JPH08213305A - 荷電ビーム転写装置および転写方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速・高精度にパタン転写する。簡単かつ安
価とする。 【構成】 マスク１０６を円筒状の回転マスクとする。
回転マスク１０６はその外周面にマスクパタン１０７を
有している。マスクパタン１０７は、散乱パタン領域と
反射パタン領域とからなり、ウェハマスク４０１に形成
されている。ウェハマスク４０１は、薄いシリコンウェ
ハからなり、ウェハマスク固定体に巻き付けられてい
る。電子ビーム１０３ａは、マスク照射電子光学系１０
４を通して、浅い入射角度（１度以下）で回転マスク１
０６に照射される。電子ビーム１０３ａは、マスクパタ
ン１０７の散乱パタン領域で散乱し、反射パタン領域で
反射する。反射パタン領域で反射した荷電ビーム１０３
ｃが、マスクパタン転写光学系１０８を通して、試料１
１０上に照射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子ビームやイオン
ビームなどの荷電ビームを用いて、マスク上に形成され
ているＬＳＩや液晶表示パネル等のパタン（マスクパタ
ン）を、試料（ウェハやガラス基板等）上に高速・高精
度に転写する荷電ビーム転写装置および転写方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】マスク上に形成されているＬＳＩや液晶
表示パネル等のパタン（マスクパタン）を光を用いて試
料（ウェハ）上に転写する光転写装置がある。この光転
写装置では、光の回折現象という原理的な限界の存在に
より、微細パタンの形成が困難になっている。実際、こ
の限界近くまで微細なパタンを形成するには、光学系の
焦点深度が浅くなり、レジスト膜厚の制御などに厳しい
制限が発生している。このため、レジスト塗布装置など
の関連装置も含めた全体の転写装置は複雑，高価となっ
ている。また、回折現象の限界により、光転写装置で
は、将来必要な０．１５μｍ未満の微細パタン形成は不
可能である。この問題を回避するために、近年、波長が
短いＸ線や電子ビーム，イオンビームなどの荷電ビーム
を用いたパタン転写装置が使用され始めている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のパタン転写装置は、何れも透過形の転写装置であり、
薄膜よりなるマスクにビームを照射し、マスクを透過す
るビームを試料上に照射するものとしている。この場
合、マスクの膜の厚さは、Ｘ線の２μｍから電子ビーム
の場合の２５μｍと、何れも極めて薄い。このため、高
精度なパタン形成、特に高精度な位置決めが困難であ
り、仮に高精度なパタン形成ができたとしても、今度は
転写時のＸ線や荷電ビームの照射によってマスクが加熱
され、熱変形によって転写パタンに位置誤差が発生する
という欠点を有していた。

【０００４】なお、荷電ビームを用いた転写装置（荷電
ビーム転写装置）では、マスク製造や熱変形対策のため
にマスクを複数の領域に分けて作成し、マスク領域間の
厚さ、すなわち断面積を大にして機械的強度や熱伝達の
向上を図ろうとするものがあるが、それでも十分な機械
強度や熱変形の防止は実現できない。また、この場合に
は、転写したパタンにつなぎ部分が発生する。このつな
ぎ誤差を少しでも低減しようとして、転写位置補正機能
を付与すると、装置が複雑，高価となる。

【０００５】例えば、論文ジェイバック（J.Vac.Sci.Te
chnol.B9(6),Nov/Dec 1991 2996-2999”Projection Ele
ctron-Beam Lithography:A New Approach",S.D.Berger
他）に掲載された図５に示す荷電ビーム転写装置では、
電子ビームがマスク１を透過し、第１のレンズ２，バッ
クフォーカルプレーンフィルタ３，第２のレンズ４を通
してウェハ５に照射され、マスク１上に形成されている
パタン（マスクパタン）が転写される。マスク１は、電
子ビームが透過できるほど薄いメンブレン１−１（０．
１μｍ厚）を基板とし、このメンブレン１−１上にマス
クパタン１−２が形成されており、さらにメンブレン１
−１だけでは機械的な強度が不足するため、ストラッツ
（桟：障子の桟のようなもの）１−３を入れた構造とな
っている。このため、１チップを転写するのに複数のつ
なぎ転写を必要とし、複雑，高価となる。また、ストラ
ッツ１−３の厚さがせいぜい０．５ミリであるので、熱
変形の対策は不充分である。

