accuracy of 112. As a result, the yield of devices to be exposed can be improved, and the productivity can be increased.

【００９１】（第４実施形態）図１３は、本発明の第４
実施形態に係る荷電ビーム露光方法を説明するための図
であり、本実施形態で用いるマスクの横断面図である。
本実施形態で用いる電子ビーム露光装置の構成は第２実
施形態で用いたものと同じである。(Fourth Embodiment) FIG. 13 shows a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining a charged beam exposure method according to the embodiment, and is a cross-sectional view of a mask used in the embodiment.
The configuration of the electron beam exposure apparatus used in this embodiment is the same as that used in the second embodiment.

【００９２】本実施形態では、２次電子放出型マスクと
して、図１３に示す構造の２次電子放出型マスクを用い
る。このマスクでは、所望パターン部と非所望パターン
部に凹凸段差を設けている。作成方法及び構成は、第２
実施形態で示したものとほぼ同様であるが、第２実施形
態に示したマスク９２ａが完成した後、露出したカーボ
ン膜８４を所定の膜厚だけ除去することによりカーボン
膜８４の膜厚をタングステン膜８３に比較して薄くし、
凹凸段差を設けている。In this embodiment, a secondary electron emission mask having the structure shown in FIG. 13 is used as the secondary electron emission mask. In this mask, an uneven step is provided in a desired pattern portion and an undesired pattern portion. The creation method and configuration are the second
This is almost the same as that shown in the embodiment, except that after the mask 92a shown in the second embodiment is completed, the exposed carbon film 84 is removed by a predetermined thickness to reduce the thickness of the carbon film 84 to tungsten. Thinner than the film 83,
An uneven step is provided.

【００９３】以上に示したマスクを用いた電子ビーム露
光により得られるデータ及びレジストパターンを図１４
に示す。図１４（ａ）はマスクから得られる２次電子の
電子波形を示し、横軸は位置、縦軸は電子量を表す。図
１４（ｂ）はウェハ５１ａ上に形成されたレジスト５２
中の蓄積エネルギー分布を示し、横軸は位置、縦軸はエ
ネルギーを表す。図１４（ｃ）はレジストパターン形状
の横断面図である。The data and resist pattern obtained by the electron beam exposure using the mask described above are shown in FIG.
Shown in FIG. 14A shows the electron waveform of the secondary electrons obtained from the mask, where the horizontal axis represents the position and the vertical axis represents the amount of electrons. FIG. 14B shows a resist 52 formed on a wafer 51a.
The horizontal axis represents the position and the vertical axis represents the energy. FIG. 14C is a cross-sectional view of the resist pattern shape.

【００９４】第１〜第３実施形態で用いたマスク３２あ
るいはマスク９２ａのように、表面を平滑に仕上げたも
のを用いた場合、発生する２次電子像は図５（ａ）のよ
うになる。レジスト中に形成される潜像も、図５（ｂ）
に示すように図５（ａ）と似たような形になる。レジス
ト形状と蓄積エネルギーの関係は非線形であり、現像後
のパターン寸法があるエネルギーレベル以上で決定され
ることはよく知られており、パターン形状自体は露光部
と未露光部の蓄積エネルギーコントラストに依存してい
る。When a mask having a smooth surface is used like the mask 32 or the mask 92a used in the first to third embodiments, the secondary electron image generated is as shown in FIG. . The latent image formed in the resist is also shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the shape is similar to that of FIG. It is well known that the relationship between resist shape and stored energy is non-linear, and it is well known that the pattern size after development is determined above a certain energy level, and the pattern shape itself depends on the stored energy contrast between exposed and unexposed areas. are doing.

【００９５】第１〜第３実施形態で用いた平滑に仕上げ
たマスクを用いた場合であって、パターンサイズがより
微細なものになった場合のレジスト中の蓄積エネルギー
及びレジストパターンを図１５に示す。図１５（ａ）に
示すように、パターンエッジでの露光部／未露光部の蓄
積エネルギーコントラストが劣化し、良好なパターン形
状が実現できない。すなわち、パターンサイズがより微
細になった場合、パターンエッジにあたる露光部・未露
光部のコントラストが劣化する。このため、パターンエ
ッジで、レジストが溶解する部分とそうでない部分があ
いまいになる。この結果、図１５（ｂ）に示すように、
パターンエッジのラフネスが増加することになる。FIG. 15 shows the energy stored in the resist and the resist pattern when the smoothed mask used in the first to third embodiments was used and the pattern size became finer. Show. As shown in FIG. 15A, the stored energy contrast of the exposed portion / unexposed portion at the pattern edge is deteriorated, and a good pattern shape cannot be realized. That is, when the pattern size becomes finer, the contrast of the exposed portion and the unexposed portion corresponding to the pattern edge deteriorates. For this reason, at the pattern edge, portions where the resist dissolves and portions where the resist does not dissolve become ambiguous. As a result, as shown in FIG.
The roughness of the pattern edge will increase.

【００９６】これに対して、図１３に示す凹凸段差を持
つ２次電子放出型マスクを用いた場合には、図１４
（ａ）に示すように、２次電子の強度はパターンのエッ
ジ部分で強調され、レジスト中の蓄積エネルギー分布も
図１４（ｂ）のように、エッジ部分が強調された形とな
る。この結果、パターンエッジで露光部／未露光部の蓄
積エネルギーコントラストが改善され、微細なパターン
であっても、パターンエッジでのラフネスを低減するこ
とができる。すなわち、図１４（ｃ）に示すように、パ
ターンエッジでのラフネスを低減することが可能とな
る。On the other hand, when the secondary electron emission type mask having the uneven steps shown in FIG.
As shown in FIG. 14A, the intensity of the secondary electrons is enhanced at the edge of the pattern, and the distribution of the stored energy in the resist also has a shape in which the edge is enhanced as shown in FIG. As a result, the stored energy contrast of the exposed portion / unexposed portion is improved at the pattern edge, and the roughness at the pattern edge can be reduced even for a fine pattern. That is, as shown in FIG. 14C, the roughness at the pattern edge can be reduced.

【００９７】[0097]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、従
来の他の荷電ビーム露光装置に比較して、簡易な構造
で、かつ安価に、高精度な荷電ビーム露光装置を提供す
ることができる。また、ビーム偏向に伴うアンプの整定
時間を減少せしめることで、高いスループットを実現す
ることができる。As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a high-precision charged beam exposure apparatus with a simple structure, at low cost, as compared with other conventional charged beam exposure apparatuses. Can be. Further, a high throughput can be realized by reducing the settling time of the amplifier accompanying the beam deflection.

【００９８】また、従来の反射型荷電ビーム露光装置と
比較してマスクに入射する荷電ビームが十分に高いエネ
ルギーを持っているために、装置内外の電磁場の変動な
どの影響を低減し、高精度なパターン露光を行うことが
可能となる。Further, since the charged beam incident on the mask has a sufficiently high energy as compared with the conventional reflection type charged beam exposure apparatus, the influence of the fluctuation of the electromagnetic field inside and outside the apparatus is reduced, and the accuracy is improved. It is possible to perform a pattern exposure.

【００９９】また、本発明における２次電子放出型マス
クの作成には、現状のＬＳＩ製造技術をそのまま適用す
ることができる。このため、他の透過型荷電ビーム露光
装置で用いられるマスクに比較して、簡易かつ安価で高
精度なマスクを提供することが可能となる。Further, the present LSI manufacturing technology can be applied as it is to the production of the secondary electron emission type mask in the present invention. For this reason, it is possible to provide a simple, inexpensive, and highly accurate mask as compared with a mask used in another transmission type charged beam exposure apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の第１実施形態に係る電子ビーム露光装
置の全体構成を示す模式図。FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an electron beam exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図２】同実施形態に係るビーム偏向部の詳細な構成を
示す断面図。FIG. 2 is an exemplary sectional view showing a detailed configuration of a beam deflecting unit according to the embodiment;

【図３】同実施形態に係る入射ビームと２次電子ビーム
の進路を説明するための図。FIG. 3 is a view for explaining the paths of an incident beam and a secondary electron beam according to the embodiment.

【図４】同実施形態に係るマスクの製造方法を示す工程
断面図。FIG. 4 is a process sectional view showing the method of manufacturing the mask according to the embodiment.

【図５】同実施形態に係るマスク表面に形成されるパタ
ーン形状を示す図。FIG. 5 is a view showing a pattern shape formed on a mask surface according to the embodiment.

【図６】本発明の第２実施形態に係る電子ビーム露光装
置の全体構成を示す模式図。FIG. 6 is a schematic diagram showing an overall configuration of an electron beam exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図７】同実施形態に係るマスクの製造方法を示す工程
断面図。FIG. 7 is a process sectional view showing the method of manufacturing the mask according to the same embodiment.

【図８】同実施形態に係るマスクの製造方法を示す工程
断面図。FIG. 8 is a process sectional view showing the method of manufacturing the mask according to the same embodiment.

【図９】同実施形態に係る電子ビーム露光装置の詳細な
構成及び動作を示す模式図。FIG. 9 is a schematic diagram showing a detailed configuration and operation of the electron beam exposure apparatus according to the same embodiment.

【図１０】同実施形態の変形例に係る電子ビーム露光装
置の全体構成を示す模式図。FIG. 10 is a schematic diagram showing the overall configuration of an electron beam exposure apparatus according to a modification of the embodiment.

【図１１】同実施形態におけるビーム偏向動作を詳細に
説明するための図。FIG. 11 is a view for explaining in detail a beam deflection operation in the embodiment.

【図１２】本発明の第３実施形態に係る電子ビーム露光
に用いられるマスクの上面図。FIG. 12 is a top view of a mask used for electron beam exposure according to a third embodiment of the present invention.

【図１３】本発明の第４実施形態に係るマスクの構成を
示す横断面図。FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a mask according to a fourth embodiment of the present invention.

【図１４】同実施形態に係るマスク表面に形成されるパ
ターン形状を示す図。FIG. 14 is a view showing a pattern shape formed on the mask surface according to the same embodiment.

【図１５】レジストパターンのエッジでの蓄積エネルギ
ーコントラストの劣化による問題点を説明するための
図。FIG. 15 is a diagram for explaining a problem due to deterioration of stored energy contrast at an edge of a resist pattern.

【図１６】従来の光ステッパによる露光方法を説明する
ための斜視図。FIG. 16 is a perspective view for explaining an exposure method using a conventional optical stepper.

【図１７】従来の部分一括方式の電子ビーム露光装置を
説明するための図。FIG. 17 is a view for explaining a conventional partial batch type electron beam exposure apparatus.

【図１８】従来のマルチビーム露光方法を説明するため
の図。FIG. 18 is a view for explaining a conventional multi-beam exposure method.

【図１９】従来の透過マスクによる縮小転写法を説明す
るための図。FIG. 19 is a diagram for explaining a conventional reduction transfer method using a transmission mask.

【図２０】従来の反射型露光に用いられる反射マスクを
示す図。FIG. 20 is a view showing a reflection mask used for a conventional reflection type exposure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…電子ビーム照射部 ２…電子ビーム偏向部 ３…マスクステージ部 ４…写像投影部 ５…試料ステージ部 ６，７…露光装置制御系 １２ａ…電子銃 １３ａ…ウエーネルト電極 １４ａ…陽極 １５ａ…レンズ １６ａ，１００ａ，１１０ａ…偏向器 １７ａ，１７ｂ…４極子レンズ ２１ａ…ビーム偏向部 ２２…開き角絞り ２３ａ…回転対称静電レンズ ３１…マスクステージ ３２，９２…マスク ３３…２次電子ビーム ４１ａ，４２ａ，４３ａ…静電レンズ ４４…視野絞り ５１ａ…ウェハ ５２ａ…ウェハステージ ５３…レジスト ６１ａ，６１ｂ…平行平板電極 ６２ａ，６２ｂ，６４ａ，６４ｂ…制御部 ６３ａ，６３ｂ…電磁コイル ８１…Ｓｉ基板 ８２…レジスト膜 ８３…タングステン膜 ８４…カーボン膜 ９１ａ…減速グリッド ９３，９４…２次電子 １０１…絶縁膜 １１１…ビーム幅 １１２…露光エリア DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron beam irradiation part 2 ... Electron beam deflection part 3 ... Mask stage part 4 ... Map projection part 5 ... Sample stage part 6,7 ... Exposure apparatus control system 12a ... Electron gun 13a ... Wehnelt electrode 14a ... Anode 15a ... Lens 16a 100a, 110a deflector 17a, 17b quadrupole lens 21a beam deflecting unit 22 aperture angle stop 23a rotationally symmetric electrostatic lens 31 mask stage 32, 92 mask 33 secondary electron beam 41a, 42a, 43a ... electrostatic lens 44 ... field stop 51a ... wafer 52a ... wafer stage 53 ... resist 61a, 61b ... parallel plate electrodes 62a, 62b, 64a, 64b ... control units 63a, 63b ... electromagnetic coil 81 ... Si substrate 82 ... resist film 83: tungsten film 84: carbon film 91a: deceleration grid 93, 94 ... secondary electrons 101 ... insulating film 111 ... beam width 112 ... exposure area

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 ２次電子放出効率の異なる材料で所望の
パターンを形成したマスクと、このマスクに向けて荷電
粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム照射手段と、前記
マスクを積載した第１のステージを駆動する第１のステ
ージ駆動手段と、前記マスクから放出された２次電子を
試料面に写像投影する写像投影手段と、前記試料を積載
した第２のステージを駆動する第２のステージ駆動手段
とを具備してなることを特徴とする荷電ビーム露光装
置。1. A mask having a desired pattern formed of materials having different secondary electron emission efficiencies, charged particle beam irradiation means for irradiating a charged particle beam to the mask, and a first stage on which the mask is mounted Stage driving means for driving the second stage, mapping projection means for projecting secondary electrons emitted from the mask onto a sample surface, and second stage driving means for driving a second stage loaded with the sample A charged beam exposure apparatus characterized by comprising: 【請求項２】 前記マスク及び前記試料間には、前記パ
ターンを露光する領域の２次電子を通過させ、前記パタ
ーンを露光しない領域の２次電子を通過させない弁別手
段が設けられてなることを特徴とする請求項１に記載の
荷電ビーム露光装置。2. A method according to claim 1, wherein said mask and said sample are provided with a discriminating means for passing secondary electrons in a region where said pattern is exposed and not for passing secondary electrons in a region where said pattern is not exposed. The charged beam exposure apparatus according to claim 1, wherein: 【請求項３】 ２次電子放出効率の異なる材料により所
望のパターンが形成されたマスクに向けて荷電ビームを
照射する工程と、 前記荷電ビームの照射により前記マスクから放出された
２次電子によるパターン像を試料面に写像投影して前記
試料上にパターンを形成する工程とを含むことを特徴と
する荷電ビーム露光方法。3. A step of irradiating a charged beam to a mask having a desired pattern formed of materials having different secondary electron emission efficiencies; and a pattern formed by secondary electrons emitted from the mask by the irradiation of the charged beam. Projecting an image onto a sample surface to form a pattern on the sample. 【請求項４】 前記マスクは、所望パターン部と非所望
パターン部が２次電子放出効率の異なる材料で形成さ
れ、かつ該所望パターン部と非所望パターン部が互いに
絶縁されており、かつ該マスクに所望パターン部と非所
望パターン部とで異なる電圧を印加することを特徴とす
る請求項３に記載の荷電ビーム露光方法。4. The mask, wherein the desired pattern portion and the undesired pattern portion are formed of materials having different secondary electron emission efficiencies, and the desired pattern portion and the undesired pattern portion are insulated from each other. 4. The charged beam exposure method according to claim 3, wherein different voltages are applied to the desired pattern portion and the undesired pattern portion. 【請求項５】 前記荷電ビーム照射時に、前記試料に電
圧を印加することを特徴とする請求項３に記載の荷電ビ
ーム露光方法。5. The charged beam exposure method according to claim 3, wherein a voltage is applied to the sample during the irradiation of the charged beam. 【請求項６】 前記荷電ビームとして線状ビームを用
い、該線状ビームの照射領域のライン方向が前記マスク
を積載したマスクステージの連続移動方向と垂直になる
ように前記荷電ビームを照射することを特徴とする請求
項３に記載の荷電ビーム露光方法。6. A linear beam is used as the charged beam, and the charged beam is irradiated such that a line direction of an irradiation area of the linear beam is perpendicular to a continuous moving direction of a mask stage on which the mask is mounted. The charged beam exposure method according to claim 3, wherein: 【請求項７】 荷電ビーム露光に用いられ、荷電ビーム
照射により２次電子を放出する２次電子放出型マスクで
あって、このマスク表面には、２次電子放出効率の異な
る材料によりパターンが形成されてなることを特徴とす
る２次電子放出型マスク。7. A secondary electron emission mask used for charged beam exposure and emitting secondary electrons by charged beam irradiation, wherein a pattern is formed on the surface of the mask using materials having different secondary electron emission efficiencies. A secondary electron emission type mask characterized by being formed. 【請求項８】 前記マスクのうち、２次電子放出効率の
異なる材料同士は、互いに電気的に絶縁されて形成され
てなることを特徴とする請求項７に記載の２次電子放出
型マスク。8. The secondary electron emission mask according to claim 7, wherein materials of the mask having different secondary electron emission efficiencies are formed so as to be electrically insulated from each other. 【請求項９】 前記マスクに形成された所望パターン部
及び非所望パターン部が段差構造をなし、該非所望パタ
ーン部が該所望パターン部よりも低い溝構造をなすこと
を特徴とする請求項８に記載の２次電子放出型マスク。9. The method according to claim 8, wherein the desired pattern portion and the undesired pattern portion formed on the mask form a step structure, and the undesired pattern portion forms a groove structure lower than the desired pattern portion. 2. The secondary electron emission mask according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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