JP2000251826A - Charged particle beam irradiation system - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は荷電粒子ビーム照射
装置に関する。The present invention relates to a charged particle beam irradiation apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図８は電子ビーム露光装置を説明する図
である。図８で（１３）が電子銃であり、この電子銃
（１３）から電子ビーム（１）が引き出される。このビ
ーム（１）は発散ビームとなっているがコンデンサレン
ズ（２）によって電子銃のクロスオーバー像を結ぶ。
（１１）はブランキングアパーチャーであり、ブランキ
ング電極（１２）の電圧が０［Ｖ］の時にビーム（１）
を通過させ、４０［Ｖ］の時にビーム（１）をカットオ
フするようになっている。ブランキングアパーチャーを
通過したビームは矩形状に規定される第１成形アパーチ
ャー（５）に照射される。2. Description of the Related Art FIG. 8 is a view for explaining an electron beam exposure apparatus. In FIG. 8, (13) is an electron gun, and an electron beam (1) is extracted from the electron gun (13). This beam (1) is a divergent beam, but forms a crossover image of the electron gun by the condenser lens (2).
Reference numeral (11) denotes a blanking aperture, and the beam (1) is provided when the voltage of the blanking electrode (12) is 0 [V].
And cuts off the beam (1) at 40 [V]. The beam having passed through the blanking aperture is applied to a first shaping aperture (5) defined in a rectangular shape.
【０００３】矩形状に規定される第１成形アパーチャー
（５）の像は投影レンズ（３）によって矩形状に規定さ
れる第２成形アパーチャー（６）上に第１成形アパーチ
ャーの像の焦点を結ぶように構成される。この第２成形
アパーチャー（６）を通過したビームは対物レンズ
（４）により３０：１に縮小されて、ターゲットとして
の平板状の被露光物体（９）上に仮想光源、すなわち第
１成形アパーチャーの焦点を結ぶようになる。ターゲッ
ト（９）上でのビームの照射位置は対物偏向器（８）に
よって制御される。またターゲット（９）はｘｙ方向に
移動できるステージ（１０）に固定されており、移動し
ながら描画を行なう。The image of the first shaping aperture (5) defined in a rectangular shape focuses the image of the first shaping aperture on a second shaping aperture (6) defined in a rectangular shape by a projection lens (3). It is configured as follows. The beam that has passed through the second shaping aperture (6) is reduced to 30: 1 by the objective lens (4), and a virtual light source, that is, the beam of the first shaping aperture is placed on a flat plate-shaped object to be exposed (9) as a target. Become focused. The irradiation position of the beam on the target (9) is controlled by the objective deflector (8). The target (9) is fixed to a stage (10) that can move in the xy directions, and performs drawing while moving.
【０００４】図９は第１成形アパーチャー（５）、第２
成形アパーチャー（６）によってビームを成形する仕組
みを説明した図である。実際にはビームは平行光線では
なく、レンズによって結像をするのであるが、わかりや
すくするために図では平行なビームが示してある。第１
成形アパーチャー（５）に照射された電子ビーム（１
ｂ）は、第１成形アパーチャー（５）の開口部の形状に
切り取られ、成形されたビーム（１ｃ）になる。成形さ
れたビーム（１ｃ）は成形偏向器（７）によって偏向さ
れ、第２成形アパーチャー（６）上で結像される。第２
成形アパーチャーを通過したビーム（１ｄ）は第２成形
アパーチャー（６）上に照射される第１成形アパーチャ
ー（５）像と第２成形アパーチャー（６）の開口部の重
なった領域の形状に成形される。この成形されたビーム
が縮小され、ターゲット（９）に照射される。FIG. 9 shows a first forming aperture (5) and a second forming aperture (5).
It is a figure explaining the mechanism which shapes a beam by shaping aperture (6). Actually, the beam is not a parallel ray but an image is formed by a lens, but for the sake of simplicity, a parallel beam is shown in the figure. First
The electron beam (1) applied to the forming aperture (5)
b) is cut into the shape of the opening of the first shaping aperture (5) to form a shaped beam (1c). The shaped beam (1c) is deflected by a shaping deflector (7) and is imaged on a second shaping aperture (6). Second
The beam (1d) having passed through the shaping aperture is shaped into a shape of an area where the first shaping aperture (5) image irradiated onto the second shaping aperture (6) and the opening of the second shaping aperture (6) overlap. You. The shaped beam is reduced and irradiated on the target (9).
