JPS60106130A - 荷電ビ−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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路等の微細なパターン形成に用
いられる電子ビームあるいはイオンビームによるマルチ
ビーム方式の荷電ビーム露光装置に関するものである。

〔発明の背景〕

従来、荷電ビームによる露光装置として、単一ビームを
用いたスポットビーム、固定成形ビーム、可変成形ビー
ムの各方式が開発されている。しかし、これらの方式で
は単一ビームを用いるために高密度なバタンか要求され
る１、ｓｉパタン描画用としては、描画時間が長くスル
ープットが小さいという問題が生じている。スループッ
トを向上するだめには、多数のビームを同時に発生する
マルチビーム方式が有望である。マルチビーム方式テは
、各ビームを同じように偏向、ブラッキング等の制御を
するものと、各ビームを独立に制御するものがある。前
者では、偏向器、ブランカ等は一個ずつでよいが、後者
では各ビームに対して、偏向器、ブランカ等の制御手段
が必要となる。前者では、個々のビームを独立に制御す
ることが困難なために位置合わせ精度の点で問題がある
が、後者では、原理的に個々のビームを独立に制御して
いるのでこの問題はない。後者の方式においては、ビー
ムの本数が多くなると、偏向器、ブランカ等の制御手段
の数も比例して増加するので、微小な構造の偏向器、ブ
ランカを多数組み入れた制御機構が必要となる。ブラン
カを多数組み込んだマトリックスブランカを用いた荷電
ビーム露光装置については、特願昭５８−６３７７２に
詳しく述べられている。第１図にマトリックスブランカ
の概念図を示す。１１は、複数個の開口を有するスリッ
トであり、１２は各開口に対応した一対の偏向あるいは
ブランカの機能を持つ電極である。開口を通過する荷電
ビームは、電極１２に電圧をかけて偏向やビームオン・
オフのブランキング動作をさせる回路１ろにより制御さ
れる。ところで、この開口の像を電子光学系により縮小
して、微細バタン描画に適用する場合を考えると開口の
大きさは数百μｍ以下の非常に小さいものとなシ、電極
１２の寸法も同様に微小となる。スリット１１の開口と
開口の間はある幅のメツシーを形成しているが、この像
が開口の像の大きさに比べて小さくビームの強度分布に
あまシ影響を与えず無視できるようにするには、開口と
開口の間を十分小さくする必要がある。１０の大きさが
微小なために、゛開口と開口の部分をさらに小さくする
と、マトリックスブランカの製造が困難になるという問
題が生じる。これをさけるために、開口と開口の間を開
口の大きさの整数倍にとシ、このときの開口と開口の間
の部分に対応する、試料面上でビームが照射されない部
分を露光するだめに、マトリックスブランカを通過づる
ビーム全体を偏向器により開口と開口の間隔分だけソフ
トさせて、何回かに分けてこの部分を露光する方法も考
えられる。しかし、この方法では偏向により何回かに分
けて露光するだめに、偏向器ＯＤＡ変換器の整定時間に
よるむだ時間のだめ描画時間が長くなるという問題があ
る。

〔発明の目的〕

本発明は、マトリックスブランカを用いたマルチビーム
方式の露光装置において、より高速な描画を可能とする
荷電ビーム露光装置を提供することが目的である。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、上記目的を達成するために、２次元マ
）　ＩＪソクス状の開口とこの開口を通過する荷電ビー
ムを偏向あるいはブランキングする開口ごとの電極とを
有するマトリックスブランカの複数個を互いに一定間隔
ずつ離して配置し、これらの複数個のマトリックスブラ
ンカの各々の開口による試料面上の開口像が、前記マ）
　ＩＪソクスプラン力の配置順序と同じ順序に一定間隔
で並ぶように前記複数個のマトリックスブランカをそれ
ぞれ別個に偏向制御する偏向器を設ける構成とすること
にある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の荷電ビーム露光装置の実施例を示して、
その構成、動作について詳細に説明する。

本発明の荷電ビーム露光装置の構成を、第２図に示す。

ここで、２１は光源、２２はマトリックスブランカ、２
６は絞り、２４は偏向器、２５は縮小レンズ、２６はブ
ランキング絞り、２７は対物レンズ、２８は位置決め偏
向器、２９は試料面である。

