JP3492978B2 - 半導体集積回路の製造方法 - Google Patents
半導体集積回路の製造方法Info
- Publication number
- JP3492978B2 JP3492978B2 JP2000135071A JP2000135071A JP3492978B2 JP 3492978 B2 JP3492978 B2 JP 3492978B2 JP 2000135071 A JP2000135071 A JP 2000135071A JP 2000135071 A JP2000135071 A JP 2000135071A JP 3492978 B2 JP3492978 B2 JP 3492978B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron beam
- electron
- emitter
- wehnelt
- opening
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 4
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 39
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 12
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 3
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001803 electron scattering Methods 0.000 description 2
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 210000004761 scalp Anatomy 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/06—Electron sources; Electron guns
- H01J37/065—Construction of guns or parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/317—Processing objects on a microscale
- H01J2237/3175—Lithography
- H01J2237/31777—Lithography by projection
- H01J2237/31791—Scattering mask
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路の製
造に使用する電子ビーム・リソグラフィ装置に関する。
造に使用する電子ビーム・リソグラフィ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体処理のリソグラフィには２０年以
上も電子ビーム露光ツールが使用されている。最初の電
子ビーム露光ツールは、高度に集束し、対象面上でラス
ター走査されるビームの飛点概念に基づくものであっ
た。電子ビームは、ビーム自身がリソグラフィ・パター
ンを生成するよう、走査時に変調される。これらのツー
ルは、リソグラフィのマスク作成など、高精度の作業に
広く使用されてきたが、ラスター走査モードは、半導体
ウエハ処理に必要とされる高いスループットを可能にす
るには遅すぎることが判明した。この機器の電子源は、
電子顕微鏡に使用されているものと類似している。つま
り小さいスポットのビームに集束される高輝度ソースで
ある。
上も電子ビーム露光ツールが使用されている。最初の電
子ビーム露光ツールは、高度に集束し、対象面上でラス
ター走査されるビームの飛点概念に基づくものであっ
た。電子ビームは、ビーム自身がリソグラフィ・パター
ンを生成するよう、走査時に変調される。これらのツー
ルは、リソグラフィのマスク作成など、高精度の作業に
広く使用されてきたが、ラスター走査モードは、半導体
ウエハ処理に必要とされる高いスループットを可能にす
るには遅すぎることが判明した。この機器の電子源は、
電子顕微鏡に使用されているものと類似している。つま
り小さいスポットのビームに集束される高輝度ソースで
ある。
【０００３】より最近では、ＳＣＡＬＰＥＬ（散乱型角
度限定投射電子ビーム・リソグラフィ）技術を基礎とし
て新しい電子ビーム露光ツールが開発された。このツー
ルでは、広域電子ビームをリソグラフィ・マスクを通し
て対象面に投射する。一度に比較的大きい面積の半導体
ウエハ（例えば１ｍｍ2）を露光できるので、スループ
ットは許容可能である。このツールの高い解像度によ
り、極細ラインのリソグラフィ、つまりミクロン未満に
とって魅力的となる。
度限定投射電子ビーム・リソグラフィ）技術を基礎とし
て新しい電子ビーム露光ツールが開発された。このツー
ルでは、広域電子ビームをリソグラフィ・マスクを通し
て対象面に投射する。一度に比較的大きい面積の半導体
ウエハ（例えば１ｍｍ2）を露光できるので、スループ
ットは許容可能である。このツールの高い解像度によ
り、極細ラインのリソグラフィ、つまりミクロン未満に
とって魅力的となる。
【０００４】ＳＣＡＬＰＥＬ露光ツールの電子ビーム源
の要件は、従来の集束ビーム露光ツール、または従来の
ＴＥＭまたはＳＥＭのそれとは大きく異なる。なお高解
像度の撮像が主たる目的であるが、経済的なウエハのス
ループットを実現するために、これを比較的高い（１０
〜１００μＡの）ガン電流で達成しなければならない。
必要な軸方向の輝度は、典型的な集束ビーム源の１０6
