(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性金属の粒子を鉛を含まない酸化物系ガラスの中に分散させた複合体からなる電極を有することを特徴とする電子線描画装置用の静電偏向器。
【請求項２】
前記非磁性金属は、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）、又は白金（Ｐｔ）であることを特徴とする請求項１記載の電子線描画装置用の静電偏向器。
【請求項３】
前記酸化物系ガラスは、硼珪酸ガラス単体、或いは硼珪酸ガラス及びアルミノ珪酸ガラスの混合物であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の電子線描画装置用の静電偏向器。
【請求項４】
鉛を含まない酸化物系ガラスの粉末の中に非磁性金属の粒子を分散させた材料を用いて圧粉し、成形する工程と、
前記圧粉し、成形したものを焼成する工程と、
前記焼成ものを機械加工して偏向器の電極を形成する工程とを有することを特徴とする電子線描画装置用の静電偏向器の製造方法。
【請求項５】
鉛を含まない酸化物系ガラスの粉末の中に非磁性金属の粒子を分散させた材料を用いて、偏向器の電極の型に入れて圧粉し、成形する工程と、
前記圧粉し、成形したものを焼成して前記偏向器の電極を形成する工程とを有することを特徴とする電子線描画装置用の静電偏向器の製造方法。
【請求項６】
金属を偏向器の電極の形に成形する工程と、
前記成形した金属の表面に、鉛を含まない酸化物系ガラスの粉末の中に非磁性金属の粒子を分散させた材料をコーティングして、前記偏向器の電極を形成する工程とを有することを特徴とする電子線描画装置用の静電偏向器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏向器及びその製造方法に関し、より詳しくは、電子線描画装置などで主偏向器のほかに荷電粒子ビームを狭い領域で小さく偏向させるために用いられる副偏向器及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＤＲＡＭは年々高集積化が進み、西暦２０００年初期には１Ｇ bitのメモリ容量を有するＤＲＡＭが実現すると予測されている。
微細化の要求に伴い、フォトリソグラフィの光源は水銀ランプのｇ線、ｉ線からＫｒＦ、ＡｒＦレーザへと波長が小さくなる方向へと移行している。このレーザ光源の次の光源として電子線が注目されている。電子線（ＥＢ）露光技術は、０．１μｍ以下のパターン形成のためのフォトリソグラフィ技術として注目されている。１Ｇ bit若しくは４Ｇ bitのメモリ容量を有するＤＲＡＭを作成するためには、そのＥＢ露光技術が不可欠とされている。
【０００３】
ＥＢ露光技術を用いたＥＢ描画装置は、ＬａＢ6 ｔｉｐから発生した熱電子を種々のレンズ、マスク、偏向器等で電子の位置、形状等を変化させて、シリコンウエハ上に描画を行う。
特に、電子線のビーム位置は、磁場による偏向と電場による偏向の２種類の偏向方法を用いた偏向器によって制御されている。偏向器は鏡筒の中心軸と同軸になるように設けられた主偏向器と副偏向器とから構成されている。磁場偏向は主偏向器によって行われ、ミリ単位の粗調に用いられる。電磁偏向は副偏向器によって行われ、１００μｍ以内の微調に用いられる。
【０００４】
しかしながら、従来のＥＢ描画装置は、スループットが低く、寿命が短いという問題があった。スループットが低い最も大きい理由は、光リソグラフィのように一括したパターン露光が難しく、電子線のスポット径を絞って照射する描画露光方式を採っているためである。このために、微細パターンをすべて走査する必要があり、描画に長時間を要する。
【０００５】
描画に要する時間を短縮するためには、電子線を正確に、かつ迅速に動かす必要がある。このため、副偏向器の電極の抵抗値を小さくする必要がある。一方、副偏向器は磁場中で使用されるため、あまり抵抗値を小さくすると電極の表面に渦電流が生じてしまう。このため、副偏向器の電極について種々の改良が行われている。
【０００６】
