JPH0353437A - 電子ビーム露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 電子ビーム露光装置、特に＠細パターンを露光する際の
電子ビームの断面形状を整形するビーム整形電極の構造
に関し、 該ビーム整形電極の開口部の形状を全て、角形形状とす
ることなく、電子ビーム強度に係るガウス分布を積極的
に補正して、均一な微細バクーンの露光処理をすること
を目的とし、 少なくとも、被露光対象物に電子ビームを出射する電子
銃と、前記電子ビームを偏向走査する電子ビーム偏向手
段と、前記電子ビームの断面形状を整形する第１及び第
２のビーム整形千段ｌ３とを具備し、前記第１及び第２
ビーム整形手段のうち少なくとも１つは電子遮蔽仮に大
開口領域と咳大開口領域に接して開口された小開口領域
とを設け、該小開口領域の一端が非直線形状を有してい
ることを含み構或する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、電子ビーム露光装置に関するものであり、更
に詳しく言えば微細パターンを露光する際の電子ビーム
の断面形状を整形するビーム整形電極の構造に関するも
のである。

近年、被露光対象物に電子ビームを偏向走査して、半導
体集禎回路等の微細パターン露光をする電子ビームＳ省
光装置が使川されている。

これによれば、幅数１０Ｃμｍ〕の微細パターンをｊ勺
等にｎ光することができるビーム整形電極を具備した電
子ビーノ−ｎ光装置の要望がある。

〔従来の技術〕

第５〜７圓は、従来例に係る説明図である。

第５図は、従来例の電子ビーム露光装置に係る構威図を
示している。

図において、電子ビームｎ光装置は、電子ビーム鏡筒ｌ
に、電子銃１ａ，ｃｌ向系１ｂ，　ビーム整形電極（以
下アパーヂャという）ＩＣ及びステージ１ｄを具備し、
これを制御するｎ光処理制御装Ｔｆ２から威る。該装置
の機能は露光データＤ　Ｉ　Ｎを人力して、ステージ１
ｄに載置された被ｇ貫光対象物３に電子ビーム１１ａを
偏向走査し、微細パターン等をｔｂｔ画するものである
。

第６図（ａ）〜（ｂ）は、従来例のアパーチャに係る栖
戊図であり、同図（ａ）は、菱形状の大開口部を有する
アバーチャを示している。この菱形状のアバーチャを−
ｔ下に組合わせて、大閉口部の重なりを利用し、電子ビ
ーム１ｅの断面形状を平行四辺形状等に整形することが
できる。

また、同図（ｂ）は、三角形状の大開口部と、長方形状
の小開口部とをアパーチャを示していた。

このアパーチャはバット゛等の描画パターン面積の広い
場合には、大開口部を上下に組合わせ、その重なりを利
用して電子ビームＩｅを整形するものである。さらにア
パーチャは小開口部を上下に組合わせることにより、そ
の重なりを利用して、電子ビームＩｅの断面形状を微小
長方形状に整形することができる。これにより、アルミ
配ｖＡ等の微細線状パターンの露光処理をすることがで
きる。

同図（ｅ）は、パッド等の一定したパターンを商光する
場合に用いる長方形状の７パーチャを示している。

（発明が解決しようとする！！ｌ！題〕第７図（ａ）〜
（ｂ）は、従来例の問題点を説明する図であり、同ＵＡ
（ａ）は、節］．　′ＩｊＸ２のビーム整形アパーチャ
４．５を用いて、電子ビームｌｃの断面形状を長方形状
に整形している状態を示している。

図において、例えば断面が円形状の電子ビーム１ｅを第
１のビーム整形アバーチャ４に入射すると、その大開口
部を通過した電子ビームｌｅのみが第２のビー人整形ア
バーチャ５に達する。さらに第２のビーム整形アバーチ
ャを通過した電子ビームｌｅがレジスト等の破ｎ光対象
物３に到達し、その投影パターン６は長方形状となる。

同図（ｂ）は、投影パターン６と電子ビーム強度との関
係を示している。

図において、レジスト等の被露光対象物３に到達した電
子ビームの強度は、正規分布（ガウス分布）となる。従
って、電子ビーム強度の最大値となる電子ビーＪ．　ｌ
　ｅの中心付近により露光された投影パターン６の中心
部分に係るレジストには、熱電子が多くドーピングされ
る。

しかし、電子ビーム強度が弱くなる投影パターン６の短
辺部分の熱電子に係るドーズ檀がそのｑ心部分に比べて
減少する。これにより、レジスト感度にバラッ；トを生
し、梢度良い微細線状パターンの露光処理をすることが
できないという問題がある。