【０００５】図１０は第１成型アパーチャー（５）の従
来の固定方法を示した図である。第１成型アパーチャー
（５）はアパーチャー支持台（３２）の上に設置され、
板バネ（３１）でアパーチャー支持台（３２）に押さえ
つけられて固定されている。第２成型アパーチャー
（６）も同じ方法で固定されている。FIG. 10 is a view showing a conventional fixing method of the first molding aperture (5). The first molded aperture (5) is set on the aperture support (32),
The leaf spring (31) is pressed down and fixed to the aperture support (32). The second molding aperture (6) is fixed in the same manner.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】アパーチャーに電子ビ
ームが照射された場合、照射された電子ビームの一部は
アパーチャー開口部を通過するが、一部はアパーチャー
構成部材によって吸収される。この吸収された電子ビー
ムのエネルギーによって、アパーチャーの温度が上昇す
る。条件によってはアパーチャーの温度上昇は数１００
℃以上になる。温度上昇を１００℃とし、アパーチャー
の材料であるＳｉの膨張率を３×１０−６とすると、各
辺１ｃｍのアパーチャーの膨張は３μｍになる。図１１
はアパーチャーの膨張を模式的に示した図である。矢印
が膨張する前と後とのアパーチャーの変化を示してい
る。アパーチャーは全体が均等に膨張すると仮定する
と、膨張する時に支点となって動かない点が１箇所存在
する。アパーチャー（５）を図３の方法で固定した場
合、アパーチャーが膨張すると、最悪の場合には図１１
のようにアパーチャーの端（４２）を支点として一方向
に膨らむ形で膨張する。これに伴い、アパーチャー開口
部（４３）も実線の位置から点線の位置に移動する。ア
パーチャーが膨張する時、支点がアパーチャー上のどこ
になるかを予測したり制御したりすることは難しい。ア
パーチャーの位置決めガイドで決まる場合もあるし、ア
パーチャー自身やアパーチャーを乗せている台の微細な
凹凸で決まる場合もある。図１１のように支点がアパー
チャーの端になった場合、アパーチャーが３μｍ膨張す
るとアパーチャーの開口部（４３）は矢印で示す方向に
１．５μｍ移動することになり、縮小率１／３０の場
合、ターゲット上では５０ｎｍ動くことになる。この変
動はビームの寸法や位置の精度を劣化させ、問題にな
る。When an electron beam is irradiated on an aperture, a part of the irradiated electron beam passes through the aperture opening, but a part is absorbed by the aperture constituting member. The energy of the absorbed electron beam increases the temperature of the aperture. Depending on conditions, the temperature rise of the aperture may be several hundred.
Over ℃. Assuming that the temperature rise is 100 ° C. and the expansion coefficient of Si as the material of the aperture is 3 × 10 −6 , the expansion of the aperture of 1 cm on each side is 3 μm. FIG.
FIG. 4 is a diagram schematically showing expansion of an aperture. The arrows show the change in aperture before and after expansion. Assuming that the entire aperture expands evenly, there is one point that does not move as a fulcrum when expanding. When the aperture (5) is fixed by the method shown in FIG. 3, when the aperture expands, in the worst case, the aperture shown in FIG.
As shown in the figure, the aperture expands in one direction with the end (42) of the aperture as a fulcrum. Accordingly, the aperture opening (43) also moves from the position indicated by the solid line to the position indicated by the dotted line. When the aperture expands, it is difficult to predict and control where the fulcrum will be on the aperture. It may be determined by the positioning guide of the aperture, or it may be determined by minute irregularities on the aperture itself or on the table on which the aperture is mounted. When the fulcrum is located at the end of the aperture as shown in FIG. 11, when the aperture expands by 3 μm, the aperture (43) of the aperture moves by 1.5 μm in the direction indicated by the arrow. It will move 50 nm on the target. This fluctuation degrades the accuracy of the size and position of the beam and becomes a problem.
【０００７】このように、電子ビームをアパーチャーに
照射すると、アパーチャーの温度上昇が起こり、熱膨張
によって開口部分の位置が動き、ターゲット上でのビー
ムの位置や寸法が変動する現象が起こる。これが、描画
パタンの寸法精度や位置精度を劣化させる原因になって
いる。本発明では電子ビームが照射された部材が、電子
ビームのエネルギーによる温度上昇で熱膨張が起こって
も、ビームの照射点の位置が変動しない、前記部材の固
定方法を提供するものである。As described above, when the aperture is irradiated with the electron beam, the temperature of the aperture rises, the position of the opening moves due to thermal expansion, and the beam position and dimensions on the target fluctuate. This causes deterioration in dimensional accuracy and positional accuracy of the drawing pattern. An object of the present invention is to provide a method for fixing a member irradiated with an electron beam, in which the position of a beam irradiation point does not change even if the member irradiated with an electron beam undergoes thermal expansion due to a temperature rise due to the energy of the electron beam.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】荷電粒子ビーム照射装置
のビームの照射される部材で、ビームの照射される位置
は該部材のほぼ中心であり、該部材に作用して、該部材
のビームの進行方向と直交する面内での位置を決めてい
る力の方向は、ビームの進行方向と垂直であり、その力
を与える手段は変位に比例して力の大きさが変化するよ
うな材料を用いており、該部材上のビームの照射位置に
対して互いに対向する位置に力を作用する該材料の単位
変位量当たりの力の大きさの変化量が等しい物を備え
る。In the charged particle beam irradiation apparatus, the beam is irradiated on the member at a position substantially at the center of the member. The direction of the force that determines the position in the plane perpendicular to the direction of travel is perpendicular to the direction of travel of the beam, and the means for applying that force should be made of a material whose magnitude changes in proportion to the displacement. And a material which applies a force to a position opposite to a beam irradiation position on the member and which exerts a force on the material and has the same change in magnitude of a force per unit displacement of the material.