から１０9Ａｃｍ-2ｓｒ -1という値と比較すると、例え
ば１０2Ａｃｍ-2ｓｒ-1から１０4Ａｃｍ-2ｓｒ-1と、比
較的低い。しかし、必要なリソグラフィの線量寛容度お
よびＣＤ制御を獲得するために、比較的大きい面積にわ
たってビーム束が高度に均一でなければならない。
の要件は、従来の集束ビーム露光ツール、または従来の
ＴＥＭまたはＳＥＭのそれとは大きく異なる。なお高解
像度の撮像が主たる目的であるが、経済的なウエハのス
ループットを実現するために、これを比較的高い（１０
〜１００μＡの）ガン電流で達成しなければならない。
必要な軸方向の輝度は、典型的な集束ビーム源の１０6
から１０9Ａｃｍ-2ｓｒ -1という値と比較すると、例え
ば１０2Ａｃｍ-2ｓｒ-1から１０4Ａｃｍ-2ｓｒ-1と、比
較的低い。しかし、必要なリソグラフィの線量寛容度お
よびＣＤ制御を獲得するために、比較的大きい面積にわ
たってビーム束が高度に均一でなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＳＣＡＬＰＥＬツール
の開発において非常に高いハードルは、比較的大きい面
積にわたって均一な電子束を提供し、輝度が比較的低
く、過度の停止時間を回避する十分な寿命の電子エミッ
タを有する電子源の開発であった。改造したウェーネル
ト電子銃構成の六ホウ化ランタン（ＬａＢ6）は、この
用途に有望であることが判明し、最初のＳＣＡＬＰＥＬ
ツールがこの電子源で構築された。ＬａＢ6表面の電子
放射プロフィールの均一性を改善する努力が継続した
が、成功は限定されていた。ＬａＢ6エミッタを単純な
タンタル・ディスクと置換すると、表面放射の均一性お
よび安定性が改善されることが判明した。ＳＣＡＬＰＥ
Ｌシステムは非常に成功した細線リソグラフィ露光ツー
ルと見なされるが、電子ビーム源の効率および均一性改
善のために努力が続けられている。
の開発において非常に高いハードルは、比較的大きい面
積にわたって均一な電子束を提供し、輝度が比較的低
く、過度の停止時間を回避する十分な寿命の電子エミッ
タを有する電子源の開発であった。改造したウェーネル
ト電子銃構成の六ホウ化ランタン（ＬａＢ6）は、この
用途に有望であることが判明し、最初のＳＣＡＬＰＥＬ
ツールがこの電子源で構築された。ＬａＢ6表面の電子
放射プロフィールの均一性を改善する努力が継続した
が、成功は限定されていた。ＬａＢ6エミッタを単純な
タンタル・ディスクと置換すると、表面放射の均一性お
よび安定性が改善されることが判明した。ＳＣＡＬＰＥ
Ｌシステムは非常に成功した細線リソグラフィ露光ツー
ルと見なされるが、電子ビーム源の効率および均一性改
善のために努力が続けられている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題は、改良された
ウェーネルト銃デザインを使用するＳＣＡＬＰＥＬシス
テム用の新規な電子ビーム源により解決される。この改
良されたウェーネルト銃デザインでは、ウェーネルト電
極は、従来のＳＣＡＬＰＥＬツールで使用されていたウ
ェーネルト銃と逆にバイアスされる。改良されたウェー
ネルト銃はテーパ付きの開口も有する。これにより、電
子エミッタはテーパ付き開口の凹所内に収容される。こ
れらの改良の結果、低輝度で、殆どクロスオーバー（交
錯）の無い層流の電子ビームが得られる。これらのビー
ム特性はＳＣＡＬＰＥＬツールによって理想的であり、
近視野における合焦用光学要素が不要である。
ウェーネルト銃デザインを使用するＳＣＡＬＰＥＬシス
テム用の新規な電子ビーム源により解決される。この改
良されたウェーネルト銃デザインでは、ウェーネルト電
極は、従来のＳＣＡＬＰＥＬツールで使用されていたウ
ェーネルト銃と逆にバイアスされる。改良されたウェー
ネルト銃はテーパ付きの開口も有する。これにより、電
子エミッタはテーパ付き開口の凹所内に収容される。こ
れらの改良の結果、低輝度で、殆どクロスオーバー（交
錯）の無い層流の電子ビームが得られる。これらのビー
ム特性はＳＣＡＬＰＥＬツールによって理想的であり、
近視野における合焦用光学要素が不要である。
【０００７】
【発明の実施の形態】上記のように、本発明の電子銃
は、ＳＣＡＬＰＥＬ電子ビーム・リソグラフィ機の電子
源として使用すると最も有利である。現在の産業技術で
は、半導体ウエハ上に半導体デバイスを作成するには、
細線パターンがあるポリマーのレジスト材料を化学線、
この場合は電子ビーム照射に露出することを企図する。
これは、従来の技術では、リソグラフィ・マスクを通し
てレジスト被覆基板上に化学線を配向することによって
達成される。マスクは、近接印刷のために基板の近傍に
配置するか、投影印刷のために基板から離して配置し、
マスクの像を基板上に投影することができる。
は、ＳＣＡＬＰＥＬ電子ビーム・リソグラフィ機の電子
源として使用すると最も有利である。現在の産業技術で
は、半導体ウエハ上に半導体デバイスを作成するには、
細線パターンがあるポリマーのレジスト材料を化学線、
この場合は電子ビーム照射に露出することを企図する。
これは、従来の技術では、リソグラフィ・マスクを通し
てレジスト被覆基板上に化学線を配向することによって
達成される。マスクは、近接印刷のために基板の近傍に
配置するか、投影印刷のために基板から離して配置し、
マスクの像を基板上に投影することができる。
【０００８】ＳＣＡＬＰＥＬリソグラフィツールは、非
常に小さい線幅、つまり０．１μｍ以下でコントラスト
の高い画像パターンであることを特徴とする。これは、
解像度が高くプロセス寛容度が広い像を生成し、光学投
影システムの高いスループットと組み合わされる。高い