まず、マトリックスブランカ２２の部分を説明する。

マトリックスブランカの説明図を第６図に平面図を（ａ
）、立面図を（ｂ）として示す。第６図（ａ）はマトリ
ックスブランカのスリットの開口配列とマトリックスブ
ランカの配列の対応を表わしだ図である。ここで、６１
はスリットの開口、６２は一つのマトリックスブランカ
に対応する２×２の開口配列である。Ａ、　Ｂ、Ｃ，Ｄ
はそれぞれ開１」配列６２に対応してスリットの下部に
設置されるマトリックスブランカを指すものとする。こ
こでは、スリットが一枚のプレートで形成されている場
合を示しだ。一つのマトリックスブランカに対応する２
×２の開口配列６２は開口の大きさｅの２倍の間隔２１
をおいて２×２に配列されている。これに対して、マト
リックスブランカＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄは間隔りをおいて２×
２に配列されている。ここでは、等間隔にマトリックス
ブランカが配列された例を示したが、等間隔に配列され
ていなくてもよい。

スリットは一枚のプレートとしだが、各マトリックスブ
ランカで独立女構造でも良く、一体の構造でなくても良
い。第６図（ｂ）はマトリックスブランカを示す図であ
る。ここで、６６はスリット、６４は開口、６５は一つ
のマトリックスブランカ部分、ろ６はブランカ電極であ
る。スリット６６は、第６図（ａ）のように開口が配列
されている。ここでは、一体構造のスリットの例が示し
である。スリット３６の開口６４を通過したビームは、
ブランカ電極６６によりオン・オフされる。マトリック
スブランカによりオフされたビームは、第２図２６のブ
ランキング絞りによりカットされる。ここでは、ブラン
キング絞りは縮小レンズの結像面に設置されている。な
お、ブランキング絞りは、ブランキング可能であればど
こに設置してもよい。第６図（ａ）のスリットは、第２
図に示すように光源２１により一様に照明される。マト
リックスブランカを通過したビームは絞り２６で散乱ビ
ーム等の不要なビームが除かれ、偏向器２４に入射する
。偏向器２４は、２×２に配列されだＸＹ偏向器４個か
らなる。この偏向器２４は、第６図（ａ）に示したマト
リックスブランカＡ、　Ｂ、　Ｃ，Ｄ、４つの像を後で
説明するようにそれぞれ別個に偏向制御するだめのもの
である。マトリックスブランカＡ、　Ｂ、　Ｃ１Ｄの像
の作り方を第４図に示す。ここで、ａ、ｂ、ｃ、　ｄは
それぞれ第６図（ａ）に示しだマトリックスブランカＡ
、　Ｂ、　Ｃ，Ｉ）のスリットの開口に対応する像を表
わしている。第４図のように各マトリックスブランカの
像を開口と開口の間隔だけＸ、Ｙ方向にずらして各マト
リックスブランカの開口の像がそれぞれ重ならないよう
にし７て描画領域を形成する。このようにして、正方形
の領域内のすべてに一度にビームを照射することが可能
となる。

第５図にパタン発生の方法を表わす。ここで、５１は描
画可能領域、５２は描画パタンである。破線は描画バタ
ンを開口の単位で分割したところを表わしている。５２
のパタンを描画する場合、破線で分割された領域に対応
する開口を通過するビームを、オン、これ以外の領域を
オフ、あるいは破線で分割された領域に対応する開口を
通過するビームを、オフ、これ以外の領域をオンさせる
ようにマトリックスブランカを動作させて描画パタンを
発生させる。このようにして得られた像を、さらに縮小
レンズ２５により縮小する。縮小された像は、対物゛レ
ンズ２７により試料面２９に結像される。前述のように
マトリックスブランカを動作させて、所望のパタンを試
料に露光していくことができる。第５図に示した描画可
能領域５１を越えるパタンを描画する場合は、位置決め
偏向器２８で所望の位置にビーム全体を偏向すればよい
。したがって、描画可能領域５１を露光するには、描画
可能領域５１にビーム位置を合わせるだめの１回の偏向
動作だけ行えばよい。このために、偏向に伴うむだ時間
を低減することが可能となる。この偏向動作の他に試料
ステージを移動させることを組合せてもよいこのように
して、試料全面を露光していくことができる。なお、こ
こではマトリックスブランカの開口と開口の間隔を開口
の大きさと同じとしだが、この間隔は開口の大きさの整
数倍であればよく、また、ＸＹ方向に同じ間隔で配列す
る必要はない。