【０００６】また、荷電ビーム転写装置では、マスク全
体を照射する荷電ビーム光学系の実現が困難となる。特
に、マスクパタンを縮小することで微細なパタンを高精
度に転写する装置の場合、マスクの寸法が縮小率に逆比
例して大となり、荷電ビーム光学系の実現の困難さが増
す。これに対して、マスクを一平面上で移動させて均一
な荷電ビーム照射を行う装置がある。この場合には、広
い領域を均一に照射する必要はないが、機構系が複雑，
高価となり、マスク移動の無駄時間が発生し、さらには
信頼性が低下する。また、荷電ビーム転写装置では、試
料は真空室内にあり、一平面上をＸＹ方向に移動するス
テージに搭載されている。この場合、大気から真空室内
に試料を搬送する機構や真空排気系が必要となり、装置
が複雑かつ高価となっている。

【０００７】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、高速・高精
度にパタン転写ができ、簡単かつ安価で、信頼性の高い
荷電ビーム転写装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、第１発明（請求項１に係る発明）は、荷電ビ
ームを発射する荷電ビーム源と、この荷電ビーム源から
の荷電ビームを所定の角度で送り出す第１の光学系と、
この第１の光学系からの荷電ビームが照射されるマスク
と、このマスクからの反射荷電ビームを試料上に照射す
る第２の光学系とを備えたものである。第２発明（請求
項２に係る発明）は、第１発明において、照射される荷
電ビームを散乱する散乱領域と反射する反射領域とから
なるマスクパタンを、マスクに形成したものである。

【０００９】第３発明（請求項３に係る発明）は、第２
発明において、マスクパタンの散乱領域を、表面に凹凸
を形成したシリコン結晶としたものである。第４発明
（請求項４に係る発明）は、第１〜第３発明において、
マスクを、その外周面にマスクパタンを有する円筒状マ
スクとしたものである。第５発明（請求項５に係る発
明）は、第４発明において、円筒状マスクを回転する手
段と、円筒状マスクの回転角および回転に伴う円筒状マ
スクの半径方向への変位に基づいて円筒状マスクに照射
される荷電ビームの制御を行う制御系とを備えたもので
ある。第６発明（請求項６に係る発明）は、第５発明に
おいて、円筒状マスクを回転する手段の案内部に空気静
圧軸受けを設けたものである。

【００１０】第７発明（請求項７に係る発明）は、第１
〜６発明において、第２の光学系と試料との間に、荷電
ビームが透過可能な薄膜真空封止部を設けたものであ
る。第８発明（請求項８に係る発明）は、第７発明にお
いて、試料が載置される試料ステージを、静圧ネジと静
圧案内を有する駆動系により駆動するようにしたもので
ある。第９発明（請求項９に係る発明）は、第１〜第８
発明において、第２の光学系を、マスクに形成されてい
るマスクパタンを縮小して試料上に転写する縮小光学系
としたものである。第１０発明（請求項１０に係る発
明）は、荷電ビームを散乱する散乱領域と反射する反射
領域とからなるマスクパタンの形成されたマスクに荷電
ビームを照射し、このマスクの反射領域からの反射荷電
ビームを試料上に照射するようにしたものである。

【００１１】

【作用】したがってこの発明によれば、第１発明では、
荷電ビーム源から発射された荷電ビームが、第１の光学
系を通して所定の角度でマスクへ照射される。そして、
マスクからの反射荷電ビームが、第２の光学系を通して
試料上に照射され、これによりパタン転写が行われる。
第２発明では、第１発明において、マスクに照射された
荷電ビームは、マスクパタンの散乱領域で散乱し、反射
領域で反射する。この反射領域で反射する反射荷電ビー
ムが、第２の光学系を通して所定の角度で試料上に照射
され、これによりパタン転写が行われる。