スループットは、電子のフラッド・ビームを使用してウ
エハの比較的大きい面積を露光することによって可能に
なる。電子ビームの光学的諸特性は、標準的な磁界ビー
ムの操作および集束を含み、フラッド・ビームをリソグ
ラフィ・マスク上に撮像し、その後基板に、つまりレジ
スト被覆ウエハに撮像するのに使用される。リソグラフ
ィ・マスクは、電子の散乱が大きい領域と電子の散乱が
小さい領域とで構成され、これらの領域はマスク・パタ
ーンに望まれる特徴を画定する。適切なマスク構造は例
えば、米国特許第５，０７９，１１２号公報および同第
５，２５８，２４６号公報に詳述されている。
常に小さい線幅、つまり０．１μｍ以下でコントラスト
の高い画像パターンであることを特徴とする。これは、
解像度が高くプロセス寛容度が広い像を生成し、光学投
影システムの高いスループットと組み合わされる。高い
スループットは、電子のフラッド・ビームを使用してウ
エハの比較的大きい面積を露光することによって可能に
なる。電子ビームの光学的諸特性は、標準的な磁界ビー
ムの操作および集束を含み、フラッド・ビームをリソグ
ラフィ・マスク上に撮像し、その後基板に、つまりレジ
スト被覆ウエハに撮像するのに使用される。リソグラフ
ィ・マスクは、電子の散乱が大きい領域と電子の散乱が
小さい領域とで構成され、これらの領域はマスク・パタ
ーンに望まれる特徴を画定する。適切なマスク構造は例
えば、米国特許第５，０７９，１１２号公報および同第
５，２５８，２４６号公報に詳述されている。
【０００９】ＳＣＡＬＰＥＬツールの重要な特徴は、リ
ソグラフィ・マスクと基板とに間に配置された後部焦点
面フィルタである。後部焦点面フィルタは、散乱の大き
い電子を遮断する一方、散乱の弱い電子を通過させ、そ
れによって基板上に画像パターンを形成することによっ
て機能する。したがって、遮断フィルタは画像の望まし
くない放射線を吸収する。これは、画像の望ましくない
放射線をマスク自体で吸収し、マスクの加熱および歪み
に寄与し、マスクの寿命を短縮する従来のリソグラフィ
ツールとは対照的である。
ソグラフィ・マスクと基板とに間に配置された後部焦点
面フィルタである。後部焦点面フィルタは、散乱の大き
い電子を遮断する一方、散乱の弱い電子を通過させ、そ
れによって基板上に画像パターンを形成することによっ
て機能する。したがって、遮断フィルタは画像の望まし
くない放射線を吸収する。これは、画像の望ましくない
放射線をマスク自体で吸収し、マスクの加熱および歪み
に寄与し、マスクの寿命を短縮する従来のリソグラフィ
ツールとは対照的である。
【００１０】ＳＣＡＬＰＥＬリソグラフィ・システムの
操作原理を図１に示す。リソグラフィ・マスク１２を、
１０ｋｅＶの均一なフラッド・ビーム１１と共に示す。
メンブレン・マスク１２は、散乱の大きい材料の領域１
３および散乱の小さい材料の領域１４を備える。ビーム
の散乱が弱い部分、つまり光線１１ａは、磁気レンズ１
５により、後部焦点面遮断フィルタ１６の開口部１７を
通って集束する。後部焦点面遮断フィルタ１６は、シリ
コン・ウエハまたは電子を遮断するのに適した他の材料
でよい。電子ビームの散乱の大きい部分は、ここでは光
線１１ｂおよび１１ｃで表され、後部焦点面フィルタ１
６によって遮断される。後部焦点面遮断フィルタ１６を
通過する電子ビームの像は、１９で表す光学面に配置さ
れたレジスト被覆基板上に集束する。領域２０は、リソ
グラフィ・マスク１２の特徴部１４、つまり露光すべき
領域を複写し、領域２１は、リソグラフィ・マスクの特
徴部１３、つまり露光しない領域を複写する。これらの
領域は、当技術分野でよく知られているように互換性が
あり、マイナスまたはプラスのレジスト・パターンを生
成する。
操作原理を図１に示す。リソグラフィ・マスク１２を、
１０ｋｅＶの均一なフラッド・ビーム１１と共に示す。
メンブレン・マスク１２は、散乱の大きい材料の領域１
３および散乱の小さい材料の領域１４を備える。ビーム
の散乱が弱い部分、つまり光線１１ａは、磁気レンズ１
５により、後部焦点面遮断フィルタ１６の開口部１７を
通って集束する。後部焦点面遮断フィルタ１６は、シリ
コン・ウエハまたは電子を遮断するのに適した他の材料
でよい。電子ビームの散乱の大きい部分は、ここでは光
線１１ｂおよび１１ｃで表され、後部焦点面フィルタ１
６によって遮断される。後部焦点面遮断フィルタ１６を
通過する電子ビームの像は、１９で表す光学面に配置さ
れたレジスト被覆基板上に集束する。領域２０は、リソ
グラフィ・マスク１２の特徴部１４、つまり露光すべき
領域を複写し、領域２１は、リソグラフィ・マスクの特
徴部１３、つまり露光しない領域を複写する。これらの
領域は、当技術分野でよく知られているように互換性が
あり、マイナスまたはプラスのレジスト・パターンを生
成する。
【００１１】ＳＣＡＬＰＥＬツールを重要にする特徴
は、遮断フィルタを電子ビーム画像の後部焦点面に、ま
たはその近傍に配置することである。ＳＣＡＬＰＥＬシ
ステムの詳細な構成は、米国特許第５，０７９，１１２
号公報および同第５，２５８，２４６号公報に詳述され
ている。
は、遮断フィルタを電子ビーム画像の後部焦点面に、ま
たはその近傍に配置することである。ＳＣＡＬＰＥＬシ
ステムの詳細な構成は、米国特許第５，０７９，１１２
号公報および同第５，２５８，２４６号公報に詳述され
ている。
【００１２】常用のＳＣＡＬＰＥＬツールにおける電子
フラッドビームは一般的に、ウェーネルト電子銃により
発生さっる。図２は、ベース２３、陰極支持アーム２
４、陰極フィラメント２５、ウェーネルト支持アーム２
７および従来のウェーネルト開口２８で構成されたウェ
ーネルト電極を有する従来のウェーネルト電子銃アセン