副偏向器に用いられる電極として、炭素を主成分とする導電材料からなるもの（例えば、特開平９−２９３４７２号公報）や、電極形状に成形したセラミックスの表面に金属をコーティングしたもの（例えば、特開平８−１２４８２１号公報）が知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電子線描画装置の副偏向器の電極は被パターニング体であるレジスト樹脂とともに減圧雰囲気中に置かれるため、描画を行う際にレジスト樹脂が飛散して電極の表面に付着し、堆積する。これらのレジストの堆積物はチャージアップの原因となるため、電極の表面を酸素プラズマで定期的にクリーニングする必要がある。
【０００８】
上記炭素を主成分とする導電材料からなる電極では、抵抗値は渦電流を抑制し得るような範囲のものが得られるが、このセラミックスは炭化物成分を含むために、酸素プラズマを照射したとき、この成分が酸化し、電極の抵抗値が変動してしまう。また、電極の抵抗値を高くしているため所望の時間内に、かつ所望の範囲内に電子線を移動させ得る時間として定義される整定時間を更に短縮させようとするような場合、望ましくない。
【０００９】
また、セラミックス表面に金属膜をコーティングした電極では、表面酸化はみられないが、長時間酸素プラズマ照射を行うと、表面にコーティングした金属膜がスパッタリングされ、電極の抵抗値が変動してしまう。
本発明は、上記従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、磁場中での使用で電極表面に生じる渦電流を抑制しつつ、さらに整定時間を短縮することができ、かつ酸素プラズマ処理において電極がエッチングされないような偏向器、その製造方法及びその偏向器を備えた電子線描画装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、第１の発明に係る、非磁性金属の粒子を鉛を含まない酸化物系ガラスの中に分散させた複合体からなる電極を有することを特徴とする電子線描画装置用の静電偏向器によって解決する。
また、第２の発明に係る、前記非磁性金属は、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）、又は白金（Ｐｔ）であることを特徴とする第１の発明の電子線描画装置用の静電偏向器によって解決する。
また、第３の発明に係る、前記酸化物系ガラスは、硼珪酸ガラス単体、或いは硼珪酸ガラス及びアルミノ珪酸ガラスの混合物であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の電子線描画装置用の静電偏向器によって解決する。
また、第４の発明に係る、鉛を含まない酸化物系ガラスの粉末の中に非磁性金属の粒子を分散させた材料を用いて圧粉し、成形する工程と、前記圧粉し、成形したものを焼成する工程と、前記焼成ものを機械加工して偏向器の電極を形成する工程とを有することを特徴とする電子線描画装置用の静電偏向器の製造方法によって解決する。
また、第５の発明に係る、鉛を含まない酸化物系ガラスの粉末の中に非磁性金属の粒子を分散させた材料を用いて、偏向器の電極の型に入れて圧粉し、成形する工程と、前記圧粉し、成形したものを焼成して前記偏向器の電極を形成する工程とを有することを特徴とする電子線描画装置用の静電偏向器の製造方法によって解決する。
また、第６の発明に係る、金属を偏向器の電極の形に成形する工程と、前記成形した金属の表面に、鉛を含まない酸化物系ガラスの粉末の中に非磁性金属の粒子を分散させた材料をコーティングして、前記偏向器の電極を形成する工程とを有することを特徴とする電子線描画装置用の静電偏向器の製造方法によって解決する。
【００１１】
ところで、偏向器、特に電子線描画装置の副偏向器の電極材料として望まれる特性は以下の通りである。
即ち、第１に、副偏向器の電極は基本的に導電性に優れることが重要であるが、主偏向器により磁場を発生させ、かつその状態で副偏向器により電場を発生させるため、金属並みの低抵抗体を電極材料として用いると、電極の表面に渦電流が発生する。この渦電流を抑制するため、電極材料の比抵抗値は１０-1Ω・ｃｍ前後であることが求められる。
【００１２】
第２に、レジストの堆積した電極の表面を酸素プラズマで定期的にクリーニングする必要がある。従って、電極材料は酸素プラズマの照射に耐え得る材料であることが要求される。
本発明の偏向器においては、非磁性金属の粒子を酸化物系ガラスの中に分散させた複合体からなる電極で構成されている。
【００１３】
非磁性金属の粒子を用いているので、磁場中の使用でも電極を帯磁させないようにすることができる。また、電極は非磁性金属の粒子を酸化物系ガラスの中に分散させた複合体からなるため、非磁性金属の粒子の分散量を調整することで、電極の抵抗値を所定の範囲に調整することができる。