【００１２】第３発明では、第２発明において、マスク
に照射された荷電ビームは、表面に凹凸を形成したシリ
コン結晶からなる散乱領域で散乱する。第４発明では、
第１〜第３発明において、荷電ビーム源から発射された
荷電ビームが、第１の光学系を通して所定の角度で、そ
の外周面にマスクパタンを有する円筒状マスクへ照射さ
れる。第５発明では、第４発明において、円筒状マスク
の回転角および回転に伴う円筒状マスクの半径方向への
変位に基づいて、円筒状マスクに照射される荷電ビーム
の制御が行われる。第６発明では、第５発明において、
円筒状マスクは、空気静圧を軸受けとして回転する。

【００１３】第７発明では、第１〜６発明において、第
２の光学系と試料との間が、荷電ビームが透過可能な薄
膜真空封止部で仕切られる。第８発明では、第７発明に
おいて、試料が載置される試料ステージが、静圧ネジと
静圧案内を有する駆動系によって駆動される。第９発明
では、第１〜第８発明において、マスクに形成されてい
るマスクパタンが、縮小して試料上に転写される。第１
０発明では、マスクに照射された荷電ビームが、マスク
パタンの散乱領域で散乱し、反射領域で反射する。この
反射領域で反射する反射荷電ビームが、試料上に照射さ
れ、これによりパタン転写が行われる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。先ず、実施例の説明に入る前に、本発明の原理につ
いて説明する。本発明は、一定値以下の浅い角度で入射
した荷電ビームの大部分は鏡面反射をし、かつエネルギ
分散（荷電ビーム速度の変動幅）は小さいという新たな
物理現象の発見に基づいている。

【００１５】図２（ａ），（ｂ）にこの現象のモンテカ
ルロ法によるシミュレーション結果を示す。図２（ａ）
は、縦軸に反射電子の割合、横軸に電子の反射角度をと
っている。この図は、４５度の場合と異なり、１度とい
う浅い角度で入射した電子の大部分は、同じく１度の反
射角度で反射されることを示している。図２（ｂ）は、
縦軸に反射電子の割合、横軸に入射時のエネルギ（この
場合は１００ＫＶ）で規格化したエネルギをとってい
る。この図より、１度の浅い角度で入射した反射電子の
大部分が入射電子とほゞ同値のエネルギを持つ、すなわ
ち反射に伴うエネルギ分散が小さいことが分かる。この
ことは、４５度入射と比べると、極めて顕著である。

【００１６】すなわち、図２（ａ）より、入射角度が１
度の場合は、４５度の場合に比べて同じ角度で反射する
電子の割合が大であることが分かる。また、図２（ｂ）
より、入射角度が１度の場合は、反射した電子のエネル
ギ分散が小さいこと、すなわち入射時と反射後の電子の
エネルギがあまり変わらないことが分かる。これらは、
例えば１度以下といった浅い角度で物体に入射した電子
ビームは大部分が鏡面反射することを物語っている。反
射後の電子ビームを用いてパタンを転写する場合、鏡面
反射をする割合が大であることは、高速転写のために効
果がある。また、小さいエネルギ分散を持つことは、反
射した電子ビームを低収差で結像させて微細パタンを形
成するために効果がある。

【００１７】図２（ｃ）は、１０度、５度、および１度
の入射角度での反射率とエネルギ分散値のシミュレーシ
ョン結果である。これは、前述の入射角度が浅いほど転
写に適した反射電子が得られることを一層強く物語って
おり、さらに１度内外の入射角度ではエネルギ分散が極
めて小さく、微細パタン転写により適していることを物
語っている。

【００１８】本発明は、この新たに発見した物理現象を
用い、かつマスク上のパタン製作を工夫することで高速
・高精度のパタン転写を可能とする反射形荷電ビーム転
写装置を提供するものである。反射形荷電ビーム転写装
置では、マスクの厚さを任意に厚くすることが可能であ
り、先に述べた薄膜を用いる透過形転写装置に比べる
と、容易に高精度なパタン転写が可能である。