例えば、開口の間隔を開口の大きさの６倍とした場合、
マトリックスブランカの像を重ね合わせて正方形の描画
領域を形成するためには、マトリックスブランカ２の配
列を６×３にすればよい。なお、上記の間隔は開口の大
きさに対して正確に整数倍とする必要はなく、多少の余
裕をもつ整数倍とすることもできる。

つぎに、本発明の他の実施例を説明する。１１１ｊ記の
実施例では、スリットを照明する光源は１個であったが
、スリットの開口以外の部分でど−１・がカットされて
しまうので、その分試料面でのビーム電流が少なくなる
。ビーム電流を太きぐするだめに、光源を複数個にする
。光源を複数個設けたときの荷電ビーム露光装置の構成
を、第６図に示す。６１は光源、６２はマトリックスブ
ランカ、６ろは絞り、６４は偏向器、６５は縮小レンズ
、６６はブランキング絞り、６７は対物レンズ、６８は
位置決め偏向器、６９は試料面である。ここでは、前実
施例と同様に２×２のマトリックスブランカ配列とし、
２Ｘ２の開口配列を４組持つスリットを、各々の開口配
列の組が一つのマトリックスブランカに対応するように
設置する。光源は、各マトリックスブランカに対応して
１個ずつ設け、２×２に配列される各光源は、２×２に
配列されたマトリックスブランカをそれぞれ一様に照明
する。他の部分は、第２図と全く同様の構成となってお
り、描画動作も同じように行われる。すなわち、第４図
と同じようにマトリックスブランカの像を重ね合わせて
矩形の描画領域を形成し、第５図のようにして描画パタ
／を発生することができる。なおここでは各マトリック
スブランカに１個の光源を対応させたが、複数個の光源
を対応させてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、１個または複数個の光源で複数個のマ
トリックスブランカを照明し、各マトリックスブランカ
からのビームをそれぞれに設けた偏向器により別個に偏
向して、複数マトリックスブランカの各々の像を試料面
上において互いに隣接するマトリックスブランカによる
開口像を交互に隣接させて一定間隔で並べる構成である
ので、マトリックスブランカの一回の動作で試料面上の
矩形領域内に複雑なバタンを同時に描画させることがで
き、従って偏向動作を低減でき、偏向器ＯＤＡ変換器の
整定時間によるむだ時間の影響を少なくすることができ
、高速な描画が可能となる大きな効果があり、ＬＳＩの
バタン描画の露光装置として用いて好適なものである。

なお、」二記の場合、光源を複数個とすることにより、
１個の光源を用いる場合に比較して、試料面でのビーム
電流を太きくすることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はマトリックスブランカの概念図、第２図は本発
明の荷電ビーム露光装置の構成を示す図、第６図はマト
リックスブランカの説明図で（ａ）は平面図、（１））
はその一部の立面図、第４図はマトリックスブランカ群
の像の重ね方、第５図はバタン発生の方法、第６図は本
発明の他の荷電ビーム露光装置の構成を示す図である。 符号の説明 １１．６３・・・スリット　１２・・・電極１３・・・
ブランキング回路２１．６１・・・光源２２．６５．６
２・・・マトリックスブランカ２ろ・・・絞り　２４．
６４・・・偏向器２５．６５・・・縮小レンズ ２６．６６・・・ブランキング絞り ２７．６７・・・対物レンズ ２８．６８・・・位置決め偏向器 ２９．６９・・試料面　６１．３４・・・開口６２・・
・開口配列　６６・・ブランカ電極５１・・・描画可能
領域　５２・・・描画ノくタン特許出願人　日本電信電
話公社 代理人弁理士　中利純之助 才１　図 ３・２図 ４ｐ３図 （Ｑ） １Ｐ４図 溜Ｐ５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）２次元マトリックス状の開口とこの開口を通過す
   る荷電ビームを偏向あるいはブランキングする開口ごと
   の電極とを有するマトリックスブランカの複数個を互い
   に一定間隔ずつ離して配置し、これらの複数個のマトリ
   ックスブランカの各々の開口による試別面上の開［」像
   が、前記マトリックスブランカの配置順序と同じ順序に
   一定間隔で並ぶように前記複数個のマトリックスブラン
   カをそれぞれ別個に偏向制御する偏向器を設けたことを
   特徴とする荷電ビーム露光装置。 （２、特許請求の範囲第１項記載の装置において前記複
   数個のマトリックスブランカは、それぞれに少なくとも
   １個ずつの光源を備えたマトリ・クスブランカであるこ
   とを特徴とする荷電ビーム露光装置。