本発明はかかる従来の問題に鑑みて創作されたものであ
り、ビーム整形電極の開口ｌ】１１の形状を全て、角形
形状とすることなく、電子ビーム強度に係るガウス分布
を４ｎ極的に補正して、均一な微細パターンの露光処理
をすることを可能とする電子ビーム露光装置の提供を目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕 第１図は、本発明の電子ビーム露光装置に係る原理図を
示している。

その装置は、少なくとも、？ｎｆｆ光対象物１４に電子
ビーム１１ａを出射する電子銃ｌ１と、前記電子ビ〜ム
１１ａを偏向走査する電子ビーム偏向手段１２と、前記
電子ビーム１１ａの断面形状を整形する第１及び第２の
ビーム整形千段ｌ３とを具備し、前記第１及び第２ビー
ム整形手段１３のうち少なくとも１つは電子遮蔽仮１３
ａに大開口領域八と該大開口領域に接して開口された小
開口領域Ｂとを設け、該小開口領域Ｂの一端が非直線形
状を有していることを特徴とし、上記目的を達成する。

〔作用］ 本発明によれば、第１又は第２のビーム整形千段１３の
小開口頭域Ｂの一端が非直線形状を有している。

このため、小開口領域Ｂの一端を、例えば半円形状にし
、該小開口領域Ｂを設けたビーム整形手段１３を光軸に
ｌ組配置し、該上下の小開口領域Ｂに電子ビーム１１ａ
を通過させることにより、楕円形状の投影パターンを得
ることが可能となる。

従って、該投影パターンの短辺部分の照射面積が角形形
状の場合に比べて面積分布をもつことから、電子ビーム
弾度に係るガウス分布を補正することが可能となる。

これにより、楕円形状の投影パターンを隣同士重ね合わ
せるように電子ビームの１１ａを偏向走査することによ
り、従来例に比べて均一の微細線状パターン等の露光処
理をすることが可能となる。

［実施例］ 次に、図を参照しながら本発明の実施例について説明す
る。

第２〜４図は、本発明の実施例に係る電子ビーム露光装
置を説明する図であり、第２図は、本発明の実施例の電
子ビーム露光装置に係る構戒図を示している。

図において、電子ビーム露光装置は、電子ビーム鏡筒２
０と、被露光対象物２６に電子ビーム２１ａを出射する
電子銃２１と、電子ビーム２１ａを偏向走査する主偏向
器２２ａや副偏向器２２ｂと、電子ビーム２１ａの断面
形状を整形したり、電子ビーム２１ａのプランキング期
間を決定する第１−第５のアバーチャ（ビーム整形電極
）２３ａ〜２３ｅと、電子ビーム２１ａの集束等をする
電子レンズ系２４と、被露光対象物２７を載置するステ
ージ２５を具備している。また、該装置は、これらの電
子銃２１や偏向系２２ａ．２２ｂステージ２５等の人出
力の制御をする露光データ処理制御装置２６から構或さ
れている。

該装置の機能は、露光データＤＩＮを入力して、レジス
トを形成した被露光対象物２７に電子ビーム２１ａ５：
偏向走査，例えば、？ｉｔｍコイル等の主偏向｝Ｓ２２
ａにより、主偏向露光領域を移動し、静電偏向器等の副
偏向器２２ｂにより、副偏向露光領域において、微細パ
ターン等を１苗画するものである。

第３図（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施例のビム整形電
極に係る構成図であり、同図（ａ）は三角形の大開口領
域の一辺に半円形状の小開口領域を設けたアバーチャを
示している。

このアパーチャｌｍを用い、大開口領域（以下大開口部
という）八を上下にして組み合わせることにより、電子
ビーム２１ａを四角形状にしてパッド等の大面積のパタ
ーン露光をすることができる。また、小開口領域（以下
小開口部という）Ｂを上下にして組み合わせることによ
り、電子ビーム２１ａを小丸パターンに整形することが
できる。

同図（ｂ）は、三角形状の大開口部と一辺が半円形状の
長方形状の小開口部とを組み合わセたアバーチャを示し
ている． このアパーチャ１組を用いて大開口部八を上ｆに組み合
わせることにより、電子ビーム２１ａを菱形状に整形す
ることができる。また、小開口部Ｂを上下にして組み合
わせることにより、電子ビーム２１ａを楕円形状に整形
することができる。

同図（Ｃ）は、正方形状の大開口部とその一辺に半円形
状の小開口部を設けたアパーチャを示している。

このアパーチャ１組を用いて大開口部Ａを上下に組み合
わせることにより、電子ビーム２１ａを正方形状や長方
形状に整形することができる。なお、アパーチャを回転
したり、同図（ａ），　　（ｂ）のアバーチャを組み合
わせることにより、電子ビーム２＋ａの断面形状を多数
整形することができる。

第４図（ａ）．　　（ｂ）は、本発明の実施例に係る微
細パターン露光の説明図であり、同図（ａ）は第２，第
３のアパーチャ２３ｂ，２３ｃを用いて、電子ビーム２
１ａを楕円形状に整形している状態を示している。

図において、例えば、主偏向器２２ａの下部に位置する
第２．第３のアパーチャに第３図（ｂ）に示すようなア
パーチャを１組設置して、電子ビム２１ａを整形するも
のとする。この際に、第１のアパーチャ２３ａ等により
丸形に整形された電子ビーム２１ａが第２のアパーチャ
２３ｂに入射すると、その大開口部八および小開口部Ｂ
を通過した電子ビーム２１ａのみが第３のアパーチャ２
３ｃに到達する。さらに、第３のアパーチャ２３ｃを通
過した電子ビーム２１ａがレジストを塗布した半導体装
置等の被露光対象２７に到達する。これにより、投影パ
ターン２８を楕円形状にすることができる。

同図（ｂ）は投影パターン２８を連続して、露光処理を
してい状態を示している。

図において、投影パターン２８を連続する場合には、副
偏向等２２ｂにより走査偏向する。

この際に、小開口部を通過した電子ビーム２ｌａを重ね
合わせるように露光する。これにより、重ね合わせられ
た部分の熱電子の１′−ズ量が増大し、楕円形状の中心
付近の付近の熱電子のドーズ量と該小開口部Ｂとを重ね
合わせた部分の熱電子のドーズ景とを近似させることが
可能となる。

このようにして、第２，第３のアパーチャ２３ｂ，２３
ｃの小開口部Ｂの一端が半円形状を有している。

このため、小開口部Ｂを設けた第１　第２のアパーチャ
２３ｂ，２３ｃを主偏向器２２ａの下部に１組配置し、
該上下の小開口部Ｂに電子ビーム２１ａを通過させるこ
とにより、被露光対象物２７において楕円形状の投影パ
ターン２８の短辺部分の照射面積が角形形状の場合に比
べて面積分布をもつことから、電子ビーム強度に係るガ
ウス分布を補正するとが可能となる。

これにより、楕円形状の投影パターン２８を連続して重
ね合わせた場合と、従来例のように長方形状の投影パタ
ーン６を連続して重ね合わせた場合とを比較すれば、従
来例の重なり部分の熱電子ドーズ量よりも、本発明の重
なり部分の熱電子の方が多くなることから、均一な微細
線状パターンの露光処理をすることが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、小開口部を半円形
状にしたビーム整形電極を上下に組み合わせることによ
り、電子ビームを楕円形状に整形することができる。

このため、幅数１０Ｃμｍ〕程度の連続する微細パター
ンの露光処理を精度良く行うことが可能となる これにより、均一な微細パターンの溝画ができることか
ら、高集積，高密度の半導体装置の製造に寄与するとこ
ろが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の電子ビーム露光装置に係る原理図、 第２図は、本発明の実施例の電子ビーム露光装置に係る
構戊図、 第３図（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施例のビーム整形
電極に係る構戒図、 第４図（ａ），（ｂ）は、本発明の実施例に係る微細パ
ターン露光の説明図、 第５図は、従来例の電子ビーム露光装置に係る構成図、 第６図は、従来例のアバーチャに係るｆｉ威図、第７図
（ａ），　　（ｂ）は、従来例の問題点を説明する図で
ある。 （符号の説明） １ｌ・・・電子銃、 １１ａ・・・電子ビーム、 １２・・・電子ビーム偏向手段、 １３・・・ビーム整形手段、 １　３　０ ・・電子遮蔽板、 Ａ・・・大開口領域、 Ｂ ・小開口領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 少なくとも、被露光対象物（１４）に電子ビーム（１１
   ａ）を出射する電子銃（１１）と、前記電子ビーム（１
   １ａ）を偏向走査する電子ビーム偏向手段（１２）と、
   前記電子ビーム（１１ａ）の断面形状を整形する第１及
   び第２のビーム整形手段１３とを具備し、 前記第１及び第２ビーム整形手段（１３）のうち少なく
   とも１つは電子遮蔽板（１３ａ）に大開口領域（Ａ）と
   該大開口領域に接して開口された小開口領域（Ｂ）とを
   設け、該小開口領域（Ｂ）の一端が非直線形状を有して
   いることを特徴とする電子ビーム露光装置。