【００１９】また、本発明は、回転体（円筒状）のマス
クを採用することで、容易に浅い角度でのビーム入射が
実現できる。また、荷電ビームを照射する際に、従来の
２次元走査から１次元走査のみで済むため、荷電ビーム
照射系が簡単となる。同時に、マスク回転動作の導入に
より、マスク移動機構が簡単となる。さらに、本発明
は、荷電ビーム光学系と試料（ウェハ）移動機構系との
間に薄膜を用いて真空封止をしているため、試料は大気
下に置ける。これにより、試料の真空容器内搬送が不要
となって、機構系が簡単となり、また、試料の保持に真
空チャックが使用でき、さらに、高精度送りが可能な静
圧ネジや静圧案内の使用が可能となる。

【００２０】図１はこの発明の一実施例を示す反射形荷
電ビーム転写装置の基本構成図である。同図において、
１０１は電子光学系真空容器、１０２は電子ビームを発
射する電子銃、１０３ａ〜１０３ｄは電子ビーム、１０
４はマスク照射電子光学系（第１の光学系）、１０５は
回転マスク支持体、１０６は円筒状の回転マスク、１０
７はマスクパタン、１０８はマスクパタン転写光学系
（第２の光学系）、１０９は薄膜真空封止部、１１０は
試料（ウェハ）、１１１は転写パタン、１１２は試料ス
テージ、１１３は試料ステージ支持体、１１４は照射領
域、１１５は制御系、１１６−１〜１１６−４は制御信
号である。

【００２１】電子光学系真空容器１０１内の電子銃１０
２から発射された電子ビーム１０３ａは、マスク照射電
子光学系１０４を介し、所定の角度（例えば、１度以下
といった浅い入射角度）で、回転マスク１０６の外周面
上に照射される。照射領域１１４は図示したように回転
マスク１０６の円筒軸に平行な直線領域である。このビ
ーム照射には、マスク照射電子光学系１０４で直線状の
電子ビームを発生させる方法と、電子ビームを回転マス
ク１０６の外周面上で点状、あるいは微細な矩形状に結
像し、これを直線状の照射領域１１４に沿って走査する
方法がある。

【００２２】本実施例の場合、電子ビームの電流密度を
増大させて高ＳＮ比のマーク検出信号を得るために、後
者の方法、すなわち回転マスク１０６の外周面上で微細
な矩形状に結像した電子ビームを走査する方法を採用し
ている。なお、マスク照射電子光学系１０４は、上記の
機能に加えて、上記ビーム走査に対して直角方向にビー
ム走査する偏向機能と、ビームのオン／オフを行うブラ
ンキング機能を有している。

【００２３】回転マスク１０６は、回転マスク支持体１
０５に支持されており、駆動系で回転駆動され、同時に
回転角度の測定が行われる。回転マスク１０６の外周面
には、そのウェハマスク４０１（図４参照）上に、マス
クパタン１０７が形成されている。このマスクパタン１
０７は、図３（ａ）に示すように、電子ビームの散乱パ
タン領域３０１と反射パタン領域３０２とからなる。反
射パタン領域３０２で反射された電子ビームのみが試料
１１０面上に到達する。マスクパタン１０７および回転
マスク１０６の構造は図３と図４を用いて後述する。

【００２４】マスクパタン転写光学系１０８は、マスク
パタン１０７の反射パタン領域３０２で反射された電子
ビーム１０３ｃを試料１１０面上に結像し、マーク検出
のためのビーム偏向やビームのオン／オフ（ブランキン
グ）を行う。このマスクパタン転写光学系１０８は、転
写機能の他、回転マスク１０６の回転量と、試料ステー
ジ１１２の位置に応じて、電子ビームを偏向・照射する
機能を持つ。

【００２５】試料１１０面に到達する直前に電子ビーム
１０３ｄは薄膜真空封止部１０９を透過する。すなわ
ち、本実施例において、試料１１０および試料ステージ
１１２は、大気中に設置されている。薄膜真空封止部１
０９の詳細も図４を用いて後述する。試料ステージ１１
２は、大気中にあって試料１１０を真空チャックで保持
し、レーザ測長系，静圧ネジ，静圧案内で高精度にＸＹ
方向に移動でき、さらに高精度なビーム転写に必要なレ
ーザ測長情報を制御系１１５に伝える。