【０００９】荷電粒子ビーム照射装置構成部材に荷電粒
子ビームが照射され温度が上昇した場合、ビームが照射
された部分を支点として熱膨張が起こり、ビームが照射
された部分の位置の変動が抑制される。When the charged particle beam irradiating device is irradiated with the charged particle beam and the temperature rises, thermal expansion occurs with the beam irradiated portion as a fulcrum, and the position of the beam irradiated portion is suppressed from changing. You.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】（実施例１）図１は本発明によ
る、第１成形アパーチャー（５）の詳しい説明図であ
る。ここでは第１成型アパーチャー（５）で説明を行な
うが、第２成型アパーチャーでも同じ方法が適用でき
る。アパーチャーとなるＳｉチップの大きさは１０ｍｍ
×１０ｍｍ×１ｍｍでその中心には８０μｍ×８０μｍ
の矩形の開口（４３）が設けられている。第１成型アパ
ーチャー（５）の周囲にはバネ（５３）が取り付けられ
ている。外径３ｍｍ程度のバネであれば、各辺に１〜３
本程度取り付けることが可能である。バネは例えば外径
３ｍｍ、バネ定数３００ｇ重／ｍｍで材料はＳＵＳのバ
ネを用いる。このバネによりアパーチャーの水平面内で
の位置が決められている。対向する辺に取り付けられて
いるバネのバネ定数は等しくなるようにする。一つの辺
に複数のバネを取り付けることにより、バネ定数のばら
つきは小さくなる。本実施例では、引っ張りバネを使っ
た例を示したが、圧縮バネや板バネを用いる事もでき
る。バネ（５３）は支持枠（５４）に設けられた穴を通
り、支持枠（５４）に固定された張力調整器（５５）に
取り付けられている。張力調整器（５５）と支持枠（５
４）との距離をマイクロメーターで調整することによ
り、バネの張力の調整をおこない、さらにアパーチャー
開口部が電子ビームの光軸の中心を通るようにアパーチ
ャーの位置の調整をおこなう。バネの引っ張りに対する
アパーチャーの破壊強度を１０ｋｇ、調整の時のバネの
変位を０．２ｍｍとするとバネ定数の最大値は５０ｋｇ
重／ｍｍになる。バネ定数はこの値を越えないようにす
る。(Embodiment 1) FIG. 1 is a detailed explanatory view of a first forming aperture (5) according to the present invention. Here, the first molding aperture (5) will be described, but the same method can be applied to the second molding aperture. The size of the aperture Si chip is 10mm
× 10mm × 1mm, 80μm × 80μm at the center
Rectangular opening (43) is provided. A spring (53) is attached around the first molding aperture (5). For a spring with an outer diameter of about 3 mm, 1-3
It is possible to attach about this. The spring has, for example, an outer diameter of 3 mm and a spring constant of 300 gf / mm, and is made of a SUS spring. The position of the aperture in the horizontal plane is determined by the spring. The springs attached to the opposite sides have the same spring constant. By attaching a plurality of springs to one side, the variation in the spring constant is reduced. In the present embodiment, an example using a tension spring has been described, but a compression spring or a leaf spring can also be used. The spring (53) passes through a hole provided in the support frame (54) and is attached to a tension adjuster (55) fixed to the support frame (54). The tension adjuster (55) and the support frame (5
By adjusting the distance to 4) with a micrometer, the tension of the spring is adjusted, and the position of the aperture is adjusted so that the aperture opening passes through the center of the optical axis of the electron beam. If the breaking strength of the aperture against the tension of the spring is 10 kg, and the displacement of the spring at the time of adjustment is 0.2 mm, the maximum value of the spring constant is 50 kg.
Weight / mm. The spring constant should not exceed this value.
【００１１】図２はバネをアパーチャーに取り付ける方
法の１例を示した図である。図２（ａ）は断面、（ｂ）
は上から見た図を示している。アパーチャーの４辺には
図２（ａ）に示したようなＶ溝をリソグラフィおよびエ
ッチングの手法によって設ける。このＶ溝は表側と裏側
に設け、それぞれ場所をずらす。このＶ溝には厚さ０．
２ｍｍのリン青銅の板バネ（６２）の先端にくさび型の
部材をとりつけ、差し込む。板バネの先端を折り曲げる
だけでもよい。上下のＶ溝にかかる力が均等になるよう
に、この部分をトールシールで固定する。この板バネで
アパーチャーを両側から挟みつけるようにして、アパー
チャーをバネ固定治具（６１）に固定する。板バネの反
対側はバネ固定治具にネジ止めする。バネ固定治具（６
１）のもう一方の側にバネ（５３）を固定する。ここに
述べた方法の他に、図２（ｃ）のように表と裏の同じ位
置に溝を作る方法や、図２（ｄ）のように溝を貫通させ
てその中にコの字型の取り付け部材（６３）を通す方法
もある。FIG. 2 is a view showing one example of a method of attaching a spring to an aperture. FIG. 2A is a cross section, and FIG.
Indicates a view from above. V grooves as shown in FIG. 2A are provided on the four sides of the aperture by lithography and etching. The V-grooves are provided on the front side and the back side, and are shifted from each other. The V groove has a thickness of 0.