例えば、この静電偏向器を電子線描画装置に適用した場合、電極の比抵抗値をある程度高く、好ましくは１０-4Ω・ｃｍ以上とすることで副偏向器を構成する電極の表面に渦電流が生じるのを抑制できる。また、電極の比抵抗値をある程度低く、好ましくは１０4 Ω・ｃｍ以下とし、かつ電極を帯磁させないようにすることで、磁場中であっても、応答時間５０μsec 以内で１００μｍ程度移動させ、かつ０．０１μｍの範囲に定着させることができる。即ち、ビームの整定時間を５０μsec 以内に抑えることができる。
【００１４】
しかも、電極の主材料は還元反応を起こさない酸化物系ガラスを用いており、また系全体が酸化物であるため、酸素雰囲気に対して安定である。従って、電極の表面を酸素プラズマで処理したときに、酸化物系ガラスがエッチングされにくく、非磁性金属の粒子も除去されにくい。
このように、この発明の電極は酸素プラズマを用いたクリーニングによる劣化を生じにくく、電極の抵抗値の変動を抑制することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を用いて説明する。
この発明の実施の形態の副偏向器を用いた電子線描画装置の構成、副偏向器及び副偏向器を構成する電極の詳細な構成について以下に説明する。
図１は、この発明の実施の形態の副偏向器を用いた電子線描画装置１０１の構成を示す斜視図である。なお、図面では、レンズ全体は正確にはドーナツ状であるが、見易くするため、後ろ半分しか記載していない。
【００１６】
この電子線描画装置１０１は、図１に示すように、ＬａＢ6 からなる電子銃１からパターンを描画するウエハ９の載ったステージまで、順に、レンズ３ａと、アパーチャ２と、レンズ３ｂと、ブロックマスク４と、レンズ３ｃと、ウエハ９上への電子線照射のオン／オフを制御するブランカ５と、レンズ３ｄ，３ｅと、電子線を所望の位置に移動させる偏向器６，７と、レンズ３ｆとを備えている。また、ウエハ９の下部には、分解能を高くするため油浸対物レンズであるイマージョンレンズ８を設けている。
【００１７】
偏向器は鏡筒の中心軸に対して同軸になるように設けられた、外側の円筒状の主偏向器（メインディフレクタ）７と、主偏向器７の内側の円筒状の副偏向器（サブディフレクタ）６とから構成されている。但し、副偏向器６の構成がよく分かるように、図１では、便宜上、副偏向器６を鏡筒の中心軸に沿って上方に移動させて記載してある。
【００１８】
主偏向器７は電子線を電磁的に描画装置の鏡筒の中心軸から大きく、ｍｍオーダの範囲で偏向させる。また、副偏向器６は主偏向器７により偏向された領域近傍の狭い領域で電子線を静電的に小さく、１００μｍ程度の範囲で偏向させる。
図２（ａ）又は図２（ｂ）は、副偏向器６の構成を詳細に示す斜視図である。その副偏向器６は、図２（ａ）又は図２（ｂ）に示すように、８枚の細長い板状の電極１１からなる。図２（ａ）に示す電極１１は曲率を有する板状をなし、図２（ｂ）に示す電極は、曲率を有しない平板状をなす。寸法は、図２（ａ）、（ｂ）ともに、縦の長さ約１０ｃｍ、横幅約８ｍｍ、板厚１〜２ｍｍとしてある。それらの電極１１は長手方向を鏡筒の中心軸の方向に一致させて主偏向器７との同心円に沿って並べられている。対向する一対の電極１１間に電圧を印加して任意の方向に電界を発生させ、電子線の偏向を行う。
【００１９】
副偏向器６の電極１１の材料は酸化物系ガラスの中に非磁性金属の粒子を分散させてある。磁場中であっても電極１１が帯磁しないように、酸化物系ガラスの中に分散させる金属粒子の材料として非磁性金属を用いている。非磁性金属の材料として例えばルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）又は白金（Ｐｔ）などが挙げられる。また、酸化物系ガラスとして還元反応が起こらないようなものを用いている。即ち、酸化物系ガラス中に鉛を含まないようにしている。
【００２０】
この副偏向器６を電子線描画装置に適用した場合、副偏向器６を構成する電極１１の表面に渦電流が生じるのを抑制するため電極１１の比抵抗値をある程度高く、好ましくは１０-4Ω・ｃｍ以上とする。また、５０μsec 以内の整定時間を得るため電極１１の比抵抗値をある程度低く、好ましくは１０4 Ω・ｃｍ以下とする。この場合、導電性電極材料粉末の分散量（混入量）を調整することにより、電極１１の比抵抗値を調整することができる。
【００２１】
さらに、電極１１の寸法精度により位置合わせの精度が変化するため、電極１１の主材料である酸化物系ガラスの熱膨張係数を小さく、好ましくは１０-5／℃以下とするとよい。
次に、本発明の副偏向器に用いられる電極の作成方法について説明する。
まず、第１の電極の構造とその作成方法について図３のフローチャートを参照して説明する。第１の電極の形状はすでに説明した図２（ａ）又は（ｂ）に示す通りである。
【００２２】
平均粒径１μｍのルテニウム（Ｒｕ）粉末を２０vol ％、平均粒径３μｍの硼珪酸ガラスであるコーニング７７４０（商品名）粉末を調合し、さらにアセトン、ポリビニールブチラール（ＰＶＢ）樹脂を粉末に対して２vol ％添加してボールミルで２０時間混合する。次に、これらのミリングされたスラリーを乾燥し、溶剤（アセトン）分をすべて除去する。これらをらいかい機で粉砕し、成形体を形成する前の原料とする。
【００２３】
次いで、この原料を金型に入れ、５ＭＰａで加圧し、成形する。
次に、この成形体を１０００℃、２時間、大気中で焼成して電極材料を得る。
次いで、この材料を機械加工し、電極形状を整える。
次に、第２の電極の構造とその作成方法について説明する。作成方法は第１の電極の場合と同様に図３のフローチャートに従った。第２の電極の形状も、同じく図２（ａ）又は（ｂ）に示す通りである。
【００２４】
まず、平均粒径０．５μｍの金（Ａｕ）粉末を１０vol ％、平均粒径１μｍのＰｔ粉末を７０vol ％、平均粒径３μｍの硼珪酸ガラスであるコーニング７７４０粉末を第１の電極の場合と同様にして調合し、成形体を作成する。
次いで、この成形体を９００℃、２時間、大気中で焼成した後、Ａｒ−１０％酸素、２０００気圧の雰囲気中、９５０℃、５時間焼成し、電極材料を得る。
【００２５】
さらに、この電極材料を機械加工し、電極形状を整える。
次に、第３の電極の構造とその作成方法について説明する。作成方法は第１の電極の場合と同様に図３のフローチャートに従う。第３の電極の形状も、同じく図２（ａ）又は（ｂ）に示す通りである。
まず、平均粒径０．０５μｍの金（Ａｕ）粉末を６０vol ％、平均粒径２μｍの軟化点７００℃の硼珪酸ガラスであるコーニング７７４０粉末を３０vol ％、平均粒径３μｍの軟化点９００℃のアルミノ珪酸ガラス粉末を１０vol ％、第１の電極の場合と同様にして調合し、成形体を作成する。
【００２６】
この成形体を大気中、９５０℃、５時間焼成する。その後、この焼成体を機械加工し、電極形状とする。
次に、第４の電極の構造とその作成方法について説明する。作成方法は第１の電極の場合と同様に図３のフローチャートに従った。第４の電極の形状も、同じく図２（ａ）又は（ｂ）に示す通りである。
【００２７】
まず、平均粒径０．１μｍのＲｕＯ2 粉末を１５vol ％、平均粒径２μｍのＲｕ粉末を５vol ％、平均粒径２μｍの軟化点８００℃の硼珪酸ガラスであるコーニング７７４０粉末を４０vol ％、平均粒径３μｍの軟化点１１００℃のアルミノ珪酸ガラス粉末を４０vol ％、第１の電極の場合と同様にして調合し、第１の電極の場合と同様な工程を経て電極を作成する。
【００２８】
なお、上記で非磁性金属であるＲｕとともに、ＲｕＯ2 を非磁性導電体として混入している。ＲｕＯ2 はＲｕと電気抵抗はほとんど同じである。ＲｕＯ2 を混入することにより、Ｒｕのみの場合と比べて、ＲｕＯ2 を混入すると同じ酸化物で構成されているガラスの成分中に溶け込みやすくなり、組成が均一になりやすいという効果がある。
【００２９】
次に、本発明の材料を用いた電極をＥＢ描画装置の副偏向器に適用した場合の、比抵抗値（Ωｃｍ）、電子線の応答時間（整定時間）（μｓｅｃ）、酸素プラズマ照射（２分照射及び１８０分照射）後の抵抗値の変化（％）について調べた。比較のため、比較電極１及び２についても同様に調べた。
本発明の電極として上記第１の電極を用いた。比較電極１として炭素を主成分とする導電材料からなる電極を用い、比較電極２としてアルチック（ＡｌＴｉＣ）材料の表面に白金（Ｐｔ）薄膜を形成した電極を用いた。比較電極１、２の形状や寸法は上記第１の電極と同じとした。
【００３０】
調査結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
0004278804.tif 000002
【００３２】
表１に示すように、本発明の電極は比抵抗値が凡そ１０-1Ω・ｃｍのものが得られた。これに対して、比較電極１では所定の形状において１０6 Ω・ｃｍのオーダであり、比較電極２では同様に１０2 Ω・ｃｍのオーダであった。
また、電子線の位置移動については１００μｍ変位させたときの応答時間を５０μｓｅｃと迅速に行うことができた。これに対して、比較電極１及び２では、応答時間はそれぞれ１０００μｓｅｃ、９０μｓｅｃと本発明の電極と比較して２倍弱或いは２培以上遅かった。
【００３３】
また、本発明の電極は酸素プラズマ耐性に優れており、酸素プラズマ２分及び１８０分照射後に、ともに抵抗値変化が見られなかった。これに対して、比較電極１では、２分間の照射後に８０％、１８０分間の照射後に２００％程度比抵抗値が変化した。比較電極２では、２分間の照射後には比抵抗値の変化が見られなかったが、１８０分後に２０％の比抵抗値の変化が見られた。
【００３４】
なお、上記の電極の作成方法では、図３のフローチャートに従った作成方法を説明したが、他に図４や図５のフローチャートに従った作成方法も可能である。
図４では、図３と異なるところは、焼成前に電極型を用いて電極形状になすこと、そのため焼成後に機械加工が不要であることである。
図５では、図３と異なるところは、予め金属を電極形状に加工し、その表面に図３の導電性電極材料粉末をコーティングしていることである。
【００３５】
以上、実施の形態によりこの発明を詳細に説明してきたが、この発明の範囲は上記実施の形態に具体的に示した例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の上記実施の形態の偏向はこの発明の範囲に含まれる。
例えば、酸化物系ガラスとしてコーニング７７４０（商品名）を用いているが、他に酸化物系のガラスに該当するものも用いることができる。
【００３６】
また、非磁性金属としてＲｕ、Ａｕを用いているが、他に、ＰｔやＩｒなど耐酸化性を有するものや酸化しても電気抵抗が変化しないようなものを用いることができる。なお、ＩｒはＲｕと同様に酸化しても電気抵抗は酸化しないものと変わらないので、好ましい。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、非磁性金属の粒子を酸化物系ガラスの中に分散させた複合体からなる電極で構成されている。
即ち、磁場中の使用でも電極を帯磁させないで、かつ電極の比抵抗値を適度に調整することができ、この静電偏向器を電子線描画装置に適用した場合、整定時間を短縮することができるとともに、渦電流の発生を抑制することができる。
【００３８】
しかも、電極の主材料は還元反応を起こさない酸化物系ガラスを用いているため、酸素雰囲気に対して安定であり、従って、電極の表面を酸素プラズマで処理したときに、酸化物系ガラスがエッチングされにくく、非磁性金属の粒子も除去されにくい。このように、この発明の電極は酸素プラズマを用いたクリーニングによる劣化を生じにくく、電極の抵抗値の変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の副偏向器を用いた電子線描画装置の全体の構成を示す斜視図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は本発明の実施の形態の副偏向器及び副偏向器を構成する電極を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態の副偏向器を構成する電極の作成方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態の副偏向器を構成する電極の他の作成方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態の副偏向器を構成する電極の別の作成方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
６  副偏向器、
７  主偏向器、
９  ウエハ、
１１  電極、
１０１  電子線描画装置。
【図１】
0004278804.tif 000003
【図２】
0004278804.tif 000004
【図３】
0004278804.tif 000005
【図４】
0004278804.tif 000006
【図５】
0004278804.tif 000007