【００２６】転写動作は制御系１１５で制御される。主
な制御信号は１１６−１〜１１６−４の４種類である。
制御信号１１６−１は試料ステージ１１２から制御系１
１５へのレーザ測長情報と、制御系１１５から試料ステ
ージ１１２へのステージ位置制御信号、制御信号１１６
−２は制御系１１５からマスクパタン転写光学系１０８
へのビーム転写（結像）・走査信号、制御信号１１６−
３は制御系１１５からマスク照射電子光学系１０４への
マスク照射のための結像・走査信号、制御信号１１６−
４は回転マスク１０６から制御系１１５への回転角度信
号および半径方向回転誤差信号と、制御系１１５から回
転マスク１０６への回転制御信号よりなる。

【００２７】ここで、図３を用いてマスクパタン１０７
を説明する。図３（ａ）はマスクパタン１０７の平面
図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ部の拡大斜視図であ
る。マスクパタン１０７は、初期のＬＳＩパタンの４倍
の寸法でウェハマスク（基板）４０１に形成されてお
り、反射パタン領域３０２と散乱パタン領域３０１とか
らなる。ウェハマスク４０１は〔１００〕面を持つ薄い
シリコンウェハからなる。散乱パタン領域３０１は、図
３（ｂ）に示すように、異方性エッチングというそれ自
体は良く知られている加工技術で形成され、四角錘（ピ
ラミッド）状の多数の凹部から形成されている。なお、
図３（ｂ）では、分かりやすくするためにこの凹部は実
際より大きな形状でかつ数少なく示している。マスクパ
タン１０７の表面全体は金でコーティングされている。
このため、反射パタン領域３０２に照射された電子ビー
ム１０３ｂは高い反射率で鏡面反射をするが、他方、散
乱パタン領域３０１に照射された電子ビーム１０３ｂは
四角錘状の凹部の各面で反射されるため、入射角とは無
関係な方向に散乱され、マスクパタン転写光学系１０８
に到達しないか、到達したとしても大部分はマスクパタ
ン転写光学系１０８内のビーム開き角度制限アパーチャ
によって阻止されて、試料１１０に到達することはな
い。

【００２８】なお、ここでは、表面に凹凸を有する散乱
パタン領域３０１について説明したが、散乱パタン領域
３０１として原子番号の小さい材料を用いるだけでもよ
い。例えば、反射パタン領域３０２を金とし、散乱パタ
ン領域３０１にシリコンを用いれば、特に散乱パタン領
域３０１に特別な加工をする必要はなくなる。散乱パタ
ン領域３０１の選択は電子ビーム転写に必要なコントラ
ストを確保する観点から決定してよい。

【００２９】次に、図４を用いて回転マスク１０６と薄
膜真空封止部１０９を説明する。回転マスク１０６は回
転マスク支持体１０５に支持されている。回転マスク１
０６のウェハマスク固定体４０２にはウェハマスク４０
１が巻き付けられている。ウェハマスク４０１として
は、２５μｍの薄いシリコンウェハを用いており、十分
な曲げ性を有している。ウェハマスク４０１は、ウェハ
マスク固定体４０２の表面近傍に設置した静電チャック
で吸着することにより、ウェハマスク固定体４０２に巻
き付けられている。

【００３０】ウェハマスク固定体４０２は、空気静圧回
転体４０４と一体化されており、回転可能となってい
る。空気静圧回転体４０４の内側には空気静圧案内軸４
０３が設けられている。空気静圧案内軸４０３は回転マ
スク支持体１０５にその基端部が固定されている。空気
静圧案内軸４０３には、静圧空気が空気配管４０５より
供給され、空気流路４０６を経て空気静圧回転体４０４
を支持した後、大気中に排出される。これにより、空気
静圧回転体４０４と空気静圧案内軸４０３との間に、空
気静圧軸受けが構築される。この回転動作を可能にし、
かつ真空封止を実現するために、真空シール４０７が設
けられている。