ブリを示す。ベース２３はセラミック、支持部材２４は
タンタル、鋼またはモリブデンでよい。フィラメント２
５はタングステン線、ウェーネルト開口を形成する材料
は鋼またはタンタルでよく、電子エミッタ２６は、例え
ばタンタルである。電子エミッタの有効面積は、通常
０．５〜３ｍｍ2の範囲である。電子エミッタは、０．
５〜２．０ｍｍの範囲の直径を有するディスクであるこ
とが好ましい。図示されているように、エミッタはウェ
ーネルト開口から、例えば、０．１ｍｍから１．０ｍｍ
の範囲の間隔で離隔されている。単純化のために、ビー
ム制御装置は、従来から当業者に周知なので図示されて
いない。言うまでもなく、図の寸法は必ずしも同じ縮尺
ではない。
フラッドビームは一般的に、ウェーネルト電子銃により
発生さっる。図２は、ベース２３、陰極支持アーム２
４、陰極フィラメント２５、ウェーネルト支持アーム２
７および従来のウェーネルト開口２８で構成されたウェ
ーネルト電極を有する従来のウェーネルト電子銃アセン
ブリを示す。ベース２３はセラミック、支持部材２４は
タンタル、鋼またはモリブデンでよい。フィラメント２
５はタングステン線、ウェーネルト開口を形成する材料
は鋼またはタンタルでよく、電子エミッタ２６は、例え
ばタンタルである。電子エミッタの有効面積は、通常
０．５〜３ｍｍ2の範囲である。電子エミッタは、０．
５〜２．０ｍｍの範囲の直径を有するディスクであるこ
とが好ましい。図示されているように、エミッタはウェ
ーネルト開口から、例えば、０．１ｍｍから１．０ｍｍ
の範囲の間隔で離隔されている。単純化のために、ビー
ム制御装置は、従来から当業者に周知なので図示されて
いない。言うまでもなく、図の寸法は必ずしも同じ縮尺
ではない。
【００１３】常用のＳＣＡＬＰＥＬツールにおけるウェ
ーネルト電子銃は陰極（すなわち、ウェーネルト開口）
により、陽極に対して負になるように、数百ボルトまで
バイアスがかけられる。
ーネルト電子銃は陰極（すなわち、ウェーネルト開口）
により、陽極に対して負になるように、数百ボルトまで
バイアスがかけられる。
【００１４】ＳＣＡＬＰＥＬ露光ツールの電子源の重要
な特徴は、前述したように比較的低い電子ビームの輝度
である。最も効果的な露光のためには、ビームの輝度を
１０ 4Ａｃｍ-2ｓｒ-1未満の値に制限することが好まし
い。これは、通常は輝度を最大にするよう最適化される
従来の走査電子ビーム露光ツールとは対照的である。こ
の走査電子ビーム露光ツールは米国特許第４，５８８，
９２８号公報に記載されている。
な特徴は、前述したように比較的低い電子ビームの輝度
である。最も効果的な露光のためには、ビームの輝度を
１０ 4Ａｃｍ-2ｓｒ-1未満の値に制限することが好まし
い。これは、通常は輝度を最大にするよう最適化される
従来の走査電子ビーム露光ツールとは対照的である。こ
の走査電子ビーム露光ツールは米国特許第４，５８８，
９２８号公報に記載されている。
【００１５】本発明による改良されたウェーネルト電子
銃を図３に示す。標準的なＳＣＡＬＰＥＬウェーネルト
と根本的に異なる点は、ウェーネルト３７が正にバイア
スされ、そのバイアス電圧が２０００〜８０００Ｖの範
囲内であることである。これは標準的なＳＣＡＬＰＥＬ
ウェーネルトに比べて、逆バイアスである。その結果、
概ね平行な電子フラックスラインを有する層流の出力ビ
ーム４１が得られる。すなわち、電子ビームパターン内
に殆どあるいは全くクロスオーバーが存在しない。
銃を図３に示す。標準的なＳＣＡＬＰＥＬウェーネルト
と根本的に異なる点は、ウェーネルト３７が正にバイア
スされ、そのバイアス電圧が２０００〜８０００Ｖの範
囲内であることである。これは標準的なＳＣＡＬＰＥＬ
ウェーネルトに比べて、逆バイアスである。その結果、
概ね平行な電子フラックスラインを有する層流の出力ビ
ーム４１が得られる。すなわち、電子ビームパターン内
に殆どあるいは全くクロスオーバーが存在しない。
【００１６】この逆バイアスウェーネルトからのビーム
特性を高めるために、コンピュータシミュレーション
は、ウェーネルト開口が図３に示すようなテーパ状であ
ることが好ましいことを示した。図３は円形の開口３８
を有するディスクからなるウェーネルト電極３７を示
す。ディスク３７は、は第１の面と第２の面とを有し、
前記開口は円筒形部分と円錐形部分とからなり、前記円
筒形部分は前記ディスクの前記第１の面から、前記開口
内で距離Ｘだけ延在しており、前記円錐形部分は前記円
筒形部分から前記ディスクの前記第２の面にまで延在し
ている。円錐形部分の角度はαで示される。電子ビーム
エミッタ３６は図示されているように、円錐形部分の中
に配置されている。
特性を高めるために、コンピュータシミュレーション
は、ウェーネルト開口が図３に示すようなテーパ状であ
ることが好ましいことを示した。図３は円形の開口３８
を有するディスクからなるウェーネルト電極３７を示
す。ディスク３７は、は第１の面と第２の面とを有し、
前記開口は円筒形部分と円錐形部分とからなり、前記円
筒形部分は前記ディスクの前記第１の面から、前記開口
内で距離Ｘだけ延在しており、前記円錐形部分は前記円
筒形部分から前記ディスクの前記第２の面にまで延在し
ている。円錐形部分の角度はαで示される。電子ビーム
エミッタ３６は図示されているように、円錐形部分の中
に配置されている。
【００１７】ウェーネルト開口の好ましい設計値は下記
の通りである。ｔ＝１．５〜３．５ｍｍ、好ましくは
２．０〜３．０ｍｍ Ｘ＝０．２〜０．６ｍｍ ｄ1：ｄ2＝１．２〜４．０ α＝１５〜４０゜ ここで、ｄ1はウェーネルト開口の直径であり、ｄ2は電
子エミッタの直径である。
