JPH02205011A

JPH02205011A - マルチ荷電粒子ビーム加工装置

Info

Publication number: JPH02205011A
Application number: JP1024507A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Matsuzaka; 昌明松坂; Masahiro Saida; 斉田　雅裕; Masaaki Ando; 安東　正昭
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1989-02-02
Filing date: 1989-02-02
Publication date: 1990-08-14

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】（産業上の利用分野）本発明は、集積回路素子等の製造工程においてウェハや
マスク基板の試料に微細パターンを描画したり、荷電粒
子（ネオン）を直接注入（イオン・インプランテーショ
ン）する、あるいは真空蒸着等を行う荷電粒子ビーム加
工装置に関し、特に多数のチップを同時に加工し得るマ
ルチ荷電粒子ビーム加工装置に関する。

（従来の技術）集積回路素子等の製造におけるパターン描画方法として
周知の荷電粒子ビームパターン描画法は、生産性が低い
という欠点があったため、複数の荷電粒子ビームを用り
で複数のチップを同時に描画し得るようにして、生産性
を向上させたマルチ荷電粒子ビームパターン描画装置が
従来提案されている（例えば、ＴＥＥＥ　ＴＲＡＮＳＡ
ＣＴＯＩＮＳ　ＯＮ　ＥＬＥＣＴＲＯＮＤＥＶＩＣＥＳ
、　ＶＯＬ、ＥＤ−２８，Ｎｏ、１１．　Ｎｏｖ、１９
８１．　Ｐ、１４２２〜１４２８）。

第３図は、この従来のマルチ荷電粒子ビームパターン描
画装置の概略構成図であり、ビーム源！０１から発射さ
れる荷電粒子ビーム１０８は、アインツェルレンズ１０
２、ブランカ１０３、オブジェクトアパーチャ１０４、
偏向器１０５、及びスクリーンレンズ１０６を介して被
描画物１０７に照射される。尚、第３図においてＺｏは
オブジェクトアパーチャ１０４とスクリーンレンズ１０
６との距離（以下「第１の距離」という）、Ｚｉはスク
リーンレンズ１０６と被描画物１０７どの距離（以下「
第２の距離」という）であり、ｖｌはビーム源１０１と
スクリーンレンズ１０６との間の電圧（以下「第１の電
圧」という）、ｖ２はビーム源１０１と被描画物１０７
との間の電圧（以下「第２の電圧」という）である。

（発明が解決しようとする課題）前記第１の距離Ｚｏと第２の距離Ｚ１とは、それぞれ１
，０００ｍｍ、２０ｎｖｎ程度に設定されるが、このよ
うな設定において被描画物＋０７１に荷電粒子ビームを
集束させるためには、前記第２の電圧ｖ２は第１の電圧
■１の約９倍程度とする必要がある（Ｖ２＝　９　Ｖｉ
）。一方、第１の電圧ｖ１は荷電粒子ビーム源の性能、
及び必要な電流密度（荷電粒子ビームのエネルギー）の
制約から自由に選択できず、供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため本発明は、荷電粒子ビーム源と
、スクリーンレンズとを備え、前記荷電粒子ビーム源か
ら出射される荷電粒子ビームを前記スクリーンレンズを
介して被加工物に照射し、被加工物の加工を行うマルチ
荷電粒子ビーム加工装置において、前記スクリーンレン
ズと被加工物との間に介装され、前記スクリーンレンズ
からの。

荷電粒子ビームを結像する結像手段と、該結像手段ど被
加工物との間に介装され、前記結像手段の位置に結像す
る像の拡がりを制御する加減速補正手段と、被加工物面
に前記結像手段の電圧に対しバイアス電圧を加えるバイ
アス電圧制御手段とを設けるようにしたものである。

（作用）スクリーンレンズを通過した荷電粒子ビームは結像手段
の位置で集束し、更に加減速補正手段によって被加工物
上に集束する。結像手段と被加工物との間のバイアス電
圧を変更することによって、例えばＩＫＶに設定される
ことから、第２の電圧■２は９ＫＶ程度に一義的に決め
られてしまう。

そのため、上記従来の装置をパターン描画以外の例えば
高い荷電粒子ビームのエネルギーを必要とするイオン注
入、あるいはエネルギーが比較的低くてよい蒸着を、１
台のビーム加工装置を用いて行う用途には適さなかった
。即ち、イオン注入では第２の電圧ｖ２を１００ＫＶ程
度、蒸着ではＩＫＶ程度とする必要があるからである。

そこで、従来よく用いられている方法は、被描画物の直
前に加減速用電極を設置する方法であるが、前記第２の
距離Ｚｉは、被描画物１０７上に結像する像の倍率（Ｚ
ｉ／２Ｚｏ）及び装置の大きさの制約から、自由に設定
できない（Ｚｉは通常的２０ｍｍ程度）。