【００３１】回転駆動力はモータ４０８で発生され、摩
擦転動体４０９で空気静圧回転体４０４に伝達される。
回転角度はモータ４０８および摩擦転動体４０９の軸に
直結されたロータリエンコーダ４１０で測定される。摩
擦転動体４０９の軸径は空気静圧回転体４０４の軸径よ
りも小であるため、回転角度測定の分解能は高い。回転
に伴う回転マスク１０６の半径方向の動き（半径方向の
回転誤差）は微小変位計４１１で測定される。測定され
た回転マスク１０６の回転角度と半径方向の回転誤差は
制御系１１５に実時間で送られる。制御系１１５は、送
られてくる回転マスク１０６の回転角度と半径方向の回
転誤差に基づいて、回転マスク１０６に照射される荷電
ビーム１０３ｂの制御を行う。

【００３２】薄膜真空封止部１０９は、電子光学系真空
容器１０１の底部に設けられ、マスクパタン転写光学系
１０８からの電子ビーム１０３ｄの軌道上に設けられた
穴１０９−１の試料ステージ１１２側に薄膜１０９−２
を貼ることによって形成されている。薄膜真空封止部１
０９の薄膜部は、この部分でのビーム走査領域をやや上
回る程度の小さい領域とすることで、大気圧による破壊
を逃れている。また、電子ビーム１０３ｄの大気分子に
よる散乱を小さくするために、薄膜１０９−２と試料１
１０の表面との間隙も小さくしている。

【００３３】この実施例での動作の概略を説明する。ウ
ェハマスク４０１には４チップ分のマスクパタン１０７
が形成されている。また、マスクパタン転写光学系１０
８は、マスクパタン１０７を１／４に縮小して転写する
ように調整されている。転写に先立ち、従来の可変成形
ビームやスポットビームを用いたウェハ直接描画装置で
行われているのと同様のマーク検出動作がウェハマスク
４０１に形成されているマークに対して実行されて、マ
スクパタン１０７の正確な位置が測定される。

【００３４】次に、各パタン転写対象の試料１１０毎
に、試料１１０上に予め形成されているマークに対して
マーク検出動作が実行されて、試料１１０面上の転写目
標位置が正確に測定される。これら２種類のマーク検出
情報に加えて、試料１１０が載置される試料ステージ１
１２の位置情報、回転マスク１０６の回転角度と回転誤
差情報は、実時間で制御系１１５に伝えられる。すなわ
ち、所期の位置へのパタン転写に必要な情報は全てそろ
っている。

【００３５】制御系１１５の指令に基づき、回転マスク
１０６が回転し、同時に試料ステージ１１２は回転マス
ク１０６の周速の１／４の速度でＸ方向に移動を開始す
る。一方、電子銃１０２より発射された電子ビーム１０
３ａはマスク照射電子光学系１０４へ与えられ、マスク
照射電子光学系１０４を通して例えば１度以下といった
浅い入射角度で回転マスク１０６に照射され、マスクパ
タン１０７上の電子ビーム１０３ｂの走査が行われる。

【００３６】この時、マスクパタン１０７の反射パタン
領域３０２で鏡面反射をした電子ビーム１０３ｃのみが
試料１１０上に転写されるが、これもマスクパタン１０
７上の電子ビーム１０３ｂの走査と同期して、その１／
４の量の走査が行われる。マスクパタン１０７上の全領
域（本実施例の場合は４チップ分）の電子ビーム１０３
ｂの走査の完了で１回のパタン転写が完了する。これを
試料１１０面の全領域に対して繰り返す。

【００３７】以上は、試料１１０をシリコンウェハと
し、シリコンウェハを対象にパタン転写する場合を説明
したが、本発明は液晶表示パネル用等の大きな面積を持
つ領域へのパタン転写にも適用できる。回転マスク１０
６がマスク照射電子光学系１０４の走査範囲よりも大き
くなる場合には、回転マスク１０６を回転軸方向に移動
させる機構とその移動量を測定し、制御系１１５に伝達
する機能を付与してパタン転写することも可能である。
また、本実施例では、ウェハマスク４０１自体は薄いシ
リコンウェハで製作し、その高い曲げ性を用いて円筒状
としている。前述したように、ウェハマスク４０１は十
分な厚さを持つウェハマスク固定体４０２に密着させて
いるため、ウェハマスク４０１に薄いシリコンウェハを
用いていても熱変形の問題は回避できる。