の通りである。ｔ＝１．５〜３．５ｍｍ、好ましくは
２．０〜３．０ｍｍ Ｘ＝０．２〜０．６ｍｍ ｄ1：ｄ2＝１．２〜４．０ α＝１５〜４０゜ ここで、ｄ1はウェーネルト開口の直径であり、ｄ2は電
子エミッタの直径である。
【００１８】従来のウェーネルト銃と本発明の逆バイア
スウェーネルト銃との出力ビーム特性のコンピュータシ
ミュレーション比較結果を図４及び図５に示す。図４に
おける曲線４５は従来のウェーネルトのシミュレーショ
ン結果であり、ビーム輝度が８．２ｍｒａｄ未満で大幅
に低下してしまう。これに対して、本発明の改良された
ウェーネルトのビーム輝度曲線４６は均一であり、１
５．６０９ｍｒａｄまで低ビーム輝度を維持する。
スウェーネルト銃との出力ビーム特性のコンピュータシ
ミュレーション比較結果を図４及び図５に示す。図４に
おける曲線４５は従来のウェーネルトのシミュレーショ
ン結果であり、ビーム輝度が８．２ｍｒａｄ未満で大幅
に低下してしまう。これに対して、本発明の改良された
ウェーネルトのビーム輝度曲線４６は均一であり、１
５．６０９ｍｒａｄまで低ビーム輝度を維持する。
【００１９】実際のコンピュータシミュレーションによ
り行われた、従来のウェーネルトと本発明のウェーネル
トのビームプロフィールの比較を図６及び図７に示す。
図６は、従来のウェーネルトのビームプロフィールを示
す。ビーム内のクロスオーバーが歴然としている。図７
は本発明の改良されたウェーネルトのビームプロフィー
ルであり、明白なクロスオーバーは存在しない。
り行われた、従来のウェーネルトと本発明のウェーネル
トのビームプロフィールの比較を図６及び図７に示す。
図６は、従来のウェーネルトのビームプロフィールを示
す。ビーム内のクロスオーバーが歴然としている。図７
は本発明の改良されたウェーネルトのビームプロフィー
ルであり、明白なクロスオーバーは存在しない。
【００２０】本明細書で使用される、電子エミッタとい
う用語は、ほぼ平坦な放射表面を有する中実の金属体を
意味するものとし、前記平坦な放射表面は対称形、つま
り円形または正多角形の形状を有する。また本明細書で
使用される、基板という用語は、基板上に半導体加工物
が存在するか否かにかかわらず、電子ビーム露光システ
ムの対象面を画成するのに使用する。電子光学面という
用語は、電子銃の電子放出表面と電子ビーム像が集束す
る表面、つまり半導体ウエハが位置する対象面との間
の、電子ビーム露光システムの空間のｘ−ｙ面を述べる
のに使用することができる。
う用語は、ほぼ平坦な放射表面を有する中実の金属体を
意味するものとし、前記平坦な放射表面は対称形、つま
り円形または正多角形の形状を有する。また本明細書で
使用される、基板という用語は、基板上に半導体加工物
が存在するか否かにかかわらず、電子ビーム露光システ
ムの対象面を画成するのに使用する。電子光学面という
用語は、電子銃の電子放出表面と電子ビーム像が集束す
る表面、つまり半導体ウエハが位置する対象面との間
の、電子ビーム露光システムの空間のｘ−ｙ面を述べる
のに使用することができる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低輝度で、殆どクロスオーバー（交錯）の無い層流の電
子ビームが得られる。これらのビーム特性はＳＣＡＬＰ
ＥＬツールによって理想的であり、近視野における合焦
用光学要素が不要となる。
低輝度で、殆どクロスオーバー（交錯）の無い層流の電
子ビームが得られる。これらのビーム特性はＳＣＡＬＰ
ＥＬツールによって理想的であり、近視野における合焦
用光学要素が不要となる。
【図１】ＳＣＡＬＰＥＬ露光システムの原理を示す模式
的構成図である。
的構成図である。
【図２】タンタルディスクエミッタを有する従来のウェ
ーネルト電子銃の模式的構成図である。
ーネルト電子銃の模式的構成図である。
【図３】本発明により改良されたウェーネルト電子銃の
模式的構成図である。
模式的構成図である。
【図４】従来のウェーネルト電子銃の陰極からの電子放
射プロフィールの輝度変化を示す特性図である。
射プロフィールの輝度変化を示す特性図である。
【図５】本発明による逆バイアスウェーネルトからの電
子放射プロフィールの輝度変化を示す特性図である。
子放射プロフィールの輝度変化を示す特性図である。
【図６】従来のウェーネルト電子銃の陰極からの電子放
射プロフィールを示す模式図である。
射プロフィールを示す模式図である。
【図７】本発明の改良されたウェーネルト電子銃からの
電子放射プロフィールを示す模式図である。
電子放射プロフィールを示す模式図である。
１１ 光線
１２ リソグラフィー・マスク
１３ 高散乱材料領域
１４ 低散乱材料領域
１５ 磁気レンズ
１６ 後部焦点面遮断フィルタ
１７ 後部焦点面遮断フィルタ開口部
１９ 光学面
２０ 露光領域
２１ 非露光領域
２３ ベース
２４ 支持部材
２５ 陰極フィラメント
２６ 電子エミッタ
２７ ウェーネルト支持アーム
２８ ウェーネルト開口
３３ ベース
３４ 支持部材
３５ 陰極フィラメント
３６ 電子エミッタ
３７ ウェーネルト電極
３８ 円形開口
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｌ 21/30 ５４１Ｓ
(72)発明者 ジェームス アレクサンダー リドル
アメリカ合衆国、07090 ニュージャー
ジー、ウェストフィールド ラーウェイ
アベニュー 1067
(72)発明者 ウォーレン ケー． ワスキエビッツ
アメリカ合衆国、08809 ニュージャー
ジー、クリントン、レイ ストリート
114