従って、単純にスクリーンレンズ＋０６と被描画物１０
７との間に加減速用電極を設置することも困難である。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、パター
ン描画のみならず、イオン注入、蒸着等にも使用しうる
マルチ荷電粒子ビーム加工装置を提一荷電粒子ビームの被加工物への打込みエネルギーが変更
される。

（実施例）以下本発明の一実施例を添４１図面に基づいて詳述する
。

第１図は本発明の一実施例に係るマルチ荷電粒子ビーム
加工装置の概略構成図である。同図中１はイオンビーム
（荷電粒子ビーム）２７を出力するイオンビーム源（荷
電粒子ビーム源）であり、該イオンビーム源ｌの下方に
ブランカ２、オブジェクトアパーチャ３、偏向器４、ス
クリーンレンズ５、結像用電極（結像手段）６、及び加
減速補正用レンズ（加減速補正手段）７がこの順序で配
されている；イオンビーム２７は、ブランカ２、オブジェクトアパー
チャ３、偏向器４、スクリーンレンズ５、結像用電極６
、及び加減速補正用レンズ７を介してＸＹステージ９上
の試料（被加工物、例えばシリコンウェハ）８に照射さ
れ、該試料８の加工を行う。

イオンビーム源１は、イオン（荷電粒子）を発生させる
イオン源、集束レンズ等より成り、本実施例においては
正電荷のイオンビームを発生する。

ブランカ２は一種の偏向器であり、必要に応じてイオン
ビーム２７を偏向させ、イオンビーム２７がオブジェク
トアパーチャ３によって遮断されるようにして、イオン
ビーム２７のオン（試料８への照射）、オフ（試料８へ
の遮断）を行う。オブジェクトアパーチャ３はイオンビ
ーム２７の形状を成形するものであり、オブジェクトア
パーチャ３のビーム成形孔３ａの形状に応じた像が試料
８上に投影される。偏向器４は、第１の電極４ａと第２
の電極４ｂとにより構成され、試料８上のビーム成形孔
３ａの結像範囲を調整させるために使用される。

スクリーンレンズ５は、シリコン又はアルミニウムに酸
化しにくい金属（例えば金）を蒸着したものであって、
多数のレンズ孔５ａ（例えば直径ｌｌｌ１ｍの円形孔）
が設けられている。このスクリーンレンズ５によりレン
ズ孔５ａのそれぞれに対応高精度に測定される。

上述した各構成要素のうち１〜１０は、真空チェンバｌ
ｌ内に収容され、該真空チェンバ１１は排気装置１２に
より所定圧力（例えば１０−“〜１０−’［ｔｏｒｒ］
　）まで排気される。

イオンビーム源１、ブランカ２、偏向器４、スクリーン
レンズ５、結像用電極６、加減速補正用レンズ７、試料
８、及び排気装置１２には、イオンビーム源コントロー
ラ１６、ブランカコントローラ１７、ビーム偏向コント
ローラ１８、スクリーンレンズ電圧コントローラ１９、
結像用電極電圧コントローラ２０、補正レンズ電圧コン
トローラ２１、バイアス電圧コントローラ（バイアス電
圧制御手段）２２、及び排気コントローラ２３がそれぞ
れ接続され、これらのコントローラ１６〜２３は、イオ
ンビーム源１、ブランカ２、偏向器４、スクリーンレン
ズ５、結像用電極６、加減速補正用レンズ７、試料８に
印加されるバイアス電圧、及び排気装置１２をそれぞれ
制御する。

前記レーザ測長器１４及びステージ駆動用モーして試料
８上に前記オブジェクトアパーチャ３のビーム成形孔３
ａの像（例えば１μｍＸ１μｍの矩形の像）が結像用電
極６及び加減速補正用レンズ７を介して投影され、同じ
パターンの加工が複数同時に行える。

結像用電極６は、スクリーンレンズ５と試料８との間に
設けられ、スクリーンレンズ５を通過したイオンビーム
２７を該結像用電極６の位置で集束させる。また、この
結像用電極６と試料８との間には、加減速補正用レンズ
７が設けられ、該加減速補正用レンズ７は結像用電極６
を通過したイオンビーム２７を試料８上に集束させる。