【００３８】一方、熱変形を直接回避するためにマスク
そのものを厚くしようとするには、平面状のマスクを使
用すれば可能である。この場合、１枚の平面から構成す
るマスクであっても、あるいは、複数の平面からなる多
角柱状のマスクであってもよい。ただし、１枚の平面か
らなるマスクを用いる場合、マスクへの電子ビーム入射
時にビームを２次元状に偏向走査し、かつ、この偏向走
査量に応じて転写ビームを偏向走査するか、あるいは、
平面マスク自体を２次元状に移動させる必要があって、
いずれの場合においても装置あるいは制御が複雑とな
る。また、多角柱状のマスクの場合、これを回転させて
転写することになるが、円筒状のマスクと異なり、回転
角度に応じた転写ビームの偏向走査が必要であり、装置
あるいは制御が複雑となる。以上の理由から、本実施例
では、円筒状のマスクを使用することにした。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、第１発明では、荷電ビーム源から発射さ
れた荷電ビームが、第１の光学系を通して所定の角度で
マスクへ照射され、マスクからの反射荷電ビームが第２
の光学系を通して試料上に照射され、これによりパタン
転写が行われるものとなり、マスクの厚さを任意の厚さ
に厚くすることが可能であり、ビーム照射による熱変形
の問題を回避することができ、容易に高精度なパタン転
写を行うことができるようになる。第２発明では、第１
発明において、マスクに照射された荷電ビームは、マス
クパタンの散乱領域で散乱し、反射領域で反射し、この
反射領域で反射する反射荷電ビームが第２の光学系を通
して試料上に照射され、これによりパタン転写が行われ
るものとなり、パタン転写に必要なコントラストを確実
に確保することが可能となる。

【００４０】第３発明では、第２発明において、マスク
に照射された荷電ビームが表面に凹凸を形成したシリコ
ン結晶からなる散乱領域で散乱するものとなり、荷電ビ
ームの散乱が確実に行われるものとなる。第４発明で
は、第１〜第３発明において、荷電ビーム源から発射さ
れた荷電ビームが、第１の光学系を通して所定の角度
で、その外周面にマスクパタンを有する円筒状マスクへ
照射されるものとなり、所定の角度を例えば１度以下と
いった浅い入射角度とすることによって（円筒状のマス
クを採用することで容易に浅い角度でのビーム入射が実
現できる）、鏡面反射する割合を大とし、またエネルギ
分散を極めて小さくし、高速・高精度にパタン転写する
ことができるようになる。

【００４１】第５発明では、第４発明において、円筒状
マスクの回転角および回転に伴う円筒状マスクの半径方
向への変位に基づいて、円筒状マスクに照射される荷電
ビームの制御が行われるものとなり、高精度なパタン転
写を実現することができるようになる。また、マスク回
転動作の導入により、マスク移動機構が簡単となり、簡
単かつ安価とすることができ、またマスク移動の無駄時
間が少なく、さらには信頼性が高くなる。第６発明で
は、第５発明において、円筒状マスクは空気静圧を軸受
けとして回転し、長寿命で保守が簡単となる。第７発明
では、第１〜６発明において、第２の光学系と試料との
間が荷電ビームが透過可能な薄膜真空封止部で仕切ら
れ、試料を大気中に設置できるため、簡単な機構で容易
に試料を平坦化できる真空チャックによる試料保持が可
能であり、真空容器内への試料の搬送が不要となって機
構系が簡単となり、さらに、高精度送りが可能な静圧ネ
ジや静圧案内の使用が可能となる。