(56)参考文献 特開 平６−216011（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−129166（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−225747（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−31469（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/027
G03F 7/20 504
G03F 7/20 521
H01J 37/06
H01J 37/305
Claims (10)
- 【請求項１】 レンズ・システムを使用して、パターン
化された電子ビームをレジスト被覆半導体ウエハの表面
に投影する少なくとも１つのリソグラフィステップを含
み、 （ａ）（ｉ）リソグラフィ・マスク、および （ｉｉ）前記電子ビームの電子を本質的に透過させない
後部焦点面フィルタ、 を順次通して、前記電子ビームを前記レジスト被覆半導
体ウエハ上へ投射するステップを有する半導体集積回路
の製造方法であって、 前記電子ビームが電子銃によって発生され、 前記電子銃が、 （ｂ）前記電子ビームが前記電子エミッタから前記陽極
に流れるように、電子エミッタと、該電子エミッタから
離隔された陽極との間にバイアスを確立し、ここで、前
記電子銃は前記電子エミッタの周囲にウェーネルト開口
を更に有する、 （ｃ）前記ウェーネルト開口が正にバイアスされるよう
に、前記ウェーネルト開口と前記陽極との間にバイアス
を確立することにより動作されることを特徴とする半導
体集積回路の製造方法。 - 【請求項２】 前記電子ビームが１０4Ａｃｍ-2ｓｒ-1
より小さい輝度を有することを特徴とする請求項１に記
載の方法。 - 【請求項３】 電子ビーム露光システムであって、 （ａ）電子ビーム・エミッタと、 （ｂ）前記電子ビーム・エミッタを取り囲むウェーネル
ト電極と、 （ｃ）陽極と、 （ｄ）リソグラフィ・マスクと、 （ｅ）後部焦点面フィルタと、 （ｆ）基板と、 （ｇ）前記電子ビーム・エミッタからの電子ビームを生
成するためのバイアス手段を含む手段と、 （ｈ）前記陽極、前記リソグラフィ・マスク、前記後部
焦点面フィルタを順次通って、前記電子ビームの少なく
とも一部を前記基板へ配向する手段と （ｉ）前記陽極に対して正に前記ウェーネルト電極にバ
イアスをかける手段とからなることを特徴とする電子ビ
ーム露光システム。 - 【請求項４】 前記ウェーネルト電極は円形の開口を有
するディスクであることを特徴とする請求項３に記載の
システム。 - 【請求項５】 前記ディスクは第１の面と第２の面とを
有し、前記開口は円筒形部分と円錐形部分とからなり、
前記円筒形部分は前記ディスクの前記第１の面から、前
記開口内で距離Ｘだけ延在しており、前記円錐形部分は
前記円筒形部分から前記ディスクの前記第２の面にまで
延在していることを特徴とする請求項４に記載のシステ
ム。 - 【請求項６】 前記電子ビーム・エミッタはディスクで
あることを特徴とする請求項５に記載のシステム。 - 【請求項７】 前記電子ビーム・エミッタは前記開口の
前記円錐形部分内に配置されていることを特徴とする請
求項６に記載のシステム。 - 【請求項８】 前記開口の直径はｄ1であり、前記電子
ビーム・エミッタの直径はｄ2であり、前記ウェーネル
ト電極の厚さはｔであり、前記円錐形部分の角度はαで
あり、 ｔ＝１．５〜３．５ｍｍ Ｘ＝０．２〜０．６ｍｍ ｄ1：ｄ2＝１．２〜４．０ α＝１５〜４０゜ であることを特徴とする請求項７に記載のシステム。 - 【請求項９】 前記エミッタがタンタル・ディスクを含
むことを特徴とする請求項８に記載のシステム。 - 【請求項１０】 前記バイアス手段は２０００〜８００
０Ｖの電源であることを特徴とする請求項３に記載のシ
ステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/310701 | 1999-05-07 | ||
| US09/310,701 US6492647B1 (en) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | Electron guns for lithography tools |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001015429A JP2001015429A (ja) | 2001-01-19 |
| JP3492978B2 true JP3492978B2 (ja) | 2004-02-03 |
Family
ID=23203735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000135071A Expired - Fee Related JP3492978B2 (ja) | 1999-05-07 | 2000-05-08 | 半導体集積回路の製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6492647B1 (ja) |
| EP (1) | EP1052678B1 (ja) |
| JP (1) | JP3492978B2 (ja) |
| KR (1) | KR100850034B1 (ja) |
| DE (1) | DE60042468D1 (ja) |