Attach a wedge-shaped member to the tip of a 2 mm phosphor bronze leaf spring (62) and insert it. The end of the leaf spring may be simply bent. This portion is fixed with a tall seal so that the forces applied to the upper and lower V grooves are equal. The aperture is fixed to the spring fixing jig (61) by sandwiching the aperture from both sides with this leaf spring. The other side of the leaf spring is screwed to a spring fixing jig. Spring fixing jig (6
The spring (53) is fixed to the other side of 1). In addition to the method described here, a method of forming a groove at the same position on the front and back as shown in FIG. 2C, or a U-shape in the groove by penetrating the groove as shown in FIG. Is passed through the mounting member (63).
【００１２】図３はアパーチャの取り付け機構をさらに
詳しく説明する図である。アパーチャー（５）は３本あ
るいはそれ以上のピン（７１）と軽く接触している。ピ
ンは銅でできており、その先端は滑らかな球面になるよ
うに加工されている。そのためピンとアパーチャーとの
静止摩擦係数は０．１以下であり、水平方向の摩擦力が
小さくなるようにしてある。アパーチャー固定治具（５
４）の高さ調整機構を設け、接触部分の圧力を調整でき
るようにする。アパーチャー（５）とピン（７１）にか
かる力を１ｇとすれば、摩擦力は０．１ｇ以下になる。
ピンの先端の高さは精度よく調整されており、このピン
にアパーチャーが接触することにより、アパーチャーの
ビーム軸方向の高さの精度と水平度が保証される。取り
付けの際、アパーチャーに応力がかかって割れないよう
に注意する必要がある。また、電子ビームがアパーチャ
ーに照射された際に、アパーチャーの温度が上昇する
と、このピンを通ってアパーチャーの熱が外に放出され
る。このピンを支持している部材（７２）はアパーチャ
ー支持枠（５４）とは熱的に分離された所に固定する。
これによってアパーチャー支持枠の温度上昇を低減させ
る。また、アパーチャーの振動もこのピンによって防止
される。このピンはアパーチャーの下側からアパーチャ
ーに接触させてもよい。FIG. 3 is a diagram for explaining the aperture mounting mechanism in more detail. The aperture (5) is in light contact with three or more pins (71). The pins are made of copper and their tips are machined to form a smooth spherical surface. Therefore, the coefficient of static friction between the pin and the aperture is 0.1 or less, and the frictional force in the horizontal direction is reduced. Aperture fixing jig (5
4) A height adjustment mechanism is provided so that the pressure at the contact portion can be adjusted. If the force applied to the aperture (5) and the pin (71) is 1 g, the frictional force will be 0.1 g or less.
The height of the tip of the pin is precisely adjusted, and the contact of the aperture with the pin guarantees the accuracy and levelness of the height of the aperture in the beam axis direction. Care must be taken during installation to ensure that the aperture is not stressed and cracked. Further, when the temperature of the aperture rises when the electron beam is applied to the aperture, the heat of the aperture is released outside through this pin. The member (72) supporting the pin is fixed in a place thermally separated from the aperture support frame (54).
This reduces the temperature rise of the aperture support frame. The vibration of the aperture is also prevented by the pin. This pin may contact the aperture from below the aperture.
【００１３】図４は本発明により、電子ビームと垂直な
力でアパーチャーを固定した場合のアパーチャーの膨張
を模式的に説明した図である。アパーチャーを固定して
いるバネの張力を調整することにより、膨張する時の支
点をアパーチャーの開口部分の場所にすることができ
る。本発明の方法を用いるとアパーチャーの膨張に伴
い、開口部分は拡大されるが、移動は伴わない。開口部
の大きさを一辺８０μｍの正方形とし、ターゲット上で
の縮小率を１／３０とすると、アパーチャーが１００℃
温度上昇した際の開口部分のターゲット上での変動は
０．４ｎｍとなり、膨張による精度の劣化は問題になら
ない。次に、図３に示したピンとアパーチャーの摩擦に
ついて評価する。先に説明したようにピンとアパーチャ
ーとの摩擦力は０．１ｇ重程度にすることが可能であ
る。一方、３００ｇ重／ｍｍのバネを一方向当たり４本
取り付けた場合、アパーチャーに作用するバネの力は一
方向当たり１２００ｇ重／ｍｍである。そこでアパーチ
ャーの熱膨張が３μｍ程度であるとすると、熱膨張によ
り発生する張力は３．６ｇ重になり、摩擦力よりも大き
な力になる。そのため、膨張によるアパーチャーの変動
の支点は摩擦力ではなく、バネの力によって決まること
になる。このようにバネ定数の下限はピンとの摩擦力で
決まり、アパーチャーの膨張が起きた時、新たにバネに
発生する力がアパーチャーとピンとの摩擦力より大きく
なる必要がある。このため精度を良くするためにはバネ
定数を大きくする必要がある。一方、バネ定数の上限は
先に説明したように、アパーチャーが破壊されないとい
う条件から決まる。ところで、アパーチャーの構成部材
であるＳｉ自身も弾性体であり、この弾性率から求まる
面積力当たりのひずみは約１０４ｋｇ／ｍｍ程度であ
る。バネ定数はこの値よりも何桁も小さい値である必要
があるが、本実施例ではアパーチャーが破壊されないと
いう条件を満たしていれば必然的にこの条件も満たすこ
とになる。FIG. 4 is a diagram schematically illustrating expansion of the aperture when the aperture is fixed by a force perpendicular to the electron beam according to the present invention. By adjusting the tension of the spring fixing the aperture, the fulcrum at the time of expansion can be located at the location of the opening of the aperture. With the method of the present invention, the opening is enlarged, but not moved, as the aperture expands. When the size of the opening is a square of 80 μm on a side and the reduction ratio on the target is 1/30, the aperture is 100 ° C.
The variation of the opening on the target when the temperature rises is 0.4 nm, and the deterioration of accuracy due to expansion does not matter. Next, the friction between the pin and the aperture shown in FIG. 3 is evaluated. As described above, the frictional force between the pin and the aperture can be about 0.1 g weight. On the other hand, when four springs having a weight of 300 g / mm are attached per direction, the force of the spring acting on the aperture is 1200 g weight / mm per direction. If the thermal expansion of the aperture is about 3 μm, the tension generated by the thermal expansion becomes 3.6 g weight, which is larger than the frictional force. Therefore, the fulcrum of the change of the aperture due to the expansion is determined not by the frictional force but by the force of the spring. As described above, the lower limit of the spring constant is determined by the frictional force with the pin, and when the aperture expands, the force newly generated in the spring needs to be larger than the frictional force between the aperture and the pin. Therefore, it is necessary to increase the spring constant in order to improve the accuracy. On the other hand, the upper limit of the spring constant is determined by the condition that the aperture is not broken, as described above. By the way, Si itself, which is a constituent member of the aperture, is also an elastic body, and the strain per area force determined from the elastic modulus is about 10 4 kg / mm. The spring constant needs to be a value several orders of magnitude smaller than this value, but in this embodiment, if the condition that the aperture is not destroyed is satisfied, this condition is necessarily satisfied.
【００１４】図５にＶ溝を備えたアパーチャー作製のプ
ロセスの１例を示す。基板は１ｍｍ厚のＳｉ（１００）
基板（９１）に２μｍ厚のＳｉＯ２（９２）、２０μｍ
厚のＳｉ（１００）（９３）の積層した貼り合わせ基板
を用いる。以後図５で上側に示されている面を表面、下
側の面を裏面とする。まず（ａ）に示すように、この基
板の表面にレジスト（９４）を塗布する。次に、電子ビ
ーム描画でＶ溝を作るためのパターニング描画を行な
い、現像をする。Ｖ溝のパターニング形状は０．４ｍｍ
×４ｍｍの矩形にする。この矩形の短辺の長さＬ（＝
０．４ｍｍ）とＳｉ基板の厚さｄ（＝１ｍｍ）は、2の
平方根とdの積がＬよりも大という条件を満たす必要が
ある。これを満たさないとＶ溝が基板を突き抜けてしま
うことになる。次に（ｂ）に示すように、このレジスト
をマスクにして、ＣＦ４およびＳＦ６ガスを用いた反応
性イオンエッチングによって、Ｓｉをエッチングする。
反応性イオンエッチングは片面のみ行ない、エッチャン
トが裏面に回り込まないようにする。さらに、ＣＦ４、
Ｈ２ガスを用いて、（ｃ）に示すようにＳｉＯ２層を反
応性イオンエッチングによりエッチングする。次に、
（ｄ）に示すように、この基板をＫＯＨ水溶液を用いた
異方性エッチングによって基板のＳｉの表面にＶ溝を形
成する。ＫＯＨ水溶液によるＳｉのエッチング速度はＳ
ｉ（１００）面、およびＳｉ（１１０）面では、１００
μｍ／ｈ以上にする事が可能であるが、Ｓｉ（１１１）
面のエッチング速度は２桁程度小さい。このため、ＫＯ
Ｈエッチングは選択性エッチングとなり、Ｓｉ（１１
１）表面で全面が覆われた所で終了する。この結果、Ｓ
ｉ（１００）基板をＫＯＨエッチングするとＶ溝が形成
されることになる。ＫＯＨエッチングは片面のみ行な
い、エッチングしない方の面および側面はＫＯＨ水溶液
と接触しないようにする。次に図６（ａ）に示すよう
に、表面のレジストは剥離し、裏面にレジストを塗布す
る。さらにＶ溝（９５）および開口部を作る領域（９
６）のためにパターニング露光および現像を行なう。パ
ターニング露光は両面アライナを用いて行ない表裏のパ
タンの位置を適宜合わせるようにする。次に図６（ｂ）
に示すように、このレジストをマスクにして裏面側のＫ
ＯＨエッチングを行ない、Ｖ溝および開口部領域を作製
する。開口部領域はＳｉＯ２の所でエッチングがストッ
プする。次に図６（ｃ）に示すように裏面のレジストを
剥離し、表面にレジストの塗布を行なう。さらにアパー
チャー開口部の形状に電子ビームでパターニング描画を
行なう。そしてＣＦ４とＳＦ６ガスを用いた反応性イオ
ンエッチングによってＳｉＯ２面にぶつかるまでアパー
チャー開口部にあたる部分のＳｉのエッチングを行な
う。次に図６（ｄ）に示すように沸酸で開口部領域のＳ
ｉＯ２を取り除き、残ったレジストを剥離する。最後に
両面にＩｒを５０ｎｍずつスパッタ成膜する。 （実施例２）本発明による固定方法は、電子ビーム露光
装置のビーム計測に用いられる微小マークの熱膨張によ
るドリフトを低減させるための、微小マーク固定方法に
も応用できる。レーザー干渉計によって位置を正確に求
めた微小マーク上で成形されたビームのスキャンを行な
い、反射電子や二次電子の変化を測定することにより、
ビームの正確な位置や形状を計測する。計測の結果はビ
ーム調整のパラメータの値にフィードバックする。この
微小マークは１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍのＳｉ（１０
０）基板の中心にリソグラフィの手法を用いて作製す
る。マークの形状は０．２μｍ×０．２μｍ×０．２μ
ｍの立方体、材料はＷによって作製する。さらに実施例
１で説明したＶ溝を作製する。この微小マークを作製し
たＳｉ基板を図１と同じ構造のホルダーにアパーチャー
（５）の代わりに装着する。微小マークを装着した支持
枠（２４）は図８で示した電子ビーム露光装置のステー
ジ（１０）に取り付ける。マーク面の高さは描画を行な
うターゲットの高さと同じになるようにする。このマー
クをビーム計測に使用する時は、ステージを移動してマ
ークにビームが照射されるようにする。この実施例にお
いても図３と同じようにピンを接触させてマークの面の
高さの決定と放熱を行なう。マークにビームが照射され
て熱膨張が起こった場合には、実施例１に示した場合と
同様に、マーク位置を支点としてＳｉ基板が膨張するた
め、中心のマーク位置の変動は小さくなる。 （実施例３）図７は電子顕微鏡の試料ホルダーに本発明
を適用した１例である。（ａ）（ｂ）はそれぞれ断面図
および上面図を示している。試料ホルダー１０１は
（ａ）に示すように斜めにカットした構造を持ち、電子
顕微鏡のホルダー座（１０２）にはこの斜辺部分を差し
込むように溝が作られている。この溝に試料ホルダーを
差し込んで観察を行なう。試料交換の時は、試料ホルダ
ーをホルダー座から引き抜き、試料の交換を行なう。こ
の試料ホルダーの中心に、試料（１０３）がバネで固定
されている。バネは支持枠（１０５）に設けられた穴を
通り、支持枠（１０５）に固定された張力調整器（１０
４）に取り付けられている。張力調整器（１０４）と支
持枠（１０５）との距離を調整することにより、バネの
張力を調整する。対向する辺に設置されたバネはバネ定
数が等しくなるようにする。試料と試料ホルダーの間に
はフォンブリンオイルをいれて熱を試料から試料ホルダ
ーに放出させる。フォンブリンオイルの代わりに、試料
と試料ホルダーの間をＡｇのワイヤーで接続し、熱を試
料から試料ホルダーに放出させてもよい。この場合は、
ワイヤーの試料に働く水平方向の力は、熱膨張によるバ
ネの変位による張力の変動分より小さくなるようにす
る。張力の調整器（１０４）も取り付けてある。試料に
ビームが照射されて熱膨張が起こった場合には、試料の
中心を支点として試料が膨張するため、試料の中心を観
察していればドリフトが小さくなる。FIG. 5 shows an example of a process for manufacturing an aperture having a V-groove. Substrate is 1mm thick Si (100)
2 μm thick SiO 2 (92) on substrate (91), 20 μm
A laminated substrate of thick Si (100) (93) is used. Hereinafter, the upper surface in FIG. 5 is referred to as a front surface, and the lower surface is referred to as a back surface. First, as shown in (a), a resist (94) is applied to the surface of this substrate. Next, pattern drawing for forming a V-groove is performed by electron beam drawing, and development is performed. V-groove patterning is 0.4mm
Make a rectangle of × 4 mm. The length L of the short side of this rectangle (=
0.4 mm) and the thickness d (= 1 mm) of the Si substrate must satisfy the condition that the product of the square root of 2 and d is larger than L. If this is not satisfied, the V-groove will penetrate the substrate. Next, as shown in (b), using this resist as a mask, Si is etched by reactive ion etching using CF4 and SF6 gases.
Reactive ion etching is performed only on one side to prevent the etchant from wrapping around the back side. Furthermore, CF4,
Using H2 gas, the SiO2 layer is etched by reactive ion etching as shown in FIG. next,
As shown in (d), a V groove is formed on the Si surface of the substrate by anisotropic etching using a KOH aqueous solution. The etching rate of Si by KOH aqueous solution is S
In the i (100) plane and the Si (110) plane, 100
μm / h or more, but Si (111)
The surface etching rate is about two orders of magnitude lower. For this reason, KO
H etching becomes selective etching, and Si (11
1) The process ends when the entire surface is covered. As a result, S
When the i (100) substrate is KOH-etched, a V-groove is formed. The KOH etching is performed only on one side, and the side and the side that are not etched are not in contact with the KOH aqueous solution. Next, as shown in FIG. 6A, the resist on the front surface is peeled off, and the resist is applied on the back surface. Further, a V groove (95) and a region (9
Patterning exposure and development are performed for 6). The patterning exposure is performed using a double-sided aligner so that the positions of the front and back patterns are appropriately adjusted. Next, FIG.