【００４２】第８発明では、第７発明において、試料が
載置される試料ステージが静圧ネジと静圧案内を有する
駆動系によって駆動され、試料ステージの高精度送りが
可能となる。第９発明では、第１〜第８発明において、
マスクに形成されているマスクパタンが縮小して試料上
に転写される。この場合、マスクの寸法は縮小率に逆比
例して大となるが、マスクからの反射荷電ビームを用い
てパタン転写を行うので、マスクを円筒状の回転マスク
としてその小形化を図ることが可能となる。第１０発明
では、マスクに照射された荷電ビームが、マスクパタン
の散乱領域で散乱し、反射領域で反射し、この反射領域
で反射する反射荷電ビームが試料上に照射され、これに
よりパタン転写が行われるものとなり、近年大規模化・
複雑化の著しいＬＳＩパタンの転写装置にあって、高速
転写と高精度転写の両立を可能とし、さらには生産現場
での量産装置としての長寿命化と容易な保守を実現可能
とする効果を奏する。また、この効果のために、一般に
大面積を要する液晶表示パネル用のパタン転写も高速に
実現可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す反射形荷電ビーム転
写装置の基本構成図である。

【図２】 本発明の原理を説明するための図である。

【図３】 回転マスクの外周面に形成されたマスクパタ
ンを部分的に示した図である。

【図４】 この反射形荷電ビーム転写装置における回転
マスク部を主として示す側断面図である。

【図５】 従来の荷電ビーム転写装置の要部を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０１…電子光学系真空容器、１０２…電子銃、１０３
ａ〜１０３ｄ…電子ビーム、１０４…マスク照射電子光
学系（第１の光学系）、１０５…回転マスク支持体、１
０６…回転マスク、１０７…マスクパタン、１０８…マ
スクパタン転写光学系（第２の光学系）、１０９…薄膜
真空封止部、１１０…試料（ウェハ）、１１１…転写パ
タン、１１２…試料ステージ、１１３…試料ステージ支
持体、１１４…照射領域、１１５…制御系、１１６−１
〜１１６−４…制御信号、３０１…散乱パタン領域、３
０２…反射パタン領域、４０１…ウェハマスク、４０２
…ウェハマスク固定体、４０３…空気静圧案内軸、４０
４…空気静圧回転体、４０５…空気配管、４０６…空気
流路、４０７…真空シール、４０８…モータ、４０９…
摩擦転動体、４１０…ロータリーエンコーダ、４１１…
微小変位計。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電ビームを発射する荷電ビーム源と、 この荷電ビーム源からの荷電ビームを所定の角度で送り
   出す第１の光学系と、 この第１の光学系からの荷電ビームが照射されるマスク
   と、 このマスクからの反射荷電ビームを試料上に照射する第
   ２の光学系とを備えたことを特徴とする荷電ビーム転写
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、マスクには、照射さ
   れる荷電ビームを散乱する散乱領域と反射する反射領域
   とからなるマスクパタンが形成されていることを特徴と
   する荷電ビーム転写装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、散乱領域は、表面に
   凹凸を形成したシリコン結晶からなることを特徴とする
   荷電ビーム転写装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２又は３において、マスク
   が、その外周面にマスクパタンを有する円筒状マスクで
   あることを特徴とする荷電ビーム転写装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、円筒状マスクを回転
   する手段と、円筒状マスクの回転角および回転に伴う円
   筒状マスクの半径方向への変位に基づいて円筒状マスク
   に照射される荷電ビームの制御を行う制御系とを有する
   ことを特徴とする荷電ビーム転写装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、円筒状マスクを回転
   する手段の案内部に空気静圧軸受けを有することを特徴
   とする荷電ビーム転写装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１つにおいて、
   第２の光学系と試料との間に、荷電ビームが透過可能な
   薄膜真空封止部を有することを特徴とする荷電ビーム転
   写装置。
8. 【請求項８】 請求項７において、試料が載置される試
   料ステージが、静圧ネジと静圧案内を有する駆動系によ
   り駆動されることを特徴とする荷電ビーム転写装置。
9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか１つにおいて、
   第２の光学系は、マスクに形成されているマスクパタン
   を縮小して試料上に転写する縮小光学系であることを特
   徴とする荷電ビーム転写装置。
10. 【請求項１０】 荷電ビームを散乱する散乱領域と反射
    する反射領域とからなるマスクパタンの形成されたマス
    クに荷電ビームを照射し、このマスクの反射領域からの
    反射荷電ビームを試料上に照射することを特徴とする荷
    電ビーム転写方法。