| TW (1) | TW497145B (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000079565A1 (en) * | 1999-06-22 | 2000-12-28 | Philips Electron Optics B.V. | Particle-optical apparatus including a particle source that can be switched between high brightness and large beam current |
| JP4134000B2 (ja) * | 2004-10-28 | 2008-08-13 | Ｎｅｃマイクロ波管株式会社 | 電子銃 |
| US7576341B2 (en) * | 2004-12-08 | 2009-08-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Lithography systems and methods for operating the same |
| JP2009146884A (ja) * | 2007-11-22 | 2009-07-02 | Mamoru Nakasuji | 電子銃及び電子線装置 |
| US10573481B1 (en) * | 2018-11-28 | 2020-02-25 | Nuflare Technology, Inc. | Electron guns for electron beam tools |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3614422A (en) * | 1969-08-01 | 1971-10-19 | Hitachi Ltd | Surge reduction resistors between a high-voltage source and an electron microscope electron gun |
| US4588928A (en) * | 1983-06-15 | 1986-05-13 | At&T Bell Laboratories | Electron emission system |
| JPS6049545A (ja) * | 1983-08-29 | 1985-03-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電子銃のビ−ム発生法 |
| JPS61142645A (ja) * | 1984-12-17 | 1986-06-30 | Hitachi Ltd | 正，負兼用イオン源 |
| US5029259A (en) * | 1988-08-04 | 1991-07-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Microwave electron gun |
| US5258246A (en) * | 1989-08-07 | 1993-11-02 | At&T Bell Laboratories | Device manufacture involving lithographic processing |
| US5079112A (en) * | 1989-08-07 | 1992-01-07 | At&T Bell Laboratories | Device manufacture involving lithographic processing |
| DE4430534A1 (de) * | 1994-08-27 | 1996-04-11 | Hell Ag Linotype | Elektronenstrahl-Erzeuger |
| US5633507A (en) * | 1995-09-19 | 1997-05-27 | International Business Machines Corporation | Electron beam lithography system with low brightness |
| US5854490A (en) * | 1995-10-03 | 1998-12-29 | Fujitsu Limited | Charged-particle-beam exposure device and charged-particle-beam exposure method |
| JPH09129166A (ja) * | 1995-11-06 | 1997-05-16 | Nikon Corp | 電子銃 |
| GB2343545B (en) * | 1995-11-08 | 2000-06-21 | Applied Materials Inc | An ion implanter with three electrode deceleration structure and upstream mass selection |
| JPH09180663A (ja) * | 1995-12-26 | 1997-07-11 | Nikon Corp | 電子銃及び該電子銃を備えた電子線転写装置 |
| JPH1131469A (ja) * | 1997-07-08 | 1999-02-02 | Nikon Corp | 電子銃 |
-
1999