これらの結像用電極６及び加減速補正用レンズ７につい
ては、更に後述する。

ＸＹステージ９は、ステージ駆動用モータ１５により、
互いに直交するＸ軸とＹ軸の方向に移動可能なテーブル
であり、試料８を所定の照射位置に移動させる。このＸ
Ｙステージ９上には測長用ミラー１０が設けられ、該測
長用ミラー１０とレーザ測長器１４とによりＸＹステー
ジ９の位置がり１５は、ステージ駆動装置１３に接続さ
れており、ステージ駆動装置１３により、ＸＹステージ
９の位置の検出及び駆動が行われる。

前記各コントローラ１６〜２３及びステージ駆動装置１
３は、ＣＰＵインタフェース制御回路２４を介して制御
用計算機２５に接続されており、該制御用計算機２５に
より加工装置全体の作動が制御される。制御用計算機２
５には入出力装置２６が接続され、照射位置データ、バ
イアス電圧等の制御データが入力される。

第２図は、スクリーンレンズ５、結像用電極６、加減速
補正用レンズ７、及び試料８を拡大して示す図であり、
結像用電極６には、スクリーンレンズ５のレンズ孔５ａ
にそれぞれ対応して、該レンズ孔５ａの孔径より小さい
孔径の孔６ａが設けられている。スクリーンレンズ５は
、オブジェクトアパーチャ３と同電位（グランドレベル
電圧、又は所定電圧）に保持され、結像用電極６には、
スクリーンレンズ５に対して負の電圧Ｖｉが印加される
。更に試料８には加工目的（描画、イオン注人、蒸着）
に応じて結像用電極６に対するバイアス電圧αがバイア
ス電圧コントローラ２２によって印加される。また加減
速補正用レンズ７には、結像用電極５と試料８との距離
り及びバイアス電圧αに応じて算出される電圧が印加さ
れる。尚、上記スクリーンレンズ５、結像用電極６、加
減速補正用レンズ７、及び試料８は、互いに間に放電が
発生しない程度の間隔をあけて配置されている。

このような構成によって、スクリーンレンズ５を通過し
たイオンビーム２７は、結像用電極６の孔６ａの位置で
集束し、該孔６ａ通過後再び拡がるが、加減速補正用レ
ンズ７によって試料８上で集束する。

上述したように、スクリーンレンズ５と試料８との距離
を長くして、その間に結像用電極６及び加減速補正用レ
ンズ７を設け、加工目的に応じて試料８に印加されるバ
イアス電圧αを調整することによってイオンビーム２７
の試料８への打込みエネルギーを自由に選択できるよう
にしたので、描画、イオン注入、蒸着等の加工を一台の
装置で行うことが可能となる。しかも、加減速補正用レ
ンズ７でイオンビーム２７の集束位置を試料８上に適確
に制御しつるので、解像度の高い（位置精度の高い）加
工を行うことができる。

（発明の効果）以上詳述したように本発明は、荷電粒子ビーム源と、ス
クリーンレンズとを備え、前記荷電粒子ビーム源から出
射される荷電粒子ビームを前記スクリーンレンズを介し
て被加工物に照射し、被加工物の加工を行うマルチ荷電
粒子ビーム加工装置において、前記スクリーンレンズと
被加工物との間に介装され、前記スクリーンレンズから
の荷電粒子ビームを結像する結像手段と、該結像手段と
被加工物との間に介装され、前記結像手段の位置に結像
する像の拡がりを制御する加減速補正手段と、被加工物
面に前記結像手段の電圧に対しバイアス電圧を加えるバ
イアス電圧制御手段とを設けるようにしたので、パター
ン描画のみならず、イオン注入、蒸着等も一台の装置で
行うことができ、解像度の高い（位置精度のよい）加工
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るマルチ荷電粒子ビーム
加工装置の概略構成図、第２図は第１図の一部を拡大し
て示す図、第３図は従来のマルチ荷電粒子ビームパター
ン描画装置の概略構成図である。１・・・イオンビーム源（荷電粒子ビーム源）、５・・
・スクリーンレンズ、６・・・結像用基！（結像手段）
、７・・・加減速補正用レンズ（加減速補正手段）、８
・・・試料（被加工物）、２２・・・バイアス電圧コン
トローラ（バイアス電圧制御手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

１、荷電粒子ビーム源と、スクリーンレンズとを備え、
前記荷電粒子ビーム源から出射される荷電粒子ビームを
前記スクリーンレンズを介して被加工物に照射し、被加
工物の加工を行うマルチ荷電粒子ビーム加工装置におい
て、前記スクリーンレンズと被加工物との間に介装され
、前記スクリーンレンズからの荷電粒子ビームを結像す
る結像手段と、該結像手段と被加工物との間に介装され
、前記結像手段の位置に結像する像の拡がりを制御する
加減速補正手段と、被加工物面に前記結像手段の電圧に
対しバイアス電圧を加えるバイアス電圧制御手段とを設
けたことを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム加工装置。