As shown in the figure, using this resist as a mask,
OH etching is performed to form a V-groove and an opening region. Etching stops in the opening region at the SiO2. Next, as shown in FIG. 6C, the resist on the back surface is peeled off, and the resist is applied to the front surface. Further, patterning drawing is performed with an electron beam in the shape of the aperture opening. Then, the portion of the Si corresponding to the aperture opening is etched by reactive ion etching using CF4 and SF6 gases until it hits the SiO2 surface. Next, as shown in FIG.
The iO2 is removed, and the remaining resist is stripped. Finally, Ir is sputtered on both surfaces by 50 nm. (Second Embodiment) The fixing method according to the present invention can also be applied to a minute mark fixing method for reducing drift due to thermal expansion of a minute mark used for beam measurement of an electron beam exposure apparatus. By scanning the beam formed on the minute mark whose position was accurately determined by the laser interferometer, and measuring the change in reflected electrons and secondary electrons,
Measure the exact position and shape of the beam. The measurement result is fed back to the value of the beam adjustment parameter. This minute mark is a 10 mm × 10 mm × 1 mm Si (10 mm
0) It is manufactured at the center of the substrate by using a lithography technique. The shape of the mark is 0.2μm × 0.2μm × 0.2μ
The cube of m is made of W. Further, the V-groove described in the first embodiment is manufactured. The Si substrate on which the fine mark has been formed is mounted on a holder having the same structure as in FIG. 1 instead of the aperture (5). The support frame (24) on which the fine mark is mounted is mounted on the stage (10) of the electron beam exposure apparatus shown in FIG. The height of the mark surface is set to be the same as the height of the target for drawing. When this mark is used for beam measurement, the stage is moved so that the mark is irradiated with a beam. Also in this embodiment, as in FIG. 3, the pins are brought into contact with each other to determine the height of the mark surface and radiate heat. When the mark is irradiated with a beam and thermal expansion occurs, as in the case of the first embodiment, since the Si substrate expands with the mark position as a fulcrum, the fluctuation of the center mark position becomes small. (Embodiment 3) FIG. 7 shows an example in which the present invention is applied to a sample holder of an electron microscope. (A) and (b) show a sectional view and a top view, respectively. The sample holder 101 has an obliquely cut structure as shown in (a), and a groove is formed in the holder seat (102) of the electron microscope so as to insert this oblique side portion. Observation is performed by inserting a sample holder into this groove. When exchanging the sample, the sample holder is pulled out from the holder seat to exchange the sample. A sample (103) is fixed to the center of the sample holder by a spring. The spring passes through a hole provided in the support frame (105), and a tension adjuster (10) fixed to the support frame (105).
It is attached to 4). The tension of the spring is adjusted by adjusting the distance between the tension adjuster (104) and the support frame (105). The springs installed on the opposite sides have the same spring constant. Fomblin oil is placed between the sample and the sample holder to release heat from the sample to the sample holder. Instead of fomblin oil, an Ag wire may be connected between the sample and the sample holder to release heat from the sample to the sample holder. in this case,
The horizontal force acting on the wire sample is set to be smaller than the variation in tension due to the displacement of the spring due to thermal expansion. A tension regulator (104) is also attached. When a beam is applied to the sample and thermal expansion occurs, the sample expands with the center of the sample as a fulcrum, so that the drift is reduced if the center of the sample is observed.
【００１５】[0015]
【発明の効果】以上、説明したように荷電粒子ビーム照
射装置において、ビームの照射される部材に本発明によ
る固定方法を適用することにより、ビームを照射し熱膨
張した際、ビームの照射された部分の位置の変動が低減
された。As described above, in the charged particle beam irradiation apparatus, when the beam is irradiated and thermally expanded by applying the fixing method according to the present invention to the member to be irradiated with the beam, the beam is irradiated. Variations in the position of the parts have been reduced.
【図１】本発明による成形アパーチャーの固定方法であ
る。FIG. 1 is a method for fixing a forming aperture according to the present invention.
【図２】本発明のバネを成形アパーチャーに取り付ける
方法である。FIG. 2 shows a method of attaching a spring of the present invention to a formed aperture.
【図３】本発明の成形アパーチャーの取り付け機構の詳
しい説明図である。FIG. 3 is a detailed explanatory view of a mounting mechanism of a forming aperture according to the present invention.
【図４】本発明の熱膨張に伴うビーム照射位置の変動の
低減の説明である。FIG. 4 is a view for explaining reduction of fluctuation of a beam irradiation position due to thermal expansion according to the present invention.
【図５】本発明の成形アパーチャー製作のプロセスであ
る。FIG. 5 is a process for manufacturing a molded aperture according to the present invention.
【図６】本発明の成形アパーチャー製作のプロセスであ
る。FIG. 6 shows a process of manufacturing a molded aperture according to the present invention.
【図７】本発明の電子顕微鏡試料ホルダーである。FIG. 7 is an electron microscope sample holder of the present invention.
【図８】従来例の電子ビーム露光装置の簡単な説明図で
ある。FIG. 8 is a simple explanatory view of a conventional electron beam exposure apparatus.
【図９】従来例の成形アパーチャーによってビームを成
形する仕組みの説明図である。FIG. 9 is an explanatory view of a mechanism for shaping a beam by a shaping aperture of a conventional example.
【図１０】従来例の成形アパーチャーの固定方法の従来
例である。FIG. 10 is a conventional example of a conventional method of fixing a forming aperture.
【図１１】従来例の成形アパーチャーの膨張の模式図で
ある。FIG. 11 is a schematic view showing expansion of a conventional forming aperture.
１ 電子ビーム ２ コンデンサレンズ ３ 投影レンズ ４ 対物レンズ ５ 第１成形アパーチャー ５ａ 第２成形アパーチャー上の第１成形アパーチャー
の像 ６ 第２成形アパーチャー ６ａ 第２成形アパーチャーの開口部 ７ 成形偏向器 ８ 対物偏向器 ９ ターゲット １０ ステージ １１ ブランキングアパーチャー １２ ブランキング電極 １３ 電子銃 ３１ 板バネ ３２パーチャー支持台 ４２ アパーチャーの端 ４３ アパーチャーの開口部 ５３ バネ ５４ 支持枠 ５５ 調節機構 ６１ バネ固定治具 ６２ 板バネ ６３ 取り付け部材 ７１ ピン ７２ ピンを支持する部材 ９１ Ｓｉ（１００）基板 ９２ ＳｉＯ２膜 ９３ Ｓｉ（１００） ９４ レジスト ９５ Ｖ溝 ９６ 開口部領域 １０１ 試料ホルダー １０２ ホルダー座 １０３ 試料 １０４ 調整機構 １０５ 支持枠Reference Signs List 1 electron beam 2 condenser lens 3 projection lens 4 objective lens 5 first shaping aperture 5a image of first shaping aperture on second shaping aperture 6 second shaping aperture 6a opening of second shaping aperture 7 shaping deflector 8 objective deflection Device 9 Target 10 Stage 11 Blanking aperture 12 Blanking electrode 13 Electron gun 31 Leaf spring 32 Parter support base 42 End of aperture 43 Aperture opening 53 Spring 54 Support frame 55 Adjusting mechanism 61 Spring fixing jig 62 Leaf spring 63 Mounting Member 71 Pin 72 Member for supporting pin 91 Si (100) substrate 92 SiO2 film 93 Si (100) 94 Resist 95 V groove 96 Opening area 101 Sample holder 102 Holder seat 103 Sample 104 Adjusting mechanism 105 Lifting frame
フロントページの続き (72)発明者 高松 潤 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 5C001 AA01 BB04 CC06 5C033 BB01 5C034 BB06 BB08 5F056 BA05 BA08 CC01 CC11 EA04 EA14 Continuing from the front page (72) Inventor Jun Takamatsu 1 Toshiba-cho, Komukai Toshiba-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term in the Toshiba R & D Center (reference) 5C001 AA01 BB04 CC06 5C033 BB01 5C034 BB06 BB08 5F056 BA05 BA08 CC01 CC11 EA04 EA14
Claims (5)
の照射される部材があり、ビームの照射される位置は該
部材のほぼ中心であり、該部材に作用して、該部材のビ
ームの進行方向と直交する面内での位置を決めている力
の方向は、ビームの進行方向と垂直であり、その力を与
える手段は変位に比例して力の大きさが変化するような
材料を用いており、該部材上のビームの照射位置に対し
て互いに対向する位置に力を作用する該材料の単位変位
量当たりの力の大きさの変化量が等しい事を特徴とする
荷電粒子ビーム照射装置。In a charged particle beam irradiation apparatus, there is provided a member to be irradiated with a beam, and a position to be irradiated with the beam is substantially at the center of the member. The direction of the force that determines the position in the orthogonal plane is perpendicular to the direction of travel of the beam, and the means for applying that force is made of a material that changes the magnitude of the force in proportion to the displacement A charged particle beam irradiating apparatus characterized in that a change in magnitude of a force per unit displacement of the material acting on a position opposite to a beam irradiation position on the member is equal to each other.
電粒子ビーム照射装置。2. The charged particle beam irradiation device according to claim 1, wherein said material is a coil spring.
成形アパーチャーである、請求項１の荷電粒子ビーム照
射装置。3. The charged particle beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein said member is a shaping aperture for shaping a beam into a desired shape.
マーク上でビームをスキャンする時に発生する信号の強
度を測定してビームの位置や形状を計測するために用い
られる、請求項１の荷電粒子ビーム照射装置。4. The method according to claim 1, wherein the member is a mark, and the mark is used for measuring a position and a shape of the beam by measuring an intensity of a signal generated when scanning the beam on the mark. Charged particle beam irradiation device.
ある請求項１の荷電粒子ビーム照射装置。5. The charged particle beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein said member is a sample holder of an electron microscope.
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