- 1999-05-07 US US09/310,701 patent/US6492647B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-05-05 EP EP00303786A patent/EP1052678B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-05-05 DE DE60042468T patent/DE60042468D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-05-08 KR KR1020000024335A patent/KR100850034B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2000-05-08 JP JP2000135071A patent/JP3492978B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2000-07-15 TW TW089108684A patent/TW497145B/zh not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1052678B1 (en) | 2009-07-01 |
| KR100850034B1 (ko) | 2008-08-04 |
| DE60042468D1 (de) | 2009-08-13 |
| KR20010014881A (ko) | 2001-02-26 |
| JP2001015429A (ja) | 2001-01-19 |
| TW497145B (en) | 2002-08-01 |
| US6492647B1 (en) | 2002-12-10 |
| EP1052678A2 (en) | 2000-11-15 |
| EP1052678A3 (en) | 2006-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4416962B2 (ja) | 荷電粒子リソグラフィ装置用の照明システム | |
| JP3492977B2 (ja) | 半導体集積回路の製造方法 | |
| JP3113820B2 (ja) | 低輝度を有する電子ビーム・リソグラフィ・システム | |
| US7696498B2 (en) | Electron beam lithography method and apparatus using a dynamically controlled photocathode | |
| JP2002541623A (ja) | 高速大規模並列マスクレスデジタル電子ビーム直接描画リソグラフィおよび走査型電子顕微鏡のための静電集束アドレス可能電界放出アレイチップ（ＡＦＥＡ’ｓ） | |
| US6326633B2 (en) | Device fabrication methods using charged-particle-beam image-transfer apparatus exhibiting reduced space-charge effects | |
| JP3986792B2 (ja) | 荷電粒子投射リソグラフィ・システムにおける空間電荷に起因する収差を抑制する装置 | |
| JP2002511197A (ja) | 電子ビームコラム用成形陰影投影 | |
| EP1141995A1 (en) | Array of multiple charged particle beamlet emitting columns | |
| JP3492978B2 (ja) | 半導体集積回路の製造方法 | |
| JPH01159955A (ja) | 電子イメージプロジェクタ | |
| KR100757215B1 (ko) | 전자빔 리소그라피 도구용 조명 시스템 | |
| US6621090B2 (en) | Electron-beam sources exhibiting reduced spherical aberration, and microlithography apparatus comprising same | |
| JP2002289517A (ja) | 電子ビーム近接露光装置及び方法 | |
| JP3658149B2 (ja) | 電子線露光装置 | |
| TW202004821A (zh) | 帶電粒子束描繪裝置及帶電粒子束描繪方法 | |
| JP2004193157A (ja) | 電子線照明光学系及び電子線露光装置 | |
| JP2000058448A (ja) | 電子ビ―ム転写装置及び半導体デバイス製造方法 | |
| JP2000021704A (ja) | パターン露光方法およびパターン露光装置 | |
| JP2001007010A (ja) | 荷電粒子線転写装置及びこれを用いるデバイス製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081114 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081114 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091114 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101114 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111114 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121114 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121114 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131114 Year of fee payment: 10 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |